在生物學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生探究因果聯(lián)系的邏輯能力

張志強(qiáng)

摘 要：教學(xué)的重要任務(wù)之一是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，探求因果聯(lián)系的邏輯能力是邏輯思維能力的一個(gè)重要方面。本文介紹了探求因果聯(lián)系的五種方法，并從中學(xué)生物教學(xué)出發(fā)分別加以舉例說明。

關(guān)鍵詞：邏輯思維能力 因果聯(lián)系

教學(xué)不僅是傳播知識(shí)的過程，也是培養(yǎng)學(xué)生能力的過程。學(xué)生的能力是一個(gè)完整的體系，在這個(gè)體系中，邏輯思維能力處于核心位置，而探究因果聯(lián)系的邏輯能力則是基本的邏輯思維能力之一。

學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中，經(jīng)常會(huì)遇到一些與生物學(xué)有關(guān)的問題，如：秋末冬初街道兩旁的響楊開始落葉，可是高壓水銀燈下葉子卻遲遲不落。這是為什么呢？又如：在乍暖還寒的初春，有的人經(jīng)常感冒而有的人卻很少感冒，這又是什么原因呢？這些問題都會(huì)激起學(xué)生的探究欲，想去探尋現(xiàn)象下的深層原因。生物教師在教學(xué)的過程中，可以恰當(dāng)?shù)乩眠@些問題來培養(yǎng)學(xué)生探究因果聯(lián)系的邏輯能力。

探求現(xiàn)象間因果聯(lián)系的邏輯方法主要有五大類：求同法，求異法，求同求異并用法，共變法，剩余法。

1 求同法

求同法的原理：當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)某一現(xiàn)象出現(xiàn)在幾種不同的場合，而在這些場合中，只有一個(gè)條件是相同的（其他條件均不相同）。這樣，我們就可以推斷，這個(gè)唯一的相同條件就是那個(gè)共同現(xiàn)象出現(xiàn)的原因。求同法可用圖式表示為：

推論：A與a之間有因果聯(lián)系。

求同法的特點(diǎn)是“異中求同”，運(yùn)用此法時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下問題：第一，考察的場合盡量多些；第二，分析各種場合中的相同因素是否只有一個(gè)；第三，求同法只是探求因果聯(lián)系的一種初步方法，在使用中最好配合其他方法以提高可靠性程度。

以發(fā)現(xiàn)甲狀腺腫大的原因?yàn)槔齺碚f明求同法的運(yùn)用：十九世紀(jì)，人們還不知道為什么有些人的甲狀腺會(huì)腫大，后來人們對(duì)甲狀腺腫大盛行的地區(qū)進(jìn)行調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這些地區(qū)的人口、氣候、風(fēng)俗等狀況各不相同，但有一個(gè)情況卻是相同的，即土壤和水流中缺碘，居民的食物和飲水也缺碘，由此作出結(jié)論：缺碘是引起甲狀腺腫大的原因。

2 求異法

求異法的原理：如果某一現(xiàn)象在一種場合下出現(xiàn)，而另一場合下不出現(xiàn)，在這兩種場合里，其他條件都相同，只有一個(gè)條件不同（即在某現(xiàn)象出現(xiàn)的場合里有這個(gè)條件，而在某現(xiàn)象不出現(xiàn)的場合里則沒有這個(gè)條件），那么，這唯一不同的條件，就是這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。求異法可用圖式表示為：

運(yùn)用求異法應(yīng)注意的問題：第一，兩個(gè)場合有無其他差異情況；第二，兩個(gè)場合中唯一不同的情況是被研究現(xiàn)象的整個(gè)原因還是部分原因。

求異法在科學(xué)研究中，特別是科學(xué)試驗(yàn)中，是一種被廣泛運(yùn)用的方法。下面舉例說明：大氣污染不僅嚴(yán)重影響人們的身體健康，也影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和樹木的成長，如使白楊樹提早落葉等等。荷蘭的研究人員曾在環(huán)境曝露室中的兩間實(shí)驗(yàn)室里做過下面一個(gè)實(shí)驗(yàn)：將被污染的空氣注入一間實(shí)驗(yàn)室里，而在另一間的入氣孔上裝上活性碳過濾器等清除污染物的裝置，使注入的空氣變?yōu)闈崈舻目諝?。兩間實(shí)驗(yàn)室中的土壤、水分、濕度、日照時(shí)間等與植物生長有關(guān)的其他條件完全相同。在兩間實(shí)驗(yàn)室里，分別栽上同樣的白楊十五株。四個(gè)月之后，在空氣潔凈的實(shí)驗(yàn)室里，十五株白揚(yáng)新長出的莖平均高二米九五，而在污染室中，新莖的平均高度只有二米零九；葉數(shù)前者平均為七十一片，后者僅為二十六片。而且，前者在九月上旬葉子還在繼續(xù)生長，而后者在八月初即開始落葉。這清楚表明：白楊樹提早落葉的原因是大氣污染。

3 求同求異并用法

求同求異并用法是這樣一種方法：考察兩組事例，一組是由被研究現(xiàn)象出現(xiàn)的若干場合組成的，稱之為正事例組；一組是由被研究現(xiàn)象不出現(xiàn)的若干場合組成的，稱之為負(fù)事例組。如果在正事例組的各場合中只有一個(gè)共同的情況并且這一共同情況在負(fù)事例組的各場合中都不出現(xiàn)，那么，這個(gè)情況就是被研究現(xiàn)象的原因。求同求異并用法可用圖式表示為：

求同求異并用法的特點(diǎn)是“既求同又求異”，運(yùn)用求同求異并用法應(yīng)注意的問題：第一，正反場合的事例越多越好；第二，正反場合的“其他情況”相似。

達(dá)爾文在研究動(dòng)物形態(tài)與環(huán)境之間的關(guān)系時(shí)，曾借助此法。他觀察到，不同類的動(dòng)物如果生活在相同的環(huán)境里，常常呈現(xiàn)相同的形態(tài)。如：鯊魚屬于魚類，魚龍屬于爬行類，海豚屬于哺乳類，它們?cè)N類完全不同，但由于長期生活在相同的環(huán)境里，形態(tài)很相似，都有胸鰭、背鰭、尾鰭。反之，同類動(dòng)物如果生活在不同的環(huán)境里，就有不同的形態(tài)。如狼、蝙蝠和鯨，都是哺乳類，由于生活條件不同，形態(tài)就很不相同，狼適于奔跑、蝙蝠適于飛翔，鯨適于游水。達(dá)爾文由此得出結(jié)論：動(dòng)物形態(tài)構(gòu)造與其生活條件和環(huán)境之間存在著因果關(guān)系。

4 共變法

共變法是指：在其他條件不變的情況下，如果一個(gè)現(xiàn)象發(fā)生變化，另一個(gè)現(xiàn)象就隨之發(fā)生變化，那么，前一現(xiàn)象就是后一現(xiàn)象的原因或部分原因。比如，氣溫上升了，放置在器皿中的水銀體積就膨脹了；氣溫下降了，水銀體積就縮小了。根據(jù)氣溫與水銀體積的共變關(guān)系，我們就可推斷說，氣溫的升降是水銀體積膨脹或收縮的原因。共變法可用可用圖式表示為：

共變法的特點(diǎn)是“求相應(yīng)之變”，運(yùn)用共變法應(yīng)注意：第一，不是有了共變現(xiàn)象的都有因果聯(lián)系；第二，兩個(gè)現(xiàn)象之間的共變有一定限度，超過限度就會(huì)失掉原先的共變關(guān)系。

下例是共變法的應(yīng)用：在研究溫度對(duì)酶的活性影響的實(shí)驗(yàn)中，其他因素都相同，當(dāng)溫度變化時(shí)，反應(yīng)速度也隨之發(fā)生變化，在一定范圍內(nèi)，溫度越高，酶的催化效果越好，由此可知溫度的高低可以造成酶的催化效果不同。

5 剩余法

剩余法指的是：如果某一復(fù)合現(xiàn)象是由另一復(fù)合原因所引起的，那么，把其中確認(rèn)有因果聯(lián)系的部分剔除，則剩下的部分也有因果聯(lián)系。剩余法的邏輯形式如下：

已知：復(fù)合現(xiàn)象F（A、B、C）是被研究現(xiàn)象K（a、b、c）的原因

其中：B是b的原因；C是c的原因

推論：A是a的原因（或部分原因）

剩余法的特點(diǎn)是“從余果求余因”，運(yùn)用剩余法應(yīng)注意：第一，必須確知被研究的某復(fù)合現(xiàn)象是由某復(fù)合原因引起的，并且確知其中部分現(xiàn)象是對(duì)應(yīng)的部分原因引起的，而已知的部分原因與剩余部分的現(xiàn)象無因果聯(lián)系，否則，結(jié)論就不可靠；第二，剩余現(xiàn)象與剩余原因是單一的，還是復(fù)合的，如果是復(fù)合的，還必須進(jìn)一步探索，不能輕率地得出結(jié)論。

下例可說明剩余法的運(yùn)用：銀邊天竺葵的綠葉在光下制造淀粉推斷光合作用條件的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果是：①葉片的綠色見光部分變成了藍(lán)色；②葉片的綠色遮光部分乃是白色；③葉片的白色見光部分也是白色。光合作用的的條件是一個(gè)復(fù)合現(xiàn)象，其結(jié)果也是一個(gè)復(fù)合現(xiàn)象。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果①②可得出光是光合作用的條件，是否還有其他條件呢？運(yùn)用剩余法分析③， 不含葉綠體的部分見光也不能產(chǎn)生淀粉，所以葉綠體也是光合作用的必要條件。

以上的方法和實(shí)例說明，探究因果聯(lián)系的5種邏輯方法，對(duì)提高學(xué)生的整體思維能力有重要意義。自覺地掌握和運(yùn)用這些邏輯方法， 對(duì)于提高學(xué)生的探究能力、設(shè)計(jì)能力、分析能力和創(chuàng)新能力都是十分有益的。在生物學(xué)新課改中，特別注重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)，所以，在日常教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)倡導(dǎo)和加強(qiáng)對(duì)學(xué)生這方面的教育。