在解長句論述題中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)策略

四川

近年來，生物高考試題中的部分非選擇題設(shè)問不再局限于專業(yè)術(shù)語或名詞，而是需要考生用較長的文字論述“原因”“依據(jù)”“理由”等，著重于在問題情境中考查學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。學(xué)科素養(yǎng)包括“學(xué)習(xí)掌握、實(shí)踐探索、思維方法”3 個一級指標(biāo)，其中思維方法的二級指標(biāo)之一是科學(xué)思維?？茖W(xué)思維指尊重事實(shí)和證據(jù)，崇尚嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)的求知態(tài)度，運(yùn)用科學(xué)的思維方法認(rèn)識事物、解決實(shí)際問題的思維習(xí)慣和能力?？茖W(xué)思維的欠缺可能導(dǎo)致學(xué)生在解題時，難以準(zhǔn)確獲取題干信息，或難以用科學(xué)方法進(jìn)行正確的推理，最終導(dǎo)致其在用生物學(xué)術(shù)語表達(dá)思維軌跡時表述不清或表述錯誤。對此，筆者嘗試運(yùn)用以下策略，引導(dǎo)學(xué)生在突破此類試題的過程中，提升科學(xué)思維能力，發(fā)展學(xué)科核心素養(yǎng)。

1.在情境中構(gòu)建概念間的邏輯關(guān)系，培養(yǎng)思維的全面性

高考試題常借助情境考查學(xué)生對概念或概念間的聯(lián)系的掌握，解題的關(guān)鍵是能運(yùn)用科學(xué)概念解決試題情境中的問題，前提是能理解概念的內(nèi)涵并構(gòu)建概念間的邏輯關(guān)系。在教學(xué)過程中，筆者根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和思維起點(diǎn)，有針對性地尋求合適的情境并將其融入問題，引導(dǎo)學(xué)生在對事實(shí)的抽象與概括中建立生物學(xué)概念，在對問題的分析與綜合中構(gòu)建概念間的邏輯關(guān)系。學(xué)生在情境中用自己的思維方式對概念進(jìn)行加工和處理，并構(gòu)建出完整的知識框架，對知識的認(rèn)識更深刻、理解更透徹、遷移和運(yùn)用更靈活，思維也更全面。

1.1 在情境中理解概念的內(nèi)涵，為構(gòu)建概念間邏輯關(guān)系奠定基礎(chǔ)

生物學(xué)概念是生物學(xué)知識的重要組成部分，是高中生物教學(xué)的重要內(nèi)容之一，是構(gòu)建合理知識框架的基礎(chǔ)，也是高考的常考內(nèi)容之一。教學(xué)過程中，教師可提供各種豐富的、有代表性的事實(shí)作為教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生在對事實(shí)的抽象和概括中理解生物學(xué)概念的內(nèi)涵，引導(dǎo)其思維活動向縱深發(fā)展，培養(yǎng)其思維的全面性。

【例1】（2020 年，全國卷Ⅰ，第31 題節(jié)選）某研究人員用藥物W 進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：給甲組大鼠注射藥物W，乙組大鼠注射等量生理鹽水，飼養(yǎng)一段時間后，測定兩組大鼠的相關(guān)生理指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：乙組大鼠無顯著變化；與乙組大鼠相比，甲組大鼠的血糖濃度升高，尿中葡萄糖含量增加，進(jìn)食量增加，體重下降?；卮鹣铝袉栴}：

（3）實(shí)驗(yàn)中測量到甲組大鼠體重下降，推測體重下降的原因是______________________________。

（4）若上述推測都成立，那么該實(shí)驗(yàn)的研究意義是______________（答出1 點(diǎn)即可）。

【分析】本題通過探究實(shí)驗(yàn)，考查血糖平衡調(diào)節(jié)的作用。如果學(xué)生沒有理解血糖平衡調(diào)節(jié)的內(nèi)涵，做題時就可能表述錯誤。對此，在復(fù)習(xí)課中教師可通過以下教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生理解血糖平衡調(diào)節(jié)的內(nèi)涵。情境一：根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟的報告顯示，2019 年全球約有4.63 億年齡范圍在20～79 歲的成年人患糖尿病，而且糖尿病患者人數(shù)還在逐年攀升。問題①：正常人血糖范圍是多少？問題②：血糖的來源和去路有哪些？問題③：參與血糖平衡調(diào)節(jié)的激素有哪些，各自的作用是什么？活動①：請畫出正常人飯后血糖變化的曲線圖，并描述各段曲線變化的原因。活動②：請構(gòu)建出血糖平衡調(diào)節(jié)的模型。情境二：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病發(fā)病機(jī)理示意圖（教師尋找后為學(xué)生展示）。問題④：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病的發(fā)病機(jī)理是什么，緩解措施有哪些？情境三：糖尿病人一般會出現(xiàn)多飲、多食、多尿，但體重減輕等癥狀。問題⑤：患者出現(xiàn)上述癥狀的原因是什么？問題⑥：研究血糖平衡調(diào)節(jié)有何意義？通過以上情境和設(shè)問活動，學(xué)生從血糖的來源與去路、參與血糖平衡調(diào)節(jié)的激素、血糖平衡調(diào)節(jié)過程、血糖平衡失調(diào)引發(fā)的疾病及其緩解措施等多個方面理解血糖平衡調(diào)節(jié)的內(nèi)涵，使其在遇到相關(guān)試題時可以從容作答。

1.2 在情境中構(gòu)建概念間的邏輯關(guān)系，形成完整知識體系

在生物學(xué)知識體系中，生物學(xué)概念不是孤立存在的，而是相互聯(lián)系的一個整體。部分高考試題不僅考查單個生物學(xué)概念，還會考查概念間的聯(lián)系。對此，筆者嘗試通過在復(fù)習(xí)課中設(shè)置合適的情境，引導(dǎo)學(xué)生在分析與綜合的過程中構(gòu)建概念間的邏輯關(guān)系，逐步形成完整知識體系，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生思維的全面性。

例如，在“遺傳信息的傳遞和表達(dá)”專題復(fù)習(xí)中，學(xué)生經(jīng)過一輪復(fù)習(xí)已經(jīng)掌握遺傳物質(zhì)、中心法則、基因控制性狀的方式等概念，但不能準(zhǔn)確梳理出概念之間的邏輯關(guān)系。因此，筆者設(shè)置了以下教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生逐步構(gòu)建出概念之間的邏輯關(guān)系：教師播放新冠病毒入侵人體細(xì)胞后進(jìn)行增殖和表達(dá)的視頻，并說明新冠病毒引發(fā)疫情以來，各國科學(xué)家對其基因組展開了緊張的測序工作及對病毒基因序列進(jìn)行分析，解析病毒表達(dá)的各種結(jié)構(gòu)蛋白和非結(jié)構(gòu)蛋白，為致病機(jī)理的研究和疫情的防控提供重要的科學(xué)依據(jù)。問題①：我們接觸過哪些與生物遺傳相關(guān)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)？問題②：新冠病毒的遺傳物質(zhì)是什么，它的遺傳信息指的是什么？問題③：在新冠病毒的增殖過程中，其遺傳信息是如何進(jìn)行表達(dá)和傳遞的？問題④：對于自然界的生物來講，遺傳信息還有哪些傳遞和表達(dá)的途徑？問題⑤：遺傳信息如何控制生物體的性狀？活動①：請用概念圖表達(dá)出相關(guān)概念的關(guān)系。

在復(fù)習(xí)該專題過程中，筆者以新冠病毒這一情境為載體，輔以一系列有邏輯關(guān)系的問題，引導(dǎo)學(xué)生將遺傳物質(zhì)、中心法則、基因控制生物性狀的方式等內(nèi)容緊密聯(lián)系在一起，并逐步構(gòu)建出以遺傳信息為核心的概念圖（如圖1），幫助學(xué)生進(jìn)一步理解各個概念之間的邏輯關(guān)系。

圖1 “遺傳信息的傳遞和表達(dá)”的概念圖

在情境中融入問題，能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，調(diào)動學(xué)生思維的主動性，引導(dǎo)學(xué)生在解決問題的過程中理解概念內(nèi)涵，構(gòu)建概念間的聯(lián)系，完善思維體系，促成智慧的升華。

2.通過圖文轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)思維的靈動性

準(zhǔn)確獲取題干信息是正確答題的前提。當(dāng)題干信息較多且情境復(fù)雜時，大部分學(xué)生常因不能準(zhǔn)確地分析題干信息，導(dǎo)致解題時思維混亂，答題時表述不清。對此，教師可引導(dǎo)學(xué)生在審題時先找出題干的關(guān)鍵詞，再運(yùn)用圖文轉(zhuǎn)換的方法，將題干中的文字信息轉(zhuǎn)化為熟悉的曲線圖、概念圖、遺傳圖解等。在此過程中學(xué)生運(yùn)用分析、綜合、比較、抽象與概括等思維形式，構(gòu)建已有知識與試題問題之間的橋梁，不僅能快速、準(zhǔn)確地獲取題干信息，還能培養(yǎng)思維的靈動性。

【例2】（2015 年，全國卷Ⅱ，第32 題）等位基因A 和a 可能位于X 染色體上，也可能位于常染色體上。假定某女孩的基因型是XAXA或AA，其祖父的基因型是XAY 或Aa，祖母的基因型是XAXa或Aa，外祖父的基因型是XAY 或Aa，外祖母的基因型是XAXa或Aa。不考慮基因突變和染色體變異，請回答下列問題：

（1）如果這對等位基因位于常染色體上，能否確定該女孩的2 個顯性基因A 來自于祖輩4 人中的具體哪兩個人?為什么?

（2）如果這對等位基因位于X 染色體上，那么可判斷該女孩兩個XA中的一個必然來自于________________（填“祖父”或“祖母”），判斷依據(jù)是_________________；此外，_______________（填“能”或“不能”）確定另一個XA 來自于外祖父還是外祖母。

【分析】本題通過一對等位基因在家族中的遺傳方式考查分離定律與伴性遺傳相關(guān)知識，兩小題之間是并列關(guān)系，共同特點(diǎn)是要求學(xué)生運(yùn)用假說-演繹的研究方法解決情境中的實(shí)際問題。本題信息比較復(fù)雜，且需要學(xué)生用較長文字闡述原因和判斷依據(jù)，難度較大。對此，筆者引導(dǎo)學(xué)生將題干信息轉(zhuǎn)化為遺傳圖解（如圖2）。

圖2 例2 題干信息轉(zhuǎn)化的遺傳圖解

考生對題干中的情境進(jìn)行分析，繪制出遺傳圖解，呈現(xiàn)出完整的思維過程，可有效地厘清題干信息，為進(jìn)行長句論述打下基礎(chǔ)。教師在教學(xué)過程中充分利用講評課，精選例題，引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行題干信息轉(zhuǎn)化，可有效地構(gòu)建解題思路框架，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的解題思維習(xí)慣。

3.通過論證，培養(yǎng)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性

長句論述題的解答常需要學(xué)生運(yùn)用科學(xué)概念進(jìn)行邏輯推理，對客觀事物的本質(zhì)、客觀事物間的規(guī)律及相互關(guān)系做出判斷和解釋。如果學(xué)生不能進(jìn)行嚴(yán)密的推理，答題時就可能表述不清。對此，筆者引導(dǎo)學(xué)生用論證的方式進(jìn)行推理，培養(yǎng)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。論證包括主張、證據(jù)、理由等多個要素。其中主張是論證過程中形成的結(jié)論；證據(jù)是可支持主張的事實(shí);理由則是說明證據(jù)如何得出主張的推論規(guī)則，用以判斷證據(jù)是否能合理地解釋主張。

【例3】（2020 年，全國卷Ⅱ，第30 題節(jié)選）為了

研究細(xì)胞器的功能，某同學(xué)將正常葉片置于適量的溶液B 中，用組織搗碎機(jī)破碎細(xì)胞，再用差速離心法分離細(xì)胞器。回答下列問題：

（2）離心沉淀出細(xì)胞核后，上清液在適宜條件下能將葡萄糖徹底分解，原因是此上清液中含有__________________。

（3）將分離得到的葉綠體懸浮在適宜溶液中，照光后有氧氣釋放；如果在該適宜溶液中將葉綠體外表的雙層膜破裂后再照光，_______________（填“有”或“沒有”）氧氣釋放，原因是__________________________________。

【分析】本題通過分離細(xì)胞器這一情境，考查細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、細(xì)胞代謝的相關(guān)知識。解答第（2）小題時教師引導(dǎo)學(xué)生先找出證據(jù)和主張，再運(yùn)用逆推法找出中間銜接點(diǎn)。（證據(jù)：差速離心法分離細(xì)胞器、上清液、適宜條件。主張：葡萄糖徹底氧化分解。理由：葡萄糖徹底氧化分解的場所在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，去核上清液中有該成分，在適宜條件下該反應(yīng)可以發(fā)生。）解答第（3）小題時，同樣先找出證據(jù)并提出主張，再運(yùn)用正推法找出中間銜接點(diǎn)。（證據(jù)：葉綠體懸浮液在適宜溶液中照光后有氧氣釋放、葉綠體外表皮雙層膜破裂、照光、適宜溶液。主張：假設(shè)有氧氣的釋放。理由：葉綠體懸浮液在適宜環(huán)境中照光后有氧氣釋放，說明懸浮液中水分解釋放氧氣的過程可以正常進(jìn)行，該反應(yīng)的場所在類囊體薄膜上，葉綠體外表皮雙層膜破裂對該反應(yīng)無影響，故在適宜條件下葉綠體外表皮雙層膜破裂也會有氧氣產(chǎn)生，說明提出的主張正確。）

長句論述題的解答過程實(shí)際上就是簡單的論證過程，需要學(xué)生先找出證據(jù)和主張，再運(yùn)用正推或逆推法逐步找出證據(jù)與主張之間的銜接點(diǎn)并進(jìn)行層層推理，最后用正確的生物學(xué)術(shù)語構(gòu)建證據(jù)與主張之間的橋梁，準(zhǔn)確作答。運(yùn)用論證的方式進(jìn)行推理，能培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識、獲取和評價證據(jù)的能力，展現(xiàn)出學(xué)生完整的思維過程，能有效地提高學(xué)生思維的嚴(yán)謹(jǐn)性。

綜上所述，學(xué)生在情境中理解概念的內(nèi)涵并構(gòu)建知識框架，可為正確答題奠定基礎(chǔ)；解題過程中，學(xué)生運(yùn)用圖文轉(zhuǎn)化的方法，可有效地獲取題干信息，再運(yùn)用論證的方法進(jìn)行層層推理，最后運(yùn)用準(zhǔn)確的生物學(xué)術(shù)語作答。運(yùn)用以上策略，學(xué)生能有效地突破長句論述題，科學(xué)思維能力也可得到進(jìn)一步的提升。