從“想當然”到科學思維

摘 要：發(fā)展科學思維要破除“想當然”式的錯誤。目前大多數(shù)學生“想當然”式的思維方式普遍存在，成為培養(yǎng)學生科學思維這一核心素養(yǎng)的阻礙。為此，教師需要在日常教學過程中避免“想當然”式的思維方式，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：“想當然”式錯誤；核心素養(yǎng)；科學思維

文章編號：1003-7586（2024）06-0092-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

最近，在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的教學過程中學生連續(xù)出現(xiàn)的“想當然”式錯誤引起了筆者的思考。

1 學生學習過程中出現(xiàn)的“想當然”式錯誤

人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修1·穩(wěn)態(tài)與調(diào)節(jié)》第2章第1節(jié)“神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”中提到：外周神經(jīng)系統(tǒng)分布在全身各處，包括與腦相連的腦神經(jīng)和與脊髓相連的脊神經(jīng)，并且都具有傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)。

當筆者進行該內(nèi)容的教學時，剛好聽到學生在討論教材中描述的腦神經(jīng)和脊神經(jīng)都含有傳入神經(jīng)和傳出神經(jīng)。學生認為：書上講腦神經(jīng)和脊神經(jīng)都是成對存在的，因此每對神經(jīng)都是由一條傳入神經(jīng)和一條傳出神經(jīng)組成的。另一位學生反駁：每一對神經(jīng)在身體兩側(cè)應該對稱，如果一條傳入神經(jīng)和一條傳出神經(jīng)組成一對，那么身體的一邊只有傳入神經(jīng)，另一邊只有傳出神經(jīng)顯然是不合理的，這里的意思應該是每對神經(jīng)中的每一條都既包含傳入神經(jīng)又包含傳出神經(jīng)。事實上，第二位學生聽上去相對嚴密的邏輯其實卻是一個“想當然”式的錯誤。人的腦神經(jīng)一共有12對，在這12對腦神經(jīng)中，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅷ對是傳入神經(jīng)；第Ⅲ、Ⅳ、Ⅵ、Ⅺ、Ⅻ對是傳出神經(jīng)；第Ⅴ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ對是混合神經(jīng)，即既包括傳入神經(jīng)，又包括傳出神經(jīng)。脊神經(jīng)是由脊髓發(fā)出的成對神經(jīng)，人體共有31對，都是混合神經(jīng)。

在當天的作業(yè)中，筆者引導學生描述出人在安靜狀態(tài)下，副交感神經(jīng)活動占據(jù)優(yōu)勢時的生理變化。一位學生提出安靜狀態(tài)時副交感神經(jīng)活動會使血管舒張。其依據(jù)是教材上寫道，當人體交感神經(jīng)興奮時會使血管收縮，而交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)對同一器官的作用往往是相反的，所以學生認為副交感神經(jīng)活動應該會使血管舒張。這又是一個很典型的“想當然”式錯誤。事實上，交感神經(jīng)的分布廣泛，幾乎全身所有內(nèi)臟器官都受到交感神經(jīng)的支配，而副交感神經(jīng)的分布比較局限，一般皮膚和肌肉內(nèi)的血管不會受到副交感神經(jīng)的支配。教材在自主神經(jīng)系統(tǒng)的組成和功能示例圖上，并沒有標明副交感神經(jīng)對血管的作用。學生沒有仔細閱讀書本上的相關(guān)圖例，只是根據(jù)一句話“想當然”地進行推理論證，結(jié)果卻與事實不符。

在“水和無機鹽平衡的調(diào)節(jié)”一節(jié)內(nèi)容中，筆者引導學生寫出當血鈉含量降低時的激素調(diào)節(jié)過程。一位學生寫道：血鈉含量降低會刺激下丘腦分泌促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素促進垂體分泌促腎上腺皮質(zhì)激素，進而刺激腎上腺皮質(zhì)分泌醛固酮，從而促進腎小管和集合管對鈉的重吸收，維持血鈉含量的動態(tài)平衡。其依據(jù)是教材內(nèi)容中人和高等動物體內(nèi)有下丘腦－垂體－腎上腺皮質(zhì)軸的分級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而醛固酮是由腎上腺皮質(zhì)分泌的，因此該學生認為這里醛固酮的分泌同樣受到分級調(diào)節(jié)。事實上，腎上腺皮質(zhì)分泌的皮質(zhì)激素有三種，高中教科書上主要介紹了其中的兩種，即醛固酮和皮質(zhì)醇。醛固酮由腎上腺皮質(zhì)的球狀帶細胞分泌；皮質(zhì)醇由腎上腺皮質(zhì)的束狀帶細胞分泌。束狀帶細胞分泌皮質(zhì)醇的過程處于下丘腦－垂體－腎上腺皮質(zhì)軸的分級調(diào)節(jié)機制的控制，而醛固酮醛固酮的分泌并沒有處于下丘腦－垂體－腎上腺皮質(zhì)軸的分級調(diào)節(jié)機制的控制。在由此及彼的推理過程中，學生試圖用一個簡單的邏輯關(guān)系推出一個普適的過程，事實上由于生命活動的多樣性，其發(fā)生過程往往并沒有想象的那么簡單。

2 教輔材料中常見的“想當然”式錯誤

這種“想當然”式的錯誤也經(jīng)常會出現(xiàn)在各種教輔材料中。比如在“觀察根尖分生區(qū)組織細胞的有絲分裂”實驗中，有的教輔材料表示洗去解離液，可以防止鹽酸和堿性染料甲紫發(fā)生酸堿中和反應，從而有利于染色。事實上甲紫溶液本身呈酸性，因此鹽酸并不會和酸性的甲紫溶液發(fā)生酸堿中和反應。再比如很多教輔材料根據(jù)三個終止密碼子不能確定氨基酸，想當然地推理出tRNA有61種。事實上tRNA反密碼子的第三個堿基允許發(fā)生一些“擺動”，能夠識別一個以上的密碼子，從而導致tRNA的種類并不是61種。還比如很多教輔材料根據(jù)血糖濃度升高，可以直接刺激胰島B細胞分泌胰島素，并因此得出胰島B細胞的細胞膜表面有葡萄糖受體，可以和葡萄糖結(jié)合從而傳遞信息。事實上，血糖濃度升高，刺激胰島B細胞分泌胰島素的機制是通過葡萄糖在細胞內(nèi)代謝產(chǎn)生的ATP介導信號轉(zhuǎn)導實現(xiàn)的。

教輔材料出現(xiàn)這類“想當然”式的錯誤，對學生和教師的危害更加嚴重。一方面，學生花費大量時間學到錯誤的知識；另一方面，通過教輔材料簡單的“類比推理”得出結(jié)論，容易讓學生形成不求甚解的思維習慣。

3 “想當然”式錯誤出現(xiàn)的原因

筆者認為出現(xiàn)“想當然”式錯誤的原因主要有三點：

一是思維的惰性。學生對于平時出現(xiàn)的問題表現(xiàn)麻木，缺少思考，沒有求知精神。這可能是由于問題太多，無暇思考；問題太難，無力思考；問題沒有吸引力，導致學生缺乏思考的動力等原因造成的。

二是缺乏批判性思維。這往往是由于學生不敢質(zhì)疑、不求甚解造成的。把教輔材料當作權(quán)威，陷入本本主義；把教師當權(quán)威，陷入迷信權(quán)威的陷阱。高中生物學教材中關(guān)于促胰液素的發(fā)現(xiàn)歷程，寫到法國學者沃泰默（Wertherimer）在進行實驗后，發(fā)現(xiàn)不同尋常的實驗結(jié)果卻依然認為促進胰液分泌的只有神經(jīng)調(diào)節(jié)，陷入迷信權(quán)威的陷阱?？梢娨驗槿狈ε行运季S導致“想當然”式錯誤的現(xiàn)象是常見的。

三是沒有形成科學的思維方式。很多學生在對問題沒有深入思考和研究的情況下就迅速得出結(jié)論，對生物的多樣性、獨特性和生命活動的復雜性認識不足，導致形成“想當然”式的錯誤。即便現(xiàn)在一些廣為認可的學說也都處于不斷的修正和發(fā)展過程，經(jīng)常會有全新的理論重新顛覆人們的認知。因此學生片面地看待生物學問題往往會出現(xiàn)“想當然”式的錯誤。

4 如何從“想當然”走向科學思維

《普通高中生物學課程標準（2017年版2020年修訂）》提出學生應該在學習過程中逐步發(fā)展科學思維。科學思維是指“尊重事實和證據(jù)，崇尚嚴謹和務實的求知態(tài)度，運用科學的思維方法認識事物、解決實際問題的思維習慣和能力”。發(fā)展學生的科學思維，首先就要破除“想當然”式的思維方式，這需要教師和學生共同努力做好以下幾點：

第一，培養(yǎng)學生的好奇心和求知欲?！跋氘斎弧笔降腻e誤思維往往源于思維的惰性，因此讓學生保持旺盛的好奇心和求知欲是打破思維惰性的重要前提。首先，教師設(shè)計的問題應當情境化、生活化，引導學生產(chǎn)生共鳴。生物學是一門跟學生的身體、生活關(guān)系非常密切的學科，教師要善于把學生熟悉的現(xiàn)象與所學的知識建立聯(lián)系，激發(fā)學生的求知欲，或者能找到實踐與認知的矛盾點，激發(fā)學生的好奇心。其次，教師應當教授學生解決問題的方法，讓學生以自身努力克服困難，解決問題，獲得成長。最后，教師要想辦法讓學生在解決問題的過程中體驗成功的快樂，形成積極的正反饋。

第二，培養(yǎng)學生的批判性思維。遇到問題時，教師應鼓勵學生不盲從教輔材料，從更加權(quán)威的資料尋找問題的答案。常見的權(quán)威資料有：新版的大學教材、權(quán)威或者核心期刊上的專業(yè)論文、論著、各地高考題等。這些資料往往是國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的專家最新研究的成果，因此具有時效性、權(quán)威性。同時，引導學生認識到當下學界對很多問題的認識并沒有形成定論，因此，也要求學生學會用發(fā)展的眼光看待問題。

第三，培養(yǎng)學生形成嚴密的邏輯思維。引導學生避免簡單、機械、片面地看待問題，養(yǎng)成全面、系統(tǒng)分析問題的習慣。因為生物存在多樣性、獨特性，生命活動具有復雜性，因此教師在歸納總結(jié)的時候，不能“想當然”地下定義。關(guān)于這一點，教材的表述值得教師和學生學習。例如，糖類分子一般是由C、H、O三種元素組成；幾乎所有的生物體都共用一套密碼子；人和高等動物的各項生命活動常常同時受神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)等。這里的表述是“一般、幾乎、常?！?，具有較強的科學性。另外，由于生物學是一門實驗性學科，很多問題可以通過設(shè)計實驗來驗證自己的想法，使結(jié)論具有實踐性和科學性。

總之，“想當然”式的錯誤是普遍存在的，是學生和教師學習與研究上的阻礙，需要教師和學生共同努力應對，從而更好地培養(yǎng)學生的科學思維，促進學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

5 總結(jié)與討論

在生物學教學中，教師扮演著引導學生運用科學思維、避免“想當然”式錯誤的關(guān)鍵角色。科學思維強調(diào)培養(yǎng)學生的問題意識、思維邏輯、實證精神和批判性思考能力，以確保學生能夠基于證據(jù)進行推理，而不是依賴未經(jīng)驗證的直觀假設(shè)。

首先，教師應鼓勵學生對生物學現(xiàn)象保持好奇心和質(zhì)疑態(tài)度，激發(fā)他們對“為什么”和“如何”的探索欲望，而非接受既定結(jié)論。其次，通過設(shè)計實驗、觀察和數(shù)據(jù)分析的實踐活動，引導學生親身體驗科學方法，學會如何通過實驗驗證假設(shè)，培養(yǎng)實證精神。最后，通過對學生批判性思考的培養(yǎng)，使其能夠獨立分析數(shù)據(jù)，評估實驗結(jié)果的可靠性，避免陷入“想當然”的誤區(qū)。

例如，在講解基因表達調(diào)控時，教師可以通過設(shè)計實驗，讓學生親自探索基因表達受環(huán)境因素影響的機制，而不是簡單地陳述理論。這種實踐不僅加深了學生對知識的理解，同時也引導學生以科學的方式思考問題，從而避免基于直觀感受或常識性假設(shè)而產(chǎn)生誤解。

綜上所述，教師通過引導學生運用生物學科學思維解決問題，不僅能夠有效避免“想當然”式的錯誤，還能激發(fā)學生的科學探究精神，培養(yǎng)其批判性和邏輯性思維，從而落實學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。