例谈高中生物学教学中理性思维能力的培养

王吉文

(江苏省南京市人民中学 210005)

理性思维是一种建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式。理性思维的培养首先要求教师能够精心设计学习情境，并对课内外的有价值的学习材料进行加工后以多样化的方式提供给学生，促进学生的理性思维能力的提升。现以高中生物学课堂教学实例来说明如何对高中学生进行理性思维能力的培养。

1 归纳和概括思维能力的培养

“归纳和概括”就是指在头脑中把对象的各个组成部分联系起来，或把事物的个别特性、个别方面结合成整体的过程。归纳和概括的思维过程要求学生能从大量的生物学事实中归纳概括，形成基本的生物学规律。

例如，在“基因控制蛋白质表达”一节中，教师可以首先向学生提供以下生物学现象或事实：①实验1：35S标记半胱氨酸的大肠杆菌培养一段时间后，将大肠杆菌细胞破碎、离心、检测放射性，发现核糖体上有高放射性；32P标记T2噬菌体DNA，再用噬菌体感染大肠杆菌，将大肠杆菌细胞破碎、离心、检测放射性，发现核糖体上没有放射性。②实验2：先用T2噬菌体感染大肠杆菌，有新的RNA生成，再用32P标记新合成的RNA，将大肠杆菌细胞破碎、离心、检测放射性，发现核糖体上有高放射性。③实验3：将噬菌体DNA和大肠杆菌DNA加热变性至双螺旋解开，分别加入荧光标记的实验2中提取的RNA，各自在适宜的温度下保温足够的时间，用洗脱液洗脱，检测放射性，发现噬菌体DNA这一组的实验中出现放射性而大肠杆菌的没有。

教师引导学生得出实验1 的结论是“DNA不直接控制蛋白质合成”，实验2的结论是“RNA和核糖体结合控制蛋白质合成”。引导学生综合实验1和2可以推断：DNA控制RNA合成，而实验3就是这一推断的验证实验，因为从实验3可以得出：噬菌体以自身的DNA为模板指导合成RNA。通过上述过程，引导学生在综合三组实验结论的基础上，最终归纳概括出转录的概念：“以DNA为模板指导合成RNA的过程”。

2 演绎和推理思维能力的培养

“演绎和推理”就是从一般性的前提出发，通过推导(即“演绎”)，得出具体陈述或个别结论的过程。演绎和推理的逻辑形式对于理性思维的重要意义在于：它对人的思维保持严密性、一贯性有着不可替代的校正作用。高中生物学学习过程中，演绎和推理思维要求学生能运用已知的生物学规律，预测或探讨相关生命现象的机制。

例如，在学习“伴性遗传”这一部分内容之前，学生已经了解了基因的分离定律和假说演绎法，因此可以在此基础上，引导学生运用分离定律和演绎推理的方法，探究果蝇眼睛颜色的伴性遗传机制。教师首先展示教材中的实验现象：红眼雌果蝇和白眼雄果蝇杂交得到F1全部是红眼，F1中雌雄交配结果发现F2中红眼：白眼为3∶1，并且红眼中雌雄果蝇比例是2∶1，白眼中只有雄果蝇。随后教师引导学生通过模仿孟德尔的测交实验的过程，演绎推理出F1果蝇和白眼果蝇测交的结果。经过演绎推理，学生发现无论假设控制红白眼基因只在X染色体上，还是同时存在于X、Y染色体上都能解释测交的结果。如何才能得出正确的结论呢？教师以此为契机，引导学生通过演绎推理反交实验过程和结果来判断基因的位置，最后教师展示真实的实验结果，引导学生最后得出：控制果蝇眼色的基因位于X染色体上。

3 模型和建模思维能力的培养

生物学中的模型是生命世界在我们头脑中简化的反映，是认识生命世界和阐明生命活动原理的重要方式之一。高中生物学中涉及的模型分为物理模型(如DNA的结构模型)、数学模型(如种群数量增长模型)和概念模型(如血糖平衡的调节过程)等。因此，教师在教学中要引导学生学会正确运用文字、图示建构模型来表征并阐明相关生命活动的原理。

例如，在“血糖平衡的调节”这一部分内容中，教师可向学生提供以下实验资料：①胰高血糖素和胰岛素分别由胰岛A细胞和B细胞分泌，而这两种细胞都连有神经元，并且此神经元通过脊髓和下丘脑神经元相连；人体血糖浓度降低时，测得此时下丘脑某一区域神经元放电增强，如果此时注射葡萄糖则发现此区域神经元放电减弱；如果血糖浓度升高到一定程度，则又发现下丘脑另一区域神经元放电增强。②分离胰岛A细胞和B细胞后，分别置于不同浓度的葡萄糖培养液中培养，再通过检测不同葡萄糖浓度培养液中激素的含量变化，结果发现：细胞分别培养状态下，随着葡萄糖浓度提高，在一定范围内胰岛B细胞分泌胰岛素逐渐增加，胰岛A细胞分泌的胰高血糖素逐渐减少。据此，引导学生分析实验现象、结合实验结论及相关知识，通过合作和探究的方式自主构建血糖平衡调节的模型(图1)。

图1 血糖平衡调节模型

学生在构建模型后，教师可让学生根据模型回答问题：为什么血糖平衡的调节具有“自主性”？从而引出“反馈调节”这一重要概念，让学生能以“血糖平衡的调节”这一特例抽象出反馈调节的基本特征。

4 批判性思维能力的培养

“批判性思维”就是理由充分、逻辑严密的反思判断，包括独立自主、自信、思考、不迷信权威、头脑开放、尊重他人等六大要素。在高中生物学学习过程中，批判性思维的形成要求学生能基于生物学原理和限定条件等对生物学问题或观点提出质疑或论证。

例如，在“生长素的发现”这一节内容教学中，学生学习完生长素发现的过程并得出植物向光生长的原因之后，教师可以向学生提出：有科学家重复了温特的实验，结果证明，用另一种方法测定两侧扩散的生长素含量并没有区别，但是植物仍然向光弯曲生长，你认为这是什么原因？引导学生对教材上的结论进行怀疑并提出自己的观点及假设。此时，教师可以引导学生假设“向光一侧比背光一侧抑制生长的物质较多”“向光一侧比背光一侧另外一种促进生长的物质较少”等等。然后教师可展示不同于教材中对植物向光生长原因解释的实验证据，引导学生分析证据，得出结论以支持自己的观点，模拟实验论证过程。