基于理性思维培养的生物学试题解析策略

叶小金

摘 要：理性思维是一种重要的核心素养，生物学试题解析是一项常态教学行为.通过得出结论、学以致用、引导质疑、读图绘图等试题解析手段，培养学生理性思维.

关键词：试题解析;理性思维

理性思维是一种有明确的思维方向，有充分的思维依据，能对事物或问题进行观察、比较、分析、综合、抽象与概括，建立在证据和逻辑推理基础上的思维方式[1].理性思维既是一种重要的思维方式，也是学生必备的核心素养.生物学试题解析，是课堂教学的一项重要内容，也是内化生物学概念和规律的重要手段，但在实际教学中，教师往往注重解题过程的呈现、结论的得出，而忽视了学生理性思维的培养.

库恩认为，理性思维是智力发展的最终目标，教育的核心在于发展学生的思维，尤其是理性思维.为此通过生物学试题解析，开展了旨在培养学生归纳和概括，演绎和推理，模型和建模以及批判性思维的实践与探索.

1 得出结论，培养学生概括与归纳思维

归纳和概括是认识事物本质规律不可或缺的思维过程，是指在头脑中把对象的各个组成部分联系起来，从个别到一般、从特殊事例到一般原理的科学思维方法[2].通过实验探究，收集实验事实和证据，然后通过概括与归纳，得出实验结论，是生物学常见的一类试题.通过生物学试题“得出结论”的解析，有助于培养学生的概括和归纳思维.

例1 为了探究“丁香提取液对马铃薯呼吸作用强度的影响.”某科学兴趣小组做了以下实验：

步骤1：选取体积大小相近、薯皮未损伤、其他状况相同的马铃薯，分为16等份，每4等分为1组，分别均匀喷洒等质量的不同溶质质量分数丁香提取液和清水（见表1），放在阴凉通风处迅速晾干.

步骤2：把经过预处理的马铃薯用网袋装好后，放在温度为 12℃，湿度为50%的恒温恒湿培养箱中储藏180天，储藏期间每隔45天各取出一组样品测定其呼吸作用强度，并绘图（呼吸作用强度表示每千克马铃薯每小时减少的质量为多少毫克），如图1所示.

该实验得出的结论是.

解析 该题探究“丁香提取液对马铃薯呼吸作用强度的影响”，如通过对0.0025%的4份样品的丁香提取液实验，可以概括出相应特点，并以折线图表示，接着通过对0.005%、0.0075%的丁香提取液，以及清水进行对照实验，概括出相应折线图特点.在分析每类实验结果的基础上并与清水进行对照，归纳得出结论，即在相同条件下，丁香提取液的质量分数越大，对马铃薯呼吸作用强度影响越小.

得出结论是科学探究的一个重要环节，在解析“得出结论”类生物学试题时，教师要积极引导学生通过分析实验事实和证据，概括和归纳得出反映该类事物属性的结论，进而培养学生概括归纳思维能力和实证意识.

2 学以致用，培养学生演绎推理思维

演绎和推理就是以一般性的全称性知识判断为前提，通过推导（即演绎），得出具体陈述或个别结论的过程[3].在生物学试题解析中，要求学生运用已有的生物学知识，通过演绎和推理的思维方式，对生物学现象进行探讨和判断，致力于问题的解决.

例2 幽门螺旋杆菌是一种具有螺旋结构及鞭毛的细菌.当人胃部表皮细胞受到幽门螺旋杆菌感染时，会分泌水解酶（FUCA2），催化水解糖蛋白侧链上的岩藻糖.幽门螺旋杆菌可以摄入胃部表皮细胞上岩藻糖的水解产物，获得生长的养分与能量.此外，幽门螺旋杆菌可通过饮食等途径传播给健康人.根据上述信息回答下列问题：

（1）幽门螺旋杆菌与霉菌在细胞结构上最本质的差异是.

（2）FUCA2的催化作用具有的特点.若按同化作用的方式进行区分，幽门螺旋杆菌的营养方式属于.幽门螺旋杆菌可以通过方式繁殖后代.

解析 细菌与真菌在细胞结构上最本质的差异是有无成形的细胞核，而幽门螺旋杆菌是细菌，霉菌是真菌，所以幽门螺旋杆菌与霉菌在细胞结构上最本质的差异，是幽门螺旋杆菌无成形的细胞核.

酶的催化作用是高效性和专一性，而水解酶（FUCA2）是一种酶，故具有酶的特点，也即具有高效性和专一性特点.按同化作用的方式进行区分，细菌的营养方式是异养.细菌是通过分裂生殖方式繁殖后代.幽门螺旋杆菌是一种细菌，故它的营养方式是异养，通过分裂生殖方式繁殖.

通过该题的解析，可引导学生总结出一般模式，即：大前提——已知的一般原理，小前提——所研究的特殊情況，结论——根据一般原理，对特殊情况作出判断，即“三段论”演绎推理模式.通过“三段论”演绎推理模式在生物学试题解析中的应用，既达到知识学以致用的目地，也有助于培养学生演绎推理的理性思维，提高学生解决问题能力.

3 引导质疑，培养学生批判性思维

现代心理学家认为，思维的批判性是指思维过程中善于严格地估计思维材料和精细检查思维过程的良好品质[4].在生物学试题解析中，教师不仅要引导学生得出正确答案，而且也要结合试题实际，引导学生批判质疑，鼓励学生对试题开展评价，提出自己的观点.

例3 为了探究pH对唾液淀粉酶催化作用的影响，某同学设计并进行了如下实验：

请根据实验过程和结果回答下列问题：

（1）实验过程中控制温度在“37℃”的原因是.

（2）试验中第3支试管没有出现预期现象，对于第3支试管不变蓝原因的分析，除了考虑“唾液淀粉酶与溶液pH的关系”及“淀粉与氢氧化钠溶液是否反应”这两个因素外，还有可能的原因是.

解析 该题探究pH对唾液淀粉酶催化作用的影响，问题（1）实验过程中控制温度在37 ℃的原因是什么？要求学生运用温度对酶催化作用的影响规律予以解决，即37℃时酶的活性最高，体现了关注实验细节的要求.对于问题（2），实验结果出现与预设不一致情况，引导学生提出质疑，深入分析原因，得出可能的原因为碘液与氢氧化钠溶液发生反应，或氢氧化钠变质等原因.

教育家贝叶在其《什么是批判性思维》一文中指出，“批判性思维包括的不仅是具体的大脑活动，更重要的是一种思维模式，教师的责任是帮助学生形成这种模式[5].通过该题的解析，告诉了我们在生物学试题解析时，教师可先呈现题干内容，引导学生寻找质疑点，提出问题，通过小组交流讨论来解决问题，基于这种解析模式来培养学生的批判性思维.

4 读图绘图，培养学生模型与建模思维

模型是人们为了某种特定的目的而对认识对象所做的一种简化的、概括性的描述，是认识和阐明生命活动规律、原理的重要方法之一[6]，图形是生物学试题中常见的一类模型，通过读图、析图、绘图，可用来培养学生模型与建模的理性思维.

例4 如图2甲所示为人体部分生理活动过程的示意图，其中A、B、C表示物质，①②表示相关生理过程.请分析回答下列问题.

（1）淀粉经过①过程最终被消化为葡萄糖，随着②过程的进行，健康人体内（填一激素名称）的分泌量将增多，从而使血糖的含量保持相对稳定.

（2）图乙曲线代表血液中某种成分含量变化的趋势，结合图甲分析，下列生理活动中物质含量的变化能用图乙曲线表示的有（填序号）.

Ⅰ.血液流经肺部时B含量的变化

Ⅱ.血液流经小肠时C含量的变化

Ⅲ.血液流经组织细胞周围时A含量的变化

Ⅳ.血液流经肾脏时尿素含量的变化

解析 先让学生根据图甲来分析该模型表示了哪些生理活动过程，如：图甲模型呈现的是食物消化、吸收、肺泡内气体交换、组织气体交换、尿液的形成等生理活动.然后对②过程进行分析，随着②过程的进行，即血糖浓度升高，而胰岛素具有促进血糖合成糖元、加速血糖分解等作用，故为了使血糖的含量保持相对稳定，胰岛素的分泌量增加.

对于（2）小题的解析，教师可根据选项内容引导学生分析各物质含量变化趋势，再画出相应的数字模型，如小肠是消化和吸收的主要场所，当血液流经小肠时，消化道中的水、无机盐、葡萄糖、氨基酸等会通过消化道壁进入血液，血液中葡萄糖等养料的含量增高，如图3所示.由此可判断符合图乙曲线表示的有Ⅰ、Ⅳ2个选项.以此来培养学生建模思维能力.在生物学试题解析中，教师通过引导学生读图析图，来培养学生分析模型的理性思维能力.或根据试题内容，引导学生绘图，来培养学生建模的思维能力.

通过基于模型的试题解析，不仅有利于培养学生读图析图能力，也有助于培养学生理性思维.

理性思维是生物学核心素养的重要组成部分，是学生在生物学课程中重要的，终身受益的学习成果[3].在生物学试题解析中，教师不要仅仅局限于解题过程的指导，关注结论的正确与否，更应把归纳与概括、演绎与推理、批判性思维、模型与建模等理性思维融入到生物学试题的解析过程中，充分发挥学生的主观能动性，显化理性思维的培养，从而促进学生核心素养的提高.

参考文献：

[1]陈兴华.借助模型建构发展学生的理性思维—以基因重组的概念教学为例[J].中学生物教学，2017（Z1）：138-139.

[2]史佳琴.例谈理性思维在高中生物学科核心素养培养中的应用[J].中学生物学，2017，33（10）：76-78.

[3]杨铭， 刘恩山.在生物学课堂中培养学生理性思维[J].生物学通报，2017，52（08）：12-15.

[4]相佃国.中学化学教学中批判性思维研究[J].化学教育，2005（07）：32-33+36.

[5]盧活源.论中学化学教学中批判性思维的培养[J].中学化学教学参考，2004（Z2）：34-35.

[6]唐东辉.基于理性思维的高中生物学原创试题命制探索[J].生物学教学，2017，42（12）：35-37.

（收稿日期：2020-01-08）