在解长句论述题中培养学生科学思维的教学策略

四川

近年来，生物高考试题中的部分非选择题设问不再局限于专业术语或名词，而是需要考生用较长的文字论述“原因”“依据”“理由”等，着重于在问题情境中考查学生的学科核心素养。学科素养包括“学习掌握、实践探索、思维方法”3 个一级指标，其中思维方法的二级指标之一是科学思维。科学思维指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。科学思维的欠缺可能导致学生在解题时，难以准确获取题干信息，或难以用科学方法进行正确的推理，最终导致其在用生物学术语表达思维轨迹时表述不清或表述错误。对此，笔者尝试运用以下策略，引导学生在突破此类试题的过程中，提升科学思维能力，发展学科核心素养。

1.在情境中构建概念间的逻辑关系，培养思维的全面性

高考试题常借助情境考查学生对概念或概念间的联系的掌握，解题的关键是能运用科学概念解决试题情境中的问题，前提是能理解概念的内涵并构建概念间的逻辑关系。在教学过程中，笔者根据学生的认知水平和思维起点，有针对性地寻求合适的情境并将其融入问题，引导学生在对事实的抽象与概括中建立生物学概念，在对问题的分析与综合中构建概念间的逻辑关系。学生在情境中用自己的思维方式对概念进行加工和处理，并构建出完整的知识框架，对知识的认识更深刻、理解更透彻、迁移和运用更灵活，思维也更全面。

1.1 在情境中理解概念的内涵，为构建概念间逻辑关系奠定基础

生物学概念是生物学知识的重要组成部分，是高中生物教学的重要内容之一，是构建合理知识框架的基础，也是高考的常考内容之一。教学过程中，教师可提供各种丰富的、有代表性的事实作为教学情境，引导学生在对事实的抽象和概括中理解生物学概念的内涵，引导其思维活动向纵深发展，培养其思维的全面性。

【例1】（2020 年，全国卷Ⅰ，第31 题节选）某研究人员用药物W 进行了如下实验：给甲组大鼠注射药物W，乙组大鼠注射等量生理盐水，饲养一段时间后，测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明：乙组大鼠无显著变化；与乙组大鼠相比，甲组大鼠的血糖浓度升高，尿中葡萄糖含量增加，进食量增加，体重下降。回答下列问题：

（3）实验中测量到甲组大鼠体重下降，推测体重下降的原因是______________________________。

（4）若上述推测都成立，那么该实验的研究意义是______________（答出1 点即可）。

【分析】本题通过探究实验，考查血糖平衡调节的作用。如果学生没有理解血糖平衡调节的内涵，做题时就可能表述错误。对此，在复习课中教师可通过以下教学活动，引导学生理解血糖平衡调节的内涵。情境一：根据国际糖尿病联盟的报告显示，2019 年全球约有4.63 亿年龄范围在20～79 岁的成年人患糖尿病，而且糖尿病患者人数还在逐年攀升。问题①：正常人血糖范围是多少？问题②：血糖的来源和去路有哪些？问题③：参与血糖平衡调节的激素有哪些，各自的作用是什么？活动①：请画出正常人饭后血糖变化的曲线图，并描述各段曲线变化的原因。活动②：请构建出血糖平衡调节的模型。情境二：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病发病机理示意图（教师寻找后为学生展示）。问题④：Ⅰ型糖尿病、Ⅱ型糖尿病的发病机理是什么，缓解措施有哪些？情境三：糖尿病人一般会出现多饮、多食、多尿，但体重减轻等症状。问题⑤：患者出现上述症状的原因是什么？问题⑥：研究血糖平衡调节有何意义？通过以上情境和设问活动，学生从血糖的来源与去路、参与血糖平衡调节的激素、血糖平衡调节过程、血糖平衡失调引发的疾病及其缓解措施等多个方面理解血糖平衡调节的内涵，使其在遇到相关试题时可以从容作答。

1.2 在情境中构建概念间的逻辑关系，形成完整知识体系

在生物学知识体系中，生物学概念不是孤立存在的，而是相互联系的一个整体。部分高考试题不仅考查单个生物学概念，还会考查概念间的联系。对此，笔者尝试通过在复习课中设置合适的情境，引导学生在分析与综合的过程中构建概念间的逻辑关系，逐步形成完整知识体系，进一步培养学生思维的全面性。

例如，在“遗传信息的传递和表达”专题复习中，学生经过一轮复习已经掌握遗传物质、中心法则、基因控制性状的方式等概念，但不能准确梳理出概念之间的逻辑关系。因此，笔者设置了以下教学活动，引导学生逐步构建出概念之间的逻辑关系：教师播放新冠病毒入侵人体细胞后进行增殖和表达的视频，并说明新冠病毒引发疫情以来，各国科学家对其基因组展开了紧张的测序工作及对病毒基因序列进行分析，解析病毒表达的各种结构蛋白和非结构蛋白，为致病机理的研究和疫情的防控提供重要的科学依据。问题①：我们接触过哪些与生物遗传相关的物质或结构？问题②：新冠病毒的遗传物质是什么，它的遗传信息指的是什么？问题③：在新冠病毒的增殖过程中，其遗传信息是如何进行表达和传递的？问题④：对于自然界的生物来讲，遗传信息还有哪些传递和表达的途径？问题⑤：遗传信息如何控制生物体的性状？活动①：请用概念图表达出相关概念的关系。

在复习该专题过程中，笔者以新冠病毒这一情境为载体，辅以一系列有逻辑关系的问题，引导学生将遗传物质、中心法则、基因控制生物性状的方式等内容紧密联系在一起，并逐步构建出以遗传信息为核心的概念图（如图1），帮助学生进一步理解各个概念之间的逻辑关系。

图1 “遗传信息的传递和表达”的概念图

在情境中融入问题，能激发学生的探究欲望，调动学生思维的主动性，引导学生在解决问题的过程中理解概念内涵，构建概念间的联系，完善思维体系，促成智慧的升华。

2.通过图文转化，培养思维的灵动性

准确获取题干信息是正确答题的前提。当题干信息较多且情境复杂时，大部分学生常因不能准确地分析题干信息，导致解题时思维混乱，答题时表述不清。对此，教师可引导学生在审题时先找出题干的关键词，再运用图文转换的方法，将题干中的文字信息转化为熟悉的曲线图、概念图、遗传图解等。在此过程中学生运用分析、综合、比较、抽象与概括等思维形式，构建已有知识与试题问题之间的桥梁，不仅能快速、准确地获取题干信息，还能培养思维的灵动性。

【例2】（2015 年，全国卷Ⅱ，第32 题）等位基因A 和a 可能位于X 染色体上，也可能位于常染色体上。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。不考虑基因突变和染色体变异，请回答下列问题：

（1）如果这对等位基因位于常染色体上，能否确定该女孩的2 个显性基因A 来自于祖辈4 人中的具体哪两个人?为什么?

（2）如果这对等位基因位于X 染色体上，那么可判断该女孩两个XA中的一个必然来自于________________（填“祖父”或“祖母”），判断依据是_________________；此外，_______________（填“能”或“不能”）确定另一个XA 来自于外祖父还是外祖母。

【分析】本题通过一对等位基因在家族中的遗传方式考查分离定律与伴性遗传相关知识，两小题之间是并列关系，共同特点是要求学生运用假说-演绎的研究方法解决情境中的实际问题。本题信息比较复杂，且需要学生用较长文字阐述原因和判断依据，难度较大。对此，笔者引导学生将题干信息转化为遗传图解（如图2）。

图2 例2 题干信息转化的遗传图解

考生对题干中的情境进行分析，绘制出遗传图解，呈现出完整的思维过程，可有效地厘清题干信息，为进行长句论述打下基础。教师在教学过程中充分利用讲评课，精选例题，引领学生进行题干信息转化，可有效地构建解题思路框架，帮助学生养成良好的解题思维习惯。

3.通过论证，培养思维的严谨性

长句论述题的解答常需要学生运用科学概念进行逻辑推理，对客观事物的本质、客观事物间的规律及相互关系做出判断和解释。如果学生不能进行严密的推理，答题时就可能表述不清。对此，笔者引导学生用论证的方式进行推理，培养思维的严谨性。论证包括主张、证据、理由等多个要素。其中主张是论证过程中形成的结论；证据是可支持主张的事实;理由则是说明证据如何得出主张的推论规则，用以判断证据是否能合理地解释主张。

【例3】（2020 年，全国卷Ⅱ，第30 题节选）为了

研究细胞器的功能，某同学将正常叶片置于适量的溶液B 中，用组织捣碎机破碎细胞，再用差速离心法分离细胞器。回答下列问题：

（2）离心沉淀出细胞核后，上清液在适宜条件下能将葡萄糖彻底分解，原因是此上清液中含有__________________。

（3）将分离得到的叶绿体悬浮在适宜溶液中，照光后有氧气释放；如果在该适宜溶液中将叶绿体外表的双层膜破裂后再照光，_______________（填“有”或“没有”）氧气释放，原因是__________________________________。

【分析】本题通过分离细胞器这一情境，考查细胞结构与功能、细胞代谢的相关知识。解答第（2）小题时教师引导学生先找出证据和主张，再运用逆推法找出中间衔接点。（证据：差速离心法分离细胞器、上清液、适宜条件。主张：葡萄糖彻底氧化分解。理由：葡萄糖彻底氧化分解的场所在细胞质基质和线粒体，去核上清液中有该成分，在适宜条件下该反应可以发生。）解答第（3）小题时，同样先找出证据并提出主张，再运用正推法找出中间衔接点。（证据：叶绿体悬浮液在适宜溶液中照光后有氧气释放、叶绿体外表皮双层膜破裂、照光、适宜溶液。主张：假设有氧气的释放。理由：叶绿体悬浮液在适宜环境中照光后有氧气释放，说明悬浮液中水分解释放氧气的过程可以正常进行，该反应的场所在类囊体薄膜上，叶绿体外表皮双层膜破裂对该反应无影响，故在适宜条件下叶绿体外表皮双层膜破裂也会有氧气产生，说明提出的主张正确。）

长句论述题的解答过程实际上就是简单的论证过程，需要学生先找出证据和主张，再运用正推或逆推法逐步找出证据与主张之间的衔接点并进行层层推理，最后用正确的生物学术语构建证据与主张之间的桥梁，准确作答。运用论证的方式进行推理，能培养学生的证据意识、获取和评价证据的能力，展现出学生完整的思维过程，能有效地提高学生思维的严谨性。

综上所述，学生在情境中理解概念的内涵并构建知识框架，可为正确答题奠定基础；解题过程中，学生运用图文转化的方法，可有效地获取题干信息，再运用论证的方法进行层层推理，最后运用准确的生物学术语作答。运用以上策略，学生能有效地突破长句论述题，科学思维能力也可得到进一步的提升。