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例谈高中生物学教学中演绎推理能力的培养

2018-04-19张俊

考试周刊 2018年39期
关键词:生物学教学演绎推理理性思维

摘要:针对提升高中生理性思维的重要途径——演绎推理能力的培养,笔者从实践出发,结合实例,提出了几种具体的途径。

關键词:理性思维;生物学教学;演绎推理

演绎推理能力是在高中生物教学过程中发展理性思维重要途径之一。新的课程标准明确要求学生能基于生物学事实和证据运用演绎与推理等方法,探讨、阐释生命现象及规律,审视或论证生物学社会议题。那么如何培养学生的演绎和推理能力呢?笔者结合自身的教学实践提出了一些思考。

一、 通过新旧情境下的认知冲突培养演绎推理能力

演绎推理能力的一种重要体现就是学生能在新的情境下,运用已经掌握的原理、方法去解释新的事实,揭示新的规律。因此,教师需要通过各种手段精心创设新情境,让学生发现他们用已经掌握的方法和知识无法完全解决新情境下的问题而产生认知冲突,从而激发他们探究的热情、动力和创造力,促使学生在解决新问题的过程中不断提升能力。

例如,在“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。教师首先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,学生会发现,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:控制眼睛颜色的基因位于X染色体上。

二、 通过生命活动过程的发散预测培养演绎推理能力

我们知道,生命活动发生过程在没有被证实之前,科学家会有很多的猜想或推测,而教师可以以这些对生命活动过程的发散性的猜测为素材,引导学生根据发散思维的结果,始终在事先不知道结果的情况下,展开发现式的学习过程,不断思考可能的生命活动过程并演绎推理出多种实验结果,再将自己推理的结果与真实的实验结果比较,逐渐获得正确的实验结论,发展自己的能力。

例如,在“DNA分子的复制”一节中,教师可以先让学生展开发散思维,猜测DNA复制可能的方式,引导学生推测出三种方式,即全保留复制、半保留复制和色散式复制,并画出三种方式下DNA复制一次的结果。然后教师引导学生认识到,利用实验区别复制方式的关键在于能区分亲代链和子代链,并提供同位素标记和密度梯度离心技术等背景知识,提出:如何区别亲代链和子代链?DNA用15N标记的大肠杆菌在含有14N培养基中培养一代后,会形成怎样的子代DNA?离心之后的结果是怎样的?教师可先让学生分别在离心管的示意图中标出三种可能的复制方式下,DNA复制一次之后所提取的DNA离心的结果,然后教师将真实的实验结果展示给学生,让学生根据真实的离心结果排除全保留复制的可能。然后教师提出:如何区别色散式复制和半保留复制呢?于是教师可继续引导学生分别演绎推理出这两种复制方式下,复制两次之后所形成的子代DNA链的组成情况,并在离心管示意图中标出所提取DNA离心的结果。最后,教师展示真实的实验结果,让学生得出结论:DNA是通过半保留方式复制的。

三、 通过实验现象和结论的综合分析培养演绎推理能力

生物学发展的历程告诉我们,生命活动规律最终揭示之前,会产生大量的实验证据,如果能综合众多实验现象和结论,运用正确的方法分析这些信息,往往会帮助科学家准确阐释生命活动的规律。这也是科学研究的普遍规律。因此,在高中生物课堂中,教师可以引导学生在不断获得的实验现象和结论的基础上,综合分析,大胆而理性地推理,尝试自主揭示生命活动的规律,以提升学生的演绎推理能力。

例如,在“基因指导蛋白质合成”一节中,在进行“翻译”部分的教学之前,教师可采用探究式教学模式,首先建构出“转录”概念、“密码子”概念和“tRNA”概念,然后向学生展示如下实验现象并配以电镜照片:翻译时,发现一条mRNA上结合有多个核糖体,每个核糖体上肽链长度规律性依次从长到短(从短到长)变化。接着教师引导学生根据之前的实验结论梳理出如下信息:翻译需要mRNA和核糖体结合;氨基酸在核糖体上脱水缩合;密码子在mRNA上线性排列;tRNA负责转运氨基酸并能识别密码子。最后教师让学生根据已知信息,结合静态的电镜照片,大胆想象并推测蛋白质在核糖体上合成的大体的动态过程。

四、 通过经典实验中的“意外”结果培养演绎推理能力

中学生物教材中有很多经典实验如探究暗反应过程的实验、孟德尔的豌豆杂交实验、验证DNA复制方式实验、探究遗传物质化学本质的实验等等。其实在科学家进行实验研究的过程中,经常会发现一些和预测结果不符合甚至完全相反的情况,而这些都是非常好的培养学生演绎推理能力的素材。教师如果能将这些素材进行合理地加工,引导学生分析经典实验中出现“意外”的原因,则能够有效拓展学生的思路、提高学生的演绎推理能力。

例如,在引导学生学习完噬菌体侵染大肠杆菌实验之后,教师可以提出:有人发现,用35S标记的这一组,经常出现沉淀中的放射性很高;而用32P标记的这一组则有时会出现上清液中的放射性很高,其原因是什么呢?然后教师可引导学生详细审视教材中的实验过程,分析实验步骤和病毒繁殖的特点,启发学生推理出可能的原因。

再如,在“生长素的发现”这一节内容中,教师在引导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,提出:有科学家重复了温特的试验,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?引导学生反思生长素作用原理并提出自己的推理,比如“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。然后教师可展示课前搜集的可支持不同于教材中的对植物向光生长的原因的解释的实验证据,引导学生分析证据、得出结论以支持自己的观点。

作者简介:

张俊,安徽省合肥市,安徽省长丰县下塘中学.

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