生物教學(xué)中逆向思維能力的培養(yǎng)

嚴(yán)建銳

逆向思維孕育著創(chuàng)造性思維的萌芽，是創(chuàng)新能力的重要表現(xiàn)，是人們學(xué)習(xí)和生活中必備的一種思維品質(zhì)。在當(dāng)前生物教學(xué)中，很多學(xué)生思考問(wèn)題時(shí)思維片面，思維定勢(shì)很嚴(yán)重，甚至走進(jìn)死胡同。因此，課堂上要經(jīng)常性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行逆向思維訓(xùn)練，這樣可以有效提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并激發(fā)學(xué)生思維能力及克服思維定勢(shì)?？梢酝ㄟ^(guò)怎樣的途徑培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維能力呢？我在教學(xué)中做了以下嘗試。

一、在講解生物學(xué)概念、生物學(xué)原理和生物學(xué)規(guī)律時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的逆向思維

生物學(xué)是一門以概念、原理和生物學(xué)規(guī)律為理論基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)科學(xué)，所以教材中的生物學(xué)概念、原理和規(guī)律是我們進(jìn)行逆向思維能力培養(yǎng)的良好題材。教材中概念、原理和規(guī)律往往是從正面闡述的，如果我們能引導(dǎo)學(xué)生反過(guò)來(lái)思考，就能讓學(xué)生加深對(duì)這方面知識(shí)的理解與拓展，并獲得一定的思維能力。

1.辯證分析，從矛盾的對(duì)立面思考問(wèn)題。

任何事物都是矛盾的統(tǒng)一體，如果我們從矛盾的不同方面引導(dǎo)學(xué)生逆向思維，則往往能認(rèn)識(shí)事物的更多方面。

“一般”與“特殊”、“主要”與“次要”、“共性”與“特性”等都是生物知識(shí)中常見的矛盾統(tǒng)一體。例如：教材中在闡述減數(shù)分裂過(guò)程中，講的是在一般正常分裂的情況下，減數(shù)第一次分裂后期同源染色體分離，減數(shù)第二次分裂后期姐妹染色單體分離，結(jié)果由一個(gè)性原細(xì)胞產(chǎn)生兩種類型的子細(xì)胞，我們可以引導(dǎo)學(xué)生反過(guò)來(lái)思考：如果減數(shù)第一次分裂有一對(duì)同源染色體不分離或減數(shù)第二次分裂有一對(duì)姐妹染色體不分離，將會(huì)產(chǎn)生什么類型的子細(xì)胞。通過(guò)這樣的逆向引導(dǎo)，學(xué)生不僅掌握一般正常的減數(shù)分裂過(guò)程，而且知道特殊異常的減數(shù)分裂過(guò)程，從而對(duì)減數(shù)分裂過(guò)程加深理解與認(rèn)識(shí)。

還有，如DNA是生物主要遺傳物質(zhì)，其反面就少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA；線體是有氧呼吸的主要場(chǎng)所，其反面是有氧呼吸還有其他場(chǎng)所——細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；酶的特性是專一性，高效性和反應(yīng)條件溫和性，其反面是酶和所有的催化劑都具有只改變反應(yīng)速率，不改變反應(yīng)平衡點(diǎn)這一共性；細(xì)胞膜與半透膜的共性是允許一些物質(zhì)通過(guò)，另一些物質(zhì)不能通過(guò)，其反面是細(xì)胞膜的功能特性——選擇透過(guò)性。

2.反向逆推，探討某些命題的逆命題的真假。

探討某些命題的逆命題的真假，是研究生物科學(xué)的方法之一，也是學(xué)習(xí)生物的一種行之有效的方法。

例如：“一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA只運(yùn)載一種氨基酸”，其反命題“一種氨基酸只對(duì)應(yīng)一種轉(zhuǎn)運(yùn)RNA”就不成立；又如“能產(chǎn)生激素的細(xì)胞一定能產(chǎn)生酶”，其反命題“能產(chǎn)生酶的細(xì)胞一定能產(chǎn)生激素”也不成立。像這樣的反向逆推，辨別真假，在生物教學(xué)中比比皆是，通過(guò)反向逆推，引導(dǎo)學(xué)生利用逆向思維發(fā)問(wèn)、發(fā)現(xiàn)，可以進(jìn)一步完善學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，深化和升華所學(xué)的課本知識(shí)。

3.生物學(xué)概念的逆用。

教材中生物學(xué)概念都是從正面下定義的，我們可以引導(dǎo)學(xué)生反過(guò)來(lái)思考，這樣空間更大，認(rèn)識(shí)更全面。

例如：①分泌蛋白指在細(xì)胞內(nèi)合成，在細(xì)胞外發(fā)揮作用的蛋白質(zhì)，如消化酶、蛋白質(zhì)類激素、抗體等。反過(guò)來(lái)，只要是細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用的蛋白質(zhì)就肯定不是分泌蛋白，如載體、呼吸氧化酶、HO酶、血紅蛋白等。②物種指的是一定自然區(qū)域內(nèi)，彼此能相互交配，并產(chǎn)生可育后代的一群個(gè)體。因此，二倍體西瓜和四倍體西瓜就是兩個(gè)不同物種，因?yàn)樗鼈冸m能交配，但產(chǎn)生的后代三倍體西瓜是不育的，同樣三倍體西瓜也不能稱為一個(gè)新物種。③內(nèi)環(huán)境指的是細(xì)胞賴以生存的液體環(huán)境，由細(xì)胞外液構(gòu)成。因此，細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)就不是內(nèi)環(huán)境成分，如血紅蛋白，載體蛋白，HO酶，復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、翻譯有關(guān)的酶，呼吸氧化酶等胞內(nèi)酶。

4.類比是逆向思維的一種體現(xiàn)。

逆向思維并不僅是事物的反面，對(duì)于類似事物的逆向比較，找出其中聯(lián)系與區(qū)別，有助于認(rèn)清事物的本質(zhì)，這也是逆向思維的一種體現(xiàn)。

生物學(xué)中存在很多相近的生物學(xué)概念、原理、規(guī)律，只有通過(guò)逆向比較，才能真正理解其內(nèi)涵與外延。如必需氨基酸與非必需氨基酸；無(wú)子番茄和無(wú)子西瓜；原生質(zhì)層和原生質(zhì)體；光合作用和呼吸作用；有絲分裂和減數(shù)分裂……

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)中逆向思維能力的培養(yǎng)

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生逆向思維，可以真正提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

生物教材中的實(shí)驗(yàn)都是從實(shí)驗(yàn)成功的一面闡述的，我們還要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，因此要引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思維。如①對(duì)新鮮綠葉經(jīng)研磨、過(guò)濾后得到的色素提取液綠色很淺，是什么原因造成的？（無(wú)水乙醇加太多；研磨不充分；未加碳酸鈣）②質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)中對(duì)洋蔥表皮細(xì)胞滴加30%蔗糖溶解后，卻觀察不到質(zhì)壁分離現(xiàn)象。又是什么原因造成的？（滴加蔗糖溶液重復(fù)次數(shù)不夠；滴加蔗糖溶液后停留時(shí)間不夠；洋蔥表皮細(xì)胞可能已經(jīng)死亡）③往蔗糖溶液中加入斐林試劑水浴加熱后出現(xiàn)磚紅色沉淀，為什么？（可能由于蔗糖放置太久，被空氣中微生物分解成還原糖）……

三、用逆向思維作為解題策略

1.作為檢驗(yàn)解題對(duì)錯(cuò)的一種思維。

很多學(xué)生在解完數(shù)學(xué)題后，都會(huì)想辦法驗(yàn)證對(duì)錯(cuò)，然而，解完生物題，大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為沒(méi)必要驗(yàn)證，反證驗(yàn)證找不出問(wèn)題。其實(shí)不然，主要是因?yàn)閷W(xué)生沒(méi)有真正掌握驗(yàn)證解題對(duì)錯(cuò)的思維，如果驗(yàn)證解題的思維順著當(dāng)初解題的思維，無(wú)非是重復(fù)一遍，當(dāng)然很難找出問(wèn)題，所以驗(yàn)證解題的思維必須與解題時(shí)的思維不同，這就是逆向思維的運(yùn)用。

例：下圖A表示某種哺乳動(dòng)物細(xì)胞在正常培養(yǎng)時(shí)測(cè)得的細(xì)胞中DNA含量與細(xì)胞數(shù)的變化。用某種化合物處理培養(yǎng)著的細(xì)胞，結(jié)果DNA含量與細(xì)胞數(shù)的變化如B圖所示，該化合物所起的作用是（D）

A.促進(jìn)DNA復(fù)制？搖？搖 B.促進(jìn)著絲點(diǎn)分

C.抑制四分體形成？搖？搖 D.抑制細(xì)胞質(zhì)分裂

對(duì)于這道題我們可以從正面分析：從A圖可以看出細(xì)胞處于分裂狀態(tài)，如果加入抑制細(xì)胞質(zhì)分裂的化合物，大多數(shù)細(xì)胞就會(huì)停留在分裂期，那么就會(huì)出現(xiàn)B圖所示結(jié)果，故選擇D。我們還可以從反面分析：如果選B和C，促進(jìn)著絲點(diǎn)分裂和抑制四分體形成對(duì)于DNA含量都沒(méi)有直接影響，如果選A，我們從A圖可以看出原來(lái)DNA復(fù)制能正常進(jìn)行，才會(huì)出現(xiàn)不同細(xì)胞DNA含量不同，所以ABC均不是正確答案。

2.逆推分析法在解實(shí)驗(yàn)題中的運(yùn)用。

實(shí)驗(yàn)探究中結(jié)果預(yù)測(cè)和結(jié)論的得出，更能體現(xiàn)逆向思維的好處。實(shí)驗(yàn)探究的基本思路應(yīng)該是先得出結(jié)果，再由結(jié)果推出結(jié)論，但這在一些較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)中往往很難奏效。如果我們思考問(wèn)題時(shí)逆著正常思路，往往會(huì)有柳暗花明的驚喜，也就是先根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定結(jié)論，因?yàn)檫@一過(guò)程相對(duì)比較容易，由實(shí)驗(yàn)?zāi)康木涂梢酝瞥鼋Y(jié)論，再由結(jié)論推結(jié)果。

例如：（2006年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試?yán)砜凭C合能力測(cè)試）

31.（4）現(xiàn)用兩個(gè)雜交組合：灰色雌蠅黃色雄蠅、黃色雌蠅灰色雄蠅，只做一代雜交試驗(yàn)，每個(gè)雜交組合選用多對(duì)果蠅。推測(cè)兩個(gè)雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀，并以此為依據(jù)，對(duì)哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上這兩個(gè)問(wèn)題，做出相應(yīng)的推斷。（要求：只寫出子一代的性狀表現(xiàn)和相應(yīng)推斷的結(jié)論）

這道題如果從正面先推出子一代可能出現(xiàn)的結(jié)果，再以此為依據(jù)推出哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上的結(jié)論，那就有相當(dāng)大的難度。如果我們反過(guò)來(lái)思考，先得出結(jié)論，再由結(jié)論逆推出子一代可能出現(xiàn)的性狀，這樣問(wèn)題就可迎刃而解：該實(shí)驗(yàn)的目的是推斷哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上，由此我們不難得出有4種可能：①黃色為顯性，基因位于常染色體上；②灰色為顯性，基因位于常染色體上；③黃色為顯性，基因位于X染色體上；④灰色為顯性，基因位于X染色體上，把這4種結(jié)論當(dāng)做已知的，應(yīng)用遺傳圖解不難分析出每一種結(jié)論對(duì)應(yīng)的雜交組合的子一代性狀。當(dāng)然以上只是解題基本思路，答題時(shí)還是要先描述子一代的性狀，再得出相對(duì)應(yīng)的結(jié)論。

逆推分析法可看做培養(yǎng)學(xué)生逆向思維的重要途徑。當(dāng)一個(gè)問(wèn)題用一種方法解決不了時(shí)，常轉(zhuǎn)換思維方向，可進(jìn)行反面思考，從而提高逆向思維能力。

3.反證法在解遺傳題的運(yùn)用。

遺傳和變異既是高中生物的重點(diǎn)，又是難點(diǎn)，在歷年高考和會(huì)考中占有很重要地位，而有關(guān)遺傳習(xí)題的確令學(xué)生費(fèi)解，學(xué)生往往用學(xué)過(guò)的遺傳規(guī)律套題，在解題中不僅費(fèi)時(shí)，而且容易張冠李戴。

其實(shí)解遺傳題無(wú)非就是在判斷性狀的顯隱性、判斷基因所在位置及個(gè)體的純、雜合的基礎(chǔ)上確定基因型，再用遺傳圖解分析，就可得出所要的結(jié)果或結(jié)論。而在以上解遺傳題過(guò)程中最難的就屬顯隱性的判斷、基因位置的判斷及純、雜合的判斷，那么如何做出這些判斷呢？我們一般用反證法，基因不是顯性基因，就是隱性基因，只要排除其中之一即可確定；基因的載體染色體也一樣，基因不在性染色體上，就在常染色體上；個(gè)體的純雜合同樣只具有兩面性。例如：假設(shè)基因位于X染色體，分析現(xiàn)象結(jié)果；假設(shè)位于常染色體，分析現(xiàn)象結(jié)果；將得到的結(jié)果作為條件，若出現(xiàn)某一相應(yīng)情況，即確定基因在X染色體或常染色體上。

當(dāng)事物只具有兩種可能時(shí)，從正面不能解決問(wèn)題時(shí)，就要從反面思考，采用反證法。

以上是我對(duì)于培養(yǎng)逆向思維能力的初步嘗試，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向推理，以此引起學(xué)生的關(guān)注，使學(xué)生在注意和好奇中加深理解、高效記憶。這樣我們就能更順利地完成教學(xué)任務(wù)，提高學(xué)生靈活、深刻和雙向的思維能力。