邏輯推理在高中生物生命觀念教學(xué)中的運(yùn)用

【摘要】生命觀念是生物學(xué)科核心素養(yǎng)中最具生物學(xué)科特色的一點(diǎn)，生命是源于自然隨機(jī)事件且能在與環(huán)境互作中保留下來的具有新陳代謝和自我復(fù)制特征的物質(zhì)形態(tài)，生命是結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一體。生命觀念是指觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的抽象，是經(jīng)過實(shí)證后的想法或觀點(diǎn)，有助于理解或解釋較大范圍的相關(guān)事件和現(xiàn)象。文章主要探究了邏

輯推理法在高中生物生命觀念教學(xué)中的運(yùn)用。

【關(guān)鍵詞】生命觀念? 邏輯推理? 教育教學(xué)

【基金項(xiàng)目】福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題《邏輯推理在生物學(xué)生命觀念教學(xué)中的運(yùn)用》，課題批準(zhǔn)號(hào)：FJJKXB20-464。

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2021）10-0098-02

新課標(biāo)中生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，其中生命觀念是最具生物學(xué)科特色的一點(diǎn)。生命觀念是指對(duì)觀察到的生命現(xiàn)象及相互關(guān)系或特性進(jìn)行解釋后的想法或觀點(diǎn)，是能夠理解或解釋生物學(xué)相關(guān)事件和現(xiàn)象的品格和能力。“生命觀念”不是具體的理論知識(shí)，它是學(xué)生在學(xué)習(xí)了相關(guān)生物知識(shí)后在腦子中形成的一種對(duì)生命現(xiàn)象的認(rèn)知結(jié)論和思維方式，是如何看待生命世界的態(tài)度和價(jià)值取向。高中生物課本中涉及的生命觀念主要包括生命的物質(zhì)觀、結(jié)構(gòu)與功能觀、物質(zhì)能量和信息觀、進(jìn)化與適應(yīng)觀、穩(wěn)態(tài)與平衡觀等。學(xué)生應(yīng)該在較好地理解生物學(xué)概念的基礎(chǔ)上形成生命觀念，進(jìn)而能夠用生命觀念認(rèn)識(shí)生物的統(tǒng)一性、多樣性、復(fù)雜性和獨(dú)特性，形成科學(xué)的世界觀和自然觀，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展，提升學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

生命觀念相關(guān)的知識(shí)既多樣又復(fù)雜，有些是微觀世界的知識(shí)，且內(nèi)容抽象，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程會(huì)出現(xiàn)難以理解或理解不透徹的情況，教師在授課過程中可以利用邏輯推理法幫助學(xué)生理解抽象生物知識(shí)，構(gòu)建生物學(xué)科知識(shí)框架，通過對(duì)生物學(xué)概念和規(guī)律的逐步學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生生命觀念的不斷建立和完善，并進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生探究學(xué)習(xí)能力和科學(xué)思維的能力。邏輯推理法一般包括歸納推理、類比推理、演繹推理。在不同的生命觀念相關(guān)生物學(xué)內(nèi)容中，采用的邏輯推理方法也不同，教師應(yīng)根據(jù)不同的生物知識(shí)來選擇適當(dāng)?shù)倪壿嬐评矸椒ā?/p>

一、歸納推理法在生命觀念教學(xué)中的運(yùn)用

知識(shí)零碎，但又有其內(nèi)在的聯(lián)系，學(xué)生學(xué)習(xí)完某一節(jié)課的內(nèi)容后，可能對(duì)每一小塊知識(shí)點(diǎn)掌握了，但是整體的知識(shí)結(jié)構(gòu)并沒有建立起來。教師可以利用邏輯推理中的歸納推理法幫助學(xué)生從個(gè)別知識(shí)開始分析，對(duì)所學(xué)生物知識(shí)進(jìn)行比較、分類、分析、歸納，進(jìn)而得出同類相關(guān)知識(shí)的一般性結(jié)論。如在必修1“組成細(xì)胞的分子”一章中，單獨(dú)分析淀粉、糖原、纖維素的基本組成單位是葡萄糖，進(jìn)而歸納分析多糖的基本組成單位是單糖;單獨(dú)分析蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，核酸的基本組成單位是核苷酸，進(jìn)而歸納推導(dǎo)出生物大分子很多都是由小分子單體聚合而成的多聚體，又因?yàn)槊恳粋€(gè)單體都是以若干個(gè)相連的碳原子構(gòu)成的碳鏈為基本骨架，所以推導(dǎo)出生物大分子以碳鏈為骨架。在該過程中幫助學(xué)生建立生命的物質(zhì)觀，認(rèn)識(shí)到生命體的組成以物質(zhì)為基礎(chǔ)，生命體是物質(zhì)的特殊存在形式。在講授配子中染色體組合的多樣性時(shí)，先分析只含一對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞，減數(shù)分裂可產(chǎn)生2種類型的配子;含2對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞，減數(shù)分裂可產(chǎn)生4種類型的配子;含3對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞，減數(shù)分裂可產(chǎn)生8種類型的配子;進(jìn)而推導(dǎo)出含n對(duì)同源染色體的精原細(xì)胞，減數(shù)分裂可產(chǎn)生2n種類型的配子。在這個(gè)過程中引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)與遺傳功能的關(guān)系，建立結(jié)構(gòu)與功能觀。

二、類比推理法在生命觀念教學(xué)中的運(yùn)用

類比推理是將一些比較抽象的難以理解的學(xué)習(xí)內(nèi)容，用學(xué)生比較熟悉的事物進(jìn)行比較，進(jìn)而推論出它們?cè)谄渌矫婵赡芟嗤蛳嗨频囊环N方法。利用類比推理，教師可以幫助學(xué)生將新概念與固有知識(shí)聯(lián)系起來，將瑣碎的知識(shí)串聯(lián)起來，將相似的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化、條理化，從而迅速突破教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)。教材必修2中薩頓就是通過類比推理的方法提出基因在染色體上的理論。但是，類比推理得出結(jié)論不具有邏輯的必然性，其正確與否還需要通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。在高中生物生命觀念教學(xué)中靈活運(yùn)用類比推理法，可以化抽象為簡(jiǎn)單，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力和創(chuàng)新思維能力。在“蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者”中，通過一個(gè)人完整的手掌能夠正常地行使“抓”“寫”等功能，類比一個(gè)完整成熟蛋白質(zhì)的正常功能，如果一個(gè)人由于意外少掉了一截手指，那么他可能就無法正常地寫字，抓取東西，手的正常功能就會(huì)受影響;或者由于出生的缺陷，手掌始終是緊握的拳頭狀，那么手的功能也一定會(huì)受到影響，由此類比蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中如果氨基酸序列改變或蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)改變，就可能會(huì)影響其功能，從而建立結(jié)構(gòu)決定功能的生命觀念。在“染色體變異”這一課中，把左手伸出來，說明手指有長(zhǎng)有短，各不相同，類比一個(gè)染色體組中的不同染色體，將左手這五個(gè)手指類比為一個(gè)精子細(xì)胞中所含有的一個(gè)染色體組，再伸出右手，將右手五個(gè)手指類比為卵細(xì)胞中所含有的一個(gè)染色體組，兩個(gè)手掌合并類比受精之后的受精卵中所含有的兩個(gè)染色體組，由這樣的受精卵發(fā)育而來的個(gè)體，細(xì)胞中含有兩個(gè)染色體組，叫作二倍體。講述多倍體的時(shí)候，可以用濕手在黑板上按下三個(gè)濕手印，類比三個(gè)染色體組，引出三倍體，多倍體的概念。在分析解釋“與二倍體相比，多倍體的優(yōu)點(diǎn)是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高、莖稈粗壯”時(shí)，可以三個(gè)手掌和兩個(gè)手掌所含有的手指進(jìn)行對(duì)比，三個(gè)手掌含有的手指多類比三倍體細(xì)胞中含有的染色體多，從而含有的基因比較多，基因的表達(dá)量比較大，進(jìn)而導(dǎo)致三倍體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高、莖稈粗壯。這樣就把本節(jié)課的染色體組，二倍體，三倍體，多倍體等概念串聯(lián)起來，并在講解中滲透了遺傳與變異觀。

三、演繹推理法在生命觀念教學(xué)中的運(yùn)用

演繹推理法是針對(duì)某個(gè)生物學(xué)問題提出假設(shè)，然后進(jìn)行理論的演繹推理，如果推理結(jié)果與既定的生物事實(shí)相矛盾，則假設(shè)不成立，若推理結(jié)果與各種既定的生物事實(shí)不相矛盾，則假設(shè)有可能成立。在伴性遺傳的教學(xué)中，如何體現(xiàn)生物學(xué)科素養(yǎng)中的生命觀念？教師可通過演繹推理法分析基因與染色體，形狀的關(guān)系闡述了生命的延續(xù)性，幫助學(xué)生建立遺傳與變異觀。在分析紅綠色盲基因位于什么染色體上時(shí)，首先給學(xué)生介紹了X、Y染色體的同源區(qū)段和非同源區(qū)段（圖1），然后根據(jù)教材問題探討的信息“在紅綠色盲患者中，男性遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于女性?！币龑?dǎo)學(xué)生明白紅綠色盲與性別相關(guān)聯(lián)，該基因一定位于性染色體上，那么位于什么性染色體上，位于性染色體的什么位置呢？根據(jù)X、Y染色體的同源區(qū)段和非同源區(qū)段圖（圖1）可做出三個(gè)假設(shè)，假設(shè)①：紅綠色盲基因位于Y染色體上。若紅綠色盲基因位于Y染色體上，則女性沒有紅綠色盲患者，該結(jié)論與事實(shí)相悖，假設(shè)①不成立。假設(shè)②：紅綠色盲基因位于X、Y的同源區(qū)段。若紅綠色盲基因位于X、Y的同源區(qū)段，則遺傳結(jié)果應(yīng)類似于常染色體遺傳，群體中男女發(fā)病率應(yīng)該相當(dāng)，該結(jié)論與事實(shí)不符，假設(shè)②不成立。假設(shè)③：紅綠色盲基因位于X的非同源區(qū)段。若紅綠色盲基因位于X的非同源區(qū)段，女性必須同時(shí)具備兩個(gè)色盲基因（XbXb）才患病，而男性只需要具備一個(gè)色盲基因就會(huì)患病（XbY），可見男性的發(fā)病率明顯高于女性與問題探討的信息相符，假設(shè)③正確。

必修1“細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能”中“對(duì)細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的探索”部分，教師首先提出問題：結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)，生物膜具有怎樣的結(jié)構(gòu)，使它具有系統(tǒng)的邊界、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞和信息交流的功能？展示科學(xué)家對(duì)此的研究進(jìn)展，引導(dǎo)學(xué)生通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂笞鞒龊侠淼募僭O(shè)。假設(shè)1：磷脂分子在細(xì)胞膜中以尾對(duì)尾的形式排列成兩層（圖2）。學(xué)生利用教具操作磷脂分子置于空氣與水界面中的排列方式，并進(jìn)一步思考磷脂分子在細(xì)胞膜中的排列情況。期間經(jīng)歷以下推理過程：①磷脂分子頭部是親水的，必須與水面接觸，尾部是疏水的，與空氣接觸;②為了適應(yīng)細(xì)胞膜兩側(cè)的水環(huán)境，磷脂分子以尾對(duì)尾的方式排列成兩層，構(gòu)成膜的基本支架。假設(shè)2：細(xì)胞膜的模型是磷脂分子排列在膜的中間，蛋白質(zhì)分子排列在膜兩側(cè)的靜止結(jié)構(gòu)。教師播放細(xì)胞分裂和變形蟲的變形運(yùn)動(dòng)視頻，引導(dǎo)學(xué)生思考靜止的細(xì)胞膜模型的局限性。最后通過熒光標(biāo)記的小鼠細(xì)胞和人細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)證實(shí)，細(xì)胞膜不是靜止的，而是具有流動(dòng)性。通過圖片展示冰凍蝕刻電鏡技術(shù)下細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)的位置，發(fā)現(xiàn)有些蛋白質(zhì)部分或全部嵌入磷脂雙分子層中，有的貫穿于整個(gè)磷脂雙分子層，從而否定了蛋白質(zhì)-脂質(zhì)-蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)模型。最后引出目前為大多數(shù)人接受的流動(dòng)鑲嵌模型。

總之，在高中生物生命觀念教學(xué)中靈活應(yīng)用邏輯推理，可以有效突破重難點(diǎn)，幫助學(xué)生掌握科學(xué)的推理方法，并在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，拓展思維的深度和廣度，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)。

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作者簡(jiǎn)介：

李桑（1984年1月-），女，漢族，福建德化人，碩士研究生，一級(jí)教師，研究方向：高中生物學(xué)科教育。