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提升学生演绎能力的教学建议郭荣辉(江苏省南京民办育英第二外国语学校南京210044)摘要演绎是义务教育阶段生物学核心素养之一 科学思维中的一种关键能力，是在一般中发现个别的推理形式和思维方式。本文主要阐述义务教育阶段生物学课堂教学中通过直观教学、分类活动、探究实验、联系生产生活、综合拓展试题训练等方式，提升学生的演绎能力。关键词科学思维演绎建议初中生物学科学思维是义务教育阶段的学生通过学习生物学应养成的核心素养之一，是指在认识事物、解决实际问题的过程中，尊重事实证据，崇尚严谨求实，基于证据和逻辑，运用比较、分类、归纳、演绎、分析、综合、建模等方法，进行独立思考和判断，多角度、辩证地分析问题，对既有的观点和结论进行批判审视、质疑包容，乃至提出创造性见解的能力与品格1。演绎是科学思维素养中的关键能力之一，是在一般中发现个别的推理形式和思维方式。笔者根据学生的不同学业表现，将其划分为 3 个不同的水平:举例描述生物学概念;运用生物学规律和原理解释生命现象;运用生物学规律和原理，对具体实践活动所产生的可能结果作出预测和论述。可见，对概念进行检验和运用体现了演绎的思维方法。笔者结合多年的教学实践，谈一谈提升义务教育阶段学生演绎能力的一些教学建议。1开展直观教学，提升举例描述生物学概念的能力举例描述生物学概念属于演绎能力的低层次水平，就是通过具体实例叙述相关的生物学概念。举例描述生物学概念一般在难以给学生提供观察、分析和归纳的教学活动中应用。如生命的基本特征、细胞分化、细胞液浓度、无机盐、肾单位、神经元、条件反射、非条件反射、生态系统的物质循环、无性生殖、有性生殖、完全变态发育、不完全变态发育、染色体、基因、性状、相对性状、特异性免疫、非特异性免疫等抽象概念的教学就只能应用演绎法。这样的概念学习由于缺少概念的自我生成过程，学生在新、旧概念联系方面和概念体系构建方面相对困难一些。在教学中，教师要尽量改进演绎法，多开展直观教学。例如肾单位的概念教学，除了让学生识别肾单位的结构图，还可以让学生看一看肾单位的玻片标本，然后画一画结构图，写一写各部分结构名称;再通过小组合作做一做肾单位的模型、贴一贴结构名称，深化对肾单位的理解。最后借助生动的视频让学生直观地感受肾单位的结构和功能。这样避免了学生囫囵吞枣地学习肾单位概念，也为后面尿液形成的学习打下坚实的基础。2开展超级分类、趣味分类、分组竞争的学习活动，巩固举例描述生物学概念的能力学生学完某一个或者某几个生物学概念后，教师可以创设情境，多开展超级分类、趣味分类以及分组竞争的游戏活动，让学生愉悦地巩固所学的概念。例如，学生学习昆虫的主要特征时，先让他们通过对蜜蜂、柑橘凤蝶、蚕蛾的观察比较，找出三者的共同特征，从而归纳出昆虫是身体分为头、胸、腹三部分，一般具备两对翅、三对足的节肢动物。再出示如图 1 所示的超级分类题，请一个学生在白板上通过拖放将 18 种节肢动物分成昆虫和非昆虫，其他人在对应的学案上通过填写序号完成，进一步巩固刚刚建构的昆虫概念。又如，学生学完种子植物以后，教师出示如图 2 所示的趣味分类题，请一个学生在白板上通过拖放将 20 种种子植物分成裸子植物和被子植物，其他人在学案上填写序号完成分类，从而进一步加深已经建构的裸子植物和被子植物概念的印象。再如，学生学完了处方药和非处方药的概念后，教师出示如图 3 所示的分组对抗题，请两个学生在白板上通过点击将屏幕上 24 种常见药概念的理解程度，对实际问题的理性思维与解决能力，对科学问题的探究和跨学科实践能力，对社会事务的态度与责任等。评价需要客观又多元。教师要观察学生课堂上的学习态度与行为表现，布置课后书面作业和实践性作业。除了教师评价，应该鼓励学生自评促反思，同学之间互评增交流。“种子”主题单元教学活动中，特别关注了跨学科实践活动的评价 栽培植物、爱心义卖。只有对知识概念掌握好、实践能力强的学生，栽培才能成功。栽培的优良程度又受市场的直接评价。这样的评价反过来又促进学生反思，要进一步探究才能发展。如何售卖属于跨经济学范畴。筹得善款捐赠给贫困地区，培养爱心和社会责任。整个单元教学优化教学评一体化，构成一个教学育人的闭环。(基金项目:2021 年江苏省教育科研“十四五”规划课题”大概念视域下的初中生物学单元教学策略研究”，No Ec/2021/20)42生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期图 1超级分类题图 2趣味分类题图 3分组对抗题品中的非处方药选出，其他人在学案上填写序号完成非处方药的选择，从而进一步强化非处方药的概念 应用安全、质量稳定、疗效确切、使用方便、不需要医生处方就能够到药店买到的药物。在国外又被称为“可在柜台上买到的药物”简称 OTC。教师创设的这些学习实践活动使生物学课堂更加有趣、有味，大大激发了学生的学习兴趣，课堂的学习气氛更浓、更活跃。另外，青春期的学生都很要面子，为了获得教师的表扬和同伴的赞扬，他们就会更加专注、用心和努力。3多将教材中的一般实验改为探究实验，提升假说演绎能力假说演绎常用于探究实验中，许多科学家的实验都是运用假说演绎法。例如，法国微生物学家巴斯德运用显微镜观察敞口瓶中变质的肉汤，发现肉汤中有大量的细菌。经过认真、细致的分析提出问题:“肉汤中的细菌从哪里来的?”，通过推理提出假设“细菌从空气中来的”或者“肉汤自动生成细菌”。根据假设进行演绎:将肉汤分为两组。一组装入敞口的平底烧瓶中，能接触到细菌;另一组装入鹅颈瓶内，接触不到细菌。把两个烧瓶中的肉汤煮沸，静置数天。推测鹅颈瓶内的肉汤不会变质，而平底烧瓶内的肉汤会变质。接着进行实验，通过实验检验演绎的结论。果然发现鹅颈瓶内的肉汤较长时间不变质，通过显微镜观察没有发现细菌。平底烧瓶内的肉汤很快变质，有大量细菌。根据实验现象验证“细菌从空气中来的”的假设是正确的，因而得出“细菌是从空气中来的”结论。若探究实验的结果与预期结论相符，则证明假设正确，反之，假设错误。这就是科学探究中常用的假说演绎法。在平时的课堂教学中，教师多将教材中的一般实验改为探究实验。一般的实验仅仅是提高学生动手能力，很多都是验证生物学规律或者原理。例如，外界溶液的浓度影响根细胞吸水的实验提升了学生的观察能力，验证清水中的根细胞吸水、而盐水中的根细胞失水的生物学规律，很难提升学生的假说演绎能力。可以将这一般实验改为探究影响根细胞吸水条件的实验。4多链接生产、生活中的现象，提升学生运用生物学规律和原理解释生命现象的能力运用生物学规律和原理解释生命现象属于演绎能力的中等水平，就是对生物学规律和原理进行检验和运用。在平常的课堂教学中，教师要多链接生产、生活中的现象，创设生产、生活中的情境，让学生运用学过的生物学规律和原理解释相关的一些生命现象，从而提升中等水平的演绎能力。例如，学生学完光合作用、呼吸作用原理以后，教师出示一道链接农业生产的题目:A、B 两地生产同一种甜瓜，A 地甜瓜比 B 地甜瓜含糖量高。经调查，在甜瓜生长季节，A、B 两地的光照条件和栽培措施等基本相同，但温度条件有较大区别(表 1)。请分析 A 地的甜瓜比 B 地的甜瓜含糖量高的原因。表 1A、B 两地白天和夜间的平均温度A 地平均温度(oC)B 地平均温度(oC)白天3333夜间1220这道题要求学生运用植物光合作用和呼吸作用的原理解释“A 地的甜瓜比 B 地的甜瓜含糖量高”的生命现象。植物体内有机物(包括糖类)的合成和分解主要与植物的光合作用和呼吸作用有关。一方面，白天植物既进行光合作用又进行呼吸作用，题干中已知A、B 两地的光照条件和栽培措施等基本相同，白天两52生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期地的平均温度也相同，所以 A、B 两地的甜瓜合成的有机物总量相等。另一方面，夜间的植物主要进行呼吸作用分解有机物。温度影响植物的呼吸作用，一定范围内，温度越高，呼吸作用越强，植物体内分解的有机物就越多。从表格提供的数据可以看出，夜间 A 地平均温度明显低于 B 地，所以 A 地植株呼吸作用弱，分解、消耗的有机物较少，这样，A 地甜瓜内积累的有机物较多，含糖量高。这道题很好地提升学生在新情境下运用已学的植物光合作用和呼吸作用的原理解释 A地甜瓜含糖量高的演绎能力，做到学以致用。又如，学生学完根细胞吸水的条件后，教师出示一道题:糖拌西红柿后，盘中有何现象?为什么?这道题链接了我们的生活，要求学生运用植物根细胞吸水、失水的原理解释“盘中出现了水”的生命现象。植物细胞在外界溶液的浓度大于细胞液浓度时，植物细胞失水。糖拌西红柿，西红柿的果肉细胞外为纯糖，浓度 100%，而果肉细胞的细胞液浓度远小于 100%，因而果肉细胞失水，所以盘中出现了水。这道题很好地提升学生运用植物细胞吸水、失水的原理解释生活中出现的有关细胞吸水和失水的演绎能力。5出示综合拓展题，提升学生运用生物学规律和原理作出预测和论述的能力运用生物学规律和原理作出预测和论述的能力属于科学思维中演绎能力的高层次水平，就是在面对生活、生产中与生物学相关的问题并作出决策时，利用多个相关的生物学重要概念或原理，通过逻辑推理阐明个人立场。学生学完一章、一个单元、一个学期甚至一个学年以后，教师出示综合拓展题，提升学生运用生物学规律和原理对具体实践活动所产生的可能结果作出预测和论述的能力。例如，学生学完人体的消化系统、循环系统、呼吸系统以及人体能量的供给后，教师出示一道题:跑步机的显示屏上可以看到跑步者的速度、心率和消耗的能量(表 2)。表 2某人连续跑步时得到的数据速度(千米/小时)心率(次/分)5 分钟消耗能量(卡路里)26615 949031 0611447 9814473 5从上述的实验数据你能作出什么推测?请对你的推测做出解释。(1 卡路里=4 18 焦耳)这道题要求学生根据表格中数据对运动速度与心率快慢、消耗能量之间的关系做出推测，并用消化系统、呼吸系统、循环系统以及人体能量供给的生物学原理进行解释。学生分析表格中的 3 列数据，推测:“在一定范围内，连续跑步速度越快，心率越快，5 分钟消耗的能量越多。”接着解释:“运动主要是通过运动系统的动力 肌肉的收缩和舒张，牵引所附着的骨围绕可动骨连结完成的。而肌肉的收缩和舒张需要消耗能量，这些能量来自肌肉细胞的呼吸作用。细胞的呼吸作用需要氧气和养料，而氧气和养料通过循环系统运输至肌肉细胞。运动速度越快(强度越大)，肌肉消耗的能量越多，因而需要越多的养料和氧气，因而血液流动的速度越快，而心脏是循环系统的动力，所以心跳越快，即心率越快。”这道题很好地考查学生运用生物学规律和原理作出预测和论述的演绎能力。另外，教师也可以要求学生课外到跑步机上进行实践，检验结论。演绎是从一般到特殊的推理，就是从一般性前提出发，通过演绎得出具体陈述或个别结论的过程。每个演绎都有两个前提，即大前提(一般原理)和小前提(个案特征)，根据两前提之间的关系做出新的判断，得出结论。例如，学生知道了两栖类主要特征后，可以判断乌龟不属于两栖类。因为乌龟尽管既能生活在陆地上，又能生活在水中，但是它的幼体不是用鳃呼吸，而是用肺呼吸;它的皮肤不是裸露的，而是覆盖着甲壳;它是体内受精，而不是体外受精;它完全用肺呼吸，不需要皮肤辅助呼吸;它产卵在陆地上，不是在水中;它的胚胎发育在卵里完成，而不是在水中。所以，它不属于两栖类。另外娃娃鱼的成体虽然仍生活在水中，有尾，但是它具备幼体生活在水中，用鳃呼吸，皮肤辅助呼吸;皮肤裸露;体外受精，胚胎发育在水中完成等两栖类主要特征，所以娃娃鱼属于两栖类。在这个演绎过程中，“两栖类主要特征”是大前提，而“乌龟、娃娃鱼所具有的特点”则是小前提，最后根据这两个前提之间的关系演绎得出结论，即乌龟不属于两栖类，而娃娃鱼属于两栖类。在课堂教学中教师要引导学生运用大、小前提以及两者关系进行演绎判断。(基金项目:江苏省“十二五”规划课题“基于三一三 教学方式建构的生长课堂研究”，No D/2015/02/157)主要参考文献1 中华人民共和国教育部 义务教育生物学课程标准(2022 年版)M 北京:北京师范大学出版社，2022 62生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期