王 娜 賴邵華 韋艷艷

(廣西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 桂林 541006)

新一輪基礎(chǔ)教育課程改革的重點(diǎn)是發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。而實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)首先需要將核心素養(yǎng)納入并深化到課程改革的過程中去，尤其是融入新的課程標(biāo)準(zhǔn)中[1]。本文運(yùn)用“類比推理”的邏輯思維方法解讀“自養(yǎng)生物”。從而踐行生物學(xué)核心素養(yǎng)，發(fā)展學(xué)生理性思維，使學(xué)生更好地認(rèn)識(shí)與理解“自養(yǎng)生物”這一概念。

1 類比推理

類比是指根據(jù)兩個(gè)研究對象的相同或相似方面，來推斷他們在其他方面一致性的一種思維方法和推理形式。換言之，類比不是一種主觀臆測，而是需要分別對兩個(gè)研究對象進(jìn)行細(xì)致深入地分析，發(fā)現(xiàn)兩者的共同之處或者相似點(diǎn)，從而進(jìn)行邏輯推斷，它們是否在某一方面也是一致的。當(dāng)然，類比推理的結(jié)論不一定是正確的，只能說是一種科學(xué)假說，還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證。

人教版高中生物學(xué)教材(以下簡稱“教材”)必修2中所呈現(xiàn)的薩頓對于基因位于染色體上的推理，就是生物學(xué)科中類比推理的典型實(shí)例。教材中指出：他將看不見的基因與看得見的染色體的行為進(jìn)行類比，根據(jù)其驚人的一致性，提出基因位于染色體上的假說，而且這一假說后來也被美國生物學(xué)家摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)所證明。

2 化能合成作用

教材必修1的“能量之源——光與光合作用”中提到了化能合成作用，并以硝化細(xì)菌為例進(jìn)行具體闡述。在本節(jié)課的教學(xué)時(shí)首先需要注意的問題是：硝化細(xì)菌屬于自養(yǎng)型原核生物，是屬于一個(gè)“群體”概念，它包括了兩個(gè)完全不同的代謝群。即：在化能合成作用這一復(fù)雜的生化反應(yīng)過程當(dāng)中，是不同的硝化細(xì)菌在起作用。

硝化細(xì)菌的化能合成作用分為3步：①亞硝酸細(xì)菌(又稱氨氧化菌)將氨氧化成亞硝酸；②硝酸細(xì)菌(又稱亞硝酸氧化菌)將亞硝酸氧化成硝酸；③兩種硝化細(xì)菌能分別利用其上述無機(jī)物氧化過程中釋放的能量將二氧化碳和水合成為糖類，以維持自身正常的生命活動(dòng)。硝化細(xì)菌的化能合成作用也叫硝化作用。其實(shí)，硫細(xì)菌、鐵細(xì)菌等其他少數(shù)種類的細(xì)菌，它們也有類似于硝化作用一樣的化能合成作用。所以，化能合成作用即自然界中少數(shù)種類的細(xì)菌，不是利用光能，而是利用體外環(huán)境中的某些無機(jī)物氧化時(shí)所釋放出來的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)物的過程。

3 光合作用

在普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(意見稿)中，光合作用屬于課程內(nèi)容大概念2“細(xì)胞的生存需要能量和營養(yǎng)物質(zhì)，并通過分裂實(shí)現(xiàn)增殖的”這一重要概念中的次位概念：說明植物細(xì)胞的葉綠體從太陽光中捕獲能量，并將其轉(zhuǎn)化為細(xì)胞可利用的化學(xué)能儲(chǔ)存在有機(jī)分子中。教材用化學(xué)反應(yīng)式概括了光合作用的過程。

4 “類比推理”建構(gòu)“自養(yǎng)生物”

建構(gòu)主義認(rèn)為知識(shí)是學(xué)習(xí)者在一定的情境中，在他人的幫助下，利用一定的學(xué)習(xí)資源，通過意義建構(gòu)的方式而獲得的?；谏鲜鰧夂献饔门c化能合成作用的認(rèn)識(shí)與分析，并運(yùn)用“類比推理”的邏輯思維方法，來幫助學(xué)生建構(gòu)“自養(yǎng)生物”這一概念。

首先，在學(xué)習(xí)了光合作用與化能合成作用的相關(guān)知識(shí)之后，教師要引導(dǎo)學(xué)生分析光合作用與化能合成作用的相同點(diǎn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)化能合成作用與綠色植物的光合作用一樣，也有著類似的物質(zhì)與能量的變化，表現(xiàn)在：①物質(zhì)方面：兩者最終都將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘穷?，都是從無機(jī)物到有機(jī)物的轉(zhuǎn)變；②能量方面：在整個(gè)反應(yīng)過程當(dāng)中都需要能量，且都有能量的轉(zhuǎn)變，光合作用將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類中；而化能合成作用則將無機(jī)物氧化時(shí)所釋放出來的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的化學(xué)能儲(chǔ)存在糖類中。

其次，閱讀教材中有關(guān)“自養(yǎng)生物”的相關(guān)內(nèi)容：綠色植物以光為能源、以二氧化碳為碳源合成糖類，糖類中儲(chǔ)存著由光能轉(zhuǎn)換來的能量。因此，綠色植物屬于自養(yǎng)生物。在教師的啟發(fā)下，學(xué)生運(yùn)用“類比推理”的邏輯思維方法，掌握自養(yǎng)生物這一概念的本質(zhì)，就能得出可進(jìn)行化能合成作用的生物也是自養(yǎng)生物。為了構(gòu)建“自養(yǎng)生物”這一概念的外延，進(jìn)一步讓學(xué)生類比分析兩者的不同點(diǎn)。分析之后可以得出它們最大的不同就是能量的來源不同，光合作用的最終能量來源是太陽能，而化能合成作用的能量來源是無機(jī)物氧化時(shí)所釋放出來的化學(xué)能。同時(shí)，需要強(qiáng)化的是能進(jìn)行光合作用并不是綠色植物的特權(quán)，像藍(lán)藻等一些原核生物，它們雖然沒有葉綠體但是有葉綠素、藻藍(lán)素等也可以進(jìn)行光合作用。

最后，學(xué)生歸納總結(jié)：“自養(yǎng)生物”是指綠色植物、藍(lán)藻和少數(shù)種類的細(xì)菌以光能或無機(jī)物氧化時(shí)所釋放的化學(xué)能為能源，將環(huán)境中的二氧化碳和水等無機(jī)物合成為有機(jī)物，并且儲(chǔ)存能量的新陳代謝類型。從能量來源看，可以分為光能自養(yǎng)型和化能自養(yǎng)型。