陳衛(wèi)東

(江蘇省南通市天星湖中學(xué) 226010)

“理性思維”是人類思維的高級(jí)形式，是一種建立在證據(jù)和邏輯推理基礎(chǔ)上的思維方式?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》凝練與界定了四項(xiàng)生物學(xué)科核心素養(yǎng)，“理性思維”就是其中之一。借鑒“在游泳中學(xué)游泳”的思路，教師可在課堂教學(xué)中發(fā)掘思維素材進(jìn)行訓(xùn)練，發(fā)展學(xué)生的理性思維能力，提升學(xué)生的理性思維核心素養(yǎng)。筆者以孟德爾遺傳定律單元復(fù)習(xí)課為例，闡述理性思維訓(xùn)練的基本策略。

1 “孟德爾遺傳定律單元復(fù)習(xí)課”課例方案

1.1 設(shè)計(jì)意圖 本課例為單元復(fù)習(xí)課，意在對(duì)孟德爾經(jīng)典實(shí)驗(yàn)有個(gè)全面的梳理，在此基礎(chǔ)上深化與鞏固核心概念與主干知識(shí)，訓(xùn)練理性思維。課例設(shè)計(jì)以“基礎(chǔ)性、遞進(jìn)性、拓展性”為基本指導(dǎo)思想，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行不同層次的理性思維訓(xùn)練?！盎顒?dòng)一”強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性，圍繞“梳理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、歸納實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)科學(xué)思想”來訓(xùn)練理性思維；“活動(dòng)二”關(guān)注遞進(jìn)性，緊扣兩個(gè)定律的異同點(diǎn)展開，在提煉“拆分組合法”及應(yīng)用“拆分組合法”中訓(xùn)練理性的時(shí)間和空間，讓學(xué)生在議錯(cuò)中分析、反駁，引發(fā)思維碰撞，在爭(zhēng)論中深化拓展，內(nèi)化知識(shí)。

例如，在學(xué)習(xí)“食物鏈和食物網(wǎng)”時(shí)，教師讓學(xué)生寫出“螳螂捕蟬，黃雀在后”和“大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃‘泥巴’”的食物鏈。在巡視過程中根據(jù)觀察到的出錯(cuò)情況，找了兩名學(xué)生到黑板上寫出他們的結(jié)果： 一個(gè)是“蟬→螳螂→黃雀”，另一個(gè)是“泥巴→蝦米→小魚→大魚”。然后讓大家評(píng)議兩位同學(xué)的寫法： 有無錯(cuò)誤？錯(cuò)在何處？產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是什么？通過評(píng)議，總結(jié)出書寫食物鏈要注意的一個(gè)問題，就是第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)必須是生產(chǎn)者,并且認(rèn)識(shí)到“泥巴”應(yīng)該是藻類，屬于生產(chǎn)者。在此基礎(chǔ)上，趁熱打鐵深化拓展，又展示了另一類錯(cuò)誤“大樹←蟬←螳螂←黃雀”讓學(xué)生評(píng)議。有些學(xué)生認(rèn)為該寫法是正確，因?yàn)樗硎玖恕按髽浔幌s所食，蟬又被螳螂所食，螳螂又被黃雀所食”的過程。更多學(xué)生認(rèn)為是錯(cuò)誤的，但說不出所以然來。這時(shí)教師可進(jìn)行引導(dǎo)啟發(fā)： 箭頭僅僅是表示誰吃誰的問題嗎？沒有別的含義嗎？黃雀捕食螳螂，能量能流入到螳螂的體內(nèi)嗎？在教師的啟發(fā)下學(xué)生恍然大悟，又總結(jié)出書寫食物鏈要注意的另一個(gè)問題： 就是箭頭應(yīng)該由被捕食者指向捕食者。

思維；“活動(dòng)三”重視拓展性，提供“陌生性”的問題情景，引導(dǎo)學(xué)生架設(shè)“陌生情景”與“已知方法”的橋梁，遷移解決實(shí)際問題，在較高層次上進(jìn)行理性思維訓(xùn)練。

1.2 學(xué)習(xí)目標(biāo) 回顧孟德爾經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，梳理實(shí)驗(yàn)中的典型數(shù)據(jù)；體驗(yàn)孟德爾的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及科學(xué)思想；理解兩個(gè)定律的內(nèi)在聯(lián)系；采用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等理性思維方法解決遺傳學(xué)問題。

1.3 師生活動(dòng) 編制活動(dòng)單，以活動(dòng)單為統(tǒng)攬，推進(jìn)復(fù)習(xí)流程。課前發(fā)放給學(xué)生，基礎(chǔ)內(nèi)容由學(xué)生課前完成，拓展內(nèi)容由師生在課堂上交互完成，計(jì)劃安排2課時(shí)。

1.3.1 活動(dòng)一： 梳理孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn) 回顧孟德爾經(jīng)典實(shí)驗(yàn)過程，請(qǐng)學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)圖，寫出解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的遺傳圖解，并依據(jù)遺傳圖解,完成表1填空。填表后，請(qǐng)學(xué)生體驗(yàn)孟德爾實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想方法： 總結(jié)孟德爾取得成功的原因，并分析孟德爾實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及其中蘊(yùn)含的科學(xué)思想。

表1 一對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)與兩對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)的異同

1.3.2 活動(dòng)二： 對(duì)照分析孟德爾分離定律與自由組合定律 比較孟德爾兩個(gè)定律的主要區(qū)別聯(lián)系。請(qǐng)學(xué)生完成表2，并思考： 在解決“多對(duì)等位基因”控制的“多對(duì)相對(duì)性狀”的遺傳問題時(shí)，可以 拆分開來觀察，再 回答問題(“拆分組合法”)。

教師繼續(xù)追問： 多對(duì)等位基因的遺傳問題，都可以這樣來解決嗎？

隨后請(qǐng)學(xué)生運(yùn)用“拆分組合法”，用簡(jiǎn)圖寫出孟德爾兩對(duì)相對(duì)性狀經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中“F2的基因型”，并求證孟德爾兩對(duì)相對(duì)性狀經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中，F(xiàn)2中基因型為“YYRr”個(gè)體占比為2/16；歸納求解后代基因型(表現(xiàn)型)比例的幾種常見方法。

表2 孟德爾兩個(gè)定律的異同

比較項(xiàng)目分離定律自由組合定律研究對(duì)象豌豆的一對(duì)相對(duì)性狀親本類型純種高莖豌豆、純種矮莖豌豆實(shí)驗(yàn)步驟親本雜交得F1,F1自交得F2F2表現(xiàn)型及比例高莖∶矮莖=3∶1黃色圓?！命S色皺?！镁G色圓?！镁G色皺粒=9∶3∶3∶1F2表現(xiàn)型拆分觀察/黃色籽粒∶綠色籽粒=圓形籽粒∶皺縮籽粒=聯(lián)系在孟德爾經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中,若把“兩對(duì)”相對(duì)性狀的遺傳現(xiàn)象拆分為“兩個(gè)一對(duì)”去觀察,也符合分離定律

例1：豌豆四個(gè)雜交組合的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)據(jù)表回答：

親本組合后代的表現(xiàn)型及其株數(shù)組別表現(xiàn)型高莖紅花高莖白花矮莖紅花矮莖白花甲高莖紅花×矮莖紅花627203617212乙高莖紅花×高莖白花724750243262丙高莖紅花×矮莖紅花95331700丁高莖白花×矮莖紅花517523499507

(1) 從 組別中，可以推知株高性狀中，顯性性狀為 ；從 組別中，可以推知花色性狀中，顯性性狀為 。

(2) 把各雜交組合親本的基因型寫在表格中。(株高用A、a表示；花色用B、b表示。)

(3) 從甲～丁組中選擇一組簡(jiǎn)要說明推導(dǎo)過程。

1.3.3 活動(dòng)三： 拓展分析非典型性遺傳問題 教師選擇3道非典型性遺傳問題，拓展學(xué)生的理性思維

例2： 已知A與a、B與b、C與c 3對(duì)等位基因獨(dú)立遺傳，基因型分別為AaBbCc、AabbCc的兩個(gè)體進(jìn)行雜交。下列關(guān)于雜交后代的推測(cè)，正確的是( )

A. 表現(xiàn)型8種，AaBbCc個(gè)體比例為1/16

B. 表現(xiàn)型4種，aaBbcc個(gè)體的比例1/16

C. 表現(xiàn)型8種，Aabbcc個(gè)體比例為1/8

D. 表現(xiàn)型8種，aaBbCc個(gè)體比例為1/16

例3： 某水稻的A基因控制一種優(yōu)良性狀的表達(dá)，對(duì)不良性狀a為顯性。用該水稻雜合子(Aa)自交，子一代中淘汰aa個(gè)體，然后再自交，再淘汰aa個(gè)體……的方法育種，問子三代(此代已淘汰aa)中雜合子的概率和顯性純合子的概率為多少？

A. 1/8、1/16 B. 1/8、7/8

C. 2/9、7/9 D. 1/8、7/16

例4： 老鼠皮毛顏色受兩對(duì)獨(dú)立遺傳的等位基因B、b和D、d控制，B為黑色皮毛基因，b為棕色皮毛基因，當(dāng)基因d純合時(shí)抑制毛色基因的表達(dá)，小鼠皮毛顏色表現(xiàn)為白色?，F(xiàn)有棕色鼠與白色鼠雜交，F(xiàn)1均為黑色鼠，F(xiàn)1雌雄個(gè)體自由交配得F2，F(xiàn)2表現(xiàn)型及比例為黑色 ∶棕色 ∶白色=9 ∶3 ∶4。請(qǐng)回答：

(1) 親本棕色鼠和白色鼠的基因型分別為 、 。

(2) F2黑色鼠中，雜合子所占的比例為 ，F(xiàn)2白色鼠中，純合子所占的比例為 。

(3) 若F2中的棕色鼠雌雄個(gè)體間隨機(jī)交配，后代表現(xiàn)型及比例為 。

2 學(xué)生“理性思維”的訓(xùn)練策略

2.1 在“歸納與概括”中訓(xùn)練學(xué)生的理性思維 “歸納”的基本釋義是歸攏并使有條理；由一系列具體的事實(shí)概括出一般原理?！案爬ā笔切纬筛拍畹囊环N思維過程和方法，即從思想中把某些具有一些相同屬性的事物中抽取出來的本質(zhì)屬性，推廣到具有這些屬性的一切事物，從而形成關(guān)于這類事物的普遍概念。

在本節(jié)復(fù)習(xí)課中，教師預(yù)設(shè)一些“歸納點(diǎn)”“概括點(diǎn)”，讓學(xué)生進(jìn)行梳理，使主干知識(shí)條理化、系統(tǒng)化。例如，課例“活動(dòng)一”中，“寫出實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)圖、寫出遺傳圖解”是對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的一個(gè)“歸攏”；“依據(jù)遺傳圖解，完成相關(guān)填空”是對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一個(gè)“歸類”；“總結(jié)孟德爾獲得成功的原因”是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一個(gè)“歸納”；“分析孟德爾實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路及其中蘊(yùn)含的科學(xué)思想”是對(duì)思想方法的一種“概括”。歸類數(shù)據(jù)看似一種簡(jiǎn)單的思維，但后續(xù)的“再思考”，則訓(xùn)練了理性思維。其實(shí)關(guān)于孟德爾經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的梳理，重點(diǎn)應(yīng)落在“假說演繹法”的概括上。教師要引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的操作方法入手，概括出科學(xué)研究的一般思想方法。即總攬系列實(shí)驗(yàn)的過程： 豌豆雜交實(shí)驗(yàn)—解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象—設(shè)計(jì)測(cè)交實(shí)驗(yàn)—得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。由此抽象出“假說演繹法”的本質(zhì)： 根據(jù)觀察到的生物學(xué)現(xiàn)象或事實(shí)—提出假說，演繹推理—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證—證實(shí)或證偽假說。

2.2 在“演繹與推理”中訓(xùn)練學(xué)生的理性思維 “推理”是由一個(gè)或幾個(gè)已知的判斷(前提)推出新判斷(結(jié)論)的過程?！把堇[”是從一般性的前提出發(fā)，通過推導(dǎo)得出具體陳述或個(gè)別結(jié)論的過程。演繹推理的邏輯形式對(duì)于理性思維的重要意義在于，它對(duì)思維保持嚴(yán)密性、一貫性有著不可替代的校正作用。

本課例“活動(dòng)二”中，從F2表現(xiàn)型比為“9 ∶3 ∶3 ∶1”入手，進(jìn)行推理。若只觀察種子的顏色一對(duì)相對(duì)性狀，“黃色籽粒 ∶綠色籽?！?(9+3) ∶(3+1)=3 ∶1，符合分離定律；另一對(duì)粒形相對(duì)性狀同理可得。通過演繹推理，可以找到兩個(gè)定律的內(nèi)在聯(lián)系： 兩對(duì)(獨(dú)立)相對(duì)性狀的遺傳符合自由組合定律，若單獨(dú)觀察其中的“每一對(duì)”相對(duì)性狀的遺傳仍然符合分離定律。隨后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行類比推理： 既然兩對(duì)相對(duì)性狀的遺傳問題，可以拆成兩個(gè)“一對(duì)”來觀察，那么，解答“多對(duì)等位基因”控制“多對(duì)相對(duì)性狀”的遺傳問題時(shí)，同樣可以把多對(duì)等位基因拆分開來觀察，再組合起來回答問題，這就提煉出了“拆分組合法”解題思路。

2.3 在“模型與建?！敝杏?xùn)練學(xué)生的理性思維 人教版生物學(xué)教材給“模型”下了這樣的定義: 人們?yōu)榱四撤N特定的目的而對(duì)認(rèn)識(shí)對(duì)象所做的一種簡(jiǎn)化的、概括性的描述，是認(rèn)識(shí)和闡明生命活動(dòng)規(guī)律、原理的重要方法之一，其形式主要包括物理模型、概念模型和數(shù)學(xué)模型?！敖！本褪墙⒛Ｐ?，是為了理解事物而對(duì)事物做出的一種抽象，是對(duì)事物的一種無歧義的書面描述。

本課例主要是建立一些解決問題的模式、范式，提高解題熟練程度，同時(shí)在“建?！钡倪^程中訓(xùn)練理性思維。本課例中包括四組模式、范式： ①數(shù)據(jù)模型。主要是指F2基因型、表現(xiàn)型種類及比例、F2中不同類型個(gè)體占比等。②自交、測(cè)交模式。③經(jīng)典實(shí)驗(yàn)中F2基因型的推導(dǎo)范式。④求解親本基因型的步驟范式。第①組模型可以歸為數(shù)學(xué)模型，第②③④組模式、范式可以歸為概念模型。例如，第④組范式的建立可與“活動(dòng)二”例1的解答結(jié)合起來，先解題再歸納步驟。針對(duì)“已知子代表現(xiàn)型及其比例，求解親本基因型”的問題，形成“四部曲”步驟范式： 第一步是判別顯隱性關(guān)系。從乙組和丙組可以分別推知高莖和紅花為顯性性狀；第二步是給出基因型通式。比如甲組“高莖紅花×矮莖紅花”，依據(jù)顯隱性關(guān)系給出親本基因型通式“A_B_×aaB_”；第三步是補(bǔ)全通式中的基因。甲組子代中，高莖 ∶矮莖=1 ∶1，符合測(cè)交模式，紅花 ∶白花=3 ∶1，符合自交模式，補(bǔ)全甲組親本基因型為“AaBb×aaBb”；第四步是對(duì)照題意進(jìn)行驗(yàn)證。依據(jù)推導(dǎo)得出的基因型，寫出子代的基因型、表現(xiàn)型，看是否與子代數(shù)據(jù)相吻合。

2． 4 在“遷移與拓展”中訓(xùn)練學(xué)生的理性思維“遷移”指的是一種學(xué)習(xí)對(duì)另一種學(xué)習(xí)的影響，指在一種情境中獲得的技能、知識(shí)或態(tài)度對(duì)另一種情境中技能、知識(shí)的獲得或態(tài)度的形成的影響。“拓展學(xué)習(xí)”是指教育教學(xué)過程中，學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)形式、學(xué)習(xí)方法的擴(kuò)容增加和優(yōu)化發(fā)展。

本課例“活動(dòng)三”將兩對(duì)以上等位基因的遺傳問題、將非典型實(shí)驗(yàn)步驟的遺傳問題、將非典型比例的遺傳問題編制進(jìn)入練習(xí)題，是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)容的擴(kuò)容增加，意在遷移前述學(xué)習(xí)活動(dòng)中總結(jié)的規(guī)則規(guī)律及方式方法，訓(xùn)練學(xué)生的邏輯推理能力。練習(xí)題的設(shè)計(jì)難度為中等，但對(duì)于對(duì)初學(xué)者來說，問題情境是陌生的，思維訓(xùn)練的跨度較大、強(qiáng)度較高。例2 意在遷移應(yīng)用“拆分組合法”，只要學(xué)生掌握要領(lǐng)，不難得出正確答案為“D”。例3給出的是一個(gè)雜交育種的問題情境，雜合子多代自交，提高純合比例。但這一題有它的“不尋常性”，即每一代都要淘汰具有不良性狀的個(gè)體aa，再來計(jì)算概率。例4 是一種“9 ∶ 3 ∶ 3 ∶ 1”典型比例的變式問題，解題的突破口在如何判定不同體色鼠的基因型。