生物教学中培养学生逆向思维的实践

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由于对立统一的形式是多种多样的,有一种对立统一的形式,相应地就有一种逆向思维的角度,所以利用逆向思维的普遍存在性,在生物教学中可以充分挖掘教材内涵,以问题驱动的方式不断大胆尝试、实践探索,向“能力立意”的方向迈进.培养学生逆向思维的关键在于找准对立面,找准差异性,才能把握关键点,突破要点,击穿原理,做到理解“为什么必须这样做,为什么不能那样做”,从而顺利地解决实际问题.

一、正反互用,击穿原理

1. “正话反说”:“雌蕊的柱头接受花粉后,胚珠内形成了幼嫩的种子,合成了大量的生长素,使子房发育为果实”.利用上述资料,如何引出无子果实的培育呢?我认为“正话反说”是一种很好的教学设计,也就是将肯定句变形为否定句的方法,即“雌蕊未成功授粉,胚珠内无发育着的种子,就不能合成大量的生长素,子房就不能发育成果实”,通过比较发现有无生长素是子房发育成果实的关键,“水到渠成”地引出只提供生长素就可培育出无子果实的实践应用.

2. “反话正说”:即问题情境的创设是反向的、否定的,教师可引导学生将正面、肯定的一面叙述出来,比较二者之间的差异性,显现问题的本质,透彻地理解具体的原理.如,胰岛素具有促进血糖进入组织细胞和组织细胞中氧化分解的功能,对于学生来说很难理解其中的原因,在学生知道缺乏胰岛素时,葡萄糖进入组织细胞将会发生障碍,组织细胞中葡萄糖的氧化分解将会发生障碍这一命题的情况下,教师将“缺乏”改为“正常”,激励学生说出若胰岛素含量正常时的情况,可将“障碍”解除.

由此可见,无论正话反说还是反话正说,正向思维和逆向思维之间都是相辅相成的,密切相关的,二者的密切配合是为了说明知识的来龙去脉.

二、转换角度,“反弹琵琶”

有的命题,直接从正向分析、判断有难度或不能挖掘出内涵,若转换角度,反过来想一想,则会“柳暗花明又一村”.如,天空育种时不能搭载干种子,为什么?解决这一问题时可“反弹琵琶”,启发学生思考萌发的种子与干种子有什么区别?处于有丝分裂的细胞易于发生基因突变,产生新基因,创造新品种,引出干种子内无基因突变,因而不能作为诱变育种材料.


三、因果反转,逆向推理

因果反转,指在理解原有因果关系的基础上将原因和结果倒置、互换,在新的问题情境下引发新的设想、新的思想,为解决问题“另辟蹊径”.如,转录是指以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的过程.既然能够以DNA为模板来合成RNA,那么能不能以RNA为模板来合成DNA呢?于是,按照这一逆向思维的方法,科学家在艾滋病毒中发现了逆转录酶,是以RNA为模板合成DNA的.这一发现不但推进了中心法则的发展,而且为人们人工合成目的基因开辟了新途径.这说明反向思维是摆脱常规思维羁绊的一种具有创造性的思维方式.

四、逆推顺写,巧解实验

在实验设计题型中,一般由实验过程得出实验结果,再结合实验原理来推出结论,这是正向思维.但有些实验题型的结论往往容易判断,而结果和过程的判断比较困难,教师可以建议学生在思考分析中先采用逆向思维,即由结论逆推结果和过程,再按正向思维顺序写出具体要求,也就是“逆推顺写”的办法.如,探究一粒黄色圆粒豌豆的基因型.实验思路是首先解决样本过小的矛盾,以这粒豌豆萌发的植株为父本扩大样本,然后和双隐形绿色皱粒个体测交,再由假设的基因型逆向推理性状类型及比例,出现4种“若等,则等”情况.最后,遵循先结果后结论的原则写出性状类型及比例和相应的基因型.

五、举出反证,快速判断

在生物教学中,为了考查学生对基础知识掌握情况,设计了大量的选择和辨析题型,最有效的方法是反向证明,举出特殊的具体实例查明因思维定势而形成的误区,从而准确快速判断.如,在两对性状的杂交实验中,子代四种性状的比例为1:1:1:1,能否判断亲本为测交呢?逆向推理过程如下:1:1:1:1→两种情况:﹙1:1:1:1﹚或﹙1:1﹚﹙1:1﹚→亲本﹙AaBb×aabb﹚或﹙Aa×aa﹚﹙Bb×bb﹚→得出测交或杂交,否定只能进行测交的判断.

六、辩证分析,全面认识

生物学中许多知识点都存在着辩证的观点,如相对性、对立统一性、适应性、多样性与特异性等,它们无一例外的都蕴含着事物逆向思维的素材.如,在解决细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质三者所含的酶的种类是否相同的问题时,大家有相同的感受,判断不相同很容易,但解释原因比较困难,举例说明不可取.此时,我们不妨采用以下思路:在已知细胞质、线粒体、叶绿体三者功能各不同的情况下,应用结构决定功能,二者相适应的辩证观点,逆向推理出三者结构不同,推理出化学组成肯定不同,得出酶的种类不同的结论.

实际教学中,由于问题的正向和逆向同时存在,为学生之间的合作探究提供了非常好的素材,在教师的精心预设下,可有效地建立“同桌学习共同体”的长效机制,在他们扮演的正反角色中,通过生生之间“你一言,他一语”的合作过程使问题得到自主解决,一方面使新课程理念“润物细无声”的渗透,同时也创设了轻松愉悦的课堂氛围,做到“教学相长”,可谓是真正的双赢.

由此说明,培养逆向思维方法的途径很多,其中创设问题情境、探究合作、分析归纳、比较演绎、综合推断等过程是最基本、最重要的途径,运用逆向思维的意图是激发学生的思维火花,开启学生的智慧,调动学生的主观能动性,引发学生敢于“反其道而思之”的意识,发展学生发散和迁移思维,提高学生的综合素养.

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