陸 奇 蔣選榮 張煥紅

(江蘇省揚(yáng)州市新華中學(xué) 揚(yáng)州 225009)

美國(guó)著名的教育心理學(xué)家桑代克的“試誤說(shuō)”認(rèn)為：學(xué)習(xí)的過(guò)程是一種漸進(jìn)的、嘗試錯(cuò)誤的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)關(guān)的、錯(cuò)誤的反應(yīng)逐漸減少，而正確的反應(yīng)最終形成。利用桑代克的“試誤說(shuō)”作為理論依據(jù)，通過(guò)教學(xué)設(shè)計(jì)充分讓學(xué)生“試誤”，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生“同化”和“順應(yīng)”，可訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維。

1 試誤后完善概念，訓(xùn)練歸納與概括思維能力

“歸納與概括”就是指在頭腦中把對(duì)象的各個(gè)組成部分聯(lián)系起來(lái)，或把事物的個(gè)別特性、個(gè)別方面結(jié)合成整體的過(guò)程。在進(jìn)行歸納與概括思維活動(dòng)時(shí)，學(xué)生往往會(huì)因?yàn)檠芯繉?duì)象的不全面、不充分而產(chǎn)生片面的、甚至錯(cuò)誤的概念。即使學(xué)生會(huì)歸納與概括出錯(cuò)誤，教師仍應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行“試誤”，當(dāng)學(xué)生歸納與概括出

錯(cuò)誤的概念時(shí)，教師應(yīng)該因勢(shì)利導(dǎo)，利用新的事實(shí)幫助學(xué)生修正或完善概念，提高學(xué)生歸納與概括的思維能力。

學(xué)生學(xué)習(xí)部分生物學(xué)事實(shí)后，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生嘗試歸納總結(jié)出一般的概念，即“歸納試誤”，出錯(cuò)后教師可通過(guò)提供新的事實(shí)信息引起學(xué)生的“認(rèn)知沖突”，引發(fā)學(xué)生完善或修正出新的概念(圖1)。表1列舉了部分高中生物學(xué)教材中可以作為應(yīng)用試誤理論、訓(xùn)練歸納與概括思維能力的素材。

圖1 通過(guò)試誤歸納與總結(jié)概念的一般流程

表1 部分高中生物學(xué)教材中可訓(xùn)練歸納與概括思維能力的素材

2 試誤后重作假設(shè)，訓(xùn)練演繹與推理思維能力

“演繹和推理”是以一般性知識(shí)為前提，通過(guò)推導(dǎo)，得出具體陳述或個(gè)別結(jié)論的過(guò)程。教師通過(guò)設(shè)計(jì)情境，讓學(xué)生進(jìn)行“假設(shè)試誤”，嘗試作出假設(shè)，通過(guò)推理發(fā)現(xiàn)推理結(jié)果與事實(shí)產(chǎn)生矛盾，重新作出假設(shè)，從而訓(xùn)練演繹與推理思維能力。例如，在講解高中生物學(xué)必修2(蘇教版)中摩爾根的果蠅眼色雜交實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師先介紹教材中提供的3個(gè)重要實(shí)驗(yàn)(圖2)，學(xué)生先根據(jù)常規(guī)的孟德?tīng)柕囊粚?duì)相對(duì)形狀(基因在常染色體上)的遺傳規(guī)律進(jìn)行演繹和推理，在推理過(guò)程中會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)一F2中紅眼∶白眼=3∶1的現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)二現(xiàn)象都符合孟德?tīng)柕囊粚?duì)相對(duì)形狀的遺傳規(guī)律，但矛盾之處是實(shí)驗(yàn)一中F2中的白眼全部是雄性；實(shí)驗(yàn)三中若按照假設(shè)進(jìn)行推理，F(xiàn)1無(wú)論雌雄都是雜合子，表現(xiàn)出紅眼，但事實(shí)卻出現(xiàn)了白眼。教師引導(dǎo)學(xué)生分析：因?yàn)榘籽凼请[性形狀，個(gè)體都是純合子，根據(jù)實(shí)驗(yàn)三親本是表現(xiàn)型不同的純合子，可以推理出在實(shí)驗(yàn)三F1的白眼雄果蠅中只能有一個(gè)白眼基因。再聯(lián)系雄果蠅的染色體組成是XY(X、 Y染色體有差異)，可以重新作出假設(shè)：決定眼色的基因在X染色體上或在Y染色體上。學(xué)生繼續(xù)作出假設(shè)，如果是在Y染色體上，則父本的表現(xiàn)型應(yīng)該與子代中雄果蠅一致，與實(shí)驗(yàn)事實(shí)矛盾。因此應(yīng)該再次重作假設(shè)：決定眼色的基因應(yīng)該在X染色體上而不在Y染色體上，即XA決定紅眼，Xa決定白眼。根據(jù)新的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證推理，即可解釋所有雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 摩爾根的果蠅眼色雜交實(shí)驗(yàn)

通過(guò)以上設(shè)計(jì)，教師利用科學(xué)發(fā)現(xiàn)史，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行假設(shè)和推理。不僅讓學(xué)生認(rèn)識(shí)了染色體遺傳學(xué)說(shuō)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，了解了伴性遺傳是孟德?tīng)柕睦碚摰陌l(fā)展，并且?guī)椭鷮W(xué)生認(rèn)識(shí)和理解伴性遺傳的概念和特殊的遺傳特點(diǎn)。

3 試誤后重新建模，訓(xùn)練模型與建模思維能力

模型是對(duì)所認(rèn)識(shí)事物的概括性描述，大體上可以分為物理模型、數(shù)學(xué)模型和概念模型等幾類(lèi)。模型構(gòu)建則是運(yùn)用模型的方法將抽象的、不可測(cè)的事實(shí)或過(guò)程借助身邊的材料、用具或應(yīng)用數(shù)學(xué)方法、圖像等加以描述、概括總結(jié)的一種活動(dòng)。利用模型方法進(jìn)行教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生嘗試模型建構(gòu)，若出錯(cuò)后可引導(dǎo)重新建模，從而訓(xùn)練模型與建模思維能力。

例如，進(jìn)行高中生物學(xué)必修3群落的種間關(guān)系時(shí)，教師利用猞猁與雪兔的關(guān)系曲線講解：如果猞猁增加，雪兔會(huì)減少，雪兔減少了，猞猁又會(huì)增加，兩者種群數(shù)量呈現(xiàn)出此消彼長(zhǎng)的周期性波動(dòng)。講解完后教師提供雪兔的數(shù)量變化曲線(圖3甲)，請(qǐng)學(xué)生構(gòu)建出猞猁的種群數(shù)量變化曲線的數(shù)學(xué)模型。

圖3 學(xué)生構(gòu)建的猞猁與雪兔的關(guān)系曲線

學(xué)生構(gòu)建的圖形往往如乙圖所示。其原因是只考慮到因果關(guān)系，即雪兔多了是因?yàn)殁︶倭?，猞猁多了?huì)導(dǎo)致雪兔減少，沒(méi)有考慮時(shí)間這一變量。教師可以在此基礎(chǔ)上設(shè)問(wèn)：雪兔最多的時(shí)刻是否是猞猁最少的時(shí)刻？然后讓學(xué)生討論并修正模型。

圖4 DNA分子結(jié)構(gòu)模型重建

再如，構(gòu)建DNA的分子結(jié)構(gòu)模型時(shí)，教師可以自制如圖4甲所示的展板模型。學(xué)生構(gòu)建模型前，教師并不告知兩條鏈間的堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，而讓學(xué)生利用展板模型進(jìn)行“試誤”，部分學(xué)生可能會(huì)將嘌呤和嘌呤配對(duì)，嘧啶與嘧啶配對(duì)而構(gòu)建出不勻稱的DNA分子模型(圖4乙)，此時(shí)教師應(yīng)該因勢(shì)利導(dǎo)，幫助學(xué)生回顧查哥夫關(guān)于定量分析DNA分子堿基組成的結(jié)論，并強(qiáng)調(diào)DNA雙螺旋分子結(jié)構(gòu)的勻稱性，然后讓學(xué)生重新建構(gòu)模型，學(xué)生經(jīng)過(guò)試誤后構(gòu)建出正確的模型(圖4丙)。通過(guò)試誤，形成的概念更加深刻，更有助于學(xué)生形成科學(xué)建模的思想。

4 試誤后重新實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練批判性思維能力和創(chuàng)造性思維能力

批判性思維是做出有目的、自我監(jiān)督的判斷過(guò)程，其內(nèi)涵包括能力與意愿兩個(gè)方面，其核心是依據(jù)理由作出判斷。創(chuàng)新思維是指以新穎獨(dú)創(chuàng)的方法解決實(shí)際問(wèn)題的思維活動(dòng)。創(chuàng)新思維能突破常規(guī)思維的限制，具有創(chuàng)新思維的學(xué)生，能從多角度、多側(cè)面、多層次去思考問(wèn)題，尋求答案。批判性思維與創(chuàng)新思維相互需要，相互促進(jìn)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是訓(xùn)練學(xué)生批判性思維能力和創(chuàng)造性思維的好的平臺(tái)。例如，進(jìn)行“探究pH值對(duì)酶活性的影響”教學(xué)時(shí)，教師提供下列實(shí)驗(yàn)材料：H2O2溶液、新鮮的酵母菌溶液、蒸餾水、NaOH溶液、鹽酸溶液，讓學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(表2)。

表2 學(xué)生嘗試作出的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

教師組織學(xué)生討論后，學(xué)生認(rèn)識(shí)到甲同學(xué)的設(shè)計(jì)只能探究酸、堿和酶對(duì)H2O2分解的影響，并不能探究pH值對(duì)酶活性的影響。讓乙同學(xué)按照他自己的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)期不符，學(xué)生就會(huì)認(rèn)識(shí)到不能先將底物和酶混合；在實(shí)施丙同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，有時(shí)發(fā)現(xiàn)三組實(shí)驗(yàn)都有大量氣泡產(chǎn)生，組織學(xué)生討論原因：可能是鹽酸和NaOH溶液配制濃度過(guò)低，也可能是先加入H2O2溶液和鹽酸溶液或NaOH溶液后，酸堿的濃度被稀釋了。然后組織學(xué)生改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案：①增加鹽酸和NaOH溶液的濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；②調(diào)整溶液加入的順序：即第1組試管依次加入新鮮的酵母菌溶液、鹽酸溶液和H2O2溶液；第2組試管依次加入新鮮的酵母菌溶液、NaOH溶液和H2O2溶液；第3組試管依次加入新鮮的酵母菌溶液、蒸餾水和H2O2溶液。重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師讓學(xué)生通過(guò)討論不合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)施自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案、分析與預(yù)期不符的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、重新設(shè)計(jì)并實(shí)施等環(huán)節(jié)進(jìn)行試誤，有效地訓(xùn)練了批判性思維和創(chuàng)新思維。