廣西 張 蓓
高考生物實驗從科學(xué)思維、科學(xué)探究等方面考查學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。2019年高考全國卷生物試題中有多道試題要求“簡要寫出實驗思路、預(yù)期結(jié)果和結(jié)論”,這一設(shè)問形式綜合考查了學(xué)生對生物學(xué)實驗方案的設(shè)計能力及科學(xué)表達(dá)能力。例如,2019年高考全國卷Ⅰ第29題要求學(xué)生驗證植物在干旱條件下氣孔關(guān)閉適應(yīng)性表現(xiàn)的直接誘發(fā)因素;全國卷Ⅲ第29題要求學(xué)生對農(nóng)作物吸收氮元素形式的偏好性進(jìn)行驗證。此類試題依托實驗方案的設(shè)計考查學(xué)生實驗探究能力,要求學(xué)生具備縝密的邏輯思維及較強的語言表達(dá)能力。本文主要通過對2019年高考全國卷Ⅲ第29題“實驗思路”的分析,淺談答題中邏輯思維的建立及表達(dá)。
人與人之間交流、合作、學(xué)習(xí)的過程中時刻伴隨著思考與決策,人們在相互傳遞信息的過程中需要具備處理信息、解決問題的邏輯思維。而影響思維能力的三個原因分別是想不明白、說不清楚、思維不敏捷。在語言的表達(dá)上則表現(xiàn)為不知道從何說、不知道說什么、不知道怎么說。邏輯思維是思考力和表達(dá)力的基礎(chǔ),而“金字塔原理”則是建構(gòu)邏輯思維的有效方法。
“金字塔原理”是由美國麥肯錫公司的芭芭拉·明托提出的一種思考與寫作模式。其核心理念是基于中心思想(或問題)的歸納和演繹,將自己要表達(dá)的多個思想依據(jù)一定的邏輯關(guān)系,自上而下地排列出來,使其形成由中心思想統(tǒng)領(lǐng)的、具有遞進(jìn)關(guān)系的金字塔結(jié)構(gòu),從而使所想要表達(dá)的思想一目了然(如圖1)。
圖1 金字塔原理中的金字塔結(jié)構(gòu)
運用“金字塔原理”時需要遵循三大原則:結(jié)論先行、自上而下、控制數(shù)量。結(jié)論先行就是抓重點,明確需要研究和解決的問題;自上而下的結(jié)構(gòu)就如同作文中“先總后分”的寫作手法。在研究和解決問題時基于核心論點,進(jìn)行歸納,列舉支持該論點的分論點,一層一層地分解論證,完成演繹,形成金字塔;控制數(shù)量,即每一思想下的分論點最好為3個,最多不超過7個。
【例題】(2019年,全國卷Ⅲ,第29題)氮元素是植物生長的必需元素,合理施用氮肥可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量?;卮鹣铝袉栴}。
(1)植物細(xì)胞內(nèi),在核糖體上合成的含氮有機(jī)物是________,在細(xì)胞核中合成的含氮有機(jī)物是_________,葉綠體中含氮的光合色素是______________。
【參考答案】(1)蛋白質(zhì) 核酸 葉綠素 (2)實驗思路:配制營養(yǎng)液(以硝酸銨為唯一氮源),用該營養(yǎng)液培養(yǎng)作物甲,一段時間后,檢測營養(yǎng)液中剩余量。預(yù)期結(jié)果和結(jié)論:若營養(yǎng)液中剩余量小于剩余量,則說明作物甲偏好吸收若營養(yǎng)液中剩余量小于剩余量,則說明作物甲偏好吸收
邏輯思維結(jié)構(gòu)化分析的步驟:搜集信息→尋找因果關(guān)系→歸類分組→設(shè)計框架,呈現(xiàn)有形結(jié)構(gòu)。
第一步:閱讀試題,從題干中找出實驗研究的目的(主要觀點),統(tǒng)領(lǐng)結(jié)構(gòu)。
第二步:尋找具有因果關(guān)系的要素,縱向延展。實驗?zāi)康谋仨毻ㄟ^實驗方案來驗證,通過實驗結(jié)果加以論證,通過實驗結(jié)論得以解釋。
第三步:把所有可能的因素按相似性分類。實驗方案涉及實驗材料、實驗方法、實驗變量、對照設(shè)置、檢測方法等。因變量檢測后的可能性屬于實驗結(jié)果,與實驗結(jié)果對應(yīng)的分析屬于實驗結(jié)論。
第四步:呈現(xiàn)有形結(jié)構(gòu)(如圖2)。
圖2 “實驗?zāi)康摹苯y(tǒng)領(lǐng)下的金字塔結(jié)構(gòu)
在作答上述試題時,圍繞實驗?zāi)康?,利用“金字塔原理”由上而下縱向展開分析,橫向歸類分組,使邏輯結(jié)構(gòu)化、思維可視化、思路明朗化。
邏輯思維框架的設(shè)計是對觀點“先總后分”的過程,邏輯思維的有效表達(dá)則是對有形結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的邏輯關(guān)系“分后再總”、歸納概括的過程。要做到條理清晰地表達(dá),應(yīng)從最底部的層次開始,同一組內(nèi)的信息按照邏輯順序整理出內(nèi)在關(guān)系(如圖3)。
圖3 “實驗方案”中各組信息間的關(guān)系
將圖3所示的邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換成句子,并用專業(yè)術(shù)語完成解釋,表述盡量言簡意賅。實驗思路可表述為“用以硝酸銨為唯一氮源的營養(yǎng)液培養(yǎng)作物甲,一段時間后,檢測營養(yǎng)液中的剩余量”。
實驗方案是實驗結(jié)果的基礎(chǔ),實驗結(jié)果是實驗結(jié)論的前提。因此,基于實驗?zāi)康暮蛯嶒灧桨?,該實驗預(yù)期產(chǎn)生兩種實驗結(jié)果,按照假說演繹公式“某種條件下,若A,則B”寫出實驗結(jié)果對應(yīng)的實驗結(jié)論。即“若營養(yǎng)液中剩余量小于剩余量,則說明作物甲偏好吸收若營養(yǎng)液中剩余量小于剩余量,則說明作物甲偏好吸收。
總之,構(gòu)建思維框架時采用“自上而下”的策略,羅列與論點相關(guān)的各層級所需的材料信息。而表達(dá)思維時采用“自下而上”的方法,用多組信息陳述所要表達(dá)的觀點,找出觀點之間的關(guān)系,根據(jù)關(guān)系得出與中心思想相一致的結(jié)論。
由于學(xué)生作答“實驗思路”這類試題時需要耗費一定時間處理信息、理順邏輯、整理思路,且這類試題對學(xué)生科學(xué)思維及語言表達(dá)能力要求較高,所以學(xué)生對此類試題往往心存畏懼。在實際作答中,學(xué)生們科學(xué)規(guī)范的回答非常相近,而錯誤的表達(dá)卻各不相同。
學(xué)生作答1:取兩只潔凈的培養(yǎng)基注入等量的培養(yǎng)液,并用長勢相同的綠色植株放入培養(yǎng)基中,將其貼上標(biāo)簽并移至相同條件下,其余條件不變。在一組培養(yǎng)基中注入清水,過一段時間同時對兩組培養(yǎng)基進(jìn)行檢測營養(yǎng)液中和的濃度。若營養(yǎng)液中的濃度減少,則說明這一植物對的吸收具有偏好性。
從生物學(xué)實驗的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性來分析,上述兩種回答均存在無視試題限定條件,導(dǎo)致實驗方案中實驗材料的選擇、對照的設(shè)置、因變量的檢測等方面出現(xiàn)錯誤的問題。同時,上述兩種答案的結(jié)果和結(jié)論的預(yù)測分析中均缺少對兩種離子含量的對比。
若從邏輯表達(dá)的角度來看,作答1和作答2的共同問題為邏輯關(guān)系混亂、結(jié)構(gòu)不清晰,作答1的問題還表現(xiàn)為用詞不準(zhǔn)確、語句不簡潔。如果用“金字塔原理”對上述問題進(jìn)行檢測,不難發(fā)現(xiàn)上述作答的癥結(jié)在于答題前沒有構(gòu)建思維框架,信息間的因果關(guān)系不成立,所以表達(dá)時出現(xiàn)信息不完整、信息與結(jié)論不對應(yīng),信息之間缺少邏輯關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象。
科學(xué)實驗是搜集科學(xué)事實、檢驗科學(xué)假說、形成科學(xué)理論的實踐基礎(chǔ)。而實驗過程中的科學(xué)思維和歸納、演繹推理以及對實驗結(jié)果的分析等都需要通過富有邏輯的、科學(xué)規(guī)范的表達(dá)呈現(xiàn)出來。解決這些問題的有效途徑就是幫助學(xué)生構(gòu)建邏輯表達(dá)的金字塔結(jié)構(gòu),養(yǎng)成利用金字塔結(jié)構(gòu)自上而下整理信息、組織思維,自下而上組織語言、陳述觀點的習(xí)慣。
首先,教師可引導(dǎo)學(xué)生用金字塔結(jié)構(gòu)對試題進(jìn)行分析,如以高考真題為例,示范建構(gòu)邏輯思維表達(dá)金字塔的方法及操作步驟,讓學(xué)生理解金字塔結(jié)構(gòu)在解題中的作用和原理。在原因分析題及實驗探究題的作答時,要求學(xué)生運用“金字塔原理”進(jìn)行結(jié)構(gòu)化分析,使他們厘清邏輯結(jié)構(gòu)中各種信息之間的內(nèi)在聯(lián)系,養(yǎng)成用圖形整理信息、分析問題和思考的習(xí)慣,并最終能熟練運用和操作這一方法。
其次,強化語言表達(dá)訓(xùn)練。在日常教學(xué)和復(fù)習(xí)備考過程中把科學(xué)探究作為重要的學(xué)習(xí)方式和教學(xué)方式,提高測試中原因類試題、實驗探究型試題的比例及訓(xùn)練量,讓學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厥褂蒙飳W(xué)術(shù)語答題,養(yǎng)成認(rèn)真審題、規(guī)范書寫的習(xí)慣。同時,讓學(xué)生構(gòu)建有形結(jié)構(gòu),從看得見的內(nèi)容開始遣詞造句、謀篇布局,用生物學(xué)專業(yè)術(shù)語將圖形復(fù)制、轉(zhuǎn)化成文字。