生物學概念新視角與學生思維能力的培養(yǎng)教育論文
與其它自然學科一樣生物學有其自身獨特的概念體系，這些概念間存在著天然的內在聯系。因此，在學習生物學時對于這些概念的準確把握及深入尋求它們之間的內在聯系將構成生物學素養(yǎng)的基礎。但如果僅僅停留在對概念的字面描述上，那就很容易形成刻板、機械式的印象，少了對這些概念深層次的理解，從而不利于學生對這些概念的真正把握，也不能開拓學生思維更不能轉化為能力。所以，在涉及向學生引入某些重要的抽象的生物學概念時一定要突破字面的東西，采取引導思考、設疑解惑、舉一反三等方法，從而讓學生主動地探究性地從一個新的視角去思考這些問題，這樣就容易讓學生真正理解這些概念，甚至可以讓學生逐漸養(yǎng)成善于思辯、勇于探究的學習習慣。因此，還是值得在工作中嘗試的。下面是筆者在教學中發(fā)現的幾個例子，不乏稚嫩,但愿做引玉之磚。
例1.生物界有一個很普遍的規(guī)則———相對表面積規(guī)則。假定一個細胞或生物體為一個球體，那么它的體積V、表面積為S，則單位體積所擁有的表面積為S/V=3/r.（r為半徑）。由此可知，隨著細胞或個體的體積增大其S/V反而減小。這個理論可以解釋很多生物學現象，在對學生引入時不妨做些闡釋和歸納。這些問題有：a.細胞的體積為什么不能無限大？為什么細嚼有利于消化？為什么在做過氧化氫酶催化實驗時要將新鮮肝臟研磨？為什么同樣一塊糖果嚼碎時溶解得快？為什么在做動物細胞培養(yǎng)時要將動物組織剪碎，并用胰蛋白酶處理成單個的細胞？b.為什么同物種的生物緯度越高體積越大？a類問題涉及到物質跨膜的運輸能力或與溶液的接觸面積；b類問題涉及到單位體積生物組織所擁有的與外界的接觸面積，這關系到保溫或散熱的能力。這樣處理之后學生不但容易理解還可能做到舉一反三，學會運用它。相關趣例：電視報道一母獅產下一幼崽后無奶，無奈之下工作人員取來綿羊奶哺育，結果兩天后幼獅肚漲消化不良；情急之下找來只正在哺育幼仔的母山羊，用上山羊奶之后幼獅的狀況大為改善。經檢查分析發(fā)現山羊奶中的脂肪顆粒要比綿羊奶中的小得多，所以就很容易消化了。
例2.光學顯微鏡使用中會遇到一些現象性的問題。比如，低倍鏡下視野較亮，換成高倍鏡后視野變暗。似乎很抽象，只能被動接受無法解釋的樣子。在處理這個問題時如果只是單純地被動記憶，那就無法激發(fā)學生對生物實驗的探究興趣，效果當然不佳。不如就此設問：為什么會這樣？然后引導學生分析：光源沒變即光強沒變，光線從物鏡進入從目鏡傳出進入眼睛成像。高、低倍鏡下眼睛看到的視場的大小是一樣的，但視野大小不一樣。低倍鏡下視野大為S,高倍鏡下視野小為s，光源的光強為I，則低倍鏡下視場的通光量為SI,高倍鏡下的通光量為sI，SI>sI，故低倍鏡下視場較亮，換成高倍鏡后視場大小沒變而視野變小引起通光量減小，所以視場變暗。這樣一來，看似抽象乏味的東西反而能激發(fā)出學生的探究熱情，有利于思維能力的培養(yǎng)。 例３.一個種群在理想環(huán)境條件下其數量增長符合J型曲線，但在現實環(huán)境條件下其增長曲線會發(fā)生扭曲而成S型曲線。這一轉變過程中種群數量會減少一部分，一般的說法是“由環(huán)境阻力引起的”，這種解釋就很抽象了，環(huán)境阻力是什么呢？有必要深入理解，簡單地說是指非理想條件即現實條件；詳解應是對該種群而言的所有生存環(huán)境條件，有非生物因素的更有生物因素的限制。尤其要指明生物因素的影響：環(huán)境當中同時存在著其它的種群，即所有生物是生活在群落當中的。因此，不同種生物間就存在著復雜的種間關系，生態(tài)系統(tǒng)中的物質和能量就會通過這些種間關系（比如以食物鏈的形式）在各種群間進行分配，群落穩(wěn)定時其中各種群的數量變化幾乎都是符合S型增長曲線的。如此闡釋學生就容易從宏觀上理解：在一個生態(tài)系統(tǒng)中物質和能量是屬于群落的而不是單一的種群。這樣的尋根問底無疑對學生建立生物間相互聯系的觀點是有益的，也增強了學生分析、解決實際問題的能力。
例4.生態(tài)系統(tǒng)能量流動的特點之一為逐級遞減。一般來說，在自然生態(tài)系統(tǒng)中輸入到某一個營養(yǎng)級的'能量中只有10%~20%的能量能夠流動到下一個營養(yǎng)級。也就是說，能量在相鄰的兩個營養(yǎng)級間的傳遞效率大約是10%~20%。由于能量是沿食物鏈進行跨營養(yǎng)級流動的，所以經常會有人舉‘肉比糧食貴’的例子。但這里需要指出的是在人工飼養(yǎng)的條件下，飼料中儲存在有機物中的能量經消化吸收被動物同化固定下來，其傳遞效率要遠高于10%~20%。這一點是由于在自然生態(tài)系統(tǒng)中，一個營養(yǎng)級所擁有的有機物形態(tài)的能量并未全部經食物鏈進行流動，相當大一部分仍以有機物形態(tài)存在著。另外，從能量金字塔看，在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動中消耗的能量就越多。這里只是直觀地從圖表上觀察得出的結論，因而接受時難免有些被動，況且，在生態(tài)系統(tǒng)中能量流動也是符合能量守恒定律的。所以，有必要對流動中能量的轉化進行分析。生態(tài)系統(tǒng)中某一營養(yǎng)級所擁有的能量存在于有機物當中，除自身呼吸消耗轉化為熱能和做功外，還有一部分經食物鏈被下一個營養(yǎng)級的生物同化，參與下一個營養(yǎng)級生物能量耗散結構———細胞的構建，并同樣經呼吸作用氧化分解，將有機物中的化學能轉化為其它形式，如熱能和其它種有機物中的能量。由于同化作用過程中伴隨有異化作用的進行，所以有機物當中的化學能會有很大一部分不斷地轉化為熱能而釋放出來。因此，在一個生態(tài)系統(tǒng)中，營養(yǎng)級越多，在能量流動過程中同化作用和異化作用進行的越頻繁，有機物當中的化學能就越快地以熱能的形式釋放出來。所以存在于有機物當中的能量隨營養(yǎng)級的提高會越來越少，但總能量是不變的，只不過是能量形式發(fā)生了轉化而已。
所以，對于許多生物學概念多問幾個為什么，嘗試從一個新的視角去分析、理解，對思維的煅煉是很有益的，有助于學生養(yǎng)成勤于思考的習慣。
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