從一道高考遺傳題看理性思維的考查與培養(yǎng)

1、從一道高考遺傳題看理性思維的考查與培養(yǎng)山東省陽谷縣第二中學(xué)（252300） 李明海山東省冠縣第一中學(xué)（252500） 王立乾摘要生物學(xué)作為一門科學(xué)課程，具有注重證據(jù)和邏輯的特點(diǎn)。以2016年北京市高考理綜卷30題為例，對高考試題中理性思維能力的考查作了具體分析，包括分析和綜合能力、歸納和演繹推理能力以及批判性思維能力。對生物學(xué)教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的理性思維提出了具體建議，包括在知識的學(xué)習(xí)中落實(shí)理性思維的培養(yǎng)、理性思維的訓(xùn)練需要生物學(xué)情景和實(shí)例以及理性思維的訓(xùn)練要梯度有序。關(guān)鍵詞生物學(xué)教學(xué)；高考；理性思維；能力培養(yǎng)文章編號 1005-2259（2017)6-0061-03哲學(xué)家和邏輯學(xué)家將理性看作

2、基于邏輯的和推理的加工過程，即理性是邏輯指引下的思考。理性是人類所特有的一種高級的認(rèn)知加工方式，它甚至比智力或其他認(rèn)知能力更能影響人們生活的各個(gè)方面的結(jié)果，包括學(xué)業(yè)成就、決策的滿意度、心理健康，甚至違規(guī)或道德行為等等1。學(xué)生通過生物科學(xué)的學(xué)習(xí)，能夠基于生物學(xué)事實(shí)和證據(jù)運(yùn)用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，探討、闡釋生命現(xiàn)象及規(guī)律，審視或論證生物學(xué)社會(huì)議題，是生物學(xué)科教學(xué)的基本任務(wù)。1 高考遺傳題中理性思維的考查例題（2016年高考北京理綜卷第30題）研究植物激素作用機(jī)制常使用突變體作為實(shí)驗(yàn)材料，通過化學(xué)方法處理萌動(dòng)的擬南芥種子可獲得大量突變體。（1）若誘變后某植株出現(xiàn)一個(gè)新

3、性狀，可通過_交判斷該性狀是否可以遺傳，如果子代仍出現(xiàn)該突變性狀，則說明該植株可能攜帶_性突變基因，根據(jù)子代_，可判斷該突變是否為單基因突變。（2）經(jīng)大量研究，探明了野生型擬南芥中乙烯的作用途徑（圖1）。圖 1由圖1可知，R蛋白具有結(jié)合乙烯和調(diào)節(jié)酶T活性兩種功能，乙烯與_結(jié)合后，酶T的活性_，不能催化E蛋白磷酸化，導(dǎo)致E蛋白被剪切。剪切產(chǎn)物進(jìn)入細(xì)胞核，調(diào)節(jié)乙烯響應(yīng)基因的表達(dá)，植株表現(xiàn)有乙烯生理反應(yīng)。（3）酶T活性喪失的純合突變體（1#）在無乙烯的條件下出現(xiàn)_（填“有”或“無”）乙烯生理反應(yīng)的表現(xiàn)型，1#與野生型雜交，在無乙烯的條件下，F(xiàn)1的表現(xiàn)型與野生型相同。請結(jié)合上圖從分子水平解釋F1出現(xiàn)這

4、種表現(xiàn)型的原因：_。（4）R蛋白上乙烯結(jié)合位點(diǎn)突變的純合體（2#）僅喪失了與乙烯結(jié)合的功能。請判斷在有乙烯的條件下，該突變基因相對于野生型基因的顯隱性，并結(jié)合乙烯作用途徑陳述理由：_。（5）番茄中也存在與擬南芥相似的乙烯作用途徑，若番茄R蛋白發(fā)生了與2#相同的突變，則這種植株的果實(shí)成熟期會(huì)_。答案（1）自 顯 表現(xiàn)型的分離比（2）R蛋白 被抑制 （3）有 雜合子有野生型基因，可產(chǎn)生有活性的酶T，最終阻斷乙烯作用途徑 （4）2#與野生型雜交，F(xiàn)1中突變基因表達(dá)的R蛋白不能與乙烯結(jié)合，導(dǎo)致酶T持續(xù)有活性，阻斷乙烯作用途徑，表現(xiàn)為無乙烯生理反應(yīng)，其表現(xiàn)型與2#一致，因此突變基因?yàn)轱@性 （5）推遲1.

5、1 考查分析和綜合能力分析是把研究對象的整體分解為一個(gè)個(gè)部分分別加以研究的方法。綜合是指把研究對象的各個(gè)部分或各個(gè)方面聯(lián)系起來考察，從整體上去認(rèn)識和把握研究對象的思維方法。分析是綜合的基礎(chǔ)，綜合是分析的發(fā)展，二者是相互依存、相互滲透甚至是相互轉(zhuǎn)化的。分析是最基本的思維方法，無論是歸納推理還是演繹推理都離不開分析思維。（2）（4）題的解答都是在分析乙烯作用途徑模型的基礎(chǔ)上完成，難度逐漸增大，思維環(huán)環(huán)相扣。（2）題是分析乙烯的信號傳遞途徑，同時(shí)為解答（3）（4）題做好鋪墊。將有乙烯條件下和無乙烯條件下的作用途徑進(jìn)行比較，可知乙烯與R蛋白結(jié)合后，酶T的活性被抑制，導(dǎo)致E蛋白被剪切，剪切產(chǎn)物進(jìn)入細(xì)胞核

6、，啟動(dòng)乙烯響應(yīng)基因的表達(dá)，植株表現(xiàn)出有乙烯生理反應(yīng)。（3）題是基于模型分析，運(yùn)用生物學(xué)規(guī)律和原理，通過邏輯推理構(gòu)造科學(xué)解釋。分析乙烯信號傳遞途徑模型，歸納概括出在無乙烯條件下： 野生型基因表達(dá)有活性酶TE蛋白磷酸化E蛋白無法被剪切阻斷乙烯響應(yīng)基因表達(dá)無乙烯生理反應(yīng)；突變型基因表達(dá)無活性酶TE蛋白被剪切剪切產(chǎn)物進(jìn)入細(xì)胞核啟動(dòng)乙烯響應(yīng)基因表達(dá)有乙烯生理反應(yīng)。綜合上述分析，可知F1雜合體和野生型純合體表達(dá)的酶蛋白產(chǎn)物中均含有“有活性的”酶T，因而都能催化E蛋白磷酸化，阻斷乙烯響應(yīng)基因表達(dá)，表現(xiàn)出無乙烯生理反應(yīng)。（4）題是在模型分析的基礎(chǔ)上運(yùn)用演繹推理進(jìn)行判斷。1.2 考查歸納與演繹推理能力歸納是在個(gè)

7、別中發(fā)現(xiàn)一般的推理形式和思維方式；演繹是在一般中發(fā)現(xiàn)個(gè)別的推理形式和思維方式。人們對事物的認(rèn)識往往從個(gè)別開始，然后擴(kuò)展到一般，再從一般進(jìn)一步認(rèn)識個(gè)別2。高考試題通過一定的生物學(xué)情景，考查學(xué)生對知識的理解和運(yùn)用，更多地體現(xiàn)了演繹的思維方法。（1）（4）（5）題重點(diǎn)考查了演繹推理。（4）題難度較大，演繹推理如下：具有相對性狀的純合親本雜交，F(xiàn)1表現(xiàn)出的親本性狀為顯性性狀大前提突變純合體2#與野生型雜交，F(xiàn)1表現(xiàn)型與2#一致（無乙烯生理反應(yīng)）小前提突變性狀是顯性性狀（突變基因?yàn)轱@性基因）結(jié)論上述推理形式屬于演繹推理中的三段論。完成該推理過程，首先要判斷出有乙烯條件下突變純合體2#與野生型的表現(xiàn)型。野

8、生型表型：植株表現(xiàn)出有乙烯反應(yīng)（2）題答案；突變純合體2#表型：植株表現(xiàn)出無乙烯反應(yīng)。因R蛋白無法與乙烯結(jié)合，酶T持續(xù)有活性，最終阻斷乙烯作用途徑。其次是分析F1表現(xiàn)型，這是推理中的難點(diǎn)。分析乙烯信號傳遞途徑模型，可知植株表現(xiàn)出有乙烯生理反應(yīng)還是無乙烯生理反應(yīng)取決于酶T的活性，而酶T的活性受R蛋白的調(diào)控（第2題題干信息）。由于F1中突變基因表達(dá)的R蛋白不能與乙烯結(jié)合，導(dǎo)致酶T持續(xù)有活性?；谝陨闲畔⑼评砣缦拢喝绻a(chǎn)生有活性的酶T，那么就會(huì)出現(xiàn)無乙烯生理反應(yīng)假言判斷有乙烯條件下，F(xiàn)1能產(chǎn)生有活性的酶TF1表現(xiàn)出無乙烯生理反應(yīng)結(jié)論上述推理形式屬于演繹推理中的假言推理。由于解答該小題所用推理形式多樣

9、，環(huán)環(huán)相扣，層層遞進(jìn)，對思維的縝密性和條理性提出了很高的要求，加大了試題難度。有不少學(xué)生認(rèn)為F1中含有1個(gè)野生型基因，那么它表達(dá)的R蛋白就能與乙烯結(jié)合，因而會(huì)出現(xiàn)有乙烯生理反應(yīng)。出現(xiàn)這種錯(cuò)誤認(rèn)識的原因是分析和綜合能力不足。F1是雜合子，表達(dá)的R蛋白一部分是正常的，一部分是異常的。雖然正常的R蛋白與乙烯結(jié)合后使部分酶T活性被抑制，但突變基因表達(dá)的R蛋白不能與乙烯結(jié)合，這樣一部分酶T持續(xù)有活性，這部分有活性的酶T足以催化E蛋白磷酸化，E蛋白剪切產(chǎn)物進(jìn)入細(xì)胞核，阻斷乙烯響應(yīng)基因表達(dá)，植株就會(huì)表現(xiàn)出無乙烯反應(yīng)。即1個(gè)突變基因所能產(chǎn)生的持續(xù)有活性的酶T就能完全保證細(xì)胞表現(xiàn)出無乙烯反應(yīng)，這一點(diǎn)從道理上講與

10、第3題是相同的。因?yàn)樵诜肿铀缴?，酶不是被?dāng)作原料消耗掉的，而是作為工具能夠反復(fù)發(fā)揮作用，所以即使雜合子產(chǎn)生一半量的有功能酶，就足夠維持相應(yīng)的表現(xiàn)型3。1.3 考查批判性思維能力批判性思維是指具有目的性和反思性的判斷。批判性思維既包括闡釋、分析、推理、評估、解釋和自我調(diào)整等認(rèn)知技能，也包括好奇、敏銳、求真等思維習(xí)性2。批判性思維已經(jīng)很難和理性思維劃出明顯的界線。該試題對批判性思維所需的多種技能進(jìn)行了考查。如根據(jù)乙烯作用途徑模型，分析從乙烯與受體結(jié)合開始到生理效應(yīng)發(fā)生為止的信號傳遞過程；運(yùn)用證據(jù)和邏輯對1#與野生型雜交子一代的性狀表現(xiàn)做出合理地解釋；對2#與野生型雜交子一代將表現(xiàn)出何種性狀進(jìn)行推

11、理，判斷突變基因的顯隱性；根據(jù)擬南芥突變體的研究成果評估番茄中相同突變體的生理效應(yīng)。尤其（3）（4）題要用科學(xué)、準(zhǔn)確的語言陳述，既檢測了學(xué)生的語言表達(dá)能力，又反映了學(xué)生的思維狀況和邏輯推理水平，對批判性思維提出了更高地要求。2 如何在教學(xué)中培養(yǎng)理性思維能力2.1 在知識的學(xué)習(xí)中落實(shí)理性思維的培養(yǎng)科學(xué)知識是形成理性思維的前提條件，沒有一定的知識基礎(chǔ)就無法針對生物學(xué)相關(guān)問題，運(yùn)用理性思維方法展開探討、審視或論證。反之，理性思維技能又是學(xué)生獲取知識的一個(gè)不可缺少的重要條件。因此，組織好以探究為特點(diǎn)的主動(dòng)學(xué)習(xí)是培養(yǎng)理性思維的關(guān)鍵。教師應(yīng)盡可能多地提供讓學(xué)生親自參與和實(shí)踐的機(jī)會(huì)，有目的、有步驟地組織學(xué)生

12、對生物及其相關(guān)事物進(jìn)行觀察、描述、提出問題、做出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)、思維判斷、作出解釋，與他人合作和交流等，使學(xué)生在自主學(xué)習(xí)活動(dòng)中獲取理性思維的技能。3.2 理性思維的訓(xùn)練需要生物學(xué)情景和實(shí)例讓學(xué)生置身于真實(shí)的生物學(xué)問題情景和實(shí)例中，通過獲取證據(jù)、闡述理論和觀點(diǎn)，呈現(xiàn)由事實(shí)到結(jié)論的邏輯推理過程，是訓(xùn)練和培養(yǎng)理性思維的有效途徑。生物學(xué)情景和實(shí)例可以是來自科學(xué)史和生物實(shí)驗(yàn)，也可以是來自日常生活中與生物學(xué)相關(guān)的問題，但要經(jīng)過教師的精選和加工，并與所學(xué)的知識內(nèi)容有機(jī)地融合在一起。訓(xùn)練的情景和實(shí)例越豐富、越典型，越有利于學(xué)生理性思維的培養(yǎng)。通過訓(xùn)練，還可發(fā)現(xiàn)理解證據(jù)時(shí)的思維偏差、推理中的錯(cuò)誤、論斷的片面性和絕對性、語言表達(dá)是否科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?。這樣就可引導(dǎo)學(xué)生辨析錯(cuò)誤，更好地掌握理性思維的技能。3.3 理性思維的訓(xùn)練要梯度有序理性思維的發(fā)展具有階段性，難以通過一兩次訓(xùn)練就能形成，需要在教學(xué)中進(jìn)行合理的梯度安排，由易到難，循序漸進(jìn)。如一開始選擇的實(shí)例可針對一個(gè)理性思維的技能，然后逐漸增加到針對兩個(gè)或多個(gè)技能。對某一個(gè)技能如推理能力，也要設(shè)計(jì)梯度，分步實(shí)施。先提供簡單一些的問題情景，讓學(xué)生掌握推理的基本方法；再呈現(xiàn)復(fù)雜的情景，逐