生物学中的点、线、面、体思维

培养学生的思维能力是高中生物新课程教学和生物高考的重要目标,遵循思维规律,把握思维特征,可以使学生的思维活动得以有效进行.学生思维能力的发展,要以点、线、面、体思维的发展为基础.为此,在生物教学过程中,联系“科学、技术、社会”的实际,除了注意培养学生的生物学形象思维、逻辑思维、辩证思维等思维能力外,还要重视学生点、线、面、体思维的培养.

1.激发点的思维,让学生思维会闪光

点的思维是人思维的开端或起点.一般来说,人们捕捉思维对象时,表现出的思维出发点或中心的思维过程,就是点的思维.在中学生物教学中,教师要克服点的思维容易思维僵化的缺点,善于用自己的智慧启发学生,让学生点的思维运动起来,出现思维的闪光点.

1.1 激发思维的运动点

在课堂教学中,教师用于激发学生兴趣的提问、精彩的导语、问题的过渡、适时的评价、积极的鼓励,都会激起学生一个个思维的起点和运动点.例如在学习绿色植物水分代谢一节课的导语是：“俗话说：‘人往高处走,水向低处流’.但是绿色植物体内的水分却能由低处向高处流；在夏秋之际的早上,我们常会发现植物的叶子上有许多小水珠,这些水珠就是从其根处上流而来的.那么植物体内的水分为什么能由低处向高处流呢?”教师通过提出这样的问题,设置悬念,引起学生的注意,启发学生的思维,将学生带入新课的学习.再如在学习“DNA是主要的遗传物质”这节内容时.

1.2 捕捉思维的闪光点

在课堂教学及指导学生开展自主、合作、探究学习的过程中,师生之间、生生之间思维的碰撞,会突然闪现出思维的闪光点,学生的思维闪光点可能会很快消失得无影无踪,这时教师要及时捕捉、引导、利用,使其发挥作用.例如,在学习基因工程一节内容时,教师讲到我国培育的转基因抗虫棉,是将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因转入棉花细胞中,棉花细胞中产生的毒蛋白被棉铃虫食用后使其致死,让学生思考：收获后的棉籽、秸秆中是否含有毒蛋白,棉子、秸秆含有的毒蛋白有没有利用价值?教师的问题激起了学生的兴趣,有学生说棉子中的毒蛋白可以作为畜禽的饲料；还有学生说毒蛋白作为饲料存在安全隐患,作为杀虫剂比较好.教师充分肯定学生的创意,还鼓励学生就此问题进行深入探究,后来学生进行了转基因抗虫棉提取液防治柳毒蛾的研究,取得了较好的防治效果.通过此项探究培养了学生的创新思想和实践能力.

2.巧用线性思维,让学生思维更有序

线性思维是指思维沿着一定的线型或类线型的轨迹寻求问题解决方案的一种思维方法,是点的思维延伸.线性思维包括正向线性思维和逆向线性思维.

2.1 正向线性思维的运用

在生物教学中,由于教材中知识信息多,针对学生在学习中常出现思绪混乱的现象,教师可以运用正向线性思维的方法引导学生自主学习.例如,教师指导学生设计概念图或思维导图,调动左右脑的思维特点,帮助学生理清思路,抓住学习重点,更好地理解掌握生物学基本概念,提高学习效果.

2.2 逆向线性思维的运用

如果对问题的正面思考比较复杂,但对问题的反面思考比较简单,可以运用逆向线性思维法,从反面分析问题.例如,基因型分别为ddEeFF和DdEeff的两种豌豆杂交,在三对基因是独立遗传的条件下,其子代表现型不同于两个亲本的个体数占全部子代的（ ）.

分析：解题时如果顺着思路直接求“子代表现型不同于两个亲本的个体数占全部子代的比例”,要利用分支法或画线法把子代的基因型和表现型一一求出,然后才能得到答案,较为繁琐.如果用逆向思维考虑,先求出“子代表现型相同于两个亲本的个体数占全部子代的比例”,将化难为易.通过仔细观察,发现子代表现型只能和ddEeFF相同,不和DdEeff相同.表现型相同于ddEeFF的子代（只有１种,基因型为ddE_Ff）比例为1/2×3/4×1等于3/8.除去相同于两个亲本的个体外,剩下的就是不同于两个亲本的个体,它们占全部子代的比例为1－3/8等于5/8.

3.诱导二维思维,让学生思维更宽广

二维思维（平面思维）是线性思维向着纵横两个方向扩张的结果,这种思维更具有跳跃性和广阔性,联系和想象是它的本质.平面思维是构成学生综合思维能力的基础,在生物教学中要特别重视纵向、横向思维能力的培养.

3.1 纵向思维的运用

例如,在复习“血糖调节”一节内容时,利用纵向思维的原理,可设置以下问题串：血糖的调节方式有哪些?主要哪些激素参与血糖调节?它们是由哪些内分泌器官（细胞）分泌的?胰岛素如何促进血糖去路,减少血糖来路的?胰高血糖素为什么能升高血糖浓度?两种激素的关系如何?参与血糖神经调节的中枢在哪里?下丘脑的调节中枢如何调节血糖浓度的?激素调节与神经调节两者关系如何?通过问题串让学生积极思考,层层深入,使学生对知识的理解更加深刻.

3.2 横向思维的运用

横向思维包括求同思维和求异思维,横向思维可以帮助学生拓宽知识面,实行知识的“迁移”.

3.2.1 求同思维的运用

求同即关注现象的共同点,从不同的现象中寻找所包含的共性、本质和规律.如以某项内容为专题,把分散在教材中的知识串联起来形成知识链,加强学生对此项内容的理解掌握.例如以酶为专题,让学生总结酶的概念、酶的特性、酶与食物消化、酶与光合作用、酶与呼吸作用、酶与细胞分裂、酶与微生物、酶与基因工程、酶与细胞工程等知识,不仅能起到较好的复习效果,还培养了学生的学科综合能力.

3.2.2 求异思维的运用

求异,引导学生关注现象之间的差异,分析已知与未知之间的矛盾,揭示现象与本质之间的差别.在生物教学中,不仅可以通过求异思维,分析概念之间的差异,加深对生物学概念的理解.还可以启发学生从各方面、各角度、各层次思考问题,开阔学生的思路,鼓励学生敢于提出新的见解、新的构想,培养学生的求异思维能力.例如,在利用天竺葵做光合作用实验时,学生拨弄天竺葵叶能闻到一股刺激气味,一位学生好奇地问到,天竺葵散发的气味有什么作用?它的气味能否驱蚊虫?学生的“天竺葵驱蚊抑菌作用的研究”课题研究由此产生. 4 培养立体思维,让学生思维更开放

广义的立体思维,乃是包括多侧面、多视角、多方位、多层次和系统性、完全性、整体性的n维思维.立体思维作为与点式思维、线式思维、平面思维同一系列的思维形式,处于这一系列思维发展的最高点.这种思维方法让思维细胞在立体中撞击和接通,极大地扩展了思维活动的跨步和空间.由于生命系统具有层次性、立体性、系统性、时空性、多元性、动态性、开放性和整体性,决定了生物教学过程离不开立体思维.

4.1 在新课教学中运用立体思维

在课堂教学中,教师可以借助语言、模型、板画、课件、三维动画、录像、实物等,启发学生展开空间立体想象,理解生物学概念、原理.例如细胞在有丝分裂中期的特点是染色体着丝点比较整齐地排列在赤道面上,可是从课本的平面图上,只能看到染色体排列在一条线上.为了克服平面思维的局限性,可以让学生观察有丝分裂过程的立体模型,指导学生在画好平面图的基础上,画出有丝分裂中期的三维立体图,从细胞两极不难看出中期的染色体排列在同一个平面上.

4.2 在实验教学中强化立体思维

通过生物学实验,理论联系实际,能帮助学生更加直观地认识并揭示生命现象的本质,强化学生的立体思维.再如“DNA分子的结构”一节中,DNA双螺旋结构内容抽象,空间性很强,学生难以理解.可以通过师生自制模型说明脱氧核苷酸如何通过3,5磷酸二酯键构成一条脱氧核苷酸链,两条脱氧核苷酸链如何通过碱基对连接构成DNA的平面结构,最后说明DNA双螺旋结构,这样由点到线,由线到面,由面到体,层层深入,手脑并用,引导学生理解DNA双螺旋结构.

4.3 在课外活动中拓展立体思维

教师利用夏令营、综合实践活动等机会,组织学生观察城市的立体绿化、楼顶空中花园、空中菜地,到当地农村考察农民的立体种植、间作、套种、立体网箱养鱼,到野外观察森林群落的结构.例如指导学生到野外从时空的四维方向上去观察森林群落的结构：从垂直方向上,从上到下植物群落主要受光照的影响,分布有乔木层、灌木层、草本层、地被层；植物群落不仅地上部分分层,地下部分由于不同植物的根系在土壤中达到的深度不同也具有分层性,植物地下部分的分布范围通常与地上部分相当.从水平方向上,由于环境条件（土壤、水分、地形、风、火等）、动物的选择性采食、掘土挖洞、践踏等因素的影响,导致群落中植被在水平方向上出现复杂的镶嵌性.从时间上看,群落受时间节律的影响,群落结构表现出随时间而有明显变化的特征,称为群落的时间结构,如春、夏、秋、冬等季节相.通过这些实践活动既加深了对书本知识的理解,又拓展了学生的立体思维.

综上所述,依据学生思维发展的规律以及研究多因素、多层次生物学现象的需要,教师在生物学教学中,既要引导学生突破思维定势,敢于质疑,大胆想象,重视对其立体思维的培养,也不能忽视对其点的思维、线性思维、平面思维的培养.