论生物学现象解释的要素——...考全国甲卷理科综合第29题_吴开其.pdf
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1、论生物学现象解释的要素 兼析 2022 年高考全国甲卷理科综合第 29 题吴开其1,2崔鸿1(1 华中师范大学生命科学学院武汉430079;2 四川省泸县第二中学泸州646100)摘要完成生物学中现象的解释,离不开“表征解释对象”“确定解释取向”“寻找解释依据”“进行逻辑推理”四个要素。用这些要素对试题中“原因是什么”这类问题剖析,可见生物学中现象解释的归因方式多样,试题中问题的设置应根据提问需要控制其开放程度。关键词生物学现象解释科学解释原因类问题开放性问题试题命制解释是生物学中重要的认知心理活动,利用生物学概念、规律或原理对生物学现象的解释是对生物学核心素养水平划分的重要依据,也是对核心素
2、养评价的重要途径。1生物学现象解释的要素生物学中的解释是人们对生命现象认识的过程,具体是“为什么”“原因是”这类问题的回答,是对生命事物的存在、发生、结果进行推理的过程,包括以下四个要素。1 1表征解释对象生物学中解释的对象是我们能描述的生命现象。主要有三种表征形式:感知觉获得的现象,包括自然界客观事物的大小、颜色、气味、冷热、过程或状态,如一盆向光弯曲的植物;数据、图表、图形等符号所表示的现象,如人体至少可以产生109种抗体;抽象的语言或文字等符号指示的现象,如“神经递质从突触前膜释放作用于突触后膜”这一用言语表达的事实。鉴于现象和本质是相对的,解释的对象也可是现象背后的本质,如“神经递质从
3、突触前膜释放作用于后膜”可解释“兴奋在神经元之间的单向传递”,“突出前膜释放神经递质,突触后膜上有相应的受体”又可进一步解释“神经递质只能从突触前膜释放作用于突触后膜”。1 2确定解释取向解释的取向即现象发生所归因的方向。一个现象可立足于其背后的质料、目的、形式或动力进行阐明。例如,绿色植物为什么能进行光合作用,可有四种解释方向:因为提供有光合作用的场所、结构和原料(质料因),是植物适应于环境的结果(目的因),是因为遗传信息记录着光合作用的程序(形式因),是外部影响和内部代谢联动所致(动力因)。其中目的论取向的解释较为特殊,当考虑个体目标活动时,可以认为是合目的的1,例如以防御目的解释“拟态”
4、。在“四因说”基础上,可更具体地往功能生物学和进化生物学方向归因,分别对应“远因”和“近因”2。例如,迈尔将一种莺的迁徙行为往生态(为了获取食物)、遗传(进化的结果)、内在生理(生物活动周期性结果)、外在生理(外界温度变化)四个角度归因,前两者为远因,后两者为近因。1 3寻找解释依据现象解释的关键在于寻得可靠的依据,按照科学哲学家亨普尔的观点,所给出的解释内容需要从普遍的定律中推演出来3。生物学中通常由一些概念和结论充当“定律”供解释推演。公认的法则、理论或学说作为“定律”,例如以“协同进化理论”解释“某种蛾类昆虫专门给某种兰花传粉”;确定的概念作为“定律”,例如利用“所有生物的发育都受自身基
5、因的调节与表达控制”这样的全称命题对细胞分化的解释;数学统计结果作为“定律”,生物学中存于数学的内在关系也可以预测性地解释生命现象,例如用相邻两个营养级间的传递效率是 10%20%这一归纳解释能量金字塔;将事物固有的特性作为“定律”,例如“密码子具有简并性”可解释“基因发生突变而蛋白质没有发生改变”。1 4进行逻辑推理解释活动从发生看是一个推理的活动,解释要有理有据地“循理”“推类”。演绎推理。从已知推出未知,根据普遍的“定律”去解释具体结果。例如,因为有机物中都含有碳元素,生物体中有大量有机物,所以生物体中碳元素的含量很高。归纳推理。例如解释“生物体中碳元素的含量很高的原因”,除用上述演绎推
6、理外,同时可对“生物体含有碳链构成的蛋白质、核酸、糖、脂类”进行归纳解释。发生学推理。解释一个事件即展示它如何发生。把研究的对象作为在一个事件的发生序列的最后阶段呈现出来的现象,通过描述那一序列的连续阶段来对之进行解释3。例如回答“夏季高温植物出现午休 的解释”就常追溯到“蒸腾作用”。类比推理。类比是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相似或相同推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑方法。综上,生物学中的解释是复杂多样,可以是描述性的,可以是概括性的;可以从目的、内容角度解释,也可从形式、过程进行解释;可以依据事实、概念,也可以依68生物学教学2023 年(第 48 卷)第 5 期据原
7、理和定律解释;既可以用形式逻辑推理,也可以用辩证逻辑阐述。生物学现象解释的特点也充分反映了学科特色,这在高考试题中也充分体现。2以生物学现象解释的四要素审视高考试题2022 年高考全国甲卷理科综合第 29 题:根据光合作用中 CO2的固定方式不同,可将植物分为 C3植物和C4植物等类型。C4植物的 CO2补偿点比 C3植物的低。CO2补偿点通常是指环境 CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境 CO2浓度。回答下列问题。(1)略。(2)正常条件下,植物叶片的光合产物不会全部运输到其他部位,原因是(答出 1 点即可)。(3)干旱会导致气孔开度减小,研究发现在同等程度干旱条件下,C4植物比
8、 C3植物生长得好。从两种植物 CO2补偿点的角度分析,可能的原因是。2 1试题剖析:问题作答背后的现象解释要素本题的后两问均以“原因是”的形式呈现,实质就是要求学生对生物学现象的出现作出解释,这两个问题具体涉及解释要素分析如表 1。表 12022 年高考全国甲卷理科综合第 29 题中现象解释的要素分析题号解释的对象解释的可能取向解释可能的依据、事实或概念解释中可能涉及的逻辑推理第(2)问现象:植物叶片的光合产物不会全部 运 输 到 其 他部位表征结果:光合作用产物一部分保留在绿色叶片,一部分向其他部位转移目的因:从叶肉细胞自身和“其他部位”对有机物需求思考质料因:从光合作用产物的组成出发形式
9、因:从植物遗传物质决定或基因表达出发动力因:从物质输运所需动力出发叶肉细胞既可进行光合作用也需要进行呼吸作用维持生命活动光合作用产生多种有机物,植物中有机物主要以蔗糖的形式运输4 植物中有机物的运输是基因程序性表达的结果有机物运输动力来源为疏导系统两端的“压力势差”4 演绎推理:假设植物叶片中光合作用产物全部运输到其他部位,那么自身叶肉细胞呼吸作用和生长发育受阻归纳推理:综合多个依据进行归纳答题第(3)问现象:在同等程度干旱 条 件 下,C4植物比 C3植物生长得好表征结果:在同等程度干旱条件下,C4植 物 固 定 的CO2比 C3植物多目的因:C4植物长期进化以适应干旱环境的需要质料因:两种
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