基于結構化思維，培養學生遷移推理能力

江釤

實驗思路題對綜合思維能力要求高，但考生失分多，究其原因是學生科學探究能力和邏輯推理能力弱，不能將已學知識遷移到新情境中推理運用。通過結構化思維的訓練，將促進知識之間的關聯，遷移推理，形成實驗思路。

1 結構化思維與遷移理論

結構化思維是通過分類歸納，將要解決的問題拆解成幾個相互聯系又條理清晰的關鍵問題，再分析，尋找事實基礎。其核心是簡化信息和選擇重要事實，從復雜問題中抓住問題的核心。其本質是搭建思維框架，從而保證邏輯清晰，形成復雜問題一結構化一簡單化的過程。

奧蘇貝爾的認知結構遷移理論認為，在原有認知結構的基礎上產生的遷移是有意義的學習。遷移理論認為，知識結構化有利于知識的遷移，規律性知識比事實性知識可遷移性更強。結構化思維即是提煉出規律性的知識要素，使知識結構化，促進知識的正遷移。透徹理解實驗本質，挖掘經典實驗的思想方法，形成結構化思維，將促進新情境下實驗思路題的遷移推理運用，如圖1所示。

以“實驗思路”專題復習為例。要形成實驗思路，需要學生基于結構化思維的建構，掌握實驗的本質和規律，才能有效進行遷移推理運用。例如，要解決。實驗思路”這個問題，得解決幾個方面的問題，形成結構化思維框架，再篩選題干新情境的關鍵信息，對應思維要素框架，遷移鏈接已學知識，關聯推理，歸納重組，精準高效答題。

2 立足教材，探究思維結構化，遷移推理

生物學科思想的形成和發展主要以教材知識為載體。學生應該建立教材知識之間的聯系，將科學探究的思維結構化，調整概括原認知，順應性遷移推理到新情境的問題解決中。

2.1 設計單個實驗的思路題

對于單個變量的實驗題，通過結構化思維，突出解題要素，使學生答題思路條理清晰。

【例1】（2011.全國Ⅱ.29）--從溫度為55-65。C的泉水中篩選出能合成脂肪酶的細菌，并從該細菌中提取了脂肪酶。（3）根據該細菌的生活環境，簡要寫出測定該酶催化作用最適溫度的實驗思路。

教師指導學生讀題，提取題干的關鍵詞，形成兩個思維要素：①出自變量、因變量分別是什么？②如何控制自變量，檢測因變量？接著，指導學生遷移知識。學生聚焦實驗變量，結合已學知識分析推理。教師提出問題：題中要求的“測定酶催化作用的最適溫度”，你聯想到已學的什么知識？并展示教材對應的曲線圖，追問：你能如何描述曲線變化？如何將學過的教材圖遷移推理到此題？如何探究得出結論？學生的分析如圖2所示。

推理三段論亦是結構化思維的表現?；诮滩膶嶒灢鍒D的內容，教師引導學生推理：①大前提：實驗原理是酶活性受不同溫度影響（教材）;②小前提：該實驗題符合實驗原理;③結論：該題目實驗結論與教材圖一致。學生只有遷移到教材實驗，才能對曲線峰值形成的內涵有更深刻的認識，從而更好地運用。通過相似性類比和推理，學生可以形成由“題干信息一關聯教材原理（插圖）一思維結構化一實驗思路”轉換的遷移推理。

最后，教師引導學生學會由答案逆推，反思總結實驗思路的答題規律，歸納出實驗思路題的三個環節：①寫自變量的控制;②寫因變量的檢測;③寫實驗預期及結論。教師通過引導學生開展逆向遷移，促進學生歸納出答題的結構化思維。

教師設問：還有什么與之相似的曲線，也有類似的探究思路？學生發散聯想到：探究酶催化作用最適pH;探究生長素促進植物生根的最適濃度;由種群S型曲線推測魚的最適捕撈量。教師引導學生將原有的思維格式化進行順應性遷移推理，做一題，通一類。

高三復習課中，教師應把教材中的重要概念和核心知識與探究活動相結合，幫助學生形成科學思維的格式化，促進知識遷移。

2.2 設計兩組實驗的思路題

對于變量多、情境復雜題，結構化思維的訓練尤其必要。通過教師的問題點撥，學生將題干信息與教材知識遷移關聯，推理實驗探究的內在邏輯，將探究的思維格式化，復雜的問題條理化、層次化，形成針對性強的探究主線。

[例2]（2017.全國I.29）根據遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型?！僭O在宿主細胞內不發生堿基之間的相互轉換。請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型。簡要寫出：（1）實驗思路;（2）預期實驗結果及結論即可（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）。

教師引導學生分析：自變量用什么來表示？如何區別RNA或DNA分子？此題可以用五碳糖來區分嗎？題干什么信息提示了是通過堿基來區分？用什么堿基來區分？接著，指導學生進行知識遷移：用什么研究方法來研究遺傳物質？聯想到教材的什么實驗？如何讓病毒標記上放射性？病毒可以在含尿嘧啶和胸腺嘧啶的培養基中分別培養嗎？病毒可以以大腸桿菌作為宿主細胞嗎？因變量檢測的指標是什么？如何相互印證甲、乙兩個組？科學探究的流程是什么？并引導學生將題干信息轉化成如圖3所示的實驗探究結構化思維，梳理成目的、假設、原理、變量、方法和結論的6個答題思維要素，再將每個要素具體化，獲取支撐要素的事實，形成遞階的層次分析。教師通過簡潔的關鍵詞和關系連接，將隱性的思維過程可視化，以訓練學生的遷移推理能力。最后，引導學生歸納概括提煉出實驗思路。

解答此題時，學生的思維瓶頸在實驗原理的遷移和研究方法的具體運用，其關鍵點是選擇什么物質來控制和區分遺傳物質，并找出對應的因變量檢測指標。教師可與教材噬菌體侵染大腸桿菌實驗相關聯，將該實驗原理思維格式化，從病毒的標記、培養、結果及結論三個維度進行的歸納梳理，可以促進學生遷移相似性知識，突破思維瓶頸，形成從教材實驗原理到實驗思路的重組性遷移。

在日常學習中，學生應該深度挖掘經典實驗，透析經典實驗的思維邏輯鏈條，理解其科學本質和科學思想方法，思考采用這種科學方法的原因、實驗價值，體會實驗設計的嚴謹縝密。