运用逻辑学原理优化生物学教学

　　生物科学研究蕴涵着大量的逻辑学原理,将这些规律应用到生物学教学之中.有助于学生正确认识生物世界,获取新知,可以取得事半功倍之效。

　　1.概念的定义

　　生物学概念繁多，很多学生感觉定义难记、难理解，如果让学生自己给概念下定义,那就更困难了。其实概念的定义是有规律的，定义是由被定义项、定义项和定义联项三部分组成，被定义项（被定义概念），就是被揭示其内涵的概念。定义项又叫做下定义概念，就是用来揭示被定义项内涵的概念。定义联项就是表示被定义项和定义项之间联系的概念。下定义的方法很多,通常采用“种差加属”其形式是：被定义项=种差+属。

　　下定义时首先要找出被定义项（作为种概念）的属概念，然后找出种差，所谓种差是指被定义项与包含了被定义项的属概念中其他概念之间的差别。最后采用恰当的定义联项把被定义项和“种差”及“属”联结起来，使其成为定义。

　　例如，除了绿色植物，自然界中少数种类的细菌虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物,这种合成作用，叫做化能合成作用。在此定义中，被定义项是“化能合成作用”，属概念是“合成作用”，种差是“除了绿色植物，自然界中少数种类的细胞,虽然细胞内没有叶绿素，不能进行光合作用，但是能利用体外环境中某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物”定义联项是“……这种……，叫做……”。

　　在生物学概念定义教学中，先让学生画概念图明确种概念和属概念各自的内涵与外延,然后比较两者差异,再下定义。有了下定义的规律和方法，学生对概念的学习就容易多了，且更加规范、更加科学。

　　2.判断

　　判断是对思维对象有所断定的思维形式。一般来说,判断由主项、谓项、联项和量项组成。例如，任何细胞生物的遗传物质都是DNA，主项是“细胞生物的遗传物质”，谓项是“DNA”、联项为“是”，量项是“任何”。关系判断由关系者项、关系项、量项组成。如在一个细胞周期内，细胞分裂间期所用的时间大于分裂期。关系者项是“细胞分裂间期、分裂期”，关系项是“大于”,量项是“所有的（已省略）”。生物结构、生理、功能及生物学概念、原理等很多方面需要判断。特别是学生做选择题和判断题时,不少学生拿不准。究其原因，一方面是生物学知识学习不到位;另一方面是缺乏判断的逻辑学规律和方法，以P和q分别表示两种事物的情况:①如果有P就必然有q;而没有P是否有q不能确定,这样P就是q的充分条件;②如果没有P就必然没有,而有了未必有,这样P就是q的必要条件；③如果有P就必然有q,如果没有P就必然没有q,这样P就是q的充分必要条件。例如，内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。作如下分析:如果内环境稳态遭到破坏,生命活动则不能正常进行;而内环境稳态,则生命活动不一定正常，例如遗传病。在教学中，要先让学生理解概念的本质，弄清各概念的内涵与外延，然后要理解各概念间的生物学关系，遵循逻辑思维规律，作出科学的判断。

　　3.逻辑规律

　　逻辑规律是逻辑思维的规律，有同一律、矛盾律、排中率和充足律。

　　所谓充足律（又叫做充足理由律）就是提出生物学观点，必须有充足的理由。例如，高度分化的动物细胞是否有全能性，有的认为有，只是全能性弱，也有的认为没有，其实提出一个假说，是否成立，需要充足的理由，要有科学的实验支持。而现有的实验都说明高度分化的动物很难脱分化，不能培养出完整动物个体，表现不出全能型，至于将来会不会有成功的实验证明其有,也很难说，说不定马上就会有，也说不定永远不会有。但核移植是成功的，只能说明分化的动物细胞，其细胞核具有全能性。这是遵循了充足律。

　　再如，“人类基因组”、“一个人的基因”，前者“人类”；后者“一个人”，两者是不同概念。’细胞外液与内环境的概念是相同的，这符合同一律。在教学中要把两个（或两个以上）概念的内涵和外延进行比较，如果内涵和外延一致,那么就是同一个概念,反之则不是。

　　矛盾律就是在同一思维中，相互否定的两个事件，不能同时成立，其中一个事件成立，那么，另一个事件必然不成立。在教学中，首先要找出两个相互否定的事件，然后确定当前的条件,只要能证明其中一个事件成立，即可推出另一个不成立。例如，二倍体生物中，两对等位基因（A、a和B、b)，要么位于一对同源染色体上，要么不位于同一对同源染色体上（分别位于两对同源染色体上）。如何通过实验证明这两对染色体的分布呢？可以让AaBb自交（或测交），如果后代中表现型比便为9:3:3:1(测交1:1:1:1)，即可证明这两对等位基因不位于同一对同源染色体上，位于两对同源.染色体上。否则这两对等位基因位于同一对同源染色体上。

　　4.推理

　　推理的种类有很多,高中生物学教学中比较常用的有类比推理法和假说演绎法。

　　4.1 类比推理人教版高中生物学教材讲到了萨顿假说,该假说的提出是运用了类比推理法。由于学生缺乏该方面逻辑学知识,故不能很好地理解与运用。

　　类比推理就是根据两个或两类对象在一些属性上相同或相似,从而推出它们在其他属性上也相同或相似的推理形式。’这是因为客观事物的各种属性不是孤立的,而是互相联系互相制约的。类比推理是一个由特殊到特殊的过程,莫结论是或然的。如蝙蝠同麻雀相比都有翅膀，能飞行，那么有人通过类比推理认为是鸟。还有认为蝙蝠跟猪有相似之处，都是赊生哺乳的，属于哺乳动物。其实后者是正确的，因为他抓住了本质属性。通过该实例可以进一步看出通过类比推理得出结论并不具备逻辑的必然性。其实，正确与否还需要观察和实验的检验。

　　在教学过程中，要引导学生抓住几个特殊知识点的本质属性，从本质属性中找出相同或相似之处,再进行类比推理，以增加推理结论的可靠性，然后再通过实验检验。

　　4.2 假说演绎法人教版高中生物学教材（必修2)第1章中，孟德尔假说演绎法提出了分离定律和自由组合定律。在第3章第3节用假说演绎法证实了DNA分子复制的方式是半保留复制。由于绝大多数学生对假说演绎法比较陌生，不了解该逻辑学原理,而难以理解。假说是根据已有的事实材料和科学原理对某种未知事物及其发展规律作出的一种推测性说明。演绎是以一般性知识的判断为前提，推出特殊性或个别性知识的判断为结论的推理。

　　假说演绎法是在观察和分析基础上提出问题后，通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的;反之则说明假说是错误的。

　　这是一种常见的生物科学研究方法。其过程可以简明概括为:观察分析—提出问题—作出假设（可以用类比推理等方法）—演绎推理—实验检验（检验假说）—得出结论。例如摩尔根在探究基因在染色体上的实验就运用了这一方法（表1)。

　　在教学中，先让学生观察和分析已知材料,鼓励学生大胆提出合理化的假说，然后让学生运用假说解释已知材料,再让学生利用假说另举出一个特殊的例子，预期结果（这就是演绎过程），最后通过实验检验与预期是否一致。

　　5.证明

　　证明就是用已知为真的判断确定某一判断真实性的思维形式,按照证明所使用的推理形式不同，可将证明分为演绎证明、归纳证明、类比证明。在中学生物学

　　实验教学中，验证实验和探究实验等就是运用证明。

　　以演绎证明为例，演绎证明就是运用演绎推理所进行的证明。它是以一般性知识的判断为论据,运用演绎推理的形式论证关于特殊事物的论题。例如，以燕麦胚芽鞘为实验材料，设计实验证明在单侧光照射下,胚芽鞘中的生长素是向背光侧转移,而不是分解。先取相同的燕麦胚芽鞘若干个,平均分两组，分别标记为甲和乙。甲组用单侧光照射,现象是向光弯曲生长；乙组先用云母片在尖端竖直揷人胚芽鞘尖端，然后单侧光照射(云母片与光垂直)，现象是直立生长。分析乙组可知，如果是分解了，则应该是向光弯曲生长的现象，如果是向背光侧转移，则云母片会阻止其转移，而直立生长。以上即可证明胚芽鞘中的生长素是向背光侧转移，而不是分解。在生物学教学中，要证明某一问题，先引导学生找出已知什么，未知什么，要证明什么，利用何种生物学原理，已知材料与生物学原理必须真实可靠，然后再让学生明确这些已知材料与生物学原理是特殊的还是一般的，如果是一般的，要证明特殊的就要采用演绎证明，如果从特殊的证明特殊的就用类比证明，如果从特殊的证明一般的就用归纳证明。

许崇安（山东省肯岛市城阳第一高级中学266108)