基于结构化思维，培养学生迁移推理能力

江钐

实验思路题对综合思维能力要求高，但考生失分多，究其原因是学生科学探究能力和逻辑推理能力弱，不能将已学知识迁移到新情境中推理运用。通过结构化思维的训练，将促进知识之间的关联，迁移推理，形成实验思路。

1 结构化思维与迁移理论

结构化思维是通过分类归纳，将要解决的问题拆解成几个相互联系又条理清晰的关键问题，再分析，寻找事实基础。其核心是简化信息和选择重要事实，从复杂问题中抓住问题的核心。其本质是搭建思维框架，从而保证逻辑清晰，形成复杂问题一结构化一简单化的过程。

奥苏贝尔的认知结构迁移理论认为，在原有认知结构的基础上产生的迁移是有意义的学习。迁移理论认为，知识结构化有利于知识的迁移，规律性知识比事实性知识可迁移性更强。结构化思维即是提炼出规律性的知识要素，使知识结构化，促进知识的正迁移。透彻理解实验本质，挖掘经典实验的思想方法，形成结构化思维，将促进新情境下实验思路题的迁移推理运用，如图1所示。

以“实验思路”专题复习为例。要形成实验思路，需要学生基于结构化思维的建构，掌握实验的本质和规律，才能有效进行迁移推理运用。例如，要解决。实验思路”这个问题，得解决几个方面的问题，形成结构化思维框架，再筛选题干新情境的关键信息，对应思维要素框架，迁移链接已学知识，关联推理，归纳重组，精准高效答题。

2 立足教材，探究思维结构化，迁移推理

生物学科思想的形成和发展主要以教材知识为载体。学生应该建立教材知识之间的联系，将科学探究的思维结构化，调整概括原认知，顺应性迁移推理到新情境的问题解决中。

2.1 设计单个实验的思路题

对于单个变量的实验题，通过结构化思维，突出解题要素，使学生答题思路条理清晰。

【例1】（2011.全国Ⅱ.29）--从温度为55-65。C的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。（3）根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。

教师指导学生读题，提取题干的关键词，形成两个思维要素：①出自变量、因变量分别是什么？②如何控制自变量，检测因变量？接着，指导学生迁移知识。学生聚焦实验变量，结合已学知识分析推理。教师提出问题：题中要求的“测定酶催化作用的最适温度”，你联想到已学的什么知识？并展示教材对应的曲线图，追问：你能如何描述曲线变化？如何将学过的教材图迁移推理到此题？如何探究得出结论？学生的分析如图2所示。

推理三段论亦是结构化思维的表现。基于教材实验插图的内容，教师引导学生推理：①大前提：实验原理是酶活性受不同温度影响（教材）;②小前提：该实验题符合实验原理;③结论：该题目实验结论与教材图一致。学生只有迁移到教材实验，才能对曲线峰值形成的内涵有更深刻的认识，从而更好地运用。通过相似性类比和推理，学生可以形成由“题干信息一关联教材原理（插图）一思维结构化一实验思路”转换的迁移推理。

最后，教师引导学生学会由答案逆推，反思总结实验思路的答题规律，归纳出实验思路题的三个环节：①写自变量的控制;②写因变量的检测;③写实验预期及结论。教师通过引导学生开展逆向迁移，促进学生归纳出答题的结构化思维。

教师设问：还有什么与之相似的曲线，也有类似的探究思路？学生发散联想到：探究酶催化作用最适pH;探究生长素促进植物生根的最适浓度;由种群S型曲线推测鱼的最适捕捞量。教师引导学生将原有的思维格式化进行顺应性迁移推理，做一题，通一类。

高三复习课中，教师应把教材中的重要概念和核心知识与探究活动相结合，帮助学生形成科学思维的格式化，促进知识迁移。

2.2 设计两组实验的思路题

对于变量多、情境复杂题，结构化思维的训练尤其必要。通过教师的问题点拨，学生将题干信息与教材知识迁移关联，推理实验探究的内在逻辑，将探究的思维格式化，复杂的问题条理化、层次化，形成针对性强的探究主线。

[例2]（2017.全国I.29）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。…假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出：（1）实验思路;（2）预期实验结果及结论即可（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）。

教师引导学生分析：自变量用什么来表示？如何区别RNA或DNA分子？此题可以用五碳糖来区分吗？题干什么信息提示了是通过碱基来区分？用什么碱基来区分？接着，指导学生进行知识迁移：用什么研究方法来研究遗传物质？联想到教材的什么实验？如何让病毒标记上放射性？病毒可以在含尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基中分别培养吗？病毒可以以大肠杆菌作为宿主细胞吗？因变量检测的指标是什么？如何相互印证甲、乙两个组？科学探究的流程是什么？并引导学生将题干信息转化成如图3所示的实验探究结构化思维，梳理成目的、假设、原理、变量、方法和结论的6个答题思维要素，再将每个要素具体化，获取支撑要素的事实，形成递阶的层次分析。教师通过简洁的关键词和关系连接，将隐性的思维过程可视化，以训练学生的迁移推理能力。最后，引导学生归纳概括提炼出实验思路。

解答此题时，学生的思维瓶颈在实验原理的迁移和研究方法的具体运用，其关键点是选择什么物质来控制和区分遗传物质，并找出对应的因变量检测指标。教师可与教材噬菌体侵染大肠杆菌实验相关联，将该实验原理思维格式化，从病毒的标记、培养、结果及结论三个维度进行的归纳梳理，可以促進学生迁移相似性知识，突破思维瓶颈，形成从教材实验原理到实验思路的重组性迁移。

在日常学习中，学生应该深度挖掘经典实验，透析经典实验的思维逻辑链条，理解其科学本质和科学思想方法，思考采用这种科学方法的原因、实验价值，体会实验设计的严谨缜密。