用思维导图巧析“因果关系”助力学生科学思维能力的培养

肖件文

［深圳市高级中学（集团） 广东深圳 518040］

《普通高中生物学课程标准（2017 版）》中指出，“科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度，运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。“因果关系”的逻辑推理，贯穿在生命科学的方方面面。结合因果关系的特点和思维导图，分析生命现象，既有利于提升学生逻辑推理的思维能力，也有利于帮助学生分析复杂的生命现象，更好地认识生命世界，解决生产、生活实际中的生物学问题。

1 因果关系的特点

因果联系是指任何现象都会引起其他现象的产生，任何现象的产生都是由其他现象所引起的。因果关系有2 个因素组成：其一是先行后续，其二是引起与被引起的关系。原因和结果是揭示客观世界中普遍联系着的事物具有先后相继、彼此制约的一对范畴。原因是指引起一定现象的现象，结果是指由于原因的作用，串联而引起的现象［1］。

1.1 因果关系的客观性 因果关系作为客观现象之间引起与被引起的关系，它是客观存在的，并不以人们主观为转移；原因和结果必须同时具有必然的联系，“在此之后”不等于“由此之故”［1］。例如，红细胞放在清水或浓度很低的溶液中会破裂，置于浓度较高的溶液中会死亡。这是由红细胞渗透压与外界溶液渗透压这一客观存在的原因决定的。

1.2 因果关系的特定性 事物是普遍联系的。为了解单个的现象，在特定的条件和具体情境中，将其从普遍的联系中抽出来，孤立地分析因果关系［1］。例如，考虑光合作用过程中C3和C5的含量变化时，要确定光照强度改变而CO2浓度不变时分析，或是以CO2浓度改变而光照强度不变时分析。因果关系中的主要原因是将“条件”都作为原因，根据其重要程度所做的区分。例如，在人体体温调节过程中，神经和激素都有调节作用，但以神经调节为主。因果关系中的根本原因是探讨原因的原因，直至在特定范围内无法再继续探讨为止。但如果不限定范围，任何事物的根本原因都是自然界本身。从生物学角度分析，就是自然选择引起的基因和基因频率的改变。所以不能脱离一定范围探讨根本原因。

1.3 因果关系的时间序列性 原因必定在先，结果只能在后，二者的时间顺序不能颠倒［1］。遵循时序特点，分析就有逻辑性，有迹可循。例如，关于人体血糖浓度的调节，血糖浓度变化在先，引起胰岛素和胰高血糖素含量的变化在后。因果关系中的间接原因、偶然原因和根本原因包含了因果关系的时间序列性。间接原因是原因的原因或条件的原因 （参见光合作用过程中物质变化的分析）。偶然原因是分析原因（或条件）的来源时，将“偶然”出现的原因称为“偶然原因”。

1.4 因果关系的复杂性 辩证唯物主义认为，客观事物之间联系的多样性决定了因果关系的复杂性。生命现象中既有一因多果现象，也有多因一果和多因多果的现象［1］。例如，影响光合作用的因素，有外因有内因，外因的影响也复杂多样，只有理清因果之间的逻辑关系，问题才能迎刃而解。

2 利用思维导图分析因果关系的策略

思维导图是一种将思维形象化的方法。它运用图文并重的技巧，将各级主题的关系用相互隶属与相关的层级图表现，将主题关键词与图像、颜色等建立记忆链接。有利于激发学生的学习兴趣，加强记忆与理解，开启大脑的无限潜能。而因果关系的分析，需要进行缜密条理的逻辑推理，将生命现象中的“引起”与“被引起”的关系，用思维导图展现，能恰如其分地展示思维路线，促进学生生物学科核心素养的形成和发展。

2.1 以“一因多果”出发，构建思维导图 一因多果现象，在生物学事实中普遍存在，例如，上述光照降低光合作用过程中物质变化含量的实例。人体血糖浓度的调节过程，也具有典型的一因多果现象和时间特征。从一因多果出发，构建思维导图可很好地帮助学生理解和解释相关生命现象。例如，血糖浓度升高既可使下丘脑某一区域兴奋，促使胰岛B 细胞分泌胰岛素，同时又可直接引起胰岛B 细胞分泌胰岛素。血糖浓度降低既可使下丘脑另一区域兴奋，发出神经冲动作用于胰岛A 细胞促进胰高血糖素的分泌，加速肝糖原的分解，同时又可直接引起胰岛A 细胞分泌胰高血糖素，还可抑制胰岛B 细胞分泌胰岛素（图1）。

图1 人体血糖平衡调节过程的逻辑分析（图中虚线表示负反馈调节）

2.2 以“多因一果”出发构建思维导图 多因一果是由多种同时起作用的原因所引起的。如果将光合作用强度变化作为结果分析，则是典型的一果多因的关系，这种复杂的逻辑关系也是高考的重、难点。分析时可执果循因，用逆推法解生物学习题。逆向思维是从相反的方向，用相反的方法，去分析问题。也可围绕结果，从内、外因入手，逐一分析，最后画出思维导图（图2）。这样有利于培养学生思维的逻辑性和严密性，方便学生理解和记忆。同时可引导学生根据实际情境，从复杂的原因中找出主要原因、间接原因，培养学生运用生物学知识解决实际问题的能力；提升学生对概念、原理、规律的理解；达到培养学生的生物学核心素养的目的。

图2 多因素影响光合作用强度变化因素的逻辑分析