善用教材，讓“提出假說”不再神秘

摘 要 針對目前大部分學生不會或不善于提出有效假說的現(xiàn)狀，嘗試利用“三環(huán)一表”模式法（即三個環(huán)節(jié)，一張“提出假說能力訓練工具表”），以教材所提供的資源為案例，引導學生明確假說的概念和提出假說的一般步驟，讓“提出假說”不再神秘，同時增強并強化學生在探究能力習得方面的自我效能感，促進提出假說能力的提升。

關鍵詞 提出假說 “三環(huán)一表”模式法 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

全面提高學生的生物科學素養(yǎng)是新一輪課程改革的核心任務，掌握一定的科學方法是提高生物科學素養(yǎng)的一部份。其中提出假說就是一種重要的科學方法。假說在探究中占有核心地位，是科學思維的主要要素。教師引導學生多進行有科學根據的假說，是智力和思維發(fā)展的一個重要方法。在生物學發(fā)展過程中有很多重要理論都是先提出假說，然后再對該假說進行驗證的基礎上得到結論的，如孟德爾的基因分離定律和自由組合定律的提出。因此對學生進行“提出假說能力訓練”具有現(xiàn)實性和必要性。

1 明確假說和提出假說概念

假說是指在一定的經驗材料即實驗、觀察現(xiàn)象和結果等的基礎上，以一定的科學知識即科學原理為依據，對自然界或生物學實驗中的可以觀察到的現(xiàn)象提出一種尚待通過科學實驗檢驗的推測或猜想。

提出假說是一個依據感性材料做出理性思考的過程。在這個過程中，理性思維起著重要的作用，即對該假說所涉及的有關生物學的基本知識、基本原理必須進行深入的理解。因此假說的提出要有實驗和觀察的依據，并且需要嚴謹的推理和大膽的想象。同時假說仍需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。

2 提出假說的“三環(huán)一表”模式法及其理論來源

（1） 科學家在探究過程中，提出假說的步驟一般可分為三個環(huán)節(jié)。

第一環(huán)節(jié)：搜集大量素材，產生科學問題，即在大量的實驗、現(xiàn)象、觀察和結果基礎上產生疑問。如在孟德爾的雜交實驗中實驗者通過大量的實驗，觀察到的現(xiàn)象有：豌豆子一代只出現(xiàn)顯性性狀，子二代出現(xiàn)性狀分離，并沒有出現(xiàn)當時盛傳的融合遺傳。這是為什么？在這些實驗現(xiàn)象面前產生了疑問。

第二環(huán)節(jié)：尋求理論支持，形成初步假說。為了回答第一環(huán)節(jié)提煉出的科學問題，要求實驗者發(fā)揮其主體性，充分運用各種有關的科學原理，對第一階段獲得的客觀事實展開歸納和演繹、分析和綜合、類比和想象等思維活動，形成假說的基本觀點。如孟德爾針對第一環(huán)節(jié)產生的疑問，尋找科學原理的支撐，由于當時孟德爾接受了化學上的發(fā)現(xiàn)及“分子—原子”理論。在這個原理基礎上，孟德爾經過嚴謹的推理和大膽想象，形成初步的假說。即生物的性狀是由一個個獨立的顆粒（遺傳因子）決定的;在遺傳過程中，這些顆粒既不相互融合，也不會在傳遞中消失;并且認為每個因子決定著一種特定的性狀，其中決定顯性性狀的為顯性遺傳因子，用大寫字母（如D）來表示;決定隱性性狀的為隱性遺傳因子，用小寫字母（如d）來表示;且當D和d同時出現(xiàn)時，呈現(xiàn)顯性性狀。

第三環(huán)節(jié)：確定假說內容，進行演繹完善。假說的具體內容是對已知現(xiàn)象的解釋和預見，仍需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。如孟德爾把形成的初步假說確定為假說具體內容，并設計了巧妙地測交實驗驗證了這一假說。

從上可以看出這三個環(huán)節(jié)是環(huán)環(huán)相扣，循序漸進的。第一環(huán)節(jié)是假說的出發(fā)點和客觀依據，第二環(huán)節(jié)是假說基本觀點的提出，第三環(huán)節(jié)是假說具體內容的確定和演繹。用流程圖形式表示如圖1所示。

（2） 學生的探究性學習是模擬科學家進行科學探究那樣，在教師所創(chuàng)設的一種類似于學術研究的情境中，通過自身自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題、實驗、操作、調查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動，獲得知識技能，發(fā)展情感與態(tài)度，培養(yǎng)探索精神和創(chuàng)新能力的學習方式和學習過程。從學習目的來看，主要是讓學生體驗科學探究的過程，掌握一些科學探究的方法，從而增強探究意識，培養(yǎng)探究能力，是一種特別重“過程”的學習方式。

筆者根據以上科學家探究中提出假說的三個環(huán)節(jié)，以建構主義學習理論為指導，結合自己教學中對學生進行提出假說能力訓練的實踐，擬定“提出假說能力訓練工具表”（表1），幫助學生主動地根據自己的經驗，通過信息加工活動建構知識體系。

（3） 由于學生的探究性學習是像科學家進行科學探究那樣的學習方式，因此兩者之間具有諸多的相似性。三個環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，對于如何提出假說說明了程序性的操作步驟。“提出假說能力訓練工具表”則是把三個環(huán)節(jié)中零散的觀點進行科學歸納列入表中，使得整個訓練過程更加直觀與全面，獲得整體性的認知，同時建構的新知識體系更為精煉與系統(tǒng)?；谏鲜隹紤]，筆者在“提出假說訓練”教學時將該工具表（表1）和上面的流程圖（圖1）配合使用統(tǒng)稱為“三環(huán)一表”模式法。

3 “三環(huán)一表”模式法的應用案例

（1） 現(xiàn)用的人教版教材中有很多可供于進行“提出假說能力訓練”的課程資源，同時不同的教師對于同樣的教學內容可以有不同的處理方式。這就是常說的“教無定法”、“同課異構”。筆者結合自身的教學實踐，羅列人教版必修模塊中明顯可供于“提出假說能力訓練”的部分內容見表2。

（2） “三環(huán)一表”模式法具體應用案例。

以人教版必修1第四章第2節(jié)“細胞膜流動鑲嵌模型”的教學作為應用案例（圖2）。

根據以上的教學活動中總結“三環(huán)一表”為：

第一環(huán)節(jié)：感知大量的實驗現(xiàn)象、結果（如歐文頓、荷蘭科學家、羅伯特森等的實驗結果）以及對所涉及的有關概念即基本知識、基本原理（如相似相容原理、磷脂分子理化性質等）進行深入的理解。

第二環(huán)節(jié)，根據感性材料運用相關的概念對客觀對象做出判斷，即有所斷定和推理（如細胞膜由磷脂和蛋白質組成、磷脂分子必然排列為兩層，電鏡下所見暗-亮-暗三層結構為蛋白質-脂質-蛋白質）。

第三環(huán)節(jié)根據已知的判斷推理，進行大膽的想象（如生物膜的靜態(tài)統(tǒng)一結構、生物膜流動鑲嵌模型）。

再用“提出假說能力訓練工具表”歸納為表3。

3 提出假說能力訓練在教學中的優(yōu)化策略

（1） 假說的提出必須基于大量的實驗、觀察現(xiàn)象和結果。因此所需要的樣本數要盡可能得多。在推理過程中常用到類比推理和歸納推理兩種思維方法。類比推理需要類比的是兩類事物的本質屬性，樣本越大，找到的屬性更易接近于物質的本質屬性。而在歸納推理過程中是從個別到一般的研究過程，除完全歸納推理外得到的推論范圍會超出原理的個別，因此結論具有或然性，增大樣本數，使或然性更多的靠近應然性。這樣就對學生和教師都提出了較高的要求。① 教師應善于使用教材或自身收集的材料巧妙地創(chuàng)設適當的問題情境，激發(fā)學生的問題意識，發(fā)現(xiàn)并提出問題。因為提出假說是以學生對問題的困惑為先導的。教師在教學時選擇恰當的素材，設置適當的情境引導學生積極思維是提出假說訓練很關鍵的一步。這個步驟既要結合教學目標的達成，更要考慮學生的已有的認知水平和生活經驗等因素來設置問題，使得該問題著在學生的“最近發(fā)展區(qū)”。② 學生需要有較完善的認識結構，完善的認知結構是提出“假說”的寬厚根基。正如心理學家加涅認為，學生對探究的問題要有較廣的背景知識，才有可能發(fā)現(xiàn)并提出問題。如果學生對某一問題全然不知的話，就不可能對所提供的大量信息進行選擇、整合、編碼，也就不可能作出有效的思考。學生進行猜測與假設的過程實際上就是“主體的科學認知結構對當前面臨的新知識、新問題進行的預測性的重組、整合的過程”，通過猜想與假沒“使外部知識與內部創(chuàng)造的不平衡達到暫時的平衡”。

（2） 提出假說的過程中還需要科學思維方法的指導，如善于對學生進行歸納推理、類比推理等方法的指導。這恰如為學生提出“假說”提供一副“腳手架”，以便學生沿著腳手架向上攀登，最后懂得如何構建“假說”。因此在教學過程中，教師對學生進行學法、科學思維的指導很有必要。

（3） 提出假說需學生認知范圍內科學原理來搭橋。在嚴謹推理的過程中，一些科學原理的獲取途徑是多方面的，更經常的時候需要跨學科的理論支撐。物理原理如分子運動原理;化學原理如相似相溶原理以及數學模型如概率分布原理，甚至一些社會科學中如哲學原理、宗教的思想都可能作用在生物的發(fā)展過程中。在進行推理時，教師應當拓展科學家當時所在時代的科技理論發(fā)展，也就是找出當時的推理依據，這樣使假說的提出才具有現(xiàn)實性和可行性。