高中生物教學(xué)作出假設(shè)技能訓(xùn)練初探

譚世玉　鐘永金　胡薇

作為由眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識體系，生物科學(xué)是在人們不斷探究的過程中逐步發(fā)展起來的，根據(jù)《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》，科學(xué)探究通常包括：提出問題、作出假設(shè)、制訂計(jì)劃、實(shí)施計(jì)劃、得出結(jié)論、交流與表達(dá)等。[1]作出假設(shè)是科學(xué)探究的核心技能之一，涉及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂蟮人季S方式，更是生物科學(xué)素養(yǎng)的重要組成要素。那么，高中生物教學(xué)應(yīng)如何對學(xué)生進(jìn)行作出假設(shè)的技能訓(xùn)練呢？

一、作出假設(shè)概述

1.假設(shè)和作出假設(shè)

假設(shè)：在一定的經(jīng)驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上，以一定的科學(xué)知識（即科學(xué)原理）為依據(jù)，對自然界或生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的可以觀察到的現(xiàn)象提出一種尚待通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的推測或猜想。[2]

作出假設(shè)：是科學(xué)探究的技能之一，假設(shè)的提出，首先，要有實(shí)驗(yàn)和觀察的依據(jù)；其次，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?；第三，需要通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證和完善。

2.作出假設(shè)的基本過程

作出假設(shè)的過程，一般可分為如下三個(gè)階段：第一階段是假設(shè)的出發(fā)點(diǎn)和客觀依據(jù)；第二階段是假設(shè)基本觀點(diǎn)的提出；第三階段是假設(shè)具體內(nèi)容的確定、驗(yàn)證和完善。這三個(gè)階段是彼此相互依存、相輔相成的。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行作出假設(shè)的技能訓(xùn)練的具體方法步驟如圖1所示.

二、作出假設(shè)技能訓(xùn)練要點(diǎn)

人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書生物必修3《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》第3章第1節(jié)“植物生長素的發(fā)現(xiàn)”，以科學(xué)探究過程為主線安排教材內(nèi)容，展現(xiàn)了科學(xué)家從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)問題，在科學(xué)思維指導(dǎo)下定義問題，在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中解決問題的探究過程，該教學(xué)內(nèi)容蘊(yùn)含了作出假設(shè)的訓(xùn)練素材。因此，以作出假設(shè)的方法步驟為教學(xué)線索設(shè)計(jì)教學(xué)，可實(shí)現(xiàn)對學(xué)生作出假設(shè)的技能訓(xùn)練。

1.深入理解問題情境，明確問題的給定，為假設(shè)提供客觀事實(shí)

針對需要解決的問題，教師創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生深入理解問題情境，明確問題情境的實(shí)質(zhì)內(nèi)涵——給定，為假設(shè)提供觀察和實(shí)驗(yàn)依據(jù)，即客觀事實(shí)。

示例：教師指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材P46“問題探討”，引導(dǎo)學(xué)生調(diào)查研究和自然觀察問題情境——“向著窗外生長的植株”，明確問題的給定：①單側(cè)光是植物向光生長的條件；②植物的幼嫩部分彎向光源生長的實(shí)質(zhì)是芽的不均勻生長的結(jié)果?？偨Y(jié)客觀事實(shí)：植物向光生長的根本原因是單側(cè)光導(dǎo)致植物的芽發(fā)生了不均勻生長。

2.分析客觀事實(shí)，抽象歸納本質(zhì)內(nèi)涵，形成假設(shè)的基本觀念

客觀事實(shí)是一種結(jié)果，任何結(jié)果都有其產(chǎn)生的原因，探求導(dǎo)致結(jié)果的原因，是揭示結(jié)果本質(zhì)內(nèi)涵的過程，這個(gè)過程可以通過實(shí)驗(yàn)的方法來實(shí)現(xiàn)。

示例：教師組織學(xué)生對上述客觀事實(shí)展開討論，深入分析如下問題：單側(cè)光作為植物向光生長的條件，是植物向光生長的直接誘因還是間接誘因呢？為解決這個(gè)問題，科學(xué)家達(dá)爾文以金絲雀虉草胚芽為實(shí)驗(yàn)材料，設(shè)計(jì)并實(shí)施四組實(shí)驗(yàn)（課本P46）。分析這四組實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，植物向光生長的本質(zhì)內(nèi)涵：①胚芽鞘尖端是單側(cè)光的作用位點(diǎn)，而胚芽鞘尖端以下一段為向光生長的效應(yīng)位點(diǎn)；②單側(cè)光是植物向光生長的間接誘因。

3.運(yùn)用已知的知識和原理，進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)推理和大膽想象，提出假設(shè)的具體內(nèi)容

（1）以假設(shè)的基本觀念為依據(jù)，結(jié)合已知知識原理，進(jìn)行推理和想象，提出假設(shè)的具體內(nèi)容

客觀事物的本質(zhì)內(nèi)涵、規(guī)律、原理等是人類進(jìn)一步認(rèn)識客觀世界的基礎(chǔ)，人類可以以此為依據(jù)，作為推理的已知判斷，運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅瑢ξ粗氖挛镒鞒鲂屡袛?，即作出假設(shè)。示例：教師啟發(fā)學(xué)生回憶再認(rèn)芽的結(jié)構(gòu)和生長特性等舊知識，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅瑸橹参锵蚬馍L作出假設(shè)。

已知判斷：①芽的結(jié)構(gòu)和生長特性；②單側(cè)光是植物發(fā)生向光生長的間接誘因；③胚芽鞘尖端是單側(cè)光的作用位點(diǎn)，而胚芽鞘尖端以下一段為向光生長的效應(yīng)位點(diǎn)。

推理得出新判斷：單側(cè)光誘導(dǎo)胚芽鞘尖端產(chǎn)生直接誘因，下傳至胚芽鞘尖端以下一段發(fā)生作用。

大膽猜想：①單側(cè)光誘導(dǎo)胚芽鞘尖端產(chǎn)生的直接誘因可能是某種可傳遞的“影響”；②這種“影響”在胚芽的伸長區(qū)分布不均勻?qū)е律扉L區(qū)背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘向光彎曲生長。

歸納總結(jié)假設(shè)的具體內(nèi)容：單側(cè)光誘導(dǎo)胚芽鞘尖端產(chǎn)生某種“影響”，向胚芽的伸長區(qū)不均勻傳遞，導(dǎo)致伸長區(qū)背光面比向光面生長快，進(jìn)而使胚芽鞘出現(xiàn)向光性彎曲。

（2）通過演繹，運(yùn)用假設(shè)預(yù)測新的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證和完善假設(shè)

假設(shè)是否正確，除了可以解釋已有的客觀結(jié)果以外，還得能預(yù)測新的實(shí)驗(yàn)，這是作出假設(shè)的必要環(huán)節(jié)和技能。教師充分收集課程資源，創(chuàng)設(shè)問題情境，為學(xué)生運(yùn)用假設(shè)演繹新實(shí)驗(yàn)，預(yù)測其結(jié)果創(chuàng)設(shè)訓(xùn)練平臺[3]。

示例：假設(shè)演繹——胚芽鞘尖端產(chǎn)生的“影響”經(jīng)由不同的介質(zhì)從胚芽鞘尖端往下部傳遞的實(shí)驗(yàn)。

教師提供不同介質(zhì)即瓊脂片與云母片的相關(guān)理化性質(zhì)等知識背景，并創(chuàng)設(shè)如下問題情境：根據(jù)達(dá)爾文關(guān)于植物向光性的假設(shè)，在胚芽鞘尖端與胚芽伸長區(qū)之間分別插入瓊脂片、云母片，在單側(cè)光的照射下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是怎樣的呢？請學(xué)生運(yùn)用假設(shè)進(jìn)行演繹，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測，具體演繹推理如下。

根據(jù)假設(shè)，已知判斷：①瓊脂片和云母片的理化性質(zhì)；②胚芽鞘尖端在單側(cè)光照射下產(chǎn)生的這種“影響”，可能是一種可傳遞的物質(zhì)。

推理得出新判斷：在胚芽鞘尖端與其以下部分之間放入可傳導(dǎo)介質(zhì)（瓊脂片）和絕緣介質(zhì)（云母片），在單側(cè)光照射下，前者發(fā)生向光彎曲生長，后者不生長不彎曲。

待學(xué)生對新實(shí)驗(yàn)假說演繹出預(yù)測結(jié)果之后，教師展示科學(xué)家鮑森·詹森所做實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并對學(xué)生的預(yù)測給予評價(jià)，進(jìn)而檢驗(yàn)和強(qiáng)化學(xué)生假說演繹技能。

三、作出假設(shè)技能訓(xùn)練策略

1.明確作出假設(shè)的基本過程，并以其為線索組織教學(xué)

作出假設(shè)的步驟包括：第一階段，通過自然觀察、調(diào)查研究或?qū)嶒?yàn)，為作出假設(shè)提供大量的客觀事實(shí)；第二階段，分析客觀事實(shí)，抽象概括出其實(shí)質(zhì)內(nèi)涵，形成假設(shè)的基本觀念；第三階段，以假設(shè)的基本觀念為已知判斷，結(jié)合已知的知識原理，運(yùn)用邏輯思維進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评?、運(yùn)用非邏輯思維進(jìn)行大膽的想象，提出假設(shè)的具體內(nèi)容，并運(yùn)用假設(shè)演繹解釋已有的客觀事實(shí)和預(yù)測新的實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證和完善假設(shè)。

2.小組合作學(xué)習(xí)是作出假設(shè)技能訓(xùn)練教學(xué)的有效組織形式

新課程強(qiáng)調(diào)同組異質(zhì)、異組同質(zhì)的小組合作學(xué)習(xí)，以利于培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力和積極參與學(xué)習(xí)的意識，實(shí)現(xiàn)由學(xué)會到會學(xué)的轉(zhuǎn)變。在作出假設(shè)的技能訓(xùn)練中，小組合作學(xué)習(xí)的優(yōu)勢在于小組成員在已有知識儲備、邏輯思維和非邏輯思維水平、表達(dá)能力等方面各有所長，通過互補(bǔ)合作，集思廣益，有利于作出假說各階段的順利進(jìn)行。

3.統(tǒng)整課程資源，開展作出假設(shè)技能的主題系列訓(xùn)練，是強(qiáng)化和鞏固技能的有效途徑

普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書中，有很多內(nèi)容適于作為對學(xué)生進(jìn)行作出假設(shè)技能訓(xùn)練的素材，教師應(yīng)統(tǒng)整課程資源，充分挖掘，合理利用，以實(shí)施作出假設(shè)技能主題系列訓(xùn)練，進(jìn)而達(dá)到強(qiáng)化和鞏固學(xué)生作出假設(shè)的技能。例如，人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)教科書生物必修1中，可以以如下5個(gè)素材對學(xué)生進(jìn)行作出假設(shè)技能的系列訓(xùn)練：探究植物細(xì)胞的吸水和失水——生物膜的流動鑲嵌模型——關(guān)于酶本質(zhì)的探索——探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式——光合作用的探究歷程。

另外，以科學(xué)探究技能主題系列訓(xùn)練為線索統(tǒng)整課程資源，對于教師進(jìn)行系統(tǒng)、合理地安排教學(xué)以及專業(yè)成長具有很大的幫助和促進(jìn)作用，有利于教與學(xué)的互動，實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]陳咸峰.科學(xué)假說在科學(xué)理論形成中的作用[J].法制與社會，2010，（10）：281-282.

[3]黃麗芬.基于假說—演繹法培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維研究[D].福建師范大學(xué)學(xué)位論文，2012.

（責(zé)任編輯 黃春香）endprint