例析基于理性思維的科學史教學策略

范潔

人教版高中生物《必修2·遺傳和進化》第二章“基因和染色體的關(guān)系”第二節(jié)“基因在染色體上”，包括“薩頓的假說”“基因位于染色體上的實驗證據(jù)”和“孟德爾遺傳規(guī)律的現(xiàn)代解釋”三部分內(nèi)容。課程標準要求學生能夠“說明基因和遺傳信息的關(guān)系”；“總結(jié)人類對遺傳物質(zhì)的探索過程”。要達成這兩個目標，學生首先要知道基因的位置和基因的定義。但基因看不見摸不著，十分抽象，所以學生會感到非常困惑。因此在教學中，教師要借助圖片、模型、多媒體動畫，引導學生進行探究；另外對于“基因在染色體上”這個結(jié)論的得出，薩頓和摩爾根都做出了杰出的貢獻，應該讓學生領悟到他們獨到的研究方法、縝密的思考、嚴謹?shù)耐评?，并親自體驗這個推理過程。

1 抽絲剝繭，別有乾坤

很多教師都注意到，摩爾根在設計果蠅雜交實驗的時候用到了假說-演繹法。其實這整節(jié)內(nèi)容設計也是一個假說-演繹的過程，如圖1所示。

薩頓用蝗蟲細胞作材料進行研究，發(fā)現(xiàn)了等位基因的分離與減數(shù)分裂過程中同源染色體的分離非常相似的現(xiàn)象，從而得到假說：基因在染色體上。而摩爾根通過果蠅的雜交實驗正好驗證了這個假說。最終得到了結(jié)論：基因在染色體上。這同樣也是假說-演繹法。所以，筆者在設計導學案時，就構(gòu)建好框架，使整節(jié)課的主線一目了然。

2 類比推理，反思論證

薩頓通過觀察蝗蟲體細胞、精子和卵細胞中染色體的數(shù)目和行為，發(fā)現(xiàn)基因行為和染色體行為存在著明顯的平行關(guān)系，見表1。

通過類比推理法，推斷出基因在染色體上的結(jié)論。

薩頓經(jīng)類比推理得出的結(jié)論：基因在染色體上，這一定正確嗎？通過類比推理得出的結(jié)論是不一定正確的。薩頓的假說因缺少實驗證據(jù)而受到美國科學家摩爾根等人的懷疑。摩爾根還明確表示不相信孟德爾的遺傳理論，一直希望推翻他們的觀點。

3 大膽假設，演繹推理

如果按照薩頓的理論：基因在染色體上，那么，控制白眼的基因是在常染色體上，還是在性染色體上呢？如果在性染色體上，又有哪些可能呢？教師可以讓學生分組討論，大膽說出多種情況的假說，然后想辦法設計實驗否定其他組的假說：

假說一：控制白眼的基因在常染色體上；

假說二：控制白眼的基因在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因；

假說三：控制白眼的基因在X、Y染色體上；

假說四：控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因；

……

如何驗證以上各種假說的正確與否呢？這就需要學生根據(jù)假設，演繹推理，進而確定是否符合假說。比如，關(guān)于假說一，根據(jù)F2代雌雄果蠅情況不同，推導出，控制白眼的基因不在常染色體上，否定假說一。關(guān)于假說二，若在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因，則F2是白眼，則逆推F1雄性應該均為白眼，且正常情況下雌果蠅也不可能出現(xiàn)白眼，這與事實不符，否定假說二。對剩下的兩種情況，教師可以適當留白，要求學生課后完成演繹推理，鍛煉他們獨立探索的能力。

4 從古至今，相互印證

關(guān)于“基因在染色體上”這一結(jié)論，薩頓和摩爾根固然是功不可沒，前者通過類比推理得出了“基因在染色體上”這一假說，后者通過果蠅的雜交實驗驗證了控制果蠅白眼的基因位于X染色體上。結(jié)合現(xiàn)代分子生物學技術(shù)可以更加準確地將基因定位在染色體上，我們可以通過直接展示一些基因在染色體上的熒光定位照片，讓學生更加深刻、直觀地認識到“基因在染色體上”這一結(jié)論。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，教師可以用更加先進的技術(shù)來驗證前人的結(jié)論是否正確。

本節(jié)內(nèi)容涉及到的知識點多且抽象，在學習過程中還需要較強的邏輯推理和理性思維能力，所以有部分學生學習起來非常困難，不能理清思路。所以教師在設計這節(jié)課的時候，主線一定要清晰明了，并且多設計探究活動，讓學生動起來，主動去探究。