基于科學(xué)方法體悟的教學(xué)設(shè)計
——以“基因的分離定律(第一課時)”教學(xué)為例

吳久宏 （江蘇省溧水高級中學(xué) 江蘇南京 211200）

基于科學(xué)方法體悟的教學(xué)設(shè)計
——以“基因的分離定律(第一課時)”教學(xué)為例

吳久宏 （江蘇省溧水高級中學(xué) 江蘇南京 211200）

以還原孟德爾運用“假說—演繹”的科學(xué)研究方法得出“基因的分離定律”為教學(xué)主線，引領(lǐng)學(xué)生體悟科學(xué)方法的運用，從而理解科學(xué)的本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

假說—演繹 科學(xué)方法 科學(xué)素養(yǎng)

當(dāng)科學(xué)技術(shù)越來越成為引領(lǐng)和影響社會文化發(fā)展的重要因素之后，教育工作者也逐漸改變了對原有學(xué)科教學(xué)的理解。教學(xué)已不再滿足于使學(xué)生在學(xué)科中了解“世界是怎樣的”命題，而是更期待使學(xué)生在了解世界的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步理解人們“怎樣認(rèn)識世界是這樣的”歷程。充分挖掘文本中的科學(xué)方法教學(xué)素材，從“結(jié)論的探尋”到“是如何探尋結(jié)論的”轉(zhuǎn)變，基于科學(xué)方法體悟的教學(xué)設(shè)計應(yīng)是一線教師的神圣使命和不懈追求。下面以人教版“基因的分離定律(第一課時)”教學(xué)為例，談初淺理解和做法。

1 教材分析

“基因的分離定律”是人教版教材《必修2·遺傳與進(jìn)化》中第一章第一節(jié)內(nèi)容。作為遺傳學(xué)的開篇，是繼續(xù)學(xué)好本模塊中“基因的自由組合定律”“基因在染色體上”“伴性遺傳”等知識的基礎(chǔ)。同時，本節(jié)內(nèi)容的更大價值在于引領(lǐng)學(xué)生體悟“假說—演繹”科學(xué)方法論價值及其在科學(xué)研究中的作用，因此是進(jìn)行科學(xué)研究方法教育的絕佳素材。

本節(jié)課的內(nèi)容按科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的發(fā)展線索編寫，學(xué)生在學(xué)習(xí)時由于缺乏減數(shù)分裂的知識作鋪墊，所以認(rèn)知上勢必會存在一定的難度。如何在教學(xué)過程中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象去推理、去分析，從而揭示遺傳本質(zhì)成了本節(jié)教學(xué)的重難點。

《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》對本節(jié)內(nèi)容這樣定位：“具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)”為“分析孟德爾遺傳實驗的科學(xué)方法”，“要求水平”為“應(yīng)用”?；诖?，本節(jié)課開展探究式教學(xué)，還原孟德爾的研究場景，再現(xiàn)孟德爾的研究過程，讓學(xué)生嘗試提出假說，驗證假說，從而領(lǐng)悟“假說—演繹”的科學(xué)研究方法。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識目標(biāo)

概述一對相對性狀的雜交實驗和對分離現(xiàn)象的解釋；分析孟德爾遺傳實驗的過程與結(jié)果。

2.2 能力目標(biāo)

通過相關(guān)背景材料的分析，總結(jié)歸納科學(xué)研究的一般過程；依據(jù)研究目的選擇合適的實驗材料；運用推理的方法對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋；運用數(shù)理統(tǒng)計方法處理歸納、比較和分析實驗數(shù)據(jù)。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀目標(biāo)

分析孟德爾遺傳實驗的過程與結(jié)果，體驗孟德爾遺傳實驗的科學(xué)思想，逐步養(yǎng)成科學(xué)探究的思維習(xí)慣。

3 教學(xué)過程

3.1 借助史料，提示人類對“遺傳規(guī)律”的迫切探尋

投影“柏拉圖”和“亞里斯多德”對“遺傳”現(xiàn)象的理解：柏拉圖認(rèn)為“子女更像父親還是母親取決于受孕時哪一方的感情投入更深刻一些”，亞里斯多德認(rèn)為“雄性提供‘藍(lán)圖’，母體提供物質(zhì)”。

學(xué)生：看到此材料，發(fā)出笑聲……

教師：人們對遺傳規(guī)律的探尋顯得非常迫切，但由于受到當(dāng)時研究水平、認(rèn)知范疇的限制，人們想急切知道3個問題：① 遺傳物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)是怎樣存在？② 親代的遺傳物質(zhì)是如何傳遞給子代的呢？③ 父本和母本的遺傳物質(zhì)在子代細(xì)胞內(nèi)相遇，保持獨立，還是合二為一？

3.2 簡略介紹孟德爾生平，引出“假說—演繹”法

利用中國現(xiàn)代遺傳學(xué)奠基人談家楨對孟德爾的評價：“遺傳學(xué)是一棵根深葉茂的大樹，孟德爾便是具有頑強(qiáng)生命力的種子”，介紹孟德爾成功的關(guān)鍵因素：8年的堅持、成功選擇了實驗材料、科學(xué)的統(tǒng)計方法，更為重要的是運用科學(xué)的研究方法，這種方法現(xiàn)在稱為““假說——演繹”法。

教師過渡：那么，什么是“假說——演繹”法呢？

3.3 利用熟知的生活原型，感知“假說—演繹”法的基本環(huán)節(jié)

“假說—演繹”法對培養(yǎng)學(xué)生的探究能力非常關(guān)鍵，因為構(gòu)想假說需要大膽設(shè)想，演繹推理需要縝密思維，驗證假設(shè)則需要設(shè)計實驗、尋求證據(jù)、進(jìn)行論證。因此，教學(xué)設(shè)計時，教師有必要先弄清“假說—演繹”法的基本內(nèi)涵，方能引領(lǐng)學(xué)生體悟其方法論價值。

在這一環(huán)節(jié)，筆者利用學(xué)生熟知的牽?；ㄔ?、中、晚顏色變化原因的探究為素材，體驗“假說—演繹”法（圖 1）。

3.4以一對相對性狀的雜交實驗為例，宏觀感知孟德爾運用“假說—演繹”法研究

這是本節(jié)課最核心的部分，筆者采用了“突出主線”“削枝強(qiáng)干”的教學(xué)策略：對于“相對性狀”“性狀分離”“雜交”“測交”等概念沒有深入講解，對于“為什么選擇豌豆做實驗材料”“F1為何全是高莖”等內(nèi)容，則通過巧妙的設(shè)問（如：如果你是孟德爾，你會怎樣想？）激發(fā)學(xué)生和孟德爾一起進(jìn)行思維共振。

在這一部分中，教師設(shè)計核心“問題鏈”，以問題驅(qū)動學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，進(jìn)而活躍學(xué)生的思維：

① 孟德爾把買來的34個不同品種的豌豆一起試種了2年，這些種子都產(chǎn)生了完全穩(wěn)定和各自相似的后代，這說明什么問題？試種有什么好處？

（目的：引出“純種”的概念，突出科學(xué)研究選材的重要性。）

② 高莖和矮莖雜交，請你預(yù)測后代最可能是什么？

（目的：讓學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知沖突，學(xué)生很可能認(rèn)為中等高度的莖，但實際全是高莖，進(jìn)而學(xué)生提出問題：為什么F1全是高莖呢？）

③ 孟德爾曾驗證了親本中的高莖自交不會出現(xiàn)矮莖后代，高莖的F1自交后代為什么會出現(xiàn)矮莖后代呢？同學(xué)們能不能做出大膽的科學(xué)猜想？

（目的：設(shè)置懸念，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，激發(fā)他們勇于猜想，善于提出創(chuàng)造性的見解。）

以一對相對性狀的分離實驗為例，分析孟德爾在進(jìn)行豌豆雜交實驗過程以及提出基因的分離定律的過程中，體現(xiàn)“假說—演繹”法的如圖2所示。

3.5小組合作運用“假說——演繹”法探究生活中的問題

“學(xué)以致用”，在課堂的最后一個環(huán)節(jié)，進(jìn)行小組合作活動，運用所學(xué)的“假說——演繹”法進(jìn)行探究，讓學(xué)生在頭腦中重演過去的思想，并且是在自己的知識結(jié)構(gòu)中重演它，批判地思維并形成自己對它的價值的判斷。

教師提出大家熟知的唐代詩人杜牧在《山行》中的詩句：“停車坐愛楓林晚，霜葉紅于二月花”，然后提出問題：導(dǎo)致楓葉變紅的外界因素是什么？學(xué)生沿著“做出假設(shè)——演繹推理——設(shè)計實驗——檢驗假設(shè)——得出結(jié)論”的程序進(jìn)行自主設(shè)計、探究與分享，最后選擇小組進(jìn)行課堂匯報，小組間進(jìn)行思維的交流與碰撞，進(jìn)一步體悟科學(xué)方法的合理運用。

圖2 孟德爾運用“假說——演繹”法探尋“基因的分離定律”

4 教學(xué)反思

本節(jié)課以科學(xué)方法的體悟為主線貫穿教學(xué)始終，沿著“問題→假說→實證→結(jié)論”的程序展開，學(xué)生領(lǐng)悟了“假說—演繹”法，在厚重的歷史中體會孟德爾的艱難、偉大，感受孟德爾的魅力。學(xué)生的理性思維在潛移默化中得到培養(yǎng)。

笛卡爾說：“最有價值的知識是關(guān)于方法的知識”。本節(jié)內(nèi)容精彩地體現(xiàn)了科學(xué)思維、科學(xué)方法與科學(xué)精神在科學(xué)探索中的重大作用。教學(xué)中按照科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)的脈絡(luò)，構(gòu)建探究式教學(xué)，突出科學(xué)研究中的假說與演繹的科學(xué)思維方法，將結(jié)論與發(fā)現(xiàn)的過程有機(jī)地結(jié)合起來，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體驗科學(xué)規(guī)律的形成過程，學(xué)習(xí)孟德爾的實驗方法，特別是“假說—演繹”法，以及孟德爾的科學(xué)精神，其價值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對遺傳規(guī)律本身的學(xué)習(xí)。

［1］ 朱立祥，李曉輝.普通高中生物課程分析與實施策略[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2010：119-121.

［2］ 譚永平.從發(fā)展核心素質(zhì)的視角探討高中生物必修內(nèi)容的變革[J].課程·教材·教法，2016，（7）：62.

G633.91

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本文是江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十期課題“基于鄉(xiāng)土資源的化學(xué)生物學(xué)科融合的校本課程的研究”（項目編號為No.2013JK10—l004）的研究成果。

文件編號：1003-7586(2017)10-0014-03