開展3D教學(xué)，提升學(xué)生理性思維

梁長余

[摘? ?要]以兩個(gè)科學(xué)史實(shí)例為例，通過3D教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的問題意識及探究科學(xué)真理的理性思維和方法，從而促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作精神。

[關(guān)鍵詞]3D教學(xué);理性思維; 科學(xué)發(fā)現(xiàn)史

[中圖分類號]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2018）35-0079-02

美國著名的科學(xué)史家薩頓說過：“一部科學(xué)史，在很大程度上就是一部工具史，這些工具，無論有形或無形，由一系列人物創(chuàng)造出來，以解決他們遇到的某些問題。每種工具和方法都是人類智慧的結(jié)晶?！?“3D教學(xué)”集六十年代初期美國心理學(xué)家布魯納提出的“發(fā)現(xiàn)教學(xué)”、美國心理學(xué)家苛勒的“領(lǐng)悟說”、蘇聯(lián)教育家贊科夫的“發(fā)展性教學(xué)理論”于一體，即發(fā)現(xiàn)（Discover）、領(lǐng)悟（Digest）、發(fā)展（Develop）。高中生物教材蘊(yùn)含著許多科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的探究性資源，在教學(xué)中如果教師能充分利用這一課程資源，并運(yùn)用3D教學(xué)方法，對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的思想方法、態(tài)度、精神教育，將有助于提高學(xué)生的理性思維和科學(xué)素養(yǎng)。

一、“遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)”3D教學(xué)

在日常教學(xué)中，教師多是先講完有絲分裂，緊接著教學(xué)減數(shù)分裂，這樣的教學(xué)學(xué)生接受起來看似輕松，但卻容易遺忘，更不利于學(xué)生對知識產(chǎn)生規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、領(lǐng)悟和終身發(fā)展。教師可先讓學(xué)生了解孟德爾所處時(shí)代的知識背景，知道前人的融合遺傳觀點(diǎn);然后從一對相對性狀的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)開始，以問題串的形式，讓學(xué)生循著孟德爾的足跡，共同合作“探究”當(dāng)年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)。

發(fā)現(xiàn)問題：用純合親本高莖豌豆與矮莖豌豆雜交，不論正交還是反交，發(fā)現(xiàn)F1全為高莖， 為什么沒有矮莖？若依照前人的融合遺傳觀點(diǎn)，F(xiàn)1應(yīng)該介于兩者之間才對。教師先引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，再循著孟德爾的腳步，進(jìn)一步讓F1自交，發(fā)現(xiàn)F2中既有高莖也有矮莖，并且用統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)性狀分離比為3∶1，對其他6對相對性狀進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)得到了同樣的結(jié)果?！盀槭裁碏2中又出現(xiàn)了矮莖，且性狀分離比總是3∶1呢？”對于學(xué)生所提出的一系列問題，教師沒有直接給出解釋而是繼續(xù)啟發(fā)引導(dǎo)：“親本矮莖性狀在F1中未表現(xiàn)，為什么在F2中有表現(xiàn)呢？這三代之間有什么聯(lián)系？”學(xué)生自然想到初中所學(xué)的基因。教師隨之告訴學(xué)生在孟德爾的年代還沒有發(fā)現(xiàn)基因，孟德爾稱之為“遺傳因子”。在道爾頓原子理論的影響下，孟德爾果斷地摒棄了融合遺傳的觀點(diǎn)，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出自己的顆粒遺傳假說。那遺傳因子有什么特點(diǎn)？又如何傳遞呢？經(jīng)過步步引導(dǎo)，學(xué)生最終得出了問題的解釋，即孟德爾超時(shí)代的非凡假說。

【設(shè)計(jì)意圖】引導(dǎo)學(xué)生積極思維，通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)讓學(xué)生提出問題串，培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，再由學(xué)生解決問題。其中對于3∶1的性狀分離比，學(xué)生就如同當(dāng)時(shí)的孟德爾，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，最后都知道：這絕不是偶然，而是經(jīng)過孟德爾連續(xù)8年雜交實(shí)驗(yàn)的積累、7對相對性狀的研究和敏銳的數(shù)字頭腦，即統(tǒng)計(jì)學(xué)的運(yùn)用而得。顯然在本課教學(xué)中，潛移默化地滲透著情感教育。

孟德爾對分離現(xiàn)象的解釋，僅僅建立在一種假說基礎(chǔ)之上，他自己也十分清楚這一點(diǎn)。假說畢竟只是假說，不能用來代替真理，要使假說上升為科學(xué)真理，單憑其能清楚地解釋已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須用實(shí)驗(yàn)的方法來驗(yàn)證假說。如何操作呢？

首先，演繹推理：若孟德爾的四個(gè)解釋是正確的，那么讓F1與隱性純合子進(jìn)行測交，其子代性狀比應(yīng)該為1∶1，到底是否正確？若正確則說明假說成立;反之，則假說不成立。

其次，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：進(jìn)行測交實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果約為1∶1，符合演繹推理結(jié)論。

最后，得出結(jié)論：在生物的體細(xì)胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合;在形成配子時(shí)，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。

教師引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)分析思考，演繹推理出測交實(shí)驗(yàn)方案，這樣不僅可以使學(xué)生感受成功的喜悅，更是讓學(xué)生體驗(yàn)到了孟德爾的嚴(yán)謹(jǐn)思維，好像回到了孟德爾生活的時(shí)代，與孟德爾一同進(jìn)行著驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

【設(shè)計(jì)意圖】循著科學(xué)家的足跡，經(jīng)歷“與孟德爾共同思考和‘實(shí)驗(yàn)”，學(xué)生不僅感受到了孟德爾堅(jiān)持不懈的執(zhí)著精神和敢于創(chuàng)新、勇于實(shí)踐的科學(xué)求實(shí)態(tài)度，培養(yǎng)了學(xué)生提出問題和分析問題的能力，更是讓學(xué)生領(lǐng)悟到了“假說—演繹法”這一科學(xué)的研究方法和科學(xué)發(fā)展的魅力，對學(xué)生今后的研究學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)探究能力的提升都具有很好的指導(dǎo)性意義和很大的推動(dòng)作用。

二、“基因位于染色體上的證據(jù)發(fā)現(xiàn)”3D教學(xué)

在人類對遺傳物質(zhì)的探索過程中，薩頓和摩爾根都做出了杰出的貢獻(xiàn)。摩爾根曾經(jīng)明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論，對薩頓提出的“基因位于染色體上”的學(xué)說更持懷疑態(tài)度，認(rèn)為這是主觀的臆測，缺少實(shí)驗(yàn)證據(jù)，他一直琢磨著設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，看看遺傳與染色體到底有什么關(guān)系，基因又是怎么回事。

“如果你是摩爾根，你會(huì)怎么設(shè)計(jì)呢？”基于學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)領(lǐng)悟了假說—演繹法，以此為契機(jī)讓學(xué)生運(yùn)用這一方法來體驗(yàn)?zāi)柛淖C據(jù)發(fā)現(xiàn)過程。摩爾根用果蠅作為實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)：親本紅眼雌果蠅與白眼雄果蠅交配，F(xiàn)1全為紅眼，F(xiàn)1雌雄交配得F2，既有紅眼又有白眼且數(shù)量比為3∶1，白眼全雄。提出問題：如何解釋這些現(xiàn)象呢？在摩爾根時(shí)代，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了性染色體：雄果蠅（XY）、雌果蠅（XX）。由于問題跨度太大，教師再分層設(shè)計(jì)一系列小問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行討論：（1）根據(jù)果蠅雜交實(shí)驗(yàn)，如何判斷果蠅的顯隱性？（2）果蠅的白眼性狀遺傳有什么特點(diǎn)？是否與性別有關(guān)？（3）如果控制果蠅眼色的基因用字母W表示，而且位于X染色體上，你能用基因W和X染色體寫出摩爾根的果蠅雜交實(shí)驗(yàn)遺傳圖解嗎？

學(xué)生的思維被重新激活，問題迎刃而解。那么，摩爾根是否馬上就肯定了薩頓的假說了呢？學(xué)生又設(shè)計(jì)了測交實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證，最后教師呈現(xiàn)了摩爾根的實(shí)驗(yàn)，并將其與學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，給予學(xué)生充分的肯定。

【設(shè)計(jì)意圖】依據(jù)摩爾根實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，并進(jìn)行分析和推理，從中領(lǐng)悟遺傳學(xué)的規(guī)律，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的洞察力、問題意識和簡約、嚴(yán)密的思維品質(zhì)，又發(fā)展了學(xué)生的科學(xué)探究能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

總之，3D教學(xué)不是刻板的“1、2、3”，而是一種教學(xué)理念，其結(jié)構(gòu)可以視學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容而靈活處理，如發(fā)現(xiàn)問題可以在先，領(lǐng)悟規(guī)律在后;技能發(fā)展先行，歸納思維發(fā)展隨后。蕭伯納曾說過：“我們所期望看到的是主動(dòng)追求知識的兒童，而不是受制于知識的兒童?！闭n堂教學(xué)中的學(xué)習(xí)并不是基于知識的傳遞與解釋的理解與習(xí)得，而是學(xué)生借助知識的運(yùn)用，展開思考與探究的活動(dòng)，進(jìn)而發(fā)展多方面能力。

（責(zé)任編輯 黃春香）