從科學(xué)思維培養(yǎng)的角度談生物課堂優(yōu)化教學(xué)

摘 要：科學(xué)思維的培養(yǎng)應(yīng)該成為課堂教學(xué)設(shè)計(jì)的主線，以《孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）》中的“假說-演繹法”教學(xué)為例，透析高中生物教學(xué)中“假說-演繹法”訓(xùn)練的實(shí)施環(huán)節(jié)以及具體策略，找尋思維素養(yǎng)以及科學(xué)思維的培養(yǎng)途徑，并且落實(shí)到生物課堂當(dāng)中。

關(guān)鍵詞：科學(xué)思維;優(yōu)化教學(xué);假說-演繹法

一、 “假說-演繹法”在能力培養(yǎng)方面的價值

科學(xué)思維作為四大生物學(xué)科核心素養(yǎng)之一，《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》當(dāng)中指出，科學(xué)思維應(yīng)當(dāng)伴隨著學(xué)生的學(xué)習(xí)逐漸提升，基于生物學(xué)的基礎(chǔ)，采取歸納分析、模型構(gòu)建、演繹推導(dǎo)等多樣性的方法，來討論生物學(xué)以及社會學(xué)的問題，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?！凹僬f-演繹法”是高中生物學(xué)習(xí)中常用的科學(xué)思維方法之一。在高中生物教學(xué)中，有意識地對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”的訓(xùn)練，可以讓學(xué)生體驗(yàn)假說演繹在科學(xué)研究中的應(yīng)用，幫助學(xué)生打破思想上的禁錮，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)方法分析問題和解決問題的能力，形成科學(xué)的世界觀和方法論。

二、 “假說-演繹法”在高中生物教學(xué)中的實(shí)施現(xiàn)狀

邵志豪和袁孝亭指出，傳統(tǒng)的教學(xué)中，主要的教學(xué)內(nèi)容在于理論知識的灌輸式教學(xué)，沒有意識到科學(xué)思維的重要作用，李紅提及以往的中學(xué)生物教學(xué)中沒有對“假說-演繹法”等科學(xué)思維方法進(jìn)行形式上的規(guī)定，教師的教育理念沒有得到及時的更新，不熟悉科學(xué)思維的實(shí)質(zhì)以及具體的培養(yǎng)方式。在實(shí)際的教學(xué)應(yīng)用當(dāng)中，對于“假說-演繹法”等培養(yǎng)科學(xué)思維的方法也沒有實(shí)現(xiàn)深度的應(yīng)用。本文將以《孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）》一節(jié)為訓(xùn)練平臺，分析高中生物學(xué)教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”訓(xùn)練的過程和方法，總結(jié)高中生物教學(xué)中教師對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”訓(xùn)練的注意事項(xiàng)。

三、 高中生物教學(xué)中對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”訓(xùn)練的過程和方法

（一）訓(xùn)練學(xué)生提出假說的過程

1. 明確提出假說的概念

在積累了一定經(jīng)驗(yàn)的前提下，從生物學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識出發(fā)，對已經(jīng)觀測到的現(xiàn)象提出自身的猜想和分析，就是我們所強(qiáng)調(diào)的假說。經(jīng)驗(yàn)的積累、理論知識基礎(chǔ)以及具體的實(shí)驗(yàn)和觀察，是假說提出必不可少的組成元素，也要求我們能夠發(fā)揮出自身的想象力，本著科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑瓌t提出假說。

2. 以孟德爾提出假說過程為例對學(xué)生進(jìn)行提出假說技能訓(xùn)練

現(xiàn)以《孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)（一）》一節(jié)為例，來分析培養(yǎng)學(xué)生提出假說技能訓(xùn)練的過程（見下表）

（二）訓(xùn)練學(xué)生進(jìn)行演繹推理的過程

1. 明確演繹推理的概念

演繹推理是根據(jù)一類事物都有的一般屬性、關(guān)系和本質(zhì)，來判斷該類中的個別事物所具有的屬性、關(guān)系和本質(zhì)的推理方法和思維形式，即由一般性前提到個別性結(jié)論的推理過程。利用已經(jīng)提出的假說來分析實(shí)驗(yàn)觀察的結(jié)果，并且在此基礎(chǔ)上推測其余的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這就是演繹推理的實(shí)質(zhì)。像是遺傳當(dāng)中的分離定律是生物遺傳這類事物的一般屬性、關(guān)系和本質(zhì)，用它來判斷該類事物中的個別事物，如豌豆雜交實(shí)驗(yàn)和測交實(shí)驗(yàn)，所具有的屬性、關(guān)系和本質(zhì)的推理過程，就是演繹推理。

2. 以解釋豌豆雜交實(shí)驗(yàn)為平臺訓(xùn)練學(xué)生演繹推理的過程

孟德爾基于大量的實(shí)驗(yàn)觀察以及天馬行空的想象，一共提出了四點(diǎn)假說：（1）遺傳因子具有顯性和隱性，并且從根本上決定著生物的性狀;（2）遺傳因子一對一對的存于體細(xì)胞當(dāng)中;（3）在生殖配子形成時，遺傳因子會彼此分離，每個配子當(dāng)中只存有遺傳因子的一個;（4）雌雄配子會在受精時隨機(jī)結(jié)合。

現(xiàn)展示教師訓(xùn)練學(xué)生運(yùn)用演繹推理解釋已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過程：

（1）自然狀態(tài)下，豌豆為純種，高莖中含有顯性遺傳因子（D），矮莖中含有隱性遺傳因子（d）;再依據(jù)假說第二點(diǎn)，遺傳因子成雙存在。由此，純合高莖的遺傳因子為DD，純合矮莖的遺傳因子為dd;

（2）根據(jù)第三點(diǎn)假說，生殖細(xì)胞在生物體內(nèi)形成過程中，遺傳因子會彼此分離，每一個配子中只有遺傳因子中的一個。

推斷Dd產(chǎn)生D和d兩種配子，dd產(chǎn)生d一種配子。

（3）根據(jù)假說第四點(diǎn)，受精時，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合。配子D和配子d結(jié)合產(chǎn)生子一代Dd，性狀全部為高莖。

（4）根據(jù)第三點(diǎn)假說，生殖細(xì)胞在生物體內(nèi)形成過程中，遺傳因子會彼此分離，每一個配子中只有遺傳因子中的一個。所以，子一代高莖（Dd）產(chǎn)生D和d兩種配子。

（5）根據(jù)假說第四點(diǎn)，受精時，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合。雄配子D、d和雌配子D、d隨機(jī)結(jié)合，產(chǎn)生子二代DD、Dd、dd，且比例為1∶2∶1。這與高莖（DD、Dd）、矮莖（dd）比例為3∶1相一致。

3. 以預(yù)測測交實(shí)驗(yàn)為平臺訓(xùn)練學(xué)生演繹推理的過程

孟德爾巧妙地設(shè)計(jì)了測交實(shí)驗(yàn)，即讓F1與隱性純合子雜交，并預(yù)測后代中高莖植株與矮莖植株的比例為1∶1。

教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行演繹推理，其具體過程為：（1）根據(jù)假說第二點(diǎn)，遺傳因子成雙存在。推斷出親本的遺傳因子組成是Dd和dd。（2）根據(jù)第三點(diǎn)假說，生殖細(xì)胞在生物體內(nèi)形成過程中，遺傳因子會彼此分離，每一個配子中只有遺傳因子中的一個。推斷Dd產(chǎn)生D和d兩種配子，dd產(chǎn)生d一種配子。（3）根據(jù)假說第四點(diǎn)，受精時，雌雄配子隨機(jī)結(jié)合。由此推出測交后代Dd和dd比例為1∶1，即高莖與矮莖比例為1∶1。

將雜種子一代高莖豌豆與隱性純合子矮莖豌豆進(jìn)行雜交，孟德爾一共得到了64株后代，并且其中34株矮莖豌豆，30株高莖豌豆，比例相差不大，通過具體的實(shí)驗(yàn)操作，孟德爾借助實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了他的假說。

四、 教師對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”訓(xùn)練的注意事項(xiàng)

（一）明確對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”訓(xùn)練的要點(diǎn)

要對學(xué)生訓(xùn)練“假說-演繹法”，就需要深度掌握“假說-演繹法”的具體步驟。其中，提出假說和演繹推理是“假說-演繹法”的關(guān)鍵步驟。第一，教師要引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，找出自身存在的問題，在基于知識架構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)揮出自身的想象力，提出假說。

教師可運(yùn)用“提出假設(shè)訓(xùn)練表”對學(xué)生進(jìn)行提出假說技能訓(xùn)練。第二，教師在對學(xué)生進(jìn)行演繹推理訓(xùn)練時應(yīng)注意運(yùn)用演繹推理解釋已有實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)測新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（二）充分利用其他素材對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”的訓(xùn)練

教師應(yīng)充分利用其他素材對學(xué)生進(jìn)行“假說-演繹法”的訓(xùn)練，以提高學(xué)生的科學(xué)思維能力。如在《基因在染色體上》一節(jié)教學(xué)中，薩頓發(fā)現(xiàn)在減數(shù)分裂和受精過程中，共存和共變是基因與染色體存在的兩種形式，他們之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系性，簡單來說，染色體是“因”，而遺傳因子則是“果”，由此提出假說：基因在染色體上。摩爾根進(jìn)行了果蠅雜交的實(shí)驗(yàn)，將基因與選定的染色體也就是x染色體進(jìn)行聯(lián)系，驗(yàn)證了基因在染色體上。例如在《DNA的復(fù)制》這一節(jié)當(dāng)中，由沃森和克里克基于DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)成立后，提出了遺傳物質(zhì)自我復(fù)制的假說：DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制。在1958年，科學(xué)家通過具體的實(shí)驗(yàn)操作，借助同位素標(biāo)記法，證實(shí)了沃森和克里克提出的假說，DNA的復(fù)制方式的確是半保留方式。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]邵志豪，袁孝亭.注重科學(xué)思維訓(xùn)練的地理教學(xué)研究[J].東北師大學(xué)報（哲學(xué)社會科學(xué)版），2011（3）：262-264.

[3]李紅.“遺傳與進(jìn)化”模塊中“假說-演繹法”的教學(xué)[J].生物學(xué)通報，2007，42（4）：36-38.

作者簡介：

石錦彬，福建省石獅市，福建省石獅市華僑中學(xué)。