通過提出假說促進學生溯因推理能力的發(fā)展

摘 要：提出假說的能力是學生運用溯因推理能力的重要組成，是學生發(fā)展創(chuàng)新思維的路徑之一。本文通過概述溯因推理的內(nèi)涵和特點區(qū)分了溯因推理與歸納推理、演繹推理的區(qū)別，闡明了假說的內(nèi)涵、特點和產(chǎn)生原因，最終通過假說類問題培養(yǎng)學生提出假說的能力，進而培養(yǎng)學生的溯因推理能力。

關鍵詞：提出假說；創(chuàng)新能力；溯因推理

文章編號：1003-7586（2024）06-0087-03 中圖分類號：G633.91 文獻標識碼：B

在人教版普通高中教科書《生物學·選擇性必修2·生物與環(huán)境》中提及了溯因推理的相關問題，可見溯因推理對學生科學探究能力的發(fā)展具有重要作用。

1 溯因推理的內(nèi)涵和意義

1.1 溯因推理的內(nèi)涵

溯因推理是一種認知方式，從已知數(shù)據(jù)或事實推出能夠解釋那些數(shù)據(jù)或事實的假設。^［1］同時溯因推理是一種重要的擴展性推理和科學方法論，也是一個形成說明性假說的程序，是引入新觀念的唯一推理類型。^［2］

1.2 溯因推理的意義

溯因推理在科學探究中發(fā)揮著重要作用，主要從三個方面體現(xiàn)：首先是能夠導出新假說，即由結果推出情境；其次是從諸多假說中選擇出最合理的假說；最后是回溯從假說到命題產(chǎn)生推理過程。^［3］

1.3 溯因推理與歸納推理和演繹推理的區(qū)別

皮爾士（C.Peirce）認為，在任何推理過程中，都要涉及以下三個實體：一是規(guī)則（關于世界的看法）；二是情境（世界上存在的已知事實）；三是結果（如果把規(guī)則用于該情境，預期將發(fā)生的事情）。演繹推理可以認為是規(guī)則在情境下出現(xiàn)何種結果的推理；歸納推理可以認為是在情境出現(xiàn)了相應結果后對規(guī)則的推理；而溯因推理是建立在已知規(guī)則和結果的情況下，對情境的推理。因此通?？梢哉J為推理過程的起點決定了推理過程的種類。^［4］

2 認識假說

2.1 假說的內(nèi)涵

假說指的是根據(jù)已有的科學知識和實際材料，對客觀事物的情況和規(guī)律性作出的一種假定的說明。^［5］生物學作為一門科學，其假說大多是科學性假說，即指根據(jù)已有的事實陳述和相關的科學理論，對未知事物或規(guī)律性所作的猜測性解釋。^［6］基于此，生物學學科中沒有經(jīng)過實證的嘗試性解釋即為假說。生物學學科的科學性假說是根據(jù)已知生物學知識推導未知的生物學知識的過程，是一種演繹的結果。如人教版普通高中教科書《生物學·必修1·分子與細胞》教材中第53頁中，關于溶酶體內(nèi)水解酶不會水解自身膜的假說即是一種典型的科學性假說。

2.2 假說的特點

首先假說具有相對科學性，因為假說的提出基于科學事實或試驗，然而由于假說是應用演繹方法得出的假設，所以不是必然正確的。其次假說具有多樣性，即使面對同樣的事實和實驗結果，不同的個體提出的假說可能完全不同。最后，假說具有邏輯性。^［7］假說是由事實、概念、命題等構成的體系，具有內(nèi)在邏輯，不是隨意堆砌和憑空遐想出來的。

2.3 假說產(chǎn)生的原因

首先，客觀事物往往具有復雜性，人們很難直接認識到事物的本質，因此人類在認識事物時，往往只能“盲人摸象”。其次，人類認識事物具有局限性，影響人類做出判斷的因素眾多，經(jīng)常根據(jù)一些表面的偶然因素得出結論，因此得出不正確的或者不完善的結論是十分普遍的。最后，科學發(fā)展具有階段性和奠基性。在生物科學史中“站在巨人的肩膀上”是十分普遍的現(xiàn)象。如針對細胞膜結構的研究，如果沒有電子顯微鏡等技術的支持便很難向前發(fā)展。

3 培養(yǎng)學生提出假說的能力

3.1 通過實驗教學培養(yǎng)學生提出假說的能力

生物學實驗，尤其是其中的探究性實驗，本質上都是從提出假說開始的。可是在教學中對于如何提出假說卻不被重視，往往都是作為實驗背景被忽視。然而提出假說是提高學生創(chuàng)新能力的重要思想方法。^［8］提出假說在很多時候是科學發(fā)展的第一步。通過培養(yǎng)學生提出的高質量假說能力，培育科學人才的基本素養(yǎng)，進而推進自主創(chuàng)新的能力并引領科學發(fā)展。

比如在“比較過氧化氫在不同條件下的分解”實驗中，教師介紹過氧化氫是生物進行有氧呼吸產(chǎn)生的有害代謝產(chǎn)物，與衰老、腫瘤、糖尿病等多種疾病的病理有關。^［9］然而，進行有氧呼吸生物的絕大多數(shù)細胞都不能避免產(chǎn)生過氧化氫，但細胞經(jīng)進化普遍具有分解過氧化氫的能力。學生通過討論提出假設，總結出關于細胞解決過氧化氫問題的假設。假設一：過氧化氫能夠自然分解，因為過氧化氫的化學性質不穩(wěn)定。假設二：過氧化氫在體溫下會發(fā)生分解。假設三：加熱使過氧化氫分解。假設四：催化劑可以讓過氧化氫分解。假設五：在可以利用酶將過氧化氫分解。學生提出假設后通過設計和進行實驗來驗證自己的假說。

教師的設計意圖是創(chuàng)設一個問題情境，在這個情境中促進學生的所學知識與新情境產(chǎn)生碰撞，從而促進假說的提出。

3.2 通過命題情境評價學生提出假說的能力

學生提出假說的能力依賴于有效的評價方式。本研究初步探索通過命題情境的設計考查學生的認識水平，從而促進學生提出假說能力的提高。在實踐中筆者初步嘗試從針對現(xiàn)象提出假說（分析水平），針對生物學理論的假說評價（評價水平），學生自己提出假說并通過實驗驗證（創(chuàng)造水平）三個方面進行評價。

3.2.1 提出假說的一般步驟

首先，根據(jù)解決問題的需要獲取信息。其次，根據(jù)獲取的信息作出推測和解釋，說明變量之間的關系。最后，根據(jù)推測和解釋作出變量關系的預測。

3.2.2 學生列舉可能結果并對某一對象的可能用途提出假說

【例1】 列舉蛋白質缺乏在滲透壓角度的可能結果________。（至少寫出2種）

3.2.3 學生基于信息提取能力分析產(chǎn)生假說的事實、現(xiàn)象和理論

【例2】 人類祖先是先穿上衣服然后脫去體毛，還是先脫去體毛才穿衣服的？請閱讀下面的資料，并作答。

資料1：英國科學家斯通金等人在《當代生物學》中指出，虱子分為兩種——頭上的和身體上的。前者誕生的年代較早，一般居住在人的頭皮上。但是，隨著古人漸漸習慣了穿衣蔽體，頭皮上的虱子便開始轉移陣地，挪到了衣服上，并且最終演化為后者。通過研究兩者基因的差異，可以斷定上述演化過程所發(fā)生的年代，而這個年代也就是人類開始穿jSw84/0VHnuT93qZjpU5jQ==衣服的時間——大約在距今7.2萬年前。而人類祖先生活在非洲炎熱的地區(qū)，大約120萬年前脫去體毛。

資料2：人類由于隱私意識的產(chǎn)生和自我意識的進化從而用獸皮遮蓋身軀，再到布料的產(chǎn)生，經(jīng)過了一個漫長的過程。有了外面遮蓋物的御寒保暖，毛發(fā)的必要性也慢慢減小，于是體表毛發(fā)較少的人類在社會交往、吸引異性等方面的優(yōu)勢越來越大，最后毛發(fā)逐漸減少到以汗毛或者無毛的形式存在，可是毛孔卻一直都存在。人不會沒有保暖物就無緣無故地減少毛發(fā)。

3.2.4 學生針對現(xiàn)象提出可能的假說

【例3】 我國對牛進行胚胎移植，每年約3000萬例，獲得母畜600－800萬頭。請你提出出現(xiàn)這種現(xiàn)象的假說：________________（寫出一種即可）并說出驗證該假說需要搜集哪些數(shù)據(jù)________ 。（至少寫出兩種數(shù)據(jù)）。

4 總結

提出假說的能力是創(chuàng)造能力的表現(xiàn)形式和培養(yǎng)目標之一，能夠促進新知識、新理論、新發(fā)明的產(chǎn)生。對于生物學學科核心素養(yǎng)而言，提出假說的能力就是科學思維的外延，也是科學探究的重要一環(huán)。因此，培養(yǎng)學生提出假說的能力對于生物學教學至關重要。

參考文獻

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