基于科学方法体悟的教学设计——以“基因的分离定律(第一课时)”教学为例

吴久宏 （江苏省溧水高级中学 江苏南京 211200）

基于科学方法体悟的教学设计
——以“基因的分离定律(第一课时)”教学为例

吴久宏 （江苏省溧水高级中学 江苏南京 211200）

以还原孟德尔运用“假说—演绎”的科学研究方法得出“基因的分离定律”为教学主线，引领学生体悟科学方法的运用，从而理解科学的本质，培养学生的科学素养。

假说—演绎 科学方法 科学素养

当科学技术越来越成为引领和影响社会文化发展的重要因素之后，教育工作者也逐渐改变了对原有学科教学的理解。教学已不再满足于使学生在学科中了解“世界是怎样的”命题，而是更期待使学生在了解世界的基础上，进一步理解人们“怎样认识世界是这样的”历程。充分挖掘文本中的科学方法教学素材，从“结论的探寻”到“是如何探寻结论的”转变，基于科学方法体悟的教学设计应是一线教师的神圣使命和不懈追求。下面以人教版“基因的分离定律(第一课时)”教学为例，谈初浅理解和做法。

1 教材分析

“基因的分离定律”是人教版教材《必修2·遗传与进化》中第一章第一节内容。作为遗传学的开篇，是继续学好本模块中“基因的自由组合定律”“基因在染色体上”“伴性遗传”等知识的基础。同时，本节内容的更大价值在于引领学生体悟“假说—演绎”科学方法论价值及其在科学研究中的作用，因此是进行科学研究方法教育的绝佳素材。

本节课的内容按科学发现史的发展线索编写，学生在学习时由于缺乏减数分裂的知识作铺垫，所以认知上势必会存在一定的难度。如何在教学过程中引导学生根据实验现象去推理、去分析，从而揭示遗传本质成了本节教学的重难点。

《普通高中生物课程标准（实验）》对本节内容这样定位：“具体内容标准”为“分析孟德尔遗传实验的科学方法”，“要求水平”为“应用”。基于此，本节课开展探究式教学，还原孟德尔的研究场景，再现孟德尔的研究过程，让学生尝试提出假说，验证假说，从而领悟“假说—演绎”的科学研究方法。

2 教学目标

2.1 知识目标

概述一对相对性状的杂交实验和对分离现象的解释；分析孟德尔遗传实验的过程与结果。

2.2 能力目标

通过相关背景材料的分析，总结归纳科学研究的一般过程；依据研究目的选择合适的实验材料；运用推理的方法对观察到的现象进行解释；运用数理统计方法处理归纳、比较和分析实验数据。

2.3 情感、态度与价值观目标

分析孟德尔遗传实验的过程与结果，体验孟德尔遗传实验的科学思想，逐步养成科学探究的思维习惯。

3 教学过程

3.1 借助史料，提示人类对“遗传规律”的迫切探寻

投影“柏拉图”和“亚里斯多德”对“遗传”现象的理解：柏拉图认为“子女更像父亲还是母亲取决于受孕时哪一方的感情投入更深刻一些”，亚里斯多德认为“雄性提供‘蓝图’，母体提供物质”。

学生：看到此材料，发出笑声……

教师：人们对遗传规律的探寻显得非常迫切，但由于受到当时研究水平、认知范畴的限制，人们想急切知道3个问题：① 遗传物质在细胞内是怎样存在？② 亲代的遗传物质是如何传递给子代的呢？③ 父本和母本的遗传物质在子代细胞内相遇，保持独立，还是合二为一？

3.2 简略介绍孟德尔生平，引出“假说—演绎”法

利用中国现代遗传学奠基人谈家桢对孟德尔的评价：“遗传学是一棵根深叶茂的大树，孟德尔便是具有顽强生命力的种子”，介绍孟德尔成功的关键因素：8年的坚持、成功选择了实验材料、科学的统计方法，更为重要的是运用科学的研究方法，这种方法现在称为““假说——演绎”法。

教师过渡：那么，什么是“假说——演绎”法呢？

3.3 利用熟知的生活原型，感知“假说—演绎”法的基本环节

“假说—演绎”法对培养学生的探究能力非常关键，因为构想假说需要大胆设想，演绎推理需要缜密思维，验证假设则需要设计实验、寻求证据、进行论证。因此，教学设计时，教师有必要先弄清“假说—演绎”法的基本内涵，方能引领学生体悟其方法论价值。

在这一环节，笔者利用学生熟知的牵牛花早、中、晚颜色变化原因的探究为素材，体验“假说—演绎”法（图 1）。

3.4以一对相对性状的杂交实验为例，宏观感知孟德尔运用“假说—演绎”法研究

这是本节课最核心的部分，笔者采用了“突出主线”“削枝强干”的教学策略：对于“相对性状”“性状分离”“杂交”“测交”等概念没有深入讲解，对于“为什么选择豌豆做实验材料”“F1为何全是高茎”等内容，则通过巧妙的设问（如：如果你是孟德尔，你会怎样想？）激发学生和孟德尔一起进行思维共振。

在这一部分中，教师设计核心“问题链”，以问题驱动学生的学习过程，进而活跃学生的思维：

① 孟德尔把买来的34个不同品种的豌豆一起试种了2年，这些种子都产生了完全稳定和各自相似的后代，这说明什么问题？试种有什么好处？

（目的：引出“纯种”的概念，突出科学研究选材的重要性。）

② 高茎和矮茎杂交，请你预测后代最可能是什么？

（目的：让学生产生强烈的认知冲突，学生很可能认为中等高度的茎，但实际全是高茎，进而学生提出问题：为什么F1全是高茎呢？）

③ 孟德尔曾验证了亲本中的高茎自交不会出现矮茎后代，高茎的F1自交后代为什么会出现矮茎后代呢？同学们能不能做出大胆的科学猜想？

（目的：设置悬念，培养学生的问题意识，激发他们勇于猜想，善于提出创造性的见解。）

以一对相对性状的分离实验为例，分析孟德尔在进行豌豆杂交实验过程以及提出基因的分离定律的过程中，体现“假说—演绎”法的如图2所示。

3.5小组合作运用“假说——演绎”法探究生活中的问题

“学以致用”，在课堂的最后一个环节，进行小组合作活动，运用所学的“假说——演绎”法进行探究，让学生在头脑中重演过去的思想，并且是在自己的知识结构中重演它，批判地思维并形成自己对它的价值的判断。

教师提出大家熟知的唐代诗人杜牧在《山行》中的诗句：“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”，然后提出问题：导致枫叶变红的外界因素是什么？学生沿着“做出假设——演绎推理——设计实验——检验假设——得出结论”的程序进行自主设计、探究与分享，最后选择小组进行课堂汇报，小组间进行思维的交流与碰撞，进一步体悟科学方法的合理运用。

图2 孟德尔运用“假说——演绎”法探寻“基因的分离定律”

4 教学反思

本节课以科学方法的体悟为主线贯穿教学始终，沿着“问题→假说→实证→结论”的程序展开，学生领悟了“假说—演绎”法，在厚重的历史中体会孟德尔的艰难、伟大，感受孟德尔的魅力。学生的理性思维在潜移默化中得到培养。

笛卡尔说：“最有价值的知识是关于方法的知识”。本节内容精彩地体现了科学思维、科学方法与科学精神在科学探索中的重大作用。教学中按照科学研究发现的脉络，构建探究式教学，突出科学研究中的假说与演绎的科学思维方法，将结论与发现的过程有机地结合起来，学生在学习过程中体验科学规律的形成过程，学习孟德尔的实验方法，特别是“假说—演绎”法，以及孟德尔的科学精神，其价值远远高于对遗传规律本身的学习。

［1］ 朱立祥，李晓辉.普通高中生物课程分析与实施策略[M].北京：北京师范大学出版社，2010：119-121.

［2］ 谭永平.从发展核心素质的视角探讨高中生物必修内容的变革[J].课程·教材·教法，2016，（7）：62.

G633.91

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本文是江苏省中小学教学研究第十期课题“基于乡土资源的化学生物学科融合的校本课程的研究”（项目编号为No.2013JK10—l004）的研究成果。

文件编号：1003-7586(2017)10-0014-03