从科学思维培养的角度谈生物课堂优化教学

摘 要：科学思维的培养应该成为课堂教学设计的主线，以《孟德尔豌豆杂交实验（一）》中的“假说-演绎法”教学为例，透析高中生物教学中“假说-演绎法”训练的实施环节以及具体策略，找寻思维素养以及科学思维的培养途径，并且落实到生物课堂当中。

关键词：科学思维;优化教学;假说-演绎法

一、 “假说-演绎法”在能力培养方面的价值

科学思维作为四大生物学科核心素养之一，《普通高中生物学课程标准（2017年版）》当中指出，科学思维应当伴随着学生的学习逐渐提升，基于生物学的基础，采取归纳分析、模型构建、演绎推导等多样性的方法，来讨论生物学以及社会学的问题，培养学生的科学素养。“假说-演绎法”是高中生物学习中常用的科学思维方法之一。在高中生物教学中，有意识地对学生进行“假说-演绎法”的训练，可以让学生体验假说演绎在科学研究中的应用，帮助学生打破思想上的禁锢，培养学生运用科学方法分析问题和解决问题的能力，形成科学的世界观和方法论。

二、 “假说-演绎法”在高中生物教学中的实施现状

邵志豪和袁孝亭指出，传统的教学中，主要的教學内容在于理论知识的灌输式教学，没有意识到科学思维的重要作用，李红提及以往的中学生物教学中没有对“假说-演绎法”等科学思维方法进行形式上的规定，教师的教育理念没有得到及时的更新，不熟悉科学思维的实质以及具体的培养方式。在实际的教学应用当中，对于“假说-演绎法”等培养科学思维的方法也没有实现深度的应用。本文将以《孟德尔豌豆杂交实验（一）》一节为训练平台，分析高中生物学教学中对学生进行“假说-演绎法”训练的过程和方法，总结高中生物教学中教师对学生进行“假说-演绎法”训练的注意事项。

三、 高中生物教学中对学生进行“假说-演绎法”训练的过程和方法

（一）训练学生提出假说的过程

1. 明确提出假说的概念

在积累了一定经验的前提下，从生物学等领域的基础知识出发，对已经观测到的现象提出自身的猜想和分析，就是我们所强调的假说。经验的积累、理论知识基础以及具体的实验和观察，是假说提出必不可少的组成元素，也要求我们能够发挥出自身的想象力，本着科学严谨的原则提出假说。

2. 以孟德尔提出假说过程为例对学生进行提出假说技能训练

现以《孟德尔豌豆杂交实验（一）》一节为例，来分析培养学生提出假说技能训练的过程（见下表）

（二）训练学生进行演绎推理的过程

1. 明确演绎推理的概念

演绎推理是根据一类事物都有的一般属性、关系和本质，来判断该类中的个别事物所具有的属性、关系和本质的推理方法和思维形式，即由一般性前提到个别性结论的推理过程。利用已经提出的假说来分析实验观察的结果，并且在此基础上推测其余的实验结果，这就是演绎推理的实质。像是遗传当中的分离定律是生物遗传这类事物的一般属性、关系和本质，用它来判断该类事物中的个别事物，如豌豆杂交实验和测交实验，所具有的属性、关系和本质的推理过程，就是演绎推理。

2. 以解释豌豆杂交实验为平台训练学生演绎推理的过程

孟德尔基于大量的实验观察以及天马行空的想象，一共提出了四点假说：（1）遗传因子具有显性和隐性，并且从根本上决定着生物的性状;（2）遗传因子一对一对的存于体细胞当中;（3）在生殖配子形成时，遗传因子会彼此分离，每个配子当中只存有遗传因子的一个;（4）雌雄配子会在受精时随机结合。

现展示教师训练学生运用演绎推理解释已有实验结果的过程：

（1）自然状态下，豌豆为纯种，高茎中含有显性遗传因子（D），矮茎中含有隐性遗传因子（d）;再依据假说第二点，遗传因子成双存在。由此，纯合高茎的遗传因子为DD，纯合矮茎的遗传因子为dd;

（2）根据第三点假说，生殖细胞在生物体内形成过程中，遗传因子会彼此分离，每一个配子中只有遗传因子中的一个。

推断Dd产生D和d两种配子，dd产生d一种配子。

（3）根据假说第四点，受精时，雌雄配子随机结合。配子D和配子d结合产生子一代Dd，性状全部为高茎。

（4）根据第三点假说，生殖细胞在生物体内形成过程中，遗传因子会彼此分离，每一个配子中只有遗传因子中的一个。所以，子一代高茎（Dd）产生D和d两种配子。

（5）根据假说第四点，受精时，雌雄配子随机结合。雄配子D、d和雌配子D、d随机结合，产生子二代DD、Dd、dd，且比例为1∶2∶1。这与高茎（DD、Dd）、矮茎（dd）比例为3∶1相一致。

3. 以预测测交实验为平台训练学生演绎推理的过程

孟德尔巧妙地设计了测交实验，即让F1与隐性纯合子杂交，并预测后代中高茎植株与矮茎植株的比例为1∶1。

教师引导学生进行演绎推理，其具体过程为：（1）根据假说第二点，遗传因子成双存在。推断出亲本的遗传因子组成是Dd和dd。（2）根据第三点假说，生殖细胞在生物体内形成过程中，遗传因子会彼此分离，每一个配子中只有遗传因子中的一个。推断Dd产生D和d两种配子，dd产生d一种配子。（3）根据假说第四点，受精时，雌雄配子随机结合。由此推出测交后代Dd和dd比例为1∶1，即高茎与矮茎比例为1∶1。

将杂种子一代高茎豌豆与隐性纯合子矮茎豌豆进行杂交，孟德尔一共得到了64株后代，并且其中34株矮茎豌豆，30株高茎豌豆，比例相差不大，通过具体的实验操作，孟德尔借助实验结果验证了他的假说。

四、 教师对学生进行“假说-演绎法”训练的注意事项

（一）明确对学生进行“假说-演绎法”训练的要点

要对学生训练“假说-演绎法”，就需要深度掌握“假说-演绎法”的具体步骤。其中，提出假说和演绎推理是“假说-演绎法”的关键步骤。第一，教师要引导学生观察实验，找出自身存在的问题，在基于知识架构的基础上发挥出自身的想象力，提出假说。

教师可运用“提出假设训练表”对学生进行提出假说技能训练。第二，教师在对学生进行演绎推理训练时应注意运用演绎推理解释已有实验结果和预测新的实验结果。

（二）充分利用其他素材对学生进行“假说-演绎法”的训练

教师应充分利用其他素材对学生进行“假说-演绎法”的训练，以提高学生的科学思维能力。如在《基因在染色体上》一节教学中，萨顿发现在减数分裂和受精过程中，共存和共变是基因与染色体存在的两种形式，他们之间存在着内在的联系性，简单来说，染色体是“因”，而遗传因子则是“果”，由此提出假说：基因在染色体上。摩尔根进行了果蝇杂交的实验，将基因与选定的染色体也就是x染色体进行联系，验证了基因在染色体上。例如在《DNA的复制》这一节当中，由沃森和克里克基于DNA分子双螺旋结构成立后，提出了遗传物质自我复制的假说：DNA的复制方式为半保留复制。在1958年，科学家通过具体的实验操作，借助同位素标记法，证实了沃森和克里克提出的假说，DNA的复制方式的确是半保留方式。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017年版[M].北京：人民教育出版社，2018.

[2]邵志豪，袁孝亭.注重科学思维训练的地理教学研究[J].东北师大学报（哲学社会科学版），2011（3）：262-264.

[3]李红.“遗传与进化”模块中“假说-演绎法”的教学[J].生物学通报，2007，42（4）：36-38.

作者简介：

石锦彬，福建省石狮市，福建省石狮市华侨中学。