高中生物学科学方法显性化教学路径研究——以“假说－演绎法”为例

吴久宏 梁 茜

（江苏省溧水高级中学 江苏南京 211200）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称《新课标》）“课程性质”中有具体的描述：“生物学不仅是一个结论丰富的知识体系，也包括了人类认识自然现象和规律的一些特有思维方式和探究过程。”其中，“思维方式”和“探究过程”就属于科学方法教学的范畴。当下的课堂教学中，很多教师已经从关注教转向学生的学，更多关注学生学习经历和课程履历的立体体验。但是，关于科学方法的教学，在绝大多数教师的课堂中还是处在隐性的“渗透”，向显性化的教学方式转变，显得尤为重要和必要。下面以“假说－演绎法”为例，说明科学方法显性化教学的重要性及实施的基本路径。

1 科学方法的内涵

所谓科学方法是人们在认识和改造、保护客观世界的实践中直接或间接形成的有效的规则、方式和手段，是人的活动经验程序化、规范化的结果，是进行科学研究的有力工具。

一般而言，科学方法按其性质适用范围分为三种层次：①哲学类，它是科学方法的最高层次；②自然科学类，它是反映学科当中有带有共性和规律性的东西；③各个学科所采取的特殊研究方法。在中学生物学教学中，最常用的科学方法是第二层次。科学方法是高中生物学学科核心素养的重要组成部分。2019年版人教版新教材以《新课标》为依据，并将科学方法贯穿于整套教材，贯穿于每一章（表1），现简要概述如下。

表1 新教材呈现的“科学方法”统计表

这些方法是人们在认识和改造世界中遵循或运用的、符合科学一般原则的各种途径和手段，包括在理论研究、应用研究、开发推广等科学活动过程中采用的思路、程序、规则、技巧和模式，是解决现实世界中不确定的、不可预知问题的方法，即大家共同认可的“授人以渔”。

2 科学方法显性化教学的重要性

2016年9月，《中国学生发展核心素养》将“能掌握基本的科学方法”“能够提出问题、形成假设，并通过科学方法检验求证，得出结论”作为其中的重点。科学知识只有借助于科学方法才有生命力，才能显示出其内涵、色彩、格调，才能显示出其内在的理由、作用和功能，学生学习过的知识才能真正活起来，才能提高学习效率。

基于此，科学方法的教育方式需要发生重要的变革：应该从隐性的“渗透”向显性的“明了”教育方式转变。即教师在进行科学方法教育时，将教材中隐含的科学方法进行放大化处理，明确指出这种科学方法的名称，传授有关该方法的知识，揭示方法的形式，挖掘方法的内涵，说明方法的使用条件。学生一开始就明确学习任务、清楚学习过程，有意识地接受科学方法训练，围绕方法内容展开学习，在练习和应用中不断加深对科学方法的理解和认识。学生一旦认识到科学方法在探索未知世界过程中的重要性和必要性，学习科学方法的行动就能变得自觉、主动。

3 科学方法显性化教学的路径

科学方法教育是促进学科知识发展的重要手段，科学方法教育涵盖于学科知识内涵之中。科学方法显性化教学能够培养学生的科学价值观念，提高学生的科学素养，这也是高中生物学教学中不可或缺的重要构成部分。

3.1 以情境铺陈为主线，明确科学方法内涵

“假说-演绎法”在人教版新材必修2第一章第一节在“科学方法”栏目首次呈现，笔者将此方法的介结和运用前移到必修1“细胞的能量‘货币’ATP”的教学中，并将此方法作为教学主线，统摄情境设计，起到较好的效果。在“ADP与ATP的相互转化”这一重点与难点教学时，采用了表2的教学设计。

表2 运用“假说-演绎法”进行“ADP与ATP的相互转化”教学设计

在这一部分教学后，教师及时引导学生总结认知和思维的历程：感受事实，产生冲突→分析现象，提出假说→演绎推理、得出结论。学生从而知道这种科学的研究方法是“假说－演绎法”。

3.2 以科学史料为主材，凸显科学方法价值

生命科学史是一部思想史，更是一部前人探究生物学知识的科学过程史，过程中包含着人们思考、解决生物学问题的思想历程，在历程中包含着思维方式，也包含着研究的方法。

“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的一种科学方法。它是指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结果相符，就证明假说正确，反之，则说明假说是错误的。新教材必修2模块开篇就讲孟德尔遗传规律的发现，突出了“假说－演绎法”的重要性，此法不仅在孟德尔遗传定律的发现中有着重要意义，而且在DNA复制、遗传密码的破译、中心法则等内容中也得到了广泛的应用。“假说－演绎法”作为学习高中生物学、探索自然规律的重要手段，让学生体会这一探究过程具有重要意义。

譬如，在必修2“遗传因子的发现”这一章教学时，学生深知孟德尔所处的时代根本无法看到遗传因子的，借助“观察法”是根本不可能研究出遗传规律的，但现实中却被孟德尔应用“假说－演绎法”得到了揭示：孟德尔的一对相对性状的遗传学实验和两对相对性状的遗传学实验都用到了假说演绎法，其中，后者是在前者的基础之上进行的。杂交实验环节和“假说—演绎法”的关系如图1所示。

图1 孟德尔杂交实验环节与“假说—演绎法”的关系

3.3 以问题解决为主导，深化科学方法运用

科学方法是科学知识应用的重要手段，是实现科学知识智力价值的桥梁。《新课标》对生物学学科核心素养这样界定的：是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观、必备品格与关键能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现。生物学深度学习的最终诉求就是运用所学知识和思维方法去解决实际生活中的问题。

3.3.1 反哺生活，应用科学方法解决现实问题

就“假说—演绎法”学习而言，就是引导学生体验严密的逻辑思维过程和解决问题的思想方法，在厚重的历史感中体会前人的智慧，从而提升学生的生物科学素养。

譬如，在新人教必修2“遗传因子的发现”第1节“孟德尔豌豆杂交实验（一）”学习结束后，笔者布置了一道拓展训练题：请尝试运用所学的“假说—演绎法”，分析和解决现实生活具体问题。学生的汇报交流有很多创意的想法，充分体现了思维的开放性。这一过程中也让学生体悟到运用科学方法解决现实生活中问题的重要性和必要性。表3展示的就是一位学生的课堂交流案例。

表3 某人在餐馆用餐后拉肚子原因剖析

人们生活在复杂多样的信息社会，各种社会现象和信息层出不穷，面对社会与生活的方方面面，学生需要多一份理性，少一些武断，多一份思考，少一些片面，以科学态度来对待、以科学方法来论证、以科学精神来开拓，做一个冷静思考、理性行为的社会公民。

3.3.2 妙用习题，运用科学方法提升科学思维

习题教学是高中生物学教学的重要组成部分，其中蕴含着培养学生运用所学的科学方法解决问题的良机。例如，在遗传系谱图中关于遗传病类型的推导、基因在染色上位置的判定、探究性实验试题的解答等，运用“假说－演绎法”的基本思路进行，则能引领学生基于生物学事实和证据运用假说、演绎与推理等方法，探究生命现象及规律，提升科学思维、科学探究等核心素养。

“最有价值的知识是关于方法的知识”。科学方法是解决科学问题的手段，方法是从知识学习到能力发展的中间环节，是沟通知识和能力的桥梁，掌握科学方法对终身学习具有重要意义。今天的学生需要的不是循规蹈矩、死记硬背，而是更多的指导和支持，帮助他们成为积极主动、能够将所学知识应用于不同情境的自主学习者。将科学方法进行显性化教学，则是提高学生自主学习能力、培养问题解决者的重要途径。