2012年廣西普通高中課程改革全面啟動,新課改涉及高中的15門學(xué)科改革,其中生物學(xué)科的重要性進(jìn)一步加大。作為桂林教學(xué)一線的青年生物教師,必須與時俱進(jìn),緊跟時代步伐,認(rèn)真學(xué)習(xí)研究新課改的教學(xué)理論,而“假說-演繹法”法則是新課程標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于“遺傳與進(jìn)化”模塊中最為重要的研究方法!因此,“假說-演繹法”對于提高每個高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)起到了是至關(guān)重要的作用。 2016年初,筆者有幸代表十八中生物組為廣西師大教科院舉辦的“來賓市普通高中新課程教師發(fā)展性培訓(xùn)”活動上觀摩展示課。上課的內(nèi)容正是“假說-演繹法”典型素材“基因在染色體上”一節(jié),課后通過與專家的交流討論,對“假說-演繹法”在教學(xué)中的應(yīng)用有了一定的體會。
一、“假說-演繹法”在高中生物教學(xué)中的作用
“假說-演繹法”又稱為假說演繹推理,是指在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后,通過推理和想象提出解釋問題的假說,根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理,再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符,就證明假說是正確的,反之,則說明假說是錯誤的。其過程包括:發(fā)現(xiàn)問題→提出假說→演繹推理→驗證假說→得出結(jié)論。“假說-演繹法”是現(xiàn)代科學(xué)研究中較常用的一種科學(xué)方法。
對于高中生物教學(xué),“假說-演繹法”不僅僅是科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究的方法,也是學(xué)生認(rèn)識客觀事物,形成客觀規(guī)律的的重要的科學(xué)探究方法。不僅可以幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理解相關(guān)的理論知識,體驗科學(xué)研究的過程,還可以培養(yǎng)學(xué)生的逆向邏輯思維能力。因此,我們在教學(xué)過程中也要不斷的應(yīng)用“假說-演繹法”,使學(xué)生能夠充分運(yùn)用“假說-演繹法”解決實際出現(xiàn)的問題。
適合運(yùn)用“假說-演繹法”進(jìn)行新課程教學(xué)的課例
在這里,例舉兩個典型運(yùn)用“假說-演繹法”進(jìn)行教學(xué)的課例:
實例:基因分離定律發(fā)現(xiàn)過程中的“假說-演繹法”
1.雜交實驗,發(fā)現(xiàn)問題。
孟德爾用純種高莖豌豆和純種矮莖豌豆作親本雜交,結(jié)果雜交后的子一代總是高莖的,經(jīng)
統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了3高:l矮的性狀分離比。對其它對的相對性狀也作了子以—上實驗,發(fā)現(xiàn)這是一個共性,即子一代都是顯性性狀,子二代出現(xiàn)性狀分離,并且顯性性狀和隱性性狀的數(shù)目比例大致為3:l。
2.提出假說 。
孟德爾做了深入的思考,提出了遺傳因子相互分離的假設(shè)。即:生物的性狀是有遺傳因子決定的;體細(xì)胞中遺傳因子是成對存在的,一個來自父方,一個來自母方;在子一代中一個遺傳因子能夠掩蓋另—個遺傳因子的作用;生物體在形成配子時,成對的遺傳因子彼此分離,分別進(jìn)入不同的配子中,因此配子中只含有每對遺傳因子中的一個;受精時,雌雄配子是隨機(jī)結(jié)合的。
3.演繹推理,解釋現(xiàn)象。
依據(jù)上面的假說,子一代的體細(xì)胞中含有兩個不同的遺傳因子,它們應(yīng)當(dāng)各自對立、互不混雜。子—代可以產(chǎn)生兩種不同類型的配子(雌雄均如此),分別含有顯性遺傳因子和隱性遺傳因子,并且數(shù)日相等。當(dāng)雌雄配子隨機(jī)結(jié)合發(fā)生受精作用時,子二代會出現(xiàn)三種不同類型的遺傳因子組成,比例為1:2:1,其中含有顯性遺傳因子的表現(xiàn)為顯性性狀,不含顯性遺傳因子的表現(xiàn)為隱性性狀,這樣,子二代就出現(xiàn)了3:1的性狀分離比。
4.設(shè)計實驗,驗證假設(shè)。
孟德爾的假說和演繹合理的解釋了他做的豌豆—對相對性狀的雜交實驗,但是,作為一種正確的假說,僅能解釋已有的實驗結(jié)果是不夠的,還應(yīng)該預(yù)測到另一些實驗的結(jié)果。根據(jù)其假說和推理,如果子一代是雜合子,就可以產(chǎn)生兩種不同類型的配子,比例為l:1,如果用只能產(chǎn)生一種配子的隱性個體與子一代進(jìn)行雜交,預(yù)期雜交后代會出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型,且比例是1:1,孟德爾在預(yù)測了如上實驗(測交)的結(jié)果后,設(shè)計實驗方案進(jìn)行了多次實驗,發(fā)現(xiàn)結(jié)果與其預(yù)期的結(jié)果相符,從而驗證了其假說的正確性。
5.分析結(jié)果,得出結(jié)論。
在反復(fù)進(jìn)行了相關(guān)的實驗后,確定了孟德爾假說的正確性。
三、“假說-演繹法”在新課程教學(xué)中的反思
首先,教師要學(xué)會引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行合理的分析,提出假設(shè)。“假說-演繹法”的過程是不能用灌輸、堆砌等教育方式的,而需要教師引導(dǎo),學(xué)生自覺認(rèn)同??茖W(xué)是經(jīng)得起檢驗的,在質(zhì)疑中,科學(xué)將越來越成熟。同樣,在學(xué)生質(zhì)疑中,將增強(qiáng)學(xué)生對科學(xué)的認(rèn)同感。對于學(xué)習(xí)中有不同看法的學(xué)生,要鼓勵他們發(fā)言,發(fā)表不同觀點(diǎn)。對于有意義的問題,加強(qiáng)討論、交流,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會傾聽的好習(xí)慣是十分有益的。
在實例1:基因分離定律發(fā)現(xiàn)過程中,要使學(xué)生體會到孟德爾生活的時代是根本無法看到“遺傳因子”的,借助“觀察—?dú)w納法”是無法研究出遺傳規(guī)律的。因此,引導(dǎo)學(xué)生從當(dāng)時的實際情況出發(fā),嘗試把自己變成孟德爾,以他的思維方式提出問題,進(jìn)行分析,形成假說,進(jìn)行演繹推理,進(jìn)而引導(dǎo)他們自行設(shè)計出測交實驗,這種對重要科學(xué)史的重現(xiàn),既能深入理解科學(xué)知識,也是培養(yǎng)思維能力和科學(xué)方法的重要途徑。
其次,教師要給學(xué)生充分的思考時間?;钴S的思維是課堂教學(xué)成功的保證。在重現(xiàn)孟德爾實驗和思維方法的過程中,不僅有分析、推理、歸納、演繹,還有設(shè)計和想象等思維活動。教師要有足夠的耐心,精心設(shè)計問題和提出問題或由學(xué)生提出問題,引領(lǐng)學(xué)生主動思維和分析。鑒于此,給學(xué)生足夠的時間進(jìn)行思考和討論是非常重要的。比如:為什么子一代都是高莖的?難道矮莖性狀消失了嗎?為什么F2代中又出現(xiàn)了矮莖呢?F2代出現(xiàn)3:1的性狀分離比是偶然的嗎?另外,還可以依據(jù)學(xué)生理解能力的實際情況,設(shè)計更深一步的問題:為什么孟德爾不是用F1代自交來證明其假說,而是將F1代與矮莖進(jìn)行測交呢?
構(gòu)建假說需要大膽的設(shè)想,演繹推理需要縝密的思維,驗證假設(shè)需要設(shè)計實驗,尋求證據(jù),進(jìn)行論證。這一系列過程非常有利于發(fā)散學(xué)生的思維。特別是在促進(jìn)學(xué)生感悟創(chuàng)新科學(xué)研究方法及探究生物科學(xué)的能力培養(yǎng)上,有著不可替代的作用。
總之,不管在學(xué)生的“假說-演繹法”的生成還是應(yīng)用過程中,不要忽視學(xué)生的能力發(fā)展,不能直接地告訴學(xué)生應(yīng)該這樣想,那樣做;主觀認(rèn)為只要反復(fù)地強(qiáng)調(diào)了,學(xué)生就掌握了。這樣,實際上反而剝奪了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的權(quán)力,讓學(xué)生失去了體會方法生成的過程,在被動接受中逐漸喪失了思考的動力。所以,教師的引領(lǐng)是至關(guān)重要的。尤其體現(xiàn)在平時教學(xué)的可利用素材的一點(diǎn)一滴的滲透中,只有引領(lǐng)學(xué)生自我建立并會自行運(yùn)用“假說-演繹法”的思維模式去分析教材,去處理遇到的實際問題,才能收到事半功倍的效果。