“假說—演繹法”在高中生物新課程教學中運用的探究

1、“假說一演繹法”在高中生物新課程教學中運用的探究摘 要： 伴隨著世界科學技術的的快速發(fā)展，新一輪的基礎教育課程改革已在各個學科中全面開花。這就要求在教育第一陣線上的廣大教師要順應時代的步伐，審時度勢，不斷更新教學觀念，合理選擇教學策略和教學方式，對于落實高中生物新課程標準倡導的“提高每個高中學生的生物科學素養(yǎng)”的課程理念是至關重要的。因此，本文在查閱大量文獻資料的基礎上，以“假說演繹法”為立意核心，簡要闡述了“假說演繹法”的含義、 遺傳與進化模塊中適用“假說演繹法”教學的素材、典型案例分析及教學建議、試題運用等方面進行了論述。關鍵詞 ： 高中生物新課程；假說一演繹法；案例分析；運用養(yǎng)成。6“假

2、說一演繹法”在高中生物新課程中運用的探究普通高中生物課程標準（實驗）的“課程設計思路”部分，關于“遺傳與進化”模塊的教學價值時指出：該模塊有助于學生領悟“假說演繹、建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用”。這里提到的“假說演繹”不經(jīng)意間是很容易被人們忽視的。因為“假說演繹法”在我國以前的中學生物學教學中沒有明確要求，許多教師不僅對假說演繹的內涵感到陌生，而且對其教學的落實更加困惑；因而在新課程的高中生物學教學中出現(xiàn)忽略“假說一演繹法”的教學或者教學不到位的現(xiàn)象。事實上，“假說一演繹法”對于落實“標準”倡導的“提高每個高中學生的生物科學素養(yǎng)”的新課程理念是至關重要的。一、“假說一演繹法”的教學

3、思維是提高學生生物科學素養(yǎng)的重要手段。科學假說是人們以一定的經(jīng)驗材料和已知的科學事實為依據(jù)，以已有的科學理論和技 術方法為指導，對未知的自然事物或現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和運動規(guī)律及其未知事物的存在或尚 待發(fā)現(xiàn)的預期事物的形象等所做出的推測性解釋 （或猜測、猜想）?！凹僬f一演繹法”是形成和構造科學理論的一種重要思維方法。對學生來講是“授之 以漁”的過程重要手段之一；學完課程以后，別的都可以忘記，這些方法會存留下來，這 就是真正的素養(yǎng)和能力?？季V也明確要求：能運用“假說一演繹法”等科學探究的方法解決基本的生物學現(xiàn)象?！凹僬f一演繹法”的基本特點是：在科學研究過程中，研究者在觀察、實驗的基礎上,對所獲得的事實

4、材料進行加工制作，首先提出某種作為理論基本前提的假說來；然后以假 說作為出發(fā)點，邏輯地演繹出可由經(jīng)驗檢驗的結論，構成一個理論系統(tǒng)。用這個理論系統(tǒng)解釋和預見所研究的對象系統(tǒng)的各 種現(xiàn)象，并用實驗來進行檢驗和修 正。通俗的講，“假說一演繹法”是 在觀察和分析基礎上提出問題以 后，通過推理和想象提出解釋問題 的假說，根據(jù)假說進行演繹推理， 再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就 證明假說是正確的，反之，則證明 假說是錯誤的。所以，“假說一演繹法”的基 本思路可以概括為右圖。在“生物必修 2遺傳與進化”模塊中的教材設計的核心理念之一：主要就采用了 “假說一演繹法”。在孟德爾證明遺

5、傳因子的分離規(guī)律時，他以“假說”作為理論依據(jù)，推導出可出現(xiàn)的具體事例（測交后代會出現(xiàn)1:1）,并以實驗去驗證，這一發(fā)現(xiàn)過程就是“假說一演繹法”基本思路的完整體現(xiàn)。所以有關這一節(jié)內容是高中生物新課程教學滲透“假說一演繹法”教學的難得的好素材， 特別是在促進學生感悟創(chuàng)新科學研究方法及探究生物科學的能力培養(yǎng)上，有著不可替代的 作用。二、運用“假設一演繹法”進行新課程教學的案例分析，旨在引領學生生成“假說-演繹法”的科學思維方式。素材1 :孟德爾“一對相對性狀的實驗”中“假設一一演繹法”的實施及探究。案例如下:得出結論 預期結果與真實結果一致，假說正確，得出基因的分離定律。尤其值得說明的是：本案例的教

6、學難點在于讓學生理解孟德爾研究過程中的哪個步驟是演繹。學生看到的是，孟德爾提出假說后，就設計測交實驗進行檢驗了，那么哪一步是演繹呢？事實上，觀察、實驗所檢驗的常常不是假說本身，而是假說的推論，即從假說中邏輯地推導出來的描述個別現(xiàn)象或事件的推論。如果孟德爾要直接驗證他的假說，只能用顯微鏡觀察的方法，確定遺傳因子的真實存在和遺傳因子的傳遞方式，這在當時是不可能的。那么，孟德爾設計的測交實驗，實際上檢驗的是“推論”。這個“推論”，就是根據(jù)假說對測交實驗所進行的演繹推理得到的論題雜合子生成配子時具有對性關系的遺傳因子分離，也就是課本中提到的測交實驗結果所要證實的推論：Fi究竟是不是雜合子(Dd) ?如

7、果是雜合子，生成配子時具有對性關系的遺傳因子果真分離嗎？2教學中要注意引領學生自我生成“假說演繹法”的科學思維方式。首先， “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，學生自覺認同?？茖W是經(jīng)得起檢驗的，在質疑中，科學將越來越成熟。同樣，在學生質疑中，將增強學生對科學的認同感。對于學習中有不同看法的學生，要鼓勵他們發(fā)言，發(fā)表不同觀點。對于有意義的問題，加強討論、交流，培養(yǎng)學生學會傾聽的好習慣是十分有益的。一旦討論開始，討論者會逐漸意識到，權威、迷信、書本、感情、傳統(tǒng)等等左右人看法的因素，在討論場上都顯得無能為力。唯一的仲裁者是理性，即事實和邏輯。在本課學習中，要使學生體

8、會到孟德爾生活的時代是根本無法看到“遺傳因子”的，借助“觀察歸納法”是無法研究出遺傳規(guī)律的。因此，引導學生從當時的實際情況出發(fā)，嘗試把自己變成孟德爾，以他的思維方式提出問題，進行分析，形成假說，進行演繹推理，進而引導他們自行設計出測交實驗，這種對重要科學史的重現(xiàn)，既能深入理解科學知識，也是培養(yǎng)思維能力和科學方法的重要途徑。其次，活躍的思維是課堂教學成功的保證。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，還有設計和想象等思維活動。教師要有足夠的耐心，精心設計問題和提出問題或由學生提出問題，引領學生主動思維和分析。鑒于此，給學生足夠的時間進行思考和討論是非常重要的。比如：為什

9、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)學生理解能力的實際情況，設計更深一步的問題：為什么孟德爾不是用F1 代自交來證明其假說，而是將F1 代與矮莖進行測交呢？再次，以“假設演繹法”的思維模式為教材標題立意副標題，對學生能夠科學領悟“假說演繹法”的精髓也起到了畫龍點睛的作用。如為教科書中標題起的副標題如下：觀察實驗，發(fā)現(xiàn)問題分析問題，提出假說演繹推理，實驗驗證得到證實，假說成立相應副標題書中標題一對相對性狀的實驗 對分離現(xiàn)象的解釋 對分離現(xiàn)象的驗證 分離定律3可以采用“假設演繹法”教學的其它內容的

10、案例及簡要說明。素材 2 ：如果孟德爾假設的遺傳因子，即基因確實存在，那么，它到底在哪里呢?1903年，美國遺傳學家薩頓發(fā)現(xiàn)，孟德爾假設的一對遺傳因子即等位基因的分離，與減數(shù)分裂中同源染色體的分離非常相似。薩頓根據(jù)基因和染色體行為之間明顯的平行關系，提出假說 : 基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給子代的，也就是說，基因位于染色體上。美國遺傳學家摩爾根曾經(jīng)明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論，也懷疑薩頓的假說，后來他做了大量的果蠅雜交實驗，用實驗把一個特定的基因和一條特定的染色體X 染色體聯(lián)系起來，從而證實了薩頓的假說。由此可以看出，對基因與染色體的關系的探究歷程，也是假說一演繹的過程。素材3 : D

11、NA分子結構和復制方式的提出與證實，以及整個中心法則的提出與證實，者B是“假說一演繹法”的案例。以DNA分子的復制方式的闡明為例。美國生物學家沃森和英國物理學家克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結構的那篇著名的論文的最后寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳物質進行復制的一種可能機理?！彼麄兙o接著發(fā)表了第 2篇論文，提出了遺傳物質自我復制的假說：DNA分子復制時，雙螺旋解開，解開的兩條單鏈分別作為模板，根據(jù)堿基互補配對原則形成新鏈，因而每個新的DNA分子中都保留了原來 DNA分子的一條鏈。這種復制方式被稱為半保留復制。1958年，科學家以大腸桿菌為實驗材料，運用同位素標記法設計了

12、巧妙的實驗，實驗結果與根據(jù)假說一演繹推導的預期現(xiàn)象一致，證實了DNA的確是以半保留方式復制的。三、 “假設演繹法”在破解經(jīng)典遺傳探究題中的科學運用。遺傳探究題題目在高考中占很大比重，而其類型差異較大，呈現(xiàn)的形式靈活多變，提供的信息較為隱晦，常常令學生手足無措，思維混亂，得分甚微。其實，遺傳探究題的解題思路不外乎“假設-推斷-結果-結論”,其實就是“假設一演繹”的過程。因此，只要掌握了“假設演繹法”的思維方法，此類問題往往容易迎刃而解。例如： ( 2006 年高考理綜全國卷1 )從一個自然果繩種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅，這兩種體色的果蠅數(shù)量相等，每種體色的果蠅雌雄各半。已

13、知灰色和黃色這對相對性狀受一對等位基因控制，所有果蠅均能正常生活，性狀的分離符合遺傳的基本定律?，F(xiàn)用兩個雜交組合：灰色雌蠅X黃色雄蠅、黃色雌蠅X灰色雄蠅，只做一代雜交試驗，每個雜交組合選用多對果蠅。推測兩個雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀，并以此為依據(jù)，對哪一種體色為顯性性狀，以及控制體色的基因位于X 染色體上還是常染色體上這兩個問題，做出相應的推斷。解題思路：(1)理清條件：自然種群、灰色雌蠅X黃色雄蠅、黃色雌蠅X灰色雄蠅、一代雜交；(2)明確問題：顯性性狀？基因位于X染色體上還是常染色體上？(3)作出假設：假設黃色為顯性性狀且控制體色的基因在常染色體上。(4) 演繹推理：若黃色為顯性性狀且控

14、制體色的基因在常染色體上，則自然種群中兩個雜交組合的基因型分別為：(aa)灰雌x黃雄(A_)(A_)黃雌x灰雄 (aa)結果： F1 ：黃多于灰，且不論黃體色還是灰體色, 雌雄比例相等(5) 得出結論：: 若兩個雜交組合的子一代中都是黃色個體多于灰色個體，并且體色的遺傳與性別無關，則黃色為顯性，基因位于常染色體上。同理可作出灰色為顯性性狀且控制體色的基因在常染色體上，黃色為顯性性狀且控制體色的基因在X染色體上，灰色為顯性性狀且控制體色的基因在X染色體的其余三種假設并推理之。像這樣，用“假設演繹法”來推理和解決一些實際問題，就可以有效避免了盲目做題和老虎吃天無從下口的窘境，能大大提高做題的準確性和效率?？傊还茉趯W生的“假設演繹法”的生成還是應用過程中，不要忽視學生的能力發(fā)展，不能直接地告訴學生應該這樣想，那樣做；主觀認為只要反復地強調了，學生就掌握了。這樣，實際上反而剝奪了學生自主學習的權力，讓學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，教師的引領是至關重要的。尤其