《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》中蘊含的科學思維及培養(yǎng)策略 論文

《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》中蘊含的科學思維及培養(yǎng)策略摘要：《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》這一章的教學內(nèi)容，蘊含歸納推理、演繹推理、模型與建模、批判性思維、創(chuàng)新思維等科學思維，課堂教學中可以通過創(chuàng)設情境引入、科學探究辨析、生活實踐鞏固的方式培養(yǎng)學生的科學思維素養(yǎng)。關鍵詞：科學思維，課堂教學，培養(yǎng)策略，教學啟示引言：愛因斯坦曾說“把所學的東西都忘掉，剩下的就是教育”，傳統(tǒng)課程標準體系以學科知識結構為核心，學過易忘，而新課程標準提煉的核心素養(yǎng)，能夠給學生帶來適應終身發(fā)展和社會發(fā)展所需要的必備品格和關鍵能力?？茖W思維是自然科學學科共有的核心素養(yǎng)，貫穿整個高中生物學教學，在遺傳部分尤為突出，《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》這一章教學內(nèi)容中，孟德爾利用豌豆雜交實驗發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的科學探究過程就包含多種科學思維。學生在習得這些科學思維后可以用來改善他們在其他科學領域的認識和觀點，也可以將其應用在日常生活的許多領域，提高他們的學習、生活的效率和質(zhì)量。以下為筆者對本章蘊含的科學思維進行歸納，并給出相應的培養(yǎng)策略和教學啟示。一、本章蘊含的科學思維1.歸納推理孟德爾利用豌豆的高、矮莖這對相對性狀進行雜交實驗，F(xiàn)出現(xiàn)性狀分離，且分2離比為3：1，為證明這一現(xiàn)象的必然性，孟德爾又通過對其它6對相對性狀分別進行雜交實驗，發(fā)現(xiàn)F都具有該現(xiàn)象，由此，他得出一對相對性狀進行雜交，F(xiàn)會出現(xiàn)性22狀分離且分離比為3：1的規(guī)律。孟德爾通過觀察和實驗收集經(jīng)驗材料，獲得個別性知識，通過簡單枚舉，推出一般性結論，這是一種不完全歸納推理，它體現(xiàn)了從特殊到一般的科學思維。2．演繹推理孟德爾對性狀分離及3：1分離比現(xiàn)象的原因提出假說進行解釋，但假說是否正確還需進行驗證，如何證明看不見的遺傳因子的存在，且在形成配子時，成對的遺傳因子彼此分離呢？孟德爾根據(jù)假說演繹推理了F測交后代的性狀及比例，然后進行實驗，發(fā)現(xiàn)實驗結果和演繹推理的結果是一樣的，由此證明假說是正確的。這屬于演繹推理，它體現(xiàn)了從一般到特殊的科學思維。研究表明：孟德爾所用的“假說-演繹法”的推理方式屬于充分條件假言推理，用自然語言可表達為“如果假說成立，那么F1測交后代會出現(xiàn)1：1的性狀比例?！盵2]3．模型與建模對于性狀分離比產(chǎn)生原因的理解，教材中用彩球模擬配子，用小桶模擬生殖器官，用不同彩球的隨機組合，模擬生物在生殖過程中，雌雄配子的隨機結合。學生通過模擬活動，較好的理解性狀分離比產(chǎn)生的原因。這屬于科學思維中的模型與建模，它能把抽象、微觀的世界具體、形象化，便于科學研究。4．批判性思維歸納法因不能窮舉，所以推出的結論可能不具有絕對性。如3：1的性狀分離比就不能適用于所有一對相對性狀雜交后代的遺傳現(xiàn)象。而演繹推理從邏輯上來說雖然嚴密，但它推出的結果是否為真，取決于大前提是否為真，孟德爾利用假說來解釋3：1的遺傳規(guī)律，然后演繹推理并和實驗結果進行對比，得出假說正確，這里的大前提是3：1的性狀分離比是真理，但我們知道，3：1的性狀分離比是通過歸納法得出的，本身就存在邏輯的漏洞，即并不是所有一對相對性狀的雜交后代性狀分離比都為3：1，所以通過該假說演繹法驗證從邏輯上來說是存在一定問題的。筆者在教授這部分內(nèi)容時就有學生提出質(zhì)疑，如當時科學家用其他植物進行雜交實驗并沒有發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)3：1的分離比，用一次演繹推理和實驗進行比對是否存在偶然性等？所以，要辯證看待科學思維和方法的科學性和局限性，這屬于科學思維中的批判性思維。5．創(chuàng)新思維孟德爾根據(jù)豌豆的特點，選擇其作為遺傳研究的材料，同時他將數(shù)學中的統(tǒng)計法應用到遺傳的研究，這都體現(xiàn)了其創(chuàng)新思維。同時，他大膽的假說，提出遺傳因子概念，這都是超越他那個時代的一種非凡的設想?？茖W思維能夠支持學生獲取新知識，學會如何使用知識，建構并評價假設和觀點。在課堂教學實踐中，可通過以下策略來培養(yǎng)學生的科學思維。二、科學思維的培養(yǎng)策略下面以本章第一節(jié)的演繹推理為例，介紹培養(yǎng)科學思維的課堂教學策略。1．創(chuàng)設情境引入（1）情境：你的同桌今天上午請假，下午來時告訴你是因為生病打吊針。你如何迅速、準確地判斷他的理由是否真實？在創(chuàng)設情境時，一要貼近學生生活，這樣的情境有代入感，學生能很快融入進去，不排斥，所以筆者選擇平時學生最常見的請假原因進行推斷。二要簡潔，簡潔的情境能讓學生直入主題思考，提高課堂效率。三要消除情境中的干擾項，避免脫離情境設計的意圖方向，從而產(chǎn)生五花八門的答案，如在該情境中，為了避免學生回答去醫(yī)院調(diào)查，詢問該學生家長等與設計意圖不符的情況，筆者加入了要求——“迅速、準確”，這樣學生往往只能借助于演繹推理來進行判斷，如有學生通過觀察其同桌胳膊上是否有針眼來進行判斷。（2）引入：你這樣的判斷科學嗎？理由是什么？這兩個問題由對如何判斷的思考升華到對判斷過程所用思維方法的思考，從而引入演繹推理這一科學思維。2．科學探究辨析（1）科學探究：孟德爾在提出遺傳因子的假說后，在當時無法直接觀測到遺傳因子的情況下，如何證明它的存在，且在遺傳時遵循分離定律呢？該科學探討的過程可根據(jù)學情開展，即基礎較好、思維靈活的學生可考慮設計問題串引導其像科學家那樣思考；基礎較薄弱的學生可考慮讓其直接閱讀分析孟德爾的科學探究過程。（2）思維辨析：你（科學家）在探究過程中用到什么思維方法？有何優(yōu)點？得出的結論可靠嗎？一定正確嗎？前兩個問題主要讓學生了解到演繹推理在科學探究中的應用及其優(yōu)點，而后面的問題需要學生深入分析孟德爾所用“假說-演繹法”的邏輯局限性，即孟德爾在探究遺傳規(guī)律時所用的“假說-演繹法”，從理論上分析并不具邏輯的必然性，但作為探究不可直接觀測的自然規(guī)律和科學本質(zhì)所用的方法，仍是科學和必要的。從而學會對演繹推理思維進行深入辨析，發(fā)現(xiàn)它的局限性和科學性，可以加深對演繹推理思維的掌握和理解，同時，也培養(yǎng)了學生的批判性思維。3．生活實踐鞏固除通過課后習題鞏固該思維方法外，筆者還布置學生從生活中找出利用演繹推理的實例，或利用演繹推理解決生活中的問題。如學生舉出醫(yī)生經(jīng)常通過就診病人的一些臨床表現(xiàn)來判斷其所患疾病就利用了演繹推理思維。三、教學啟示在本章教學時，教師往往只關注演繹推理思維，而忽視了其他科學思維，既浪費了利用該部分內(nèi)容培養(yǎng)或鞏固這些科學思維的時機，也不利于學生理解科學研究的復雜性、綜合性和靈活多樣性。在培養(yǎng)學生科學思維時，無論是情境引入還是應用鞏固，需著眼于生活實際，其好處有：能夠激發(fā)學生興趣，對科學思維產(chǎn)生親近感；能夠讓學生學以致用，激發(fā)學習欲望，培養(yǎng)社會責任；由于把科學思維跟生活實際聯(lián)系起來，而非僅僅跟科學家的研究結合，更能培養(yǎng)出學生適應終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關鍵能力。在培養(yǎng)學生科學思維時，還需用辯證的眼光來審視科學思維的局限性，有助于學生深入理解科學思維的內(nèi)涵、本質(zhì)，從而能夠在生活實踐中正確的應用它。本章蘊含的科學思維在其他章節(jié)中也有涉及，因此，教師在進行本章教學時不必著力所有科學思維，應從高中整個學段，結合課標要求、教材編寫總體規(guī)劃這些科學思維的教學安排。另外，科學思維的培養(yǎng)也非通過一章、一節(jié)的教學就可以完成，教師應持續(xù)關注這些科學思維在不同地方的培養(yǎng)方式，如，歸納推理在人教版必修一第一章第一節(jié)就開始安排培養(yǎng)，而在本章出現(xiàn)時，筆者通過課堂提問：孟德爾發(fā)現(xiàn)F出現(xiàn)高莖：2矮莖為3：1的性狀分離比，這是必然還是偶然，如果你是孟德