在高中《遺傳與進(jìn)化》教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的研究

王代益

摘要：科學(xué)思維是生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維是高中生物教學(xué)的迫切任務(wù)。結(jié)合現(xiàn)行高中《遺傳與進(jìn)化》教材，充分運(yùn)用歸納推理法、“假說—演繹”法、類比推理法和模型構(gòu)建法等科學(xué)方法的教學(xué)，積極培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

關(guān)鍵詞：終身學(xué)習(xí)? 終身發(fā)展? 科學(xué)思維? 培養(yǎng)

教育的目的是為學(xué)生未來做準(zhǔn)備，教師的教學(xué)活動(dòng)必須關(guān)注學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和終身發(fā)展。如今科學(xué)發(fā)展迅速，知識(shí)不斷更新，技術(shù)日益復(fù)雜，教師無法精準(zhǔn)確定什么是學(xué)生未來發(fā)展所需要的知識(shí)。因此，讓學(xué)生儲(chǔ)備足夠的知識(shí)應(yīng)對(duì)未來社會(huì)是不客觀的，也是難以實(shí)現(xiàn)的教育目標(biāo)。中國有句古話：“授人以魚，不如授人以漁。”教師要從以知識(shí)為中心的觀念轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅厮季S培養(yǎng)的觀念。庫恩將科學(xué)思維定義為求知的過程，包括思考?！镀胀ǜ咧猩飳W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》認(rèn)為科學(xué)思維是科學(xué)的思維習(xí)慣和能力。因此，在教學(xué)過程中，教師要積極培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和終身發(fā)展奠基。

課程標(biāo)準(zhǔn)指出：學(xué)生應(yīng)該在學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識(shí)的同時(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用歸納、演繹、建模等科學(xué)方法。這為教師培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維過程指明了方向和路徑。下面就以人教版高中生物《遺傳與進(jìn)化》部分教學(xué)環(huán)節(jié)為例，論述培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的過程和方法。

一、運(yùn)用歸納推理法教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

歸納推理法是一種由個(gè)別到一般的推理。歸納反映了人類認(rèn)識(shí)事物的思維途徑，對(duì)人類揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律有幫助。教材中，有一些遺傳學(xué)定律和理論的建立過程運(yùn)用了歸納推理法。例如，孟德爾在揭示基因的分離定律過程中釆用了歸納推理法。在教學(xué)中，教師要告訴學(xué)生：孟德爾在得到用純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆進(jìn)行一對(duì)相對(duì)性狀雜交的實(shí)驗(yàn)結(jié)果后，并沒有急于下結(jié)論，而是更加深入地研究其他相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)，將結(jié)果逐一分類、計(jì)數(shù)和數(shù)學(xué)歸納，概括出3∶1的性狀分離比，進(jìn)而對(duì)7對(duì)相對(duì)性狀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納、概括，創(chuàng)造性地提出了顆粒遺傳觀點(diǎn)和分離定律假說?；蚴鞘裁?？教材中主要是通過“資料分析”讓學(xué)生運(yùn)用歸納推理法來認(rèn)識(shí)基因與DNA的關(guān)系。教師要重視“資料分析”等內(nèi)容的教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生將分步結(jié)論進(jìn)行整合歸納，得出正確的結(jié)論。同時(shí)還要?jiǎng)?chuàng)設(shè)新情境，讓學(xué)生嘗試歸納推理法的應(yīng)用。例如，“DNA是主要遺傳物質(zhì)”是教材中的一個(gè)核心概念，那么如何歸納推理出這個(gè)重要概念呢？我們教師可以要求學(xué)生利用人類發(fā)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的經(jīng)典遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，獨(dú)立完成這個(gè)核心概念的歸納推理過程，從而掌握歸納推理的思維方法。

二、運(yùn)用“假說—演繹”法教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

與歸納相反，演繹是從一般到個(gè)別的思維運(yùn)動(dòng)，“假說—演繹”法是一種思考問題并能解決問題的方式。孟德爾在揭示遺傳規(guī)律過程中也利用了“假說—演繹”法。除此之外，教材中運(yùn)用“假說—演繹”法的事例還有摩爾根證明基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)等許多科學(xué)研究與發(fā)現(xiàn)過程。在教學(xué)過程中，教師要重視科學(xué)理論形成和規(guī)律發(fā)現(xiàn)的過程與方法教學(xué)，突出“假說—演繹”法這種科學(xué)思維方法的分析講解和靈活應(yīng)用。首先，教師以孟德爾揭示基因分離定律為例，對(duì)照講述“假說—演繹”法的五個(gè)步驟：1.提出問題;2.做出假說;3.演繹推理;4.驗(yàn)證假說;5.得出結(jié)論：即孟德爾的分離定律。同時(shí)，要對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)問題來自疑惑，疑惑源于觀察分析，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的實(shí)質(zhì)就是解決問題的過程。所以，觀察分析即“多看多動(dòng)腦”。假說是建立在已有知識(shí)和新的科學(xué)事實(shí)下的推理和想象，是猜測性的，不等于結(jié)論。當(dāng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果與推理結(jié)果完全一致，假說成立;否則，假說就不成立。其次，教師指導(dǎo)學(xué)生模擬“假說—演繹”法在新情景下的應(yīng)用，從而讓學(xué)生掌握這種科學(xué)方法，增強(qiáng)解決問題的能力。例如，利用教材中的摩爾根證明基因在染色體上的實(shí)驗(yàn)等案例，要求學(xué)生模擬上述過程對(duì)照寫出“假說—演繹”法的五個(gè)步驟和相關(guān)內(nèi)容，分析內(nèi)在的邏輯關(guān)系。還有利用“假說—演繹”法解決實(shí)際問題。在高考試題中，運(yùn)用“假說—演繹”法解答問題的現(xiàn)象十分普遍，最典型的是遺傳方式的判斷問題和有關(guān)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)問題，我們教師可以結(jié)合例題講解與真題訓(xùn)練過程，幫助學(xué)生掌握“假說—演繹”法。

三、運(yùn)用類比推理法教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

與歸納和演繹不同，類比推理是一種從個(gè)別到個(gè)別的思維運(yùn)動(dòng)。教材中也有不少重要概念和理論的形成就是利用了類比推理法。例如，生物學(xué)家薩頓推論基因在染色體上。后來，這一推論被生物學(xué)家摩爾根通過果蠅雜交實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。沃森和克里克在研究DNA模型過程中也采用了類比推理法，首先推論DNA呈螺旋結(jié)構(gòu)，然后用一系列實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了論證。教師在這些教學(xué)環(huán)節(jié)中，要特別重視介紹類比推理法的原理和作用，讓學(xué)生在掌握相關(guān)生物學(xué)知識(shí)的同時(shí)，逐步學(xué)會(huì)運(yùn)用這種科學(xué)思維方法。例如，我們?cè)趯W(xué)完第2章第2節(jié)“基因在染色體上”后，布置類比推理法練習(xí)，要求學(xué)生從已掌握的關(guān)于DNA與染色體知識(shí)出發(fā)，運(yùn)用類比推理法，推斷出“基因是DNA長鏈上的一個(gè)個(gè)片段”，為學(xué)習(xí)第3章的知識(shí)奠定基礎(chǔ)。

四、運(yùn)用模型構(gòu)建法教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維

模型建構(gòu)法是生物學(xué)教學(xué)、研究和學(xué)習(xí)的一種重要方法?！哆z傳與進(jìn)化》中呈現(xiàn)的模型構(gòu)建法例子很多，在實(shí)際教學(xué)中涉及和運(yùn)用到該方法之處更多，如遺傳學(xué)中心法則，生物遺傳中所遇到雜交后代基因型、表現(xiàn)型的種類與比例的模型等。首先，教師要教會(huì)學(xué)生認(rèn)識(shí)模型，如概念模型、物理模型、數(shù)學(xué)模型等。其次，運(yùn)用教師講解分析、構(gòu)建模型和學(xué)生動(dòng)手制作模型的方法，幫助學(xué)生理解生物學(xué)概念，發(fā)展思維，鍛煉動(dòng)手能力，從而進(jìn)一步形成進(jìn)化與適應(yīng)觀和結(jié)構(gòu)與功能觀。最后，創(chuàng)建模型，進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維能力。例如，針對(duì)基因型Dd的個(gè)體連續(xù)自交n代，求子代中純合體的比例問題。教師先帶領(lǐng)學(xué)生計(jì)算出Dd個(gè)體自交后代中純合體和雜合體各占1/2，其中純合體后代自交所產(chǎn)生的子代均為純合體，雜合體后代自交所產(chǎn)生的子代中，純合體和雜合體又各占1/2。由此可知基因型Dd的個(gè)體連續(xù)自交n代，其子代中純合體的比例是1-（1/2）n。

五、結(jié)語

培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維是高中新課改和高考的要求，是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和終身發(fā)展的迫切需求，也應(yīng)該是我們教師的教育追求。我們教師要認(rèn)真學(xué)習(xí)和深入研究課程標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步探索發(fā)展學(xué)生生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的新方法，結(jié)合自身教學(xué)實(shí)際，充分運(yùn)用科學(xué)的教學(xué)方法，積極啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，大力促進(jìn)學(xué)生的科學(xué)思維能力不斷提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉恩山，曹保義.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2018.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S]. 北京：人民教育出版社. 2018.