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

《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》中蘊(yùn)含的科學(xué)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(xué)內(nèi)容，蘊(yùn)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(xué)思維，課堂教學(xué)中可以通過創(chuàng)設(shè)情境引入、科學(xué)探究辨析、生活實(shí)踐鞏固的方式培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維素養(yǎng)。關(guān)鍵詞：科學(xué)思維，課堂教學(xué)，培養(yǎng)策略，教學(xué)啟示引言：愛因斯坦曾說“把所學(xué)的東西都忘掉，剩下的就是教育”，傳統(tǒng)課程標(biāo)準(zhǔn)體系以學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)為核心，學(xué)過易忘，而新課程標(biāo)準(zhǔn)提煉的核心素養(yǎng)，能夠給學(xué)生帶來適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展所需要的必備品格和關(guān)鍵能力?？茖W(xué)思維是自然科學(xué)學(xué)科共有的核心素養(yǎng)，貫穿整個(gè)高中生物學(xué)教學(xué)，在遺傳部分尤為突出，《遺傳因子的發(fā)現(xiàn)》這一章教學(xué)內(nèi)容中，孟德爾利用豌豆雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律的科學(xué)探究過程就包含多種科學(xué)思維。學(xué)生在習(xí)得這些科學(xué)思維后可以用來改善他們?cè)谄渌茖W(xué)領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)和觀點(diǎn)，也可以將其應(yīng)用在日常生活的許多領(lǐng)域，提高他們的學(xué)習(xí)、生活的效率和質(zhì)量。以下為筆者對(duì)本章蘊(yùn)含的科學(xué)思維進(jìn)行歸納，并給出相應(yīng)的培養(yǎng)策略和教學(xué)啟示。一、本章蘊(yùn)含的科學(xué)思維1.歸納推理孟德爾利用豌豆的高、矮莖這對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，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(duì)其它6對(duì)相對(duì)性狀分別進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)F都具有該現(xiàn)象，由此，他得出一對(duì)相對(duì)性狀進(jìn)行雜交，F(xiàn)會(huì)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(shí)驗(yàn)收集經(jīng)驗(yàn)材料，獲得個(gè)別性知識(shí)，通過簡(jiǎn)單枚舉，推出一般性結(jié)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(xué)思維。2．演繹推理孟德爾對(duì)性狀分離及3：1分離比現(xiàn)象的原因提出假說進(jìn)行解釋，但假說是否正確還需進(jìn)行驗(yàn)證，如何證明看不見的遺傳因子的存在，且在形成配子時(shí)，成對(duì)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(cè)交后代的性狀及比例，然后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和演繹推理的結(jié)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(xué)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(dá)為“如果假說成立，那么F1測(cè)交后代會(huì)出現(xiàn)1：1的性狀比例。”[2]3．模型與建模對(duì)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(jī)組合，模擬生物在生殖過程中，雌雄配子的隨機(jī)結(jié)合。學(xué)生通過模擬活動(dòng)，較好的理解性狀分離比產(chǎn)生的原因。這屬于科學(xué)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(xué)研究。4．批判性思維歸納法因不能窮舉，所以推出的結(jié)論可能不具有絕對(duì)性。如3：1的性狀分離比就不能適用于所有一對(duì)相對(duì)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(yán)密，但它推出的結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(duì)相對(duì)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(yàn)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(shí)就有學(xué)生提出質(zhì)疑，如當(dāng)時(shí)科學(xué)家用其他植物進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)是否存在偶然性等？所以，要辯證看待科學(xué)思維和方法的科學(xué)性和局限性，這屬于科學(xué)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(diǎn)，選擇其作為遺傳研究的材料，同時(shí)他將數(shù)學(xué)中的統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用到遺傳的研究，這都體現(xiàn)了其創(chuàng)新思維。同時(shí)，他大膽的假說，提出遺傳因子概念，這都是超越他那個(gè)時(shí)代的一種非凡的設(shè)想?？茖W(xué)思維能夠支持學(xué)生獲取新知識(shí)，學(xué)會(huì)如何使用知識(shí)，建構(gòu)并評(píng)價(jià)假設(shè)和觀點(diǎn)。在課堂教學(xué)實(shí)踐中，可通過以下策略來培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。二、科學(xué)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(xué)思維的課堂教學(xué)策略。1．創(chuàng)設(shè)情境引入（1）情境：你的同桌今天上午請(qǐng)假，下午來時(shí)告訴你是因?yàn)樯〈虻踽?。你如何迅速、?zhǔn)確地判斷他的理由是否真實(shí)？在創(chuàng)設(shè)情境時(shí)，一要貼近學(xué)生生活，這樣的情境有代入感，學(xué)生能很快融入進(jìn)去，不排斥，所以筆者選擇平時(shí)學(xué)生最常見的請(qǐng)假原因進(jìn)行推斷。二要簡(jiǎn)潔，簡(jiǎn)潔的情境能讓學(xué)生直入主題思考，提高課堂效率。三要消除情境中的干擾項(xiàng)，避免脫離情境設(shè)計(jì)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(xué)生回答去醫(yī)院調(diào)查，詢問該學(xué)生家長(zhǎng)等與設(shè)計(jì)意圖不符的情況，筆者加入了要求——“迅速、準(zhǔn)確”，這樣學(xué)生往往只能借助于演繹推理來進(jìn)行判斷，如有學(xué)生通過觀察其同桌胳膊上是否有針眼來進(jìn)行判斷。（2）引入：你這樣的判斷科學(xué)嗎？理由是什么？這兩個(gè)問題由對(duì)如何判斷的思考升華到對(duì)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(xué)思維。2．科學(xué)探究辨析（1）科學(xué)探究：孟德爾在提出遺傳因子的假說后，在當(dāng)時(shí)無法直接觀測(cè)到遺傳因子的情況下，如何證明它的存在，且在遺傳時(shí)遵循分離定律呢？該科學(xué)探討的過程可根據(jù)學(xué)情開展，即基礎(chǔ)較好、思維靈活的學(xué)生可考慮設(shè)計(jì)問題串引導(dǎo)其像科學(xué)家那樣思考；基礎(chǔ)較薄弱的學(xué)生可考慮讓其直接閱讀分析孟德爾的科學(xué)探究過程。（2）思維辨析：你（科學(xué)家）在探究過程中用到什么思維方法？有何優(yōu)點(diǎn)？得出的結(jié)論可靠嗎？一定正確嗎？前兩個(gè)問題主要讓學(xué)生了解到演繹推理在科學(xué)探究中的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)，而后面的問題需要學(xué)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(shí)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(cè)的自然規(guī)律和科學(xué)本質(zhì)所用的方法，仍是科學(xué)和必要的。從而學(xué)會(huì)對(duì)演繹推理思維進(jìn)行深入辨析，發(fā)現(xiàn)它的局限性和科學(xué)性，可以加深對(duì)演繹推理思維的掌握和理解，同時(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生的批判性思維。3．生活實(shí)踐鞏固除通過課后習(xí)題鞏固該思維方法外，筆者還布置學(xué)生從生活中找出利用演繹推理的實(shí)例，或利用演繹推理解決生活中的問題。如學(xué)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(xué)啟示在本章教學(xué)時(shí)，教師往往只關(guān)注演繹推理思維，而忽視了其他科學(xué)思維，既浪費(fèi)了利用該部分內(nèi)容培養(yǎng)或鞏固這些科學(xué)思維的時(shí)機(jī)，也不利于學(xué)生理解科學(xué)研究的復(fù)雜性、綜合性和靈活多樣性。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維時(shí)，無論是情境引入還是應(yīng)用鞏固，需著眼于生活實(shí)際，其好處有：能夠激發(fā)學(xué)生興趣，對(duì)科學(xué)思維產(chǎn)生親近感；能夠讓學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)習(xí)欲望，培養(yǎng)社會(huì)責(zé)任；由于把科學(xué)思維跟生活實(shí)際聯(lián)系起來，而非僅僅跟科學(xué)家的研究結(jié)合，更能培養(yǎng)出學(xué)生適應(yīng)終身發(fā)展和社會(huì)發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力。在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維時(shí)，還需用辯證的眼光來審視科學(xué)思維的局限性，有助于學(xué)生深入理解科學(xué)思維的內(nèi)涵、本質(zhì)，從而能夠在生活實(shí)踐中正確的應(yīng)用它。本章蘊(yùn)含的科學(xué)思維在其他章節(jié)中也有涉及，因此，教師在進(jìn)行本章教學(xué)時(shí)不必著力所有科學(xué)思維，應(yīng)從高中整個(gè)學(xué)段，結(jié)合課標(biāo)要求、教材編寫總體規(guī)劃這些科學(xué)思維的教學(xué)安排。另外，科學(xué)思維的培養(yǎng)也非通過一章、一節(jié)的教學(xué)就可以完成，教師應(yīng)持續(xù)關(guān)注這些科學(xué)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(shí)，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