《遗传因子的发现》中蕴含的科学思维及培养策略 论文.docx

遗传因子的发现中蕴含的科学思维及培养策略摘要：遗传因子的发现这一章的教学内容，蕴含归纳推理、演绎推理、模型与建模、批判性思维、创新思维等科学思维，课堂教学中可以通过创设情境引入、科学探究辨析、生活实践巩固的方式培养学生的科学思维素养。关键词：科学思维，课堂教学，培养策略，教学启示引言：爱因斯坦曾说“把所学的东西都忘掉，剩下的就是教育”，传统课程标准体系以学科知识结构为核心，学过易忘，而新课程标准提炼的核心素养，能够给学生带来适应终身发展和社会发展所需要的必备品格和关键能力。科学思维是自然科学学科共有的核心素养，贯穿整个高中生物学教学，在遗传部分尤为突出，遗传因子的发现这一章教学内容中，孟德尔利用豌豆杂交实验发现遗传规律的科学探究过程就包含多种科学思维。学生在习得这些科学思维后可以用来改善他们在其他科学领域的认识和观点，也可以将其应用在日常生活的许多领域，提高他们的学习、生活的效率和质量。以下为笔者对本章蕴含的科学思维进行归纳，并给出相应的培养策略和教学启示。一、本章蕴含的科学思维1 .归纳推理孟德尔利用豌豆的高、矮茎这对相对性状进行杂交实验，F出现性状分离，且分2离比为3：1,为证明这一现象的必然性，孟德尔又通过对其它6对相对性状分别进行杂交实验，发现F都具有该现象，由此，他得出一对相对性状进行杂交，F会出现性22状分离且分离比为3：1的规律。孟德尔通过观察和实验收集经验材料，获得个别性知识，通过简单枚举，推出一般性结论，这是一种不完全归纳推理，它体现了从特殊到一般的科学思维。2 .演绎推理孟德尔对性状分离及3：1分离比现象的原因提出假说进行解释，但假说是否正确还需进行验证，如何证明看不见的遗传因子的存在，且在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离呢？孟德尔根据假说演绎推理了F测交后代的性状及比例，然后进行实验，发现实验结果和演绎推理的结果是一样的，由此证明假说是正确的。这属于演绎推理，它体现了从一般到特殊的科学思维。研究表明：孟德尔所用的假说演绎法的推理方式属于充分条件假言推理，用自然语言可表达为“如果假说成立，那么Fl测交后代会出现1：1的性状比例3 .模型与建模对于性状分离比产生原因的理解，教材中用彩球模拟配子，用小桶模拟生殖器官，用不同彩球的随机组合，模拟生物在生殖过程中，雌雄配子的随机结合。学生通过模拟活动，较好的理解性状分离比产生的原因。这属于科学思维中的模型与建模，它能把抽象、微观的世界具体、形象化，便于科学研究。4 .批判性思维归纳法因不能穷举，所以推出的结论可能不具有绝对性。如3：1的性状分离比就不能适用于所有一对相对性状杂交后代的遗传现象。而演绎推理从逻辑上来说虽然严密，但它推出的结果是否为真，取决于大前提是否为真，孟德尔利用假说来解释3：1的遗传规律，然后演绎推理并和实验结果进行对比，得出假说正确，这里的大前提是3：1的性状分离比是真理，但我们知道，3：1的性状分离比是通过归纳法得出的，本身就存在逻辑的漏洞，即并不是所有一对相对性状的杂交后代性状分离比都为3：1,所以通过该假说演绎法验证从逻辑上来说是存在一定问题的。笔者在教授这部分内容时就有学生提出质疑，如当时科学家用其他植物进行杂交实验并没有发现出现3：1的分离比，用一次演绎推理和实验进行比对是否存在偶然性等？所以，要辩证看待科学思维和方法的科学性和局限性，这属于科学思维中的批判性思维。5 .创新思维孟德尔根据豌豆的特点，选择其作为遗传研究的材料，同时他将数学中的统计法应用到遗传的研究，这都体现了其创新思维。同时，他大胆的假说，提出遗传因子概念，这都是超越他那个时代的一种非凡的设想。科学思维能够支持学生获取新知识，学会如何使用知识，建构并评价假设和观点。在课堂教学实践中，可通过以下策略来培养学生的科学思维。二、科学思维的培养策略下面以本章第一节的演绎推理为例，介绍培养科学思维的课堂教学策略。6 .创设情境引入（1）情境：你的同桌今天上午请假，下午来时告诉你是因为生病打吊针。你如何迅速、准确地判断他的理由是否真实？在创设情境时，一要贴近学生生活，这样的情境有代入感，学生能很快融入进去，不排斥，所以笔者选择平时学生最常见的请假原因进行推断。二要简洁，简洁的情境能让学生直入主题思考，提高课堂效率。三要消除情境中的干扰项，避免脱离情境设计的意图方向，从而产生五花八门的答案，如在该情境中，为了避免学生回答去医院调查，询问该学生家长等与设计意图不符的情况，笔者加入了要求一一“迅速、准确，这样学生往往只能借助于演绎推理来进行判断，如有学生通过观察其同桌胳膊上是否有针眼来进行判断。（2）引入：你这样的判断科学吗？理由是什么？这两个问题由对如何判断的思考升华到对判断过程所用思维方法的思考，从而引入演绎推理这一科学思维。7 .科学探究辨析（1）科学探究：孟德尔在提出遗传因子的假说后，在当时无法直接观测到遗传因子的情况下，如何证明它的存在，且在遗传时遵循分离定律呢？该科学探讨的过程可根据学情开展，即基础较好、思维灵活的学生可考虑设计问题串引导其像科学家那样思考；基础较薄弱的学生可考虑让其直接阅读分析孟德尔的科学探究过程。（2）思维辨析：你（科学家）在探究过程中用到什么思维方法？有何优点？得出的结论可靠吗？一定正确吗？前两个问题主要让学生了解到演绎推理在科学探究中的应用及其优点，而后面的问题需要学生深入分析孟德尔所用“假说演绎法的逻辑局限性，即孟德尔在探究遗传规律时所用的“假说-演绎法”，从理论上分析并不具逻辑的必然性，但作为探究不可直接观测的自然规律和科学本质所用的方法，仍是科学和必要的。从而学会对演绎推理思维进行深入辨析，发现它的局限性和科学性，可以加深对演绎推理思维的掌握和理解，同时，也培养了学生的批判性思维。8 .生活实践巩固除通过课后习题巩固该思维方法外，笔者还布置学生从生活中找出利用演绎推理的实例，或利用演绎推理解决生活中的问题。如学生举出医生经常通过就诊病人的一些临床表现来判断其所患疾病就利用了演绎推理思维。三、教学启示在本章教学时，教师往往只关注演绎推理思维，而忽视了其他科学思维，既浪费了利用该部分内容培养或巩固这些科学思维的时机，也不利于学生理解科学研究的复杂性、综合性和灵活多样性。在培养学生科学思维时，无论是情境引入还是应用巩固，需着眼于生活实际，其好处有：能够激发学生兴趣，对科学思维产生亲近感；能够让学生学以致用，激发学习欲望，培养社会责任；由于把科学思维跟生活实际联系起来，而非仅仅跟科学家的研究结合，更能培养出学生适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。在培养学生科学思维时，还需用辩证的眼光来审视科学思维的局限性，有助于学生深入理解科学思维的内涵、本质，从而能够在生活实践中正确的应用它。本章蕴含的科学思维在其他章节中也有涉及，因此，教师在进行本章教学时不必着力所有科学思维，应从高中整个学段，结合课标要求、教材编写总体规划这些科学思维的教学安排。另外，科学思维的培养也非通过一章、一节的教学就可以完成，教师应持续关注这些科学思维在不同地方的培养方式，如，归纳推理在人教版必修一第一章第一节就开始安排培养，而在本章出现时，笔者通过课堂提问：孟德尔发现F出现高茎：2矮茎为3：1的性状分离比，这是必然还是偶然，如果你是孟德尔，你该怎么做？你这么做的道理是什么？让学生回顾不完全归纳的应用，从而进一步发展学生的归纳推理思维。参考文献1刘恩山，曹保义.普通高中生物学课程标准（2017年版）解读M.北京：高等教育出版社，2018：44.2赵照.孟德尔“假说演绎法的逻辑必然性分析J.中学生物教学2020,11：18-19.