例析基于理性思維的科學史教學策略

范潔

人教版高中生物《必修2·遺傳和進化》第二章“基因和染色體的關系”第二節“基因在染色體上”，包括“薩頓的假說”“基因位于染色體上的實驗證據”和“孟德爾遺傳規律的現代解釋”三部分內容。課程標準要求學生能夠“說明基因和遺傳信息的關系”；“總結人類對遺傳物質的探索過程”。要達成這兩個目標，學生首先要知道基因的位置和基因的定義。但基因看不見摸不著，十分抽象，所以學生會感到非常困惑。因此在教學中，教師要借助圖片、模型、多媒體動畫，引導學生進行探究；另外對于“基因在染色體上”這個結論的得出，薩頓和摩爾根都做出了杰出的貢獻，應該讓學生領悟到他們獨到的研究方法、縝密的思考、嚴謹的推理，并親自體驗這個推理過程。

1 抽絲剝繭，別有乾坤

很多教師都注意到，摩爾根在設計果蠅雜交實驗的時候用到了假說-演繹法。其實這整節內容設計也是一個假說-演繹的過程，如圖1所示。

薩頓用蝗蟲細胞作材料進行研究，發現了等位基因的分離與減數分裂過程中同源染色體的分離非常相似的現象，從而得到假說：基因在染色體上。而摩爾根通過果蠅的雜交實驗正好驗證了這個假說。最終得到了結論：基因在染色體上。這同樣也是假說-演繹法。所以，筆者在設計導學案時，就構建好框架，使整節課的主線一目了然。

2 類比推理，反思論證

薩頓通過觀察蝗蟲體細胞、精子和卵細胞中染色體的數目和行為，發現基因行為和染色體行為存在著明顯的平行關系，見表1。

通過類比推理法，推斷出基因在染色體上的結論。

薩頓經類比推理得出的結論：基因在染色體上，這一定正確嗎？通過類比推理得出的結論是不一定正確的。薩頓的假說因缺少實驗證據而受到美國科學家摩爾根等人的懷疑。摩爾根還明確表示不相信孟德爾的遺傳理論，一直希望推翻他們的觀點。

3 大膽假設，演繹推理

如果按照薩頓的理論：基因在染色體上，那么，控制白眼的基因是在常染色體上，還是在性染色體上呢？如果在性染色體上，又有哪些可能呢？教師可以讓學生分組討論，大膽說出多種情況的假說，然后想辦法設計實驗否定其他組的假說：

假說一：控制白眼的基因在常染色體上；

假說二：控制白眼的基因在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因；

假說三：控制白眼的基因在X、Y染色體上；

假說四：控制白眼的基因在X染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因；

……

如何驗證以上各種假說的正確與否呢？這就需要學生根據假設，演繹推理，進而確定是否符合假說。比如，關于假說一，根據F2代雌雄果蠅情況不同，推導出，控制白眼的基因不在常染色體上，否定假說一。關于假說二，若在Y染色體上，而X染色體上沒有它的等位基因，則F2是白眼，則逆推F1雄性應該均為白眼，且正常情況下雌果蠅也不可能出現白眼，這與事實不符，否定假說二。對剩下的兩種情況，教師可以適當留白，要求學生課后完成演繹推理，鍛煉他們獨立探索的能力。

4 從古至今，相互印證

關于“基因在染色體上”這一結論，薩頓和摩爾根固然是功不可沒，前者通過類比推理得出了“基因在染色體上”這一假說，后者通過果蠅的雜交實驗驗證了控制果蠅白眼的基因位于X染色體上。結合現代分子生物學技術可以更加準確地將基因定位在染色體上，我們可以通過直接展示一些基因在染色體上的熒光定位照片，讓學生更加深刻、直觀地認識到“基因在染色體上”這一結論。

隨著科學技術的發展，教師可以用更加先進的技術來驗證前人的結論是否正確。

本節內容涉及到的知識點多且抽象，在學習過程中還需要較強的邏輯推理和理性思維能力，所以有部分學生學習起來非常困難，不能理清思路。所以教師在設計這節課的時候，主線一定要清晰明了，并且多設計探究活動，讓學生動起來，主動去探究。