基于科學方法體悟的教學設計
——以“基因的分離定律(第一課時)”教學為例

吳久宏 （江蘇省溧水高級中學 江蘇南京 211200）

基于科學方法體悟的教學設計
——以“基因的分離定律(第一課時)”教學為例

吳久宏 （江蘇省溧水高級中學 江蘇南京 211200）

以還原孟德爾運用“假說—演繹”的科學研究方法得出“基因的分離定律”為教學主線，引領學生體悟科學方法的運用，從而理解科學的本質，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)。

假說—演繹 科學方法 科學素養(yǎng)

當科學技術越來越成為引領和影響社會文化發(fā)展的重要因素之后，教育工作者也逐漸改變了對原有學科教學的理解。教學已不再滿足于使學生在學科中了解“世界是怎樣的”命題，而是更期待使學生在了解世界的基礎上，進一步理解人們“怎樣認識世界是這樣的”歷程。充分挖掘文本中的科學方法教學素材，從“結論的探尋”到“是如何探尋結論的”轉變，基于科學方法體悟的教學設計應是一線教師的神圣使命和不懈追求。下面以人教版“基因的分離定律(第一課時)”教學為例，談初淺理解和做法。

1 教材分析

“基因的分離定律”是人教版教材《必修2·遺傳與進化》中第一章第一節(jié)內容。作為遺傳學的開篇，是繼續(xù)學好本模塊中“基因的自由組合定律”“基因在染色體上”“伴性遺傳”等知識的基礎。同時，本節(jié)內容的更大價值在于引領學生體悟“假說—演繹”科學方法論價值及其在科學研究中的作用，因此是進行科學研究方法教育的絕佳素材。

本節(jié)課的內容按科學發(fā)現史的發(fā)展線索編寫，學生在學習時由于缺乏減數分裂的知識作鋪墊，所以認知上勢必會存在一定的難度。如何在教學過程中引導學生根據實驗現象去推理、去分析，從而揭示遺傳本質成了本節(jié)教學的重難點。

《普通高中生物課程標準（實驗）》對本節(jié)內容這樣定位：“具體內容標準”為“分析孟德爾遺傳實驗的科學方法”，“要求水平”為“應用”?；诖?，本節(jié)課開展探究式教學，還原孟德爾的研究場景，再現孟德爾的研究過程，讓學生嘗試提出假說，驗證假說，從而領悟“假說—演繹”的科學研究方法。

2 教學目標

2.1 知識目標

概述一對相對性狀的雜交實驗和對分離現象的解釋；分析孟德爾遺傳實驗的過程與結果。

2.2 能力目標

通過相關背景材料的分析，總結歸納科學研究的一般過程；依據研究目的選擇合適的實驗材料；運用推理的方法對觀察到的現象進行解釋；運用數理統計方法處理歸納、比較和分析實驗數據。

2.3 情感、態(tài)度與價值觀目標

分析孟德爾遺傳實驗的過程與結果，體驗孟德爾遺傳實驗的科學思想，逐步養(yǎng)成科學探究的思維習慣。

3 教學過程

3.1 借助史料，提示人類對“遺傳規(guī)律”的迫切探尋

投影“柏拉圖”和“亞里斯多德”對“遺傳”現象的理解：柏拉圖認為“子女更像父親還是母親取決于受孕時哪一方的感情投入更深刻一些”，亞里斯多德認為“雄性提供‘藍圖’，母體提供物質”。

學生：看到此材料，發(fā)出笑聲……

教師：人們對遺傳規(guī)律的探尋顯得非常迫切，但由于受到當時研究水平、認知范疇的限制，人們想急切知道3個問題：① 遺傳物質在細胞內是怎樣存在？② 親代的遺傳物質是如何傳遞給子代的呢？③ 父本和母本的遺傳物質在子代細胞內相遇，保持獨立，還是合二為一？

3.2 簡略介紹孟德爾生平，引出“假說—演繹”法

利用中國現代遺傳學奠基人談家楨對孟德爾的評價：“遺傳學是一棵根深葉茂的大樹，孟德爾便是具有頑強生命力的種子”，介紹孟德爾成功的關鍵因素：8年的堅持、成功選擇了實驗材料、科學的統計方法，更為重要的是運用科學的研究方法，這種方法現在稱為““假說——演繹”法。

教師過渡：那么，什么是“假說——演繹”法呢？

3.3 利用熟知的生活原型，感知“假說—演繹”法的基本環(huán)節(jié)

“假說—演繹”法對培養(yǎng)學生的探究能力非常關鍵，因為構想假說需要大膽設想，演繹推理需要縝密思維，驗證假設則需要設計實驗、尋求證據、進行論證。因此，教學設計時，教師有必要先弄清“假說—演繹”法的基本內涵，方能引領學生體悟其方法論價值。

在這一環(huán)節(jié)，筆者利用學生熟知的牽?；ㄔ纭⒅小⑼眍伾兓虻奶骄繛樗夭?，體驗“假說—演繹”法（圖 1）。

3.4以一對相對性狀的雜交實驗為例，宏觀感知孟德爾運用“假說—演繹”法研究

這是本節(jié)課最核心的部分，筆者采用了“突出主線”“削枝強干”的教學策略：對于“相對性狀”“性狀分離”“雜交”“測交”等概念沒有深入講解，對于“為什么選擇豌豆做實驗材料”“F1為何全是高莖”等內容，則通過巧妙的設問（如：如果你是孟德爾，你會怎樣想？）激發(fā)學生和孟德爾一起進行思維共振。

在這一部分中，教師設計核心“問題鏈”，以問題驅動學生的學習過程，進而活躍學生的思維：

① 孟德爾把買來的34個不同品種的豌豆一起試種了2年，這些種子都產生了完全穩(wěn)定和各自相似的后代，這說明什么問題？試種有什么好處？

（目的：引出“純種”的概念，突出科學研究選材的重要性。）

② 高莖和矮莖雜交，請你預測后代最可能是什么？

（目的：讓學生產生強烈的認知沖突，學生很可能認為中等高度的莖，但實際全是高莖，進而學生提出問題：為什么F1全是高莖呢？）

③ 孟德爾曾驗證了親本中的高莖自交不會出現矮莖后代，高莖的F1自交后代為什么會出現矮莖后代呢？同學們能不能做出大膽的科學猜想？

（目的：設置懸念，培養(yǎng)學生的問題意識，激發(fā)他們勇于猜想，善于提出創(chuàng)造性的見解。）

以一對相對性狀的分離實驗為例，分析孟德爾在進行豌豆雜交實驗過程以及提出基因的分離定律的過程中，體現“假說—演繹”法的如圖2所示。

3.5小組合作運用“假說——演繹”法探究生活中的問題

“學以致用”，在課堂的最后一個環(huán)節(jié)，進行小組合作活動，運用所學的“假說——演繹”法進行探究，讓學生在頭腦中重演過去的思想，并且是在自己的知識結構中重演它，批判地思維并形成自己對它的價值的判斷。

教師提出大家熟知的唐代詩人杜牧在《山行》中的詩句：“停車坐愛楓林晚，霜葉紅于二月花”，然后提出問題：導致楓葉變紅的外界因素是什么？學生沿著“做出假設——演繹推理——設計實驗——檢驗假設——得出結論”的程序進行自主設計、探究與分享，最后選擇小組進行課堂匯報，小組間進行思維的交流與碰撞，進一步體悟科學方法的合理運用。

圖2 孟德爾運用“假說——演繹”法探尋“基因的分離定律”

4 教學反思

本節(jié)課以科學方法的體悟為主線貫穿教學始終，沿著“問題→假說→實證→結論”的程序展開，學生領悟了“假說—演繹”法，在厚重的歷史中體會孟德爾的艱難、偉大，感受孟德爾的魅力。學生的理性思維在潛移默化中得到培養(yǎng)。

笛卡爾說：“最有價值的知識是關于方法的知識”。本節(jié)內容精彩地體現了科學思維、科學方法與科學精神在科學探索中的重大作用。教學中按照科學研究發(fā)現的脈絡，構建探究式教學，突出科學研究中的假說與演繹的科學思維方法，將結論與發(fā)現的過程有機地結合起來，學生在學習過程中體驗科學規(guī)律的形成過程，學習孟德爾的實驗方法，特別是“假說—演繹”法，以及孟德爾的科學精神，其價值遠遠高于對遺傳規(guī)律本身的學習。

［1］ 朱立祥，李曉輝.普通高中生物課程分析與實施策略[M].北京：北京師范大學出版社，2010：119-121.

［2］ 譚永平.從發(fā)展核心素質的視角探討高中生物必修內容的變革[J].課程·教材·教法，2016，（7）：62.

G633.91

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本文是江蘇省中小學教學研究第十期課題“基于鄉(xiāng)土資源的化學生物學科融合的校本課程的研究”（項目編號為No.2013JK10—l004）的研究成果。

文件編號：1003-7586(2017)10-0014-03