以假說(shuō)
——演繹法的應(yīng)用為線索滲透培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力

姚靜 廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué) 510375

2017 年版的高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)提出：要求學(xué)生主動(dòng)地參加學(xué)習(xí)，在親歷提出問題、獲取信息、尋找證據(jù)、檢驗(yàn)假設(shè)、發(fā)現(xiàn)規(guī)律等過程中習(xí)得生物學(xué)知識(shí)，養(yǎng)成科學(xué)思維的習(xí)慣。假說(shuō)—演繹法作為現(xiàn)代科學(xué)研究的重要方法，其應(yīng)用的過程涵蓋了課標(biāo)中提出的這幾項(xiàng)思維過程，是在高中生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生理性思維很好抓手。元認(rèn)知能力的高低則體現(xiàn)的學(xué)生的自主參與學(xué)習(xí)和主動(dòng)調(diào)整思維和學(xué)習(xí)策略的能力。學(xué)生經(jīng)過孟德爾、摩爾根的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和深入剖析，已經(jīng)了解假說(shuō)-演繹法的本質(zhì)和基本流程，在此前提下，將假說(shuō)-演繹法遷移應(yīng)用到新的探究情境中，通過教師的引導(dǎo)可以訓(xùn)練提高學(xué)生的元認(rèn)知能力。

元認(rèn)知是美國(guó)心理學(xué)家J.H. 弗拉維爾提出的概念，簡(jiǎn)單的說(shuō)是人對(duì)自己的感知、記憶、思維等認(rèn)知活動(dòng)本身的再感知、再記憶、再思維。即對(duì)自己認(rèn)知思維的觀察和調(diào)整，主要包括元認(rèn)知知識(shí)、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知監(jiān)控三方面。元認(rèn)知知識(shí)是指?jìng)€(gè)體關(guān)于自己的認(rèn)知活動(dòng)、認(rèn)知資源和認(rèn)知策略的知識(shí)，元認(rèn)知監(jiān)控則側(cè)重于對(duì)認(rèn)知過程的調(diào)整。學(xué)習(xí)者元認(rèn)知能力就是學(xué)生主動(dòng)探究結(jié)論背后的思考方式，進(jìn)而優(yōu)化自己的思考方式的能力，體現(xiàn)為安排自己學(xué)習(xí)的能力、制定學(xué)習(xí)計(jì)劃的能力、監(jiān)控成功的能力以及修正錯(cuò)誤的能力

1. 生物教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生元認(rèn)知能力的意義

培養(yǎng)學(xué)生的元認(rèn)知能力，能讓學(xué)生學(xué)會(huì)“自主學(xué)習(xí)”提高學(xué)習(xí)的有效性。元認(rèn)知知識(shí)可以幫助學(xué)生定義學(xué)習(xí)目標(biāo)、認(rèn)識(shí)自己目前的知識(shí)局限。元認(rèn)知監(jiān)控可以幫助學(xué)生對(duì)理解過的過程進(jìn)行監(jiān)控來(lái)確定理解在哪個(gè)環(huán)節(jié)出錯(cuò)，進(jìn)而采取措施改變現(xiàn)狀。高中生在學(xué)習(xí)生物的過程中常常出現(xiàn)“上課一聽就懂—考試一做就錯(cuò)—考后一看就會(huì)”的怪現(xiàn)象，導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為生物學(xué)是“理科中的文科”。這反映出學(xué)生對(duì)生物學(xué)概念的認(rèn)知能力、新情景中的問題解決能力和學(xué)習(xí)策略的制定能力亟待提高。

元認(rèn)知主要采取“內(nèi)部對(duì)話”的形式，許多學(xué)生沒有注意到其中的重要性，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自問自答，能幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)新問題，或是以一種批判的態(tài)度來(lái)關(guān)注和審視自己的邏輯過程，運(yùn)用元認(rèn)知不斷挑戰(zhàn)現(xiàn)有的知識(shí)水平，并且超越它。

近年的高考在考察理解里的基礎(chǔ)上，越來(lái)越重視考察學(xué)生的情景遷移和策略分析能力，教師在課堂中給學(xué)生提供“專家型學(xué)習(xí)者”的模式進(jìn)行思考，讓學(xué)生在解決問題前先考慮解決問題需要的主要原理是什么？為什么要運(yùn)用這些原理，運(yùn)用原理的過程是怎樣的？這樣的課堂能夠?qū)W生讓學(xué)生意識(shí)到策略的重要性，從而提高學(xué)生知識(shí)遷移的能力。

2. 教學(xué)實(shí)踐

2.1 觀察領(lǐng)悟科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)策略，體驗(yàn)認(rèn)知過程的“專家模式”

在必修1《光合作用的原理和應(yīng)用》這一節(jié)課文中，列舉了一系列光合作用探究歷程中的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，通過了解這些實(shí)驗(yàn)的過主要內(nèi)容和結(jié)果，學(xué)生從局部到整體還原出光合作用的總反應(yīng)式。在必修1 中“假說(shuō)- 演繹”的思想方法還沒正式出現(xiàn)在課文和教學(xué)目標(biāo)中，但在這些實(shí)驗(yàn)當(dāng)中已經(jīng)有所體現(xiàn)，筆者在課堂上和學(xué)生們談到以下幾個(gè)問題：①普利斯特利的設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)為什么要用蠟燭和小鼠兩種實(shí)驗(yàn)材料？只用其中一種也可以得出相同的結(jié)論嗎？②恩格爾曼在以水綿為材料的實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了極細(xì)光束和完全暴露在光下兩種光照的方式，得到的結(jié)論是一致的——葉綠體是水綿光合作用的場(chǎng)所，那么實(shí)際上實(shí)驗(yàn)只需要做前一組就夠了嗎？③魯賓和卡門的為什么要分別標(biāo)記H2O 和CO2 中的氧原子？第二組實(shí)驗(yàn)看似沒有必要，但是科學(xué)家們不約而同地都設(shè)計(jì)并實(shí)踐了，可見它們不是第一組的簡(jiǎn)單重復(fù)。以上問題的討論，學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)家們?cè)谘芯恐薪?jīng)歷了“實(shí)驗(yàn)→觀察→假設(shè)→演繹推理→實(shí)證”的過程，對(duì)“假說(shuō)- 演繹法”有了初步的認(rèn)識(shí)。

由于高中生的探究活動(dòng)通常都是有明確結(jié)論的“假探究”，學(xué)生容易將焦點(diǎn)放在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)對(duì)照和實(shí)驗(yàn)過程上，卻忽視了“真探究”的策略性思維。“專家型的學(xué)習(xí)者”的思考模式其中一個(gè)特點(diǎn)是在解決問題前先確定策略，分析體會(huì)科學(xué)家在得出結(jié)論背后的思維策略，能增加學(xué)生在元認(rèn)知監(jiān)控中的檢查節(jié)點(diǎn)，在元認(rèn)知體驗(yàn)和監(jiān)控的循環(huán)中提升元認(rèn)知能力。

2.2 分析真實(shí)的實(shí)驗(yàn)材料，以提高激活背景知識(shí)能力和預(yù)測(cè)結(jié)果能力

在《減數(shù)分裂——精子的形成》一節(jié)中，課文只提供了精子形成過程的模式圖。筆者在講解減數(shù)分裂過程之前，先將一套百合花花藥中處于減數(shù)分裂各個(gè)時(shí)期的細(xì)胞顯微照片發(fā)到學(xué)生手中，請(qǐng)他們二人一組給圖片排序。在活動(dòng)過程中，學(xué)生自主激活了關(guān)于有絲分裂過程各時(shí)期細(xì)胞染色體行為及圖像特征的背景知識(shí)，再根據(jù)新資料中細(xì)胞的數(shù)目、大小、染色體數(shù)目等信息進(jìn)行預(yù)測(cè)：得出細(xì)胞減數(shù)分裂過程經(jīng)歷了兩次分裂，每個(gè)精原細(xì)胞將形成4 個(gè)子細(xì)胞的推測(cè)。這一活動(dòng)真實(shí)地還原了科學(xué)家研究減數(shù)分裂的推理情景，不僅讓學(xué)生完成了一次“實(shí)驗(yàn)→觀察→假設(shè)”的思維過程，也讓學(xué)生真實(shí)地感受到研究的難點(diǎn)在哪些時(shí)期。

2.3 向自己解釋以改進(jìn)理解能力

在講解“同源染色體聯(lián)會(huì)形成四分體”的教學(xué)環(huán)節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生觀察百合花（2n=24）花藥中處于減I 前期的細(xì)胞圖像，不難發(fā)現(xiàn)“染色體結(jié)構(gòu)”（實(shí)質(zhì)上是四分體）只有12 個(gè)，細(xì)胞并沒有完成分裂，為何會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？學(xué)生很容易推測(cè)這種“新結(jié)構(gòu)”應(yīng)該是由2 個(gè)染色體組成，那染色體兩兩組合的規(guī)則是什么呢？請(qǐng)學(xué)生嘗試作出假設(shè)。

3. 小結(jié)

假說(shuō)，是在已有的知識(shí)和事實(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)事物的本質(zhì)和規(guī)律作出推測(cè)性說(shuō)明，既需要一定的事實(shí)依據(jù)，有需要思維的靈活性和創(chuàng)新性。從以上案例中可見，學(xué)生容易被課本的描述限制，缺乏創(chuàng)造性和靈活性，通過實(shí)踐活動(dòng)的引導(dǎo)能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的元認(rèn)知能力，通過對(duì)問題的深度分析和自我思維監(jiān)控之后，提出合理且有創(chuàng)造性的假設(shè)，某些假設(shè)在思路上與科學(xué)家們的相似。學(xué)生的認(rèn)知過程在逐漸地向“專家模式”靠攏。演繹推理的過程需要符合邏輯規(guī)則，體現(xiàn)了科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，學(xué)生在推理的過程經(jīng)歷了自我對(duì)話的獨(dú)立思考，同伴討論當(dāng)中對(duì)自己和同學(xué)的觀點(diǎn)的審視、再反思，最后通過和老師之間的對(duì)話和發(fā)言完成思維的最后整理。

元認(rèn)知是逐步習(xí)得的，有賴于知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，它的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)漫長(zhǎng)的過程，教師在日常教學(xué)中要善于捕捉機(jī)會(huì)讓學(xué)生發(fā)揮和體驗(yàn)。