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理解假说演绎法 培养理性思维的生物核心素养


2019年02月27日22:20

摘要20144月,教育部颁布的 《关于全面深化课程改革,落实立德树人根本任务的意见》明确提出发展学生的核心素养。生物学核心素养是由四个要素组成:生命观念、理性思维、科学探究、社会责任。其中理性思维是指能够运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模等方法探讨生命现象及规律。由此提出了一个重要的方法——假说演绎法。它是在观察和分析基础上提出问题,通过推理给出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验、演绎推理,最终得出结论的科学方法。在生物教学中对假说演绎法等科学方法论的要求很高,高考中对方法论的考核也是重点,因此学生如何理解假说演绎法就显得非常重要。本文结合自己的教学实践,谈谈如何让学生理解假说演绎法,并感悟其是生物核心素养——理性思维的重要体现。

关键词:高中生物;假说演绎法;生物核心素养;理性思维;培养

―、在日常教学中,让学生理解假说演绎法的一般步骤,体会理性思维的科学性

素材1:“一对相对性状的实验一课中假说演绎法的教学实施。

观察现象:高茎豌豆和矮茎豌豆杂交,F1全部是高茎;F2全部是高茎;F1自交,F2高径:矮茎=3:1

提出问题:为什么F1全部是高茎?为什么F2高茎:矮茎=3:1 ?

做出假说:高茎相对矮茎是显性性状;性状是由成对的遗传因子控制的,在形成配子时遗子因子彼此分离,分别进人不同配子;受精时配子的结合是随机的。

演绎推理:F1与矮茎豌豆杂交,后代高茎:矮茎=1:1

实验验证:通过实际实验,结果确实是高茎:矮茎=1:1

得出结论:预期结果与真实实验结果一致,假说正确,得出分离定律。

素材2: “DNA复制一课中假说演绎法的教学实施。

观察现象:细胞分裂时遗传物质的数量没有减少。

提出问题:DNA可以进行复制,那么复制的机理是什么?

做出假说:DNA是半保留复制。

演绎推理:亲代100%重带; 复制第一代,100%中带;复制第二代,50%中带,50%轻带。

实验验证:大肠杆菌培养分离DNA实验(同位素标记法和密度梯度离心法)。实验试管中确实出现了三个条带(重带、中带、轻带)

得出结论:预期结果与真实实验结果一致,假说正确,得出 DNA是半保留复制。

在日常教学中经过这样的训练,学生会逐渐掌握假说演绎法的一般步骤,加深对步骤的理解。在以后的学习中学生就会自觉的去应用假说演绎法,构建新的生物学知识。同时也体会到了理性思维的科学性和其过程的可操作性、实用性。

二、在科学探究中,让学生理解假说演绎法是科学探究的重要内涵,而科学探究又是理性思维的实证过程

素材1:“生长素的发现一课中假说演绎法的教学实施。

观察现象:学生观察常见的植物向光生长现象。

提出问题:为什么植物向光生长?

做出假说:分析达尔文实验, 实验都证明了什么,帮助学生理 解达尔文提出的假说。

演绎推理:如果这种刺激真实存在,并且是物质性的,那么该物质就可以直接引起植物的弯曲生长,对此做出预期。

实验验证:学生设计探究性实验,与预期结果做比较,判断假说的真伪。

得出结论:植物的向光生长是因为单侧光引起生长素分布不均,使下部的伸长区背光侧生长快而弯向光源生长。

我们通过科学探究实验就会发现,实际上假说演绎法就是科学探究的重要内涵。因此我们把假说演绎分析透彻,学生在理解时,也一定会加深对科学探究的认识,而科学探究又是理性思维的实证过程。

三、在学科综合应用中,让学生理解假说演绎法是理性思维的一种科学方法

分小组让学生讨论,自己在其它学科中碰到的假说演绎法。例如在物理方面,牛顿和伽利略对自由落体运动的解释;在化学方面,烷烃、烯烃、炔烃等化学性质的学习,都会应用到假说演绎法。当然同学也可以和相关的教师进行深层次的探讨,通过学科间的融会贯通,真正领悟假说演绎法是理性思维的一种科学方法。

四、在解题中,让学生理解假说演绎法在高考中的应用,锻炼学生的理性思维

遗传题目在高考中分值高且 类型差异较大,形式灵活多变,解题难度大,学生得分低。其实遗传题目的解题思路不外乎假设推断4结论”,也就是假说演绎法的过程。因此,通过解题也可以帮助学生领悟假设演绎法,锻炼学生的理性思维。

素材1:已知果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼各为一对相对性状,分别受一对等位基因控制,且两对等位基因位于不同的染色体上。为了确定它们的显隐性关系以及基因的位置,某同学让一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂交,子一代中表现型及其分离比为长趨红眼:长翅棕眼:小趨红眼:小趨棕眼=3:3: 1:1。回答下列问题:⑴如果翅长基因位于常染色体上,眼色基因位于x染色体上,棕眼对红眼为显性的假设成立,则理论上, 子一代长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为,子一代小翅红眼果蝇中雄性个体所占比例为  。答案:⑴0.1(100%)

假说演绎法的解题思路:

理清条件:一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂交;子一代长趨红眼:长翅棕眼:小趨红眼:小趨棕眼=3:3:1:1

提出问题:显性性状是什么?基因位于X染色体上还是常染色体上?

做出假设:翅长基因位于常染色体上,眼色基因位于x染色体上,棕眼对红眼为显性。

演绎推理:棕眼是显性,亲本雌性是红眼,棕眼是雄性,故子代 中长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为0,子代雄性都表现为红眼。

得出结论:试题所给条件有限,最终不能完全定论,这只是其中一种情况,还可以用同样的方法讨论其它情况。

像这样应用假说演绎法来推理和解决一些遗传题目,就可以有效避免盲目做题,能大大提高解题的准确性和效率,同时也可帮助学生理解假说演绎法在高考中的应用,锻炼学生的理性思维。

综上所述,假说演绎法是形成和构建生物学理论的一种重要思维方法,对学生来讲研究方法的学习正是授之以渔,学完高中生物课程以后,别的具体知识都可能忘记,但这些科学方法会存留下来,这就是真正的生物核心素养——理性思维。

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参考文献:
[1]陶文楼.假说的验证与假说演绎法——兼论实践检验的具体化问题[J].天津师范大学学报(社会科学版).198605

作者简介:刘莹;辽宁省本溪满族自治县高级中学;大学本科;一级教师; 研究方向:高中生物教学。

 


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