善用教材，讓“提出假說”不再神秘

摘 要 針對目前大部分學生不會或不善于提出有效假說的現狀，嘗試利用“三環一表”模式法（即三個環節，一張“提出假說能力訓練工具表”），以教材所提供的資源為案例，引導學生明確假說的概念和提出假說的一般步驟，讓“提出假說”不再神秘，同時增強并強化學生在探究能力習得方面的自我效能感，促進提出假說能力的提升。

關鍵詞 提出假說 “三環一表”模式法 生物學教學

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

全面提高學生的生物科學素養是新一輪課程改革的核心任務，掌握一定的科學方法是提高生物科學素養的一部份。其中提出假說就是一種重要的科學方法。假說在探究中占有核心地位，是科學思維的主要要素。教師引導學生多進行有科學根據的假說，是智力和思維發展的一個重要方法。在生物學發展過程中有很多重要理論都是先提出假說，然后再對該假說進行驗證的基礎上得到結論的，如孟德爾的基因分離定律和自由組合定律的提出。因此對學生進行“提出假說能力訓練”具有現實性和必要性。

1 明確假說和提出假說概念

假說是指在一定的經驗材料即實驗、觀察現象和結果等的基礎上，以一定的科學知識即科學原理為依據，對自然界或生物學實驗中的可以觀察到的現象提出一種尚待通過科學實驗檢驗的推測或猜想。

提出假說是一個依據感性材料做出理性思考的過程。在這個過程中，理性思維起著重要的作用，即對該假說所涉及的有關生物學的基本知識、基本原理必須進行深入的理解。因此假說的提出要有實驗和觀察的依據，并且需要嚴謹的推理和大膽的想象。同時假說仍需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。

2 提出假說的“三環一表”模式法及其理論來源

（1） 科學家在探究過程中，提出假說的步驟一般可分為三個環節。

第一環節：搜集大量素材，產生科學問題，即在大量的實驗、現象、觀察和結果基礎上產生疑問。如在孟德爾的雜交實驗中實驗者通過大量的實驗，觀察到的現象有：豌豆子一代只出現顯性性狀，子二代出現性狀分離，并沒有出現當時盛傳的融合遺傳。這是為什么？在這些實驗現象面前產生了疑問。

第二環節：尋求理論支持，形成初步假說。為了回答第一環節提煉出的科學問題，要求實驗者發揮其主體性，充分運用各種有關的科學原理，對第一階段獲得的客觀事實展開歸納和演繹、分析和綜合、類比和想象等思維活動，形成假說的基本觀點。如孟德爾針對第一環節產生的疑問，尋找科學原理的支撐，由于當時孟德爾接受了化學上的發現及“分子—原子”理論。在這個原理基礎上，孟德爾經過嚴謹的推理和大膽想象，形成初步的假說。即生物的性狀是由一個個獨立的顆粒（遺傳因子）決定的;在遺傳過程中，這些顆粒既不相互融合，也不會在傳遞中消失;并且認為每個因子決定著一種特定的性狀，其中決定顯性性狀的為顯性遺傳因子，用大寫字母（如D）來表示;決定隱性性狀的為隱性遺傳因子，用小寫字母（如d）來表示;且當D和d同時出現時，呈現顯性性狀。

第三環節：確定假說內容，進行演繹完善。假說的具體內容是對已知現象的解釋和預見，仍需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。如孟德爾把形成的初步假說確定為假說具體內容，并設計了巧妙地測交實驗驗證了這一假說。

從上可以看出這三個環節是環環相扣，循序漸進的。第一環節是假說的出發點和客觀依據，第二環節是假說基本觀點的提出，第三環節是假說具體內容的確定和演繹。用流程圖形式表示如圖1所示。

（2） 學生的探究性學習是模擬科學家進行科學探究那樣，在教師所創設的一種類似于學術研究的情境中，通過自身自主、獨立地發現問題、實驗、操作、調查、信息搜集與處理、表達與交流等探索活動，獲得知識技能，發展情感與態度，培養探索精神和創新能力的學習方式和學習過程。從學習目的來看，主要是讓學生體驗科學探究的過程，掌握一些科學探究的方法，從而增強探究意識，培養探究能力，是一種特別重“過程”的學習方式。

筆者根據以上科學家探究中提出假說的三個環節，以建構主義學習理論為指導，結合自己教學中對學生進行提出假說能力訓練的實踐，擬定“提出假說能力訓練工具表”（表1），幫助學生主動地根據自己的經驗，通過信息加工活動建構知識體系。

（3） 由于學生的探究性學習是像科學家進行科學探究那樣的學習方式，因此兩者之間具有諸多的相似性。三個環節環環相扣，對于如何提出假說說明了程序性的操作步驟。“提出假說能力訓練工具表”則是把三個環節中零散的觀點進行科學歸納列入表中，使得整個訓練過程更加直觀與全面，獲得整體性的認知，同時建構的新知識體系更為精煉與系統。基于上述考慮，筆者在“提出假說訓練”教學時將該工具表（表1）和上面的流程圖（圖1）配合使用統稱為“三環一表”模式法。

3 “三環一表”模式法的應用案例

（1） 現用的人教版教材中有很多可供于進行“提出假說能力訓練”的課程資源，同時不同的教師對于同樣的教學內容可以有不同的處理方式。這就是常說的“教無定法”、“同課異構”。筆者結合自身的教學實踐，羅列人教版必修模塊中明顯可供于“提出假說能力訓練”的部分內容見表2。

（2） “三環一表”模式法具體應用案例。

以人教版必修1第四章第2節“細胞膜流動鑲嵌模型”的教學作為應用案例（圖2）。

根據以上的教學活動中總結“三環一表”為：

第一環節：感知大量的實驗現象、結果（如歐文頓、荷蘭科學家、羅伯特森等的實驗結果）以及對所涉及的有關概念即基本知識、基本原理（如相似相容原理、磷脂分子理化性質等）進行深入的理解。

第二環節，根據感性材料運用相關的概念對客觀對象做出判斷，即有所斷定和推理（如細胞膜由磷脂和蛋白質組成、磷脂分子必然排列為兩層，電鏡下所見暗-亮-暗三層結構為蛋白質-脂質-蛋白質）。

第三環節根據已知的判斷推理，進行大膽的想象（如生物膜的靜態統一結構、生物膜流動鑲嵌模型）。

再用“提出假說能力訓練工具表”歸納為表3。

3 提出假說能力訓練在教學中的優化策略

（1） 假說的提出必須基于大量的實驗、觀察現象和結果。因此所需要的樣本數要盡可能得多。在推理過程中常用到類比推理和歸納推理兩種思維方法。類比推理需要類比的是兩類事物的本質屬性，樣本越大，找到的屬性更易接近于物質的本質屬性。而在歸納推理過程中是從個別到一般的研究過程，除完全歸納推理外得到的推論范圍會超出原理的個別，因此結論具有或然性，增大樣本數，使或然性更多的靠近應然性。這樣就對學生和教師都提出了較高的要求。① 教師應善于使用教材或自身收集的材料巧妙地創設適當的問題情境，激發學生的問題意識，發現并提出問題。因為提出假說是以學生對問題的困惑為先導的。教師在教學時選擇恰當的素材，設置適當的情境引導學生積極思維是提出假說訓練很關鍵的一步。這個步驟既要結合教學目標的達成，更要考慮學生的已有的認知水平和生活經驗等因素來設置問題，使得該問題著在學生的“最近發展區”。② 學生需要有較完善的認識結構，完善的認知結構是提出“假說”的寬厚根基。正如心理學家加涅認為，學生對探究的問題要有較廣的背景知識，才有可能發現并提出問題。如果學生對某一問題全然不知的話，就不可能對所提供的大量信息進行選擇、整合、編碼，也就不可能作出有效的思考。學生進行猜測與假設的過程實際上就是“主體的科學認知結構對當前面臨的新知識、新問題進行的預測性的重組、整合的過程”，通過猜想與假沒“使外部知識與內部創造的不平衡達到暫時的平衡”。

（2） 提出假說的過程中還需要科學思維方法的指導，如善于對學生進行歸納推理、類比推理等方法的指導。這恰如為學生提出“假說”提供一副“腳手架”，以便學生沿著腳手架向上攀登，最后懂得如何構建“假說”。因此在教學過程中，教師對學生進行學法、科學思維的指導很有必要。

（3） 提出假說需學生認知范圍內科學原理來搭橋。在嚴謹推理的過程中，一些科學原理的獲取途徑是多方面的，更經常的時候需要跨學科的理論支撐。物理原理如分子運動原理;化學原理如相似相溶原理以及數學模型如概率分布原理，甚至一些社會科學中如哲學原理、宗教的思想都可能作用在生物的發展過程中。在進行推理時，教師應當拓展科學家當時所在時代的科技理論發展，也就是找出當時的推理依據，這樣使假說的提出才具有現實性和可行性。