高中生物教學作出假設技能訓練初探

譚世玉　鐘永金　胡薇

作為由眾多生物學事實和理論組成的知識體系，生物科學是在人們不斷探究的過程中逐步發展起來的，根據《普通高中生物課程標準》，科學探究通常包括：提出問題、作出假設、制訂計劃、實施計劃、得出結論、交流與表達等。[1]作出假設是科學探究的核心技能之一，涉及嚴謹的推理和大膽的想象等思維方式，更是生物科學素養的重要組成要素。那么，高中生物教學應如何對學生進行作出假設的技能訓練呢？

一、作出假設概述

1.假設和作出假設

假設：在一定的經驗材料的基礎上，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。[2]

作出假設：是科學探究的技能之一，假設的提出，首先，要有實驗和觀察的依據；其次，需要嚴謹的推理和大膽的想象；第三，需要通過觀察和實驗進一步驗證和完善。

2.作出假設的基本過程

作出假設的過程，一般可分為如下三個階段：第一階段是假設的出發點和客觀依據；第二階段是假設基本觀點的提出；第三階段是假設具體內容的確定、驗證和完善。這三個階段是彼此相互依存、相輔相成的。引導學生進行作出假設的技能訓練的具體方法步驟如圖1所示.

二、作出假設技能訓練要點

人教版普通高中課程標準教科書生物必修3《穩態與環境》第3章第1節“植物生長素的發現”，以科學探究過程為主線安排教材內容，展現了科學家從生活現象中發現問題，在科學思維指導下定義問題，在科學實驗中解決問題的探究過程，該教學內容蘊含了作出假設的訓練素材。因此，以作出假設的方法步驟為教學線索設計教學，可實現對學生作出假設的技能訓練。

1.深入理解問題情境，明確問題的給定，為假設提供客觀事實

針對需要解決的問題，教師創設問題情境，引導學生深入理解問題情境，明確問題情境的實質內涵——給定，為假設提供觀察和實驗依據，即客觀事實。

示例：教師指導學生閱讀教材P46“問題探討”，引導學生調查研究和自然觀察問題情境——“向著窗外生長的植株”，明確問題的給定：①單側光是植物向光生長的條件；②植物的幼嫩部分彎向光源生長的實質是芽的不均勻生長的結果。總結客觀事實：植物向光生長的根本原因是單側光導致植物的芽發生了不均勻生長。

2.分析客觀事實，抽象歸納本質內涵，形成假設的基本觀念

客觀事實是一種結果，任何結果都有其產生的原因，探求導致結果的原因，是揭示結果本質內涵的過程，這個過程可以通過實驗的方法來實現。

示例：教師組織學生對上述客觀事實展開討論，深入分析如下問題：單側光作為植物向光生長的條件，是植物向光生長的直接誘因還是間接誘因呢？為解決這個問題，科學家達爾文以金絲雀虉草胚芽為實驗材料，設計并實施四組實驗（課本P46）。分析這四組實驗結果可知，植物向光生長的本質內涵：①胚芽鞘尖端是單側光的作用位點，而胚芽鞘尖端以下一段為向光生長的效應位點；②單側光是植物向光生長的間接誘因。

3.運用已知的知識和原理，進行嚴謹推理和大膽想象，提出假設的具體內容

（1）以假設的基本觀念為依據，結合已知知識原理，進行推理和想象，提出假設的具體內容

客觀事物的本質內涵、規律、原理等是人類進一步認識客觀世界的基礎，人類可以以此為依據，作為推理的已知判斷，運用嚴謹的推理和大膽的想象，對未知的事物作出新判斷，即作出假設。示例：教師啟發學生回憶再認芽的結構和生長特性等舊知識，引導學生運用嚴謹的推理和大膽的想象，為植物向光生長作出假設。

已知判斷：①芽的結構和生長特性；②單側光是植物發生向光生長的間接誘因；③胚芽鞘尖端是單側光的作用位點，而胚芽鞘尖端以下一段為向光生長的效應位點。

推理得出新判斷：單側光誘導胚芽鞘尖端產生直接誘因，下傳至胚芽鞘尖端以下一段發生作用。

大膽猜想：①單側光誘導胚芽鞘尖端產生的直接誘因可能是某種可傳遞的“影響”；②這種“影響”在胚芽的伸長區分布不均勻導致伸長區背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘向光彎曲生長。

歸納總結假設的具體內容：單側光誘導胚芽鞘尖端產生某種“影響”，向胚芽的伸長區不均勻傳遞，導致伸長區背光面比向光面生長快，進而使胚芽鞘出現向光性彎曲。

（2）通過演繹，運用假設預測新的實驗，進一步驗證和完善假設

假設是否正確，除了可以解釋已有的客觀結果以外，還得能預測新的實驗，這是作出假設的必要環節和技能。教師充分收集課程資源，創設問題情境，為學生運用假設演繹新實驗，預測其結果創設訓練平臺[3]。

示例：假設演繹——胚芽鞘尖端產生的“影響”經由不同的介質從胚芽鞘尖端往下部傳遞的實驗。

教師提供不同介質即瓊脂片與云母片的相關理化性質等知識背景，并創設如下問題情境：根據達爾文關于植物向光性的假設，在胚芽鞘尖端與胚芽伸長區之間分別插入瓊脂片、云母片，在單側光的照射下，實驗結果是怎樣的呢？請學生運用假設進行演繹，對實驗結果進行預測，具體演繹推理如下。

根據假設，已知判斷：①瓊脂片和云母片的理化性質；②胚芽鞘尖端在單側光照射下產生的這種“影響”，可能是一種可傳遞的物質。

推理得出新判斷：在胚芽鞘尖端與其以下部分之間放入可傳導介質（瓊脂片）和絕緣介質（云母片），在單側光照射下，前者發生向光彎曲生長，后者不生長不彎曲。

待學生對新實驗假說演繹出預測結果之后，教師展示科學家鮑森·詹森所做實驗的結果并對學生的預測給予評價，進而檢驗和強化學生假說演繹技能。

三、作出假設技能訓練策略

1.明確作出假設的基本過程，并以其為線索組織教學

作出假設的步驟包括：第一階段，通過自然觀察、調查研究或實驗，為作出假設提供大量的客觀事實；第二階段，分析客觀事實，抽象概括出其實質內涵，形成假設的基本觀念；第三階段，以假設的基本觀念為已知判斷，結合已知的知識原理，運用邏輯思維進行嚴謹的推理、運用非邏輯思維進行大膽的想象，提出假設的具體內容，并運用假設演繹解釋已有的客觀事實和預測新的實驗，以驗證和完善假設。

2.小組合作學習是作出假設技能訓練教學的有效組織形式

新課程強調同組異質、異組同質的小組合作學習，以利于培養學生自學能力和積極參與學習的意識，實現由學會到會學的轉變。在作出假設的技能訓練中，小組合作學習的優勢在于小組成員在已有知識儲備、邏輯思維和非邏輯思維水平、表達能力等方面各有所長，通過互補合作，集思廣益，有利于作出假說各階段的順利進行。

3.統整課程資源，開展作出假設技能的主題系列訓練，是強化和鞏固技能的有效途徑

普通高中課程標準教科書中，有很多內容適于作為對學生進行作出假設技能訓練的素材，教師應統整課程資源，充分挖掘，合理利用，以實施作出假設技能主題系列訓練，進而達到強化和鞏固學生作出假設的技能。例如，人教版普通高中課程標準教科書生物必修1中，可以以如下5個素材對學生進行作出假設技能的系列訓練：探究植物細胞的吸水和失水——生物膜的流動鑲嵌模型——關于酶本質的探索——探究酵母菌細胞呼吸的方式——光合作用的探究歷程。

另外，以科學探究技能主題系列訓練為線索統整課程資源，對于教師進行系統、合理地安排教學以及專業成長具有很大的幫助和促進作用，有利于教與學的互動，實現有效教學。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]陳咸峰.科學假說在科學理論形成中的作用[J].法制與社會，2010，（10）：281-282.

[3]黃麗芬.基于假說—演繹法培養學生科學思維研究[D].福建師范大學學位論文，2012.

（責任編輯 黃春香）endprint