哲學視野下發展學生科學思維的策略初探

摘?要：站在哲學的高度，對《伴性遺傳》教材內容作一番全方位的審視與剖析，緊緊圍繞培養學生生物學科核心素養這一主線展開。從哲學辯證唯物主義認識論的角度，讓學生學會將遺傳現象通過“建立模型”方法，即轉化為遺傳系譜圖，并通過分析遺傳系譜圖，從細胞水平和分子水平把握伴性遺傳的本質與規律，并將建立模型的科學研究方法應用于實踐。

關鍵詞：哲學;模型與建模;生物學科核心素養

一、 ?哲學與生物學科核心素養

以哲學的思想和智慧，從知識結構的把握著手，以培養學生的認知思維結構，讓學生從“知其然而知其所以然”到“知其意義與價值”。將學科知識體系、學科思想觀念、學科思維方法、學科精神文化，有機融入教學之中，全面提升學科教學的深度、高度和品質，引領高中生形成基于學科本質、價值和文化的持久的內在的學科核心素養。

生物學科核心素養包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任，是學科育人價值的集中體現，是學生在學習過程中逐漸發展起來的，在解決實際問題時所表現出來的價值觀、必備品格與關鍵能力。

二、 從哲學的視角分析教材，提升學科教學的高度，培養學生科學思維

從哲學的角度分析《伴性遺傳》教材內容，作一番全方位的審視與剖析，教材主要體現出辯證唯物主義認識論和矛盾的普遍性與特殊性的關系哲學思想。

（一）運用矛盾的共性與個性的辯證關系，學習生物學重要概念

在教材內容知識呈現的順序上，先讓學生學習紅綠色盲遺傳的規律和特點，然后歸納出伴X染色體隱性遺傳方式的遺傳規律和特點。從遺傳現象入手，引導學生深入探討遺傳現象背后所隱藏的遺傳規律。用相同知識呈現方法，以抗維生素D佝僂病為例，學習伴X染色體顯性遺傳的規律和特點。為了讓學生對“伴性遺傳知識結構”更為完整，教師可補充介紹“外耳道多毛癥”的遺傳現象，讓學生尋找伴Y染色體遺傳的規律與特點。學完上述三種類型的伴性遺傳的規律和特點，進一步引導學生概括出核心概念“伴性遺傳”的實質，即“性染色體上的基因傳遞和性別相關聯”是伴性遺傳的共性。

（二）運用矛盾的普遍性與特殊性的關系，學習生物學重要概念

教材先介紹XY型性別決定類型的伴性遺傳，后介紹ZW型性別決定類型的伴性遺傳，讓學生能舉一反三地推導出ZW型性別決定類型的伴性遺傳規律和特點，并應用于指導如雞、家蠶的選育等生產實踐。讓學生運用歸納與演繹的科學思維方法認識、探討和闡釋伴性遺傳現象所蘊藏的遺傳規律，掌握伴性遺傳科學本質。

（三）運用辯證唯物主義認識論的方法，培養學生科學思維能力

1. 根據學生認知規律和思維習慣引導學生科學思維，學習科學本質

《伴性遺傳》教材“資料分析”文本呈現一個紅綠色盲家系圖（如下圖），如何引導學生去充分利用“遺傳系譜圖”這一模型，探索隱藏在文本背后的科學本質？根據學生已有的遺傳的基本定律、減數分裂、基因在染色體上、對性染色體、常染色體已有一定認識，知道性染色體上的基因在遺傳時會與性別發生關聯等相關知識的基礎上，按由現象到本質的邏輯思維方式來設計問題串，讓學生通過感知達成認識，通過思考達成理解，通過應用達成內化的過程，來設計教學過程。

設計如下問題：

（1）家系圖中患者是什么性別的？說明色盲遺傳與什么有關？

設計意圖：讓學生從伴性遺傳特有的現象著眼，激發學生探索的興趣。

（2）Ⅰ代中的1號是色盲患者，他將自己的色盲基因傳給了Ⅱ代中的幾號？

設計意圖：讓學生根據第Ⅲ代出現患者的家庭，利用致病基因由親代傳給子代遺傳規律進行大膽推斷，初步體驗“伴性遺傳”與“常染色體遺傳”的不同之處。

（3）Ⅰ代1號是否將自己的色盲基因傳給了Ⅱ代2號？這說明紅綠色盲基因位于X染色體上還是Y染色體上？說明理由。

設計意圖：對第（2）個問題的結論進行驗證，并引導學生利用已有的知識“基因在染色體上”“性染色體上的基因在遺傳時會與性別發生關聯”的相關知識，對基因究竟是在常染色體上，還是在性染色體上？學會推斷基因位置的方法。

（4）為什么Ⅱ代3號和5號有色盲基因而沒有表現出色盲癥？紅綠色盲基因是顯性基因還是隱性基因？

設計意圖：推斷出色盲基因為隱性基因，讓學生運用已學的知識解決實際問題。

（5）從圖中看出，只有男性才表現為紅綠色盲，對嗎？有沒有女性患紅綠色盲的情況？（用B、b分別表示正常基因和紅綠色盲基因）。

教師呈現人的正常色覺和紅綠色盲的基因型和表現型表格，其中部分的表現型和基因型由學生填寫。

設計意圖：讓學生明確男性、女性表現型相同，基因型不同。在理解男性、女性紅綠色盲基因型不同的基礎上，再引導學生去探尋這種“內在”差異為什么會導致“外在”男女紅綠色盲發病率不同？

（6）教師出示資料：“我國男女色盲患病率的數據：我國男性色盲患者近7%，而女性色盲患者近

0.5%。”請嘗試利用表中信息分析，紅綠色盲的患者男性為什么多于女性？

設計意圖：讓學生明確常染色體上的基因與性染色體上基因在控制性狀（表現型）時的差異。

（7）為什么色盲基因只位于X染色體上？

教師呈現人體男性和女性染色體組型，介紹X、Y染色體的結構差異特點，讓學生從結構的角度認識紅綠色盲基因位于X染色體的非同源區段，為學生理解紅綠色盲基因在親子代之間傳遞與性別相關聯進行知識鋪墊。

（8）XY這對同源染色體上的基因，X染色體上的色盲基因和正常基因（等位基因）應遵循孟德爾的什么定律？

設計意圖：引導學生將之前所學的基因分離定律的知識應用到伴性遺傳的遺傳現象的分析，并區分常染色體上的基因與性染色體上基因在遺傳上的差別，為學生領悟紅綠色盲的遺傳特點做必要的知識鋪墊。

（9）請寫出Ⅲ6、Ⅱ3和Ⅱ4個體的基因型？Ⅱ3的紅綠色盲基因來自誰？請寫出Ⅰ2的基因型。

設計意圖：讓學生對伴性遺傳知識進行鞏固，通過運用而“內化”。

（10）請寫出XbXb×XBY、XBXb×XBY、XbXb×XBY、XBXb×XbY婚配的遺傳圖解，通過觀察子女的基因型及表現型你能發現紅綠色盲基因具有什么遺傳規律和特點？

設計意圖：讓學生通過書寫遺傳圖解發現伴性遺傳的特點，并能歸納總結伴X染色體隱性遺傳的特點。培養學生具備自主學習伴X染色體顯性遺傳和伴Y染色體遺傳的能力。

學生經歷上述由現象到本質的邏輯思維過程，有了自己的思維介入，能較好地從細胞水平去理解紅綠色盲的遺傳規律，掌握伴X染色體隱性遺傳的規律特點。利用上述探索“紅綠色盲的遺傳規律”的學習思維過程，自主學習教材所介紹的“抗維生素D佝僂病”遺傳現象。歸納、總結伴X顯性遺傳的遺傳規律和特點，并區別出伴X染色體隱、顯性遺傳規律特點的個性與共性之處。

由上可見，應用哲學思維，設計符合人們對事物的認識規律，讓學生在發展知識的同時也發展科學思維，較好地訓練了學生歸納與概括、演繹與推理等科學思維，教會學生學會用共性與個性的辯證關系看待遺傳學問題，學會運用“透過現象看本質”的辯證唯物主義認識論來分析問題。學生不僅學習生物學科知識，還在此學習過程中，發展學生的生物學科核心素養的同時培養學生的哲學思想。

2. 創設源自于情境的問題，加深對學科本質的正確認識

從實踐的層面探討或嘗試解決現實生活問題，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀念、必備品格與關鍵能力，是學生知識、能力、情感態度與價值觀的綜合體現，也是社會發展對人才的基本要求，同時也是進地一步內化學生哲學思維的有效方法。

情境資料：W是一位52歲的男性，患有血中丙種球蛋白缺乏癥（XLA），這是一種B淋巴細胞缺失所造成的免疫缺陷性疾病。據調查，W的前輩正常，從W這一代起出現患者，且均為男性，W這一代的配偶均不攜帶致病基因，W的兄弟在41歲時因該病去世。W的姐姐生育了4子l女，兒子中3個患有該病，其中2個兒子在幼年時因該病夭折。

（1）請判斷XLA的遺傳方式。

（2）W家族的XLA男性患者擁有控制該病的相同基因型，在未接受有效治療的前提下，一部分幼年夭折，一部分能活到四、五十歲，這一事實表明????（多選）。

A. 該致病基因的表達受到環境的影響

B. 患者的壽命隨致病基因的復制次數增多而變短

C. 患者可以通過獲得性免疫而延長生命

D. 該致病基因的表達與其他基因的表達相關

問題（1）設計意圖：考查學生在真實情境中，能否將文字信息轉化為遺傳學的符號、模型，即建立遺傳系譜圖的建模思維方法來解決實際問題。

利用題中信息畫出的遺傳系譜圖如下：

問題（2）設計意圖：培養學生運用發散思維，利用已有的知識“表現型由基因型和環境共同決定”和“某些性狀受多對基因共同控制”等知識，讓學生將本節所學伴性遺傳相關知識與之前的知識進行銜接，構成一個視野角度更為廣闊的知識框架體系，了解遺傳現象的“背后”遺傳規律的復雜性，加深對學科本質的正確認識。

另外，選擇真實情境作為情境，應用已有的生物學認識，對現實中的問題作出理性解釋和判斷，形成解決生產生活問題的能力。讓學生從“知其然而知其所以然”到“知其意義與價值”，有助于培養學生“社會責任”，提升生物學科教學的深度、高度和品質。

總之，教師運用哲學視野開展教學，以培養學生學科核心素養為導向，將“學科知識”與“學科活動”融為一體，充分利用教材和現實生活中的情境，多角度引導學生學會認識事物、思考問題的哲學方法，提高學生的思維能力和品位修養，引領高中生形成基于學科本質、價值和文化的持久的內在的學科核心素養。

參考文獻：

[1]余文森.核心素養的教學意義及其培育[J].今日教育，2016.

[2]趙占良.試論中學生物學的學科本質[J].中學生物教學，2016（21）：4-8.

作者簡介：何惠霞，福建省晉江市，福建省晉江市第一中學。