高中生物學科學方法顯性化教學路徑研究——以“假說－演繹法”為例

吳久宏 梁 茜

（江蘇省溧水高級中學 江蘇南京 211200）

《普通高中生物學課程標準（2017年版）》（以下簡稱《新課標》）“課程性質”中有具體的描述：“生物學不僅是一個結論豐富的知識體系，也包括了人類認識自然現象和規律的一些特有思維方式和探究過程。”其中，“思維方式”和“探究過程”就屬于科學方法教學的范疇。當下的課堂教學中，很多教師已經從關注教轉向學生的學，更多關注學生學習經歷和課程履歷的立體體驗。但是，關于科學方法的教學，在絕大多數教師的課堂中還是處在隱性的“滲透”，向顯性化的教學方式轉變，顯得尤為重要和必要。下面以“假說－演繹法”為例，說明科學方法顯性化教學的重要性及實施的基本路徑。

1 科學方法的內涵

所謂科學方法是人們在認識和改造、保護客觀世界的實踐中直接或間接形成的有效的規則、方式和手段，是人的活動經驗程序化、規范化的結果，是進行科學研究的有力工具。

一般而言，科學方法按其性質適用范圍分為三種層次：①哲學類，它是科學方法的最高層次；②自然科學類，它是反映學科當中有帶有共性和規律性的東西；③各個學科所采取的特殊研究方法。在中學生物學教學中，最常用的科學方法是第二層次。科學方法是高中生物學學科核心素養的重要組成部分。2019年版人教版新教材以《新課標》為依據，并將科學方法貫穿于整套教材，貫穿于每一章（表1），現簡要概述如下。

表1 新教材呈現的“科學方法”統計表

這些方法是人們在認識和改造世界中遵循或運用的、符合科學一般原則的各種途徑和手段，包括在理論研究、應用研究、開發推廣等科學活動過程中采用的思路、程序、規則、技巧和模式，是解決現實世界中不確定的、不可預知問題的方法，即大家共同認可的“授人以漁”。

2 科學方法顯性化教學的重要性

2016年9月，《中國學生發展核心素養》將“能掌握基本的科學方法”“能夠提出問題、形成假設，并通過科學方法檢驗求證，得出結論”作為其中的重點。科學知識只有借助于科學方法才有生命力，才能顯示出其內涵、色彩、格調，才能顯示出其內在的理由、作用和功能，學生學習過的知識才能真正活起來，才能提高學習效率。

基于此，科學方法的教育方式需要發生重要的變革：應該從隱性的“滲透”向顯性的“明了”教育方式轉變。即教師在進行科學方法教育時，將教材中隱含的科學方法進行放大化處理，明確指出這種科學方法的名稱，傳授有關該方法的知識，揭示方法的形式，挖掘方法的內涵，說明方法的使用條件。學生一開始就明確學習任務、清楚學習過程，有意識地接受科學方法訓練，圍繞方法內容展開學習，在練習和應用中不斷加深對科學方法的理解和認識。學生一旦認識到科學方法在探索未知世界過程中的重要性和必要性，學習科學方法的行動就能變得自覺、主動。

3 科學方法顯性化教學的路徑

科學方法教育是促進學科知識發展的重要手段，科學方法教育涵蓋于學科知識內涵之中。科學方法顯性化教學能夠培養學生的科學價值觀念，提高學生的科學素養，這也是高中生物學教學中不可或缺的重要構成部分。

3.1 以情境鋪陳為主線，明確科學方法內涵

“假說-演繹法”在人教版新材必修2第一章第一節在“科學方法”欄目首次呈現，筆者將此方法的介結和運用前移到必修1“細胞的能量‘貨幣’ATP”的教學中，并將此方法作為教學主線，統攝情境設計，起到較好的效果。在“ADP與ATP的相互轉化”這一重點與難點教學時，采用了表2的教學設計。

表2 運用“假說-演繹法”進行“ADP與ATP的相互轉化”教學設計

在這一部分教學后，教師及時引導學生總結認知和思維的歷程：感受事實，產生沖突→分析現象，提出假說→演繹推理、得出結論。學生從而知道這種科學的研究方法是“假說－演繹法”。

3.2 以科學史料為主材，凸顯科學方法價值

生命科學史是一部思想史，更是一部前人探究生物學知識的科學過程史，過程中包含著人們思考、解決生物學問題的思想歷程，在歷程中包含著思維方式，也包含著研究的方法。

“假說—演繹法”是現代科學研究中常用的一種科學方法。它是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結果相符，就證明假說正確，反之，則說明假說是錯誤的。新教材必修2模塊開篇就講孟德爾遺傳規律的發現，突出了“假說－演繹法”的重要性，此法不僅在孟德爾遺傳定律的發現中有著重要意義，而且在DNA復制、遺傳密碼的破譯、中心法則等內容中也得到了廣泛的應用。“假說－演繹法”作為學習高中生物學、探索自然規律的重要手段，讓學生體會這一探究過程具有重要意義。

譬如，在必修2“遺傳因子的發現”這一章教學時，學生深知孟德爾所處的時代根本無法看到遺傳因子的，借助“觀察法”是根本不可能研究出遺傳規律的，但現實中卻被孟德爾應用“假說－演繹法”得到了揭示：孟德爾的一對相對性狀的遺傳學實驗和兩對相對性狀的遺傳學實驗都用到了假說演繹法，其中，后者是在前者的基礎之上進行的。雜交實驗環節和“假說—演繹法”的關系如圖1所示。

圖1 孟德爾雜交實驗環節與“假說—演繹法”的關系

3.3 以問題解決為主導，深化科學方法運用

科學方法是科學知識應用的重要手段，是實現科學知識智力價值的橋梁。《新課標》對生物學學科核心素養這樣界定的：是學生在生物學課程學習過程中逐漸發展起來的，在解決真實情境中的實際問題時所表現出來的價值觀、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。生物學深度學習的最終訴求就是運用所學知識和思維方法去解決實際生活中的問題。

3.3.1 反哺生活，應用科學方法解決現實問題

就“假說—演繹法”學習而言，就是引導學生體驗嚴密的邏輯思維過程和解決問題的思想方法，在厚重的歷史感中體會前人的智慧，從而提升學生的生物科學素養。

譬如，在新人教必修2“遺傳因子的發現”第1節“孟德爾豌豆雜交實驗（一）”學習結束后，筆者布置了一道拓展訓練題：請嘗試運用所學的“假說—演繹法”，分析和解決現實生活具體問題。學生的匯報交流有很多創意的想法，充分體現了思維的開放性。這一過程中也讓學生體悟到運用科學方法解決現實生活中問題的重要性和必要性。表3展示的就是一位學生的課堂交流案例。

表3 某人在餐館用餐后拉肚子原因剖析

人們生活在復雜多樣的信息社會，各種社會現象和信息層出不窮，面對社會與生活的方方面面，學生需要多一份理性，少一些武斷，多一份思考，少一些片面，以科學態度來對待、以科學方法來論證、以科學精神來開拓，做一個冷靜思考、理性行為的社會公民。

3.3.2 妙用習題，運用科學方法提升科學思維

習題教學是高中生物學教學的重要組成部分，其中蘊含著培養學生運用所學的科學方法解決問題的良機。例如，在遺傳系譜圖中關于遺傳病類型的推導、基因在染色上位置的判定、探究性實驗試題的解答等，運用“假說－演繹法”的基本思路進行，則能引領學生基于生物學事實和證據運用假說、演繹與推理等方法，探究生命現象及規律，提升科學思維、科學探究等核心素養。

“最有價值的知識是關于方法的知識”。科學方法是解決科學問題的手段，方法是從知識學習到能力發展的中間環節，是溝通知識和能力的橋梁，掌握科學方法對終身學習具有重要意義。今天的學生需要的不是循規蹈矩、死記硬背，而是更多的指導和支持，幫助他們成為積極主動、能夠將所學知識應用于不同情境的自主學習者。將科學方法進行顯性化教學，則是提高學生自主學習能力、培養問題解決者的重要途徑。