基于科学假说视角的初中生物教学

阮庆元 梁荣君

[摘 要] 初中生物教师在教学中应基于生物学科特点，从合理性、假定性、预见性、暂时性等角度阐析科学假说的教学价值，利用科学假说建构中类比、归纳、演绎、分析综合等方法预设教学，以生物学特有的思维形式、方法、品质提升学生思维能力，实现核心素养的提高。

[关键词]初中生物;科学假说;思维能力

初中生物学有大量的概念、规律需要学生识记，但是它并不是一门记忆性学科，因为教学的本质之一在于思维能力的培养。思维能力指的是人们在遇到问题时，通过分析、综合、概括、抽象、比较等对感性材料进行加工并转化为理性认识及解决问题的能力。人类的发明创造等活动，包括学习活动，都与思维密切相关。学习能力的核心之一也是思维能力。不同的学科既有着思维的共性，也有着自己的学科特点与规律。因此，教师应立足于初中生物的学科特点，以生物学特有的思维的形式、方法、品质来提升学生的思维能力，这也是初中生物学教学的核心任务之一。

科学假说是人们在认识与研究客观世界时，依据原有的科学知识和新的科学事实，通过抽象、推理等理性逻辑方法，对已存在和已发现的事物现象做出的假定性解释和说明，以及对未发现和尚未存在的事物、现象做出前瞻性预见和推测[1]。无论是生命起源问题还是生物演化问题都是科学假说。因此，基于科学假说进行初中生物教育，既是生物教育的重要内容，也是理解科学本质的核心所在。

一、利用科学假说的性质预设教学

科学假说概念包含了两层意义。第一，科学假说没有被验证，不是事实，而是假设与猜测;第二，科学假说不是主观臆断，是基于一定合理性基础上的理性推演。因此，科学假说具有以下性质。

1.合理性。科学假说既要以经验或科学事实为依据，又要求具有严谨的逻辑结构，这体现了科学假说的合理性。教师在教学中应将知识转化为教学问题，以问题情境引导学生进行科学猜想，从猜想的合理性层面分析学生的前概念，在此基础上发展、完善知识体系。

案例1 “茎的结构”教学。利用科学假说的合理性，教师根据教材陈述的芽可以使植物的茎不断生长，提出“植物能否无限长高”的问题，引导学生从猜想的合理性角度尝试建立关于该问题的科学猜想（见表1）。

2.假定性。科学假说是在对客观世界进行认识或研究遇到问题时提出的一种推测性解释，这就决定了科学假说有着假设性和或然性，不能等同于真理。初中生物的一些理论就是科学假说。因此，生物教学还理论一个真实面目远比知识的识记更重要。

案例2 “生命起源”教学。教材中关于生命起源的理论是假说，结合人类认识生命起源的历程，让学生体认科学本质，是本节课学习的重要目标。教师应首先引导学生把“上帝造人”和“解剖学中男性肋骨的事实”进行对比，再引出化学进化和米勒实验，介绍在实验中从有机物到生命这一环节没有得到突破，最后拓展至“外星起源说”“海底烟囱起源说”等科学假说和生命起源的研究前沿。

3.预见性。科学假说是基于问题解决的，科学假说中包含着预设。预设的提出是有针对性的，目的是解决已知与未知的矛盾。教师要善于利用科学假说的预见性，让学生体会科学假说的认知价值。

案例3 “植物的根”教学。利用科学假说的预见性，在学生已经掌握吸收是根的重要功能的基础上，教师提出“根存在怎样的结构实现吸收功能”这一问题，并根据“结构与功能相统一”这一生物学基本观点，启发学生从预见性角度进行科学猜想（见表2）。

4.暂时性。科學假说是基于事实或现象的猜测，对于同一现象会产生不同的猜测。不同的观点会产生不同的假说。随着认识的深入，假说也会被不断地修正和完善，甚至被新的假说代替，因此，科学假说具有暂时性和多样性。

案例4 “植物生命活动的调节”教学。通常情况下，教师对这节课的处理方式为对达尔文、温特、克格尔的实验与结论作详细介绍，使其变成了科普介绍课。而利用科学假说的暂时性，教师可以通过实验现象让学生提出科学假说，并随着不同实验的依次推进，或对原科学假说进行修正完善，或对原有科学假说否定并再建立，等等。

二、利用科学假说建构的方法预设教学

人的能力来自于实践。建构假说的能力也需要在学习过程中让学生置身于“准真实情境”，让学生自己来建构解释“反常现象”“未知问题”的假说。建构假说的方法一般有以下几种。

1.类比法。如果两个事物在现象、性质上存在许多已知的相似或相同点，运用类比的方法可由一事物的已知现象、性质，推知另一事物的某些未知现象、性质。教师运用类比法来建构科学假说，不但可以温故，而且还可以培养学生从已知到未知的知识迁移能力。

案例5 “消化和吸收”教学。这一课从消化器官、消化腺、消化液的众多概念，到器官与相应功能的规律，有大量的知识点需要学生识记。如何摆脱单纯的知识识记，完成对表象后隐藏的必然规律的揭示，不但是教学的重点和难点，而且是提高学生理性思辨的核心所在。教师可以如下预设教学：“根”是已知的，本节课待学习的“小肠”是未知的，由已知推演未知。具体实施如图1所示。

2.归纳法。归纳法是从一些个别事实概括出一般概念、规律的思维方法。归纳的前提是若干个别或特殊的判断、陈述，是个别事实;而结论则是从前提中通过推理而获得的普遍性的陈述、判断，是猜想。利用归纳法实现一般规律的推演是科学猜想的重要建构途径。

案例6 “生态系统”教学。生态系统这一概念的具体内容“在一定区域内，所有生物与非生物环境之间所形成的统一整体”是非常抽象的。为了帮助学生实现概念的自主建构和理解，教师可以通过归纳法建构科学猜想：首先，初步分析学生熟悉的生态系统的组成，展示生物和非生物因素;其次，提出“如果缺少这种因素，这个系统会发生怎样的变化”的问题，进行科学猜想，确定不同因素之间存在着相互作用与影响，分析学生熟悉的森林生态系统——也包括生物和非生物因素，进而扩展到海洋生态系统——依然是由生物因素和非生物因素组成;再次，通过归纳得出：不同生态系统都包含生物与非生物因素，这些因素彼此影响;最后，让学生概括生态系统的概念，将形象思维过渡到抽象思维，实现概念的自主建构和理解。

3.演绎法。演绎法是从一般到个别，从普遍原则导出个别结论的思维方法。未知世界是复杂的，学生无法事事亲身体验，而使用演绎法来学习，学生就能以近知远、以少知多。

案例7 “生物体的结构层次”教学。教材已阐明细胞是生命体结构和功能的基本单位，细胞膜将外界环境与细胞内部隔开，使细胞成为一个相对独立稳定的最基本生命系统，体现了系统的明确边界。细胞分化形成组织，组织形成器官，器官构成系统或个体，从微观到宏觀体现了生命系统的结构层次。结构层次是自然界存在的普遍规律。基于这样的理解，在“生态系统”教学时，教师引导学生提出科学猜想：生态系统←群落←种群←个体。

4.分析综合法。分析是将研究对象的整体分解为部分，对部分进行研究;综合是基于分析，将各个部分进行联系，重新有机整合为统一整体的思维方法。由于未知事物可能是一个复杂体系，因此，先建立科学猜想，再进行合理的分解，使其成为简单体系，在学生完成探索认识后进行综合，使学生最终形成对事物的整体认识。

案例8 “细胞”教学。通常这节课的处理方式是教师先介绍细胞的结构与功能，再通过学生实验巩固知识，训练显微镜操作技能。使用分析综合法教学，教师可以先将电子目镜下的细胞结构投影到大屏幕上，让学生有一个直观、初步的认知，然后再让学生动手制作细胞模型，分析每一个模拟结构的外形与可能功能，体验细胞是一个有机的统一整体。

三、对科学假说实践教学的反思

1.“问题与认知冲突”是科学发展的动力，“反常现象”是科学问题的开端。科学假说的建立就是为了解决科学问题。教师要培养学生学会提出科学问题。因为没有问题就没有科学猜想。

2.基于科学假说而建构教学并不适用于所有初中生物教学内容。因此，教师需要研究课程内容，搞清科学假说建构的问题情境、问题解释结果，从而使科学假说建构的教学目标更明确。

3.科学假说的认知价值是实现超越已有的知识界限去认识未知，但是这种超越不是随意的，是以一定的经验或理论为基础，以一定的内在逻辑为前提的。因此，教师要善于把握科学猜想的度，在潜移默化中培养学生理性的逻辑思维。

[参 考 文 献]

[1]曹宝龙.科学假说及其教学建议[J].物理教学探讨，2017（2）：1.

（责任编辑：赵晓梅）