科学猜想在生物教学中的应用研究

作者:李翠兰 刊名:当代教育实践与教学研究(电子版) 上传者:范文璋

【摘要】科学猜想是科学探究中的一项重要步骤,是利用已有的经验,在实际观察或推理的基础上对事物的变化趋势进行预测。教学中能根据经验和已有的知识对问题的成因提出猜想,对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测和假设,认识到“猜想与假设”对生物实验教学有效性、对生物学史实教学有效性、对学生演绎推理的必要性是至关重要的。

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·122· 当代教育实践与教学研究 生物科学是自然科学中的一门基础学科,是研究生命现象和生命活动规律的科学。高中课程是在义务教育的基础之上,进一步提高学生的生物科学素养,发展学生的科学探究能力。新课程目标之一还强调初步学会生物学科探究的一般方法,具有较强的生物实验的基本技能、搜集和处理信息的能力、批判性思维的能力等。所以,教学中应该尝试根据经验和已有的知识对问题的成因提出猜想,对探究的方向和可能出现的实验结 果进行推测和假设,认识“猜想与假设”在科学探究中的重要性。 一、科学猜想对生物实验教学有效性的影响 生物学是以实验为基础的科学课程。实验和其他的实践活动不仅可以帮助学生更好地理解和掌握相关知识,有利于他们在观察、实验操作、科学思维、语言表达等方面的发展,也能促进学生尊重事实、坚持真理的科学态度的形成。 探究性实验一般模式: 1)提出问题 2)作出假设:明确实验变量(x),提出假说,假说必须能被检验,常描述为当x存在时,事件如何,当x改变时,事 件若发生变化,则说明什么;事件若未发生变化,则又说明什么。 3)设计实验 4)分析实验结果 5)得出结论 必修 1 探究实验“植物细胞的吸水和失水”中的事实描述:把白菜剁碎做馅时,常要放一些盐,稍后可见水分渗出;农作物施肥过多,会造成“烧苗”现象;给萎蔫的植物浇水,植物又可以恢复水灵⋯⋯有的同学对于此现象提出“植物细胞会出现失水吗?”有的同学则提出“植物细胞什么时候出现失水,什么时候出现吸水?”通过同学们的讨论归纳,大家认为第二个问题有探究的价值。于是根据生活经验和已有的知识,对提出的问题作出假设:植物细胞与它生活的外界环境之间形成一个渗透系统,那么植物细胞存在类似半透膜的结构,这个系统还存在浓度差(即细胞外液和细胞液之间构成浓度差),当细胞外液大于细胞液浓度时细胞失水,反之,细胞吸水。这个“猜想”的提出不是毫无根据的,而是同学们对现有知识的理解和综合运用的极好实例的体现。“猜想”一出,实验材料及操作步骤就迎刃而解了,预期结果当然也就不在话下了,所以说“科学猜想”在实验教学中是重要且必要的。二、科学猜想对生物学史实教学有效性的影响1. 渗透科学猜想,让位学生思考,激活其思维 高中生物必修2“遗传物质的发现”教学中,格里菲斯通过肺炎双球菌的转化实验,提出 S 型细菌的出现是由于存在某种转化因子,至于是何种因子,他并未予以证实。如果在该教学中给予学生一定的引导,渗透科学猜想,提出问题:最初格 里菲斯在做完第四组实验后,对于实验中出现的与常规推理不相吻合的实验结果的时候,他是如何想的呢?如果你当时也有幸参与了该试验,你又有和想法呢?问题抛给同学们,让他们有一定的时间思考,切彼此之间进行交流。结果我发现同学们的想法精彩纷呈:有的说是 R 型细菌发生了基因突变,有的说是S型细菌加热杀死不彻底,甚至有的同学说是染色体变异(细菌是没有染色体的)⋯⋯讨论的氛围异常激烈,实施的真相到底怎样呢?我继而引出了艾弗里的猜想:S型细菌的某种物质能将 R 型细菌转化为 S 型细菌。“钥匙”已经丢给他们了,就看他们要找哪把了。还是留点时间给他们思考并交流,之后,他们进行了激烈地讨论、分析和比较后,也提出了“将 S 型细菌的各种成分分离开后单独与 R 型细菌混合培养”的有效设计思路,这无疑与艾弗里的实验思路如出一辙,当然,这种令人惊奇的局面的出现,与“猜想”在教学中的渗透是密不可分的,所以,从平时的课堂点滴做起,在教学中有意识的引导学生养成积极思考、积极猜想的习惯,亦能促使同学们逐渐养成良好的生物学学习方法与思维方式。 2. 渗透科学

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