高中生物教学作出假设技能训练初探

作为由众多生物学事实和理论组成的知识体系，生物科学是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的，根据《普通高中生物课程标准》，科学探究通常包括：提出问题、作出假设、制订计划、实施计划、得出结论、交流与表达等。[1]作出假设是科学探究的核心技能之一，涉及严谨的推理和大胆的想象等思维方式，更是生物科学素养的重要组成要素。那么，高中生物教学应如何对学生进行作出假设的技能训练呢？

一、作出假设概述

1.假设和作出假设

假设：在一定的经验材料的基础上，以一定的科学知识（即科学原理）为依据，对自然界或生物学实验中的可以观察到的现象提出一种尚待通过科学实验检验的推测或猜想。[2]

作出假设：是科学探究的技能之一，假设的提出，首先，要有实验和观察的依据；其次，需要严谨的推理和大胆的想象；第三，需要通过观察和实验进一步验证和完善。

2.作出假设的基本过程

作出假设的过程，一般可分为如下三个阶段：第一阶段是假设的出发点和客观依据；第二阶段是假设基本观点的提出；第三阶段是假设具体内容的确定、验证和完善。这三个阶段是彼此相互依存、相辅相成的。引导学生进行作出假设的技能训练的具体方法步骤如图1所示.

二、作出假设技能训练要点

人教版普通高中课程标准教科书生物必修3《稳态与环境》第3章第1节“植物生长素的发现”，以科学探究过程为主线安排教材内容，展现了科学家从生活现象中发现问题，在科学思维指导下定义问题，在科学实验中解决问题的探究过程，该教学内容蕴含了作出假设的训练素材。因此，以作出假设的方法步骤为教学线索设计教学，可实现对学生作出假设的技能训练。

1.深入理解问题情境，明确问题的给定，为假设提供客观事实

针对需要解决的问题，教师创设问题情境，引导学生深入理解问题情境，明确问题情境的实质内涵――给定，为假设提供观察和实验依据，即客观事实。

示例：教师指导学生阅读教材P46“问题探讨”，引导学生调查研究和自然观察问题情境――“向着窗外生长的植株”，明确问题的给定：①单侧光是植物向光生长的条件；②植物的幼嫩部分弯向光源生长的实质是芽的不均匀生长的结果。总结客观事实：植物向光生长的根本原因是单侧光导致植物的芽发生了不均匀生长。

2.分析客观事实，抽象归纳本质内涵，形成假设的基本观念

客观事实是一种结果，任何结果都有其产生的原因，探求导致结果的原因，是揭示结果本质内涵的过程，这个过程可以通过实验的方法来实现。

示例：教师组织学生对上述客观事实展开讨论，深入分析如下问题：单侧光作为植物向光生长的条件，是植物向光生长的直接诱因还是间接诱因呢？为解决这个问题，科学家达尔文以金丝雀草胚芽为实验材料，设计并实施四组实验（课本P46）。分析这四组实验结果可知，植物向光生长的本质内涵：①胚芽鞘尖端是单侧光的作用位点，而胚芽鞘尖端以下一段为向光生长的效应位点；②单侧光是植物向光生长的间接诱因。

3.运用已知的知识和原理，进行严谨推理和大胆想象，提出假设的具体内容

（1）以假设的基本观念为依据，结合已知知识原理，进行推理和想象，提出假设的具体内容

客观事物的本质内涵、规律、原理等是人类进一步认识客观世界的基础，人类可以以此为依据，作为推理的已知判断，运用严谨的推理和大胆的想象，对未知的事物作出新判断，即作出假设。示例：教师启发学生回忆再认芽的结构和生长特性等旧知识，引导学生运用严谨的推理和大胆的想象，为植物向光生长作出假设。

已知判断：①芽的结构和生长特性；②单侧光是植物发生向光生长的间接诱因；③胚芽鞘尖端是单侧光的作用位点，而胚芽鞘尖端以下一段为向光生长的效应位点。

推理得出新判断：单侧光诱导胚芽鞘尖端产生直接诱因，下传至胚芽鞘尖端以下一段发生作用。

大胆猜想：①单侧光诱导胚芽鞘尖端产生的直接诱因可能是某种可传递的“影响”；②这种“影响”在胚芽的伸长区分布不均匀导致伸长区背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘向光弯曲生长。

归纳总结假设的具体内容：单侧光诱导胚芽鞘尖端产生某种“影响”，向胚芽的伸长区不均匀传递，导致伸长区背光面比向光面生长快，进而使胚芽鞘出现向光性弯曲。

（2）通过演绎，运用假设预测新的实验，进一步验证和完善假设

假设是否正确，除了可以解释已有的客观结果以外，还得能预测新的实验，这是作出假设的必要环节和技能。教师充分收集课程资源，创设问题情境，为学生运用假设演绎新实验，预测其结果创设训练平台[3]。

示例：假设演绎――胚芽鞘尖端产生的“影响”经由不同的介质从胚芽鞘尖端往下部传递的实验。

教师提供不同介质即琼脂片与云母片的相关理化性质等知识背景，并创设如下问题情境：根据达尔文关于植物向光性的假设，在胚芽鞘尖端与胚芽伸长区之间分别插入琼脂片、云母片，在单侧光的照射下，实验结果是怎样的呢？请学生运用假设进行演绎，对实验结果进行预测，具体演绎推理如下。

根据假设，已知判断：①琼脂片和云母片的理化性质；②胚芽鞘尖端在单侧光照射下产生的这种“影响”，可能是一种可传递的物质。

推理得出新判断：在胚芽鞘尖端与其以下部分之间放入可传导介质（琼脂片）和绝缘介质（云母片），在单侧光照射下，前者发生向光弯曲生长，后者不生长不弯曲。

待学生对新实验假说演绎出预测结果之后，教师展示科学家鲍森・詹森所做实验的结果并对学生的预测给予评价，进而检验和强化学生假说演绎技能。

三、作出假设技能训练策略

1.明确作出假设的基本过程，并以其为线索组织教学

作出假设的步骤包括：第一阶段，通过自然观察、调查研究或实验，为作出假设提供大量的客观事实；第二阶段，分析客观事实，抽象概括出其实质内涵，形成假设的基本观念；第三阶段，以假设的基本观念为已知判断，结合已知的知识原理，运用逻辑思维进行严谨的推理、运用非逻辑思维进行大胆的想象，提出假设的具体内容，并运用假设演绎解释已有的客观事实和预测新的实验，以验证和完善假设。

2.小组合作学习是作出假设技能训练教学的有效组织形式

新课程强调同组异质、异组同质的小组合作学习，以利于培养学生自学能力和积极参与学习的意识，实现由学会到会学的转变。在作出假设的技能训练中，小组合作学习的优势在于小组成员在已有知识储备、逻辑思维和非逻辑思维水平、表达能力等方面各有所长，通过互补合作，集思广益，有利于作出假说各阶段的顺利进行。

3.统整课程资源，开展作出假设技能的主题系列训练，是强化和巩固技能的有效途径

普通高中课程标准教科书中，有很多内容适于作为对学生进行作出假设技能训练的素材，教师应统整课程资源，充分挖掘，合理利用，以实施作出假设技能主题系列训练，进而达到强化和巩固学生作出假设的技能。例如，人教版普通高中课程标准教科书生物必修1中，可以以如下5个素材对学生进行作出假设技能的系列训练：探究植物细胞的吸水和失水――生物膜的流动镶嵌模型――关于酶本质的探索――探究酵母菌细胞呼吸的方式――光合作用的探究历程。

另外，以科学探究技能主题系列训练为线索统整课程资源，对于教师进行系统、合理地安排教学以及专业成长具有很大的帮助和促进作用，有利于教与学的互动，实现有效教学。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]陈咸峰.科学假说在科学理论形成中的作用[J].法制与社会，2010，（10）：281-282.

[3]黄丽芬.基于假说―演绎法培养学生科学思维研究[D].福建师范大学学位论文，2012.