巧用生物假设教学 提高科学探究能力

　　从科学的发展史看，假设贯穿于整个科学发展过程之中，几乎所有的科学理论，在其探索和完全确立的过程中，都要先经过假设阶段，通过科学假设而得到真理。它是科学探究的核心环节，能够为探究者制订探究计划、设计实验方案明确方向，为收集信息，分析、处理和解释信息提供依据，并且对科学观察和实验具有指导作用，是探究获得结论的重要前提。由此可见，在生物探究教学中，培养和加强学生做出假设的能力也就显得尤为重要。

　　在科学探究中，我们把提出问题的答案或指出一个变量以某种方式影响另一个变量的原因称为假设。当然在生物课堂上，假设主要就是学生综合过去的观察或经验以及学生所理解的科学原理有逻辑地进行推理，提出与观察结果相一致的解释，就形成了科学探究的假设。

　　既然假设对于科学探究如此重要，那么我们在生物教学中，就必须采取一定的措施来加强学生做出科学合理的假设的能力。

　　一、明确科学假设的步骤

　　步骤1：根据解决问题的需要获取必要的、适量的信息，这种信息可以是多方面的，如学生已有的或通过活动获取的，经教师点拨让学生自己呈现出来；可以由教师在课堂教学中提供，如语言描述、文字图片资料，也可以是视频资料、实物资料、演示实验资料等等。

　　步骤2：根据获取的信息，对信息中出现的问题、现象、疑惑做出合理的推测和解释，并要求说明几个要素（主要是实验变量与反应变量）之间的关系。

　　步骤3：根据推测的结果，经过分析论证，通过一定的推理和判断，去伪存真，再运用精准性的语言，进行归纳总结，最终做出合理的假设。

　　这三个步骤是一个典型的做出假设的过程。由此可以看出，做出假设的过程实际上是一个严密的逻辑推理的过程。它所包含的几个步骤环环紧扣，前一个步骤是后一个步骤的基础，后一个步骤又是以前一个步骤为起点的。

　　二、培养学生做出假设的策略

　　（一）通过直觉思维做出假设

　　直觉思维是指人脑不借助于逻辑推理而综合运用已有知识、表象和经验知觉，以高度省略、简化、浓缩的方式洞察科学事物的本质，并迅速做出猜测、设想和突然顿悟的思维。科学上许多重大的突破，与直觉思维有密切的关系，而且直觉思维有利于确定科学问题解决的方向和途径。直觉思维是中小学生思维的重要形式，这是由学生的思维发展水平决定的。例如在探究种子萌发需要的外界条件的活动中，学生会很快做出种子萌发的外界条件有水、空气、温度、土壤、光等的假设。在教学过程中，我们有一些教师对任何问题总是要求学生讲清“为什么”，总是注重过程的严密和步骤的递进，过分强调学生的思维分析，就会抑制学生的直觉思维的发展，从而阻碍他们的智力发展和直觉天赋的张扬，丧失了一种有效解决问题的途径。例如在前例中有的学生做出种子萌发的外界条件有空气的假设，你如果问他“为什么”，该学生由于知识经验的限制，可能回答不出来。适当地问一问“为什么”是可以的，但不能对每一个假设都问“为什么”，时间长了，会对学生的心理造成压力，学生生怕回答不了而不敢做出假设。

　　因此，在探究教学过程中，为了加强学生利用直觉思维进行猜想假设，我们应鼓励学生大胆猜测，宽容学生即兴回答，甚至要给予强化，防止好的假设稍纵即逝。

　　（二）通过观察实验做出假设

　　观察和实验是生物学的基础，生物学中大多数科学理论的发现和建立离不开观察和实验，观察和实验也是学生学习、获取知识最有效的途径之一。学生在发现问题后，通过特定的观察顺序观察研究对象，搜索各个方面的信息（比如生物的分类位置、生物的形态特征、生物生存的环境因素、生物与人类的关系等），然后通过对比、分析，再对问题进行尝试性的回答。通常情况下，当因观察而受到启发时，人们往往会提出某种假设。例如在学习有关鲫鱼知识一节中，学生对鲫鱼的感性认识比较丰富，都见过、吃过，但平时不注意观察，对鱼没有一个正确认识。于是笔者先让学生观看有关水中鱼的生活的视频（图1为视频截图），在恰当时机提出相关问题：鲫鱼的体色、体形怎样？有什么作用？它的嘴一张一合在干什么？在喝水吗？这样下去会不会把它撑死？……这些问题能促使学生去想、去发现并急于解决，从而得出假设。

　　（三）利用类比推理做出假设[1]

　　类比是根据两个（或两类）对象之间在某些属性上的相同或类似，类推出它们的其他属性也可能相同或相似的一种逻辑方法。类比法是提出科学假设的重要途径，许多科学概念、规律、理论的提出都借助于类比，科学上的很多重大发现、发明，往往源于类比假设，如DNA分子双螺旋结构的发现，首先就是借助于类比法做出的假设。在生物教学中要引导学生通过类比，将不同知识联系起来，从而加深对科学知识的理解，提高提出假设的能力。例如在探究学习植物的蒸腾作用时，可以先简单地把蒸腾作用类比为水的蒸发现象（如图2a），假设形成后，通过实验探究得出植物中的水分以水蒸气的形式通过叶的气孔散失到空气中，这就是植物的蒸腾作用（如图2b）。

　　（四）构建生物模型做出假设

　　对实际问题进行研究往往很复杂，牵涉众多的因素，为了便于分析和研究，科学上常采用一种“简化”的方法，即对实际问题进行科学的抽象化处理，抓住其主要因素，忽略其次要因素，得出一种能反映问题本质特性的理想物质或假设结构，这种理想物质或假设结构就称之为模型。

　　例如在探究生态系统的稳定性活动中，我们可以制作小生态瓶（如图3a）这一模型来模拟自然界中的生态系统，然后根据模型启发学生做出假设，如当我们改变小生态瓶中的水的多少、鱼虾数量的多少、水草的有无或多少、光的有无（如图3b）时对小生态瓶中其他生物生存或数量有什么影响，这样我们就达到建立假设进行探究之目的。

　　一个好的模型，可以简化从已知事实预见新事实的过程，也就便于直观、形象地提出假设。

　　三、明确形成科学假设的条件

　　假设本身并不能说明变量之间的关系，假设不能作为进行推理的依据，而必须经过实验验证，才能确定其真伪。要做到假设能够被检验，我们在平时的探究教学活动中，应让学生懂得形成一个好的假设至少具备以下五个基本条件。

　　（一）假设要有科学性

　　尽管假设是一种有待验证的猜测，但这并不意味着可以随意进行。也就是说，假设要有一定的科学依据，建立在明确的概念、已有的科学理论和科学事实的基础上，并且得到了一定的、初步的、尚未成熟的科学论证，与早先的、类似的正确结论是一致的，而不是毫无事实根据的推测和主观臆断。

　　（二）假设要具备实验变量对反应变量的影响

　　假设应当表明两个或多个变量之间的关系。在教学研究的过程中，变量之间的关系是十分复杂的，但作为一项探究，必须明确地表述所研究问题中的某些变量之间的关系，当然这种变量可以有不同的表述形式。

　　例如探究蚯蚓在什么物体表面爬得快的活动中，我们可以做出一个合理的假设是蚯蚓在表面粗糙的物体上比在表面光滑的物体上爬得快。其中，实验变量就是物体表面粗糙程度，反应变量就是两个物体表面上通过相等距离所用的时间多少。

　　（三）假设必须能够被操作、被观测

　　例如在探究酸雨对种子萌发的影响的活动中，不同pH的酸雨可用食用白醋配好的不同pH的溶液代替，对种子萌发情况的影响可以通过测定种子的发芽率来表示。

　　（四）能用语言文字确切地表达出来

　　一个问题的假设在心中形成后，需要向别人表明自己的观点。因此假设必须要用语言文字清晰准确地表达出来，表述假设的语言应当清楚明白，不能含混不清、模棱两可。这样做既可使自己深思熟虑，表明对这个问题的认识是明确清楚的，也可便于别人理解思考自己所提出的假设，清楚地知道所研究问题的内容和性质，并对假设进行评价性的分析。

　　（五）假设所表明的内容应该是可以检验的[2]

　　提出问题做出假设是探究问题的开始，探究的最终目的是要按照这种假设进行实验搜集材料，最后验证假设是否成立。因此，对于一项探究活动中所做出的假设，应该具有可检验性。例如在探究生命起源的活动中，某学生做出的“有机小分子是由无机小分子转变成的”的假设自己无法检验，现代科学研究者也必须借助模拟实验才能做到。

　　在教学中，学生容易出现的问题有：做出毫无道理的假设，信口开河；提出的假设不能检验；假设提出的形式不恰当，不具备实验变量对反应变量的影响。教师针对这些常见的问题，应加强学生在这方面的训练，逐步提高学生提出假设的质量。

　　总之，引导学生做出合理的假设，从而提高学生的科学探究能力是生物教学改革的目标。教师在生物教学中要灵活运用各种方法有意识地、有目的地去引导学生做出假设，培养与提高学生提出假设的能力，为学生以后的可持续发展以及提高学生的探究创新能力奠定坚实的基础。

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