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基于“作出假设”一般步骤组织教学的有效性

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认识、理解、践行科学探究是当前推进生物新课程的一项重要工作,作出假设是科学探究技能之一,是生物科学素养的重要组成要素,要发展学生的科学探究能力,必须对其进行科学探究的技能规范训练;而以“作出假设”的一般步骤组织教学,是实现该技能规范训练的有效途径,与此同时,可以发展和提高学生的思维水平.

一、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.

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;再者,需要通过观察和实验进一步验证和完善.

二、作出假设的一般步骤

图1为作出假设的一般步骤,包括三个阶段.

三、基于作出假设一般步骤组织学的有效性

1.利于作出假设的程序性知识升华为技能

作出假设的一般步骤如果仅被当作一种知识被学生了解、熟记,是违背基础教育课改目标的.因此,利用作出假设的一般步骤来组织教学,最终的目标是让作出假设的理论知识转化成技能.所谓技能,是由于反复练习而近于自动化的动作或心智活动;这就需要教师对教材内容进行精心的设计和合理的安排,做到循序渐进、反复练习、不断强化、熟能生巧.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.

(1)引导学生践行“分析实验或观察结果,为假设提供客观依据”的思维探究过程

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,为假设提供观察和实验依据,即客观事实.

如:“通过促胰液素的发现过程”一节课的教学设计,首先,

教师引导学生分析沃泰默的三个实验,明确问题情境的实质内涵:

①稀盐酸上段小肠肠腔分泌胰液

②稀盐酸狗的血液中不分泌胰液

③稀盐酸切断该段小肠的神经分泌胰液

(1)对比①和②判断胰腺分泌胰液需要刺激小肠还是血液? (刺激小肠)

(2)对比①和③判断小肠神经的有无是否影响胰液的分泌?(不影响)

总结客观事实:胰腺分泌胰液需要刺激小肠,且小肠神经的有无不影响胰液的分泌.

(3)启发学生提取和激活已有的知识经验表象,根据科学原理,进行“严谨推理和大胆想象”,体验“提出假设的具体内容”的思维过程假设的提出需要严谨的推理和大胆的想象;想象以表象的内容为素材,对表象进行加工和改造,进而创造出新的形象,整个过程涉及概念、判断和推理等逻辑思维形式和形象思维、直觉思维等非逻辑思维,是培养学生创造性思维的良好平台.

如何提取存储在大脑中已有的知识经验表象,需要教师的启发诱导.教师可通过系列相关问题引导学生提取如下已有知识,进行严谨的推理和想象:

已有知识:① 稀盐酸可模拟胃酸作用;②生命有机体中起传递作用的包括遍布全身的神经系统和血液循环系统,其中,神经系统传递的是兴奋,血液循环系统运送的是化学物质; 胰腺分泌胰液需要刺激小肠,并且小肠神经的有无不影响胰液的分泌.

严谨的推理得出新判断:胰腺分泌胰液不是神经调节而是化学调节.

教师进一步引导学生运用推理的结果和已用的知识进行大胆的想象:胰腺分泌胰液不是神经反射而是化学调节,而化学调节是通过化学物质实现的――在盐酸的作用下,小肠黏膜可能产生了一种化学物质,这种物质进入血液后,随血流到达胰腺,引起胰液分泌.

(3)指导学生以假设具体内容为原理设计新实验,体验“预测新的实验,验证和完善假设”的探究过程

假设是一种或然性的推理,并不具有逻辑的必然性,一个假设是否正确不仅要能解释已有的现象,还要能够预测新的实验.

教师进一步引导:运用假设设计新实验,预期假设的正确性.

引导学生设计新实验方案:研磨被盐酸处理过的狗的小肠粘膜,制成提取液,将提取液注入到同一条狗的静脉中,以排除神经的干扰.

如果假设是正确的,预期的实验结果是?(胰腺分泌胰液).实验结果显示胰腺分泌了胰液.

新实验预期与新实验结果相吻合,证明了假设的正确性.

2.利于对学生进行思维方法的训练

利用作出假设的一般过程来组织教学,实际上是经历了科学家解决实际问题的过程,这个过程包含着科学家的科学思维和科学方法,是一种思维教学活动.如促胰液素的发现历程中,体现的思维包括推理和想象等,教师可通过系列相关问题引导学生提取如下已有知识,进行严谨的推理和想象:

已有知识:① 稀盐酸可模拟胃酸作用;②生命有机体中起传递作用的包括遍布全身的神经系统和血液循环系统,其中,神经系统传递的是兴奋,血液循环系统运送的是化学物质; 胰腺分泌胰液需要刺激小肠,并且小肠神经的有无不影响胰液