指向科学方法体悟的“孟德尔豌豆杂交实验（一）”教学*

吴久宏 （江苏省溧水高级中学 江苏南京 211200）

《普通高中生物学课程标准（2017年版）》（以下简称“课程标准”）在“课程性质”部分明确指出：“既要让学生获得基础的生物学知识，又要让学生领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法”[1]。引导学生从知识与训练的浅层学习转向思维构建的深度学习，关注学生是否像科学家一样具有创新思考能力，这是教学真正要义所在。本文以人教版必修2“孟德尔豌豆杂交实验（一）”第1 课时的教学为例，阐述如何让学生体悟科学家的思考和研究方法并学会运用所学方法解决现实中的问题。

1 分析课程标准，锚定科学方法的生长点

“孟德尔的豌豆杂交实验（一）”是人教版教材必修2 模块《遗传与进化》中第1 章第1 节的内容，作为遗传学的开篇，是学好本模块中“基因的自由组合定律”“基因在染色体上”“伴性遗传”等知识的基础。本节内容在课程标准“内容要求”中的概念层次界定如下：

大概念：概念3 遗传信息控制生物性状，并代代相传。

重要概念：3.2 有性生殖中基因的分离和重组导致双亲后代的基因组合有多种可能。

次位概念：3.2.3 阐明有性生殖中基因的分离和自由组合使得子代的遗传性状和表型有多种可能，并可由此预测子代的遗传性状。

“学业要求”对本节内容明确指出：运用统计与概率的相关知识，解释并预测种群内某一遗传性状的分布及变化（科学思维、科学探究)。

根据教学要求，本节内容分2 课时完成，第1课时重点在于引领学生体悟“假说-演绎”科学方法论价值及其在科学研究中的作用。本节内容不是让学生记住“假说-演绎法”的几个环节，而是让学生以科学研究者的身份经历“观察现象→提出问题→作出假说→演绎推理→实验验证→得出结论”的过程，凝练科学研究的思路。

2 以方法的“引入—感知—体悟—运用”为主线设计教学

2.1 还原时代背景，引入方法 教师播放视频《孤独的天才——孟德尔》片段，设置情境：1859年，达尔文出版了巨著《物种起源》。提问：在初中阶段获知“自然选择学说”的核心内容包括哪几个方面？（学生回答：过度繁殖、生存斗争、遗传与变异、适者生存。）

教师点拨：达尔文受时代研究水平的限制，对于“遗传与变异”这一部分只是作了表观上的描述，未能从本质上进行深入阐述，这也是达尔文的困惑所在。在那个年代，部分哲学家想象存在着一种“泛生子”的微小颗粒，后代的性状是亲代的“泛生子”融合的结果（图1）。

图1 泛生子融合理论

引入课题:为了揭示遗传的秘密，孟德尔在奥匈帝国边陲的圣托马斯修道院的后院种下一批豌豆。孟德尔所挑选的豌豆7 种性状（无论是种子表皮的颜色、花朵的颜色，还是植物的高度），杂交后代均表现高度一致的性状。这似乎在挑战人们习以为常的融合遗传的理念：子女从父母那里分别继承一些性状，父母泛生子水乳交融构成了子女的一切[2]。为解决这些疑惑，孟德尔以坚韧的毅力、超群的思考方式和扎实的实践，发现了两大遗传定律。孟德尔使用的科学研究方法，称为“假说-演绎法”。

质疑：什么是“假说-演绎法”？孟德尔的研究方法对于今天的学习有何启示？

2.2 运用生活原型，感知方法 “假说-演绎法”是本节课的重点和难点，学生很难理解。为此，笔者没有直接切入孟德尔的一对相对性状杂交实验，而是以学生熟知的生活场境分析为例（表1）剖析。

表1 某人在餐馆用餐后患肠炎的原因剖析

上述案例采用的研究方法，称为“假说-演绎法”。在100 多年前，孟德尔就已采用此法研究遗传现象。

2.3 师生共同构建，体悟方法 教师投影诱思导学提纲，引导学生思考:1）孟德尔做的一对相对性状的杂交实验，子一代全是高茎，如果当时是你，你有何惊讶之处？2）孟德尔是如何提出假说的？3）孟德尔演绎推理设计的实验是什么？4）他是如何验证的?

在学生充分自学、小组交流、汇报的过程中，教师巧妙介入、适时引导，师生共同总结得出“假说-演绎法”的基本过程（表2）。

表2 孟德尔运用“假说-演绎”法探寻“基因的分离定律”

在此基础上，教生共同构建“假说-演绎法”的思维模式（图2）。

图2 “假说-演绎法”的思维模式

2.4 解决实际问题，运用方法 学习的最终目的是解决现实生活中的实际问题，学习孟德尔的“假说-演绎法”，就是引导学生体验严密的逻辑思维过程和解决问题的思想方法，在厚重的历史感中体会前人的智慧，从而提升学生的生物学学科核心素养。

在本节课教学过程中，笔者让学生以牵牛花早、中、晚颜色变化原因的探究为素材，体验“假说-演绎”法：学生通过小组合作提出方案，小组汇报，彼此进行相互的思维碰撞，有人认为牵牛花的颜色变化是由于温度不同造成的，有人猜想是光线强弱造成的，还有人认为是由于空气中O2浓度变化引起的……在学生进行充分讨论的基础上，教师适度点拨。图3展示的是一个学习小组的研究思路。

图3 运用“假说-演绎法”探究牵牛花颜色变化

3 教学反思

本节课以科学方法的体悟与运用为重点，还原知识、方法产生的时代背景，让学生始终以研究者的身份主动学习。以“达尔文的困惑”这一史料为真实情境导入，让学生穿越时空隧道，以“假如我是孟德尔，我会怎么想，怎么做，有哪些困惑”为问题链产生任务驱动；通过现实生活的直观案例介绍现代科学研究的重要方法——“假说-演绎法”，让学生体会孟德尔当时就是采用“假说-演绎法”，通过执着的坚持、不懈的努力，发现了遗传的两大定律。本节课引领学生运用“假说-演绎法”解决现实生活中的实际问题，培养了学生的科学思维能力。

笛卡尔说：“最有价值的知识是关于方法的知识”。未来的社会公民，需要更多的理性思维，需要学会用科学方法论证，以科学精神开拓，而真正落实这一要求的主渠道就在日常的课堂教学中。