例谈高中生物学复习课中“假说－演绎”法的建模与应用
摘要：“假说演绎”法的应用是历年浙江高考的高频考点，科学思维是核心素养的考查要求。本文基于生物学情境设计教学内容，以“假说－演绎”法建模与应用为主线，引导学生在“提出问题－建立假设－演绎推理－实验验证－得出结论”的过程中，提高分析和解决问题的能力，发展生物学学科核心素养。
关键词：“假说演绎”法；科学思维；高中生物学
文章编号：1003-7586（2024）05-0048-04中图分类号：G633.91文献标识码：B
1问题的提出
科学思维是一种通过系统、逻辑和实证方式来研究和理解世界的思考方法，是生物学科四大核心素养之一。《普通高中生物学课程标准（2017年舨2020年修订）》指出科学思维能力包括观察能力、演绎推理能力、假设检验能力、统计分析能力。“假说－演绎”法是生物学科学研究中利用生物学规律解决实际问题的重要工具，它肯定了理性与演绎在科学发现中的作用，确保了生命科学也具有自我修正的“假说－演绎”机制。
本文统计了“假说演绎”法在近五年浙江省生物高考中的考查频度（见表1），帮助学生更好地明确考点和侧重方向，提高备考效率。“假说演绎”法在科学史考查、基因位置的判断和实验设计等题型中高频出现，但有关遗传密码破译、体液调节的发现——促胰液素的发现等科学史内容的考查暂未涉及。
本文以不同生物学情境设计教学内容，从以下几个方面探究在高中生物学复习课教学中“假说演绎”法建模与应用的教学策略（见图1）。
2创设教学情境，感知“假说－演绎”法模型
教师在“关于酶发现历程的探索”教学时，结合实践活动，搜集相关资料，创设535fe167633cd1c2a0b9d57c53e3d0b6情境，让学生初步感知“假说演绎”法的模型。
教师提前20天左右组织学生利用校本课程活动时间开展自制葡萄酒实验，观察发酵现象并提出问题：为什么葡萄汁加酵母菌经过一段时间能发酵产生酒精？
学生猜想可能与酵母菌有关，并设计初步的实验验证方案（见表2）。
教师提供实验材料，组织学生分组进行验证实验，并对实验结果进行交流分析，得出酒精发酵与酵母菌有关的实验结论。实践活动后，学生已经初步体验了“假说演绎”法的各个环节（见图2）。
教师接着引导学生进一步思考：葡萄酒发酵过程中，酵母菌是如何起作用的？是活的酵母菌本身参与进来了，还是细胞里面的一些物质起作用了？
资料一毕希纳（E.Buchner）发现用无细胞的酵母汁可以进行酒精发酵，且酒精发酵的酶在起催化作用时，需要离子和小分子辅助。
教师引导学生使用下列材料设计实验并根据问题完成验证。
实验材料：酵母汁、酵母菌、葡萄糖溶液、X溶液（含酵母汁中的各类离子、小分子）、D溶液（含酵母汁中的各类大分子）、无菌水。
教师根据上述资料设计以下问题。
问题一：怎样利用上述材料设计实验来验证科学家的结论？
问题二：不同组别分别做什么实验处理？
问题三：预期实验结果中哪些组别出现阳性能够验证结论？
教师引导学生以“结论”为“假说”，设计实验过程和预计实验结果为“演绎推理”，用逆推法完成“假说一演绎”法探究建模过程（见图3）。
设计意图：根据建构主义理论的学习方法，在一定的情境中利用“假说－演绎”法构建生物学知识的相关模型是一种有效的学习模式。通过创设学生熟悉的生物学情境来激发学习积极性，教师引导学生主动构建抽象的知识概念并组织开展生物学实验活动，让学生能够由浅人深地理解和应用生物学知识，增强动手实践能力，快速调动学生的思维和热情。
3依托活动论证，构建“假说－演绎”法模型
3.1基于科学史探究光反应中ATP的生成
教师提问：跳台上的运动员可将具有的重力势能转化成动能，光反应的产物ATP中的能量直接来自哪里？
资料二进行光反应时，叶绿体类囊体腔内pH值≈4，叶绿体基质pH值≈8。
教师展示资料二并引导学生提出假说：ATP中的能量可能直接来自光能；ATP中的能量或许直接来自类囊体内外H+的浓度差形成的电化学势能。
结合先前所构建的“假说－演绎”法模型，教师引导学生应用“加法原则”和“减法原则”，精准找出两个假说之间的差异，快速抓住应该加减的自变量，设计出验证实验的思路，进行演绎推理。随后，教师展示贾格道夫（Jagendorf）等科学家的实验（见图4），学生观察实验现象分析得出结论，验证猜想。
设计意图：培养学生运用当前已有的生物学知识，大胆思考，深入探索，学会设计实验，动手重新构建ATP合成的模型，领悟光反应中ATP合成的生物学原理，完成科学思维提升，发展批判性思维、模型构建等素养能力。
3.2基于遗传设计题构建解题模型
例题果蝇的有趣与无翅由一对等位基因（D、d）控制，翅形的长翅与残翅由另一对等位基因（Q、q）控制，两对基因均不住于Y染色体上。一只无翅雌果蝇与一只残翅雄果蝇交配，F1全为