假說演繹法在高中生物新課程中的應用論文

　　摘要：假說—演繹法不僅僅是科學家進行科學研究的方法，也是學生認識客觀事物、理解客觀規律的重要的科學探究方法。假說—演繹法應用于高中生物教學不僅可以幫助學生學習理解相關知識，體驗科學研究的過程，還可以鍛煉學生的邏輯推理能力。

　　關鍵詞：假說—演繹法；孟德爾豌豆雜交實驗；科學方法

　　假說—演繹法是形成和構造科學理論的一種重要思維方法。它的基本特點是：在科學研究過程中，研究者在觀察、實驗的基礎上，對所獲得的事實材料進行加工制作，首先提出某種作為理論基本前提的假說來，然后以假說作為出發點，邏輯地演繹出可由經驗檢驗的結論，構成一個理論系統。用這個理論系統解釋和預見所研究的對象系統的各種現象，并用實驗來進行檢驗和修正。圖1為假說—演繹推理的邏輯關系。

　　近代科學到現代科學，以“觀察（實驗）—歸納”為主的方法逐漸讓位給以假說—演繹為主的方法。假說—演繹法不僅僅是科學家進行科學研究的方法，也是學生認識客觀事物，形成客觀規律的重要的科學探究方法。假說—演繹法相對于觀察—歸納法對于培養學生大膽想象的創新能力、嚴密的邏輯推理能力都有很好的作用。

　　一、假說—演繹法在高中生物新課程中的要求及體現

　　在《普通高中生物課程標準（實驗）》的“課程設計思路”部分，闡述“遺傳與進化”模塊的教學價值時指出，該模塊有助于學生領悟“假說演繹、建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用”。在新課標中分為了解、理解、應用三個水平要求，其中屬于應用水平的僅有兩項，一項是“總結人類對遺傳物質的探索過程”，另一項是“分析孟德爾遺傳實驗的科學方法”。在課程標準必修二模塊的前言部分，還特別指出要讓學生“體驗科學家探索生物生殖、遺傳和進化奧秘的過程”，可見引導學生體驗科學的過程和方法，是必修二模塊的重要任務之一。

　　必修二教材中涉及假說—演繹方法的內容還有：dna分子半保留復制方式的提出與證實（第52頁，沃森和克里克提出遺傳物質自我復制的假說，1958年科學家以大腸桿菌為實驗材料，設計了一個巧妙的實驗，證實了dna是以半保留的方式復制的），整個中心法則的提出與證實（第68—第69頁）以及遺傳密碼的破譯（第73—第75頁）等內容。這些內容可以讓學生體會，領悟其中蘊含的方法。同時在教材中，編者也設計了類似的練習題對學生進行訓練。如教材第38頁拓展題“……你怎樣解釋這種奇怪的現象？如何驗證你的解釋”，及第71頁的技能訓練——提出假說，得出結論“請針對出現殘翅果蠅的原因提出假說，進行解釋”，必修三教材第69頁進一步探究“根據你對影響酵母菌種群數量增長的因素作出的推測，設計實驗進行驗證”等。

　　二、假說—演繹法的典型課例分析

　　孟德爾的豌豆雜交實驗是高中生物學教學的經典內容。遺傳因子分離導致性狀分離這一命題，是孟德爾通過豌豆的一對相對性狀的雜交實驗，運用假說—演繹法，歷經“提出問題—構建假說—驗證假說—獲得結論”建立起來的。因此，這一內容非常適合作為培養學生科學探究能力的素材。構建假說需要大膽設想，演繹推理需要縝密思維，驗證假設則需要設計實驗，尋求證據，進行論證。這一系列過程非常有利于訓練學生的思維。下面以一對相對性狀的分離實驗為例（如圖2），看看孟德爾在進行豌豆雜交實驗過程中，以及提出基因的分離定律的過程中，是怎樣體現假說—演繹法的。

　　本案例教學的難點，在于讓學生理解孟德爾研究過程中的哪個步驟是演繹。學生看到的是，孟德爾提出假說后，就設計測交實驗進行檢驗了，那么哪一步是演繹呢？事實上，測交實驗所檢驗的不是假說本身，而是假說的推論。如果孟德爾要直接驗證他的假說，只能用顯微觀察的方法，確定遺傳因子的真實存在和遺傳因子的傳遞方式，顯然在當時這是不可能的。只能由假設演繹出一個必然的可證明的待檢驗陳述，即子一代如果是雜合體，則必然會產生兩種數量相等的配子。那么如何最直觀、最簡單地證明這個推論呢？孟德爾非常巧妙地設計了測交方法，即將子一代與隱性親本類型回交，這是因為隱性親本性狀不能遮蓋顯性性狀，并能顯出純隱性性狀，這樣測交結果就能直接反映出子一代所產生的配子的'類型和數目。如果測交結果能得到后代的性狀分離比例是1：1的話，就證明了推論的正確性。這應該是孟德爾之所以采用測交試驗的真正目的。孟德爾所做的測交實驗結果與預期的結果完全相符，證明了推論的正確性，由此就得出被確證的結論，即分離定律。

　　三、在應用假說—演繹法時需注意的問題

　　（一）給學生更多思考的時間和空間

　　活躍的思維是課堂教學成功的保證，在再現孟德爾實驗和思維的過程中，不僅有分析、推理、歸納、演繹，還有設計和想象等思維活動，教師要有足夠的耐心，提出問題或由學生提出問題后，再引導學生分析，因此給學生足夠的時間進行思考和討論非常重要。

　　（二）引導學生進行合理推理而非主觀臆斷

　　在演繹推理這一環節中最好以問題“為什么孟德爾不是用f1代自交或用f1代與純種高莖豌豆雜交來證明其假說，而是將f1代與矮莖豌豆進行測交呢”來引導學生思考，而非主觀臆斷地告訴學生，孟德爾當時就是這么想的，就是將f1代與純隱性類型雜交，至于為什么這樣做卻沒有進行分析。這種教學的結果是使學生失去了思考的動力，不進行分析和思考就被動接受，其后果是學生遇到檢驗某一生物個體是否是xx的實際問題時，只會想到測交而不會根據實際情況進行分析判斷，這是一種失敗的教學。

　　四、假說—演繹法在科學發現中的應用與限制

　　回顧經典遺傳學的歷史就會發現，人們對基因和性狀關系的認識，首先是從性狀傳遞的規律變化提出合理的假說，然后再分析、演繹推理、實驗驗證，在“合理”和“不合理”的沖突中發現正確的結論。如孟德爾在不知道遺傳因子為何物、在細胞何處的情況下，選取豌豆若干對相對性狀進行雜交實驗，對呈現的現象提出假說，合理演繹，實驗驗證，從而歸納得出兩個遺傳的基本規律。基于當時的情況，孟德爾的假說是合理的，可以演繹地說明其他類似的現象。如果聯系到基因在染色體上的位置，就可以看出孟德爾假說的局限性，譬如孟德爾講的顆粒式遺傳、基因的獨立自由問題。如摩爾根和他的合作者就是在覺得孟德爾遺傳理論“不合理的”基礎上，通過大量的果蠅雜交實驗，發現連鎖和交換定律。

　　“合理”和“正確”是有差別的，現有現象或事實和已有的科學理論沒有沖突就可以說是“合理”的。研究孟德爾、薩頓、摩爾根等人的工作就會發現，在提出假說時，往往要運用分析和綜合、歸納和演繹、類比及想象等思維方法和研究方法。歸納、類比推理都是“合乎情理”的推理，能幫助我們猜想和發現結論，能為我們的研究提供一種方向，但得出的結論不一定正確。假說—演繹法是在不能直接證明而只能間接證明時的好方法。經典遺傳學的發展歷史就給了最好的說明。因為假說—演繹法證明的是符合假說這個大前提下的一個事件推導出來的結論，是由特殊到一般的推導過程。經典的范例就是孟德爾根據他的假說，演繹推理f1產生的配子種類及其比例，通過測交檢驗演繹的結論論證假說正確與否。演繹的結論是否正確，取決于假說這個“大前提”。

　　經過分子遺傳學的建立這一場科學革命后，經典遺傳學對遺傳變異的認識已經有些不合時宜，如果單純從知識傳承的角度考慮，教科書中關于經典遺傳學的內容完全沒有必要花這么多的篇幅進行介紹。人教版課標教科書必修二前半部分大體是遵循遺傳學的發展歷史來敘述的，讓學生重走科學家科學發現的道路，體會假說演繹等科學思維和科學方法，提高科學素養。教科書這樣處理，符合人們從現象到本質的認知習慣，也能突出假說在科學發現中的用處及限制。

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