例谈利用“假说―演绎”法强化科学方法教育

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1、例谈利用“假说―演绎”法强化科学方法教育　　一、“假说―演绎”法的由来与特点　　“假说―演绎”法是人教版高中生物必修二中重要的科学方法，教材明确给出其概念：“在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，并根据假说进行推理演绎，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的。”笛卡儿被认为是“假说―演绎”法的倡导者，因为他早在17世纪中叶的《哲学原理》一书中就提出了相似的观点。到19世纪中叶，英国休厄尔发展了“假说―演绎”法。从近代科学到现代科学，以“观察（实验）―归纳”为主的方法逐渐

2、让位给以“假说―演绎”为主的方法。因此，“假说―演绎”的思想也被称为近代科学方法论史上的一座丰碑。　　《生物课程标准》中指出“高中生物必修二的学习将有助于学生领悟‘假说―演绎’　　等科学方法及其在科学研究中的应用”，这就明确了教学中要侧重于科学方法的教育，尤其体现在第一、第二章的相关教学内容中。根据概念推知“假说―演绎”法可分为发现问题与分析问题、提出假设与设计实验、验证假说与归纳综合、得出结论与总结规律四个环节，但“假说―演绎”法究竟由几个环节组成也有不同的说法。如方钧（2011年）认为“假说―演绎”6法可分实验、问题、假说、设计实

3、验、预期结果、进行实验得到结果、比较分析、得出结论等八个环节；而吴君民（2012年）将其分成六个环节，即观察现象、提出问题、作出假说、演绎推理、实验验证、得出结论。笔者认为将“　　假说―演绎”法划分为问题、假说、演绎、验证、结论等五个环节可能更加简明，有利于学生记忆和理解，同时能体现“假说―演绎”法的思想精髓。当然，“假说―演绎”法无论划分为几个环节，其表达的核心含义都大同小异。　　二、例谈“假说―演绎”法在生物教学中的应用　　高中生物必修二中“假说―演绎”法主要应用在孟德尔豌豆杂交实验的内容中，各位学者已经讨论的比较透彻，在此不再赘

4、述，本文着重阐述“假说―演绎”法在摩尔根果蝇实验、DNA的半保留复制这两个知识点中的应用。　　1.“假说―演绎”法引领摩尔根果蝇实验的教学　　美国生物学家摩尔根在研究基因和染色体的关系时遵循“假说―演绎”法的科学思维方法，按照问题、假说、演绎、验证、结论五个环节进行实验探究，最后确定了基因在染色体上。　　问题：摩尔根在一群红眼果蝇中偶然发现了一只白眼雄果蝇，为了研究白眼性状的遗传方式做了如下杂交实验（见图1）。　　图1果蝇杂交实验　　通过实验结果发现果蝇中红眼相对于白眼为显性性状，且F2中性状分离比是3∶1，由此可知红眼与白眼由一对等

5、位基因控制。但细心的摩尔根发现无论在亲代还是子二代中白眼的果蝇总是雄性的，于是提出问题：“为什么果蝇白眼性状的表现总是和性别相联系？”6　　假说：此时生物学家已经知道X、Y性染色体控制生物的性别，而基因可以控制生物的性状。于是摩尔根大胆作出如下假说：控制白眼的基因（b）位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因。　　演绎：根据假说可知不同性状果蝇的基因型为♀红眼（XBXB、XBXb）、♀白眼（XbXb）、♂红眼（XBY）、♂白眼（XbY），则以上杂交实验可作如下解释（见图2）。　　验证：能成为定律的假说一定是不仅能解释已观察到的现象

6、，而且能够预言尚未发生的实验结果。摩尔根也设计了果蝇红雌（F1）白雄的测交实验来验证他的假说，图3是对测交实验的推测。测交结果中四种表现型果蝇的数量分别是126只、120只、132只和115只，非常接近预测比例1∶1∶1∶1，从而验证了摩尔根假说的正确性。　　结论：摩尔根得出结论“控制果蝇白眼的基因位于X染色体上，Y染色体上不含有它的等位基因”，从而用实验证明了基因在染色体上。　　2.“假说―演绎”法引领DNA半保留复制的教学　　教材在第3章第3节讲到了DNA半保留复制，虽然没有明显指出“假说―演绎”法的几个环节，但字里行间无不渗透着

7、“假说―演绎”法的科学思维方法。下面，笔者同样尝试用　　“假说―演绎”法的　　五个环节来解释DNA半保留复制机制的发现。　　问题：遗传物质的一个基本特征是能自我复制，20世纪前期人们在明确了DNA是细胞中的遗传物质后，立刻就会猜想：“DNA是如何进行复制的？是半保留复制，还是全保留复制呢？”6　　假说：DNA结构的发现者沃森和克里克在《核酸的分子结构――脱氧核糖核酸的一个结构模型》一文的结尾处写道：“在提出碱基特异性配对的看法后，我们立即又提出了遗传物质进行复制的一种可能机理。”他们在此后的第二篇论文里提出了半保留复制的假说：“DNA

8、分子复制时，DNA分子的双螺旋将解开，互补的碱基之间氢键断裂，解开的两条单链作为复制的模板，游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则，通过形成氢键结合到作为模板的单链上。由于新合成的每个DNA分子中都保留了原来DNA分子中的