摘要： “假說-演繹法”是高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)在“遺傳與進化”模塊對高中學(xué)生提出的科學(xué)方法的要求，許多教師對假說演繹的內(nèi)涵感到陌生，對其教學(xué)的落實更加困惑，因而在新課程的教學(xué)中出現(xiàn)忽略“假說-演繹法”的教學(xué)或者教學(xué)不到位的現(xiàn)象。本文闡述了“假說-演繹法”的含義．“假說-演繹法”在自然科學(xué)發(fā)展中的重要作用，介紹了“遺傳與進化”模塊中適用“假說-演繹法”教學(xué)的素材．對可供教學(xué)的典型案例做了剖析，并提出了教學(xué)建議。　　

在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》的“課程設(shè)計思路”部分，闡述《遺傳與進化》模塊的教學(xué)價值時指出，該模塊有助于學(xué)生領(lǐng)悟“假說演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”?！凹僬f—演繹法”在我國以前的中學(xué)生物教學(xué)中沒有明確要求，　許多　老師不僅對假說演繹的內(nèi)涵感到陌生，而且對其教學(xué)的落實更加困惑，因而在新課程的高中生物教學(xué)中出現(xiàn)忽略“假說—演繹法”的教學(xué)或者教學(xué)不到位的現(xiàn)象。然而“假說—演繹法”對于落實標(biāo)準(zhǔn)倡導(dǎo)的“提高每個高中學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)” 的課程理念是至關(guān)重要的，因此，本文從“假說—演繹法”的含義、《遺傳與進化》模塊中適用“假說—演繹法”教學(xué)的素材、典型案例分析及教學(xué)反思等方面作初步的探討?！　?/P>

科學(xué)假說是人們以一定的經(jīng)驗材料和已知的科學(xué)事實為依據(jù)，以已有的科學(xué)理論和技術(shù)方法為指導(dǎo)，對未知的自然事物或現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和運動規(guī)律及其未知事物的存在或尚待發(fā)現(xiàn)的預(yù)期事物的形象等所做出的推測性解釋（或猜測、猜想）。[1]人們在提出假說時，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，對已有的經(jīng)驗材料進行加工。例如，進化論的創(chuàng)始人達爾文看到兩個相距很遠的海島上有相同的淡水沼澤植物，他提出假說認(rèn)為，這些淡水植物之所以能漂洋過海到另一個海島上生根，是由于水鳥把它們的種子帶到了另一個海島上。后來，達爾文通過實驗對自己的假說進行了檢驗?！　?/P>

從科學(xué)活動的一般模式看，假說是通向科學(xué)理論的必要環(huán)節(jié)。科學(xué)研究和科學(xué)理論的主要任務(wù)是試探性地對已有的經(jīng)驗和事實作出解釋，并對未來的經(jīng)驗和事實提出預(yù)測，而科學(xué)假說就是實現(xiàn)這種試探性解釋和預(yù)測的基本的思維形式。　　

假說必須經(jīng)過科學(xué)實踐的檢驗才能發(fā)展為科學(xué)理論。而假說的可檢驗性，同假說的演繹展開的可能性是緊密聯(lián)系的。觀察、實驗所檢驗的常常不是假說本身，而是假說的推論，即從該假說中邏輯地推導(dǎo)出來的描述個別現(xiàn)象或事件的推論。例如，孟德爾用豌豆做一對相對性狀的雜交實驗，觀察到了性狀分離現(xiàn)象，他提出了遺傳學(xué)史上著名的顆粒遺傳假說，用以解釋性狀分離現(xiàn)象的原因。該假說提出，生物的相對性狀是由具有對性關(guān)系的遺傳因子決定的；體細胞中遺傳因子成對存在；生物體在形成配子時，成對的遺傳因子彼此分離，分別進入不同的配子中；受精時，雌雄配子結(jié)合是隨機的。在當(dāng)時條件下，孟德爾不可能用顯微觀察法直接證明他的假說，只能借助于實驗法證明由假說演繹出的推論（見下文）?！　?/P>

演繹是從一般到個別的邏輯推理方法。演繹推理與歸納推理相反，它是從已知的某些一般原理、定理、法則、公理或科學(xué)概念出發(fā)，而推論出新結(jié)論的一種科學(xué)思維方式和科學(xué)研究方法。[2]即集合B具有某種屬性，a是集合B中的一個成員，所以a也具有該屬性。例如，生物都能進行新陳代謝，熊是生物，所以熊能夠進行新陳代謝。　　

“假說—演繹法”是在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的，反之，則證明假說是錯誤的?？梢?，演繹推理是一種必然性推理，即由一個或幾個前提可以必然地推出結(jié)論的推理過程或推理形式。當(dāng)前最流行的假說—演繹模型可圖示如下：Ｐ……Ｈ∝Ｏc→Ｈ。其意義是：某項研究從解決一個問題（Ｐ）開始，通過邏輯推理或想象（……），導(dǎo)出一個假說（Ｈ），由此推演出（∝）必然的可觀察的待檢驗陳述（Ｏc），如果這些陳述被證明是正確的，就得出（→）被確證的結(jié)論（Ｈc）?！　?/P>

“假說一演繹法”是在觀察和分析的基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的，反之，則證明假說是錯誤的，可見，演繹推理是一種必然性推理。當(dāng)前最流行的‘假說一演繹法”模型是：某項研究從解決一個問題開始，通過邏輯推理或想象，導(dǎo)出一個假說，由此推演出必然的可觀察的待檢驗陳述，如果這些陳述被證明是正確的，就得出被確證的結(jié)論?！　?/P>

“假說一演繹法”已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的科學(xué)方法。牛頓創(chuàng)立光的顏色理論的過程、愛因斯坦的廣義相對論的提出和驗證的過程，凱庫勒提出苯分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)等，都是“假說一演繹法”的類型案例。在遺傳學(xué)的發(fā)展歷程中，盂德爾遺傳定律是“假說一演繹法”的經(jīng)典案例，在教學(xué)過程中，若能以假說演繹為主線，挖掘教材中所包含的科學(xué)方法，必然能使學(xué)生在積極的思維想象和推理過程中完成學(xué)習(xí)任務(wù)、 孟德爾的豌豆雜交實驗是高中生物學(xué)的經(jīng)典內(nèi)容?！　?/P>

19世紀(jì)以前科學(xué)家對遺傳學(xué)的孟德爾的研究，多采用通過實驗、觀察等方法積累經(jīng)驗材料，從中進行總結(jié)和概括，最后抽象出理論或?qū)W說，即采用歸納法。而“假說—演繹法”，是從對客觀現(xiàn)象或?qū)嶒灲Y(jié)果的分析中，發(fā)現(xiàn)問題，提出假說，然后設(shè)計實驗驗證假說，這種方法使遺傳學(xué)的研究結(jié)果可以超越當(dāng)時科學(xué)的發(fā)展，推動科學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，使遺傳學(xué)由描述性科學(xué)進入理性推導(dǎo)和實驗驗證的科學(xué)?！凹僬f—演繹法”在遺傳學(xué)的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，因此，教師在進行《遺傳與進化》模塊的教學(xué)時，應(yīng)充分利用遺傳學(xué)的相關(guān)素材，對學(xué)生進行“假說—演繹法”的教育，以提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)?！　?/P>

下面就以盂德爾一對相對性狀的雜交實驗為例，來共同體驗“假說一演繹法”的一般過程?！　?/P>

答：用純種高莖豌豆和純種矮莖豌豆作親本雜交，子一代都是高莖；子二代中高莖與矮莖之比為3：1　　

答：(1)為什么子一代都是高莖?(2)為什么中矮莖性狀又出現(xiàn)了呢?(3)F：中出現(xiàn)一定的分離比(3：1)是偶然的嗎?　　

孟德爾通過推理和想象提出解釋問題的假說：顆粒性的遺傳因子不相融合?！　?/P>

答：生物的性狀是由遺傳因子決定的，這些因子就像一個個獨立的顆粒，既不會相互融合，也不會在傳遵中消失。每個因子決定著一種特定的性狀，其中決定顯性性狀的為顯性遺傳因子，用大寫字母(如D)表示；決定隱性性狀的為隱性遺傳因子，用小寫字母(如d)表示。體細胞中遺傳因子是成對存在的，因為自交的后代中出現(xiàn)了隱性性狀，所以體細胞中必然含有隱性遺傳因子；而表現(xiàn)的是新型性狀，因此體細胞中的遺傳因子組成應(yīng)該是Dd?！　?/P>

答：生物體在形成生殖細胞——配子時，成對的遺傳因子彼此分離，分別進入不同的配子中，配子中只含有每對遺傳因子中的一個。受精時，雌雄配子的結(jié)合是隨機的?！　?/P>

答：盂德爾巧妙地設(shè)計了測交實驗用以檢驗假說，測交實驗不可能直接驗證假說本身，而是驗證由假說演繹出的推論，即：如果遺傳因子決定生物性狀的假說是成立的，那么，根據(jù)假說可以對測交實驗結(jié)果進行理論推導(dǎo)和預(yù)測；然后，將實驗獲得的數(shù)據(jù)與理論推導(dǎo)值進行比較。如果二者一致，則證明假說是正確的；如果不一致，則證明假說是錯誤的?！　?/P>

(2)測交實驗值與理論推導(dǎo)值的如果一致，為什么就能證明假說是正確的呢?　　

答：原來，測交后代的表現(xiàn)型及其比例真實地反映出子一代產(chǎn)生的配子種類及其比例，根據(jù)子一代的配子型可以推導(dǎo)其遺傳組成。揭示這個奧秘，為演繹推理的論證過程起到畫龍點睛的作用；不揭示這個奧秘，則難以理解“假說—演繹法”的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，對演繹推理得出的結(jié)論仍停留在知其然的狀況。　　

真實的實驗結(jié)果與理論預(yù)期相一致，證明假說是正確的(當(dāng)然孟德爾當(dāng)時所做的實驗并不止這一個，其他的實驗結(jié)果也證實了這一假說)。　　

答：證實了子一代遺傳因子確實是D山形成配子時，確實是成對的遺傳因子彼此分離?！　?/P>

答：分離定律——在生物的體細胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合；在形成配子時，成對的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中，隨配子遺傳給后代。　　

為進一步讓學(xué)生深刻理解“假說一演繹法”，可以設(shè)計如下的題目加以訓(xùn)練?！　?/P>

例孟德爾以黃色圓粒純種豌豆和綠色皺粒純種豌豆作親本，分別設(shè)計了純合親本的雜交、的自交、的測交3組實驗，按照“假說一演繹法”，最后得出了自由組合定律。

“假說”是                                      　　

(2)孟德爾解釋自由組合現(xiàn)象中的“演繹”過程是                和             。　　

在孟德爾的3組實驗中，現(xiàn)象分析階段完成的實驗是                          ，檢驗假說階段完成的實驗是                                       ?！　?/P>

(4)在該實驗中，孟德爾要解釋的焦點問題是                              ?！　?/P>

(2)若產(chǎn)生配子時，成對的遺傳因子分離，不成對的遺傳因子自由組合，則測交后代應(yīng)出現(xiàn)4種表現(xiàn)型(黃色圓粒、黃色皺粒、綠色圓粒、綠色皺粒)，且比例接近1：1：1：1　　

出現(xiàn)4種表現(xiàn)型(黃色圓粒、綠色圓粒、黃色皺粒、綠色皺粒)，且比例接近9：3：3：1　　

解析  本題巧妙設(shè)計，考查“假說…—演繹法”的各個環(huán)節(jié)，學(xué)生感覺較為新穎，通過此題練習(xí)學(xué)生對“假說一演繹法”的一般程序有了更深刻的理懈：　　

學(xué)生答題中的常見錯誤有：（1）出現(xiàn)基因”“染色體”、“等位基因”、“同源染色體”等甄念。要明確孟德爾時代還沒有這些概念，只能用“遺傳因子等概念：(2)不理解什么叫“演繹”，不明白“假說…—演繹法”的實質(zhì)?！　?/P>

教師要強調(diào)：測交實驗不可能直接驗證假說本身。而是驗證由假說演繹出的推論?！　?/P>

例2．在生物學(xué)的研究中，假說曾出現(xiàn)在各個歷史時期的研究領(lǐng)域。例如，①拉馬克的用進廢退學(xué)說；②達爾文的自然選擇學(xué)說；③施旺和施萊登的細胞學(xué)說；④盂德爾的學(xué)說，又被稱為“遺傳因子的分離規(guī)律”和“遺傳因子的自由組合規(guī)律”；羅伯特森關(guān)于細胞膜的“三明治”結(jié)構(gòu)模型；⑥薩頓“基因是在染色體上攜帶著從親代傳遞給下一代的，即基因在染色體上”的假說?！　?/P>

這些學(xué)說的建立，都曾經(jīng)過建立假說階段。上述假說，隨著生物科學(xué)的發(fā)展已被認(rèn)為是錯誤的有（  ）　　

④

以上問題串的教學(xué)模式，適合高二新授課的教學(xué)。高三的第一輪備考教學(xué)我是嘗試讓學(xué)生先細看課文，再讓學(xué)生自己設(shè)計表格歸納的方法導(dǎo)學(xué)的，復(fù)習(xí)的效果比重復(fù)高二的較理想的問題串的教學(xué)模式好，學(xué)生作業(yè)見附件一；不夠理想的典型作業(yè)見附表二，通過師生互評，反饋出存在的主要問題是混淆了孟德爾的3組實驗的作用和次序，現(xiàn)象分析階段完成的實驗是，檢驗假說階段完成的實驗是測交 ?！　?/P>

可見“假說—演繹法”等科學(xué)思維方法的教學(xué)仍是教學(xué)的薄弱點。為此我再嘗試讓學(xué)生先細看課文，再讓學(xué)生自己設(shè)計表格歸納《遺傳與進化》模塊中涉及的用“假說—演繹法”實驗，見附表三，其后在單元測試中檢測中發(fā)現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)識加深了，表達的準(zhǔn)確率提高了。　　

“假說—演繹法”是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的科學(xué)方法?！凹僬f—演繹法”被認(rèn)為是構(gòu)造科學(xué)理論的理想方法，也被一些人看做科學(xué)知識增長的基本模式。通過《遺傳與進化》模塊的學(xué)習(xí)，有助于學(xué)生領(lǐng)悟假說演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用” 這種教學(xué)注重從知識立意向能力立意的轉(zhuǎn)變，在整個教學(xué)過程中以學(xué)生跟隨著科學(xué)家的思維研究過程為學(xué)習(xí)主線，學(xué)習(xí)過程隨著學(xué)生的思維的發(fā)展而發(fā)展。