《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》必修二模塊的課程設(shè)計思路中明確指出“領(lǐng)悟假說演繹等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，突出了假說演繹、類比推理等科學(xué)方法的重要性。本模塊主要通過孟德爾遺傳定律、基因在染色體上等定律和理論的發(fā)現(xiàn)過程來體現(xiàn)了上述科學(xué)方法，但是在教學(xué)中，教師對兩種科學(xué)方法的傳授和學(xué)生對其的理解應(yīng)用都顯得略有困難，下面是我對這一問題的一些處理方法，與大家商榷。

 

一、對幾個基本概念的理解

 

1、假說：假設(shè)的意思，指科學(xué)研究上對客觀事物的假定的說明，假說要根據(jù)事實提出，經(jīng)過實踐證明是正確的，就成為理論。恩格斯曾經(jīng)說過，只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說，充分說明假說在自然科學(xué)發(fā)展中的作用。

 

2、演繹：有發(fā)揮的意思，如演說、演繹，一種推理的方法，是由一般原理推出關(guān)于特殊情況下的結(jié)論，跟“歸納”相對。

 

3、歸納：一種推理的方法，由一系列具體的事實概括出一般原理，跟“演繹”相對。

 

4、類比：一種推理的方法，根據(jù)兩種事物在某些特征上的相似，做出他們在其他特征上也可能相似的結(jié)論。類比推理是一種或然性的推理，其結(jié)論是否正確還有待實踐證明。

 

5、推理：邏輯學(xué)指思維的基本形式之一，由一個或幾個已知的判斷（前提）推出新判斷的（結(jié)論）過程，有直接推理和間接推理。

 

6、假說演繹法：在觀察和分析的基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)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，則說明假說是錯誤的。這是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法。

 

7、類比推理法：是根據(jù)兩個或兩類對象在某些屬性上相同，推斷出它們在另外的屬性上（這一屬性已為類比的一個對象所具有，而在另一個類比的對象那里尚未發(fā)現(xiàn)）也相同的一種推理。類比推理的結(jié)構(gòu)可表示如下： Ａ有屬性a、b、c、d ，Ｂ有屬性a、b、c ，推出結(jié)論Ｂ有屬性d 。例如科學(xué)家在研究光的性質(zhì)時，曾將光與聲進(jìn)行類比。聲有直線傳播、反射和折射等現(xiàn)象，其原因在于它有波動性。后來發(fā)現(xiàn)光也有直線傳播、反射和折射等現(xiàn)象，因此推測光也可能有波動性。

 

二、例說假說演繹法的一般流程

 

上午第一節(jié)課的上課鈴響了，小王蓬頭垢面，匆匆忙忙的闖進(jìn)教室（發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象），老師猜想，小王今天早晨起床完了，沒有來得及吃早飯（做出假設(shè)），如果真是這樣的話，小王在臨近中午的時候會出現(xiàn)饑餓、注意力不集中等低血糖癥狀（演繹推理）。果然，小王在上午第四節(jié)課的時候坐立不安，經(jīng)詢問得知，小王確實因為時間關(guān)系沒有來得及吃早飯（驗證假設(shè)，得出結(jié)論），當(dāng)然我們的假設(shè)也可能不正確，如小王是因為學(xué)校停水沒來得及洗刷造成的，也就是說假說演繹的正確與否是要經(jīng)過實踐檢驗的。

 

三、遺傳定律發(fā)現(xiàn)過程中的假說演繹法

 

1、雜交實驗，發(fā)現(xiàn)問題

 

孟德爾用純種高莖豌豆和純種矮莖豌豆作親本雜交，結(jié)果雜交后的子一代總是高莖的，將子一代自交后，經(jīng)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了3高：1矮的性狀分離比。對其它對的相對性狀也作了以上實驗，發(fā)現(xiàn)這是一個共性，即子一代都是顯性性狀，子二代出現(xiàn)性狀分離，并且顯性性狀和隱性性狀的數(shù)目比例大致為3：1。

 

2、提出假說，解釋現(xiàn)象

 

孟德爾做了深入的思考，提出了遺傳因子相互分離的假設(shè)。即：生物的性狀是有遺傳因子決定的；體細(xì)胞中遺傳因子是成對存在的，一個來自父方，一個來自母方；在子一代中一個遺傳因子能夠掩蓋另一個遺傳因子的作用；生物體在形成配子時，成對的遺傳因子彼此分離，分別進(jìn)入不同的配子中，因此配子中只含有每對遺傳因子中的一個；受精時，雌雄配子是隨機(jī)結(jié)合的。

 

3、演繹推理，深入探索

 

依據(jù)上面的假說，子一代的體細(xì)胞中含有兩個不同的遺傳因子，它們應(yīng)當(dāng)各自對立、互不混雜。子一代可以產(chǎn)生兩種不同類型的配子（雌雄均如此），分別含有顯性遺傳因子和隱性遺傳因子，并且數(shù)目相等。當(dāng)雌雄配子隨機(jī)結(jié)合發(fā)生受精作用時，子二代會出現(xiàn)三種不同類型的遺傳因子組成，比例為1：2：1，其中含有顯性遺傳因子的表現(xiàn)為顯性性狀，不含顯性遺傳因子的表現(xiàn)為隱性性狀，這樣，子二代就出現(xiàn)了3：1的性狀分離比。

 

4、設(shè)計實驗，驗證假設(shè)

 

孟德爾的假說和演繹合理的解釋了他做的豌豆一對相對性狀的雜交實驗，但是，作為一種正確的假說，僅能解釋已有的實驗結(jié)果是不夠的，還應(yīng)該預(yù)測到另一些實驗的結(jié)果。根據(jù)其假說和推理，如果子一代是雜合子，就可以產(chǎn)生兩種不同類型的配子，比例為1：1，如果用只能產(chǎn)生一種配子的隱性個體與子一代進(jìn)行雜交，預(yù)期雜交后代會出現(xiàn)兩種表現(xiàn)型，且比例是1：1，孟德爾在預(yù)測了如上實驗（測交）的結(jié)果后，設(shè)計實驗方案進(jìn)行了多次實驗，發(fā)現(xiàn)結(jié)果與其預(yù)期的結(jié)果相符，從而驗證了其假說的正確性。

 

5、歸納綜合，總結(jié)規(guī)律

 

在反復(fù)進(jìn)行了相關(guān)的實驗后，確定了孟德爾假說的正確性，后人總結(jié)歸納其假說，得出了孟德爾第一定律──基因的分離定律。

 

四、類比推理一例──基因在染色體上

 

1、認(rèn)真觀察，發(fā)現(xiàn)事物的共性

 

美國科學(xué)家薩頓觀察精子和卵細(xì)胞的形成過程時發(fā)現(xiàn)，孟德爾所說的遺傳因子（基因）的分離過程和細(xì)胞中同源染色體的分離過程非常相似，即基因的行為和染色體的行為存在著明顯的平行關(guān)系：

 

基因行為

染色體行為

基因在雜交過程中保持完整性和獨立性

染色體在配子形成和受精過程中,具有相對穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)

在體細(xì)胞中基因成對存在

在體細(xì)胞中染色體成對存在

在配子中成對的基因只有一個

在配子中成對的染色體只有一條

體細(xì)胞中成對的基因一個來自父方,一個來自母方

體細(xì)胞中成對的染色體一個來自父方,一個來自母方

非等位基因在形成配子時自由組合

非同源染色體在減數(shù)第一次分裂后期自由組合

2、深入思考，依據(jù)共性作推理

 

薩頓根據(jù)發(fā)現(xiàn)的以上現(xiàn)象，將孟德爾遺傳定律形成配子過程中基因的行為變化與減數(shù)分裂過程中染色體的行為變化做了深入類比分析，對它們之間的內(nèi)在聯(lián)系做出推論，即基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給下一代的，也就是說，基因就在染色體上。

 

3、實踐檢驗，團(tuán)結(jié)合作出真知

 

類比、假說、推理后得到的結(jié)論并不具備邏輯上的必然性，不管它有多么的合情合理，在沒有實踐的檢驗之前，還都僅僅是假說，不能作為定律來使用，科學(xué)家們不斷的探索努力，終于在1909年，摩爾根通過果蠅紅眼與白眼這一對相對性狀的實驗，將一個特定的基因和一條特定的染色體──X染色體聯(lián)系起來，從而用實驗證明了基因確實在染色體上。

 

五、科學(xué)方法給我們的啟示

 

現(xiàn)代遺傳學(xué)把遺傳因子稱為基因，把位于一對同源染色體上控制著相對性狀的基因稱為等位基因，控制顯性性狀的基因稱為顯性基因，控制隱性性狀的基因稱為隱性基因。我們應(yīng)當(dāng)深刻體會，當(dāng)時人們還沒有認(rèn)識到配子形成過程和受精過程中染色體的行為變化，不知道基因位于染色體上，也并不清楚遺傳因子是什么，孟德爾提出的假說是超越時代的一種非凡的設(shè)想，是有很大的積極意義的，這也是他取得成功的重要原因之一。

 

在孟德爾所處的時代，生物學(xué)所采用的常規(guī)研究方法有兩種：其一是先進(jìn)行觀察和實驗，再分析結(jié)果，然后提出假說，這種方法被稱為歸納法；另一種是先提出假說，然后用實驗來證實或否證，這種方法被稱為演繹法。孟德爾在假說演繹的科學(xué)方法的指導(dǎo)下，針對已有的事實，發(fā)現(xiàn)問題，提出假說，更重要的是設(shè)計實驗驗證假說，并在不同植物的雜交實驗中分別驗證了假說的正確性，從而使其假說變成普遍的規(guī)律。這一科學(xué)方法的深入應(yīng)用，為進(jìn)一步研究更復(fù)雜的遺傳現(xiàn)象提供了有力的依據(jù)和手段，其價值并不亞于遺傳規(guī)律本身，它對后人的科學(xué)研究具有非常重要的指導(dǎo)意義。

 

無論是孟德爾、薩頓還是其他科學(xué)家，他們對科學(xué)的執(zhí)著熱愛，對生產(chǎn)生活的密切觀察、深入思考等精神是很值得我們學(xué)習(xí)的，尤為重要的是，他們不僅僅有一種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，而且敢于依據(jù)事實，大膽假說、推理，敢于向傳統(tǒng)挑戰(zhàn)，這在科學(xué)研究和發(fā)展中及其重要的。在教學(xué)中，我們不僅僅要讓學(xué)生體驗科學(xué)研究的一般流程，還應(yīng)當(dāng)激發(fā)學(xué)生運用科學(xué)方法進(jìn)行大膽探究，用所學(xué)知識去開辟一片新的天地。

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