2024年10期
假说—演绎法的培养及应用
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：假说—演绎法是高中教材中重要的科学方法，科学家利用这种方法得出很多重要的科学结论，教会学生熟练掌握这种科学方法，培养他们科学思维和科学探究的能力，对于很多遗传推理题目的解答，起到事半功倍的效果。
关键词：假说—演绎法；科学思维；科学探究
假说演绎法是指在观察和分析实验现象的基础上，提出问题以后，通过合理的推理和大胆的想象，提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验来检验演绎推理的结论。如果得到的实验结果与之前预期的结论相符，就证明提出的假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。
教材中介绍了多位科学家利用假说—演绎法，得出了重要的科学结论，19世纪中期，孟德尔利用豌豆进行一对相对性状杂交实验，对实验结果进行观察和统计学分析的过程中，提出问题，为什么遗传性状在F1中总是按一定的比例分离呢？他果断地摒弃了前人融合遗传的观点提出假说，认为决定生物性状的遗传因子就像一个个颗粒一样，因为性状遗传不会消失，并在F2代总是按一定比例分离，所以孟德尔认为控制性状的遗传因子不会融合也不会消失；并且认为在体细胞中，遗传因子是成对存在的，而在形成配子时会发生彼此分离，进入不同的配子中，受精时，雌雄配子会随机结合。假说很好的解释了性状分离比的出现，但正确的假说还应该能预测实验的结果。证明假说正确性的关键是证明杂合子F1在形成配子时，发生了遗传因子的分离，形成不同种类的配子；孟德尔设计了测交实验验证假说，用隐形纯合子测定F1的遗传因子组成，后代的表现型和比例完全体现了F1产生配子的种类和比例，并演绎推理出了测交实验的结果，最后通过实验证实假说完全正确，从而得出结论，即分离定律；后来用相同的方法总结出了自由组合定律。
美国遗传学家摩尔根利用果蝇杂交实验，研究红眼和白眼的遗传规律，设计实验证实红白眼基因位于X染色体上，确定了基因与染色体的关系，也是利用了假说一演绎法。
在构建了DNA双螺旋结构模型之后，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克，接着提出有关DNA复制的假说：DNA分子以半保留复制方式复制，也有科学家认为DNA复制方式是，全保留复制。以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术设计实验，利用同位素14N和15N相对原子质量不同和离心技术，区分含有不同氮元素的DNA，实验结果证实了DNA是以半保留方式复制的。
教材通过科学家真实的故事，让学生理解假说—演绎法的概念，熟悉假说演绎法的流程，认可假说—演绎法结论的准确性，培养学生科学探究的学科素养，学生利用假说—演绎法可以解决实验中很多问题。高中阶段主要培养学生大胆合理提出假说，严谨的演绎推理和设计验证实验的能力。以实验探究题目为例，探讨利用假说—演绎法解题的规律和方法。
例一、假说演绎法：演绎推理和设计实验的能力；
已知某种昆虫的正常刚毛（A）与小刚毛（a）、正常翅（B）与斑翅（b）、有眼（E）与无眼（e）这三对相对性状分别受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。（假定不发生染色体变异和染色体交换），回答下列问题：
（1）若A/a、B/b、E/e这三对等位基因均位于常染色体上，请以上述品系为实验材料，设计实验来确定，这三对等位基因是否分别位于三对常染色体上。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论）
解析：
欲证明三对等位基因是否分别位于三对染色体上，即三对等位基因是否遵循自由组合定律，根据已知材料果蝇的三个纯合品系，验证自由组合定律可以采用亲本杂交，即①×②、②×③、①×③，三个杂交组合然后子一代自交，根据子二代的性状分离比进行判断，即，若各杂交组合的F2中均出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1，则可确定这三对等位基因符合自由组合定律，分别位于三对染色体上；若出现其他结果，则可确定这三对等位基因不符合自由组合定律，不是分别位于三对染色体上。要求学生能熟练掌握孟德尔杂交实验的流程，具备较强的知识迁移能力，并根据实验结果得出相应的实验结论，本题的易失分点在于，三对等位基因是否分别位于三对染色体，需要三对等位基因中的任意两对进行验证，否则不能得出结论。
例二、假说—演绎法：提出假说解释问题和演绎推理的能力；
水稻的无香味（D）和有香味（d）是由一对位于常染色体上的等位基因控制的相对性状。回答下列相关问题：
（1）利用X射线照射纯合无香味的水稻植株，然后用此植株给有香味的水稻传粉，结果发现子代有801株无香味植株，1株有香味植株（植株Ⅰ）。分析认为，导致植株Ⅰ出现的原因可能有下面两种假说：
①父本某一雄配子形成时发生了___________。
②父本某一雄配子形成时，含有___________基因的染色体片段缺失。
（2）为解决第（1）题中出现的问题，科学家以植株Ⅰ和野生无香味植株作为亲本，杂交得到F1，F1再自交获得F2（已知一对基因缺失会致死）。若是假说①导致的，则F2无香味∶有香味＝___________；若是假说②导致的，则F2无香味∶有香味＝___________。
解析：
（1）考查的是假说—演绎法的提出假说步骤，X射线照射后的无香味水稻植株与有香味植株杂交发现，结果发现子代无香味801株，有香味1株（植株Ⅰ），发现问题：为什么后代会出现1株有香味植株？说明亲本的纯合无香味植株在射线照射后发生了变异，可能是可遗传的变异，基因突变、基因重组和染色体变异；也可能是环境引起的表型模拟，题干提示我们变异发生在配子形成过程中，排除表型模拟这种可能，基因重组无法解释实验结果。大胆提出假说解释实验现象；假说一，亲本纯合无香味水稻植株在受到射线照射后，基因突变D基因突变成d基因，基因型由DD突变成Dd，产生有香味植株，基因型为dd；假说二，亲本纯合无香味水稻植株在受到射线照射后，发生了染色体片段的缺失，基因型变为DO，产生有香味植株，基因型为dO；两种假说都是合理的。
（2）设计实验对两种假说进行验证，演绎推理预测实验结果。假定假说为事实进行演绎推理，若是基因突变引起，野生无香味植株无突变基因，则基因型应为纯合子DD，植株Ⅰ（dd）和DD植株作为亲本杂交得到F1，则F1基因型是Dd，F1再自交获得F2为无香味∶有香味=3∶1；若是染色体片段缺失引起的，则亲本是dO×DD，F1是1/2Dd和1/2DO，1/2Dd自交后代为1/2×1/4DD、1/2×1/2Dd和1/2×1/4dd，1/2DO自交后代为1/2×1/4DD、1/2×1/2DO和1/2×1/4OO（致死），所得F2为无香味：有香味=6∶1。
在做此类题目中，发现问题后，根据题干信息和所学知识，大胆提出可能的几点假说，按照假说推理解释提出的问题，初步确定合理的假说，利用题干已知材料设计实验，把假说做为合理前提，进行演绎推理得出对应实验结果，区分不同假说从而得出实验结论。可见解答本类型题目的重要方法就是假说—演绎法，题目往往按照假说—演绎法步骤：提出问题—提出假说—设计实验—演绎推理—得出结论，来设计的，学生熟练掌握了这种方法，对于这种实验探究题目就会得心应手。
参考文献：
[1]赵照.孟德尔“假说——演绎法”的逻辑必然性分析[J].中学生物教学，2020（25）：18-19.
[2]邓宜新.利用假说演绎法培养学生的科学思维[J].学苑教育，2020（25）：67-68.
关键词：假说—演绎法；科学思维；科学探究
假说演绎法是指在观察和分析实验现象的基础上，提出问题以后，通过合理的推理和大胆的想象，提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验来检验演绎推理的结论。如果得到的实验结果与之前预期的结论相符，就证明提出的假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。
教材中介绍了多位科学家利用假说—演绎法，得出了重要的科学结论，19世纪中期，孟德尔利用豌豆进行一对相对性状杂交实验，对实验结果进行观察和统计学分析的过程中，提出问题，为什么遗传性状在F1中总是按一定的比例分离呢？他果断地摒弃了前人融合遗传的观点提出假说，认为决定生物性状的遗传因子就像一个个颗粒一样，因为性状遗传不会消失，并在F2代总是按一定比例分离，所以孟德尔认为控制性状的遗传因子不会融合也不会消失；并且认为在体细胞中，遗传因子是成对存在的，而在形成配子时会发生彼此分离，进入不同的配子中，受精时，雌雄配子会随机结合。假说很好的解释了性状分离比的出现，但正确的假说还应该能预测实验的结果。证明假说正确性的关键是证明杂合子F1在形成配子时，发生了遗传因子的分离，形成不同种类的配子；孟德尔设计了测交实验验证假说，用隐形纯合子测定F1的遗传因子组成，后代的表现型和比例完全体现了F1产生配子的种类和比例，并演绎推理出了测交实验的结果，最后通过实验证实假说完全正确，从而得出结论，即分离定律；后来用相同的方法总结出了自由组合定律。
美国遗传学家摩尔根利用果蝇杂交实验，研究红眼和白眼的遗传规律，设计实验证实红白眼基因位于X染色体上，确定了基因与染色体的关系，也是利用了假说一演绎法。
在构建了DNA双螺旋结构模型之后，美国生物学家沃森和英国物理学家克里克，接着提出有关DNA复制的假说：DNA分子以半保留复制方式复制，也有科学家认为DNA复制方式是，全保留复制。以大肠杆菌为实验材料，运用同位素示踪技术设计实验，利用同位素14N和15N相对原子质量不同和离心技术，区分含有不同氮元素的DNA，实验结果证实了DNA是以半保留方式复制的。
教材通过科学家真实的故事，让学生理解假说—演绎法的概念，熟悉假说演绎法的流程，认可假说—演绎法结论的准确性，培养学生科学探究的学科素养，学生利用假说—演绎法可以解决实验中很多问题。高中阶段主要培养学生大胆合理提出假说，严谨的演绎推理和设计验证实验的能力。以实验探究题目为例，探讨利用假说—演绎法解题的规律和方法。
例一、假说演绎法：演绎推理和设计实验的能力；
已知某种昆虫的正常刚毛（A）与小刚毛（a）、正常翅（B）与斑翅（b）、有眼（E）与无眼（e）这三对相对性状分别受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。（假定不发生染色体变异和染色体交换），回答下列问题：
（1）若A/a、B/b、E/e这三对等位基因均位于常染色体上，请以上述品系为实验材料，设计实验来确定，这三对等位基因是否分别位于三对常染色体上。（要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论）
解析：
欲证明三对等位基因是否分别位于三对染色体上，即三对等位基因是否遵循自由组合定律，根据已知材料果蝇的三个纯合品系，验证自由组合定律可以采用亲本杂交，即①×②、②×③、①×③，三个杂交组合然后子一代自交，根据子二代的性状分离比进行判断，即，若各杂交组合的F2中均出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1，则可确定这三对等位基因符合自由组合定律，分别位于三对染色体上；若出现其他结果，则可确定这三对等位基因不符合自由组合定律，不是分别位于三对染色体上。要求学生能熟练掌握孟德尔杂交实验的流程，具备较强的知识迁移能力，并根据实验结果得出相应的实验结论，本题的易失分点在于，三对等位基因是否分别位于三对染色体，需要三对等位基因中的任意两对进行验证，否则不能得出结论。
例二、假说—演绎法：提出假说解释问题和演绎推理的能力；
水稻的无香味（D）和有香味（d）是由一对位于常染色体上的等位基因控制的相对性状。回答下列相关问题：
（1）利用X射线照射纯合无香味的水稻植株，然后用此植株给有香味的水稻传粉，结果发现子代有801株无香味植株，1株有香味植株（植株Ⅰ）。分析认为，导致植株Ⅰ出现的原因可能有下面两种假说：
①父本某一雄配子形成时发生了___________。
②父本某一雄配子形成时，含有___________基因的染色体片段缺失。
（2）为解决第（1）题中出现的问题，科学家以植株Ⅰ和野生无香味植株作为亲本，杂交得到F1，F1再自交获得F2（已知一对基因缺失会致死）。若是假说①导致的，则F2无香味∶有香味＝___________；若是假说②导致的，则F2无香味∶有香味＝___________。
解析：
（1）考查的是假说—演绎法的提出假说步骤，X射线照射后的无香味水稻植株与有香味植株杂交发现，结果发现子代无香味801株，有香味1株（植株Ⅰ），发现问题：为什么后代会出现1株有香味植株？说明亲本的纯合无香味植株在射线照射后发生了变异，可能是可遗传的变异，基因突变、基因重组和染色体变异；也可能是环境引起的表型模拟，题干提示我们变异发生在配子形成过程中，排除表型模拟这种可能，基因重组无法解释实验结果。大胆提出假说解释实验现象；假说一，亲本纯合无香味水稻植株在受到射线照射后，基因突变D基因突变成d基因，基因型由DD突变成Dd，产生有香味植株，基因型为dd；假说二，亲本纯合无香味水稻植株在受到射线照射后，发生了染色体片段的缺失，基因型变为DO，产生有香味植株，基因型为dO；两种假说都是合理的。
（2）设计实验对两种假说进行验证，演绎推理预测实验结果。假定假说为事实进行演绎推理，若是基因突变引起，野生无香味植株无突变基因，则基因型应为纯合子DD，植株Ⅰ（dd）和DD植株作为亲本杂交得到F1，则F1基因型是Dd，F1再自交获得F2为无香味∶有香味=3∶1；若是染色体片段缺失引起的，则亲本是dO×DD，F1是1/2Dd和1/2DO，1/2Dd自交后代为1/2×1/4DD、1/2×1/2Dd和1/2×1/4dd，1/2DO自交后代为1/2×1/4DD、1/2×1/2DO和1/2×1/4OO（致死），所得F2为无香味：有香味=6∶1。
在做此类题目中，发现问题后，根据题干信息和所学知识，大胆提出可能的几点假说，按照假说推理解释提出的问题，初步确定合理的假说，利用题干已知材料设计实验，把假说做为合理前提，进行演绎推理得出对应实验结果，区分不同假说从而得出实验结论。可见解答本类型题目的重要方法就是假说—演绎法，题目往往按照假说—演绎法步骤：提出问题—提出假说—设计实验—演绎推理—得出结论，来设计的，学生熟练掌握了这种方法，对于这种实验探究题目就会得心应手。
参考文献：
[1]赵照.孟德尔“假说——演绎法”的逻辑必然性分析[J].中学生物教学，2020（25）：18-19.
[2]邓宜新.利用假说演绎法培养学生的科学思维[J].学苑教育，2020（25）：67-68.
- 【发布时间】2021/7/7 16:56:54
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