“假說—演繹法”與理性思維的培養

魏述濤

“假說—演繹法”是現代科學研究中常用的一種科學方法，是在提出假說的過程中，演繹出推論，在實驗檢驗和修正中得出結論的一種研究方法。那么，什么是假說—演繹法？在提出假說的基礎上，如何演繹出推論，發展思維呢？下面，筆者以人教版高中生物必修二第一章第1節《孟德爾的豌豆雜交試驗（一）》中的“一對相對性狀的雜交實驗”為例進行具體說明。

一、“假說—演繹法”的提出與內涵

“假說—演繹法”的思想源自法國哲學家笛卡爾。《方法論·情志論》一書中提到：“因為我覺得其中的推理環環相扣，后面的推理被前面的推理證明，前面的是后面的因；前面的也被后面的證明，后面的是前面的果。”[1]笛卡爾在推理前提出了相應的假設，用假設解釋事實，得出結果，并對結果進行證明。這應該是“假說—演繹法”思想的雛形。《笛卡爾的人類哲學》一書對“演繹”做了明確闡釋，并將“演繹”與“直觀”進行了比較：“‘演繹也是理智的活動，但與‘直觀不同，它們不是理智的單純活動，必須先假定某些真理或定義，之后憑借這些定義推出一些結論。”[2]可見，笛卡爾是把自己的想法作為假說提出來，并用假定的真理去推論，演繹出結論，而這個結論可以應用到其他事實中。

“假說—演繹法”經過不斷地演變和凝煉，最終以概念的形式出現在高中生物教材。在教材中，“假說—演繹法”是指在觀察和分析的基礎上提出問題，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就證明“假說”是正確的，反之，說明“假說”是錯誤的。將“假說—演繹法”應用于生物科學研究，不僅能夠發展學生的邏輯推理能力，幫助學生形成理性思維，還有助于提升學生的生物核心素養。

二、“假說—演繹法”與傳統探究的對比分析

傳統探究過程的基本流程（如圖1）是：觀察實驗現象→提出問題→作出假設→設計實驗→數據分析→得出結論。傳統探究過程雖然能夠引導學生開展探究性活動，但已經形成了固定的探究流程，比如學生提出問題后就開始設計實驗，然后對實驗結果進行分析并得出結論。學生一直沿著固有的思維開展探究活動，思維和推理能力沒有得到發展，導致思維創新不足，科學思維能力較為薄弱。而“假說—演繹法”的實施流程（如圖2）是：觀察實驗過程→在分析中提出問題→逐步提出假說→解釋實驗現象→設計并演繹→實施實驗→得出結論。

對比分析可知，“假說—演繹法”是在實驗過程中生成問題，在解決問題過程中提出假說，假說不是在實驗現象出現后提出的，而是在分析實驗過程中逐步提出的，并且要運用假說逐步解釋實驗過程。此外，學生還要設計實驗進行演繹，并預期實驗結果，通過開展實驗來驗證“演繹”是否正確，從而得出結論。也就是說，“演繹”是應用這些原則建立一些定理和命題。[3]總之，“假說—演繹法”是實驗者在實驗過程中，在觀察、歸納的基礎上提出假說，以假說作為理論解釋實驗現象，演繹出一個可以支持假說的結論，并應用到相關實驗的科學探究過程。

三、以讀促寫，引導學生理解“假說—演繹法”

“假說—演繹法”在教材中以文字描述的形式占據一定的篇幅，學生在理解方面難度較大。在考查這部分內容時，遺傳類題目往往以生成性簡答題為主，這就要求學生內化“假說—演繹法”，不僅能夠提出假說，還要演繹出結論，生成答案。教學中，教師先要指導學生閱讀教材內容，通過“問題導學”的形式，引導學生發現問題，提出假說，在分析實驗過程中運用“假說”解釋實驗的合理性，然后分組討論，設計演繹推理的過程，從而得出結論并證明假說是正確的。教師不僅要指導學生進行深度閱讀，還要讓學生嘗試寫出來，讓讀轉化為寫，這樣才能呈現學生的思維過程，最后通過匯報學習成果，反饋學生掌握知識的程度，同時要設計有針對性的遺傳類題目檢驗學生是否能夠運用“假說—演繹法”解決實際問題。以讀促寫的形式有助于學生進入深度學習，內化知識，達到運用知識解決問題的目的。

四、以“問題導學”內化“假說—演繹法”

（一）觀察實驗，提出問題

在分析“一對相對性狀的豌豆雜交實驗”時，教師要引導學生對實驗過程中出現的現象提出相應的問題。例如，教師在講授時可以提出問題：F1代全部為高莖，說明什么？F1代中沒有表現的隱性性狀消失了嗎？學生在觀察F2代出現的現象后，會思考并生成問題：F2代為什么會出現性狀分離？3∶1的性狀分離比是偶然嗎？圍繞這些問題，師生展開討論。

（二）提出假說，解釋實驗

在分析上述實驗時，教師可先提出假說：（1）遺傳因子決定了生物的性狀；（2）遺傳因子在生物體細胞中是成對存在的，一個來自父方，一個來自母方；（3）在F1代中顯性遺傳因子對隱性遺傳因子具有顯性作用。這幾個“假說”能夠解釋基因組成和F1代的實驗現象。接下來，教師就要引導學生對F2代出現的性狀分離現象和3∶1的性狀分離比例提出假說。學生會思考：F1代減數分裂時，成對的遺傳因子在減數分裂第一次分裂后期分離，最終得到的配子中只含有每對遺傳因子中的一個。這樣就可以解釋F2代的性狀分離現象了。假如雌雄配子不隨機結合，子代會出現什么情況？在“問題”的驅動下，學生提出假說：受精時，雌雄配子是隨機結合的。在分析實驗過程中，教師不要一次性地把全部“假說”都呈現給學生，而是要在分析實驗過程中逐步引導學生提出核心假說，為演繹推理做好鋪墊。

（三）演繹推理，深入探究

為解釋實驗而提出的假說，不僅要能夠解釋原有的實驗現象，還要成為預測其他實驗結果的理論依據。因此，教師在分析實驗后，要進一步提出問題：假說的核心是F1代產生了兩種類型的配子，比例為1∶1，如何證明這是正確的？配子是看不到的，如何設計實驗才能證明這一點？再引導學生演繹實驗過程。這時學生就會想到隱性純合子只能產生一種類型的配子，若讓F1代與這樣的個體雜交，子代如果有兩種表現型且比例為1∶1，就可以說明F1代通過減數分裂產生了兩種類型的配子，也就能夠說明等位基因在產生配子時發生了分離，且分別進入不同的配子遺傳給了后代。根據推理，教師再讓學生設計實驗并進行驗證，引出孟德爾的“測交實驗”，并畫出遺傳圖解，進一步完成演繹推理過程。學生完成實驗設計后，教師再指導學生閱讀教材，理解“測交實驗”的意義，這樣做有利于培養學生的理性思維。

五、運用“假說—演繹法”解決遺傳類題目

遺傳定律是高考理綜生物必考內容，大多以非選擇題的形式出現。題目給的信息量比較大，解題的條件則常常隱藏在給出的實驗中，很多考生還未讀完題目就產生了畏難情緒。筆者分析近3年全國卷理綜生物試題遺傳類題目發現，常考的解題方法是“假說—演繹法”，統計如下表：

分析上表可知，遺傳類題目的考查從知識考查向解題方法考查轉變。這就要求教師不僅要教給學生知識，還要教給學生解題的方法。因此，考生要將“假說—演繹法”內化為自己的思維方式，從題目給出的實驗去分析，依據“假說—演繹法”的探究流程形成解題思路。下面，筆者以近年高考試題為例說明解答此類型題目的方法。

【2017全國卷Ⅰ】某種羊的性別決定為XY型。已知黑毛和白毛由等位基因（M/m）控制，且黑毛對白毛為顯性。某同學為了確定M/m是位于X染色體上，還是位于常染色體上，讓多對純合黑毛母羊與純合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛=3∶1，我們認為根據這一實驗數據，不能確定M/m是位于X染色體上，還是位于常染色體上，還需要補充數據，如統計子二代中白毛個體的性別比例，若 ，則說明M/m是位于X染色體上；若 ，則說明M/m是位于常染色體上。（題目內容有刪減）

解析：從題干中可以獲取三個關鍵信息，即黑毛和白毛的顯隱性關系、親本是純合黑毛母羊和純合白毛公羊、統計子二代性狀及性別。題目要求寫出子二代出現什么現象，才能說明這對基因是位于X染色體或常染色體上。在獲取以上信息后，可以把題目中的說明作為“假說”，然后用這一“假說”進行演繹，推理出結論，從而生成答案。M/m位于X染色體上，會出現白毛個體全為雄性；M/m位于常染色體上，會出現白毛個體中雄性∶雌性=1∶1。

【2016全國卷Ⅰ】已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體：♀黃體：♂灰體：♂黃體為1∶1∶1∶1。同學乙用兩種不同的雜交實驗都證實了控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性。請根據上述結果，回答下列問題：

（1）僅根據同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X染色體上，并表現為隱性？

（2）請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結論。（要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結論的預期實驗結果。）

解析：（1）根據“假說—演繹法”的解題思路，先提出假說——假設控制黃體的基因為隱性，且位于X染色體上；接下來運用這個假說進行推理，就可以得出雜交子代雌雄都表現為灰體，這與題目給出的子代現象不相符。所以答案是——不能。

（2）題目中已經說明乙同學用兩組實驗證明了控制黃體的基因位于X染色體，并表現為隱性，實際上這就是“假說”，利用這一“假說”進行推理便可得出答案。根據伴性遺傳知識可知，有兩個雜交組合可以說明題目的要求，即讓雌性黃體果蠅和雄性灰體果蠅雜交，若后代中所有的雌性果蠅都表現為灰體性狀，雄性果蠅都表現為黃體性狀，就可以說明控制黃體的基因是隱性性狀，且位于X染色體上；或讓雌性灰體果蠅和雄性灰體果蠅雜交，若后代中雌性果蠅全部都表現為灰體性狀，雄性果蠅中灰體性狀和黃體性狀各占一半，就可以說明控制黃體的基因是隱性，且位于X染色體上。

通過解析遺傳類題目可知，學習“孟德爾遺傳定律”這一內容時，學生不僅要能夠通過實驗分析掌握遺傳學基礎知識，還要運用“假說—演繹法”解決問題。教學過程中教師要提倡“以讀促寫”的學習方式，不僅讓學生閱讀教材中的經典實驗，還要閱讀與實驗相關的內容，在閱讀中生成問題，通過合作學習解決問題，讓科學研究的方法落實在學生的讀與寫中。因此，采取“以讀促寫”的方式培養學生的實驗能力和探究能力，對于提升學生生物學科核心素養和理性思維能力具有一定的意義。

參考文獻

[1]笛卡爾，鄭文彬譯，2012.《方法論·情志論》南京：譯林出版社，50.

[2]笛卡爾，劉燁譯，2008，《笛卡爾的人類哲學》，呼倫貝爾：內蒙古文化出版社，18.

[3]笛卡爾，鄭文彬譯，2012.《方法論·情志論》南京：譯林出版社，18.

（責編 歐孔群）