理解假說演繹法培養理性思維的生物核心素養

【摘 要】2014年4月，教育部頒布的《關于全面深化課程改革，落實立德樹人根本任務的意見》明確提出“發展學生的核心素養”。生物學核心素養是由四個要素組成：生命觀念、理性思維、科學探究、社會責任。其中理性思維是指能夠運用歸納與概括、演繹與推理、建模與分析等方法探究生命現象及規律。由此提出了一個重要的方法——假說演繹法。它是指在觀察和分析的基礎上提出問題，通過推理給出解釋問題的假說，依據假說進行有根據性的演繹，再通過實驗論證，最終得出結論的科學方法。在生物教學中對假說演繹法等科學方法論的要求很高，高考中對方法論的考核也是重點，因此學生如何理解假說演繹法就顯得尤為重要。本文結合作者的教學實踐，淺談如何讓學生理解假說演繹法，并理解假說演繹法是生物核心素養——理性思維的重要體現。

【關鍵詞】高中生物；假說演繹法；生物核心素養；理性思維；培養

一、在日常教學中，為使學生理解假說演繹法的一般步驟、體會理性思維的科學性，可做如下設計

素材1：“一對相對性狀的實驗”課程中假說演繹法的教學實施。

觀察現象：高莖豌豆和矮莖豌豆雜交，F■全部是高莖；F■全部是高莖；F■自交，F■高徑：矮莖=3：1。

提出問題：為什么F■全部是高莖？為什么F■高莖：矮莖=3：1？

做出假說：高莖相對矮莖是顯性性狀；性狀是由成對的遺傳因子控制的，在形成配子時遺傳因子彼此分離，分別進入不同配子；受精時配子的結合是隨機的。

演繹推理：F■與矮莖豌豆雜交，后代高莖：矮莖=1：1。

實驗驗證：通過實際實驗，結果確實是高莖：矮莖=1：1。

得出結論：預期結果與真實實驗結果一致，假說正確，得出分離定律。

素材2：“DNA復制”課程中假說演繹法的教學實施。

觀察現象：細胞分裂時遺傳物質的數量沒有減少。

提出問題：DNA可以進行復制，那么復制的機理是什么？

做出假說：DNA是半保留復制。

演繹推理：親代100%重帶；復制第一代，100%中帶；復制第二代，50%中帶，50%輕帶。

實驗驗證：大腸桿菌培養分離DNA實驗（同位素標記法和密度梯度離心法）。實驗試管中確實出現了三個條帶（重帶、中帶、輕帶）。

得出結論：預期結果與真實實驗結果一致，假說正確，得出DNA是半保留復制。

在日常教學中經過這樣的訓練，學生會逐漸掌握假說演繹法的一般步驟，從而加深對假說演繹法步驟的理解。在以后的學習中學生就會自覺應用假說演繹法，構建新的生物學知識脈絡。同時也了解到理性思維的科學性及其過程的可操作性、實用性。

二、在科學探究中，讓學生理解假說演繹法是科學探究的重要內涵，而科學探究又是理性思維的實證過程，便可做如下設計

素材1：“生長素的發現”課程中假說演繹法的教學實施。

觀察現象：學生觀察常見的植物向光生長。

提出問題：為什么植物向光生長？

做出假說：分析達爾文實驗，實驗都證明了什么，幫助學生理解達爾文提出的假說。

演繹推理：如果某種因素真實存在，并且是物質性的，那么該物質就可以直接引起植物的彎曲生長，對此做出預期。

實驗驗證：學生設計探究性實驗，與預期結果做比較并判斷假說的真偽。

得出結論：植物的向光生長是因為單側光引起生長素分布不均，使下部的伸長區背光側生長速度加快，從而導致植物向光源生長。

我們通過科學探究實驗就會發現，實際上假說演繹法就是科學探究的重要內涵。因此我們必須把假說演繹分析透徹，讓學生在理解時加深對科學探究的認識，以及科學探究又是理性思維的實證過程。

三、在學科綜合應用中，讓學生理解假說演繹法是理性思維的一種科學方法

學生分組討論自己在其它學科中碰到的假說演繹法。例如：在物理方面，牛頓和伽利略對自由落體運動的解釋；在化學方面，烷烴、烯烴、炔烴等化學性質的學習，都會應用到假說演繹法。同學也可以和相關的教師進行深層次的探討，通過學科交叉，真正理解假說演繹法是理性思維的一種科學方法。

四、在解題中，讓學生理解假說演繹法在高考中的應用，鍛煉學生的理性思維

遺傳類型題目在高考中具有分值較高、類型差異較大、題型靈活多變、解題難度大等特點。其實遺傳題目的解題思路不外乎“假設—推斷—結論”，也就是假說演繹法的過程。因此，通過解題也可以幫助學生領悟假設演繹法，鍛煉學生的理性思維。

素材1：已知果蠅長翅和小翅、紅眼和棕眼各為一對相對性狀，分別受一對等位基因控制，且兩對等位基因位于不同的染色體上。為了確定它們的顯隱性關系以及基因的位置，某同學讓一只雌性長翅紅眼果蠅與一只雄性長翅棕眼果蠅雜交，子一代中表現型及其分離比為長趨紅眼：長翅棕眼：小趨紅眼：小趨棕眼=3：3：1：1。回答下列問題：（1）如果“翅長基因位于常染色體上，眼色基因位于X染色體上，棕眼對紅眼為顯性”的假設成立，則理論上，子一代長翅紅眼果蠅中雌性個體所占比例為，子一代小翅紅眼果蠅中雄性個體所占比例為。答案：（1）0.1（100%）

假說演繹法的解題思路：

理清條件：一只雌性長翅紅眼果蠅與一只雄性長翅棕眼果蠅雜交；子一代長趨紅眼：長翅棕眼：小趨紅眼：小趨棕眼=3：3：1：1。

提出問題：顯性性狀是什么？基因位于X染色體上還是常染色體上？

做出假設：翅長基因位于常染色體上，眼色基因位于X染色體上，棕眼對紅眼為顯性。

演繹推理：棕眼是顯性，親本雌性是紅眼，棕眼是雄性，故子代中長翅紅眼果蠅中雌性個體所占比例為0，子代雄性都表現為紅眼。

得出結論：試題所給條件有限，最終不能完全定論，這只是其中一種情況，還可以用同樣的方法討論其它情況。

像這樣應用假說演繹法來推理和解決一些遺傳題目，就可以有效避免盲目做題，大大提高解題的準確度和效率，同時也可幫助學生理解假說演繹法在高考中的解題思路，鍛煉學生的理性思維。

綜上所述，假說演繹法是形成和構建生物學理論的一種重要思維方法，對學生來講研究方法的學習正是“授之以漁”，學完高中生物課程以后，其他知識可能忘記，但這些科學方法會在學生心中存留下來，而這便是真正的生物核心素養——理性思維。

【參考文獻】

[1]陶文樓.假說的驗證與假說演繹法——兼論實踐檢驗的具體化問題[J].天津師范大學學報（社會科學版），1986年05期

【作者簡介】

劉瑩，大學本科；一級教師；研究方向：高中生物教學。

【重要榮譽】

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