论文部分内容阅读
[摘 要]“道边李苦”典故体现了“假说—演绎”科学思维的雏形，在生物教学中借助“道边李苦”典故对学生的“假说—演绎”科学思维进行培养具有重要意义。
[关键词]“道边李苦”；“假说—演绎”；科学思维
[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）20-0081-02
《世说新语》记载：王戎七岁，尝与诸小儿游。道边李树多子折枝，诸儿竞去取之，唯戎不动。人问之，答曰：“树在道边而多子，此必苦李。取之，信然。”“道边李苦”这一典故体现了“假说—演绎”科学思维的雏形。在生物教学中借助这一典故可对学生的“假说—演绎”科学思维进行有效培养。
一、“假说—演绎”科学思维方法的地位
2017年，教育部发布《普通高中课程方案（2017年版）》，以此为蓝本，修订了普通高中各学科的课程标准。2017年版高中生物课程标准相较于2003年版高中生物课程标准（实验稿）在课程设计理念、学科核心素养、课程结构和课程内容等方面有了一定的改变。全面提高学生的生物学科素养是新一轮课程改革的核心任务，掌握一定的科学思维方法是提高生物学科素养的重要环节。“假说—演绎”是一种重要的科学思维方法和科学研究方法，领悟并能应用“假说—演绎”，可提高学生的科学探究能力和解题能力，发展学生的生物学科素养。
二、“提出假说”是精髓
“假说—演绎”是指在观察和分析的基础上提出问题以后，先通过推理和想象，提出解释问题的假说，然后根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。其关键步骤是提出假说。“提出假说”直接反映出一个人的素养，包括善于观察现象，对知识的掌握和理解、综合联系和应用，大胆的联想与想象，以及运用较强的逻辑思维进行合理的解释。
王戎看到路边的李树果实累累，甚至压折了枝条而无人采摘，他根据生活常识做出推理：路边的李子或者是甜的，或者是苦的，如果李子是甜的，早被过路人采光了。这棵长在路边的李树居然果实累累，其果必苦无疑。这样的推理显然能解释“道边李树多子折枝”这一现象，反映出王戎善于观察、联想等能力。
生物必修2《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》一课中指出，孟德尔根据杂交实验结果“F1只有高茎，F2出现性状分离现象且分离比为3∶1”，大胆想象，提出了“性状由遗传因子控制，显性遗传因子控制显性性状，隐性遗传因子控制隐性性状”“遗传因子在体内成对存在，形成配子时成对遗传因子分离进入配子，雌雄配子随机结合”等假说，合理地解释了实验现象。学生在此过程中可以体会两者的共通之处，便于理解假说的作用，对以后针对实验现象提出假说有一定的帮助作用。
能否提出合理假说决定了实验的研究方向，是“假说—演绎”方法应用的精髓所在。比如，王戎如果提出“道边李多是因为李子有毒”的假说，那么研究方向就会指向“李子有没有毒”。可见，不一样的假说将导致截然不同的结果。
三、“实验验证”是关键
针对现象存在的问题提出的假说一般包含了实验者大量的主观意识，假说的推理用于解释问题往往都是极其合理的，但是仍不能被作为结论推广。只有实验才能够证明假说正确与否。王戎对于李多未摘的现象提出“李苦”的假说，虽说合理，但是必须经过实验验证才能令人信服。“取之，信然”，说明这个假说经过了实验验证。实验前通过“假说—演绎”对实验结果进行了预判及演绎推理，如“采摘的李子吃下去是苦的”就说明王戎的推理是对的，如果“李子吃下去是甜的”则说明这个推理是错的，这就是做实验前根据假说进行演绎推理的结果。孟德尔设计了测交实验对假说进行检验，根据假说对实验进行了合理的演绎推理，预设结果为测交子代性状比为1∶1，假说成立，其他结果则假说不成立，最后经过实验检验证实假说。演绎推理是从假说出发对实验结果的预测，不是随意的推理。实验是证实假说的关键，只有经过证实的假说，才能真正成为学说。
四、检验学生“假说—演绎”科学思维的掌握情况
笔者将“假说—演绎”科学思维的培养贯穿生物必修1的教学中，包括孟德尔豌豆杂交实验（一）（二）、摩尔根的果蝇杂交实验、DNA的半保留复制实验、噬菌体侵染细菌实验变异的原因探索实验等内容。在学完整本书后，笔者又利用2016年高考全国Ⅰ卷第32题对学生“假说—演绎”科学思维的掌握情况进行了检验。
【例题】已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶ ♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：
（1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？
（2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料設计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果）
这类题目的解题思路如下：
（1）观察实验现象。灰体雌蝇×黄体雄蝇、一次杂交子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。
（2）明确问题。显性性状是什么？基因位于X染色体上还是常染色体上？
（3）提出假说。①假设黄体为隐性性状且控制体色的基因在X染色体上。
（4）演绎推理。若黄体为隐性性状且控制体色的基因在X染色体上，则实验杂交组合的基因型分别为XAXa、XaY，进行遗传图解分析。
（5）得出结论。同理可做出“②灰体为隐性性状且控制体色的基因在常染色体上”“③黄体为隐性性状且控制体色的基因在常染色体上”“④灰体为显性性状且控制体色的基因在X染色体上”三种假设并推理，最后得出结论。像这样，用“假设—演绎”科学思维来推理和解决一些实际问题，能大大提高解题的准确性和效率。从总体检测效果来看，学生“假说—演绎”科学思维的掌握情况良好。
总之，不管是在学生“假设—演绎”科学思维的生成过程还是在应用过程中，都不要忽视学生的能力发展，不能直接地告诉学生应该这样想、那样做。教师的引领至关重要，在平时教学中，教师应着重引领学生自主建立并学会运用“假说—演绎”的思维模式去分析和处理问题，从而提高学生的科学思维能力。
（责任编辑 黄春香）
[关键词]“道边李苦”；“假说—演绎”；科学思维
[中图分类号] G633.91 [文献标识码] A [文章编号] 1674-6058（2018）20-0081-02
《世说新语》记载：王戎七岁，尝与诸小儿游。道边李树多子折枝，诸儿竞去取之，唯戎不动。人问之，答曰：“树在道边而多子，此必苦李。取之，信然。”“道边李苦”这一典故体现了“假说—演绎”科学思维的雏形。在生物教学中借助这一典故可对学生的“假说—演绎”科学思维进行有效培养。
一、“假说—演绎”科学思维方法的地位
2017年，教育部发布《普通高中课程方案（2017年版）》，以此为蓝本，修订了普通高中各学科的课程标准。2017年版高中生物课程标准相较于2003年版高中生物课程标准（实验稿）在课程设计理念、学科核心素养、课程结构和课程内容等方面有了一定的改变。全面提高学生的生物学科素养是新一轮课程改革的核心任务，掌握一定的科学思维方法是提高生物学科素养的重要环节。“假说—演绎”是一种重要的科学思维方法和科学研究方法，领悟并能应用“假说—演绎”，可提高学生的科学探究能力和解题能力，发展学生的生物学科素养。
二、“提出假说”是精髓
“假说—演绎”是指在观察和分析的基础上提出问题以后，先通过推理和想象，提出解释问题的假说，然后根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。其关键步骤是提出假说。“提出假说”直接反映出一个人的素养，包括善于观察现象，对知识的掌握和理解、综合联系和应用，大胆的联想与想象，以及运用较强的逻辑思维进行合理的解释。
王戎看到路边的李树果实累累，甚至压折了枝条而无人采摘，他根据生活常识做出推理：路边的李子或者是甜的，或者是苦的，如果李子是甜的，早被过路人采光了。这棵长在路边的李树居然果实累累，其果必苦无疑。这样的推理显然能解释“道边李树多子折枝”这一现象，反映出王戎善于观察、联想等能力。
生物必修2《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》一课中指出，孟德尔根据杂交实验结果“F1只有高茎，F2出现性状分离现象且分离比为3∶1”，大胆想象，提出了“性状由遗传因子控制，显性遗传因子控制显性性状，隐性遗传因子控制隐性性状”“遗传因子在体内成对存在，形成配子时成对遗传因子分离进入配子，雌雄配子随机结合”等假说，合理地解释了实验现象。学生在此过程中可以体会两者的共通之处，便于理解假说的作用，对以后针对实验现象提出假说有一定的帮助作用。
能否提出合理假说决定了实验的研究方向，是“假说—演绎”方法应用的精髓所在。比如，王戎如果提出“道边李多是因为李子有毒”的假说，那么研究方向就会指向“李子有没有毒”。可见，不一样的假说将导致截然不同的结果。
三、“实验验证”是关键
针对现象存在的问题提出的假说一般包含了实验者大量的主观意识，假说的推理用于解释问题往往都是极其合理的，但是仍不能被作为结论推广。只有实验才能够证明假说正确与否。王戎对于李多未摘的现象提出“李苦”的假说，虽说合理，但是必须经过实验验证才能令人信服。“取之，信然”，说明这个假说经过了实验验证。实验前通过“假说—演绎”对实验结果进行了预判及演绎推理，如“采摘的李子吃下去是苦的”就说明王戎的推理是对的，如果“李子吃下去是甜的”则说明这个推理是错的，这就是做实验前根据假说进行演绎推理的结果。孟德尔设计了测交实验对假说进行检验，根据假说对实验进行了合理的演绎推理，预设结果为测交子代性状比为1∶1，假说成立，其他结果则假说不成立，最后经过实验检验证实假说。演绎推理是从假说出发对实验结果的预测，不是随意的推理。实验是证实假说的关键，只有经过证实的假说，才能真正成为学说。
四、检验学生“假说—演绎”科学思维的掌握情况
笔者将“假说—演绎”科学思维的培养贯穿生物必修1的教学中，包括孟德尔豌豆杂交实验（一）（二）、摩尔根的果蝇杂交实验、DNA的半保留复制实验、噬菌体侵染细菌实验变异的原因探索实验等内容。在学完整本书后，笔者又利用2016年高考全国Ⅰ卷第32题对学生“假说—演绎”科学思维的掌握情况进行了检验。
【例题】已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶ ♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：
（1）仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？
（2）请用同学甲得到的子代果蝇为材料設计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。（要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果）
这类题目的解题思路如下：
（1）观察实验现象。灰体雌蝇×黄体雄蝇、一次杂交子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。
（2）明确问题。显性性状是什么？基因位于X染色体上还是常染色体上？
（3）提出假说。①假设黄体为隐性性状且控制体色的基因在X染色体上。
（4）演绎推理。若黄体为隐性性状且控制体色的基因在X染色体上，则实验杂交组合的基因型分别为XAXa、XaY，进行遗传图解分析。
（5）得出结论。同理可做出“②灰体为隐性性状且控制体色的基因在常染色体上”“③黄体为隐性性状且控制体色的基因在常染色体上”“④灰体为显性性状且控制体色的基因在X染色体上”三种假设并推理，最后得出结论。像这样，用“假设—演绎”科学思维来推理和解决一些实际问题，能大大提高解题的准确性和效率。从总体检测效果来看，学生“假说—演绎”科学思维的掌握情况良好。
总之，不管是在学生“假设—演绎”科学思维的生成过程还是在应用过程中，都不要忽视学生的能力发展，不能直接地告诉学生应该这样想、那样做。教师的引领至关重要，在平时教学中，教师应着重引领学生自主建立并学会运用“假说—演绎”的思维模式去分析和处理问题，从而提高学生的科学思维能力。
（责任编辑 黄春香）