对假说-演绎法的解读

王国栋

(甘肃省礼县实验中学 742200)

假说-演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，奥地利科学家孟德尔采用假说-演绎法,通过豌豆杂交实验发现了遗传学的基因分离定律和基因自由组合定律。假说演绎过程可概括为四大步骤：①设计实验、观察现象、提出问题；②分析问题、提出假说、解释问题；③设计实验、依据假说、演绎推理；④进行实验、验证预期、得出结论。

1 设计实验、观察现象、提出问题

1.1 设计实验 孟德尔从34个豌豆品种中选择了7对容易区分的相对性状做杂交实验，对每一对相对性状分别进行研究。实验过程大致为：种植纯种豌豆，控制杂交，收获种子，种植种子成植株，控制自交，收获种子，再种植该种子成植株进行观察统计。该过程是孟德尔在修道院的一小块园地里进行的。以高茎和矮茎这一对相对性状的杂交实验为例，实验过程如图1所示。

图1 高茎豌豆和矮茎豌豆杂交实验图解

1.2 观察现象 孟德尔用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作亲本进行杂交，无论正交还是反交，F1总是高茎，再让F1自交得F2植株，不仅有高茎还有矮茎，且高茎与矮茎的数量比接近3∶1。其他6对相对性状杂交实验结果也是如此。

1.3 提出问题 在观察现象的基础上，孟德尔提出下列问题：①F1植株中为什么全为高茎？矮茎哪里去了？②F2植株中矮茎又出现，说明了什么？③F2植株中高茎与矮茎数量比为什么接近3∶1？

2 分析问题，提出假说，解释问题

2.1 分析问题 孟德尔对所提出的一系列问题进行慎密的思考分析，推理想象：①矮茎可能并没有消失，只是在F1代中未表现出来，因为F2代中矮茎又出现了；②相对性状可能受遗传因子的控制，遗传因子成对存在，可能有显隐性之分。

2.2 提出假说 通过严谨推理和大胆想象，孟德尔对分离现象的原因提出了如下假说: ①生物的性状是由遗传因子决定的，遗传因子有显性和隐性之分；②体细胞中遗传因子是成对存在的；③生物体在形成生殖细胞——配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中；配子中只含有每对遗传因子中的一个；④受精时，雌雄配子的结合是随机的。该假说内容可用图2表示。

图2 高茎豌豆和矮茎豌豆杂交实验的分析图解

假说合理地解释了豌豆一对相对性状杂交实验中出现的性状分离现象。这是科学的真相吗？还是一种自圆其说的解释呢？仅能解释已有的实验结果是不够的，还应该能够预测另一些实验结果来验证假说的正确性。

3 设计实验、依据假说、演绎推理

孟德尔巧妙地设计了测交实验，让F1与隐性纯合子杂交。依据假说，演绎推理预期测交后代中高茎与矮茎的分离比接近1∶1(图3)。演绎推理是否正确呢？必须要有实验的数据来加以证明。一些学生易将演绎推理过程误解为是假说的验证过程。

图3 一对相对性状测交实验演绎推理图解

4 进行实验、验证预期、得出结论

4.1 测交实验 孟德尔在园地里种植F1高茎植株与矮茎植株，控制测交，收获种子；将种子播种后获得植株，观察其性状，发现高茎与矮茎的分离比接近1∶1。与预期结果相符合。

4.2 得出结论 依据假说演绎推理的预期结果与测交实验的结果相一致，验证了推理的正确性，而假说与推理是同一思路，也证明了假说的正确性。此时，假说不再是假说而成为遗传的规律。后人将其归纳为孟德尔的第一定律，又称分离定律：在生物的体细胞中控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合，在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同配子中，随配子遗传给后代。

在教学中，不仅要让学生掌握分离定律，也要掌握假说-演绎法这个科学研究的方法及探究的过程。教师让学生既掌握科学知识，又学会探究方法，培养学生实验探究能力。因此，在教学中，教师不能只重视分离定律知识的讲解，而同时也应重视假说-演绎法这种探究方法的讲解。