理解假说演绎法培养理性思维的生物核心素养

【摘 要】2014年4月，教育部颁布的《关于全面深化课程改革，落实立德树人根本任务的意见》明确提出“发展学生的核心素养”。生物学核心素养是由四个要素组成：生命观念、理性思维、科学探究、社会责任。其中理性思维是指能够运用归纳与概括、演绎与推理、建模与分析等方法探究生命现象及规律。由此提出了一个重要的方法——假说演绎法。它是指在观察和分析的基础上提出问题，通过推理给出解释问题的假说，依据假说进行有根据性的演绎，再通过实验论证，最终得出结论的科学方法。在生物教学中对假说演绎法等科学方法论的要求很高，高考中对方法论的考核也是重点，因此学生如何理解假说演绎法就显得尤为重要。本文结合作者的教学实践，浅谈如何让学生理解假说演绎法，并理解假说演绎法是生物核心素养——理性思维的重要体现。

【关键词】高中生物；假说演绎法；生物核心素养；理性思维；培养

一、在日常教学中，为使学生理解假说演绎法的一般步骤、体会理性思维的科学性，可做如下设计

素材1：“一对相对性状的实验”课程中假说演绎法的教学实施。

观察现象：高茎豌豆和矮茎豌豆杂交，F■全部是高茎；F■全部是高茎；F■自交，F■高径：矮茎=3：1。

提出问题：为什么F■全部是高茎？为什么F■高茎：矮茎=3：1？

做出假说：高茎相对矮茎是显性性状；性状是由成对的遗传因子控制的，在形成配子时遗传因子彼此分离，分别进入不同配子；受精时配子的结合是随机的。

演绎推理：F■与矮茎豌豆杂交，后代高茎：矮茎=1：1。

实验验证：通过实际实验，结果确实是高茎：矮茎=1：1。

得出结论：预期结果与真实实验结果一致，假说正确，得出分离定律。

素材2：“DNA复制”课程中假说演绎法的教学实施。

观察现象：细胞分裂时遗传物质的数量没有减少。

提出问题：DNA可以进行复制，那么复制的机理是什么？

做出假说：DNA是半保留复制。

演绎推理：亲代100%重带；复制第一代，100%中带；复制第二代，50%中带，50%轻带。

实验验证：大肠杆菌培养分离DNA实验（同位素标记法和密度梯度离心法）。实验试管中确实出现了三个条带（重带、中带、轻带）。

得出结论：预期结果与真实实验结果一致，假说正确，得出DNA是半保留复制。

在日常教学中经过这样的训练，学生会逐渐掌握假说演绎法的一般步骤，从而加深对假说演绎法步骤的理解。在以后的学习中学生就会自觉应用假说演绎法，构建新的生物学知识脉络。同时也了解到理性思维的科学性及其过程的可操作性、实用性。

二、在科学探究中，让学生理解假说演绎法是科学探究的重要内涵，而科学探究又是理性思维的实证过程，便可做如下设计

素材1：“生长素的发现”课程中假说演绎法的教学实施。

观察现象：学生观察常见的植物向光生长。

提出问题：为什么植物向光生长？

做出假说：分析达尔文实验，实验都证明了什么，帮助学生理解达尔文提出的假说。

演绎推理：如果某种因素真实存在，并且是物质性的，那么该物质就可以直接引起植物的弯曲生长，对此做出预期。

实验验证：学生设计探究性实验，与预期结果做比较并判断假说的真伪。

得出结论：植物的向光生长是因为单侧光引起生长素分布不均，使下部的伸长区背光侧生长速度加快，从而导致植物向光源生长。

我们通过科学探究实验就会发现，实际上假说演绎法就是科学探究的重要内涵。因此我们必须把假说演绎分析透彻，让学生在理解时加深对科学探究的认識，以及科学探究又是理性思维的实证过程。

三、在学科综合应用中，让学生理解假说演绎法是理性思维的一种科学方法

学生分组讨论自己在其它学科中碰到的假说演绎法。例如：在物理方面，牛顿和伽利略对自由落体运动的解释；在化学方面，烷烃、烯烃、炔烃等化学性质的学习，都会应用到假说演绎法。同学也可以和相关的教师进行深层次的探讨，通过学科交叉，真正理解假说演绎法是理性思维的一种科学方法。

四、在解题中，让学生理解假说演绎法在高考中的应用，锻炼学生的理性思维

遗传类型题目在高考中具有分值较高、类型差异较大、题型灵活多变、解题难度大等特点。其实遗传题目的解题思路不外乎“假设—推断—结论”，也就是假说演绎法的过程。因此，通过解题也可以帮助学生领悟假设演绎法，锻炼学生的理性思维。

素材1：已知果蝇长翅和小翅、红眼和棕眼各为一对相对性状，分别受一对等位基因控制，且两对等位基因位于不同的染色体上。为了确定它们的显隐性关系以及基因的位置，某同学让一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂交，子一代中表现型及其分离比为长趨红眼：长翅棕眼：小趨红眼：小趨棕眼=3：3：1：1。回答下列问题：（1）如果“翅长基因位于常染色体上，眼色基因位于X染色体上，棕眼对红眼为显性”的假设成立，则理论上，子一代长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为，子一代小翅红眼果蝇中雄性个体所占比例为。答案：（1）0.1（100%）

假说演绎法的解题思路：

理清条件：一只雌性长翅红眼果蝇与一只雄性长翅棕眼果蝇杂交；子一代长趨红眼：长翅棕眼：小趨红眼：小趨棕眼=3：3：1：1。

提出问题：显性性状是什么？基因位于X染色体上还是常染色体上？

做出假设：翅长基因位于常染色体上，眼色基因位于X染色体上，棕眼对红眼为显性。

演绎推理：棕眼是显性，亲本雌性是红眼，棕眼是雄性，故子代中长翅红眼果蝇中雌性个体所占比例为0，子代雄性都表现为红眼。

得出结论：试题所给条件有限，最终不能完全定论，这只是其中一种情况，还可以用同样的方法讨论其它情况。

像这样应用假说演绎法来推理和解决一些遗传题目，就可以有效避免盲目做题，大大提高解题的准确度和效率，同时也可帮助学生理解假说演绎法在高考中的解题思路，锻炼学生的理性思维。

综上所述，假说演绎法是形成和构建生物学理论的一种重要思维方法，对学生来讲研究方法的学习正是“授之以渔”，学完高中生物课程以后，其他知识可能忘记，但这些科学方法会在学生心中存留下来，而这便是真正的生物核心素养——理性思维。

【参考文献】

[1]陶文楼.假说的验证与假说演绎法——兼论实践检验的具体化问题[J].天津师范大学学报（社会科学版），1986年05期

【作者简介】

刘莹，大学本科；一级教师；研究方向：高中生物教学。

【重要荣誉】

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