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假说-演绎法在高中生物教学中的应用

马文朝

博罗中学,广东惠州,516000

摘要: 假说-演绎法是一种重要的科学思维方法。在高中生物教学中运用假说-演绎法可以真正的让学生融入到当时的科学情景中,有利于激发学生的探究兴趣,拓展学生的科学思维。
关键词: 假说-演绎法;生物教学;科学思维
DOI:10.12721/ccn.2021.157033
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一: 假说-演绎法的含义及思维流程

根据假说-演绎法的应用情况来看,相比如传统归纳法而言,该方法需要在观察、分析的基础上,提出相关问题,而后根据自身想象与推理,对某一问题的假说进行解释,而后根据解说进行演绎推理,最终通过实验检验得出结果。如果最终结果与实现预想结果相同,则证明有关事物假说正确,反之,则证明改假说错误。假说演绎法这种科学思维方法在高中生物教材以及高中生物解题中应用都比较多。

通常情况下,有关假说-演绎法的应用流程为观察事物—提出问题—进行解释—提出假说—进行演绎推理—预测结果—开展实验,最终得出相关结论。

二:生物教材中假说-演绎法的应用

在高中生物教材中有不少假说演绎法的应用,如孟德尔的豌豆杂交实验,摩尔根证明基因在X染色体上,DNA半保留复制的实验证据等等。例如生物课程中十分有名的豌豆杂交实验,以此为例探讨假说演绎法的具体应用。

引导学生观察实验现象并发现问题。在孟德尔开展豌豆杂交实验活动时,在正反交实验过程中,发现高茎与矮茎的豌豆子一代全部都为高茎。那么这里的矮茎豌豆是消失了吗。假设你是这个实验的主导者,你将使用什么方法证实自己的猜想。如果用该子一代进行自交,发现子二代存在矮茎豌豆,但是与高茎的比例却是1:3,这个比列是偶然吗?如何证实是不是偶然呢?这样通过一系列问题的引导,既让学生参与到假说-演绎法中,锻炼他们的科学思维,又可以激起学生的探究兴趣,课堂生成度也会很高。

建立假说,解决问题,并进行演绎推理。同学们为了解决自己心中的疑问,可以根据已有的知识储备做出相应的假设,同学之间也可以相互讨论做出合适的假设。对于层次比较弱的班级或学生,教师可以让学生直接参考课本上的四点假说,并尝试做出推理,得出预期的实验结果。

做实验,得结论。假说要想具有说服力,解释当前的实验现象是远远不够的,必须经得起实验的验证,因此,还需要设计实验来验证假说。至于设计什么样的实验,怎样设计实验,教师可做适当引导,譬如孟德尔已经做了什么实验?学生通过思考及讨论后便可得出答案,他已经做了一对相对性状的杂交实验和杂合子自交的实验。基于此,想要证明自己的假说,那么直接将上述实验进行重复可以吗?如果不可以,那么还应该怎样设计实验,最终通过探讨得出还需要设计测交实验,来验证自己的假说。

教师在课堂上讲述本实验时,一定要注意引导启发学生,最好让学生自行发现问题提出问题,让学生尝试小组讨论作答,切忌填鸭式教学。在探讨完孟德尔的四点假说之后,要留给学生充分的演绎推理时间,让学生充分的进入假说-演绎的科学思维中,并推理出预期结果,最终得出实验结论,即分离定律。

三:假说-演绎法在生物解题中的具体应用

假说-演绎法在遗传题的考查中应用很广泛,掌握好假说演绎法的核心--演绎推理,可以帮助学生快速准确解答问题。下面列举部分题目,探讨假说-演绎法的应用。例如在2016年全国I卷当中的32题。已知存在有灰体、黄体两种果蝇,这两种果蝇都是通过一对等位基因进行控制,但是对于果蝇的相对性状显隐性关系以及等位基因存在的染色体未知。此时甲将黄体雄蝇与灰体雌蝇进行杂交,发现后代黄体雄蝇:灰体雄蝇:黄体雌蝇:灰体雌蝇的比例为1:1:1:1。乙开展了不同类型的杂交实验,证明黄体基因存在于X染色体,并且该基因为隐性基因。如果用甲实验中的子代果蝇开展不同实验,并且两种实验都要能够独立证明乙的结论,该如何开展?在此需要注意的是,不同实验活动只能用一次杂交实验。
  这道题在当年的得分率是很低的,很多同学不敢写,也不知道该如何作答。倘若掌握了假说演绎法的核心要素,那么解答出这道题是不难的。思路如下:

首先,在处理该题目过程中,需要摘取题目当中的关键词句。如甲同学用的亲本是灰体雌和黄体雄,子代出现四种表现型。乙同学证实控制黄体的基因位于X染色体上,并表现为隐性。要求设计两个实验,且每个实验只能用一个杂交组合,来独立证明同学乙的结论。

默认假说,演绎推理,解决问题。既然乙同学已经证实控制黄体的基因位于X染色体上,并表现为隐性,那我们就假设乙同学的说法(假说)是对的,然后对甲同学的杂交实验进行演绎。如学生可以在草稿纸上写上如下推导流程(假设控制灰身和黑身的基因是A/a):

P:       灰体雌 × 黄体雄          

          XAXa       XaY

                         ↓

F1:♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体

        XAXa    XaXa     XAY   XaY

               1 ∶  1 ∶ 1 ∶  1

亲本雄果蝇的基因型可直接写出即XaY,亲本雌果蝇的基因型可初步写出XAX--,--(待定)部分可根据子代表现型推出为a。然后再从F1中挑选两个个体进行杂交,证实基因在X染色体上,暗含的意思是基因不在常染色题上,也就是说学生要设计的这个实验要能够证明基因在X染色体上而不在常染色体上。接下来,学生可以根据已学知识找出第一个杂交组合 XaXa  ×   XAY,因为这个杂交组合与常染色体aa×Aa的结果是不同的,这也是在平时训练中常见到的组合。接下来,学生会观察到子一代还剩下XAXa和 XaY两种类型的个体,经过演绎推理发现,这个杂交组合与常染色体Aa×aa的结果没有区别,不可行。再通过仔细观察发现组合XAXa ×XAY,经过演绎推理发现,这个杂交组合与常染色体Aa×Aa的结果是有区别的,可行。这样看起来很难的遗传设计题目利用假说-演绎法便迎刃而解了。

当然假-说演绎法也可以应用到家系图中遗传病遗传方式的判断。如下题:

(2014·广州调研)下图是单基因遗传病的家系图,下列判断正确的是(  )

图片9.png

A.甲病是常染色体显性遗传病               B.个体4肯定不含致病基因

C.1、2再生一个两病皆患孩子的概率是5/8    D.1、3基因型相同的概率是4/9

本题解题关键是在判断出显隐性之后,如何利用假说-演绎法判断基因在染色体上的位置。那么可以假设该致病基因位于X染色体上进行演绎推理,发现可行;假设该致病基因位于常染色体上,演绎推理之后发现也是可行的。接下来在解决问题的时候两种遗传方式就都要考虑了。

通过以上分析,可以看出假说-演绎法在高中教学中的确应用很广,所以学生掌握假说演绎法这种科学思维方法是很有必要的。这就要求教师在平时的教学中要积极引导,多留给学生思考的空间;学生在平时的训练中要学会细心观察,发现问题后积极思考,认真推理,切实掌握好假说-演绎法,以有助于后续的学习和研究。

参考文献

[1]刘鑫.“假说—演绎”法在高中生物新课程中的应用[J].教育科学论坛,2011(10).

[2]徐成会.例谈“假说—演绎法”在高中生物教学中的应用[J].中学课程资源

[3]谢仕波.基于“假说—演绎法”的高中生物科学史教学分析[J].学周刊.2018(13).