例談利用“假說—演繹”法強化科學(xué)方法教育

彭金剛+謝純政

一、“假說—演繹”法的由來與特點

“假說—演繹”法是人教版高中生物必修二中重要的科學(xué)方法，教材明確給出其概念：“在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，并根據(jù)假說進行推理演繹，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的。”笛卡兒被認(rèn)為是“假說—演繹”法的倡導(dǎo)者，因為他早在17世紀(jì)中葉的《哲學(xué)原理》一書中就提出了相似的觀點。到19世紀(jì)中葉，英國休厄爾發(fā)展了“假說—演繹”法。從近代科學(xué)到現(xiàn)代科學(xué)，以“觀察（實驗）—歸納”為主的方法逐漸讓位給以“假說—演繹”為主的方法。因此，“假說—演繹”的思想也被稱為近代科學(xué)方法論史上的一座豐碑。

《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出“高中生物必修二的學(xué)習(xí)將有助于學(xué)生領(lǐng)悟‘假說—演繹

等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，這就明確了教學(xué)中要側(cè)重于科學(xué)方法的教育，尤其體現(xiàn)在第一、第二章的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中。根據(jù)概念推知“假說—演繹”法可分為發(fā)現(xiàn)問題與分析問題、提出假設(shè)與設(shè)計實驗、驗證假說與歸納綜合、得出結(jié)論與總結(jié)規(guī)律四個環(huán)節(jié)，但“假說—演繹”法究竟由幾個環(huán)節(jié)組成也有不同的說法。如方鈞（2011年）認(rèn)為“假說—演繹”法可分實驗、問題、假說、設(shè)計實驗、預(yù)期結(jié)果、進行實驗得到結(jié)果、比較分析、得出結(jié)論等八個環(huán)節(jié)；而吳君民（2012年）將其分成六個環(huán)節(jié)，即觀察現(xiàn)象、提出問題、作出假說、演繹推理、實驗驗證、得出結(jié)論。筆者認(rèn)為將“

假說—演繹”法劃分為問題、假說、演繹、驗證、結(jié)論等五個環(huán)節(jié)可能更加簡明，有利于學(xué)生記憶和理解，同時能體現(xiàn)“假說—演繹”法的思想精髓。當(dāng)然，“假說—演繹”法無論劃分為幾個環(huán)節(jié)，其表達(dá)的核心含義都大同小異。

二、例談“假說—演繹”法在生物教學(xué)中的應(yīng)用

高中生物必修二中“假說—演繹”法主要應(yīng)用在孟德爾豌豆雜交實驗的內(nèi)容中，各位學(xué)者已經(jīng)討論的比較透徹，在此不再贅述，本文著重闡述“假說—演繹”法在摩爾根果蠅實驗、DNA的半保留復(fù)制這兩個知識點中的應(yīng)用。

1.“假說—演繹”法引領(lǐng)摩爾根果蠅實驗的教學(xué)

美國生物學(xué)家摩爾根在研究基因和染色體的關(guān)系時遵循“假說—演繹”法的科學(xué)思維方法，按照問題、假說、演繹、驗證、結(jié)論五個環(huán)節(jié)進行實驗探究，最后確定了基因在染色體上。

問題：摩爾根在一群紅眼果蠅中偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，為了研究白眼性狀的遺傳方式做了如下雜交實驗（見圖1）。

圖1 果蠅雜交實驗

通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)果蠅中紅眼相對于白眼為顯性性狀，且F2中性狀分離比是3∶1，由此可知紅眼與白眼由一對等位基因控制。但細(xì)心的摩爾根發(fā)現(xiàn)無論在親代還是子二代中白眼的果蠅總是雄性的，于是提出問題：“為什么果蠅白眼性狀的表現(xiàn)總是和性別相聯(lián)系？”

假說：此時生物學(xué)家已經(jīng)知道X、Y性染色體控制生物的性別，而基因可以控制生物的性狀。于是摩爾根大膽作出如下假說：控制白眼的基因（b）位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。

演繹：根據(jù)假說可知不同性狀果蠅的基因型為♀紅眼（XBXB、XBXb）、♀白眼（XbXb）、♂紅眼（XBY）、♂白眼（XbY），則以上雜交實驗可作如下解釋（見圖2）。

驗證：能成為定律的假說一定是不僅能解釋已觀察到的現(xiàn)象，而且能夠預(yù)言尚未發(fā)生的實驗結(jié)果。摩爾根也設(shè)計了果蠅紅雌（F1）白雄的測交實驗來驗證他的假說，圖3是對測交實驗的推測。測交結(jié)果中四種表現(xiàn)型果蠅的數(shù)量分別是126只、120只、132只和115只，非常接近預(yù)測比例1∶1∶1∶1，從而驗證了摩爾根假說的正確性。

結(jié)論：摩爾根得出結(jié)論“控制果蠅白眼的基因位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因”，從而用實驗證明了基因在染色體上。

2.“假說—演繹”法引領(lǐng)DNA半保留復(fù)制的教學(xué)

教材在第3章第3節(jié)講到了DNA半保留復(fù)制，雖然沒有明顯指出“假說—演繹”法的幾個環(huán)節(jié)，但字里行間無不滲透著“假說—演繹”法的科學(xué)思維方法。下面，筆者同樣嘗試用

“假說—演繹”法的

五個環(huán)節(jié)來解釋DNA半保留復(fù)制機制的發(fā)現(xiàn)。

問題：遺傳物質(zhì)的一個基本特征是能自我復(fù)制，20世紀(jì)前期人們在明確了DNA是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)后，立刻就會猜想：“DNA是如何進行復(fù)制的？是半保留復(fù)制，還是全保留復(fù)制呢？”

假說：DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者沃森和克里克在《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》一文的結(jié)尾處寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳物質(zhì)進行復(fù)制的一種可能機理?！彼麄冊诖撕蟮牡诙撐睦锾岢隽税氡Ａ魪?fù)制的假說：“DNA分子復(fù)制時，DNA分子的雙螺旋將解開，互補的堿基之間氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵結(jié)合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此這種復(fù)制方式被稱為半保留復(fù)制。”

演繹：直到1958年，科學(xué)家Meselson和Stahl運用同位素技術(shù)設(shè)計了一個巧妙的實驗對這一機制進行了研究（具體見教材P53）。他們以含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓其繁殖幾代后再轉(zhuǎn)移至含有14N的普通培養(yǎng)基中。然后收集大腸桿菌提取DNA，進行密度梯度離心后記錄試管中DNA的位置。按照沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制的假說，離心后應(yīng)該出現(xiàn)三條DNA帶：一條是15N/15N，密度最大，最靠近試管底部；一條是15N/14N，密度居中，位置也居中；還有一條是14N/14N，密度最小，離試管底部也最遠(yuǎn)。如果DNA是全保留復(fù)制的，在試管中應(yīng)該只出現(xiàn)兩條DNA帶，即15N/15N和14N/14N。

驗證：Meselson和Stahl的實驗結(jié)果與預(yù)期完全一致，試管中共出現(xiàn)了三條DNA帶。

結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進行的。

物理學(xué)中冥王星的發(fā)現(xiàn)、愛因斯坦的相對論也應(yīng)用了這一科學(xué)思維方法，因此“假說—演繹”法被稱為近代科學(xué)方法論史上的一座豐碑實不為過。教材中第4章第2節(jié)中心法則的提出、第4章第3節(jié)遺傳密碼的破譯等內(nèi)容也運用了“假說—演繹”法，同時編者也設(shè)計了類似的練習(xí)題對學(xué)生進行訓(xùn)練。如教材第38頁拓展題“……你怎樣解釋這種奇怪的現(xiàn)象？如何驗證你的解釋”；第71頁的技能訓(xùn)練“請針對出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說，并進行解釋”；必修三第69頁進一步探究“根據(jù)你對影響酵母菌種群數(shù)量增長的因素作出的推測，設(shè)計實驗進行驗證”……

三、結(jié)語

新課程背景下，中學(xué)教育要更加注重科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和科學(xué)方法的訓(xùn)練，“假說—演繹”法是很好的素材。在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)充分理解“假說—演繹”法的精髓，不但將其應(yīng)用于孟德爾的豌豆雜交實驗、摩爾根的果蠅實驗教學(xué)中，而且應(yīng)滲透于各種習(xí)題解答、探究性活動中去，著力于使學(xué)生形成科學(xué)的思維方法，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的教育目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉鑫.“假說—演繹”法在高中生物新課程中的應(yīng)用[J].教育科學(xué)講壇，2011，（10）：14-16.

[2]方鈞.“假說—演繹”法的專題教學(xué)探究[J].中學(xué)生物教學(xué)，2011，（6）：15-17.

[3]杭躍男.剖析經(jīng)典實驗領(lǐng)悟“假說—演繹法”的實質(zhì)及其應(yīng)用[J].生物學(xué)通報，2012，（7）：28-30.

[4]顧鳳秀.例析類比推理法和“假說—演繹”法[J].中學(xué)生物教學(xué)，2010，（7）：42-45.

[5]吳君民.準(zhǔn)確理解“假說—演繹法”的本質(zhì)[J].中學(xué)生物學(xué)，2012，（5）：61-63.endprint

一、“假說—演繹”法的由來與特點

“假說—演繹”法是人教版高中生物必修二中重要的科學(xué)方法，教材明確給出其概念：“在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，并根據(jù)假說進行推理演繹，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的?！钡芽▋罕徽J(rèn)為是“假說—演繹”法的倡導(dǎo)者，因為他早在17世紀(jì)中葉的《哲學(xué)原理》一書中就提出了相似的觀點。到19世紀(jì)中葉，英國休厄爾發(fā)展了“假說—演繹”法。從近代科學(xué)到現(xiàn)代科學(xué)，以“觀察（實驗）—歸納”為主的方法逐漸讓位給以“假說—演繹”為主的方法。因此，“假說—演繹”的思想也被稱為近代科學(xué)方法論史上的一座豐碑。

《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出“高中生物必修二的學(xué)習(xí)將有助于學(xué)生領(lǐng)悟‘假說—演繹

等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，這就明確了教學(xué)中要側(cè)重于科學(xué)方法的教育，尤其體現(xiàn)在第一、第二章的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中。根據(jù)概念推知“假說—演繹”法可分為發(fā)現(xiàn)問題與分析問題、提出假設(shè)與設(shè)計實驗、驗證假說與歸納綜合、得出結(jié)論與總結(jié)規(guī)律四個環(huán)節(jié)，但“假說—演繹”法究竟由幾個環(huán)節(jié)組成也有不同的說法。如方鈞（2011年）認(rèn)為“假說—演繹”法可分實驗、問題、假說、設(shè)計實驗、預(yù)期結(jié)果、進行實驗得到結(jié)果、比較分析、得出結(jié)論等八個環(huán)節(jié)；而吳君民（2012年）將其分成六個環(huán)節(jié)，即觀察現(xiàn)象、提出問題、作出假說、演繹推理、實驗驗證、得出結(jié)論。筆者認(rèn)為將“

假說—演繹”法劃分為問題、假說、演繹、驗證、結(jié)論等五個環(huán)節(jié)可能更加簡明，有利于學(xué)生記憶和理解，同時能體現(xiàn)“假說—演繹”法的思想精髓。當(dāng)然，“假說—演繹”法無論劃分為幾個環(huán)節(jié)，其表達(dá)的核心含義都大同小異。

二、例談“假說—演繹”法在生物教學(xué)中的應(yīng)用

高中生物必修二中“假說—演繹”法主要應(yīng)用在孟德爾豌豆雜交實驗的內(nèi)容中，各位學(xué)者已經(jīng)討論的比較透徹，在此不再贅述，本文著重闡述“假說—演繹”法在摩爾根果蠅實驗、DNA的半保留復(fù)制這兩個知識點中的應(yīng)用。

1.“假說—演繹”法引領(lǐng)摩爾根果蠅實驗的教學(xué)

美國生物學(xué)家摩爾根在研究基因和染色體的關(guān)系時遵循“假說—演繹”法的科學(xué)思維方法，按照問題、假說、演繹、驗證、結(jié)論五個環(huán)節(jié)進行實驗探究，最后確定了基因在染色體上。

問題：摩爾根在一群紅眼果蠅中偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，為了研究白眼性狀的遺傳方式做了如下雜交實驗（見圖1）。

圖1 果蠅雜交實驗

通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)果蠅中紅眼相對于白眼為顯性性狀，且F2中性狀分離比是3∶1，由此可知紅眼與白眼由一對等位基因控制。但細(xì)心的摩爾根發(fā)現(xiàn)無論在親代還是子二代中白眼的果蠅總是雄性的，于是提出問題：“為什么果蠅白眼性狀的表現(xiàn)總是和性別相聯(lián)系？”

假說：此時生物學(xué)家已經(jīng)知道X、Y性染色體控制生物的性別，而基因可以控制生物的性狀。于是摩爾根大膽作出如下假說：控制白眼的基因（b）位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。

演繹：根據(jù)假說可知不同性狀果蠅的基因型為♀紅眼（XBXB、XBXb）、♀白眼（XbXb）、♂紅眼（XBY）、♂白眼（XbY），則以上雜交實驗可作如下解釋（見圖2）。

驗證：能成為定律的假說一定是不僅能解釋已觀察到的現(xiàn)象，而且能夠預(yù)言尚未發(fā)生的實驗結(jié)果。摩爾根也設(shè)計了果蠅紅雌（F1）白雄的測交實驗來驗證他的假說，圖3是對測交實驗的推測。測交結(jié)果中四種表現(xiàn)型果蠅的數(shù)量分別是126只、120只、132只和115只，非常接近預(yù)測比例1∶1∶1∶1，從而驗證了摩爾根假說的正確性。

結(jié)論：摩爾根得出結(jié)論“控制果蠅白眼的基因位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因”，從而用實驗證明了基因在染色體上。

2.“假說—演繹”法引領(lǐng)DNA半保留復(fù)制的教學(xué)

教材在第3章第3節(jié)講到了DNA半保留復(fù)制，雖然沒有明顯指出“假說—演繹”法的幾個環(huán)節(jié)，但字里行間無不滲透著“假說—演繹”法的科學(xué)思維方法。下面，筆者同樣嘗試用

“假說—演繹”法的

五個環(huán)節(jié)來解釋DNA半保留復(fù)制機制的發(fā)現(xiàn)。

問題：遺傳物質(zhì)的一個基本特征是能自我復(fù)制，20世紀(jì)前期人們在明確了DNA是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)后，立刻就會猜想：“DNA是如何進行復(fù)制的？是半保留復(fù)制，還是全保留復(fù)制呢？”

假說：DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者沃森和克里克在《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》一文的結(jié)尾處寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳物質(zhì)進行復(fù)制的一種可能機理。”他們在此后的第二篇論文里提出了半保留復(fù)制的假說：“DNA分子復(fù)制時，DNA分子的雙螺旋將解開，互補的堿基之間氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵結(jié)合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此這種復(fù)制方式被稱為半保留復(fù)制?！?/p>

演繹：直到1958年，科學(xué)家Meselson和Stahl運用同位素技術(shù)設(shè)計了一個巧妙的實驗對這一機制進行了研究（具體見教材P53）。他們以含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓其繁殖幾代后再轉(zhuǎn)移至含有14N的普通培養(yǎng)基中。然后收集大腸桿菌提取DNA，進行密度梯度離心后記錄試管中DNA的位置。按照沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制的假說，離心后應(yīng)該出現(xiàn)三條DNA帶：一條是15N/15N，密度最大，最靠近試管底部；一條是15N/14N，密度居中，位置也居中；還有一條是14N/14N，密度最小，離試管底部也最遠(yuǎn)。如果DNA是全保留復(fù)制的，在試管中應(yīng)該只出現(xiàn)兩條DNA帶，即15N/15N和14N/14N。

驗證：Meselson和Stahl的實驗結(jié)果與預(yù)期完全一致，試管中共出現(xiàn)了三條DNA帶。

結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進行的。

物理學(xué)中冥王星的發(fā)現(xiàn)、愛因斯坦的相對論也應(yīng)用了這一科學(xué)思維方法，因此“假說—演繹”法被稱為近代科學(xué)方法論史上的一座豐碑實不為過。教材中第4章第2節(jié)中心法則的提出、第4章第3節(jié)遺傳密碼的破譯等內(nèi)容也運用了“假說—演繹”法，同時編者也設(shè)計了類似的練習(xí)題對學(xué)生進行訓(xùn)練。如教材第38頁拓展題“……你怎樣解釋這種奇怪的現(xiàn)象？如何驗證你的解釋”；第71頁的技能訓(xùn)練“請針對出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說，并進行解釋”；必修三第69頁進一步探究“根據(jù)你對影響酵母菌種群數(shù)量增長的因素作出的推測，設(shè)計實驗進行驗證”……

三、結(jié)語

新課程背景下，中學(xué)教育要更加注重科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和科學(xué)方法的訓(xùn)練，“假說—演繹”法是很好的素材。在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)充分理解“假說—演繹”法的精髓，不但將其應(yīng)用于孟德爾的豌豆雜交實驗、摩爾根的果蠅實驗教學(xué)中，而且應(yīng)滲透于各種習(xí)題解答、探究性活動中去，著力于使學(xué)生形成科學(xué)的思維方法，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的教育目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉鑫.“假說—演繹”法在高中生物新課程中的應(yīng)用[J].教育科學(xué)講壇，2011，（10）：14-16.

[2]方鈞.“假說—演繹”法的專題教學(xué)探究[J].中學(xué)生物教學(xué)，2011，（6）：15-17.

[3]杭躍男.剖析經(jīng)典實驗領(lǐng)悟“假說—演繹法”的實質(zhì)及其應(yīng)用[J].生物學(xué)通報，2012，（7）：28-30.

[4]顧鳳秀.例析類比推理法和“假說—演繹”法[J].中學(xué)生物教學(xué)，2010，（7）：42-45.

[5]吳君民.準(zhǔn)確理解“假說—演繹法”的本質(zhì)[J].中學(xué)生物學(xué)，2012，（5）：61-63.endprint

一、“假說—演繹”法的由來與特點

“假說—演繹”法是人教版高中生物必修二中重要的科學(xué)方法，教材明確給出其概念：“在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，并根據(jù)假說進行推理演繹，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的。”笛卡兒被認(rèn)為是“假說—演繹”法的倡導(dǎo)者，因為他早在17世紀(jì)中葉的《哲學(xué)原理》一書中就提出了相似的觀點。到19世紀(jì)中葉，英國休厄爾發(fā)展了“假說—演繹”法。從近代科學(xué)到現(xiàn)代科學(xué)，以“觀察（實驗）—歸納”為主的方法逐漸讓位給以“假說—演繹”為主的方法。因此，“假說—演繹”的思想也被稱為近代科學(xué)方法論史上的一座豐碑。

《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中指出“高中生物必修二的學(xué)習(xí)將有助于學(xué)生領(lǐng)悟‘假說—演繹

等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用”，這就明確了教學(xué)中要側(cè)重于科學(xué)方法的教育，尤其體現(xiàn)在第一、第二章的相關(guān)教學(xué)內(nèi)容中。根據(jù)概念推知“假說—演繹”法可分為發(fā)現(xiàn)問題與分析問題、提出假設(shè)與設(shè)計實驗、驗證假說與歸納綜合、得出結(jié)論與總結(jié)規(guī)律四個環(huán)節(jié)，但“假說—演繹”法究竟由幾個環(huán)節(jié)組成也有不同的說法。如方鈞（2011年）認(rèn)為“假說—演繹”法可分實驗、問題、假說、設(shè)計實驗、預(yù)期結(jié)果、進行實驗得到結(jié)果、比較分析、得出結(jié)論等八個環(huán)節(jié)；而吳君民（2012年）將其分成六個環(huán)節(jié)，即觀察現(xiàn)象、提出問題、作出假說、演繹推理、實驗驗證、得出結(jié)論。筆者認(rèn)為將“

假說—演繹”法劃分為問題、假說、演繹、驗證、結(jié)論等五個環(huán)節(jié)可能更加簡明，有利于學(xué)生記憶和理解，同時能體現(xiàn)“假說—演繹”法的思想精髓。當(dāng)然，“假說—演繹”法無論劃分為幾個環(huán)節(jié)，其表達(dá)的核心含義都大同小異。

二、例談“假說—演繹”法在生物教學(xué)中的應(yīng)用

高中生物必修二中“假說—演繹”法主要應(yīng)用在孟德爾豌豆雜交實驗的內(nèi)容中，各位學(xué)者已經(jīng)討論的比較透徹，在此不再贅述，本文著重闡述“假說—演繹”法在摩爾根果蠅實驗、DNA的半保留復(fù)制這兩個知識點中的應(yīng)用。

1.“假說—演繹”法引領(lǐng)摩爾根果蠅實驗的教學(xué)

美國生物學(xué)家摩爾根在研究基因和染色體的關(guān)系時遵循“假說—演繹”法的科學(xué)思維方法，按照問題、假說、演繹、驗證、結(jié)論五個環(huán)節(jié)進行實驗探究，最后確定了基因在染色體上。

問題：摩爾根在一群紅眼果蠅中偶然發(fā)現(xiàn)了一只白眼雄果蠅，為了研究白眼性狀的遺傳方式做了如下雜交實驗（見圖1）。

圖1 果蠅雜交實驗

通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)果蠅中紅眼相對于白眼為顯性性狀，且F2中性狀分離比是3∶1，由此可知紅眼與白眼由一對等位基因控制。但細(xì)心的摩爾根發(fā)現(xiàn)無論在親代還是子二代中白眼的果蠅總是雄性的，于是提出問題：“為什么果蠅白眼性狀的表現(xiàn)總是和性別相聯(lián)系？”

假說：此時生物學(xué)家已經(jīng)知道X、Y性染色體控制生物的性別，而基因可以控制生物的性狀。于是摩爾根大膽作出如下假說：控制白眼的基因（b）位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因。

演繹：根據(jù)假說可知不同性狀果蠅的基因型為♀紅眼（XBXB、XBXb）、♀白眼（XbXb）、♂紅眼（XBY）、♂白眼（XbY），則以上雜交實驗可作如下解釋（見圖2）。

驗證：能成為定律的假說一定是不僅能解釋已觀察到的現(xiàn)象，而且能夠預(yù)言尚未發(fā)生的實驗結(jié)果。摩爾根也設(shè)計了果蠅紅雌（F1）白雄的測交實驗來驗證他的假說，圖3是對測交實驗的推測。測交結(jié)果中四種表現(xiàn)型果蠅的數(shù)量分別是126只、120只、132只和115只，非常接近預(yù)測比例1∶1∶1∶1，從而驗證了摩爾根假說的正確性。

結(jié)論：摩爾根得出結(jié)論“控制果蠅白眼的基因位于X染色體上，Y染色體上不含有它的等位基因”，從而用實驗證明了基因在染色體上。

2.“假說—演繹”法引領(lǐng)DNA半保留復(fù)制的教學(xué)

教材在第3章第3節(jié)講到了DNA半保留復(fù)制，雖然沒有明顯指出“假說—演繹”法的幾個環(huán)節(jié)，但字里行間無不滲透著“假說—演繹”法的科學(xué)思維方法。下面，筆者同樣嘗試用

“假說—演繹”法的

五個環(huán)節(jié)來解釋DNA半保留復(fù)制機制的發(fā)現(xiàn)。

問題：遺傳物質(zhì)的一個基本特征是能自我復(fù)制，20世紀(jì)前期人們在明確了DNA是細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)后，立刻就會猜想：“DNA是如何進行復(fù)制的？是半保留復(fù)制，還是全保留復(fù)制呢？”

假說：DNA結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)者沃森和克里克在《核酸的分子結(jié)構(gòu)——脫氧核糖核酸的一個結(jié)構(gòu)模型》一文的結(jié)尾處寫道：“在提出堿基特異性配對的看法后，我們立即又提出了遺傳物質(zhì)進行復(fù)制的一種可能機理?！彼麄冊诖撕蟮牡诙撐睦锾岢隽税氡Ａ魪?fù)制的假說：“DNA分子復(fù)制時，DNA分子的雙螺旋將解開，互補的堿基之間氫鍵斷裂，解開的兩條單鏈作為復(fù)制的模板，游離的脫氧核苷酸依據(jù)堿基互補配對原則，通過形成氫鍵結(jié)合到作為模板的單鏈上。由于新合成的每個DNA分子中都保留了原來DNA分子中的一條鏈，因此這種復(fù)制方式被稱為半保留復(fù)制?！?/p>

演繹：直到1958年，科學(xué)家Meselson和Stahl運用同位素技術(shù)設(shè)計了一個巧妙的實驗對這一機制進行了研究（具體見教材P53）。他們以含有15N標(biāo)記的NH4Cl培養(yǎng)液來培養(yǎng)大腸桿菌，讓其繁殖幾代后再轉(zhuǎn)移至含有14N的普通培養(yǎng)基中。然后收集大腸桿菌提取DNA，進行密度梯度離心后記錄試管中DNA的位置。按照沃森和克里克提出的DNA半保留復(fù)制的假說，離心后應(yīng)該出現(xiàn)三條DNA帶：一條是15N/15N，密度最大，最靠近試管底部；一條是15N/14N，密度居中，位置也居中；還有一條是14N/14N，密度最小，離試管底部也最遠(yuǎn)。如果DNA是全保留復(fù)制的，在試管中應(yīng)該只出現(xiàn)兩條DNA帶，即15N/15N和14N/14N。

驗證：Meselson和Stahl的實驗結(jié)果與預(yù)期完全一致，試管中共出現(xiàn)了三條DNA帶。

結(jié)論：DNA的復(fù)制是以半保留方式進行的。

物理學(xué)中冥王星的發(fā)現(xiàn)、愛因斯坦的相對論也應(yīng)用了這一科學(xué)思維方法，因此“假說—演繹”法被稱為近代科學(xué)方法論史上的一座豐碑實不為過。教材中第4章第2節(jié)中心法則的提出、第4章第3節(jié)遺傳密碼的破譯等內(nèi)容也運用了“假說—演繹”法，同時編者也設(shè)計了類似的練習(xí)題對學(xué)生進行訓(xùn)練。如教材第38頁拓展題“……你怎樣解釋這種奇怪的現(xiàn)象？如何驗證你的解釋”；第71頁的技能訓(xùn)練“請針對出現(xiàn)殘翅果蠅的原因提出假說，并進行解釋”；必修三第69頁進一步探究“根據(jù)你對影響酵母菌種群數(shù)量增長的因素作出的推測，設(shè)計實驗進行驗證”……

三、結(jié)語

新課程背景下，中學(xué)教育要更加注重科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)和科學(xué)方法的訓(xùn)練，“假說—演繹”法是很好的素材。在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)充分理解“假說—演繹”法的精髓，不但將其應(yīng)用于孟德爾的豌豆雜交實驗、摩爾根的果蠅實驗教學(xué)中，而且應(yīng)滲透于各種習(xí)題解答、探究性活動中去，著力于使學(xué)生形成科學(xué)的思維方法，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神的教育目標(biāo)。

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