“歸納推理法”在高中生物教學中的應用例析

歸納推理法作為一種重要的科學推理方法，在實踐中有著廣泛的應用，規(guī)律的總結、現(xiàn)象的預測、問題的探索、結果的驗證都離不開科學的推理。教師深入分析教材中科學推理的應用實例，有助于使學生在掌握科學知識的同時，掌握科學的思維方法，促進學生科學思維能力的發(fā)展，提升學生的科學素質(zhì)。

歸納推理法是從個別性判斷推出一般性結論的推理方法，是一種具有創(chuàng)造性的推理。通過歸納推理得到的猜想可以作為進一步研究的起點，幫助人們發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。

歸納推理法的基本結構模型如圖1所示。

歸納推理的前提是幾個已知的特殊現(xiàn)象，前提是其結論的必要條件。在推理中要求前提必須是真實的，才能進行有意義的歸納，否則就失去了歸納的意義。歸納所得的結論是尚未知的一般現(xiàn)象，超越了前提所包容的范圍，具有猜測的性質(zhì)，即使歸納推理的前提是真實的，其結論也未必是真實的，甚至可能為假的。結論是否真實，還需經(jīng)過邏輯證明和實踐檢驗。

根據(jù)歸納的對象是否完備，可把歸納推理分為完全歸納推理和不完全歸納推理。

1 完全歸納推理

完全歸納推理是考察了某類事物的全部對象，根據(jù)某類事物每一對象或每一子類都具有某種屬性，推出該類事物都具有該種屬性的結論。

完全歸納推理在歸納中窮盡了全部歸納對象，結論沒有超出前提所斷定的知識范圍。因此，如果歸納的前提是真的，那么歸納所得的結論也一定是真的，是一種必然的推理。前提和結論之間的聯(lián)系是必然的。

如分析組成生物體蛋白質(zhì)的20種氨基酸時，根據(jù)20種氨基酸的結構式，可以歸納出：組成蛋白質(zhì)的氨基酸至少有一個氨基和一個羧基，并且連在同一個碳原子上;根據(jù)組成DNA的四種堿基的結構式，可以歸納出組成四種堿基的元素是C、H、O、N。

運用完全歸納推理要獲得正確的結論，必須滿足兩個條件：（1）在前提中必須考察該類事物的全部對象;（2）前提中對該類事物每一對象所作的斷定都是真的。

2 不完全歸納推理

完全歸納推理通常適用于數(shù)量不多的事物，當所要考察的事物數(shù)量極多，甚至是無限的時候，則需要運用不完全歸納推理。

不完全歸納推理是根據(jù)某類事物的部分對象都具有某種屬性，從而推出該類事物都具有該種屬性的結論。結論是對一類事物全體的斷定，斷定的知識范圍超出前提，前提和結論之間的聯(lián)系是或然的。這種推理擴大了人們對知識的認識范圍，可以提供新的知識。根據(jù)前提是否揭示對象與其屬性間的因果聯(lián)系，把不完全歸納推理分為簡單枚舉歸納推理和科學歸納推理。

2.1 簡單枚舉歸納推理

簡單枚舉歸納推理是在對一類事物的觀察中，根據(jù)已觀察到的部分對象都具有某種屬性，并且沒有遇到任何反例，從而推出該類事物都具有該種屬性的結論。前提中考察的對象數(shù)量越多，范圍越廣，則結論的可靠性就越大。

當不能根據(jù)已有相當多的材料，找到概括的充分根據(jù)時，可以運用簡單枚舉歸納推理，初步概括，推出一個或然性結論?；蛉恍缘慕Y論可能是正確的，有時也可能是錯誤的，無論結論被證明是真是假，結論中都提供一些新知識，這些知識又成為新的深入研究的起點。

例如：在分析研究了多種生物的DNA后發(fā)現(xiàn)，DNA呈雙螺旋結構，并且在研究過程中并未出現(xiàn)不是雙螺旋結構的形式，所以或然性結論為：生物的DNA為雙螺旋結構。作為新知識研究的起點，在研究部分DNA病毒時，發(fā)現(xiàn)DNA卻是單鏈結構，但并不能否定起點研究的作用。同樣，達爾文在觀察、研究了大量生物標本的基礎上提出了生物進化的理論，認為生物是一種漸進式的進化方式，后來研究又發(fā)現(xiàn)了驟變式、中性進化方式等形式，這些研究都是在漸進式基礎上發(fā)現(xiàn)的，離開了漸進式，也不會提出驟變式等。

要提高簡單枚舉歸納推理結論的可靠性，研究對象的數(shù)量要多，類型要全。

如采用樣方法調(diào)查種群密度時，在調(diào)查范圍內(nèi)采用五點取樣法或等距取樣法，要選取一定數(shù)量的樣方，取樣要隨機取樣，以確保所選擇的樣方不受主觀因素的影響，具有一定代表性。當樣方越多時，統(tǒng)計結果就越接近真實情況。

2.2 科學歸納推理

如果對象與屬性間存在因果關系，應用科學歸納推理法得出的結論可靠性則更大。

科學歸納推理是根據(jù)某類事物中部分對象與某種屬性間因果聯(lián)系的分析，推出該類事物具有該種屬性的推理方法，與簡單枚舉歸納推理相比，結論的可靠程度大。

科學歸納推理不是僅停留在對事物經(jīng)驗的重復上，而是對事物進行了深入的科學分析，在把握了對象與屬性之間因果聯(lián)系的基礎上作出的結論。因此前提的數(shù)量不具有決定性的意義，只要充分認識對象與屬性之間的因果聯(lián)系，即使前提的數(shù)量不多，甚至只有一兩個典型事例，也能得到可靠結論。

細胞學說建立過程中，施萊登通過研究植物的生長發(fā)育，首先提出了細胞是構成植物體的基本單位。施旺通過研究動物的生長發(fā)育情況，并結合施萊登的研究結果，證明了兩大有機界的最本質(zhì)的聯(lián)系，提出了細胞學說：一切植物和動物都是由細胞發(fā)育而來的，細胞是生命活動的基本單位。在研究過程中，他們沒有也不可能觀察到所有的動植物細胞，但抓住了對象與屬性的因果關系，揭示了細胞結構的統(tǒng)一性和生物體結構的統(tǒng)一性。再如關于酶的研究，美國化學家Sumnert、Northrop等人分析、提純了多種酶，用歸納法證明了酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)，能被蛋白酶水解而失去活性?？茖W家Ceck和Altman等人研究時分別又發(fā)現(xiàn)在不含有任何蛋白質(zhì)催化劑的溶液中，某些催化反應照常能進行，通過因果聯(lián)系的分析，發(fā)現(xiàn)了某些RNA也具有催化功能即核酶。這一發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀點，他們先后均獲得諾貝爾化學獎。應用科學的推理方法近年來對酶的研究又不斷有新的進展。

科學歸納推理能夠幫助人們把感性認識上升到理性認識，在認知已知的基礎上，預測未知的現(xiàn)象，探究事物的本質(zhì)，發(fā)現(xiàn)事物的規(guī)律，科學就是在不斷猜測、驗證的基礎上得以發(fā)展。

科學推理方法中，歸納推理與演繹推理雖然是兩種不同形式的推理方法，但在實際應用過程中，它們又是相互聯(lián)系在一起，顯現(xiàn)各自的特點。在演繹推理中，如果要以一般性知識為前提（演繹推理未必都要以一般性知識為前提），則通常要依靠歸納推理來提供一般性知識;在歸納推理中，必須通過演繹推理，對歸納推理的個別性前提進行分析，把握其中的因果性、必然性，提高歸納推理的可靠程度，還必須要通過演繹推理來驗證歸納推理結論的真假。在教學中，教師幫助學生理清相互關系，能夠讓學生掌握科學的推理方法，并學習中正確靈活應用，提升學生的科學素質(zhì)。