對(duì)假說-演繹法的解讀

王國(guó)棟

(甘肅省禮縣實(shí)驗(yàn)中學(xué) 742200)

假說-演繹法是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，奧地利科學(xué)家孟德爾采用假說-演繹法,通過豌豆雜交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了遺傳學(xué)的基因分離定律和基因自由組合定律。假說演繹過程可概括為四大步驟：①設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、提出問題；②分析問題、提出假說、解釋問題；③設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、依據(jù)假說、演繹推理；④進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證預(yù)期、得出結(jié)論。

1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象、提出問題

1.1 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 孟德爾從34個(gè)豌豆品種中選擇了7對(duì)容易區(qū)分的相對(duì)性狀做雜交實(shí)驗(yàn)，對(duì)每一對(duì)相對(duì)性狀分別進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)過程大致為：種植純種豌豆，控制雜交，收獲種子，種植種子成植株，控制自交，收獲種子，再種植該種子成植株進(jìn)行觀察統(tǒng)計(jì)。該過程是孟德爾在修道院的一小塊園地里進(jìn)行的。以高莖和矮莖這一對(duì)相對(duì)性狀的雜交實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)過程如圖1所示。

圖1 高莖豌豆和矮莖豌豆雜交實(shí)驗(yàn)圖解

1.2 觀察現(xiàn)象 孟德爾用純種高莖豌豆和純種矮莖豌豆作親本進(jìn)行雜交，無(wú)論正交還是反交，F(xiàn)1總是高莖，再讓F1自交得F2植株，不僅有高莖還有矮莖，且高莖與矮莖的數(shù)量比接近3∶1。其他6對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是如此。

1.3 提出問題 在觀察現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，孟德爾提出下列問題：①F1植株中為什么全為高莖？矮莖哪里去了？②F2植株中矮莖又出現(xiàn)，說明了什么？③F2植株中高莖與矮莖數(shù)量比為什么接近3∶1？

2 分析問題，提出假說，解釋問題

2.1 分析問題 孟德爾對(duì)所提出的一系列問題進(jìn)行慎密的思考分析，推理想象：①矮莖可能并沒有消失，只是在F1代中未表現(xiàn)出來(lái)，因?yàn)镕2代中矮莖又出現(xiàn)了；②相對(duì)性狀可能受遺傳因子的控制，遺傳因子成對(duì)存在，可能有顯隱性之分。

2.2 提出假說 通過嚴(yán)謹(jǐn)推理和大膽想象，孟德爾對(duì)分離現(xiàn)象的原因提出了如下假說: ①生物的性狀是由遺傳因子決定的，遺傳因子有顯性和隱性之分；②體細(xì)胞中遺傳因子是成對(duì)存在的；③生物體在形成生殖細(xì)胞——配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子彼此分離，分別進(jìn)入不同的配子中；配子中只含有每對(duì)遺傳因子中的一個(gè)；④受精時(shí)，雌雄配子的結(jié)合是隨機(jī)的。該假說內(nèi)容可用圖2表示。

圖2 高莖豌豆和矮莖豌豆雜交實(shí)驗(yàn)的分析圖解

假說合理地解釋了豌豆一對(duì)相對(duì)性狀雜交實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的性狀分離現(xiàn)象。這是科學(xué)的真相嗎？還是一種自圓其說的解釋呢？?jī)H能解釋已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不夠的，還應(yīng)該能夠預(yù)測(cè)另一些實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)驗(yàn)證假說的正確性。

3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、依據(jù)假說、演繹推理

孟德爾巧妙地設(shè)計(jì)了測(cè)交實(shí)驗(yàn)，讓F1與隱性純合子雜交。依據(jù)假說，演繹推理預(yù)期測(cè)交后代中高莖與矮莖的分離比接近1∶1(圖3)。演繹推理是否正確呢？必須要有實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來(lái)加以證明。一些學(xué)生易將演繹推理過程誤解為是假說的驗(yàn)證過程。

圖3 一對(duì)相對(duì)性狀測(cè)交實(shí)驗(yàn)演繹推理圖解

4 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證預(yù)期、得出結(jié)論

4.1 測(cè)交實(shí)驗(yàn) 孟德爾在園地里種植F1高莖植株與矮莖植株，控制測(cè)交，收獲種子；將種子播種后獲得植株，觀察其性狀，發(fā)現(xiàn)高莖與矮莖的分離比接近1∶1。與預(yù)期結(jié)果相符合。

4.2 得出結(jié)論 依據(jù)假說演繹推理的預(yù)期結(jié)果與測(cè)交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致，驗(yàn)證了推理的正確性，而假說與推理是同一思路，也證明了假說的正確性。此時(shí)，假說不再是假說而成為遺傳的規(guī)律。后人將其歸納為孟德爾的第一定律，又稱分離定律：在生物的體細(xì)胞中控制同一性狀的遺傳因子成對(duì)存在，不相融合，在形成配子時(shí)，成對(duì)的遺傳因子發(fā)生分離，分離后的遺傳因子分別進(jìn)入不同配子中，隨配子遺傳給后代。

在教學(xué)中，不僅要讓學(xué)生掌握分離定律，也要掌握假說-演繹法這個(gè)科學(xué)研究的方法及探究的過程。教師讓學(xué)生既掌握科學(xué)知識(shí)，又學(xué)會(huì)探究方法，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力。因此，在教學(xué)中，教師不能只重視分離定律知識(shí)的講解，而同時(shí)也應(yīng)重視假說-演繹法這種探究方法的講解。