例談假說演繹法在命題中的應(yīng)用

章 青

(江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué) 215011)

假說演繹法(hypothetico-deductive-method)又稱為假說演繹推理，是指在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)演繹推理的結(jié)論。這是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，在高考試題中也出現(xiàn)過對這種科學(xué)方法考查的試題。了解這樣的思維方法，并在教學(xué)中加以應(yīng)用，有助于對學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的培養(yǎng)。本文通過例題解析加以說明。

1 假說演繹法在命題中的應(yīng)用

1.1 應(yīng)用測交實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假說 例1：(2016年全國卷3)用某種高等植物的純合紅花植株與純合白花植株進(jìn)行雜交，F(xiàn)1全部表現(xiàn)為紅花。若F1自交，得到的F2植株中，紅花為272株，白花為212株；若用純合白花植株的花粉給F1紅花植株授粉，得到的子代植株中，紅花為101株，白花為302株。根據(jù)上述雜交實(shí)驗(yàn)結(jié)果推斷，下列敘述正確的是( )

A．F2中白花植株都是純合體

B．F2中紅花植株的基因型有2種

C．控制紅花與白花的基因在一對同源染色體上

D．F2中白花植株的基因種類比紅花植株的多

解析：解法一：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：F2植株中，紅花∶白花=272∶212=9∶7，即9∶3∶3∶1的變形；提出假說：①F1的基因型為雙雜合AaBb；②紅花的基因型為A_B_，白花的基因型為A_bb、aaB_和aabb；③兩對等位基因位于兩對同源染色體上，表現(xiàn)為自由組合。方案設(shè)計(jì)：用白花aabb對F1進(jìn)行測交。預(yù)期結(jié)果：測交子代紅花(AaBb)：白花(A_bb、aaB_、aabb)=1∶3；測交結(jié)果：測交子代紅花(AaBb)：白花(A_bb、aaB_、aabb)=1∶3；得出結(jié)論：F1能產(chǎn)生4種配子，F(xiàn)1的基因型為AaBb，說明假說是正確的。

在此結(jié)論的基礎(chǔ)上才能分析四個選項(xiàng)：F2中白花植株的基因型有5種，2種雜合，3種純合；F2中紅花植株的基因型有4種；兩對等位基因位于兩對同源染色體上； F2中白花植株的基因型有5種，紅花植株的基因型只有4種，參考答案為D。

解法二： F2植株中，紅花∶白花=272∶212=9∶7，9∶7為9∶3∶3∶1的變形；F1的基因型為雙雜合AaBb；紅花的基因型為A_B_，白花的基因型為A_bb、aaB_和aabb；兩對等位基因位于兩對同源染色體上，表現(xiàn)為自由組合。這樣分析，也能得出正確答案。

通過對于這題的兩種解法比較，發(fā)現(xiàn)第一種方法更加科學(xué)，因?yàn)?72∶212這個比例，容易被誤認(rèn)為是接近1∶1，認(rèn)為是統(tǒng)計(jì)數(shù)量不夠多造成的誤差所至，這樣就會假設(shè)是一對等位基因控制的遺傳現(xiàn)象。但通過測交實(shí)驗(yàn)明顯可以看到，不是1∶1，而是1∶3，顯然說明了這種假說是錯誤的。由此可以看出，命題者將假說演繹的方法融合于試題中，讓學(xué)生用測交來驗(yàn)證假說的科學(xué)性，從而學(xué)會應(yīng)用假說演繹的方法來解決問題。

1.2 應(yīng)用測交實(shí)驗(yàn)來推測個體的基因型 例2：(2013年上海第30題)基因A-a和N-n分別控制某種植物的花色和花瓣形狀，這兩對基因獨(dú)立遺傳，其基因型和表現(xiàn)型的關(guān)系如下表。一親本與白色寬花瓣植株雜交，得到F1，對F1進(jìn)行測交，得到F2，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及比例是：粉紅中間型花瓣∶粉紅寬花瓣∶白色中間型花瓣∶白色寬花瓣=l∶1∶3∶3。該親本的表現(xiàn)型最可能是( )

基因型表現(xiàn)型AA紅色Aa粉紅色aa白色NN窄花瓣Nn中間型花瓣nn寬花瓣

A．紅色窄花瓣 B．白色中間型花瓣

C．粉紅窄花瓣 D．粉紅中間型花瓣

解析： 此題涉及不完全顯性問題。從表中可以看出，白色是隱性、寬花瓣是隱性，則與親本雜交的白色寬花瓣植株的基因型為aann，得到F1，對F1進(jìn)行測交得到F2，F(xiàn)2的表現(xiàn)型及比例是：粉紅中間型花瓣(AaNn)∶粉紅寬花瓣(Aann)∶白色中間型花瓣(aaNn)∶白色寬花瓣(aann) = l∶1∶3∶3。此題中的一親本與F1植株的基因型都不明晰。因此，只能通過測交實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，由于測交后代的表現(xiàn)型及比例與F1產(chǎn)生配子的類型比例是一致的，這樣進(jìn)行逆推。因是測交，則與F1進(jìn)行測交的植株基因型應(yīng)該是aann，產(chǎn)生的配子為an，由測交后代的表現(xiàn)型可以推測出F1產(chǎn)生的配子為：AN∶An∶aN:an=1∶1∶3∶3，可以拆分成AN∶An∶aN∶an=1∶1∶1∶1，aN∶an =2∶2(1∶1)，則F1不可能是一種基因型的植株，而應(yīng)該是兩種基因型；由配子的基因型就可以推導(dǎo)出F1的基因型為AaNn、aaNn。而F1是由一親本與白色寬花瓣植株(aann)雜交得到的，實(shí)際上也是測交。根據(jù)同樣的方法，可知這一親本產(chǎn)生的配子為AN、aN，則這一親本的基因型為AaNN，表現(xiàn)型為粉紅窄花瓣，參考答案為C。

此題是需要通過兩次測交實(shí)驗(yàn)結(jié)果來逆推出一親本的基因型，命題者將常規(guī)的演繹推理改變?yōu)槟嫦蛲茖?dǎo)，這要求學(xué)生在解題時靈活運(yùn)用假說演繹的方法，認(rèn)清測交實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)所在，即測交后代的表現(xiàn)型及比例與被測個體產(chǎn)生的配子類型及比例是一致的，因?yàn)殡[性類型的配子是不影響被測個體配子的表達(dá)的，這樣被測個體的基因型可以通過其產(chǎn)生的配子推測出來。

2 命題思路分析

上述兩題都是利用假說演繹的方法，從不同側(cè)面考查對假說演繹法的掌握與應(yīng)用程度，這對學(xué)生的理性思維能力有較高的要求，也是假說演繹法在命題中應(yīng)用的很好例證。上述試題的命題思路都是將試題設(shè)計(jì)成假說演繹法的應(yīng)用，有雜交實(shí)驗(yàn)、結(jié)果分析、提出假說、演繹推理、設(shè)計(jì)測交實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說、得出結(jié)論，但在命題時，兩題都打破了常規(guī)，具有一定的新意，值得大家的關(guān)注。

例題1中之所以用測交，目的是使假說演繹方法完整，并且排除數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)誤差可能造成的審題思路錯誤，也是對于假說演繹法在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用的很好例證。例題2中對假說演繹法的考查進(jìn)一步延伸，由于通常的F1只有一種基因型，一般可以直接演繹推理就可以得出基因型(如例題1)。但此題的F1有兩種基因型，這樣就增加了難度，打破了常規(guī)試題的思維定勢，直接通過演繹推理很難得到答案，這就需要從測交結(jié)果來推測F1配子的基因型，進(jìn)而推導(dǎo)出F1的基因型，然后進(jìn)一步逆向推導(dǎo)得到被親本的基因型，而這種解題的關(guān)鍵是對于測交本質(zhì)的認(rèn)識。

總之，在即將實(shí)施的以核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)改革中，命題應(yīng)該也會向這個方向發(fā)展，其中理性思維必然是考查的重點(diǎn)之一，這要求教師在命題過程中，要注重思維的深度、廣度與縝密性。這同時也告訴我們，教師在教學(xué)過程中不僅要幫助學(xué)生理解核心概念，還要在學(xué)習(xí)核心概念時培養(yǎng)學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)。