由“道邊李苦”談“假說—演繹”科學思維及其培養(yǎng)

鄭瓊娥

[摘 要]“道邊李苦”典故體現(xiàn)了“假說—演繹”科學思維的雛形，在生物教學中借助“道邊李苦”典故對學生的“假說—演繹”科學思維進行培養(yǎng)具有重要意義。

[關(guān)鍵詞]“道邊李苦”；“假說—演繹”；科學思維

[中圖分類號] G633.91 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-6058（2018）20-0081-02

《世說新語》記載：王戎七歲，嘗與諸小兒游。道邊李樹多子折枝，諸兒競?cè)ト≈?，唯戎不動。人問之，答曰：“樹在道邊而多子，此必苦李。取之，信然。”“道邊李苦”這一典故體現(xiàn)了“假說—演繹”科學思維的雛形。在生物教學中借助這一典故可對學生的“假說—演繹”科學思維進行有效培養(yǎng)。

一、“假說—演繹”科學思維方法的地位

2017年，教育部發(fā)布《普通高中課程方案（2017年版）》，以此為藍本，修訂了普通高中各學科的課程標準。2017年版高中生物課程標準相較于2003年版高中生物課程標準（實驗稿）在課程設計理念、學科核心素養(yǎng)、課程結(jié)構(gòu)和課程內(nèi)容等方面有了一定的改變。全面提高學生的生物學科素養(yǎng)是新一輪課程改革的核心任務，掌握一定的科學思維方法是提高生物學科素養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)?！凹僬f—演繹”是一種重要的科學思維方法和科學研究方法，領悟并能應用“假說—演繹”，可提高學生的科學探究能力和解題能力，發(fā)展學生的生物學科素養(yǎng)。

二、“提出假說”是精髓

“假說—演繹”是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后，先通過推理和想象，提出解釋問題的假說，然后根據(jù)假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。其關(guān)鍵步驟是提出假說?！疤岢黾僬f”直接反映出一個人的素養(yǎng)，包括善于觀察現(xiàn)象，對知識的掌握和理解、綜合聯(lián)系和應用，大膽的聯(lián)想與想象，以及運用較強的邏輯思維進行合理的解釋。

王戎看到路邊的李樹果實累累，甚至壓折了枝條而無人采摘，他根據(jù)生活常識做出推理：路邊的李子或者是甜的，或者是苦的，如果李子是甜的，早被過路人采光了。這棵長在路邊的李樹居然果實累累，其果必苦無疑。這樣的推理顯然能解釋“道邊李樹多子折枝”這一現(xiàn)象，反映出王戎善于觀察、聯(lián)想等能力。

生物必修2《孟德爾的豌豆雜交實驗（一）》一課中指出，孟德爾根據(jù)雜交實驗結(jié)果“F1只有高莖，F(xiàn)2出現(xiàn)性狀分離現(xiàn)象且分離比為3∶1”，大膽想象，提出了“性狀由遺傳因子控制，顯性遺傳因子控制顯性性狀，隱性遺傳因子控制隱性性狀”“遺傳因子在體內(nèi)成對存在，形成配子時成對遺傳因子分離進入配子，雌雄配子隨機結(jié)合”等假說，合理地解釋了實驗現(xiàn)象。學生在此過程中可以體會兩者的共通之處，便于理解假說的作用，對以后針對實驗現(xiàn)象提出假說有一定的幫助作用。

能否提出合理假說決定了實驗的研究方向，是“假說—演繹”方法應用的精髓所在。比如，王戎如果提出“道邊李多是因為李子有毒”的假說，那么研究方向就會指向“李子有沒有毒”?？梢?，不一樣的假說將導致截然不同的結(jié)果。

三、“實驗驗證”是關(guān)鍵

針對現(xiàn)象存在的問題提出的假說一般包含了實驗者大量的主觀意識，假說的推理用于解釋問題往往都是極其合理的，但是仍不能被作為結(jié)論推廣。只有實驗才能夠證明假說正確與否。王戎對于李多未摘的現(xiàn)象提出“李苦”的假說，雖說合理，但是必須經(jīng)過實驗驗證才能令人信服?！叭≈?，信然”，說明這個假說經(jīng)過了實驗驗證。實驗前通過“假說—演繹”對實驗結(jié)果進行了預判及演繹推理，如“采摘的李子吃下去是苦的”就說明王戎的推理是對的，如果“李子吃下去是甜的”則說明這個推理是錯的，這就是做實驗前根據(jù)假說進行演繹推理的結(jié)果。孟德爾設計了測交實驗對假說進行檢驗，根據(jù)假說對實驗進行了合理的演繹推理，預設結(jié)果為測交子代性狀比為1∶1，假說成立，其他結(jié)果則假說不成立，最后經(jīng)過實驗檢驗證實假說。演繹推理是從假說出發(fā)對實驗結(jié)果的預測，不是隨意的推理。實驗是證實假說的關(guān)鍵，只有經(jīng)過證實的假說，才能真正成為學說。

四、檢驗學生“假說—演繹”科學思維的掌握情況

筆者將“假說—演繹”科學思維的培養(yǎng)貫穿生物必修1的教學中，包括孟德爾豌豆雜交實驗（一）（二）、摩爾根的果蠅雜交實驗、DNA的半保留復制實驗、噬菌體侵染細菌實驗變異的原因探索實驗等內(nèi)容。在學完整本書后，筆者又利用2016年高考全國Ⅰ卷第32題對學生“假說—演繹”科學思維的掌握情況進行了檢驗。

【例題】已知果蠅的灰體和黃體受一對等位基因控制，但這對相對性狀的顯隱性關(guān)系和該等位基因所在的染色體是未知的。同學甲用一只灰體雌蠅與一只黃體雄蠅雜交，子代中♀灰體∶♀黃體∶♂灰體∶ ♂黃體為1∶1∶1∶1。同學乙用兩種不同的雜交實驗證實了控制黃體的基因位于X染色體上，并表現(xiàn)為隱性。請根據(jù)上述結(jié)果，回答下列問題：

（1）僅根據(jù)同學甲的實驗，能不能證明控制黃體的基因位于X染色體上，并表現(xiàn)為隱性？

（2）請用同學甲得到的子代果蠅為材料設計兩個不同的實驗，這兩個實驗都能獨立證明同學乙的結(jié)論。（要求：每個實驗只用一個雜交組合，并指出支持同學乙結(jié)論的預期實驗結(jié)果）

這類題目的解題思路如下：

（1）觀察實驗現(xiàn)象?；殷w雌蠅×黃體雄蠅、一次雜交子代中♀灰體∶♀黃體∶♂灰體∶♂黃體為1∶1∶1∶1。

（2）明確問題。顯性性狀是什么？基因位于X染色體上還是常染色體上？

（3）提出假說。①假設黃體為隱性性狀且控制體色的基因在X染色體上。

（4）演繹推理。若黃體為隱性性狀且控制體色的基因在X染色體上，則實驗雜交組合的基因型分別為XAXa、XaY，進行遺傳圖解分析。

（5）得出結(jié)論。同理可做出“②灰體為隱性性狀且控制體色的基因在常染色體上”“③黃體為隱性性狀且控制體色的基因在常染色體上”“④灰體為顯性性狀且控制體色的基因在X染色體上”三種假設并推理，最后得出結(jié)論。像這樣，用“假設—演繹”科學思維來推理和解決一些實際問題，能大大提高解題的準確性和效率。從總體檢測效果來看，學生“假說—演繹”科學思維的掌握情況良好。

總之，不管是在學生“假設—演繹”科學思維的生成過程還是在應用過程中，都不要忽視學生的能力發(fā)展，不能直接地告訴學生應該這樣想、那樣做。教師的引領至關(guān)重要，在平時教學中，教師應著重引領學生自主建立并學會運用“假說—演繹”的思維模式去分析和處理問題，從而提高學生的科學思維能力。

（責任編輯 黃春香）