培養(yǎng)學生演繹推理思維淺談

陳錦標

一、學生演繹推理思維的建成

高中生物必修二第7頁，“科學方法”欄目介紹了“假說—演繹法”。下面以孟德爾對基因的分離定律的探究幫助學生建成演繹推理思維。

提出問題：孟德爾用豌豆作實驗材料，設計了高莖和矮莖的豌豆作為親本進行雜交，得到雜交子一代，讓雜交子一代自交，得到了雜交子二代。孟德爾觀察和分析了雜交子一代和子二代性狀表現(xiàn)及不同性狀表現(xiàn)的個體數(shù)據(jù)。孟德爾發(fā)現(xiàn)，用高莖和矮莖的豌豆雜交，雜交子一代都表現(xiàn)為高莖性狀；子二代中高莖個體與矮莖個體表現(xiàn)出3：1的性狀分離比。

提出假說：孟德爾在觀察和統(tǒng)計分析的基礎上，通過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂螅瑢Ψ蛛x現(xiàn)象的原因提出了如下假說——生物的性狀遺傳是由遺傳因子控制的，高莖性狀由顯性遺傳因子控制，矮莖性狀由隱性遺傳因子控制；控制同一性狀遺傳的遺傳因子在體細胞中成對存在，在配子中成單個存在；雌雄配子受精機會均等。用孟德爾假說能夠圓滿地解釋植物雜交實驗中出現(xiàn)的各種實驗結(jié)果。

演繹推理：孟德爾設計了測交實驗檢驗他的假說，即把雜交子一代與隱性類型相交。根據(jù)假設作演繹推理可知雜交子一代是雜合子，能產(chǎn)生兩種等量的含顯、隱性遺傳因子的配子，隱性類型只產(chǎn)生含隱性遺傳因子的一種配子，測交后代會出現(xiàn)1：1的性狀分離結(jié)果。

實驗驗證：孟德爾做完測交實驗，并對其結(jié)果進行統(tǒng)計分析，高莖與矮莖的比接近1：1，與根據(jù)假設演繹推理得到的預測結(jié)果相符。

得出結(jié)論：假說成立，即在生物的體細胞中，控制同一性狀的遺傳因子成對存在；在形成配子時，成對遺傳因子發(fā)生分離，分離后遺傳因子分別進入不同的配子，隨配子遺傳給后代。

二、介紹摩爾根如何證明基因在染色體上，引導學生溫習假說演繹法

摩爾根運用假說一演繹法，通過研究果蠅眼色的遺傳證明了薩頓提出的“基因在染色體上”假說。

提出問題：P：紅眼（♀）×白眼（♂）→F1紅眼（♀、♂）；F1紅眼（♀、♂）相互交配→F2紅眼（♀）：紅眼（♂）：白眼（♂）＝2：1：1；為什么果蠅眼色的遺傳在雌雄之間表現(xiàn)有差異，只有雄果蠅表現(xiàn)出白眼？

提出假說：由于白眼的遺傳和性別相關聯(lián)，而且與X染色體的遺傳相似，于是摩爾根及其同事設想：控制果蠅顏色的基因位于X染色體上，Y染色體上沒有它的等位基因。這樣就能夠圓滿地解釋果蠅眼色遺傳雜交實驗中出現(xiàn)的各種實驗結(jié)果。

演繹推理：我們可以用遺傳圖解表示上述假說對測交的演繹過程（假設控制眼色的基因為W-a）：

實驗驗證：摩爾根等人做的測交實驗得到的實驗結(jié)果：測交實驗1，紅眼雌果蠅：白眼雌果蠅：紅眼雄果蠅：白眼雄果蠅≈1：1：1：1；測交實驗2，紅眼雌果蠅：白眼雄果蠅≈1：1。

得出結(jié)論：測交實驗結(jié)果與演繹推理的預期結(jié)果一致，說明假說正確，即控制果蠅眼色的基因色位于X染色體上，Y染色體上沒有它的等位基因。

三、引導學生運用“假說—演繹法”來探究DNA的復制方式

導學生運用“假說—演繹法”來探究DNA的復制方式。

提出問題：DNA上的遺傳信息在親子代之間具有連續(xù)性，那么親代DNA是通過什么樣的復制方式將遺傳信息準確傳遞給子代DNA的？

提出假說：親代DNA是通過半保留復制的方式復制的。

演繹推理：先用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖多代，這時，大腸桿菌的DNA幾乎都是15N標記的，密度最大。然后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，獲得子一代大腸桿菌的DNA和子二代大腸桿菌的DNA。由于DNA是以半保留的方式復制，得到的子一代大腸桿菌的DNA應該是一條鏈只含14N，另一條鏈只含15N的雙鏈DNA，密度居中；得到的子二代大腸桿菌的DNA應該是一半為只含14N的雙鏈DNA，密度最小，另一半為一條鏈只含14N，另一條鏈只含15N的雙鏈DNA，密度居中。

實驗驗證：科學家先用含有15NH4Cl的培養(yǎng)液培養(yǎng)大腸桿菌，讓大腸桿菌繁殖多代，這時，大腸桿菌的DNA幾乎都是15N標記的。然后，將大腸桿菌轉(zhuǎn)移到含有14NH4Cl的普通培養(yǎng)液中。在不同時刻收集大腸桿菌并提取DNA，再將提取的DNA進行離心，記錄離心管中DNA的位置。科學家完成上述實驗的結(jié)果是：親代大腸桿菌的DNA經(jīng)離心處理后，試管中只出現(xiàn)了一條DNA帶，位置靠近試管底部；將轉(zhuǎn)移培養(yǎng)后第一代細菌的DNA離心后，試管中也只有一條帶，位置居中；將第二代細菌的DNA離心后，試管中出現(xiàn)兩條帶，一條帶位置居中，另一條帶的位置更靠上。

得出結(jié)論：實驗結(jié)果與演繹推理結(jié)果一致，說明DNA復制的方式是半保留復制。