“假說演繹法”對高中生物高考的重要性探究

摘 要： 為使學(xué)生有良好的精神狀態(tài)與專業(yè)知識技能應(yīng)對高考，高中生物教師需要給學(xué)生提供足夠的方法指導(dǎo)，現(xiàn)基于此項(xiàng)認(rèn)知，結(jié)合教學(xué)實(shí)際，先后分析假說演繹法的內(nèi)涵，師生應(yīng)用假說演繹法的基本要求以及假說演繹法的兩項(xiàng)重要功能，包括知識內(nèi)容拓展與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完善，最后用種群的數(shù)量變化內(nèi)容為例，具體說明假說演繹法的應(yīng)用過程，希望可以借此給提升學(xué)生應(yīng)試技巧與心理素質(zhì)提供幫助，讓其在高考中取得更加理想的成績。

關(guān)鍵詞： 假說演繹法;高中生物;高考指導(dǎo)

在最新的高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)里面提到：生物學(xué)科核心素養(yǎng)中涉及生命觀念、科學(xué)探究、科學(xué)思維、社會責(zé)任等多項(xiàng)內(nèi)容，其中科學(xué)思維在核心素養(yǎng)范圍中的定位是非常關(guān)鍵的，而假說演繹法又無疑是科學(xué)思維必不可少的一種方法，它通過從提出問題到作出假說，直至最終的得出結(jié)論過程，讓原本難以解決的問題得到有效處理，是學(xué)生生物學(xué)習(xí)及面對高考時(shí)的得力助手。

一、 假說演繹法的內(nèi)涵

在開展生物科學(xué)研究時(shí)，研究者應(yīng)當(dāng)掌握科學(xué)的方法，而假說演繹法正可以基于其自身的科學(xué)性，成為研究者探索未知領(lǐng)域的重要手段。一般認(rèn)為，假說演繹法側(cè)重于在充分的觀察與分析前提下主動提出問題，再通過推理與想象的形式假說解釋或處理問題的方法，然后從假說出發(fā)完成演繹推理并進(jìn)行后期的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)時(shí)證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)論是統(tǒng)一的，則假說成立，若檢驗(yàn)時(shí)證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)論不相符合，是假說錯誤，我們可以把假說演繹法的基本過程用下圖來表示。

為了進(jìn)一步說明假說演繹法的內(nèi)涵，我們還可以將其與生物教學(xué)時(shí)常用的類比推理法進(jìn)行比較，有科學(xué)家曾經(jīng)利用將基因和染色體行為加以類比的形式，得出假說“基因位于染色之上”，這種用類比得出結(jié)論的方式固然有一定的邏輯性，然而是否正確卻需要更進(jìn)一步的具體探討，而如果采取假說演繹法，先假定“基因位于染色之上”的結(jié)論，那么接下來需要做的是對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)論證，而非進(jìn)一步分門別類的探討。當(dāng)我們能夠區(qū)別假說演繹法與類比推理法的不同之處，再對該方法加以應(yīng)用，便不會出現(xiàn)思考方向的過大偏失。

二、 應(yīng)考時(shí)使用假說演繹法對師生的要求

既然假說演繹法的應(yīng)用價(jià)值值得重視，那么高中生物教師就需要在平時(shí)教學(xué)與解題指導(dǎo)時(shí)，多督促學(xué)生利用該方法，與此同時(shí)，教師也應(yīng)當(dāng)注意到自身與學(xué)生要有足夠的能力操作該方法。

首先，對于高中生物教師來講，本身應(yīng)當(dāng)具有足夠高的學(xué)科教學(xué)專業(yè)素質(zhì)，特別是實(shí)驗(yàn)操作技能和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)技能，假說演繹法對于教師的這些方面要求較高，而且因?yàn)樯飳W(xué)科所涉及的理論知識較多，因此教師要注意及時(shí)指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)，以便對所假設(shè)的理論觀點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)。與此同時(shí)，教師還需要掌握必要的知識檢索能力，利用互聯(lián)網(wǎng)交流平臺等，充分發(fā)現(xiàn)有價(jià)值的生物學(xué)科教育資源，以便引導(dǎo)學(xué)生在廣泛的知識空間內(nèi)提出假設(shè)，不使學(xué)生在假說、演繹過程中受到思維的局限。

其次，對于高中生來講，應(yīng)當(dāng)使之在教師的指導(dǎo)下掌握一定的科學(xué)思維方法，有些學(xué)校因?yàn)榻虒W(xué)有關(guān)實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)工具不足，像離心機(jī)、PCR儀等的欠缺，無法通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作的辦法提升學(xué)生能力，此時(shí)只有科學(xué)思維方法才能保證假說演繹法各個過程的順利實(shí)施，既能對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程與效果有合理性的觀察和判斷，也能在講求實(shí)證和注重邏輯的前提下提出假說、演繹推理、實(shí)際印證。

三、 高中生物備考時(shí)假說演繹法的重要性

（一）拓展知識內(nèi)容

首先，對于高中生物高考準(zhǔn)備工作來講，假說演繹法的應(yīng)用可起到有效拓展教材內(nèi)容，對學(xué)生生物學(xué)知識儲備加以豐富完善的作用。我們注意到：在應(yīng)用假說演繹法時(shí)，具體過程往往從一些生活現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象開始，學(xué)生在這些現(xiàn)象中主動分析判斷、發(fā)現(xiàn)問題，并在綜合分析后將問題提出來，接下來學(xué)生可基于邏輯推理提出可以準(zhǔn)確解釋或回答此問題的假說。整個過程往往需要教師在準(zhǔn)備教學(xué)時(shí)基于教材卻不受限于教材，要求學(xué)生能夠主動結(jié)合問題收集同教材相關(guān)的拓展性知識內(nèi)容。如果正確使用假說演繹方法，學(xué)生必然在有效拓展教材內(nèi)容方面取得長足進(jìn)步，從而更加游刃有余地迎接高考的挑戰(zhàn)。

舉例來講，有這樣一道高考題：有一位同學(xué)在進(jìn)行生物分析時(shí)，從人的基因組文庫內(nèi)發(fā)現(xiàn)了基因A，然而當(dāng)這位同學(xué)在以大腸桿菌作為受體細(xì)胞進(jìn)行實(shí)地研究時(shí)，卻沒有得到蛋白A，發(fā)生這種情況的原因是什么？為了順利解決此類問題，教師可在平時(shí)教學(xué)時(shí)便指導(dǎo)學(xué)生利用假說演繹法做好內(nèi)容拓展積累，比如可在基因工程部分的教學(xué)中，要求學(xué)生對DNA文庫與基因組文庫的內(nèi)容做出對比，主動收集與原核生物、真核生物基因結(jié)構(gòu)以及復(fù)制表達(dá)等方面相關(guān)的材料，再通過設(shè)問的形式思考證料、驗(yàn)證假說，當(dāng)遇到上述高考題時(shí)就會以充分的知識儲備來應(yīng)對。

（二）提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力

其次，對于高中生物高考準(zhǔn)備工作來講，假說演繹法的應(yīng)用可起到促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力提升的作用，而這方面能力的有效應(yīng)用，對于學(xué)生備戰(zhàn)高考是非常有必要的。前文已經(jīng)述及，假說演繹法從已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問題出發(fā)，提出與之相關(guān)的假說，再借助合于邏輯的分析演繹形式，取得預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的形式對假說的合理性做出判斷。如果高中生物教師能夠在平時(shí)便關(guān)注到假說演繹法的充分訓(xùn)練，將會讓學(xué)生極大地提升自我設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，學(xué)生在高考時(shí)遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)時(shí)，就不會顯得手足無措。

舉例來講，高考中曾經(jīng)出現(xiàn)過這樣的問題：假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用于確定新病毒類型，并把實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫出來，具體要求是學(xué)生所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)當(dāng)包含能夠互相印證的兩個組別。此類問題重點(diǎn)考查學(xué)生是否具有足夠的科學(xué)素養(yǎng)以及在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面的表現(xiàn)，具有一定的難度，學(xué)生需要迅速在題干信息中找到重點(diǎn)內(nèi)容并進(jìn)行分析。比如若題干信息中包括“假如在宿主細(xì)胞中不出現(xiàn)堿基間相互轉(zhuǎn)換”內(nèi)容，學(xué)生即需要在分析后假設(shè)：可以用T與U區(qū)分DNA及RNA，而要用什么樣的具體的實(shí)驗(yàn)方法呢？此時(shí)可以想到用放射性同位素對堿基進(jìn)行分別標(biāo)記，從而區(qū)分DNA與RNA。而當(dāng)看到體外培養(yǎng)宿主細(xì)胞的內(nèi)容時(shí)，則又可以嘗試探索怎樣使子代病毒遺傳物質(zhì)帶有放射性標(biāo)記，并最終得到理想的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果。事實(shí)證明，學(xué)生只有正確把握題干中所給出的信息，并擁有足夠強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，才能夠在解決類似問題時(shí)保持清晰的思路，而在高中生物教學(xué)過程之中，假說演繹法的介入，正是學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力提升的行之有效的助推策略。

四、 假說演繹法的備考應(yīng)用舉例

下面筆者用種群的數(shù)量變化內(nèi)容為例，具體說明假說演繹法的應(yīng)用過程。

（一）在情境中提出問題

一個理想的情境可以讓學(xué)生產(chǎn)生身臨其境般的感受，同時(shí)也可以讓學(xué)生所提出的問題具有較強(qiáng)的針對性，這對于學(xué)生備戰(zhàn)高考是很好的模擬。例如教師可以給學(xué)生提供大腸桿菌分裂繁殖多媒體場景，讓學(xué)生直觀感受到細(xì)菌的幾何級數(shù)增長，接下來教師補(bǔ)充說明：約每20分鐘，大腸桿菌便會發(fā)生一次分裂，那么大家便可自然熟悉問題：如果在120小時(shí)之后，將出現(xiàn)多少數(shù)量大腸桿菌？

（二）在分析后假說演繹

師生共同對情境問題加以分析，并做出相應(yīng)的假設(shè)，比如提出前述視頻里面的大腸桿菌不受限制地分裂原因，在分析之后提出假說：假定資源與空間環(huán)境無限，那么大腸桿菌種群增長與種群密度無關(guān)。

在這樣的假說支持之下，要求學(xué)生計(jì)算當(dāng)1個大腸桿菌完成720分鐘時(shí)長的分裂之后，能夠出現(xiàn)大腸桿菌的數(shù)量是多少，使學(xué)生使用曲線、表格、數(shù)學(xué)方程式等形式加以表示，用1表示起始數(shù)量，用n表示繁殖代數(shù)，那么n代后大腸桿菌的數(shù)量將表示成

N=2n，若某種群起始數(shù)量是N0，時(shí)間為t，若以λ表示次年為首年數(shù)量倍數(shù)，則有Nt=N0λT。學(xué)生基于數(shù)學(xué)方程式得到曲線圖，該曲線圖只表示一種假說結(jié)果，如果有限資源的自然條件下，這樣的假說是否仍然適用呢，或者除大腸桿菌以外的其他種群是否適用呢？接下來的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程必不可少。

（三）實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與結(jié)果修正

教師指導(dǎo)學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)材料，找到一種易于獲取，能夠快速繁殖且方便統(tǒng)計(jì)的生物，因此將目標(biāo)鎖定為酵母菌。然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、操作實(shí)驗(yàn)，把酵母菌置于10mL培養(yǎng)液中，每天定時(shí)對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如實(shí)記錄結(jié)果，5天后呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與前面的理想假說加以對比，從而修正假說，得出完善的實(shí)驗(yàn)結(jié)論：若食物、空間、氣候等適宜，種群數(shù)量演變接近于理想狀態(tài)，若出現(xiàn)外部資源、條件的變化，種群數(shù)量相應(yīng)減少。

五、 總結(jié)

在進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，科學(xué)家應(yīng)用假說演繹法的情況比較常見，與此同時(shí)假說演繹法也是學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)思維與探究精神的重要形式，為了幫助學(xué)生更加適應(yīng)高考場景，高中生物教師需要在平時(shí)新課教學(xué)與復(fù)習(xí)中，明確該方法對于教師與學(xué)生的基本要求，同時(shí)以高考為目標(biāo)，探索假說演繹法的兩項(xiàng)重要功能，包括知識內(nèi)容拓展與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)完善，從而為提升學(xué)生應(yīng)試技巧與心理素質(zhì)服務(wù)。

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作者簡介：? 文武，福建省福安市，福建福安市第八中學(xué)。