對假說-演繹法的解讀

王國棟

(甘肅省禮縣實驗中學 742200)

假說-演繹法是現代科學研究中常用的一種科學方法，奧地利科學家孟德爾采用假說-演繹法,通過豌豆雜交實驗發現了遺傳學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設計實驗、觀察現象、提出問題；②分析問題、提出假說、解釋問題；③設計實驗、依據假說、演繹推理；④進行實驗、驗證預期、得出結論。

1 設計實驗、觀察現象、提出問題

1.1 設計實驗 孟德爾從34個豌豆品種中選擇了7對容易區分的相對性狀做雜交實驗，對每一對相對性狀分別進行研究。實驗過程大致為：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行觀察統計。該過程是孟德爾在修道院的一小塊園地里進行的。以高莖和矮莖這一對相對性狀的雜交實驗為例，實驗過程如圖1所示。

圖1 高莖豌豆和矮莖豌豆雜交實驗圖解

1.2 觀察現象 孟德爾用純種高莖豌豆和純種矮莖豌豆作親本進行雜交，無論正交還是反交，F1總是高莖，再讓F1自交得F2植株，不僅有高莖還有矮莖，且高莖與矮莖的數量比接近3∶1。其他6對相對性狀雜交實驗結果也是如此。

1.3 提出問題 在觀察現象的基礎上，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，說明了什么？③F2植株中高莖與矮莖數量比為什么接近3∶1？

2 分析問題，提出假說，解釋問題

2.1 分析問題 孟德爾對所提出的一系列問題進行慎密的思考分析，推理想象：①矮莖可能并沒有消失，只是在F1代中未表現出來，因為F2代中矮莖又出現了；②相對性狀可能受遺傳因子的控制，遺傳因子成對存在，可能有顯隱性之分。

2.2 提出假說 通過嚴謹推理和大膽想象，孟德爾對分離現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體細胞中遺傳因子是成對存在的；③生物體在形成生殖細胞——配子時，成對的遺傳因子彼此分離，分別進入不同的配子中；配子中只含有每對遺傳因子中的一個；④受精時，雌雄配子的結合是隨機的。該假說內容可用圖2表示。

圖2 高莖豌豆和矮莖豌豆雜交實驗的分析圖解

假說合理地解釋了豌豆一對相對性狀雜交實驗中出現的性狀分離現象。這是科學的真相嗎？還是一種自圓其說的解釋呢？僅能解釋已有的實驗結果是不夠的，還應該能夠預測另一些實驗結果來驗證假說的正確性。

3 設計實驗、依據假說、演繹推理

孟德爾巧妙地設計了測交實驗，讓F1與隱性純合子雜交。依據假說，演繹推理預期測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？必須要有實驗的數據來加以證明。一些學生易將演繹推理過程誤解為是假說的驗證過程。

圖3 一對相對性狀測交實驗演繹推理圖解

4 進行實驗、驗證預期、得出結論

4.1 測交實驗 孟德爾在園地里種植F1高莖植株與矮莖植株，控制測交，收獲種子；將種子播種后獲得植株，觀察其性狀，發現高莖與矮莖的分離比接近1∶1。與預期結果相符合。

4.2 得出結論 依據假說演繹推理的預期結果與測交實驗的結果相一致，驗證了推理的正確性，而假說與推理是同一思路，也證明了假說的正確性。此時，假說不再是假說而成為遺傳的規律。后人將其歸納為孟德爾的第一定律，又稱分離定律：在生物的體細胞中控制同一性狀的遺傳因子成對存在，不相融合，在形成配子時，成對的遺傳因子發生分離，分離后的遺傳因子分別進入不同配子中，隨配子遺傳給后代。

在教學中，不僅要讓學生掌握分離定律，也要掌握假說-演繹法這個科學研究的方法及探究的過程。教師讓學生既掌握科學知識，又學會探究方法，培養學生實驗探究能力。因此，在教學中，教師不能只重視分離定律知識的講解，而同時也應重視假說-演繹法這種探究方法的講解。