準確理解“假說—演繹法”的本質

吳君民

假說—演繹法是現代科學研究中常用的科學方法，是生物教學在新課標中的一項重要內容。但在實際教學中，很多教師對“假說—演繹法”的理解本身有誤，因而造成在課堂教學上采取了不正確的教學策略，影響了課程標準目標的實現。

1 錯誤案例展示

1．1 案例1

為說明何為假說演繹法，有教師舉了下列例子：牽牛花一天中顏色會發生變化：早晨紅色，傍晚紫色（觀察現象），牽牛花的顏色為什么會發生變化呢（提出問題）？設想：是否是由于光照強度引起的，即強光照后為紫，長時間弱光或無光則變紅（作出假說）。如果紅牽牛花清晨受強光照，則很可能會變紫（演繹推理）。選若干紅色牽牛花分兩組，在清晨A組給強光照，B組黑暗處理，觀察實驗結果（實驗驗證）。若A組變紫，B組仍為紅色，則假說正確（得出結論）。

1．2 案例2

為說明孟德爾為什么演繹推理時要用測交，有教師如下講解：同學們看看孟德爾已經進行過的雜交組合有哪些？（DD自交、dd自交、DD和dd雜交、Dd自交）還未進行的雜交組合有哪些？（DD×Dd、Dd×dd）那么選擇哪一組比較好？

很多教師在日常教學中可能會采取上述案例進行教學，一時也難發現其問題。那么，我們不妨從假說—演繹法的誕生說起。

2 假說演繹法思想的提出

1644年，笛卡爾在《哲學原理》的第二章中寫道：“鑒于這里所研究的事物具有相當重大的意義，而如果我斷言我發現了別人所未發現的真理，那么我就可能被別人看成是魯莽的——所以我寧可在這個問題上不做任何解決，而只是作為假說提出來，這假說也可能是離開真理極遠的，但只要今后從這假說推出的一切東西與經驗相一致，我就畢竟算是做出了一個巨大的貢獻，因為那時候這假說對生活來說會和它是真理一樣具有同等的價值。”在這里，笛卡爾是把自己的學說作為具有猜測性的假說提出來的，并認為是否應該接受他的學說，則要看看從他的學說中推演出來的結論是否與經驗事實相一致。如果一致，則接受他的學說，反之，則拒斥他的學說。這里，從提出假說到經驗裁決再到接受假說的思路所體現出來的思想正是假說—演繹法的實質，這一思想被稱為近代科學方法論史上的一座豐碑。

3 假說演繹法的準確理解

3．1 核心概念

3．1．1 科學假說

科學假說是人們以一定的經驗材料和已知的科學事實為依據，以已有的科學理論和技術方法為指導，對未知的自然事物或現象產生的原因和運動規律及其未知事物的存在或尚待發現的預期事物的形象等所做出的推測性解釋(或猜測、猜想)。人們在提出假說時，往往要運用分析和綜合、歸納和演繹、類比及想象等思維方法和研究方法，對已有的經驗材料進行加工。

3．1．2 演繹推理

演繹的基本要義是從前提必然地得出結論的推理或是從一些假設的命題出發，運用邏輯的規則，導出另一命題的過程。也就是從普遍性的理論知識出發，去認識個別的、特殊的現象的一種邏輯推理方法。演繹推理有三段論、假言推理和選言推理等形式，這里不加贅述。

3．1．3 假說—演繹法

在觀察和分析基礎上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就證明假說是正確的，反之，則證明假說是錯誤的。可見，演繹推理是一種必然性推理，即由一個或幾個前提可以必然地推出結論的推理過程或推理形式。簡而言之，假說—演繹法就是：通過證明基于假說情況下的邏輯結果來反證假說。

3．2 假說—演繹法的一般過程

觀察現象（即假說提出所能依據的經驗材料或科學事實）→提出問題（事實與原有理論不匹配而產生的疑問或屬于未知領域的疑問，問題的提出會促進假說的產生）→作出假說（對事實出現的可能性的一種猜測，可以從任意角度進行，旨在自圓其說）→演繹推理（以假說為提前推理出一種必然性結論，便于反證假說的正確性）→實驗驗證（再通過科學實驗檢驗推理的正確性，從而提升假說的正確性）→得出結論（即把假說上升為理論，在普通意義上能解釋科學現象）。

3．3 假說—演繹法的經典案例

“假說—演繹法”在科學發展中起著十分重要的作用，例如，道爾頓提出的原子學說；冥王星的發現；孟德爾發現遺傳定律；摩爾根等證明基因位于染色體上；DNA分子的半保留復制特點的提出等等科學發現就是“假說—演繹法”的生動體現。俗話說，沒有比較就沒有鑒別，現以遺傳因子的分離定律加以說明（圖1）。

根據假說—演繹法的本質及上述經典案例，我們再來看看兩個案例的問題何在。

3．4 錯因分析

3．4．1 假說演繹忌泛化

假說的驗證有實驗實證和邏輯論證。在實驗實證中，將假設與客觀事實直接比較即直接實證。但對一些抽象的、微觀的、動態的假設量的實證由于其抽象和復雜程度，它們與可觀測事實之間的跨度較大，在直接實證顯得困難的情況下，就必須借助邏輯的力量，利用演繹推理等邏輯論證的方法將假設與可觀察的事實間接聯系起來，最終達到實證的目的。也就是說，“假說—演繹法”是在不能直接證明的時候，間接證明的好方法。經典遺傳學的發展歷史就給了最好的說明。孟德爾時代生物學界還沒有認識到配子形成和受精過程中染色體的變化，又不能通過顯微鏡直接觀察，也不能像現在可以利用分子生物學的手段直接定位基因的位置和測定其數量，因而這一創造性的假說不能直接實證，只能通過邏輯論證來進行。事實上，這一觀點在笛卡爾形成假說—演繹法思想的時候就已經指出。而案例一關于牽牛花顏色的變化與光照是否有關直接實論即可。同時也要注意，光照的時間與強度如何確定？這事實上又是另一系列復雜的實驗，不能簡單地作為這兒的演繹推理。對于現象的觀察也不全面，比如陰天牽牛花的顏色會變嗎等之類的問題欠思量，逢假說必演繹的思想犯了形而上的錯誤，變成為演繹而演繹了。

3．4．2 演繹推理有方向

在假說正確的情況下進行演繹推理可以有若干方向；但在假說未知的情況下，通過演繹來證明假說，則要抓住假說的核心，且演繹自身必須遵從假說。孟德爾演繹推理的目的是要證明F1的遺傳因子組成是否是Dd，這是假說的核心和交點。認識不到這一點，也就不能正確理解為什么要做測交，其目的是檢測F1的基因型。方法有兩種，一種是測交，一種是自交。而自交是假說產生的實驗基礎，不能用自身來證明自身，因而只能選擇測交的方式，這是孟德爾演繹推理時采用測交的必然性。教師在教學時如案例二般用淘汰法去教學，顯然違背了演繹的本質，不利于學生思維的發展，也不利于學生掌握判斷一個個體基因型的方法。

3．4．3 由果索因不必然

笛卡爾在《方法談》中說道：“當我想降下來討論那些特殊的東西時，許多不同的東西都紛紛表現出來，我想，人的心靈是不可能把地球上的無窮事物的種類或形式區分開來，除非上帝的意志放在那里使它們那樣；或者，最后不可能使它們為我們所用，假使不是我們能由果索因，以及使用許多特殊的實驗。”在笛卡爾看來，從原因中說明結果是必然的，但從結果中尋找原因則不是必然的。因為原因作為本質、一般隱藏在結果的后面，只能用的方法去猜測原因，猜測的正確與否，要用經驗、用“特殊的實驗來檢驗。”也就是說從假說中演繹出來的結論與經驗事實相符合，這并不意味著假說一定是真理，而只意味著可以接受假說，把它當作真理來使用，因為在指導實踐方面，它與真理具有相同的作用。在這里我們看到的是理性的局限性和經驗的局限性。摩爾根和他的合作者就是在覺得孟德爾遺傳理論“不合理的”基礎上，通過大量的果蠅雜交實驗，發現連鎖和交換定律，兩對基因遺傳圖距足夠遠也會呈現自由組合的情況，完善了基因自由組合定律。所以既不能從經驗中必然地引出真理，也不能用經驗去裁定某一觀念是否必然是真理。由此可以邏輯地得出結論：科學以假說的形式產生，也必然以假說的形式發展。