例談假說演繹法在命題中的應用

章 青

(江蘇省蘇州實驗中學 215011)

假說演繹法(hypothetico-deductive-method)又稱為假說演繹推理，是指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。這是現代科學研究中常用的一種科學方法，在高考試題中也出現過對這種科學方法考查的試題。了解這樣的思維方法，并在教學中加以應用，有助于對學生科學素養的培養。本文通過例題解析加以說明。

1 假說演繹法在命題中的應用

1.1 應用測交實驗來驗證假說 例1：(2016年全國卷3)用某種高等植物的純合紅花植株與純合白花植株進行雜交，F1全部表現為紅花。若F1自交，得到的F2植株中，紅花為272株，白花為212株；若用純合白花植株的花粉給F1紅花植株授粉，得到的子代植株中，紅花為101株，白花為302株。根據上述雜交實驗結果推斷，下列敘述正確的是( )

A．F2中白花植株都是純合體

B．F2中紅花植株的基因型有2種

C．控制紅花與白花的基因在一對同源染色體上

D．F2中白花植株的基因種類比紅花植株的多

解析：解法一：實驗現象：F2植株中，紅花∶白花=272∶212=9∶7，即9∶3∶3∶1的變形；提出假說：①F1的基因型為雙雜合AaBb；②紅花的基因型為A_B_，白花的基因型為A_bb、aaB_和aabb；③兩對等位基因位于兩對同源染色體上，表現為自由組合。方案設計：用白花aabb對F1進行測交。預期結果：測交子代紅花(AaBb)：白花(A_bb、aaB_、aabb)=1∶3；測交結果：測交子代紅花(AaBb)：白花(A_bb、aaB_、aabb)=1∶3；得出結論：F1能產生4種配子，F1的基因型為AaBb，說明假說是正確的。

在此結論的基礎上才能分析四個選項：F2中白花植株的基因型有5種，2種雜合，3種純合；F2中紅花植株的基因型有4種；兩對等位基因位于兩對同源染色體上； F2中白花植株的基因型有5種，紅花植株的基因型只有4種，參考答案為D。

解法二： F2植株中，紅花∶白花=272∶212=9∶7，9∶7為9∶3∶3∶1的變形；F1的基因型為雙雜合AaBb；紅花的基因型為A_B_，白花的基因型為A_bb、aaB_和aabb；兩對等位基因位于兩對同源染色體上，表現為自由組合。這樣分析，也能得出正確答案。

通過對于這題的兩種解法比較，發現第一種方法更加科學，因為272∶212這個比例，容易被誤認為是接近1∶1，認為是統計數量不夠多造成的誤差所至，這樣就會假設是一對等位基因控制的遺傳現象。但通過測交實驗明顯可以看到，不是1∶1，而是1∶3，顯然說明了這種假說是錯誤的。由此可以看出，命題者將假說演繹的方法融合于試題中，讓學生用測交來驗證假說的科學性，從而學會應用假說演繹的方法來解決問題。

1.2 應用測交實驗來推測個體的基因型 例2：(2013年上海第30題)基因A-a和N-n分別控制某種植物的花色和花瓣形狀，這兩對基因獨立遺傳，其基因型和表現型的關系如下表。一親本與白色寬花瓣植株雜交，得到F1，對F1進行測交，得到F2，F2的表現型及比例是：粉紅中間型花瓣∶粉紅寬花瓣∶白色中間型花瓣∶白色寬花瓣=l∶1∶3∶3。該親本的表現型最可能是( )

基因型表現型AA紅色Aa粉紅色aa白色NN窄花瓣Nn中間型花瓣nn寬花瓣

A．紅色窄花瓣 B．白色中間型花瓣

C．粉紅窄花瓣 D．粉紅中間型花瓣

解析： 此題涉及不完全顯性問題。從表中可以看出，白色是隱性、寬花瓣是隱性，則與親本雜交的白色寬花瓣植株的基因型為aann，得到F1，對F1進行測交得到F2，F2的表現型及比例是：粉紅中間型花瓣(AaNn)∶粉紅寬花瓣(Aann)∶白色中間型花瓣(aaNn)∶白色寬花瓣(aann) = l∶1∶3∶3。此題中的一親本與F1植株的基因型都不明晰。因此，只能通過測交實驗來進行判斷，由于測交后代的表現型及比例與F1產生配子的類型比例是一致的，這樣進行逆推。因是測交，則與F1進行測交的植株基因型應該是aann，產生的配子為an，由測交后代的表現型可以推測出F1產生的配子為：AN∶An∶aN:an=1∶1∶3∶3，可以拆分成AN∶An∶aN∶an=1∶1∶1∶1，aN∶an =2∶2(1∶1)，則F1不可能是一種基因型的植株，而應該是兩種基因型；由配子的基因型就可以推導出F1的基因型為AaNn、aaNn。而F1是由一親本與白色寬花瓣植株(aann)雜交得到的，實際上也是測交。根據同樣的方法，可知這一親本產生的配子為AN、aN，則這一親本的基因型為AaNN，表現型為粉紅窄花瓣，參考答案為C。

此題是需要通過兩次測交實驗結果來逆推出一親本的基因型，命題者將常規的演繹推理改變為逆向推導，這要求學生在解題時靈活運用假說演繹的方法，認清測交實驗的本質所在，即測交后代的表現型及比例與被測個體產生的配子類型及比例是一致的，因為隱性類型的配子是不影響被測個體配子的表達的，這樣被測個體的基因型可以通過其產生的配子推測出來。

2 命題思路分析

上述兩題都是利用假說演繹的方法，從不同側面考查對假說演繹法的掌握與應用程度，這對學生的理性思維能力有較高的要求，也是假說演繹法在命題中應用的很好例證。上述試題的命題思路都是將試題設計成假說演繹法的應用，有雜交實驗、結果分析、提出假說、演繹推理、設計測交實驗驗證假說、得出結論，但在命題時，兩題都打破了常規，具有一定的新意，值得大家的關注。

例題1中之所以用測交，目的是使假說演繹方法完整，并且排除數據統計誤差可能造成的審題思路錯誤，也是對于假說演繹法在實驗中應用的很好例證。例題2中對假說演繹法的考查進一步延伸，由于通常的F1只有一種基因型，一般可以直接演繹推理就可以得出基因型(如例題1)。但此題的F1有兩種基因型，這樣就增加了難度，打破了常規試題的思維定勢，直接通過演繹推理很難得到答案，這就需要從測交結果來推測F1配子的基因型，進而推導出F1的基因型，然后進一步逆向推導得到被親本的基因型，而這種解題的關鍵是對于測交本質的認識。

總之，在即將實施的以核心素養為目標的教學改革中，命題應該也會向這個方向發展，其中理性思維必然是考查的重點之一，這要求教師在命題過程中，要注重思維的深度、廣度與縝密性。這同時也告訴我們，教師在教學過程中不僅要幫助學生理解核心概念，還要在學習核心概念時培養學生的生物學科核心素養。