培養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及不同性狀表現的個體數據。孟德爾發現，用高莖和矮莖的豌豆雜交，雜交子一代都表現為高莖性狀；子二代中高莖個體與矮莖個體表現出3：1的性狀分離比。

提出假說：孟德爾在觀察和統計分析的基礎上，通過嚴謹的推理和大膽的想象，對分離現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的各種實驗結果。

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。根據假設作演繹推理可知雜交子一代是雜合子，能產生兩種等量的含顯、隱性遺傳因子的配子，隱性類型只產生含隱性遺傳因子的一種配子，測交后代會出現1：1的性狀分離結果。

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

得出結論：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有差異，只有雄果蠅表現出白眼？

提出假說：由于白眼的遺傳和性別相關聯，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的各種實驗結果。

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。

得出結論：測交實驗結果與演繹推理的預期結果一致，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的培養液培養大腸桿菌，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，將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養液中。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的培養液培養大腸桿菌，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，將大腸桿菌轉移到含有14NH4Cl的普通培養液中。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果是：親代大腸桿菌的DNA經離心處理后，試管中只出現了一條DNA帶，位置靠近試管底部；將轉移培養后第一代細菌的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，試管中出現兩條帶，一條帶位置居中，另一條帶的位置更靠上。

得出結論：實驗結果與演繹推理結果一致，說明DNA復制的方式是半保留復制。