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聚焦假说—演绎法  

2014-04-11 08:26:57|  分类: 遗传与变异 |  标签: |举报 |字号 订阅

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1. 什么是科学假说 

1)定义  :科学假说是人们以一定的经验材料和已知的科学事实为依据,以已有的科学理论和技术方法为指导,对未知的自然事物或现象产生的原因和运动规律及其未知事物的存在或尚待发现的预期事物的形象等所做出的推测性解释(或猜测、猜想)。人们在提出假说时,往往要运用分析和综合、归纳和演绎、类比及想象等思维方法和研究方法,对已有的经验材料进行加工。[1] 假说能为研究提供一种方向,解决问题提供一种思路。对于中学生来说,学会提出假说既是对课本的理论知识的灵活应用,也是学习能力的提升。就笔者接触到的学生来说,学生不是没有问题,而是有问题自己不敢于作出判断,并且为自己的观点寻找更多的证据。 

2)高考真题 :2007年广东21.鼻咽癌是种族差异非常明显的恶性肿瘤,我国南方几省特别是珠江三角洲地区的鼻咽癌发病率居全球首位。下列关于鼻咽癌发病诱因及防治方法的叙述,正确的是(ABD) 

A.食用咸鱼过多有可能是诱发鼻咽癌的重要因素 

B.致癌相关基因在家族中的稳定遗传可能是鼻咽癌高危家族存在的原因 

 C.细胞膜上糖蛋白增加,导致癌细胞易发生转移 

D.鼻咽癌的化疗主要是利用药物作用于癌细胞周期的间期 

解析:A和B都是对“珠江三角洲地区的鼻咽癌发病率居全球首位”这个存在的问题提出的一种假说,结合“咸鱼中有亚硝酸盐是化学致癌因子”和“癌症有高危家族除了环境、饮食外,可能还与基因的遗传有关”的知识,学生作出A和B的假说是合理的。 

2. 什么是演绎 

传统的解释是指由一般性知识为前提推出特殊性或个别性知识为结论的推理。但现代逻辑学不强调这一点,它认为演绎推理就是前提蕴涵结论的推理,在这种推理中,前提与结论的联系是必然的,它的结论包含在前提之中,只要前提是真的,结论必然真。演绎推理有三段论、假言推理和选言推理等形式。 三段论推理是一种重要的演绎推理,它是性质判断三段论推理的简称,由两个包含着一个共同项的性质判断推出一个性质判断的演绎推理。三段论中的三个性质判断的名称分别为大前提、小前提和结论。包含大项的前提为大前提,包含小项的前提为小前提,包含大项和小项的判断为结论。比如,所有的植物都是需要水分的(大前提),仙人掌是植物(小前提),所以,仙人掌也是需要水分的(结论)。三段论作为一种思维形式,其包含的三个性质判断通常都是以大前提、小前提、结论这样的顺序排列。但用自然语言表达三段论时,语句顺序是灵活的,而且常常使用省略形式(有省略大前提或小前提或结论等形式)。例如,口语中常说“这是命令呀”,把它补充完整就是:凡是命令都是应该执行的(大前提),这句话是命令(小前提),所以,这句话应该被执行(结论)。 [2] 

3. 什么是假说—演绎法 

1)定义  :“假说—演绎法”是在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则证明假说是错误的。可见,演绎推理是一种必然性推理,即由一个或几个前提可以必然地推出结论的推理过程或推理形式。当前最流行的假说—演绎模型可图示如下:P……H∝Oc→Hc。其意义是:某项研究从解决一个问题(P)开始,通过逻辑推理或想象(……),导出一个假说(H),由此推演出(∝)必然的可观察的待检验陈述(Oc),如果这些陈述被证明是正确的,就得出(→)被确证的结论(Hc)。 [3]简而言之,假说—演绎法就是:通过证明基于假说情况下的逻辑结果来反证假说。如三联体遗传密码破译,观察的是蛋白质的情况来反推的。 

2)高考真题 :2007年广东卷29:某人发现了一种新的高等植物,对其10对相对性状如株高、种子形状等的遗传规律很感兴趣,通过大量杂交实验发现,这些性状都是独立遗传的。下列解释或结论合理的是:(ABD) 

 A.该种植物的细胞中至少含有10条非同源染色体 

B.没有两个感兴趣的基因位于同一条染色体上 

C.在某一染色体上含有两个以上控制这些性状的非等位基因 

D.用这种植物的花粉培养获得的单倍体植株可以显示所有感兴趣的性状 

解析:题干中“这些性状都是独立遗传的”,可以初步推导出“10对相对性状的基因分别位于各自的同源染色体上”的假说。花粉是经过减数分裂过程所得,培育出单倍体,隐性基因在该单陪体中不会被相应的显性基因掩盖而表达,因此显性性状和隐性性状都可以体现,这就是“可以显示所有感兴趣的性状”的意思,而不是指该物种的所有性状都在单倍体植株显示,D选项实际上考查了对测交的理解和应用。 “非同源染色体上的非等位基因自由组合”和“为于同源染色体上的非等位基因由于遗传遗传图距足够大,重组值接近50%”都是造成性状的独立遗传的原因,但是课本对后者没有提到。综合起来,学生就会可以认为“性状的独立遗传就是由于非同源染色体上的非等位基因自由组合引起的” ,但这只能是假说,因为不符合事实,只是学生现有水平的认知。因此,该题的假说演绎模式为: 

大前提(假说):性状的独立遗传就是由于非同源染色体上的非等位基因自由组合引起的  

小前提:这10对相对性状都是独立遗传的。  

逻辑结论:控制这10对相对性状的基因没有两个基因位于同一条染色体上,该种植物的细胞中必须要有十对同源染色体才可以保证10对相对性状之间都表现出独立遗传。  

直接验证:用分子生物学的手段直接定位基因的位置。  

间接验证:观察花粉培养获得的单倍体植株的性状表现(这个实验效果和测交是一样的)  

4. 为什么要重视假说—演绎法 

在《普通高中生物课程标准(实验)》前言的“课程设计思路”部分,阐述《遗传与进化》模块的教学价值时指出,该模块有助于学生领悟“假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”。 从2007年起,广东卷的《生物科考试大纲的说明》考核目标与要求中明确写有“具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。” 

不可否认,2007年广东卷第29题有“种子形状”在单倍体中难以体现的遗憾。也可以看出高考命题人员对假说演绎法是情有独钟,在命题时候都在做较小范围的大胆尝试。 

回顾经典遗传学的历史就会发现,人们对基因和性状关系的认识,首先是从性状传递的规律变化提出合理的假说,然后再分析、演绎推理,实验验证,在“合理”和“不合理”的冲突中发现正确结论的。如孟德尔在不知道遗传因子为何物、在细胞何处的情况下,选取豌豆如干对相对性状进行杂交实验,对呈现的现象提出假说,合理演绎,实验验证,从而归纳得出两个遗传的基本规律。

基于当时的情况,孟德尔的假说是合理的,可以演绎地说明其它类似的现象。如果联系到基因在染色体上的位置,就可以看出孟德尔假说的局限性,譬如孟德尔讲的“颗粒式遗传”、基因的独立自由问题。如摩尔根和他的合作者就是在觉得孟德尔遗传理论“不合理的”基础上,通过大量的果蝇杂交实验,发现连锁和交换定律,两对基因遗传图距足够远也会呈现自由组合的情况,完善了基因自由组合定律。如麦克林托克提出“跳跃基因”时,与当时的基因在染色体上有固定的位置、呈线性排列的主流观点对比显得多么“不合理”,与DNA的双螺旋结构事实冲突更为突出,因此被冷落几十年,遭受多少无情的奚落、批评与攻诘,最终却是“跳跃基因”使她名垂科学史册。“合理”和“正确”是有差别的,现有现象或事实和已有的科学理论没有冲突就可以说是“合理”的。

研究孟德尔、萨顿、摩尔根等人的工作就会发现,在提出假说时,往往要运用分析和综合、归纳和演绎、类比及想象等思维方法和研究方法。归纳、类比推理进行都是“合乎情理”的推理,能帮助我们猜想和发现结论,能为我们的研究提供一种方向,但得出的结论不一定正确。“假说—演绎法”是不能在直接证明时候,间接证明的好方法。经典遗传学的发展历史就给了最好的说明。 因为“假说—演绎法”证明的是符合假说这个大前提下的一个事件推导出来的结论,是有特殊到一般的推导过程。经典的范例就是孟德尔根据他的假说,演绎推理F1产生的配子种类及其比例,通过测交检验演绎的结论论证假说正确与否。演绎的结论是否正确,取决于假说这个“大前提”。

经过分子遗传学的建立这一场“科学革命”后,经典遗传学对遗传变异的认识已经有些不适时宜,如果单纯从知识传承的角度考虑,教科书关于经典遗传学的内容完全没有必要花这么多的篇幅介绍。人教版课标教科书必修2前半部分大体是遵循遗传学的发展历史来叙述的,让学生重走科学家科学发现的道路,体会假说演绎等科学思维和科学方法,提高科学素养。教科书这样处理,符合人们从现象到本质的认知习惯,也能突出假说在科学发现的用处及限制。  

参考文献 

[1] 《“遗传与进化”模块中“假说—演绎法”的教学  》人民教育出版社  李 红 

[2] 《浅析高中生物课程对学生逻辑推理能力的培养》  人民教育出版社 包春莹   

本文转载自冰河《聚焦假说—演绎法 》

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