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1、 “假说演绎法”的专题教学探究方钧摘要：“假说演绎法”是高中生物学中的重要教学内容，对提高学生的科学素养有着重要意义。因此有必要开展“假说演绎法”的专题教学。在教学过程中从三个方面引导学生系统学习“假说演绎法”：理解假说演绎法在科学研究中的作用、以经典实验模仿科学家的思维过程、实践应用“假说演绎法”。关键词：假说演绎法、高中生物、专题教学假说演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，是提高学生科学素养的重要内容，也是高考中常考的内容。因此在高中生物教学过程中，开设“假说演绎法”的专题教学是很有必要的。1“假说演绎法”在科学研究中的作用“假说演绎法”是指在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和
2、想像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，则说明假说是错误的。“假说演绎法”是形成和构造科学理论的一种重要思维方法。现代科学研究的基本步骤是：观察或实验发现问题 修正假说提出假说两者不相符预期实验结果演绎设计实验肯定假说得出结论两者相符得到实验结果 进行实验图11.1假说是设计实验的原理。 1.2预期实验结果是根据假说进行演绎得出的。 1.3实验结果并不直接证明假说本身，而是证明依据假说演绎的预期实验结果是否正确。1.4可以结合数学中的程序设计思想来看待此流程图，“假说演绎法”使现代科学的研究通过不断地修正
3、假说，最终指向正确的结论，从这个意义上说，“假说演绎法”是现代科学研究的核心方法。2 感悟教材中的经典实例在教材中，提供了较多的与假说演绎法相关的经典实验，在对于这些经典实例的教学中，一定要让学生去总结、感悟“假说演绎法”与科学发现之间的关系，教师的关键是引导学生思考并总结归纳。2.1孟德尔实验表1实验一对相对性状的杂交实验两对相对性状的杂交实验问题F1为什么全是高茎而没有表现融合遗传的中间型？F2为什么表现出特定的分离比3：1？F2中四种性状的比例为什么是9：3：3：1？为什么每种性状都符合分离定律？假说1、 生物的性状是由遗传因子决定的。2、 在生物体细胞中，遗传因子是成对存在的。3、 F
4、1形成配子时，成对的的遗传因子彼此分离，分别进入不同配子中。4、 受精时，雌雄配子结合是随机的。F1形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，互不干扰，不成对的遗传因子自由组合，F1产生4种比例相等的配子。设计实验测交（F1与隐性个体杂交）测交（F1与双隐性个体杂交）预期结果测交后代中，显性个体与隐性个体的比例是1：1测交后代出现四种表现型，且比例是1：1：1：1进行实验得到结果测交后代中，显性个体与隐性个体的比例是1：1测交后代出现四种表现型，且比例是1：1：1：1比较分析得出结论实验结果与预期结果一致假说成立实验结果与预期结果一致假说成立2.2摩尔根实验表2实验摩尔根实验（果蝇的眼色杂交实验）问
5、题为什么白眼性状的表现总与性别相联系（F2中只在雄性中出现）？假说控制眼色性状的基因位于X染色体上，Y染色体不含有它的等位基因。控制眼色的基因位于常染色体上设计实验测交（1）F1中的红眼雌果蝇与亲代白眼雄果蝇杂交（2）F1中的红眼雄果蝇与（1）得到的白眼雌果蝇杂交测交（1）F1中的红眼雌果蝇与亲代白眼雄果蝇杂交（2）F1中的红眼雄果蝇与（1）得到的白眼雌果蝇杂交预期结果（1）后代有四种表现型，比例为1：1：1：1（2）后代两种表现型，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼不论（1）还是（2），杂交后代均得到四种表现型，比例为1：1：1：1进行实验得到结果（1）后代有四种表现型，比例为1：1：1：1（2
6、）后代两种表现型，雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼比较分析实验结果与预期结果相同实验结果与预期结果不同得出结论控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体不含有它的等位基因。2.3 DNA的半保留自复制实验表3问题DNA的复制是半保留复制还是全复制？假说DNA的复制是全复制DNA的复制是半保留复制设计实验同位素标记法标记大肠杆菌培养分离DNA，密度梯度离心分析。（见人教版课本必修二P53页）预期结果第一代DNA离心后有是重带、是轻带第二代DNA离心后有是重带、是轻带从亲代、第一代、第二代这三代大肠杆菌得到的DNA离心后只有两种条带第一代DNA离心后有全为中带第二代DNA离心后有是中带、是轻带从亲代、第
7、一代、第二代这三代大肠杆菌得到的DNA离心后会有三种条带进行实验得到结果试管中出现了DNA的三条带（轻带、中带、重带）比较分析实验结果与预期结果不同实验结果与预期结果相同得出结论DNA的复制是半保留复制以上表格可以课前准备好，学生在课堂上分小组讨论完成。3 实战演练假说演绎法的学习不是一下子就能掌握的，而是要通过一定阶段的训练才能真正领会并熟练运用，教师要精选一些试题让学生进行演练，巩固加深学生对假说演绎法的认识，从而提高学生的思维层次。例1、现有一粒高杆玉米籽粒和一粒矮杆玉米籽粒，请设计实验以判断显隐性。表4：分析过程问题高杆与矮杆哪个性状是显性？假说高杆为显性，矮杆为隐性矮杆为显性，高杆为
8、隐性设计实验种植两玉米籽粒，成熟后进行杂交演绎推理预期结果显性性状有两种基因型的可能（AA、Aa）因此后代有两种可能。（1）后代全为高杆（Aa）（2）后代高杆（Aa）：矮杆（aa）=1：1显性性状有两种基因型的可能（AA、Aa）因此后代有两种可能。（3）后代全为矮杆（4）后代矮杆（Aa）：高杆（aa） =1：1 分析若杂交后代全为高杆，则高杆为显性，矮杆为隐性；若杂交后代全为矮杆，则矮杆为显性，高杆为隐性；若杂交后代出现高杆：矮杆=1：1，不能直接判断高杆与矮杆的显隐性，但可以看出预期结果（2）中杂合子是高杆，而预期结果（4）中杂合子是矮杆，则可以通过自交法判断。设计实验若杂交后代出现高杆：矮
9、杆=1：1，将再种植，成熟后将高杆与矮杆植株分别进行自交演绎推理只有高杆后代出现性状分离，说明高杆为显性。只有矮杆后代出现性状分离，说明矮杆为显性。例2、（2010届四川卷）果蝇的某一对相对性状由等位基因（N，n）控制，其中一个基因在纯合时能使合子致死（注：NN,XnXn, XnY等均视为纯合子）。有人用一对果蝇杂交，得到F1代果蝇共185只，其中雄蝇63只。控制这一性状的基因位于 染色体上，成活果蝇的基因型共有 种。若F1代雌蝇仅有一种表现型，则致死基因是_，F1代雌蝇基因型为_。若F1代雌蝇共有两种表现型，则致死基因是_。让F1代果蝇随机交配，理论上F2代成活个体构成的种群中基因N的频率为
10、_。表5:分析过程现象有人用一对果蝇杂交，得到F1代果蝇共185只，其中雄蝇63只。分析F1中雌雄比为122：632：1，说明雄性个体有一半死亡，则该性状表现与性别有关，则该基因位于X染色体上问题致死基因是显性基因还是隐性基因？假说致死基因是显性基因致死基因是隐性基因演绎推理分析题干中的实验雌性个体的基因型：XNXN（纯合致死）XNXn（正常）XnXn（正常）雄性个体基因型：XNY（纯合致死）、XnY（正常）题干F1中出现性状分离，则亲本中雌性个体为杂合子。则题干中的杂交实验：P XNXn XnY F1 XNY XnY XNXn XnXn （死亡）（雄、隐）（雌、显） （雌、隐）雌：雄=2：1
11、雌性有两种表现型雌性个体的基因型：XNXN（正常）XNXn（正常）XnXn（纯合致死）雄性个体基因型：XNY（正常）、XnY（纯合致死）题干F1中出现性状分离，则亲本中雌性个体为杂合子。题干中的杂交实验：P XNXn XNY F1 XNY XnY XNXN XNXn （雄、显）（死亡） （雌、显） （雌、显）雌：雄=2：1雌性只有一种表现型从上述分析可知，若F1代雌性个体只有一种表现型，则致死基因是隐性基因，F1代雌性有两种基因型XNXN 和XNXn；若F1代雌性个体有两种表现型，则致死基因是显性基因。答案：X , 3 n, XNXN 和 XNXn， N 1/11例3、果蝇的长翅（V）对残翅（
12、v）为显性，基因位于常染色体上。有两管果蝇：甲管果蝇全部为长翅型；乙管果蝇既有长翅型，又有残翅型。已知这两管果蝇具有世代连续性。甲管果蝇可能是乙管的亲本，也可能是乙管果蝇的后代。试问：（1）若甲是乙的后代，乙管中长翅果蝇的基因型是 ，残翅果蝇的基因型是 。甲管果蝇的基因型是 。（2）若甲是乙的亲代，甲管果蝇的基因型是 ；乙管中长翅果蝇的基因型是 ，残翅果蝇的基因型为 。（3）通过鉴别雌雄性别得知，乙管内两种果蝇均有雌雄个体，则乙管果蝇是甲蝇的 。如果乙管内两种果蝇各为雌雄一方，则乙管果蝇是甲管果蝇的 。（4）若用一次交配实验来鉴别两者世代关系，其最佳交配方式是 。判断依据是 。表6：分析过程现
13、象果蝇的长翅（V）双残翅（v）为显性甲管果蝇全部为长翅型；乙管果蝇既有长翅型，又有残翅型。假说甲管果蝇为亲本，乙管果蝇为F1乙管果蝇为亲本，甲管果蝇为F1演绎推理分析题干中的实验甲管果蝇只有一种表现型，乙管果蝇有两种表现型，表现为性状分离。因此遗传图解如下：P Vv Vv （甲管） F1 Vv vv （乙管） (长翅） (长翅）（残翅）由于翅型性状位于常染色体上，因此乙管中不论雌雄均有长翅和残翅性状。甲管果蝇的基因型为Vv；乙管果蝇中长翅性状的基因型有2种Vv和vv。乙管中果蝇表现型有两种，而甲管中果蝇只有一种表现型（显性），若乙管中果蝇不论雌雄均有两种表现型，则杂交后代中定会出现隐性性状个体
14、而与实验结果不符，由此说明乙管中果蝇的两种性状各为雌雄一方。因此遗传图解如下：P vv （乙管） F1 Vv （甲管） (长翅）甲管果蝇的基因型为Vv；乙管果蝇中长翅性状的基因型只有1种VV。设计实验取乙管果蝇中的长翅果蝇与残翅果蝇杂交，观察后代的性状。演绎推理 vv Vv（长翅）Vv vv Vv （长翅） vv（残翅） vv Vv（长翅）预期结果分析结论若杂交后代出现长翅果蝇和残翅果蝇，说明乙管中果蝇有两种基因型，则甲管果蝇是乙管的亲本。若后代全为长翅果蝇，说明乙管中长翅果蝇只有一种基因型，则乙管果蝇为甲管的亲本。答案：（1）VV，vv ，Vv (2)Vv ，VV和Vv，vv (3)子代，亲
15、本 （4）取乙管果蝇中的长翅果蝇与残翅果蝇杂交。若甲为乙亲本，乙中长翅果蝇有两种基因型，与残翅果蝇杂交的后代中会出现残翅果蝇；若乙为甲亲本，则乙中长翅果蝇只有一种基因型VV，与残翅果蝇杂交后不出现残翅果蝇。“假说演绎法”作为现代科学研究的核心方法，因此在“假说演绎法”的教学中，教师应带着学生拓宽视野，不能只局限于遗传部分。在教材中有大量的经典实验，例如“光合作用过程的发现”、“生长素的发现”等实验都可以让学生用“假说演绎法”去进行分析；在物理学科和化学学科也都有许多经典实验，让学生课后去分析归纳并与相应学科老师交流。通过以上的专题教学及课外的延伸，让学生真正领会“假说演绎法”这一重要的思维方法，并将有益于学生的终生发展。5
“假说演绎法” 的专题教学探究
