高躍才+林華云

新課程改革的基本理念之一是倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)?！镀胀ǜ咧猩镎n程標(biāo)準（實驗）》對發(fā)展高中學(xué)生的科學(xué)探究能力提出了多個方面的要求，其中包括：作出假設(shè)和預(yù)期；根據(jù)證據(jù)作出合理判斷；聽取他人的意見，利用證據(jù)和邏輯對自己的結(jié)論進行辯護以及作必要的反思和修改。

學(xué)生要作出合理假設(shè)，需要根據(jù)掌握的科學(xué)知識和生活經(jīng)驗進行嚴謹?shù)倪壿嬎季S、想象等。同樣，學(xué)生要作出合理預(yù)期，需要根據(jù)假設(shè)對實驗結(jié)果進行嚴謹?shù)倪壿嬎季S。學(xué)生要能根據(jù)證據(jù)作出合理判斷，只有恰當(dāng)?shù)剡\用證據(jù)和邏輯思維，才能對探究的問題的因果關(guān)系作出正確的判斷，從而得出合理結(jié)論。學(xué)生在辯護自己的結(jié)論時，也需要嚴謹?shù)倪壿嬎季S。邏輯思維的方法包括系統(tǒng)分析法、數(shù)學(xué)方法、模型方法、分析和綜合、演繹、類比和歸納。其中，歸納、演繹和類比則屬于推理的三種重要類型。可見，培養(yǎng)學(xué)生的推理能力屬于發(fā)展學(xué)生科學(xué)探究能力的重要內(nèi)容之一。

推理是指由一個或幾個已知的判斷（前提），推導(dǎo)出一個未知的結(jié)論的思維過程。進行探究活動時，學(xué)生可以利用已有的知識基礎(chǔ)，通過觀察、實驗、調(diào)查或者模擬得到的證據(jù)，進行嚴謹?shù)耐评?，得出結(jié)論，而結(jié)論往往就是學(xué)生要獲取的知識。推理一般可分為三類：演繹推理、歸納推理和類比推理。

演繹推理是指前提蘊涵結(jié)論的推理，是一種由一個或若干個前提可以必然地推出結(jié)論的過程，如果前提是真實的，結(jié)論也必定是真實的。如，所有細胞生物都有DNA和RNA，細菌是由原核細胞構(gòu)成，所以細菌有DNA和RNA。又如，人教版必修2教材中：達爾文提出自然選擇學(xué)說所進行的演繹。

歸納推理是以個別性知識為前提而推出一般性結(jié)論的推理，前提是一些關(guān)于個別事物或現(xiàn)象的判斷，而結(jié)論是關(guān)于該事物或現(xiàn)象的普遍性判斷。如，細菌有DNA和RNA，真菌細胞有DNA和RNA，動植物細胞有DNA和RNA，所以所有細胞生物都有DNA和RNA。

類比推理則是指根據(jù)兩個或兩類對象有部分屬性相同，從而推導(dǎo)出它們之間到其他屬性也相同的推理。如，原核細胞有DNA和RNA，以DNA為遺傳物質(zhì)，真核細胞也有DNA和RNA，所以真核細胞也以DNA為遺傳物質(zhì)。

下面通過教材處理和習(xí)題講評的一些實例，闡述培養(yǎng)學(xué)生推理能力的一些方法。

1 教材處理

【例1】 豌豆雜交實驗（一）假說——演繹法。

孟德爾在這種科學(xué)研究方法中嚴謹?shù)剡\用了演繹推理，推導(dǎo)出F1的遺傳組成和它能產(chǎn)生的配子種類及其比例。但推理過程在哪里呢？學(xué)生能從教材中看到的，除了“是什么原因?qū)е逻z傳性狀在雜種后代中按一定的比例分離呢？”的引導(dǎo)性問題之外，就是孟德爾提出的假說內(nèi)容了。在這個環(huán)節(jié)中，教師如果忽略或拋棄孟德爾建立在實驗數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的分析和推理，而純粹地介紹實驗數(shù)據(jù)和講述假說本身，學(xué)生是并不清楚到底推理的過程在哪里，又是怎么進行的。這樣不利于學(xué)生對知識的理解。其實教師在處理教材時，可以先介紹孟德爾通過單獨對豌豆7對相對性狀的實驗結(jié)果進行統(tǒng)計和歸納，發(fā)現(xiàn)：①無論正交還是反交，F(xiàn)1總表現(xiàn)為顯性（如高莖）；②F1自交產(chǎn)生的F2出現(xiàn)性狀分離，分離比為3：1（如高莖：矮莖=3：1）。“是什么原因?qū)е逻z傳性狀在雜種后代中按一定的比例分離呢？”孟德爾帶著這個問題，根據(jù)他的實驗結(jié)果做出以下假設(shè)：“生物的性狀由遺傳因子控制…每個因子決定一種特定的性狀、顯性基因、隱性基因……”然后引導(dǎo)學(xué)生站在孟德爾的角度去思考問題：

（1） 那么根據(jù)實驗結(jié)果和上述假設(shè)，孟德爾首先可以得出的結(jié)論是什么呢？教師以此引導(dǎo)學(xué)生思考，并得出“F1的遺傳組成應(yīng)該是Dd”的結(jié)論。

（2） 既然“F1的遺傳組成應(yīng)該是Dd”，那么是不是可以得出“體細胞中遺傳因子是成對存在的”的結(jié)論呢？

（3） 既然“體細胞中遺傳因子是成對存在的”，豌豆自然狀態(tài)下一般又都是純種，是不是可以確定親本的遺傳組成：高莖為DD，矮莖為dd呢？

（4） 既然“高莖為DD，矮莖為dd“，“F1的遺傳組成應(yīng)該是Dd”，親本產(chǎn)生的花粉細胞和卵細胞的遺傳組成又應(yīng)該是什么樣的呢？教師以此引導(dǎo)學(xué)生推理得出“生物體形成生殖細胞時，成對的遺傳因子彼此分離分別進入不同的配子中，配子中只含有每對遺傳因子中的一個”的結(jié)論。

（5） 由上述結(jié)論可進一步推出：F1（Dd）自交時，可以產(chǎn)生兩種類型的花粉細胞（D、d）和兩種類型的卵細胞（D、d），那么它們的比例應(yīng)該分別是什么樣的，又是怎樣結(jié)合，才會出現(xiàn)“F1自交產(chǎn)生的F2出現(xiàn)性狀分離，分離比為3∶1”呢？然后告訴學(xué)生，孟德爾推導(dǎo)到這里，類比二項式定理，得出“F1產(chǎn)生兩種花粉細胞（D=d）、兩種卵細胞（D=d）并且受精時，雌雄配子的結(jié)合是隨機的”的結(jié)論。

這樣，學(xué)生既可以體驗演繹過程，還能想到按當(dāng)時的科學(xué)發(fā)展水平，直接通過觀察證明（1）的假設(shè)是不可能的，而孟德爾巧妙地設(shè)計了測交，實際上是驗證由他的假設(shè)進一步演繹出來的推論，即“F1是Dd，可以產(chǎn)生兩種類型的配子，測交后代應(yīng)該是高莖∶矮莖=1∶1”。只要這個推論驗證正確，假設(shè)也正確。

【例2】 運用類比推理和歸納推理總結(jié)滲透作用的內(nèi)容。

教師結(jié)合問題探討的演示實驗，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出有關(guān)滲透作用發(fā)生的兩個條件時，強調(diào)半透膜之所以具有半透性，是因為玻璃紙上的孔徑很小，水分子可以透過，蔗糖分子則不能。然后在“細胞的吸水和失水”中，提出以下問題引導(dǎo)學(xué)生思考：

（1） 從教材P60圖4-1看到，紅細胞可以吸水和失水。那這個現(xiàn)象是不是也通過滲透作用發(fā)生的呢？教師以此問題引導(dǎo)學(xué)生利用滲透作用發(fā)生的2個條件進行判斷。

（2） 紅細胞內(nèi)外隔著一層細胞膜，能不能把它看成是一層半透膜呢？教師以此問題引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合教材P61思考與討論的問題1思考，可得出細胞膜和玻璃紙具有共同的屬性——半透性，以及“紅細胞的吸水和失水也是通過滲透作用”的結(jié)論。endprint

（3） 其他動物細胞也有細胞膜，那是不是只要細胞內(nèi)外存在濃度差，也可以發(fā)生滲透吸水或失水呢？教師引導(dǎo)學(xué)生注意教材的結(jié)論。

（4） 毛細血管壁由單層扁平細胞組成，毛細血管內(nèi)外的水分子運輸是不是也通過滲透作用呢？教師引導(dǎo)學(xué)生分析這個過程水分子穿過了一層細胞（即兩層膜及其之間的細胞質(zhì)）

（5） 動物細胞膜具有半透性，細菌細胞膜呢以及植物細胞膜是否也具有此特性？

（6） 成熟植物細胞具有的原生質(zhì)層（強調(diào)細胞膜和液泡膜及兩層膜之間的細胞質(zhì)）可不可以也看成是一層半透膜呢？教師以此問題引導(dǎo)學(xué)生通過探究實驗得出結(jié)論。

【例3】 運用歸納推理總結(jié)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”的結(jié)論。

在證明“DNA是遺傳物質(zhì)”的兩個經(jīng)典實驗中，科學(xué)家所用的材料分別是肺炎雙球菌和噬菌體——兩種都含有DNA的生物，所以兩個實驗得出的結(jié)論都是：“DNA是遺傳物質(zhì)”。然而，正如本節(jié)標(biāo)題所示——“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”，如果教師在介紹兩個實驗之后，沒有引導(dǎo)學(xué)生進一步歸納，而直接用教材中“絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA，少數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是RNA”的結(jié)論告訴學(xué)生，很多學(xué)生是無法對上述兩句話充分理解的。顯然要通過實驗一種一種地證明“DNA是不是遺傳物質(zhì)”是不可能的。所以，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進行不完全歸納，例如在介紹兩個實驗之后，可以向?qū)W生提出以下問題：

（1） 結(jié)合必修1所學(xué)知識想一想，為什么DNA能夠作為遺傳物質(zhì)？教師可引導(dǎo)學(xué)生從DNA特有的結(jié)構(gòu)回答。

（2） 既然這樣，含有DNA的生物是不是都通過DNA攜帶遺傳信息傳遞給子代？

（3） 那么，自然界中有哪些生物含有DNA呢？教師引導(dǎo)學(xué)生回顧自然界生物的兩大種類：非細胞生物和細胞生物。

最后可引導(dǎo)學(xué)生歸納出“凡是含有DNA的生物，DNA是遺傳物質(zhì)”、“絕大多數(shù)生物的遺傳物質(zhì)是DNA”、“所有細胞生物的遺傳物質(zhì)是DNA”等結(jié)論。

2 習(xí)題講評

【例4】 （2011泉州質(zhì)檢理科綜合）某種綿羊有角（H）對無角（h）為顯性。某科研機構(gòu)利用純種綿羊進行雜交實驗1、2，結(jié)果如表1，請分析回答。

（1） 實驗結(jié)果表明：

① 控制綿羊有角、無角的等位基因（H、h）位于

染色體上。

② F1雌、雄羊基因型為 ；

（2） 請寫出F2無角雌羊的基因型及比例 。

（3） 若需進行測交實驗以驗證上述有關(guān)推測時，既可讓F1有角雄羊與多只純種無角雌羊雜交，也可

，預(yù)期測交子代雌、雄羊的表現(xiàn)型及比例為 。

解析：首先引導(dǎo)學(xué)生以親本都為“純種綿羊”和已有的知識基礎(chǔ)——“控制性狀的基因有的分布在常染色體上，有的分布在性染色體上”（細胞質(zhì)遺傳高中階段不作要求），進行如下分析：

若位于常染色體，則：①正交：♀顯性HH×♂隱性aa→全顯Hh（其中♀=♂）；

② 反交：♀隱性hh×♂顯性HH→全顯Hh（其中♀=♂）。

結(jié)論1：無論正交還是反交，產(chǎn)生的子代都一樣，不表現(xiàn)出與性別相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象。

若位于X染色體，則：①正交：♀顯性XHXH×♂隱性XhY→全顯（♀XHXh=♂XHY）；

②反交：♀隱性（XhXh）×♂顯性（XHY）→顯（♀XHXh）=隱（♂XhY）。

結(jié)論2：正交和反交產(chǎn)生的子代不一樣，表現(xiàn)出與性別相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象。

然后引導(dǎo)學(xué)生進行如圖1所示的演繹：

如上述推理正確，學(xué)生必然會產(chǎn)生疑問：雜合子雄羊表現(xiàn)為有角，雜合子雌羊卻表現(xiàn)為無角？這個疑問不就是“假說”嗎？教師再進一步引導(dǎo)學(xué)生以這個“假說”和F2的實驗結(jié)果為前提進一步演繹如圖2所示。

不難發(fā)現(xiàn)，用這個假說來解釋F2的實驗結(jié)果是解釋得通的。所以最后就是驗證，即讓F1有角雄羊與隱性純合子（多只純種無角雌羊hh）測交，或者多只F1無角雌羊與隱性純合子（無角雄羊）測交。

答案：（1）①常 ②Hh

（2）Hh∶hh=2∶1

（3）多只F1無角雌羊與無角雄羊雜交 雄羊既有有角又有無角，比例為1∶1雌羊全為無角

總之，要達到使學(xué)生學(xué)會進行嚴謹?shù)耐评?，獲取相關(guān)知識的教學(xué)目標(biāo)，不是一件可以一蹴而就的事，教師要善于挖掘課堂教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成羅列和整理“前提”的習(xí)慣。endprint