“假说演绎法”对高中生物高考的重要性探究
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作者:文武
摘 要： 为使学生有良好的精神状态与专业知识技能应对高考，高中生物教师需要给学生提供足够的方法指导，现基于此项认知，结合教学实际，先后分析假说演绎法的内涵，师生应用假说演绎法的基本要求以及假说演绎法的两项重要功能，包括知识内容拓展与实验设计完善，最后用种群的数量变化内容为例，具体说明假说演绎法的应用过程，希望可以借此给提升学生应试技巧与心理素质提供帮助，让其在高考中取得更加理想的成绩。
关键词： 假说演绎法;高中生物;高考指导
在最新的高中生物学课程标准里面提到：生物学科核心素养中涉及生命观念、科学探究、科学思维、社会责任等多项内容，其中科学思维在核心素养范围中的定位是非常关键的，而假说演绎法又无疑是科学思维必不可少的一种方法，它通过从提出问题到作出假说，直至最终的得出结论过程，让原本难以解决的问题得到有效处理，是学生生物学习及面对高考时的得力助手。
一、 假說演绎法的内涵
在开展生物科学研究时，研究者应当掌握科学的方法，而假说演绎法正可以基于其自身的科学性，成为研究者探索未知领域的重要手段。一般认为，假说演绎法侧重于在充分的观察与分析前提下主动提出问题，再通过推理与想象的形式假说解释或处理问题的方法，然后从假说出发完成演绎推理并进行后期的实验检验，若检验时证明实验结果和预期结论是统一的，则假说成立，若检验时证明实验结果和预期结论不相符合，是假说错误，我们可以把假说演绎法的基本过程用下图来表示。
为了进一步说明假说演绎法的内涵，我们还可以将其与生物教学时常用的类比推理法进行比较，有科学家曾经利用将基因和染色体行为加以类比的形式，得出假说“基因位于染色之上”，这种用类比得出结论的方式固然有一定的逻辑性，然而是否正确却需要更进一步的具体探讨，而如果采取假说演绎法，先假定“基因位于染色之上”的结论，那么接下来需要做的是对应的实验论证，而非进一步分门别类的探讨。当我们能够区别假说演绎法与类比推理法的不同之处，再对该方法加以应用，便不会出现思考方向的过大偏失。
二、 应考时使用假说演绎法对师生的要求
既然假说演绎法的应用价值值得重视，那么高中生物教师就需要在平时教学与解题指导时，多督促学生利用该方法，与此同时，教师也应当注意到自身与学生要有足够的能力操作该方法。
首先，对于高中生物教师来讲，本身应当具有足够高的学科教学专业素质，特别是实验操作技能和实验指导技能，假说演绎法对于教师的这些方面要求较高，而且因为生物学科所涉及的理论知识较多，因此教师要注意及时指导学生设计恰当的实验，以便对所假设的理论观点及时进行检验。与此同时，教师还需要掌握必要的知识检索能力，利用互联网交流平台等，充分发现有价值的生物学科教育资源，以便引导学生在广泛的知识空间内提出假设，不使学生在假说、演绎过程中受到思维的局限。
其次，对于高中生来讲，应当使之在教师的指导下掌握一定的科学思维方法，有些学校因为教学有关实验器材与实验工具不足，像离心机、PCR仪等的欠缺，无法通过实际实验操作的办法提升学生能力，此时只有科学思维方法才能保证假说演绎法各个过程的顺利实施，既能对实验设计过程与效果有合理性的观察和判断，也能在讲求实证和注重逻辑的前提下提出假说、演绎推理、实际印证。
三、 高中生物备考时假说演绎法的重要性
（一）拓展知识内容
首先，对于高中生物高考准备工作来讲，假说演绎法的应用可起到有效拓展教材内容，对学生生物学知识储备加以丰富完善的作用。我们注意到：在应用假说演绎法时，具体过程往往从一些生活现象、实验现象开始，学生在这些现象中主动分析判断、发现问题，并在综合分析后将问题提出来，接下来学生可基于逻辑推理提出可以准确解释或回答此问题的假说。整个过程往往需要教师在准备教学时基于教材却不受限于教材，要求学生能够主动结合问题收集同教材相关的拓展性知识内容。如果正确使用假说演绎方法，学生必然在有效拓展教材内容方面取得长足进步，从而更加游刃有余地迎接高考的挑战。
举例来讲，有这样一道高考题：有一位同学在进行生物分析时，从人的基因组文库内发现了基因A，然而当这位同学在以大肠杆菌作为受体细胞进行实地研究时，却没有得到蛋白A，发生这种情况的原因是什么？为了顺利解决此类问题，教师可在平时教学时便指导学生利用假说演绎法做好内容拓展积累，比如可在基因工程部分的教学中，要求学生对DNA文库与基因组文库的内容做出对比，主动收集与原核生物、真核生物基因结构以及复制表达等方面相关的材料，再通过设问的形式思考证料、验证假说，当遇到上述高考题时就会以充分的知识储备来应对。
（二）提高实验设计能力
其次，对于高中生物高考准备工作来讲，假说演绎法的应用可起到促进学生实验设计能力提升的作用，而这方面能力的有效应用，对于学生备战高考是非常有必要的。前文已经述及，假说演绎法从已经发现的问题出发，提出与之相关的假说，再借助合于逻辑的分析演绎形式，取得预期的实验结果，从而用实验检验的形式对假说的合理性做出判断。如果高中生物教师能够在平时便关注到假说演绎法的充分训练，将会让学生极大地提升自我设计实验能力，学生在高考时遇到实验设计类实验时，就不会显得手足无措。
举例来讲，高考中曾经出现过这样的问题：假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验用于确定新病毒类型，并把实验思路和预期实验结果写出来，具体要求是学生所设计的实验应当包含能够互相印证的两个组别。此类问题重点考查学生是否具有足够的科学素养以及在实验设计方面的表现，具有一定的难度，学生需要迅速在题干信息中找到重点内容并进行分析。比如若题干信息中包括“假如在宿主细胞中不出现碱基间相互转换”内容，学生即需要在分析后假设：可以用T与U区分DNA及RNA，而要用什么样的具体的实验方法呢？此时可以想到用放射性同位素对碱基进行分别标记，从而区分DNA与RNA。而当看到体外培养宿主细胞的内容时，则又可以尝试探索怎样使子代病毒遗传物质带有放射性标记，并最终得到理想的实验验证结果。事实证明，学生只有正确把握题干中所给出的信息，并拥有足够强大的实验设计能力，才能够在解决类似问题时保持清晰的思路，而在高中生物教学过程之中，假说演绎法的介入，正是学生实验设计能力提升的行之有效的助推策略。 四、 假说演绎法的备考应用举例
下面笔者用种群的数量变化内容为例，具体说明假说演绎法的应用过程。
（一）在情境中提出问题
一个理想的情境可以让学生产生身临其境般的感受，同时也可以让学生所提出的问题具有较强的针对性，这对于学生备战高考是很好的模拟。例如教师可以给学生提供大肠杆菌分裂繁殖多媒体场景，让学生直观感受到细菌的几何级数增长，接下来教师补充说明：约每20分钟，大肠杆菌便會发生一次分裂，那么大家便可自然熟悉问题：如果在120小时之后，将出现多少数量大肠杆菌？
（二）在分析后假说演绎
师生共同对情境问题加以分析，并做出相应的假设，比如提出前述视频里面的大肠杆菌不受限制地分裂原因，在分析之后提出假说：假定资源与空间环境无限，那么大肠杆菌种群增长与种群密度无关。
在这样的假说支持之下，要求学生计算当1个大肠杆菌完成720分钟时长的分裂之后，能够出现大肠杆菌的数量是多少，使学生使用曲线、表格、数学方程式等形式加以表示，用1表示起始数量，用n表示繁殖代数，那么n代后大肠杆菌的数量将表示成
N=2n，若某种群起始数量是N0，时间为t，若以λ表示次年为首年数量倍数，则有Nt=N0λT。学生基于数学方程式得到曲线图，该曲线图只表示一种假说结果，如果有限资源的自然条件下，这样的假说是否仍然适用呢，或者除大肠杆菌以外的其他种群是否适用呢？接下来的实验验证过程必不可少。
（三）实验验证与结果修正
教师指导学生选择实验材料，找到一种易于获取，能够快速繁殖且方便统计的生物，因此将目标锁定为酵母菌。然后设计实验、操作实验，把酵母菌置于10mL培养液中，每天定时对其进行统计，如实记录结果，5天后呈现实验结果，并与前面的理想假说加以对比，从而修正假说，得出完善的实验结论：若食物、空间、气候等适宜，种群数量演变接近于理想状态，若出现外部资源、条件的变化，种群数量相应减少。
五、 总结
在进行科学研究时，科学家应用假说演绎法的情况比较常见，与此同时假说演绎法也是学生养成科学思维与探究精神的重要形式，为了帮助学生更加适应高考场景，高中生物教师需要在平时新课教学与复习中，明确该方法对于教师与学生的基本要求，同时以高考为目标，探索假说演绎法的两项重要功能，包括知识内容拓展与实验设计完善，从而为提升学生应试技巧与心理素质服务。
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作者简介： 文武，福建省福安市，福建福安市第八中学。
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