“假说―演绎法”在高中生物新课程教学中的应用

摘 要：“假说―演绎法”应用于高中生物教学不仅可以帮助学生学习理解相关知识，体验科学研究的过程，还可以锻炼学生的逻辑推理能力，同时引导学生去质疑、思考、探索和创新。谈了“假说―演绎法”在“DNA是遗传物质”探索历程中的应用。

关键词：假说―演绎法；DNA；遗传物质；促胰液素；发现

一、方法介绍

“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得出的预期结果。如果实验结果与预期结果一致，就证明假说是正确的；反之，则证明假说是错误的。其基本思路简要表示如下：提出问题做出假说演绎推理预期结果根据实验结果与预测结果是否一致，判断假说是否正确得出结论（即正确的假说）。

二、“假说―演绎法”应用举例

素材：人教版高中生物必修二第三章第一节“DNA是主要的遗传物质”。其中DNA是遗传物质的发现史是“假设―演绎法”一次成功的应用。案例如下：

1.提出问题

20世纪20年代以前，人们一直认为蛋白质是遗传物质。首先向这一观点提出挑战的是艾弗里，而艾弗里的实验又是在英国科学家格里菲斯的实验基础上进行的。

1928年，英国科学家格里菲思利用肺炎双球菌进行转化实验：（1）无毒性的R型活细菌注射到鼠体内，小鼠不死亡；（2）有毒性的S型活细菌注射到鼠体内，小鼠死亡；（3）加热杀死的S型细菌注射到鼠体内，小鼠不死亡；（4）无毒性的R型活细菌与加热杀死的S细菌混合后注射到鼠体内，小鼠死亡。格里菲思的结论：第（4）组实验鼠体内可分离出有毒性的S型活细菌，推测已加热杀死的S型细菌中必然含有某种促成这一转化的活性物质。

在此基础上，1944年美国的科学家艾弗里和他的同事改进了格里菲斯的实验：（1）从S型活细菌中提取得到DNA、蛋白质和多糖等物质；（2）将上述提取得到的DNA加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上出现了有毒性的活的S型细菌菌落和无毒性的活的R型细菌菌落；（3）将上述提取得到的蛋白质或多糖加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落；（4）将上述提取得到的DNA先与DNA酶混合一段时间后，再加入已培养了R型细菌的培养基中，培养一段时间后，在培养基上只出现了无毒性的活的R型细菌菌落。

2.做出假说

通过观察和实验，艾弗里提出假说：S型细菌的DNA是促成R型细菌转化为S型细菌的活性物质，DNA是遗传物质，蛋白质等不是遗传物质。在格里菲斯实验中，用65℃温度对S型细菌进行加热处理，仅仅使蛋白质变性，而DNA在缓慢降温后仍然可以复性，使单链重新聚合，恢复双螺旋结构，但此时DN段较小，约含15个基因，称为“转化因子”。另一方面，R型活肺炎双球菌（受体菌）在对数期后期（生长后期）约40分钟内处于“感受态”，吸收外源DNA的能力比其他时期大1000倍。加热杀死的S型细菌的DNA进入R型细菌，外源DNA与受体细胞DNA之间的重组，受体细胞获得了新的遗传信息，使受体菌的遗传特性发生改变，于是R型细菌转化为S型细菌。

3.演绎推理

根据艾弗里提出DNA是遗传物质的假说，即DNA控制生物的遗传性状。噬菌体侵染细菌，噬菌体DNA进入细菌体内，蛋白质外壳留在细菌表面，在噬菌体DNA指导下利用细菌体内的核苷酸、氨基酸等原料合成噬菌体的DNA与蛋白质，新合成的子代噬菌体具有与亲代噬菌体相同的遗传特性。

4.设计实验

1952年，科学家赫尔希和蔡斯利用T2噬菌体（一种病毒）作实验材料，用不同放射性同位素标记的T2噬菌体侵染未标记的细菌，实验推理子代噬菌体具有与亲代噬菌体相同的遗传特性，同时部分子代噬菌体DNA有放射性，蛋白质外壳均无放射性。

5.分析结果，得出结论

用32P标记DNA的噬菌体与未标记的细菌混合培养一段时间后，搅拌、离心，实验结果是上清液放射性很高，沉淀物放射性很低，表明部分子代噬菌体DNA中有32P标记；另一组实验35S标记蛋白质的噬菌体与未标记的细菌混合培养一段时间后，搅拌、离心，实验结果是上清液放射性很低，沉淀物放射性很高，表明子代噬菌体外壳蛋白均无35S标记，实验结果与预期结果一致，最终证明DNA是遗传物质假说的正确性。

三、在应用“假说―演绎法”时需注意的问题

在演绎推理这一环节中最好提出以下问题：为什么孟德尔不是用F1代自交或用F1代与纯种高茎豌豆杂交来证明其假说，而是将F1代与矮茎豌豆进行测交来引导学生思考，而非主观臆断地告诉学生，孟德尔当时就是这么想的，就是将F1代与纯隐性类型杂交，至于为什么这样做却没有进行分析。这种教学的结果是使学生失去了思考的动力，不进行分析和思考就被动接受，其后果是学生遇到检验某一生物个体是否是杂种的实际问题时，只会想到测交而不会根据实际情况进行分析判断。

（作者单位 福建省三明市沙县金沙高级中学）