例谈假说演绎法在命题中的应用

章 青

(江苏省苏州实验中学 215011)

假说演绎法(hypothetico-deductive-method)又称为假说演绎推理，是指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。这是现代科学研究中常用的一种科学方法，在高考试题中也出现过对这种科学方法考查的试题。了解这样的思维方法，并在教学中加以应用，有助于对学生科学素养的培养。本文通过例题解析加以说明。

1 假说演绎法在命题中的应用

1.1 应用测交实验来验证假说 例1：(2016年全国卷3)用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株；若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株。根据上述杂交实验结果推断，下列叙述正确的是( )

A．F2中白花植株都是纯合体

B．F2中红花植株的基因型有2种

C．控制红花与白花的基因在一对同源染色体上

D．F2中白花植株的基因种类比红花植株的多

解析：解法一：实验现象：F2植株中，红花∶白花=272∶212=9∶7，即9∶3∶3∶1的变形；提出假说：①F1的基因型为双杂合AaBb；②红花的基因型为A_B_，白花的基因型为A_bb、aaB_和aabb；③两对等位基因位于两对同源染色体上，表现为自由组合。方案设计：用白花aabb对F1进行测交。预期结果：测交子代红花(AaBb)：白花(A_bb、aaB_、aabb)=1∶3；测交结果：测交子代红花(AaBb)：白花(A_bb、aaB_、aabb)=1∶3；得出结论：F1能产生4种配子，F1的基因型为AaBb，说明假说是正确的。

在此结论的基础上才能分析四个选项：F2中白花植株的基因型有5种，2种杂合，3种纯合；F2中红花植株的基因型有4种；两对等位基因位于两对同源染色体上； F2中白花植株的基因型有5种，红花植株的基因型只有4种，参考答案为D。

解法二： F2植株中，红花∶白花=272∶212=9∶7，9∶7为9∶3∶3∶1的变形；F1的基因型为双杂合AaBb；红花的基因型为A_B_，白花的基因型为A_bb、aaB_和aabb；两对等位基因位于两对同源染色体上，表现为自由组合。这样分析，也能得出正确答案。

通过对于这题的两种解法比较，发现第一种方法更加科学，因为272∶212这个比例，容易被误认为是接近1∶1，认为是统计数量不够多造成的误差所至，这样就会假设是一对等位基因控制的遗传现象。但通过测交实验明显可以看到，不是1∶1，而是1∶3，显然说明了这种假说是错误的。由此可以看出，命题者将假说演绎的方法融合于试题中，让学生用测交来验证假说的科学性，从而学会应用假说演绎的方法来解决问题。

1.2 应用测交实验来推测个体的基因型 例2：(2013年上海第30题)基因A-a和N-n分别控制某种植物的花色和花瓣形状，这两对基因独立遗传，其基因型和表现型的关系如下表。一亲本与白色宽花瓣植株杂交，得到F1，对F1进行测交，得到F2，F2的表现型及比例是：粉红中间型花瓣∶粉红宽花瓣∶白色中间型花瓣∶白色宽花瓣=l∶1∶3∶3。该亲本的表现型最可能是( )

基因型表现型AA红色Aa粉红色aa白色NN窄花瓣Nn中间型花瓣nn宽花瓣

A．红色窄花瓣 B．白色中间型花瓣

C．粉红窄花瓣 D．粉红中间型花瓣

解析： 此题涉及不完全显性问题。从表中可以看出，白色是隐性、宽花瓣是隐性，则与亲本杂交的白色宽花瓣植株的基因型为aann，得到F1，对F1进行测交得到F2，F2的表现型及比例是：粉红中间型花瓣(AaNn)∶粉红宽花瓣(Aann)∶白色中间型花瓣(aaNn)∶白色宽花瓣(aann) = l∶1∶3∶3。此题中的一亲本与F1植株的基因型都不明晰。因此，只能通过测交实验来进行判断，由于测交后代的表现型及比例与F1产生配子的类型比例是一致的，这样进行逆推。因是测交，则与F1进行测交的植株基因型应该是aann，产生的配子为an，由测交后代的表现型可以推测出F1产生的配子为：AN∶An∶aN:an=1∶1∶3∶3，可以拆分成AN∶An∶aN∶an=1∶1∶1∶1，aN∶an =2∶2(1∶1)，则F1不可能是一种基因型的植株，而应该是两种基因型；由配子的基因型就可以推导出F1的基因型为AaNn、aaNn。而F1是由一亲本与白色宽花瓣植株(aann)杂交得到的，实际上也是测交。根据同样的方法，可知这一亲本产生的配子为AN、aN，则这一亲本的基因型为AaNN，表现型为粉红窄花瓣，参考答案为C。

此题是需要通过两次测交实验结果来逆推出一亲本的基因型，命题者将常规的演绎推理改变为逆向推导，这要求学生在解题时灵活运用假说演绎的方法，认清测交实验的本质所在，即测交后代的表现型及比例与被测个体产生的配子类型及比例是一致的，因为隐性类型的配子是不影响被测个体配子的表达的，这样被测个体的基因型可以通过其产生的配子推测出来。

2 命题思路分析

上述两题都是利用假说演绎的方法，从不同侧面考查对假说演绎法的掌握与应用程度，这对学生的理性思维能力有较高的要求，也是假说演绎法在命题中应用的很好例证。上述试题的命题思路都是将试题设计成假说演绎法的应用，有杂交实验、结果分析、提出假说、演绎推理、设计测交实验验证假说、得出结论，但在命题时，两题都打破了常规，具有一定的新意，值得大家的关注。

例题1中之所以用测交，目的是使假说演绎方法完整，并且排除数据统计误差可能造成的审题思路错误，也是对于假说演绎法在实验中应用的很好例证。例题2中对假说演绎法的考查进一步延伸，由于通常的F1只有一种基因型，一般可以直接演绎推理就可以得出基因型(如例题1)。但此题的F1有两种基因型，这样就增加了难度，打破了常规试题的思维定势，直接通过演绎推理很难得到答案，这就需要从测交结果来推测F1配子的基因型，进而推导出F1的基因型，然后进一步逆向推导得到被亲本的基因型，而这种解题的关键是对于测交本质的认识。

总之，在即将实施的以核心素养为目标的教学改革中，命题应该也会向这个方向发展，其中理性思维必然是考查的重点之一，这要求教师在命题过程中，要注重思维的深度、广度与缜密性。这同时也告诉我们，教师在教学过程中不仅要帮助学生理解核心概念，还要在学习核心概念时培养学生的生物学科核心素养。