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合情推理与演绎推理

合情推理与演绎推理范文第1篇

关键词:任意角;演绎推理;合情推理;初高中衔接

新课程教材将合情推理和演绎推理列为必学内容,它有利于在知识传授的同时渗透方法论的教育,有利于帮助学生掌握科学的学习方法. 笔者在执教《任意角》时,坚持演绎推理与合情推理并重,取得了较好的教学效果.

[?] 教学设计与意图

教材分析: 三角函数是描述周期现象的数学模型,也是一种基本初等函数,在数学和其他领域中具有重要作用.角的概念的推广是学习三角函数的必备知识,是学生进一步学习任意角三角函数的知识生长点. 学生在初中阶段已学习了角的静态和动态两种定义方式,“任意角”是在此基础上对角的概念的进一步推广和延伸. 本节课知识虽难度不大,但能否深刻领会概念,却对顺利进行三角函数整章的学习至关重要,同时也为今后学习向量、解析几何、复数等相关知识奠定了基础. 另外,“任意角”学习过程中所蕴含的深刻的数学思想和方法,对培养学生的逻辑思维能力、完善认知结构也具有重要的作用.

教学目标:

1. 经历任意角的概念的知识形成过程,体验角的概念推广的必要性.

2. 初步学会在平面内建立适当的坐标系来讨论任意角,会用集合语言写出与任一已知角终边相同的角.

3. 在知识建构、问题解决的过程中,渗透数形结合、分类讨论、化归等数学思想.

教学重点:任意角的概念.

教学难点:把终边相同的角用集合、符号语言正确地表示出来.

教学方法:问题引导、多媒体辅助教学.

教学过程:

/一、温故知新,提出问题/

问题1:在初中我们是怎样定义角的?(从如下的静态和动态两个角度定义)

问题2:平面内一条射线绕其端点旋转一周后回到原来的位置,所形成的角是什么角?如果继续旋转下去,所形成的图形是不是还是角?为什么?

问题3:生活中存在上述问题中所出现的角吗?你能试着举出一些实例吗?我们又如何去理解它们呢?(可结合如下生活实例说明)

设计意图说明:通过问题1回顾旧知,并进一步以演绎推理的方式提出问题2,使角的概念更为一般化,并通过问题3联系生活实际,引发认知冲突,角的推广也就成了必然需求.

/二、引导交流,数学活动/

在学生举出生活实例的基础上,顺势提出以下时钟校准问题.

问题4:(1)时钟从12:00到12:15,分针转过了多少度?从12:00到13:15,分针转了多少度?

(2)时钟快了15分钟,你是怎样将它校准的?假如时钟慢了15分钟,你应当如何将它校准?当时间校准后,分针转过了多少度?

问题5:如何用数学的方法将按顺指针、逆时针两种不同的方向旋转的角加以区分?你以前有过类似的经验吗?(适时提醒,正、负数可以表示相反意义的量)

问题6:我们知道,正、负数和0可借助数轴有效地进行区分. 那么,为了区分按顺指针、逆时针两种不同的方向旋转的角,你认为可以利用什么载体进行区分呢?如何给它们下一个合理的定义呢?

设计意图说明:通过以上问题,利用类比的方法,由正数、负数、零的概念自然引出正角、负角、零角的概念. 由数轴自然类比联想到平面直角坐标系,引出象限角、轴线角的概念也就水到渠成了,这实际上是一种方法的迁移.

/三、自主提炼,数学建构/

(一)正角、负角与零角的概念

①正角:按逆时针方向旋转形成的角叫做正角;

②负角:按顺时针方向旋转形成的角叫做负角;

③零角:如果一条射线没有做任何旋转,我们称它为零角.

用“旋转”定义角之后,角的范围扩大到“任意角”.

(二)象限角、轴线角

象限角:以角的顶点为坐标原点,角的始边为x轴的正半轴,建立平面直角坐标系.这样,角的终边(除端点外)在第几象限,就说这个角是第几象限角.

轴线角:如果角的终边在坐标轴上,称这个角为轴线角. (轴线角不属于任何象限)

练习:请分别画出下列各组角,并总结作图要点. (合作学习,分成四组作图)

(1)30°, 120°, 200°, -30°, 0°;

(2)-330°,-240°,-160°, -390°,-360°;

(3)390°, 480°, 560°, 330°,360°;

(4)750°, 840°, 920°, 690°,720°.

其中第一组图形如下(其余三组略)

[30°][x][O][y][120°][x][O][y][200°][x][O][y][-30°][x][O][y][0°][x][O][y]

图1

设计意图说明:

(1)巩固正角、负角、零角的概念,并归纳出作角的基本要点.

(2)角的概念推广后,角的大小可以任意取值,把角放在直角坐标系中进行研究,对于一个给定的角,都有唯一的一条终边与之对应,并使得角具有代数和几何双重意义.

(3)纵向观察上面的各组角,由 -330°,30°,390°,750°之间的关系,归纳出终边均相同角的表示法.归纳方式如下:

-330°=-1×360°+30°

30°=0×360°+30°

390°=1×360°+30°

750°=2×360°+30°{β

β=k・360°+α,k∈Z}.

归纳法作为一种合情推理,在数学问题的发现过程中具有特别重要的地位.

(三)终边相同的角的集合

一般地,与角α终边相同的角的集合为{β

β=k・360°+α,k∈Z}.

注意:上述表示法具有如下几何意义:①α可视作旋转起始角;②360°可以看做是每次的旋转量;③

k

表示旋转的次数,k的正负决定旋转的方向,k>0时,逆时针旋转;k

设计意图说明:任意角的概念是建立在旋转的基础上的,从“形”的角度认识,有利于学生从本质上理解终边相同的角的集合,同时也为后续的研究例题2做好铺垫.

/四、实践探究,数学运用/

例1:在0°到360°的范围内,找出与下列各角终边相同的角,并分别判断它们是第几象限角:

(1)650°;(2)-990°15′.

解法一:(1)因为650°=360°+290°,所以650°的角与290°的角终边相同,是第四象限角.

(2)因为-990°15′=-3×360°+89°45′,所以-990°15′的角与89°45′的角终边相同,是第一象限角.

解法二:(1)令0°≤650°+k・360°

(2)令0°≤-990°15′+k・360°

设计意图说明:巩固终边相同的角的集合表示,学习用终边相同的角解决有关问题,为以后学习诱导公式,实现大角化小角等奠定基础.

例2:已知α与120°角的终边相同,判断是第几象限角.

解法一:从“数”的角度理解

因为α=k・360°+120°(k∈Z),所以=・360°+60°(k∈Z).

①若k为偶数,设k=2n,n∈Z,则与60°角的终边相同,在第一象限;

②若k为奇数,设k=2n+1,n∈Z,则与240°角的终边相同,在第三象限.

所以是第一或第三象限角.

解法二:从“形”的角度理解

因为α=k・360°+120°(k∈Z),

所以=k・180°+60°(k∈Z),

将的终边在平面直角坐标系中表示出来(如图2所示).

设计意图说明:从几何角度理解,上式表示从60°角的终边开始旋转,每次转动180°. 这样解决问题的同时,又回扣解法1,并进一步体现了“数”与“形”的统一.

/五、回顾反思 总结提升/

(1)知识结构:

(2)探究途径:归纳、猜想、演绎、化归.

(3)探究拓展:设α是第一象限角,试探究:

①2α一定不是第几象限角?

②,分别是第几象限角?你能总结有关规律吗?

设计意图说明:从知识和方法两个角度进行总结,帮助学生进一步建构知识结构,提炼探究方法.并提出新的探究问题,将探究活动延伸到课外.

/六、课后作业/

必做题:课本P7 第2、3、4、5题.

选做题:(1)分别表示出终边在第一、第二、第三、第四象限的角的集合.

(2)已知集合A={α

α=60°+k・360°,k∈Z},B={α

α=60°+k・90°,k∈Z},C={α

α=60°+k・180°,k∈Z},那么集合A,B,C的关系如何?

拓展探究:请利用互联网搜集与角的概念有关的数学故事,并相互交流.

设计意图说明:适当训练,帮助学生及时巩固所学知识. 同时让学生利用网络等资源了解数学史上的与角的概念有关的数学故事,开阔学生的视野,提高学生的数学学习兴趣.

[?] 教学反思

1. 演绎推理与合情推理并重是有效方式

合情推理和演绎推理是两种基本的逻辑推理,是进行数学发现、数学建构的常用推理方式. 合情推理有利于学生观察、实验和猜想. 但合情推理不是进行数学发现的唯一方式,演绎推理同样在数学发现中发挥着重要作用. 教学时,应坚持演绎推理与合情推理并重. 本节课,在概念建构的过程中,从初中角的动态定义出发,用演绎推理的方式得到任意角的概念;而在得出与角α终边相同的角的集合{β

β=k・360°+α,k∈Z}时,则利用了归纳法这种合情推理的方式;在例题讲解时,从数与形两个角度去解决,注重了演绎推理与合情推理的有效结合.

合情推理与演绎推理范文第2篇

[关键词] 经济学方法论 演绎主义 缺陷

经济学中的演绎法产生于西方唯理论的基础上,受唯理论的影响,理性演绎法在古典经济学和新古典经济学方法论中都占有主流地位,其中,以李嘉图、西尼尔、穆勒和凯尔恩斯、效用学派、现代奥地利学派和罗宾斯等人的经济认识论为代表。

一、演绎主义的发展历程

演绎法最早产生于斯密的《国富论》,在该书中,归纳法被认为是同演绎法相并列的研究方法;自李嘉图则抛弃了归纳法,而将演绎法发展到至极,开辟了西方经济学家强调理性演绎法的传统,此后,理性演绎法逐渐成为古典经济学和新古典经济学认识论的主流。

李嘉图强调抽象的理论演绎,他将高度抽象的经济模型直接应用于现实世界,李嘉图之后,西尼尔对演绎法做了进一步的发挥和阐述,他承认经济学现实运用需要收集事实,但还是坚持认为经济学本身依赖于推理而不是观察。他对经济学演绎的前提做了进一步的发挥和阐述,提出了几个可以作为公理的演绎前提,这些前提是:“(1)每个人都希望以尽可能少的牺牲获得更多的财富。(2)限制世界上的人口或限制生存在这个世界上的人数的,只是精神上或物质上的缺陷,或者是各个阶级中各人对于在养成的习惯下所要求的那类财富可能不足以适应其要求的顾虑。(3)劳动的力量和生产财富的其他手段的力量,借助于将由此所产生的产品作为继续生产的工具,可以无定限的增加。(4)假使农业技术不变,在某一地区之内的土地上所使用的增益劳动,一般会产生比例递减的报酬,也就是说,尽管在土地上增加劳动,虽然总的报酬会有所增加,但报酬不能随着劳动成比例的增加。”西尼尔集中和系统的分析了理论演绎的前提,并从这些理性公理出发,进行演绎推理,达到结论。

约翰・穆勒根据西尼尔的理论前提进一步提出了经济人假设,该假设后来成为经济学理论进行推导演绎的最基本前提。穆勒认为在认识经济现象的方法上应该采用演绎法,演绎法与归纳法是两种相对立的认识方法。他认为归纳逻辑适用于自然学,而在经济学研究中只有理性演绎法才是惟一适用的认识方法。此外,他还认为政治经济学是许多理性演绎分析的结合,并得出政治经济学结论只有经过思索和联想才能认识到。

穆勒的嫡传弟子凯尔恩斯被看做是最后一位古典经济学家,他认为,将演绎法与归纳法明确的区分开是经济认识方法趋于成熟的表现。凯尔恩斯反对当时人们认为政治经济学是一种假说的演绎的观点,他认为经济学家能够在头脑中进行思考和实验,因而经济学假设就不是一系列不切实际的猜想,而是从现实的前提之上加以推演的产物。凯尔恩斯同时提出,要否定演绎法推演出来的经济学法则,“只有通过表明原理和假设条件不存在,或者这个规律所肯定的趋势并没有和从他的假设所产生的结果相一致时才能被驳倒”。

效用学派在经济认识论的一个明显特点也是推崇理性演绎法在认识经济现象中的作用,并将它导向了极端。效用学派的经济理论体系将人类经济抽象为人的欲望和满足欲望的物质的有限性,将国民经济抽象为个体经济,从这两点出发,寻找孤立的个人怎样活动才能保证最大限度效用的原则,并由此演绎出人类经济活动的规律。效用学派所强调的理性演绎法将心理学引入了经济研究中,由此产生的“边际革命”把纯粹理性的逻辑演绎又推进了一步。

上世纪30年代,极端的经济理性演绎方法得到了罗宾斯和现代奥地利学派的进一步推崇。奥地利学派认为检验经济理论的最终标准是基于纯粹理性的逻辑推理。罗宾斯重申并发展了理性主义,认为经济理论的命题都是从一系列假设中推绎出来的,指出“人们不需要人为地进行实验来确立它们的有效性:它们是我们日常经验的基本素材,以至于我们只能认为它们的存在是显然的。”他认为经济认识论中的重要原理都是从人们可以直接感知到的公认事实中推理演绎出来的。

二、理性演绎的缺憾

理性逻辑演绎法是人类认识世界的一种重要手段,在经济学的分析中,理性逻辑演绎是人类认识自然社会经济的必备的认识工具。从经济研究的角度看,逻辑演绎主要是通过建立某些假设前提,然后在这些前提的基础上利用逻辑知识推导出相关经济变量之间的关系。演绎法追求理论的严密推理,通过对经济现象的逻辑演绎,可以得到对经济现象的科学的普遍性认识,这一点也是归纳法所难以做到的。

理性演绎法存在其自身的局限性:首先,演绎法的出发点是否真实需要经验及实践加以证明,而演绎法本身无法做到这一点,如果演绎的前提是错误的,那么,由此演绎出来的结论便是毫无意义的;其次,如果过于强调演绎仅仅停留在演绎的范围之内,而不对新出现的情况做出具体的分析,那么所得出的结论也是很有局限性的;再次,现实实际中许多问题无法通过理性演绎进行分析,例如分析市场信号,以及经济行为者活动的规则和特征时,仅仅依靠理性演绎的认识工具是远远不够的。

三、科学的经济研究方法论:演绎与归纳的结合

由于理性演绎法自身的缺陷,实现正确认识经济现象需要理性演绎法和经验归纳法的相结合。归纳法是从众多的个别经验或事实的考察分析中找出答案的研究方法,演绎则是由假定前提出发,经过推理得出结论。大多数理论演绎的前提都是归纳的结果,抛弃归纳法只能导致演绎假设的不确定性,从而无法保证其推理结果的真实性。正如马克思在《资本论》中所指出的:“归纳法和演绎法都是科学的思想中所必须采用的方法,正如左右两足是走路不可缺少的一样”;“经济学需要用归纳法和演绎法,但为了不同的目的,采用这两种方法的比重也不同。”

正如经济学中其他方法论之间存在的交叉关系,归纳法与演绎法之间也是互相补充互相支持的,只有对二者的结合使用,才能实现对经济现象的科学全面的认识。

参考文献:

[1]陈孝兵:经济学的方法论:纷争及其后果.经济学家,2004.8

合情推理与演绎推理范文第3篇

关键词:数学教学 培养 推理能力

长期来,中学数学教学一强调教学的严谨性,过分染逻辑推理的重要性而忽视了生活泼的合情推理,使人们误认数学就是一门纯粹的演绎科学,事实上,数学展史中的每一个重要发现,除演绎推理外合情推理也起重要作用,哥德巴赫猜想、费尔马定理、四色问题等的发,其他学科一些重大发现也是科学家通过合推理、提出猜想、说和假设,再经过演绎推理或实得到的,如牛顿通过苹果落地产生灵感,经过合情推理,出万有引力的猜想,后通过库仑的纽秤实验实,海王星的发现是合情推理的典范,合情推理与演绎推是相辅相成的,波亚等数学教育家认为,演绎推理是定的,可靠的;合情推理则带一定的风险性,而在学中合情推理的应用与演绎推一样广泛,格的数学推理以演绎推理为础,而数学结论的得出及其明过程是靠合情推理才以发现的,因此,我们不仅要养学生演绎推理能力,且要培养学生合情理能力,《标准》要求生“能通过观察、实验、归纳、比等获得数学猜想并进一步寻求证据、给出证或举出反例,”也就是要求学在获得数学结论时要经历合情理到演绎推理的过程,合情推理的实是“发现—猜想”因而关注合情推理能力的培养有助发展学生的创新精神,当然由合情推理得到的猜,需要通过演绎推理给出证明举出反例否定,合推理的条件与结论之间是以想与联想作为桥梁的,直觉思是猜想与联想的思维基础,培养学生善合情推理的思维习惯是形成数直觉,发展数学思维,获数学发现的基本素质,因此在数学学中,既要强调思维严密性,结果的正确性,也要视思维的直觉探索性和发现性即应重视数学合情推理的合理和必要性,充分挥课堂教学的作用,渐进而序地培养数学合情推理能力,提学生素质,促进学生健康全面地发展。

数家波利亚说过:数学可以作是一门证明的科学,但这只一个方面,完成了数理论。用最终形式表示来。像是仅仅由证明构成的纯证明性。严格的摘要随着教育改革全面推进,新教材纠正了教材那种过分强调推理的谨性,以及渲染逻辑推理的重要,而是提出了新的观“合理推理”是新教材的一大特。本文就新形势下初中数学教学中学生推理能力的养做了探索。

针对中学生培养数学推理应以演绎理为基础,而数学结论的出及其证明过程是靠合情推才得以发现的。那么是合情推理呢?它是由个或几个已知判断推出另一个未判断的思维形式,合推理是根据已有的知识和经验,在种情境和过程中推过能性结论的推理合情推理就是一种合乎情理推理,主要包括观察、较、不完全归纳、比、猜想、估算、联、自觉、顿悟,灵感思维形式。合理推理所得结果是具有偶然性,但不是完全凭空想象它是根据一定的知识和法,做出的探索性的判断因而在平时的课堂学中培养学生的合情推理是一个值深思的课题。

当今教育改正在全面推进。培养学生的新意识和创新能力是大家公认新教改的宗旨。合情推理是培创新能力的一种手段和过程。人们为数学是一门纯粹的演绎科学,难免太偏见了,忽视了合情推理。情推理和演绎推理相互相成的。在证明一个定理前,先得猜想。

现一个命题的内容,在完全作出明之前,先得不断检验,完,修改所提出的猜想还得推测证明的思。合情推理的实质:”发现到猜想”牛顿早就说过;”没有大胆猜想就没有伟大的发现。”名的数学教育家波利亚早在1953年就提:”让我们教猜测吧?’先测后证这是大多数的发现之”。因此在数学学习中也要重维的直觉探索性和现性,即应重视数学合情理能力的培养。数学中合推理能力大致分为以下三个面内容:

一、恰当创设情境

引导学生观察合情推并非盲目的、漫无际的胡乱猜想,它是数学中某些已知事实为基,通过选择恰当的材料创情境,引导学生观察,Euler曾说过:“学这门科学,需要观察,还需实验,”观察是人们识客观世界的门户,察可以调动学生的各感官,在已有知识的基础产生联想,通过观察可以减少猜想的盲性,同观察力也是人的一种重要力,以在教学中要给学生必要时间和空间进行观察,培养良好的察习惯,提高观察力发展合理推理能力。

例,把20,21,22,23,24,25这六个数别放在六个圆圈里,使这个角形每边上的三个数和相等。通过观察图形以及六个数后,我们应该想到,较大几个数或较小的几个数不能同时三角形的某一边上否则其和就会太大或太小,也是说,可以把较小三个数分别放在三个顶点上再把三个较大的数放在相的对边上。

二、精心设计实验

激发学生维Gauss曾提到过,他的许多定都是靠实验、归纳法发现的,明只是补充的手段,在数学教学中正确地恰到好处地应用数学实验,是当前实施素质教育的需要,著名的数学教育家GeorgePolya曾出:“数学有两个侧面,一方是欧几里得式的严谨科,从这方面看,数学像一门系统的演绎科学;但是另一面,在创造过程中的学更像是一门实验性的归纳科”,从这一点上讲,数学实验对激学生的创新思维有着不可低估的用。

三、仔细设计问题

合情推理与演绎推理范文第4篇

一、历史理解与演绎推理概述

1.历史理解

高中生学习历史知识时,理解历史是认知历史的核心,也是教师培养学生历史思维能力的重要基础。这就要求学生必须对历史知识体系进行理解掌握之后。

比如,在学习英国绥靖政策时,有学生进行探究:十九世纪末期,德国已崛起,对于欧洲的利益、海外领地等已经开始产生威胁,而英国并没有立刻参与法俄同盟,而是在德国明确威胁英国的利益之后才加入同盟进而形成了三国协约,可以说这也是英国绥靖政策的一种表现。此时,教师就可以鼓励学生积极以演绎推理的思维模式将知识点联系到一起,明确英国颁布的绥靖政策不仅是一种时政形势的体现,而且也是一种习惯性的政策,进而加深了学生对英国绥靖历史问题的理解。由此可见,高中生要想对一系列的历史事件进行深入了解,关键在于发现历史事件之间的关联,只有充分掌握了这些历史关联,方能不断扩大自己对历史知识的认知,便于培养更深层次的历史推演思维。

2.演绎推理

演绎推理属于逻辑推理的一种,是人们认识事物时主要运用的一种思维方式。除了演绎推理之外,逻辑推理还有归纳推理,两种推理模式充分凸显了前提与结论的关系。在高中历史课堂教学中,培养学生的演绎推理能力,演绎推理对于构建高中生历史思维主要从以下三个层面来体现:

(1)展示与验证规律:在学生的认知中,演绎推理往往由简到难、从抽象到具体。在学习历史知识的过程中,学生需要对一系列事件、人物、思想等加以理解,才能激发学生内心真实的历史情感,构建正确、科学的历史认知体系。(2)通过演绎推理更新旧知识:若演绎论证的前提被指出将会得出错误的结论,则需要对其推理的前提加以修正,这就是逻辑学中常提到的归谬法。在高中历史课堂教学中,教师引导学生运用归谬法进行历史学习,有助于及时发现已学知识体系中的错误之处。(3)通过演绎推理,有利于建立历史知识联系,便于扩大学生的历史认识。学生对历史事件之间存在的联系进行分析,可以加深对历史的理解,甚至发现一些之前没有认识的东西,但是学生的历史思维能力能否到达这一层面,则成了学生之间思维差异的一种体现。

二、在高中生历史学习中运用演绎推理的方法

1.对历史逻辑给予尊重,并且确保学生思维准确

任何演绎推理,都是在尊重历史逻辑的条件下开展的,学生的推理务必与客观规律、常识相符合,简而言之就是演绎推理不能偏离客观的历史事实。

例如,在讲授关于青铜鼎的用途时,学生可以大胆推论:古代用于加热食品的器皿就是食器,而在我国考古中所出土的青铜鼎,发现其中装有熟肉,因此可以得出结论“商朝的青铜鼎就是一种食器”。从这个推理过程来看,学生提出:用于加热食物的器皿属于食器,这点推论与常识相符合,前提正确,那么推理的结论也正确。此时,教师就要展开更深层次的教学,远古的陶鼎虽然属于烹饪器皿类,但是发展至商代后,这种青铜鼎则主要被用于祭奠,属于祭祀礼器而非常用食器。这样一来则明确了学生的推理过程,可能将历史差异忽略了,从而得出错误结论,通过这种推理方式,加深了学生对青铜鼎的认知,提升历史学习效果。

2.多角度推论,利于学生全面认识历史

在历史学习中积极运用演绎推理,在此规则中一组前提对应的结论只能有一个;但是对于学习历史的学生而言,某个历史事件很可能会出现几种结论。历史认识有辩证性与多维性特点,所以学生在学习中需要通过反复推理,最终从一个综合的角度,客观地看待历史事实,进而培养其思维能力。

例如,在讲授“九一八事变”时,首先让学生推理:民族的内部争斗停止、一致对外提示民族意识的觉醒,而“九一八事变”后国内的各派势力逐渐消停,并展开团结抗战;得出结论:“九一八事变”之后国人的民族意识觉醒。这一现象是基于法西斯侵略战争的前提下,这一事变非偶然,属于日本蓄谋已久,然后再进行对“‘九一八事变’是第二次世界大战的一个起点”进行再次推理。最终基于一个历史事件,从多个角度展开推论,帮助学生更加全面地了解历史事件的前因及后果。

总的来说,在培养学生历史思维中积极运用演绎推理,不但要尊重历史的逻辑性,而且还要站在综合的角度来认识历史事件,在此过程中帮助学生养成辩证思维,达到客观看待、分析和解决问题的效果。

合情推理与演绎推理范文第5篇

关键词:假说—演绎法;孟德尔豌豆杂交实验;科学方法

假说—演绎法是形成和构造科学理论的一种重要思维方法。它的基本特点是:在科学研究过程中,研究者在观察、实验的基础上,对所获得的事实材料进行加工制作,首先提出某种作为理论基本前提的假说来,然后以假说作为出发点,逻辑地演绎出可由经验检验的结论,构成一个理论系统。用这个理论系统解释和预见所研究的对象系统的各种现象,并用实验来进行检验和修正。图1为假说—演绎推理的逻辑关系。

图1假说—演绎推理的逻辑关系

近代科学到现代科学,以“观察(实验)—归纳”为主的方法逐渐让位给以假说—演绎为主的方法。假说—演绎法不仅仅是科学家进行科学研究的方法,也是学生认识客观事物,形成客观规律的重要的科学探究方法。假说—演绎法相对于观察—归纳法对于培养学生大胆想象的创新能力、严密的逻辑推理能力都有很好的作用。

一、假说—演绎法在高中生物新课程中的要求及体现

在《普通高中生物课程标准(实验)》的“课程设计思路”部分,阐述“遗传与进化”模块的教学价值时指出,该模块有助于学生领悟“假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用”。在新课标中分为了解、理解、应用三个水平要求,其中属于应用水平的仅有两项,一项是“总结人类对遗传物质的探索过程”,另一项是“分析孟德尔遗传实验的科学方法”。在课程标准必修二模块的前言部分,还特别指出要让学生“体验科学家探索生物生殖、遗传和进化奥秘的过程”,可见引导学生体验科学的过程和方法,是必修二模块的重要任务之一。

必修二教材中涉及假说—演绎方法的内容还有:dna分子半保留复制方式的提出与证实(第52页,沃森和克里克提出遗传物质自我复制的假说,1958年科学家以大肠杆菌为实验材料,设计了一个巧妙的实验,证实了dna是以半保留的方式复制的),整个中心法则的提出与证实(第68—第69页)以及遗传密码的破译(第73—第75页)等内容。这些内容可以让学生体会,领悟其中蕴含的方法。同时在教材中,编者也设计了类似的练习题对学生进行训练。如教材第38页拓展题“……你怎样解释这种奇怪的现象?如何验证你的解释”,及第71页的技能训练——提出假说,得出结论“请针对出现残翅果蝇的原因提出假说,进行解释”,必修三教材第69页进一步探究“根据你对影响酵母菌种群数量增长的因素作出的推测,设计实验进行验证”等。

二、假说—演绎法的典型课例分析

孟德尔的豌豆杂交实验是高中生物学教学的经典内容。遗传因子分离导致性状分离这一命题,是孟德尔通过豌豆的一对相对性状的杂交实验,运用假说—演绎法,历经“提出问题—构建假说—验证假说—获得结论”建立起来的。因此,这一内容非常适合作为培养学生科学探究能力的素材。构建假说需要大胆设想,演绎推理需要缜密思维,验证假设则需要设计实验,寻求证据,进行论证。这一系列过程非常有利于训练学生的思维。下面以一对相对性状的分离实验为例(如图2),看看孟德尔在进行豌豆杂交实验过程中,以及提出基因的分离定律的过程中,是怎样体现假说—演绎法的。

本案例教学的难点,在于让学生理解孟德尔研究过程中的哪个步骤是演绎。学生看到的是,孟德尔提出假说后,就设计测交实验进行检验了,那么哪一步是演绎呢?事实上,测交实验所检验的不是假说本身,而是假说的推论。如果孟德尔要直接验证他的假说,只能用显微观察的方法,确定遗传因子的真实存在和遗传因子的传递方式,显然在当时这是不可能的。只能由假设演绎出一个必然的可证明的待检验陈述,即子一代如果是杂合体,则必然会产生两种数量相等的配子。那么如何最直观、最简单地证明这个推论呢?孟德尔非常巧妙地设计了测交方法,即将子一代与隐性亲本类型回交,这是因为隐性亲本性状不能遮盖显性性状,并能显出纯隐性性状,这样测交结果就能直接反映出子一代所产生的配子的类型和数目。如果测交结果能得到后代的性状分离比例是1:1的话,就证明了推论的正确性。这应该是孟德尔之所以采用测交试验的真正目的。孟德尔所做的测交实验结果与预期的结果完全相符,证明了推论的正确性,由此就得出被确证的结论,即分离定律。

三、在应用假说—演绎法时需注意的问题

(一)给学生更多思考的时间和空间

活跃的思维是课堂教学成功的保证,在再现孟德尔实验和思维的过程中,不仅有分析、推理、归纳、演绎,还有设计和想象等思维活动,教师要有足够的耐心,提出问题或由学生提出问题后,再引导学生分析,因此给学生足够的时间进行思考和讨论非常重要。

(二)引导学生进行合理推理而非主观臆断

在演绎推理这一环节中最好以问题“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呢”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,这是一种失败的教学。

四、假说—演绎法在科学发现中的应用与限制

回顾经典遗传学的历史就会发现,人们对基因和性状关系的认识,首先是从性状传递的规律变化提出合理的假说,然后再分析、演绎推理、实验验证,在“合理”和“不合理”的冲突中发现正确的结论。如孟德尔在不知道遗传因子为何物、在细胞何处的情况下,选取豌豆若干对相对性状进行杂交实验,对呈现的现象提出假说,合理演绎,实验验证,从而归纳得出两个遗传的基本规律。基于当时的情况,孟德尔的假说是合理的,可以演绎地说明其他类似的现象。如果联系到基因在染色体上的位置,就可以看出孟德尔假说的局限性,譬如孟德尔讲的颗粒式遗传、基因的独立自由问题。如摩尔根和他的合作者就是在觉得孟德尔遗传理论“不合理的”基础上,通过大量的果蝇杂交实验,发现连锁和交换定律。