從分離定律的發(fā)現解析孟德?tīng)柕目茖W(xué)思維論文
一、孟德?tīng)柕目茖W(xué)探究思路
遺傳規律的發(fā)現是科學(xué)探究史上的經(jīng)典案例。對孟德?tīng)柍晒Φ脑�，教材進(jìn)行了詳盡的分析，而對于孟德?tīng)査伎嫉某霭l(fā)點(diǎn)、能敏銳發(fā)現問(wèn)題的原因、對科學(xué)探究方法和科學(xué)理論基本屬性的準確把握則未作深入的說(shuō)明。因此在教學(xué)中，教師應努力再現科學(xué)家的思維邏輯，體驗科學(xué)探究中的分析思考方法，把各探究環(huán)節的內在聯(lián)系和科學(xué)思維方法作為重點(diǎn)。讓學(xué)生重走孟德?tīng)査伎挤治鲋�，以此作為探究新課題的借鑒。這是培養學(xué)生科學(xué)思維能力的重要途徑。
科學(xué)探究的基本程序是：實(shí)驗和觀(guān)察發(fā)現問(wèn)題、提出假設解釋現象、設計實(shí)驗驗證假設、歸納總結得出結論。孟德?tīng)柕奶骄刻骄窟^(guò)程也遵循了這一基本程序�，F以分離定律的發(fā)現為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。首先，孟德?tīng)柾ㄟ^(guò)對豌豆一對相對性狀的雜交實(shí)驗進(jìn)行觀(guān)察，發(fā)現了三個(gè)重大的遺傳現象：具有相對性狀的純種親本雜交時(shí)，F1總是只表現親本之一的性狀類(lèi)型；F1自交時(shí)，F2會(huì )發(fā)生性狀分離；F2的性狀分離比總是接近于3∶1。接著(zhù)，孟德?tīng)栆运膫�(gè)超越時(shí)代的假設合理解釋了前述的三個(gè)現象。這些假設的提出，既體現了孟德?tīng)柗欠驳目茖W(xué)思維能力，同時(shí)又體現了在科學(xué)的邏輯下，這些假說(shuō)誕生的必然性。然后，孟德?tīng)枌僬f(shuō)進(jìn)行演繹推理，預期新現象的出現。由此設計出了測交實(shí)驗，并進(jìn)行了實(shí)際驗證。最后，將經(jīng)過(guò)驗證的假說(shuō)進(jìn)行歸納總結，形成分離定律。
在此，我們以孟德?tīng)枌僬f(shuō)演繹法的應用來(lái)分析其科學(xué)思維。
二、孟德?tīng)柼岢鏊狞c(diǎn)假說(shuō)的依據
假說(shuō)要點(diǎn)一：生物的性狀由遺傳因子決定；遺傳因子不融合、不消失；顯性因子決定顯性性狀，隱性因子決定隱性性狀。提出這一假說(shuō)的依據是什么呢？其實(shí)孟德?tīng)柺亲杂X(jué)或不自覺(jué)地將自己的思考出發(fā)點(diǎn)建立在了生命物質(zhì)性這一科學(xué)觀(guān)點(diǎn)的基礎上。既然有遺傳現象出現，則必然有控制遺傳的物質(zhì)存在。在不了解其本質(zhì)的前提下，將其命名為遺傳因子，以規避探究遺傳物質(zhì)本質(zhì)這一超越時(shí)代的難題。遺傳因子不融合、不消失，則是在對實(shí)驗現象的觀(guān)察和分析的基礎上提出。（）若遺傳因子相互融合，則F1會(huì )出現介于兩個(gè)親本之間的中間型，且F2不會(huì )重新分離出兩種親本型。而實(shí)驗事實(shí)剛好與之相反，據此否定了融合遺傳的觀(guān)點(diǎn)。若F1中控制某一性狀類(lèi)型的遺傳因子消失，則雜交后代會(huì )永久性地丟失這一性狀類(lèi)型。但事實(shí)卻是F2中又重新出現了兩個(gè)親本的類(lèi)型，因此只能說(shuō)明在F1中未出現的性狀類(lèi)型是被掩蓋而非遺傳因子丟失，繼而顯隱性的假設就自然出現了。
假說(shuō)要點(diǎn)二：體細胞中，遺傳因子成對存在。這樣假說(shuō)要點(diǎn)的依據是：F1獲得了兩個(gè)親本的.遺傳物質(zhì)；F1中隱性因子未丟失，同時(shí)又表現顯性性狀，所以在F1的體細胞中至少有顯性和隱性?xún)煞N類(lèi)型的因子；F2重新出現兩種親本的性狀類(lèi)型，而F2的遺傳物質(zhì)來(lái)自F1。這些都說(shuō)明F1的體細胞中遺傳因子很可能是成對存在的�；谖锓N遺傳的統一性和穩定性，則親本和F2也應該成對存在。
假說(shuō)要點(diǎn)三：在形成配子時(shí)，成對的遺傳因子相互分離，分別進(jìn)入不同配子。這一要點(diǎn)是分離定律的核心內容。其思考出發(fā)點(diǎn)是建立在前兩個(gè)假設基礎之上，由F2的性狀分離聯(lián)想到其原因是遺傳因子的分離。隱性因子只有擺脫了顯性因子而獨立存在時(shí)，才能使其控制的性狀類(lèi)型得以表現。此外，若遺傳因子不分離，則會(huì )出現一個(gè)與遺傳事實(shí)相悖的結論：體細胞中的遺傳因子會(huì )隨著(zhù)世代的繁衍而逐代倍增。因此，只有假設成對的遺傳因子分離，分別進(jìn)入不同配子，使配子中遺傳因子數減半，才能合理解釋隱性性狀的重新出現以及生物前后代遺傳因子數量穩定問(wèn)題。
假說(shuō)要點(diǎn)四：受精時(shí)，雌雄配子隨機結合。在排除任何影響因素的情況下，事物本來(lái)就具有隨機發(fā)展的屬性。對植物來(lái)說(shuō)，雌雄配子的產(chǎn)生部位不同，傳粉和受精過(guò)程本身就是隨機性和偶然性很強的事件。再者，如果配子之間只能選擇性地結合，則不論是含相同因子的雌雄配子對應組合還是含異種因子的雌雄配子交叉組合都不可能形成3∶1的性狀分離比。相反，用隨機結合卻能很好地解釋這一現象。
三、假說(shuō)演繹和測交實(shí)驗的設計應用
孟德?tīng)枌僬f(shuō)演繹法的成功應用，反映了其思想深處對科學(xué)理論本質(zhì)屬性的深刻理解和把握。一個(gè)正確的理論，不僅要能合理地解釋當前的實(shí)驗現象，而且要對未來(lái)事件具有高度準確的預見(jiàn)性。只有通過(guò)科學(xué)的預見(jiàn)和嚴格的實(shí)證，才能證明它的成立。
由此，孟德?tīng)栕鞒隽巳缦卵堇[推理：如前所述四個(gè)方面的假設成立，則必然有如下的預期——讓F1與隱性類(lèi)型交配，F1的配子必有顯性和隱性?xún)煞N類(lèi)型且比例為1∶1;隱性類(lèi)型產(chǎn)生的配子只有一種且不會(huì )掩蓋F1的遺傳因子所控制的性狀；當雌雄配子隨機結合后，出現的子代類(lèi)型必為顯性和隱性?xún)煞N且數量比例為1∶1。
這一推理其實(shí)就是測交實(shí)驗的設計。而實(shí)際測交結果是否能證實(shí)理論上的預期呢？孟德?tīng)栍猛愣沟南鄬π誀钸z傳進(jìn)行了嚴格的驗證。以高莖和矮莖這對性狀為例：F1高莖豌豆與隱性類(lèi)型（矮莖）交配后，共得到64株后代，其中30株是高莖，34株是矮莖。非常接近于1∶1的理論預期。由此證明了其假說(shuō)的正確性。經(jīng)過(guò)嚴密的推理和嚴格的實(shí)證，孟德?tīng)枌僬f(shuō)的核心內容進(jìn)行歸納總結，上升為理論，從而完成了基因分離定律這一里程碑式的發(fā)現。
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