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【转载】准确理解“假说—演绎法”的本质  

2014-11-24 18:31:03|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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来源:中学生物学 2012年5期  作者:吴君民

假说—演绎法是现代科学研究中常用的科学方法,是生物教学在新课标中的一项重要内容。但在实际教学中,很多教师对“假说—演绎法”的理解本身有误,因而造成在课堂教学上采取了不正确的教学策略,影响了课程标准目标的实现。
  1 错误案例展示
  1.1 案例1
  为说明何为假说演绎法,有教师举了下列例子:牵牛花一天中颜色会发生变化:早晨红色,傍晚紫色(观察现象),牵牛花的颜色为什么会发生变化呢(提出问题)?设想:是否是由于光照强度引起的,即强光照后为紫,长时间弱光或无光则变红(作出假说)。如果红牵牛花清晨受强光照,则很可能会变紫(演绎推理)。选若干红色牵牛花分两组,在清晨A组给强光照,B组黑暗处理,观察实验结果(实验验证)。若A组变紫,B组仍为红色,则假说正确(得出结论)。
  1.2 案例2
  为说明孟德尔为什么演绎推理时要用测交,有教师如下讲解:同学们看看孟德尔已经进行过的杂交组合有哪些?(DD自交、dd自交、DD和dd杂交、Dd自交)还未进行的杂交组合有哪些?(DD×Dd、Dd×dd)那么选择哪一组比较好?
  很多教师在日常教学中可能会采取上述案例进行教学,一时也难发现其问题。那么,我们不妨从假说—演绎法的诞生说起。
  2 假说演绎法思想的提出
  1644年,笛卡尔在《哲学原理》的第二章中写道:“鉴于这里所研究的事物具有相当重大的意义,而如果我断言我发现了别人所未发现的真理,那么我就可能被别人看成是鲁莽的——所以我宁可在这个问题上不做任何解决,而只是作为假说提出来,这假说也可能是离开真理极远的,但只要今后从这假说推出的一切东西与经验相一致,我就毕竟算是做出了一个巨大的贡献,因为那时候这假说对生活来说会和它是真理一样具有同等的价值。”在这里,笛卡尔是把自己的学说作为具有猜测性的假说提出来的,并认为是否应该接受他的学说,则要看看从他的学说中推演出来的结论是否与经验事实相一致。如果一致,则接受他的学说,反之,则拒斥他的学说。这里,从提出假说到经验裁决再到接受假说的思路所体现出来的思想正是假说—演绎法的实质,这一思想被称为近代科学方法论史上的一座丰碑。
  3 假说演绎法的准确理解
  3.1 核心概念
  3.1.1 科学假说
  科学假说是人们以一定的经验材料和已知的科学事实为依据,以已有的科学理论和技术方法为指导,对未知的自然事物或现象产生的原因和运动规律及其未知事物的存在或尚待发现的预期事物的形象等所做出的推测性解释(或猜测、猜想)。人们在提出假说时,往往要运用分析和综合、归纳和演绎、类比及想象等思维方法和研究方法,对已有的经验材料进行加工。
  3.1.2 演绎推理
  演绎的基本要义是从前提必然地得出结论的推理或是从一些假设的命题出发,运用逻辑的规则,导出另一命题的过程。也就是从普遍性的理论知识出发,去认识个别的、特殊的现象的一种逻辑推理方法。演绎推理有三段论、假言推理和选言推理等形式,这里不加赘述。
  3.1.3 假说—演绎法
  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。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则证明假说是错误的。可见,演绎推理是一种必然性推理,即由一个或几个前提可以必然地推出结论的推理过程或推理形式。简而言之,假说—演绎法就是:通过证明基于假说情况下的逻辑结果来反证假说。
  3.2 假说—演绎法的一般过程
  观察现象(即假说提出所能依据的经验材料或科学事实)→提出问题(事实与原有理论不匹配而产生的疑问或属于未知领域的疑问,问题的提出会促进假说的产生)→作出假说(对事实出现的可能性的一种猜测,可以从任意角度进行,旨在自圆其说)→演绎推理(以假说为提前推理出一种必然性结论,便于反证假说的正确性)→实验验证(再通过科学实验检验推理的正确性,从而提升假说的正确性)→得出结论(即把假说上升为理论,在普通意义上能解释科学现象)。
  3.3 假说—演绎法的经典案例
  “假说—演绎法”在科学发展中起着十分重要的作用,例如,道尔顿提出的原子学说;冥王星的发现;孟德尔发现遗传定律;摩尔根等证明基因位于染色体上;DNA分子的半保留复制特点的提出等等科学发现就是“假说—演绎法”的生动体现。俗话说,没有比较就没有鉴别,现以遗传因子的分离定律加以说明(图1)。


  根据假说—演绎法的本质及上述经典案例,我们再来看看两个案例的问题何在。
  3.4 错因分析
  3.4.1 假说演绎忌泛化
  假说的验证有实验实证和逻辑论证。在实验实证中,将假设与客观事实直接比较即直接实证。但对一些抽象的、微观的、动态的假设量的实证由于其抽象和复杂程度,它们与可观测事实之间的跨度较大,在直接实证显得困难的情况下,就必须借助逻辑的力量,利用演绎推理等逻辑论证的方法将假设与可观察的事实间接联系起来,最终达到实证的目的。也就是说,“假说—演绎法”是在不能直接证明的时候,间接证明的好方法。经典遗传学的发展历史就给了最好的说明。孟德尔时代生物学界还没有认识到配子形成和受精过程中染色体的变化,又不能通过显微镜直接观察,也不能像现在可以利用分子生物学的手段直接定位基因的位置和测定其数量,因而这一创造性的假说不能直接实证,只能通过逻辑论证来进行。事实上,这一观点在笛卡尔形成假说—演绎法思想的时候就已经指出。而案例一关于牵牛花颜色的变化与光照是否有关直接实论即可。同时也要注意,光照的时间与强度如何确定?这事实上又是另一系列复杂的实验,不能简单地作为这儿的演绎推理。对于现象的观察也不全面,比如阴天牵牛花的颜色会变吗等之类的问题欠思量,逢假说必演绎的思想犯了形而上的错误,变成为演绎而演绎了。
  3.4.2 演绎推理有方向
  在假说正确的情况下进行演绎推理可以有若干方向;但在假说未知的情况下,通过演绎来证明假说,则要抓住假说的核心,且演绎自身必须遵从假说。孟德尔演绎推理的目的是要证明F1的遗传因子组成是否是Dd,这是假说的核心和交点。认识不到这一点,也就不能正确理解为什么要做测交,其目的是检测F1的基因型。方法有两种,一种是测交,一种是自交。而自交是假说产生的实验基础,不能用自身来证明自身,因而只能选择测交的方式,这是孟德尔演绎推理时采用测交的必然性。教师在教学时如案例二般用淘汰法去教学,显然违背了演绎的本质,不利于学生思维的发展,也不利于学生掌握判断一个个体基因型的方法。
  3.4.3 由果索因不必然
  笛卡尔在《方法谈》中说道:“当我想降下来讨论那些特殊的东西时,许多不同的东西都纷纷表现出来,我想,人的心灵是不可能把地球上的无穷事物的种类或形式区分开来,除非上帝的意志放在那里使它们那样;或者,最后不可能使它们为我们所用,假使不是我们能由果索因,以及使用许多特殊的实验。”在笛卡尔看来,从原因中说明结果是必然的,但从结果中寻找原因则不是必然的。因为原因作为本质、一般隐藏在结果的后面,只能用的方法去猜测原因,猜测的正确与否,要用经验、用“特殊的实验来检验。”也就是说从假说中演绎出来的结论与经验事实相符合,这并不意味着假说一定是真理,而只意味着可以接受假说,把它当作真理来使用,因为在指导实践方面,它与真理具有相同的作用。在这里我们看到的是理性的局限性和经验的局限性。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,两对基因遗传图距足够远也会呈现自由组合的情况,完善了基因自由组合定律。所以既不能从经验中必然地引出真理,也不能用经验去裁定某一观念是否必然是真理。由此可以逻辑地得出结论:科学以假说的形式产生,也必然以假说的形式发展。


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