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生长素发现相关实验的演绎推理分析 朱晓林（北京市潞河中学 北京 101149） 摘要 通过生物科学史的教学提高学生的科学素养特别是提高学生的科学探究能力已成为高中生物教学界的共识，但对生物科学史中涉及的科学方法的认识还有很多偏差。本文通过对生长素发现过程中几个相关实验的现代科学方法分析，不仅阐明了每个实验内在的演绎逻辑关系，同时阐明了达尔文、詹森、拜尔和温特等人所做实验间的内在逻辑关系，希望对高中生物教师的科学史教学有一定借鉴和启发作用。 关键词 生长素发现 实验 科学方法 《普通高中生物课程标准（实验）》在课程性质中指出：“高中生物课程将在义务教育基础上，进一步提高学生的生物科学素养。尤其是发展学生的科学探究能力，．．．．．．”。美国《国家科学教育标准》早在1995年就提出了“科学素养公众化的概念”，同时指出“科学探究指的是科学家们用来研究自然界并根据研究所获证据做出解释的各种方式”。生物科学史本质上就是科学家进行科学探究的历史，生物科学史的教学实质上是教师带领学生重走科学家探究之路的过程，特别是重走科学家“思维之路”的过程，在此过程中学生的科学素养和探究能力得以不断提高，其中关键是教师的引导作用是否准确到位，教师自身是否具有科学家的思维头脑和思维方式。 1 问题的提出 当前，生物科学史在提高高中学生的生物科学素养、培养学生的科学探究能力以及激发学生的生物学学习兴趣等方面的作用已经毋庸置疑。无论是新课标、新教材的编写者还是普通中学教师对此已达成共识。然而，由于我们对生物科学史中涉及的科学实验方法的分析特别是其中包含的演绎逻辑关系的分析尚不够深入，老师们普遍对生物科学史中相关实验的认识和理解存在误差，甚至不少人还存在许多错误认识，严重影响了生物学史的课堂教学效果。例如人教版必修《遗传与进化》教材针对尼伦伯格和马太发现遗传密码的实验向学生提出了这样的问题：“如果你是尼伦伯格或马太，你将如何设计对照组的实验，确保你的重大发现得到同行的认可？”，言外之意是尼伦伯格和马太发现遗传密码的实验未设置对照组，因此没有得到同行的认可，编者还在该教材的教师参考书中给出了这样的答案：“作为对照实验的试管中，所有成分都与实验组的试管相同，但不加入多聚尿嘧啶核苷酸。”（见人教社“遗传与进化”教师教学用书）这种观点显然是错误的，因为加入不同氨基酸的各个试管间分明是相互对照关系。对科学方法认识上的类似错误在人教社的生物教材中还有多处。教材的编写者况且都会出现这种错误，普通高中生物任课教师在生物学史教学中出现各种错误认识或偏差也就没有什么奇怪的了。笔者在观摩各类级别的研究课时也发现，不仅是科学史教学存在此类问题，大凡只要涉及生物科学方法教学就会存在不同程度的错误。这反映出虽然我们开始重视对学生科学素养的培养，但我们毕竟才刚刚起步，我们自身的生物科学素养并不高，需要不断地研究、学习和提高。在此，笔者将自己对人教社必修3《稳态与环境》中生长素发现相关实验所涉及的科学方法的认识，拿出来与大家交流和分享，希望能起到抛砖引玉的作用，对老师们进行高中生物科学方法教学有所启迪。 2 生长素发现相关实验的现代科学方法分析 现代生物科学研究最为常用的方法也就是假说-演绎法。所谓假说-演绎法是在观察和分析基础上提出问题，通过推理和想像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 1 说明假说是错误的。其中演绎推理是一个逻辑思维的过程，演绎推理否严密直接涉及结论的正确性。但是在19世纪之前，生物科学的研究主要出于描述生物学阶段，直到孟德尔通过实验提出分离定律和自由组合定律，才使生物学的研究从描述生物学阶段过渡到实验生物学阶段，可以说孟德尔是第一个真正将假说-演绎法应用于生物学研究的科学家。因此，在此之前的许多生物科学研究并不符合现代意义上的科学研究，有些甚至纯粹是意外发现。例如，我们现在只要讲到遗传物质的发现都要提到的英国科学家格里菲斯的肺炎双球菌的体内转化实验，但事实上，英国科学家格里菲斯最初用小鼠设计的这一系列实验时并非为了研究细菌转化问题，而是在研究免疫学问题，直到他在二战中被炸死在伦敦自己的实验室中，他都不知道自己的实验对遗传物质的发现有多么重要的意义。因此，我们今天用现代科学研究的基本原理分析前人的实验，其目的不是挑前人的错误或毛病，而是通过这些实验的分析帮助学生理解现代科学研究的方法，特别是其中的演绎推理的方法，培养学生严密的逻辑思维能力。下面我们沿着现代科学方法的基本思路来分析生长素发现的几个相关实验。 这里有三点需要说明：一是关于达尔文的假设。尽管没有资料明确指出上述假设，但我们从达尔文和他儿子