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高中生物新教材科学研究方法解读
高中生物新教材科学研究方法解读
“授之以鱼，不如授之以渔”。新课程标准下各种版本的生物新教材，更注重以各种科学研究方法，来展示知识和原理的发现过程，全面提高学生的科学素养。现将人教版《生物》教材中的主要科学研究方法加以汇编和解读，以供各位参考。
1 模型方法（生物1§3－3（在必修生物①、第三章、第三节，以下同））人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的形势或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。
1.1 常用模型类型：
1.1.1物理模型：（生物1§3－3）以实物或图画直观地表达所认识对象的特征。最常见的莫过于我们教材上的生物结构图、示意图了，还有一些人工构建的实体模型。如：制作DNA双螺旋结构模型；真核生物细胞的三维结构模型等。需要注意的是：科学性、准确性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否；生物照片包括实物照片、显微照片等不是物理模型。
1.1.2概念模型：以抽象文字或化学方程式等形式来表达一个实体的功能，如光合作用的概念和反应式；或以分枝状或圆圈来说明生物知识之间的关系。如每章自我检测题的画概念图部分。
1.1.3数学模型：（生物3§4－2）数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。常见两种：①曲线图：如种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线，DNA、RNA、染色体的数目变化的坐标曲线。优点：形象、直观。②数学公式：如“J”型增长模型，t年后，种群数量为：Nt＝№λt 。优点：比较准确。
1.2 优点：将复杂的内容简单化，将抽象的内容具体化，培养学生的直觉、形象思维。
2 类比－推理（生物2§2－2）
2.1例如:19世纪美国遗传学家萨顿以蝗虫作为研究对象，将看不见的基因与看得见的染色体行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出了基因位于染色体上的著名假说。但其正确与否，还需要做进一步验正。如在萨顿之后美国生物学家摩尔根用果蝇做实验材料，将控制白眼性状的基因与X染色体联系起来，用实验证明了萨顿假说的正确性。
2.2 优缺点：培养学生逻辑思维和推理能力。还要注意：类比－推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要通过观察和实验的检验。
3 假说－演绎法（生物2§1－1）在观察和分析的基础上，提出问题，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎和推理，再通过实验检验演绎推理的结论正确与否。如果实验结果与预期结果相符，就证明假说是正确的；反之，则是错误的。这种方法叫做假说－演绎法。例如：孟德尔基因分离定律和自由组合定律的发现过程，萨顿的基因位于染色体上的果蝇的实验证据。
3.1 提出假说（生物1§4－2）不是通过观察试验直接证实的，而是根据试验现象和有关知识，经过严谨的推理和大胆的想象，提出的一种假说。例如：1959年，罗伯特森提出细胞膜都由“蛋白质－脂质－蛋白质”三层结构构成的静态统一结构；1972年，桑格和尼克森又提出的“流动镶嵌模型”的生物膜分子结构模型。随着研究的深入，对膜的认识不断趋向全面和合理，说明科学的发现是一个动态发展的过程。
3.2 优缺点：使学生敢于向权威质疑，养成求实、创新的科学精神，能够辩证的对待科学发展中出现的新事物，培养学生的发散思维。但既然是假说，就需要通过观察和实验进一步验证和完善，其中方法和技术的进步起着关键作用。
4实验法 生物是一门实验性较强的自然学科。在各种科学研究方法中，实验起着非常重要的作用。它不仅意味着精确的操作，而且是验证假说和解决问题的最终途径。在新教材中，各种实验方法的单独或综合应用，使这一特点更明显。以下是和高中生物实验密切相关的内容：
4.1 控制变量（生物1§5－1）实验过程中可以变化的因素称为变量。分为三种：①自变量：人为改变的变量（一般采用“单因子变量”的原则）。② 因变量：随着自变量的变化而变化的变量。③无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响的变量（宜采用“等量性”的原则）。而实验分析的关键是找到题干当中的自变量，分析好要测的因变量。
4.2预实验（生物3§3－2）在进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验。这样可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。
4.3对比实验（生物1§5－3）设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较和分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。
4.4实验类型（根据实验目的不同）
4.4.1验证实验：实验成果前人已知，通过实验可使学生进一步掌握。如叶绿体中色素的提取和分离实验，可验证叶绿体中色素的颜色和种类，理解结构与功能相适应的规律。
4.4.2探究实验：在质疑中探究，在讨论中不断的修正自己的观点。通过探究活动，总结实验成功或失败的原因，从而得出正确的结论或实验证据。如探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度；探究影响酶活性的条件。
4.4.3还有一些是为了不同需要而做的实验。如：
①模拟实验：由于生物学中有很多研究对象直接用来进行实验非常困难，或者是不可能，通过模拟的方法制成研究对象的模型，模拟研究对象的实际情况，来进行实验研究。如性状分离比的模拟实验，模拟基因的分离和随机结合与生物性状之间的数量关系。
②观察实验：一般借助光学显微镜或电子显微镜，通过观察、识图，帮助学生克服对微观结构认识的困难，更形象、直观的学习生物知识，领悟发生的原理，解决抽象的问题。如观察DNA 和RNA在细胞中的分布；观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂。
4.5优点：通过实验操作和实验设计，可以培养学生尊重事实、严谨仔细的态度。掌握生物实验操作的基本技能，提高学生的思维能力和实践能力。
5 必修教材中用到的其他经典技术方法：
方法
所在章节
内容
应用
差速离心法
生物1
§3－2
将细胞膜破坏后形成的匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心，利用不同的离心速度产生的离心力，就能将各种细胞器分离开。
研究各种细胞器的组成成分和功能。
荧光染料标记法
生物1
§4－2
如用绿色和红色荧光的染料分别标记两种细胞表面的蛋白质分子，进行细胞融合实验，。
证明细胞膜具有流动性。
同位素标记法
生物1
§5－4
通过放射性同位素标记的化合物，弄清楚化学反应的详细过程。如：
①1939年，美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H218O和C18O2。
②20世纪四十年代，美国科学家卡尔文等用14C标记的14CO2做小球藻的光合作用实验。
③1952年，赫尔希和蔡森以T2噬菌体为实验材料，分别用32P和35S标记的噬菌体来侵染未被标记的大肠杆菌。
用于追踪物质的运动和变化规律。
①有力的证明了光合作用释放的氧气来源于水。
②探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径——卡尔文循环。
③证明DNA是遗传物质。
样方法
生物3
§4－1
在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群密度的估计值。（关键：随机取样）。
①用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。
②调查某种昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度等。
标志重捕法
生物3
§4－1
在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后，再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记的个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。
针对活动能力强，活动范围大、不宜用样方法来调查它们种群密度的动物。
通过以上分析和解读，充分说明科学发现离不开科学技术方法的进步，明确科学研究是一种探索真理的活动。只有理解了生物学科的本质以后，才可能将注意力从单纯记忆转移到思考和创造上来。作为高考这支指挥棒，近几年全国各地考题，在题型设计上也非常注重考察学生的学科能力。因此新教材中的科学研究方法及其所蕴含的思维方式，更要引起师生们的足够重视。