生物科学研究的基本方法是

中考试题，一题一论：山东省潍坊市2019年初中学业水平考试生物第1题，原题如下。1.为了解潍县萝ト各个品系以及栽培现状，某研究小组先后到各萝卜主产区，考察种植环境、查阅和收集相关资料、走访相关人员。其主要采用的科学研究方法是（　　）A.实验法　　B.调查法　　C.观察法　　D.测量法解析：此题考查生物科学方法。科学方法就是人们为实现达到认识客观世界这一基本目的而采用的手段和途径。人教版初中生物教材涉及的科学方法有观察、调查、对照实验、实验组和对照组、抽样检测（七上）、作出假设、设置重复组（七下）、培养细菌、真菌的一般方法、生物分类（八上）、推测、比较（八下）。接下来具体分析下这些科学方法的涵义。观察是科学探究的一种基本方法，认识生物、研究生物离不开科学的观察。科学观察可以直接用肉眼，也可以借助放大镜、显微镜、望远镜等仪器，或利用照相机、摄像机、录音机等工具，有时还需要测量。科学观察不同于一般的观察，要有明确的目的；观察要全面、细致和实事求是，遵循由整体到局部、由上到下、由左到右、由表及里、由粗到细等原则，并及时记录下来；对于长时间的观察要有计划，有耐心；观察时要积极思考，多问几个“为什么”。在观察的基础之上，还需要同别人交流看法，进行讨论。选项C错误。调查是科学探究常用的方法之一。为达到设想的目的，制订计划，收集研究对象的相关信息，然后进行分析、综合，得出结论的研究方法。调查时首先要明确调查目的和调查对象，制订合理的调查方案。有时因为调查的范围很大，不可能逐一调查，就要选取一部分调查对象作为样本。调查过程中要如实记录。对调查结果进行整理和分析，有时还要用数学方法统计。最后写出调查报告。选项B正确。对照实验又叫单一变量实验，是探究实验的一种基本形式。是指在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同以外，其他条件都相同的实验。设计对照实验，要遵循单一变量原则，即在实验设计过程中，除了把需要探究的条件作为唯一变量外，其他条件应保持一致且适宜。只有这样，才能使探究结果更加真实、可靠，才有可能得出正确的结论。对照实验中一般有实验组和对照组两组实验。实验组是指接受实验变量处理的一组，即人为控制变量的为实验组；对照组是指不接受实验变量处理的一组，即变量是理想的或接近自然状态的为对照组。一组对照实验中要有且只有一个变量，其他条件都应相同且适宜，否则无法确定实验现象究竟是由什么因素引起的。抽样检测是指从检测对象总体中抽取少量个体作为样本，对样本进行检测的结果能够反映总体情况的方法。抽样的方法有讲究：样本大小要合适，样本过大不仅浪费材料，而且费时费力，样本过小则准确性差；要做到随机取样，不能凭主观想法挑选样本；检测的方法要科学、作出假设需要根据已有的知识和经验来进行。针对不同的问题作出的假设是不同的。有的问题可能不需要作出假设，比如测种子的发芽率，在测定之前，不需要对种子发芽率提出假定的数值。设置重复组：实验测得的数据往往存在误差，因此需要设置重复组。也就是同一个实验在相同的条件下要重复做几次。如果重复组的实验数据十分相近，则说明这个实验的结果排除了偶然因素的影响。实验结果应当取各重复组的平均值。培养细菌、真菌的一般方法：（1）配制培养基；（2）高温灭菌；（3）冷却接种；（4）恒温培养。生物分类是研究生物的一种基本方法。生物分类主要是根据生物的相似程度（包括形成结构和生理功能等），把生物划分为种和属等不同的等级，并对每一类群的形成结构和生理功能等特征进行科学的描述，以弄清不同类群之间的亲缘关系和进化关系。推测是根据已知的事物，通过思维活动，对未知事物的真相提出一定的看法。科学的推测需要有一定的证据做基础，还需要有严密的逻辑以及丰富的联想和想象。比较是指根据一定的标准，把彼此有某种联系的事物加以对比，确定它们的相同和不同之处。例如，对不同种类生物的形态结构进行比较，可以推断它们之间的亲缘关系。以上11个科学方法是人教版中的全部了。生物实验是指在特定的环境条件下，运用一定的仪器、材料和药品，通过科学方法，有目的地观察研究一般情况下不易观察到的生物体结构和生命活动现象的过程。生物学是一门以实验为基础的自然科学。通过生物实验，不仅能帮助学生理解生物学的概念和规律，真正学好生物学基础知识，而且有利于启发学生积极思维，进行科学方法训练，培养学生的科学素质。选项A错误。测量法是指根据某一规则给测量对象的某些特性分配数值（数值化）的研究方法。如用干湿计，在一天之内，分早、中、晚三次，分别测量裸地、茂密的灌丛和树木中的湿度，探究植物对空气湿度的影响。选项 D错误。温湿度计有学生问我，老师，考试的时候我并没有像你分析的那样想这么多，我一看就知道这题正确选项是B。这说明什么，说明基础知识不仅掌握的熟练，还能灵活运用，尤其是会运用。最起码大史分析的这些知识点你都熟悉。解析题目，并不是说就题论题，如果是就题论题的话，那相当简单了，四个选项四句话，也能解释的差不多。我们在平时做题、解析时，不仅要弄清此题的来龙去脉，还要前思后想，这样才能保证精益求精。举一反二：1.科学家用不同的研究方法揭示出生命的奥秘。在下列科学研究过程中，主要研究方法与其他三项不同的是（　　）A.达尔文提出自然选择学说B.巴甫洛夫研究条件反射的建立C.孟德尔发现遗传的基本规律D.斯帕兰札尼研究胃的消化作用2. 下列有关科学探究活动及其探究方法不对应的是（　　）A.检测不同环境中的细菌和真菌――调查法B.采集和测算空气中的尘埃粒子――五点取样法C.探究扦插材料的处理对植株成活的影响――实验法D.用大彩纸和小纸片等探究保护色的形成过程――模拟探究法喜欢加关注。图片来源于网络，如有侵权，请联系删除。谢谢。参考答案1A　　2A　　

高考生物 古语云：授人以鱼不如授人以渔，学知识，要掌握科学的方法。高中生物虽然只占据高考理综试卷的一部分，但是千金难买一分的高考考场上，尽可能多地掌握一些知识点，便增加几分胜算。那么如何进行生物的复习，才能够在有限的时间内，获得事半功倍的效果？京航教育学霸为大家推荐以下几种学习生物的方法： 1、分析和综合的方法　　分析就是把知识的一个整体分解成各个部分来进行考察的一种思维方法，综合是把知识的各个部分联合成一个整体来进行考察的一种思维方法，分析和综合是生物学学习中经常使用的重要方法，两者密切联系，不可分割。只分析不综合，就会见木而不见林;只综合不分析，又会只见林而不见木。　　2、比较和归类的方法　　比较是把有关的知识加以对比，以确定它们之间的相同点和不同点的思维方法。比较一般遵循两条途径进行：一是寻找出知识之间的相同之处，即异中求同;二是在寻找出了事物之间相同之处的基础上找出不同之处，即同中求异。归类是按照一定的标准，把知识进行分门别类的思维方法。生物学习中常采用两种归类法：一是科学归类法，即从科学性出发，按照生物的本质特性进行归类;二是实用归类法，即从实用性出发，按生物的非本质属性进行归类。　　3、系统化和具体化的方法　　系统化就是把各种有关知识纳入一定顺序或体系的思维方法。系统化不单纯是知识的分门别类，而且是把知识加以系统整理，使其构成一个比较完整的体系。在生物学学习过程中，经常采用编写提纲、列出表解、绘制图表等方式，把学过的知识加以系统地整理。具体化学习　　具体化是把理论知识用于具体、个别场合的思维方法。在生物学学习中，适用具体化的方式有两种：一是用所学知识应用于生活和生产实践，分析和解释一些生命现象;二是用一些生活中的具体事例来说明生物学理论知识。　　4、抽象和概括的方法 抽象是抽取知识的非本质属性或本质属性的一种思维方法，抽象可以有两种水平层次的抽象：一是非本质属性的抽象;二是本质属性的抽象。概括是将有关知识的非本质属性或本质属性联系起来的一种思维方法，它也有两种水平层次：一是非本质属性的概括，叫做感性概括;另一种是本质属性的概括，叫做理性概括。 5、掌握好的记忆方法 记忆是学习的基础，是知识的仓库，是思维的伴侣，是创造的前提，所以学习中依据不同知识的特点，配以适宜的记忆方法，可以有效地提高学习效率和质量。掌握方法记忆方法很多，下面仅举生物学学习中最常见的几种。 （1） 简化记忆法　　 即通过分析教材，找出要点，将知识简化成有规律的几个字来帮助记忆。例如DNA的分子结构可简化为“五四三二一”，即五种基本元素，四种基本单位，每种单位有三种基本物质，很多单位形成两条脱氧核苷酸链，成为一种规则的双螺旋结构。 （2） 联想记忆法 即根据教材内容，巧妙地利用联想帮助记忆。例如记微量元素：铁锰硼锌钼铜这六种元素，可以用谐音记忆铁猛碰新木桶，这样就记住了，而且不容易遗忘。 （3） 对比记忆法　　在生物学学习中，有很多相近的名词易混淆、难记忆。对于这样的内容，可以运用对比法记忆。对比法即将有关的名词单独列出，然后从范围、内涵、外延乃至文字等方面进行比较，存同求异，找出不同点。这样反差明显，容易记忆。例如同化作用与异化作用、有氧呼吸与无氧呼吸、激素调节与神经调节、物质循环与能量流动等等。 （4） 衍射记忆法 此法是以某一重要的知识点为核心，通过思维的发散过程，把与之有关的其他知识尽可能多地建立起联系。这种方法多用于章节知识的总结或复习，也可用于将分散在各章节中的相关知识联系在一起。例如，以细胞为核心，要衍射出细胞的概念、细胞的发展、细胞的学说、细胞的种类、细胞的成分、细胞的结构、细胞的功能、细胞的分裂等知识。学会总结 6、最后要形成良好的学习常规。建立良好的学习常规，是学好生物学知识的重要保证，我们所说的学习常规，是指我们学习过程中必须注意的几个步骤，包括预习、听讲、复习和作业，总结等步骤。 学习方法的优劣是学习成败的关键，要想取得理想的学习效果，必须掌握科学的、高效的学习方！

“初中生物学科知识与教学能力”考试大纲及题型一、考试目标1.生物学科知识与能力：掌握生物学科的基本事实、概念、原理和规律等基础知识，具备生物学科的基本研究方法和实验技能；了解生物学科发展的历史和现状，关注生物学科的最新进展；能举例说出这些知识与现实生活的联系。2.生物学教学知识与能力：掌握生物学课程与教学的基本理论，准确理解《义务教育生物课程标准（2011 年版）》，并能用其指导初中生物学教学。3.生物学教学设计能力：根据生物学科的特点，针对初中学生的认知特征、知识水平和学习需要选择教学内容，依据课程标准和教材，确定恰当可行的教学目标，确定教学重点和难点，选择合适的教学策略和方法，合理利用生物学课程资源，设计多样化的学习活动，形成完整的教学方案，了解生物学教学评价的基本类型和方法。二、考试内容模块与要求（一）学科知识1. 掌握与初中生物学课程相关的植物学、动物学、植物生理学、动物生学、微生物学、遗传学、生态学、细胞生物学、生物化学和生物进化等 领域的基础知识和基本原理及相关的生物技术；了解生物学科发展的历 史和现状，关注生物学科的最新进展。2. 掌握生物学科学研究的一般方法，如观察法、调查法、实验法等，运用生物学基本原理和基本研究方法分析和解决生活、生产、科学技术发展以及环境保护等方面的问题。（二）教学知识1. 理解初中生物学课程的性质、基本理念、设计思路和课程目标；熟悉初中生物学课程10个主题的内容标准涉及的重要概念；知道课程资源的类型及其适用范围。2.了解初中生物学教材的编写理念、编排特点及内容呈现形式。3.了解生物学教学理念、教学策略、教学设计、教学技能、教学评价、教学研究等一般知识与技能。4.了解生物学科理论教学、实验教学、实践活动的基本要求和过程。5.掌握初中生物学核心概念的一般教学策略。（三）教学设计1. 学习需求分析（1）分析学习者分析初中生学习生物学课程的一般特点，如年龄特点、整体识水平、能力水平等。分析初中生学习生物学课程的差异性，如个性差异、知识水差异、不同的学习态度等。（2）分析教材根据《义务教育生物课程标准（2011 年版）》及教材的编写思路和特点，确定课时内容在教材中的地位和作用，对教学内容进行合理的选择和组织，明确教学内容的相互关系和呈现顺序。通过分析教学内容和学生已有的知识基础，明确核心概念，定教学重点与教学难点。2. 确定教学目标（1）领会初中生物学课程“知识、能力、情感态度与价值观”三维目的含义。（2）根据三维目标、教学内容和学生特点，确定并准确表述教学目标。3. 选择教学策略和方法（1）根据教学目标、教学内容和学生认知特点，选择合适的教学策略和方法。（2）合理选择和利用课程资源。4. 设计教学过程（1）合理安排生物学教学过程的基本环节。（2）设计合理的教学流程。（3）分析并评价教学案例。5. 撰写格式规范的教案6. 了解生物学教学评价的基本类型和方法三、试卷结构四、题型示例1．单项选择题（1）取甲、乙、丙、丁 4 片大小、质量和叶龄都相同的新鲜菠菜叶片，作以下处理：然后再将 4 片叶片置于通风处，出现萎蔫现象的先后顺序是A.甲→乙→丙→丁 B.甲→丙→乙→丁C.丁→乙→丙→甲 D.丁→丙→乙→甲（2）给刚出生的婴儿接种卡介苗预防结核病，卡介苗在免疫学上属于A．抗体 B．抗原 C．溶菌酶 D．抗生素2．简答题（1）在用显微镜观察蚕豆叶下表皮的临时装片时，甲、乙、丙、丁 4 位同 学分别在视野中看到的物像如下图所示。哪位同学的观察效果最好？你如何指导 其他 3 位同学改进实验操作以获得最佳观察效果？3．教学设计题阅读义务教育初中阶段教材中“生态系统的组成”的内容（教材内容略）， 设计这节课的课堂导入。4．材料分析题阅读以下材料，回答相关问题。回答：（1）根据以上教学设计思路，分析该教师的教学设计中使用了哪些教学策略？（2）在实施这些教学策略时应注意哪些问题？

怎样学好高中生物呢？需要掌握学习的基本方法高中生物涉及到的只是一些基础上的内容，学习生物需要掌握科学的学习方法，才有可能真正学好生物，考取出色的成绩。只要用对方法，学起来真的很轻松。那么，对于生物的学习，学生可以从哪些方面入手呢？一、掌握高中生物的学习规律规律是事物本身固有的本质的必然联系。生物的学习有自身的规律，掌握这些生物的学习规律将有助于生物知识的理解与运用。学习生物同其他学科一样，也要遵循认识规律。我们需要明白人的认识都是由浅到深，由少到多，逐步积累，逐步深入的。因此学习不能急于求成、一步到位，需要持续地努力，一定可以准确掌握生物知识，形成学习能力。学习生物还需要有浓厚想学习兴趣，有了兴趣之后，学生会发现高中生物学起来真的很有趣。二、突破高中生物学习的难点有些生物知识比较复杂，但是因为过于抽象，同学们学起来感到有些困难，这时就应化难为易，设法突破难点。因为实验更能加深同学们对生物知识点的理解和记忆。所以，同学们可根据书本上的内容多做一些生物小实验。生物学习中有许多知识的难点存在于生命运动的复杂过程中，而学习的时候需要抓住主要矛盾，就可以能使知识一目了然。思维越离开具体事物，就越加抽象。有些生物的知识，与现实联系比较少，学生理解起来有困难。因此，学习生物常常需借助图形 、标本 、录像等形象化的手段来帮助理解一些抽象的知识，提升知识的理解效果。学习生物时，零散知识条理化 ，理论知识具体化、一般问题特殊化等突破难点的方法，都是高中生物学习的好方法。三、善于对高中生物的知识归纳总结在生物新课学习过程中，可以将知识分块学习。学习之后再把各分块的知识联系起来，归纳整理成系统的生物知识。这样不仅可以在脑子里形成完整的知识结构，而且也便于理解和记忆，并且可以综合运用。要将各知识点按照本身的逻辑关系将其串联。要掌握各知识点之间的内在联系，理清点线的纵横关系，由线到面，扩展成知识网络。要抓重点、抓主流，进行归纳总结，不要面面俱到。四、善于对高中生物知识灵活运用灵活运用是学好学活生物的关键，因为认识的目的就在于应用。只有灵活运用知识才能记得牢，才能进一步深化对知识的理解，才能运用知识解决理论题或解决生产、生活中的实际问题。尤其是后者正是中学生的薄弱环节，必须高度重视。生物无处不在，无处不用，只要细心，定能学好、学活，考取理想的学习成绩。学习高中生物，不能埋头苦背是多动脑、多研究才是好方法！

弗朗西斯·克里克（Francis Crick，1916-2004）是公认的20世纪最伟大的生物学家之一。他与吉姆·沃森合作发现了DNA双螺旋结构，同时还预见了转运RNA的存在，提出了中心法则，领先破解了遗传密码表，为分子生物学奠定了基础。《狂热的追求》是克里克对经典分子生物学一段发展历史的记录和总结，自1953年发现DNA双螺旋开始，至1966年破译遗传密码结束。并简短概述了自己的成长教育经历和专业方向选择。这本书的第13章“总结”堪称是这位卓越学者的生物学研究思想的精髓，特摘录于此，以飨读者。《狂热的追求》（湖南科技出版社，2020年9月）。前往“返朴”（ID：fanpu2019），点击“在看”并发表您的感想至留言区，截至2021年1月16日中午12点，我们会选出2条留言，每人赠书一本。撰文 | Francis Crick翻译 | 傅贺生物学研究之所以特别，是因为漫长岁月中发生的自然选择。每一个生物体、每一个细胞、每一个生物大分子，都是长时间复杂作用的产物，这个过程往往可以追溯到数十亿年之前。这使得生物学跟物理学大相径庭。物理学，无论是它的基础研究，比如研究基本粒子及其相互作用，还是应用研究，比如地质物理学或者天文学，都跟生物学非常不同。固然，在后两个例子中，我们同样会处理漫长岁月内的变化，我们观察到的可能也是历史进程的终产物。美国大峡谷中层层叠叠的岩石是一个明显的例子。不过，虽然星系也会“演化”，但它们却不是通过自然选择发生的。在生物学之外，我们见不到类似于自然选择的过程：某种构型的精准复制，复制中出现的突变，稀有的突变日益普遍。即使我们可能偶然瞥见了这样的过程，它也不会一再发生、渐趋复杂。生物学的另一个关键特征是同时存在着许多一模一样的复杂结构。当然，许多星星总体看来差不多，地质岩石中的许多晶体肯定也具有基本一致的结构。不过，一种类型的蛋白质，通常有许多完全一样的拷贝。如果仅仅是偶然因素，而没有自然选择的帮助，这种事件发生的概率微乎其微。物理学的另外一个不同之处在于，它的结果往往可以表述为精炼、深刻，甚至与直觉相反的普遍规律。生物学里没有哪个理论可以与狭义和广义相对论，或者量子电动力学，甚至是简单如牛顿力学定律（能量守恒、动量守恒）相提并论。但是生物学也有它的“定律”，比如孟德尔遗传定律，它们往往是相当宽泛的总结归纳，而且会有显著的例外。物理学定律，我们认为，在宇宙各处都适用，这一点对于生物学很可能就不成立。我们不清楚外星生物（假如它果真存在的话）跟地球上的生物有多接近。我们可以相当肯定，它可能也受制于自然选择或者某种类似的机制，当然这一点也只是猜测。生物学揭示的是机制，即化学组分造成的机制。在演化的过程中，古老的机制往往由于新机制的加入而发生改变。虽然奥卡姆剃刀原则在物理学中有用，但对生物学研究却可能有害。因此，用简单和优美来指导生物学研究恐怕失之草率。虽然有人认为DNA分子既简单又优美，但是我们不要忘了，DNA分子几乎肯定出现于生命的源头，而彼时自然界还非常简单。生物学家必须时刻提醒自己，他们的观察对象不是设计出来的，而是演化出来的。也许有人认为，演化理论对于指导生物学研究会发挥很大的作用，但是实情并非如此。仅仅是搞清楚现在发生了什么都非常困难，要弄明白演化的进程更是难上加难。因此，演化的论据可以提示可能的研究线索，但是过于信赖它们则非常危险。除非对其中的机制理解得比较透彻了，否则我们很容易做出错误的推断。所有这些因素都会使物理学家觉得难以适应大多数生物学研究。物理学家很容易就进行错误的归纳，编织出一个过于整洁、强大、干净的理论模型。不出意外，这些模型很少跟实验数据吻合。而要提出一个好的生物学理论，我们必须透过演化产生的叠床架屋，看到背后的基本生物学机制，但是我们也要意识到，它们可能已经被其他次级机制遮蔽。在物理学家看来无比复杂的进程可能是自然界中最简单的，因为大自然只会在现有的机制上添砖加瓦。遗传密码就是一个很好的例子。谁会发明出这样一个包含了64个三联体的复杂机制？无疑，从理论上说，无逗号密码肯定最有吸引力。这个优美的解决方案基于一个非常简单的假定——可惜它完全错了。即便如此，遗传密码也遵循一定的简单规律——密码子都包含三个碱基。相比之下，摩尔斯电码中的代号有不同的长度，越短的符号编码越长的字母。这使得电码非常高效，但是大自然在一开始可能不会产生如此复杂的特征。因此，对于生物学里有关“效率”的论证必须保持必要的怀疑态度，因为我们不知道各式各样的生物体在演化过程中遭遇过什么具体问题。如果不了解这些，我们如何断定哪种“效率”在发挥作用。从遗传密码的例子里，我们还可以得到更具一般性的教益。那就是，在生物学中，有些问题可能还不适合于理论探索，或者时机还不够成熟。这可能有两方面的原因。第一点我在前文已粗略提及——现存机制可能部分地源于历史偶然因素。另外一点是，所需的“计算能力”可能过于复杂，蛋白质的折叠问题似乎就是如此。大自然毫不费力地执行着这样的折叠“计算”，无比精准，而且多条线索并行，这种综合能力让我们叹为观止。此外，演化可能已经形成了有效的策略，在诸多可能的结构中找到捷径，形成正确的折叠。蛋白质的最终结构是原子之间吸引力与排斥力的微妙平衡。对其中的每一个因素进行精确计算都非常困难，但是，要估测任何可能结构的自由能，我们必须估计它们的差异。另外，该过程往往发生在水溶液环境，所以我们还必须考虑到蛋白质周围的水分子，于是问题更加复杂。这些困难并不意味着我们不应当寻找其中的普适原理（比如，水溶液中的蛋白质折叠的时候倾向于把疏水基团包裹起来），但这的确意味着我们最好搁置这样的问题，起码避免在过早的时候试图正面解决它们。回顾分子生物学的历史，我们还可以得到一些教训，虽然我们在其他科学分支里也可以发现这样的先例。说来令人震惊，一个简单的错误观念就会使研究陷入困境。比如，我曾错误地认为DNA的每一个碱基都存在着至少两种构型。另一个更加严重的错误是，我认为核糖体RNA就是信使RNA。但是，看一看这个错误的观念是多么的“可信”吧。胚胎学家布拉克特（Jean Brachet）曾表明，凡是蛋白质合成旺盛的细胞，其细胞质里也含有大量的RNA。布伦纳和我知道，要把DNA中的遗传信息传送到细胞质里的核糖体，必须要通过某种形式的信使，而且我们假定了它必须是RNA。这两点我们都是正确的。但是，谁能如此大胆，敢说我们看到的RNA并不是信使RNA，而真正的信使是另外一种RNA？我们可能还没有检测到它们，或者它们的含量很低，或者很快就降解了。只有当逐渐积累起来的实验事实与基本假设发生冲突的时候，我们才可能放弃先入之见。但是，我们之前就敏锐地意识到了有些地方不对劲，而且我们一直在寻找漏洞在哪。正是这种对观念的不满使我们有可能发现错误所在。如果我们没有尽心尽力地思考这些矛盾之处，我们可能永远无法找到答案。当然，最终总会有人发现它的，但是这个研究领域可能进展得更慢——而我们将成为笑柄。有一种经历很难诉诸笔端，除非你自己也曾亲历过，那就是：当正确的观念构造某一刻终于水落石出，如同顿悟，澄明之感在脑海中汹涌澎湃。你很快就看到许多之前难以理解的事实如何被新的假说妥帖地解释了。你可能会责怪自己为什么没早一点想到这个解释，它现在看来如此明显。但之前这一切都是云山雾绕。往往，要证明一个新的想法，我们需要一个不同的实验设计。有时候，这样的实验可能在较短的时间完成，如果成功，它就把假说牢牢地确定下来。在一年甚至更短的时间里，研究人员就能感受到“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。前文（第10章“分子生物学中的理论”）讨论了一般的否定性假说（如果我们确实可以发现一个好的假说的话）的重要性，避免混淆过程本身与控制该过程的机制，特别是不要颠倒了次要过程与主要过程。尽管如此，在今天的理论工作中，一个常见的错误是，在提出了一个权宜之计之后就不再寻找真正的好模型。理论工作者几乎总是格外偏爱他们自己的想法，这往往是因为他们对这些想法格外熟悉。要理论工作者承认他珍视的理论固然有一定的合理性，但可能是完全错误的——这一点非常困难。根本的问题在于，自然如此复杂，许多理论都可以一定程度上解释实验结果。如果说，优美和简洁对生物学来说可能是危险，那么我们凭借什么向导才能走出理论的丛林呢？对我来说，唯一真正有用的向导包含在实验证据里，虽然这种信息也不是没有危险，因为如我们见过的，有些实验结果往往误导人，甚至是完全错误的。因此，仅仅对实验证据有泛泛的认识是不够的，必须对许多不同类型的证据都有深刻的、批判性的洞察，因为你永远无法知道哪种类型的事实可能会提供解决问题的钥匙。在我看来，采取这种办法的理论工作者寥寥无几。当遇到难题的时候，他们往往对理论做些小修小补，而不是寻找关键的实验检验。我们应该自问的是：我所构建的理论的核心特征是什么？如何检验它？是否需要某些新的实验方法来检验？生物学的理论工作者应当认识到：仅仅凭借一个机智的念头把他们想象到的事实稍稍联系起来，很难提出一个有用的理论。第一次尝试就提出一个好的理论，可能性更加微乎其微。只有外行才会对他们的第一个“宏大、优美”的主意抱住不放，内行懂得他们必须经过多次尝试，不断提出理论，才有可能击中要害。而抛弃一个理论、追逐另一个理论的过程可以让他们获得批判性的、不偏不倚的态度，这对他们的成功至关重要。理论生物学的工作在于建议新的实验。一个好的理论不但要提出预测，更要提出惊人的预测，而且日后证明是对的——如果这些预测在实验工作者看来非常明显，那还需要理论做什么？理论工作者们常常抱怨实验工作者忽视他们的工作，让理论工作者先提出一个惊人的理论，然后世界才会承认他对于复杂的问题可能别有洞察（尽管它并不总是正确的）。在此之后，那些本来忽视他的实验工作者们可能会提出一连串的问题，理论工作者也许难以招架。如果本书能帮助人们提出一个好的生物学理论，那就算不辱使命了。本文经授权节选自《狂热的追求》（湖南科技出版社，2020年9月版），有删节。

刚进入初中的新生可能会接触一个全新的课程，生物系。很多初中生刚接触过这个科目，总觉得课本知识点特别破，特别是讲一些细胞组织、植物知识，那些表达术语总是记不起。事实上，在小学阶段的学生，自然科学课程包含一些生物知识，但如果整个系统，或从生物系。事实上，如果你想进入生物课程，快速入门，学好这门课程，你可以灵活运用生物教材中的许多插图，非常有用！生物教材的一个重要特点是以图代文，以文辅助图，图文结合。例如，在学习细胞的结构和功能时，阅读文本部分要花费大量的时间，而且不容易记忆。如果把图片和图片结合起来使用，在识别图片时会把相应的细胞结构和功能联系起来，结果会事半功倍。因此，图文学习方法可以促进对生物学知识的理解，特别是生物地图还可以作为掌握知识的蓝图，看图回忆生物学知识，然后画图表达生物学知识。所以学生应该对教科书上的生物插图有很好的了解，具体分类和功能！1、生物插图的分类生物教材中的插图可分为生态图、形态结构图、生理功能图等。从图形的表现形式来看，可以分为示意图、模式图、插图等。对于内容不同、表达方式不同的插图，要掌握图纸识别的方式和要点，才能正确理解图纸的内容和要点。2、动物生态插图主要是通过了解学生这种动物的生活工作环境和生活教育方式。例如，在学习种群、生物链相关研究内容时，一要知道各种生物技术因素之间的相互影响关系和生态因素的综合作用；二要知道各种生物与环境的相互合作关系，逐渐形成生态学观点。3、形态结构插图首先，要区分这是整体解剖图、器官形态结构图，还是显微镜下的放大图；其次，还要搞清楚这是器官系统的自然位置图还是切片图。4、信号图和图案图示意图用简洁的线条和图画表现复杂的结构，如线粒体结构图；模型图的主要特点是突出某些动植物结构或生理功能的典型性和共性，而不是画出特定的动植物结构和生理功能，如植物细胞的亚微观结构模型图。5、图解插图拥有属性是用箭头和少量的词汇概括地描述复杂的结构或生理功能，例如能量的释放、转移和利用。无论什么样的插图，都要求学生正确理解图片所表达的知识内容，这样在学习生物的过程中，就可以熟练掌握其复杂的结构知识，而不是去记忆一些原理和结构，而是通过生物插图，用图像记忆代替抽象的概念记忆。我相信这个方法更适合刚接触生物的同学。有了好的概念后，他们在接受更难更复杂的生物知识时，可以达到基础知识。初中阶段全套课程的核心学习方法和诀窍，精华内容重点罗列！让学生轻松掌握语文、数学、外语三门主课，以及文综、理综的每门学科的学习奥秘，这些都是你必须了解的学习之法，避免陷入低效的困境！如果学生有不明白的地方，可以关注老师，并且咨询老师领取讲义哦！

人体是一个网络化开放式的复杂巨系统，具有高智能、自组织、自调节、自稳态等特征，通过能量信息传递进行新陈代谢，自我更新、自我修复、自行运动、自我繁衍。对人的生命活动本质规律的揭示应该是现代科学技术交叉融合的主攻方向。就生命科学领域而言，需要揭示三大基本科学问题：解析组成生命体的微观结构，探索结构之间的关联关系，揭示结构及其功能的时相性变化规律。生命活动的本质从以还原论为代表的微观角度理解，是蛋白质及其他生物大分子的同化作用和异化作用的对立统一运动过程，以生物大分子自我更新、自我复制、自我调节为机制；从宏观角度理解，是维系人体生命活动的结构系统在演变中所表征的高智能、自组织、自调节、自稳态，新陈代谢、自我修复、自我繁衍的过程，维系机制是能量信息的网络化传递。笔者认为，生命科学研究应该是还原论、整体论、信息科学三者的深度融合，以基因组学、蛋白质组学、代谢组学、微生物组学、单细胞图谱刻画等为代表的生命科学技术，从超微观的分子、微观的生物大分子、亚细胞、细胞、细胞间联系到组织、器官、系统和整体等多个层面，系统解析人体结构，探索结构间的关联关系，系统研究组织器官细胞的精细结构及其功能的时空变化，获取海量的生命活动数据知识，并转化为数学模型，模拟、复现或再现相关生命活动过程，系统解密生命活动的本质。这是生命科学技术发展的方向和追求的目标。医学科学与以大数据、物联网、人工智能和量子计算为代表的信息技术深度融合，是促进生命科学进步的必然途径。生命科学的困境现代科学技术解决了生命科学领域的部分难题，人类健康维护有了明显进步，疾病谱发生了改变。但是，由于至今尚未从整体上系统揭示人类生命活动的本质和规律，使我们在健康领域仍然处于有些老病未解、新病不断出现的窘境。主要表现在以下方面。一是现代医学进步缓慢。后基因组时代，现代医学对疾病的认知和治疗并没有本质上的突破，比如沃森在2013年甚至宣称：多少年来想通过基因序列治疗癌症和其他疾病是“没价值的”。过度依赖基因层面的治疗选项，对某些疾病的治疗总体上很可能是退步了，而且增加了很多费用。二是生命科学研究缺乏公理体系和数学计算。现代自然科学是建立在受控实验所得到的公理之上，关键在于逻辑化和公理化；医学研究是建立在结构学、功能学和生物实验观察之上，这些观察结果未能实现数理逻辑上的公理化。数学家在生物学中取得的成功远不及在物理化学方面，没有形成计算医学的研究范式，DNA螺旋依然只能观测一些二维现象，还未能系统揭示三维、四维的内在分子互作关系上的数理逻辑机制。三是一些新方法运用不能从根本上促进医学进步。人类医学仍然停留在传统时代，依然在用天然的和化学的物质去对抗治疗疾病，对整体生命活动改善有限；外科手术演变成微创治疗，但微创仍是外科手术的一种，这种技术的“发展”是以丢掉组织为代价来治疗疾病的。而现代的互联网医学、人工智能医学只是信息技术本身的进步与拓展，还没有实现医学与信息科学的真正融合，形成相互促进式的发展。需揭示的三大问题一是解析人体微观结构。细胞是生命体的核心单元，人体是一个由约37万亿~40万亿个细胞构成的复杂系统。目前微流控细胞分离、单细胞DNA/RNA测序、细胞原位分析、质谱流式细胞分析等技术已经逐渐建立并用于单细胞分析。单细胞检测技术会产生包括DNA序列、RNA序列蛋白质等生物分子组成，以及它们的细胞空间位置等海量数据，应对这些数据进行分析， 用生物信息学方法从中筛选出有用的信息来建立细胞结构图谱数据库。如通过目前的形态表征差异来区分不同的细胞，推测人体的细胞类型可能有200到300种不等，但如果用单细胞图谱刻画技术，可能会发现有上万种类型的细胞。二是探索结构之间的关联关系。转录水平本身在许多情况下不足以用来预测蛋白质表达水平以及解释基因型与表型的关系。以复杂系统科学的整体论作为方法论，探索在生物分子、细胞、组织、器官等多个层级结构之间相互作用中“涌现”出的新属性，系统探索它们之间的关联关系，有利于提升从微观层面系统认知健康与疾病的特征，研发具有多靶性系统性调节和干预的新药。三是揭示结构及其功能的时相性变化规律。自然界任何物质都是在不断演变的，人体从受精卵形成时起到生命活动结束，所有组织结构及其功能无不发生时相性的变化。揭示随时间变化的生物大分子变构及细胞状态特征、瞬时属性、细胞数量等信息，以及不同健康状况、不同基因型、不同生活方式和生活环境下的生物大分子变构及细胞状态结构的动态变化规律，是认知生命活动规律的方法和路径。采用密集数据驱动的科学范式，挖掘隐藏于高维、高通量多维融合的生物医学大数据中的新洞见，将生物医学领域的知识模型转换为数学模型，以生物医学大数据作为输入参数，以人工智能算法对模型进行迭代、训练，输出旨在揭示逼近于真实的生命系统结构与功能的时相变化表征。新的方法论及其科学意义生命科学研究的方法论是解析生命体微观系统性、复原宏观整体性。人体经络可能是能量信息流纵横交错、由表及里的网络化传输模式。维系机体生命活动的能量信息由表及里地传递于各系统间、器官间、组织间、细胞间、亚细胞结构间。能量信息还与体外环境、体表体腔微生态环境进行实时沟通交换。经络的载体形式可能是：细胞骨架、细胞膜、细胞间链接、组织内及组织间结缔组织，这种网络化的物理结构可能是信息能量的传递通道（信道）。 人体的这种能量信息网络（经络）用现代物理及信息技术应该能够实现可视化。刻画人体能量信息网络传递机制的三大工具为生命大数据、数学模型、人工智能。生命科学大数据将是揭秘生命活动本质的基础，将是人类有史以来数据结构最复杂、规模最庞大、内容最丰富的科学大数据。数学模型是庞杂生命科学大数据数学定量分析和集成的基础，依据人体生命科学大数据构建的数学模型，有可能揭秘生命科学大数据背后生命活动规律的数理逻辑表达，有效模拟、再现或复现微观和宏观生命活动过程，重构生命体四维结构，揭示结构之间的关联关系和时相性变化规律，以及物质、能量与信息转化形式。通过人工智能，自动化自适应构建数字人体模型，以定性定量定位描述生命活动的状态、健康水平、疾病程度及治疗效果和转归。对人体生命系统网络解析的科学意义包括以下几个方面。一是改变生命科学实验模式。它可能会改变生命科学的实验研究范式，能减少实验动物的使用，用数字疾病模型替代动物疾病模型。二是全球合作共享。关系人类生存、健康和可持续发展的重要科学进展能推动全球生命科学领域的交流合作。三是全面认知生命。把局部生命物质运动和演化现象，放到人体生命系统网络的体系中去评价，对精确诊断及治疗、维护人类身心健康有极大价值和意义。四是促进互联网技术仿生学发展和科学技术全面进步。人体生命系统网络解析为人工互联网技术发展提供了仿生学基础。人体能量信息网络有可能是最科学、最智能、自组织性最高的网络模式。人体生命系统网络解析成果可以引领其他科学技术的快速发展，促进化学、物理学、信息科学、制造业、农业、数学等科学技术领域的全面进步。（作者系中国工程院院士、九三学社中央委员会副主席）《中国科学报》 （2020-08-26第1版 要闻，原题《生命科学领域实现突破须与信息技术深度融合》）

相信很多同学从小学接触科学起，就对科学产生了浓厚的兴趣；然而进入初高中后，书本内容增多、考试难度提高使我们对科学的兴趣直线下降。生物就属于科学的一部分，是研究生命现象和生命活动规律的一门科学。不少同学觉得学习生物很费劲，需要记忆的内容多且杂，理解起来也困难，上课怎么也听不进去，成绩一落千丈。还在为你成绩单上的分数发愁吗？不用担心，每一门课程都有其学习的方法，只要善用学习方法，就能有效提分，改变听不懂不会做的现状。人的大脑具有思维和记忆的功能，记忆是思维的产物，是进行思维活动的基础。学会正确用脑，将思维活动与记忆活动两者结合，才能提高学习效率，提升学习能力。所以我们总结了四个思维方法，五个记忆方法，九大方法拯救你的生物！思维能力是各种能力的核心，思维方法是思维能力的关键，所以思维方法在学习方法中占有核心的位置。在生物学学习中常用的思维方法有分析和综合的方法、比较和归类的方法、系统化和具体化的方法及抽象和概括的方法。1)分析和综合的方法分析就是把知识的一个整体分解成各个部分来进行考察的一种思维方法，综合是把知识的各个部分联合成一个整体来进行考察的一种思维方法，分析和综合是生物学学习中经常使用的重要方法，两者密切联系，不可分割。只分析不综合，就会见木而不见林；只综合不分析，又会只见林而不见木。在实际运用时，既可先分析后综合，也可先综合后分析，还可以边分析边综合。2)比较和归类的方法比较是把有关的知识加以对比，以确定它们之间的相同点和不同点的思维方法。比较一般遵循两条途径进行：一是寻找出知识之间的相同之处，即异中求同；二是在寻找出了事物之间相同之处的基础上找出不同之处，即同中求异。归类是按照一定的标准，把知识进行分门别类的思维方法。生物学习中常采用两种归类法：一是科学归类法，即从科学性出发，按照生物的本质特性进行归类；二是实用归类法，即从实用性出发，按生物的非本质属性进行归类。比较和归类互为前提，一方面只有通过比较，认识生物的异同点之后，才好进行归类；另一方面，只有把生物进行归类，才好进行比较。因此在生物学学习过程中要把两者有机地结合起来。3)系统化和具体化的方法系统化就是把各种有关知识纳入一定顺序或体系的思维方法。系统化不单纯是知识的分门别类，而是把知识加以系统整理，使其构成一个比较完整的体系。在生物学学习过程中，经常采用编写提纲、列出表解、绘制图表等方式，把学过的知识加以系统地整理。具体化是把理论知识用于具体、个别场合的思维方法。在生物学学习中，适用具体化的方式有两种：一是用所学知识应用于生活和生产实践，分析和解释一些生命现象；二是用一些生活中的具体事例来说明生物学理论知识。4)抽象和概括的方法抽象是抽取知识的非本质属性或本质属性的一种思维方法，抽象可以有两种水平层次的抽象：一是非本质属性的抽象；二是本质属性的抽象。概括是将有关知识的非本质属性或本质属性联系起来的一种思维方法，它也有两种水平层次：一是非本质属性的概括，叫做感性概括；另一种是本质属性的概括，叫做理性概括。抽象和概括也是互为前提的，相辅相成的，在学习过程中应有意识地进行抽象中以概括，概括中以抽象，以达到对知识正确、深入的掌握。记忆是学习的基础，是知识的仓库，是思维的伴侣，是创造的前提，所以学习中依据不同知识的特点，配以适宜的记忆方法，可以有效地提高学习效率和质量。记忆方法很多，正面仅举生物学学习中最常用的几种。1)简化记忆法即通过分析教材，找出要点，将知识简化成有规律的几个字来帮助记忆。例如DNA的分子结构可简化为"五四三二一"，即五种基本元素，四种基本单位，每种单位有三种基本物质，很多单位形成两条脱氧核酸链，成为一种规则的双螺旋结构。2)联想记忆法即根据教材内容，巧妙地利用联想帮助记忆。例如记忆血浆的成分，可以和厨房里的食品联系起来，记住水、蛋、糖、盐就可以了(水即水，蛋是蛋白质，糖指葡萄糖，盐代表无机盐)。3)对比记忆法在生物学学习中，有很多相近的名词易混淆、难记忆。对于这样的内容，可运用对比法记忆。对比法即将有关的名词单列出来，然后从范围、内涵、外延，乃至文字等方面进行比较，存同求异，找出不同点。这样反差鲜明，容易记忆。例如同化作用与异化作用、有氧呼吸与无氧呼吸、激素调节与神经调节、物质循环与能量流动等等。4)纲要记忆法生物学中有很多重要的、复杂的内容不容易记忆。可将这些知识的核心内容或关键词语提炼出来，作为知识的纲要，抓住了纲要则有利于知识的记忆。例如高等动物的物质代谢就很复杂，但它也有一定规律可循，无论是哪一类有机物的代谢，一般都要经过"消化"、"吸收"、"运输"、"利用"、"排泄"五个过程，这十个字则成为记忆知识的纲要。5)衍射记忆法此法是以某一重要的知识点为核心，通过思维的发散过程，把与之有关的其他知识尽可能多地建立起联系。这种方法多用于章节知识的总结或复习，也可用于将分散在各章节中的相关知识联系在一起。例如，以细胞为核心，可衍射出细胞的概念、细胞的发现、细胞的学说、细胞的种类、细胞的成分、细胞的结构、细胞的功能、细胞的分裂等知识。生物不像物理需要推理分析，也不像化学需要实验计算，但它需要同学们积极调动大脑思维，加强对知识点的记忆，只要能把课本中知识点牢记于心，拿下基础题，面对进阶题型学会举一反三，生物提分还会难吗？

高中生物应该怎么学习？需要熟悉并认识生命的自身特征学好生物学基础的知识，光靠死记硬背是远远不够的，必须对其深刻理解。对生命现象的观察、描述、解释，研究生物学问题的思维方式和方法，都要符合生命科学特征的基本要求，且都有规律可循。在迅猛发展的生命科学中，不断地重新认识生命的基本特征，是深刻理解好生物学基础知识的前提。生命是结构和功能相关的系统化合物结构和功能相关：蛋白质、核酸；细胞器结构和功能相关：线粒体、叶绿体；细胞结构和功能相关：成熟植物细胞；组织、器官结构和功能相关：心肌、心脏；个体结构和功能相关：适应的普遍性；生态系统结构和功能相关：物质循环和能量流动的前提和渠道。生命是持续进化的系统组成所有生物体的化学元素各类基本相同，所有生物都以核酸为遗传物质且遗传密码共用，因此可通过分析测定细胞色素C的氨基酸组成及顺序、血清免疫实验、DNA杂交技术等判定亲缘关系。生命是由大分子组成的系统生命的重要特征之一，是组成生物体的核酸、蛋白质等大分子的运动和相互作用。这种分子间的相互作用不仅包括物质的变化交换、能量的转移，还包括信息的传递作用。生物大分子不管多么重要，但本身不具备生命属性，只有形成细胞这样的复杂系统，才表现出生命现象。用系统的观念来理解生物的生理、发育、遗传、进化、生态、行为等方面，树立正确的自然观。生命是不断进行信息交换的系统信息本质上不是物质和能量，但需要物质作为载体，需要能量供应。在研究生命活动时，不仅要揭示物质变化和能量变化，同时还要揭示信息的发送、接收、储存、加工、复制、传递等规律。放眼生命活动的方方面面，除遗传信息的传递外，还可看到许多的信息变换、加工和表达，如激素调控、神经调控和整合、细胞识别和免疫、动物行为中的信息传递等。生命是一个复杂的开放系统生命是在同环境进行物质交换的过程中呈现输入和输出，自身物质成分的组建和破坏才能存在和发展的系统。这个开放系统的重要特征是稳态，处处表现出有机体的自我调整。生命是一个高度有序的多层次系统生物界的复杂性之一，是它高度有序的多层次性。细胞是一个基本的结构和功能单位，其下有细胞器、分子和原子；其上有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统和生物圈。每一层次都可以成为独立的研究对象和学科，这一层次和那一层次之间的关系又不可忽略，从进化到生态都要涉及。而随着细胞工程、基因工程的进展，更深入地研究和应用它们之间相互关系的规律又突显出来。生命是具有自我复制能力的系统例如，DNA复制，染色体复制，线粒体、叶绿体的自我复制，细胞增殖，器官的再生，个体的繁殖等。生命是可以自我调控的系统例如，应激性、原生质调节、神经调节、激素调节等。生命是研究过程中人既是主体又是客体的系统在自然科学的众多门类中，自然界是被人所研究的客体，唯独在生命科学中，人既是研究者——主体，又和其他生物一样是被研究者——客体。因为人属于哺乳纲灵长目的人科，所以生物学要研究的形态、结构、代谢、生长、发育、繁殖、遗传、变异等的规律性也适用于人类。因此，人类的心理行为、社会行为也无不具有生物性的烙印。然而，在生物圈中，人类的一切活动都受到制约，又极广、极深刻地影响整个生物圈。从这个意义上来讲，我们学习生物学一是要防止重生物轻人类，二是要重视当代社会面临的人口、粮食、能源、环境、健康等生物——社会问题。生命是有独特研究方法的系统生命科学是实验科学。研究活的有机体，是研究生命科学的根本方法。虽然模拟的方法、现代媒体的使用等都是对生物学学习的补充，但不应去替代对活的生物的实验研究。