方法规律

一、概念图 概念图是一种能够比较直观体现概念之间关 系的图,它是一种以网络图的形式,用联系词

把概念之间有意义的联系表示出来的图形,由 概念、连线和联系词组成。联系词和概念能 表达一句话或一个观点。概念图标注了概念 间的具体联系,反映了具体事物与知识结构整 体之间的关系以及具体事物、具体概念在结 构中的位置和作用,促进了对知识结构的理解 。不同学习者绘制的概念图结果可能不同,因 为认知结构不同,如关于植物体、光合作用、

太阳能三者之间的联系,就可能有下面两种 (见下图)甚至更多形式。 绘制概念图有助于学生理解概念及概念之间 的关系,贯穿整合学习内容,绘图的要领如下:

①首先列出概念,尽量多地搜集相关的概念, 把概念用方框或圆圈圈起来,每个概念只能用 一次。 ②排列出这些概念的层级关系,注意理清不同 概念之间的区别。 ③用线条连接这些概念,并用连接词在连线上 注明两者之间的具体联系。

　　◆例1    (2011·福建理综)下表选项中,甲 、乙、丙三者关系能用右下图表示的是 (         )

      　     【解析】依据题干中提供的信息逐项分析相

关概念之间的联系:若甲为消费者,其呼吸作 用产生的CO2释放到CO2库,CO2库中的CO2又 可以通过生产者(丙)的光合作用固定到有机 物中,消费者通过摄食,碳元素又可进入消费 者,故A正确;若甲为血浆,根据题意中的箭头 指向分析乙不可能为淋巴,故B错;若图表示生 态系统的能量流向,分解者(丙)中的能量不可 能被消费者(乙)利用,故C错;若图表示甲状腺

激素分泌的分级调节,乙应该为垂体,丙为甲 状腺,故D错。 【答案】A 二、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。这是现代 科学研究中常用的一种科学方法,叫做“假说 -演绎法”。上述过程可简明概括为:提出问 题→作出假说→演绎推理→检验假说。下面 以孟德尔一对相对性状的杂交实验为例,将孟 德尔的研究过程与假说—演绎法对应起来。

孟德尔的研究过程 假说—演绎法 用纯种高茎豌豆和纯种矮茎豌豆作 亲本进行杂交,子一代都表现为高 茎;子二代中高茎与矮茎数量比为3 ∶1 在观察和分析基础上提出问题:(1) 子一代为什么都是高茎的?(2)为什 么遗传性状在杂种后代中按一定的 比例分离呢? 提出生物的性状是由体细胞中成对 的遗传因子决定的,它们在形成配子 时分别进入不同的配子,并随雌雄配 子的随机结合遗传给后代 通过推理和想象作出解释问题的假 说:(1)用显性原理解释子一代的性 状表现。(2)用分离原理解释子二代 的性状分离及比例

设计测交实验,并根据假说对测交实 验的结果进行理论预期 根据假说进行演绎推理:子一代是杂 合子,必然产生两种数量相等的配 子,与隐性亲本类型相交,后代的性 状分离比例必然是1∶1 进行测交实验,真实的实验结果与理 论预期的实验结果相一致,证明假说 是正确的 根据实验结果检验假说的正确与否: 如果结果与预期结论相符,就证明假 说是正确的;反之,证明假说是错误 的

　　DNA复制方式的提出与证实,是运用 “假说—演绎法”的又一案例。沃森和克里 克在发表DNA分子双螺旋结构的著名论文 后,紧接着提出了遗传物质自我复制的假说: DNA分子复制时,双螺旋解开,解开的两条单 链分别作为模板,根据碱基互补配对原则形成 新链,因而每个新的DNA分子中都保留了原 来DNA分子的一条链,这种复制方式称为半

保留复制。1958年,科学家以大肠杆菌为实验 材料,运用同位素标记法设计了巧妙的实验, 实验结果与根据假说—演绎法推导的预期现 象一致,证实了DNA的确是以半保留方式复 制的。 　　◆例2    (1)孟德尔运用假说-演绎法发现 了遗传的两个基本规律。在自由组合定律发

现过程中,孟德尔在观察豌豆的　　　    实验 时,提出了问题;通过严谨的推理和大胆的想 象,提出了对　　　    进行解释的假说;并进 行了演绎推理,巧妙地设计了　　　    实验, 检验了演绎推理的结论。其中孟德尔在自由 组合定律中的演绎过程是　　　    。 (2)请用假说-演绎法对果蝇性状的遗传进行 研究。果蝇体表硬而长的毛称为刚毛。在一

个自然繁殖的直刚毛果蝇种群中,偶然出现了 一只卷刚毛雄果蝇。请回答下列问题。 ①卷刚毛性状是如何产生和遗传的呢?有一 种假说认为这是亲代生殖细胞中X染色体上 的基因发生显性突变,请尝试再写出两种假 说:　　　    ;　　　    。 ②已知这只卷刚毛雄果蝇与直刚毛雌果蝇杂

交,F1全部表现为直刚毛,F1雌雄果蝇随机交 配,F2的表现型及比例是直刚毛雌果蝇∶直刚 毛雄果蝇∶卷刚毛雄果蝇=2∶1∶1,此时最合 理的假说是　　　    ,依据这一假说进行演绎 推理,设计一个最简单的验证实验,实验设计 思路是　　　　　　　    ,请绘出验证实验的 遗传图解(直刚毛和卷刚毛受等位基因A和a 控制)。

【解析】(1)假说-演绎法的基本程序是:提出 问题→作出假设→演绎推理→检验假说。孟 德尔在对两对相对性状的遗传实验的研究基 础上运用假说-演绎法发现了基因的自由组合 定律。(2)①该直刚毛自然种群中,偶现一只 卷刚毛雄蝇,其可能的原因是亲代产生生殖细 胞的过程中发生了:a.伴X显性突变,b.伴X隐 性突变,c.常染色体显性突变等。②分析杂交

实验的结果可知,最合理的解释是该性状的出 现是亲代产生生殖细胞时X染色体上基因发 生隐性突变。这可通过F1中的直刚毛雌蝇的 测交来验证。

1∶1    (2)①亲代生殖细胞中X染色体上基因 发生隐性突变　亲代生殖细胞中常染色体上 基因发生显性突变　②亲代生殖细胞中X染 色体上基因发生隐性突变　选择F1中直刚毛 雌果蝇与这只卷刚毛雄果蝇进行测交。

三、类比推理 类比推理是根据两个(或两类)对象在一系列 属性上是相同(或相似)的,并且已知其中的一 个(或一类)对象还有其他特定的属性,由此推 出,另一个(或一类)对象也具有同样的其他特 定属性的推理方法。类比推理的逻辑形式可 以表示如下:

 →B对象也具有属性 d 上式中,“A”和“B”可以表示两个类,也可 以指两个个体,还可以是其中一个指某类,另 一个指不同类的个体。在科学研究中,类比推 理是提出假说的重要途径,往往可以导致新发 现、新理论。但是,应当注意的是,类比推理

的结论可能是正确的,也可能是错误的,其正 确与否,还须通过观察和实验来检验。 　　◆例3    下列各项科学发现,都早于艾弗 里等人证实“DNA是遗传物质”的实验,其 中哪项成果不能作为当时生物学家推测 “DNA可能是遗传物质”的证据 (　    ) A.同一物种的不同个体的体细胞DNA含量稳

定,但不同物种的体细胞DNA含量不同 B.配子中DNA含量是体细胞DNA含量的一半 C.诱发突变最有效的紫外线波长是2.6×10-7 m,与DNA分子的吸收峰值相同 D.DNA分子含磷酸、五碳糖、含氮碱基等化 学成分 【解析】组成DNA分子的化合物种类不能作

为DNA可能是遗传物质的证据,如RNA、 ATP等也是由这三种成分组成的;同一生物体 的不同细胞中遗传物质含量稳定,不同生物间 遗传物质含量不同;导致遗传物质发生变化最 有效的紫外线波长刚好与DNA分子的吸收峰 值相同,说明DNA可能是遗传物质。 【答案】D

四、模型建构 模型是人们为了某种特定的目的而对认识对 象所作的一种简化的、概括性的描述,这种描 述可以是定性的,也可以是定量的;有的借助 于具体的实物或其他形象化的手段,有的则通 过抽象的形式来表达。所谓建模,就是要寻找 变量之间的关系,构建模型,然后依据模型进 行推导、计算,做出预测、结论等。建立模

型,可以简化许多复杂的程序,理顺混乱的线 条,使复杂的事物简单化、抽象的事物形象化 。模型一般可分为物理模型、数学模型和概 念模型等。 物理模型常以实物或图画形式直观地表达认 识对象的特征。如人工制作或绘制的DNA分 子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型 。

数学模型指的是用来描述系统或它的性质和 本质的一系列数学形式。具体来说,数学模型 就是为了某种目的,用字母、数学方程及其他 数学符号建立起来的等式或不等式以及图表 、图像、框图等描述客观事物的特征及其内 在联系的数学结构表达式。 建构数学模型的一般过程为:

①模型准备:了解问题的实际背景,明确其实 际意义,掌握对象的各种信息,提出问题并用 数学语言来描述问题。 ②模型假设:根据实际对象的特征和建模的目 的,对问题进行必要的简化,并用精确的语言 提出一些恰当的假设。 ③模型建立:在假设的基础上,利用适当的数

学工具来刻画各变量之间的数学关系,建立相 应的数学结构。 ④模型检验:将模型分析结果与实际情形进行 比较,以此来验证模型的准确性、合理性和适 用性。如果模型与实际较吻合,则要对计算结 果给出其实际含义,并进行解释。如果模型与 实际吻合较差,则应该修改假设,再次重复建 模过程。

概念模型就是以概念图的形式直观地体现概 念之间的关系(详见本专题第一点)。 　　◆例4    调查某草原田鼠数量时,在划出 的1公顷的调查区内,设置100个捕鼠笼,一夜 间捕获田鼠32只,将捕获的田鼠经标志后在原 地释放。数日后,在同一地方再放置同样数量 的捕鼠笼,这次共捕获30只,其中有上次标志

的个体10只。请回答下列问题: (1)求该地区田鼠种群的个体总数。 (2)若某种群中有成鼠a只(计算时作为亲代), 每只雌鼠一生产仔16只,各代雌雄性别比例均 为1∶1,子代幼鼠均发 育为成鼠,所有个体的繁殖力均相等,则从理 论上计算,第n代产生的子代数是多少?

【解析】(1)利用标志重捕法,据样本来估测 调查区域内动物种群的个体数量,而标志重捕 法的数学依据是正比例函数,因而,此类题可 用正比例函数来求解。设该地区的田鼠种群 个体总数为y只,第一次捕获的数量为x 只(全 部标记再放回),第二次再捕获的数量为a 只, 其中带标志的的有b只,有 = ⇒y= x,因 为 定 值,所以y是x的正比例函数(由此也可说明在

某一区域捕到的某种动物越多,在该区域此种 动物存在的就越多)。把a=30,b=10,x=32分别 代入y= x中,得y=96,即该地区田鼠种群的个 体总数为96只。(2)由题意可知,鼠的增长量 符合理想条件下种群数量增长类型的“J” 型曲线,而“J”型曲线表示一个指数函数:Nt= N0λt,该数学模型反映的是理想条件下某种群 初始数量为N0,经过一段时间t后,以增长率λ连

续增长达到的种群总数Nt的过程,易得t=n,N0= a。所以,解决该题的关键是求出λ。由于一只 雌鼠一生产仔16只,且各代雌雄比例为1∶1, 而只有雌鼠才能产仔,即每只雌鼠一生都可产 8只雌鼠,故λ=8。所以,Nn=a×8n,即第n代产生 的子代数为a8n。 【答案】(1)96    (2)a8n