Métodos de investigación en biología de secundaria, como el método de deducción de hipótesis. ¿Cómo son?

1. Comprensión de varios conceptos básicos

1. Hipótesis: El significado de hipótesis se refiere a la explicación de suposiciones sobre cosas objetivas en la investigación científica. Si se demuestra que es correcto en la práctica, se convierte en una teoría. Engels dijo una vez que mientras las ciencias naturales piensan, su forma de desarrollo son las hipótesis, lo que ilustra plenamente el papel de las hipótesis en el desarrollo de las ciencias naturales.

2. Deducción: Tiene el significado de esfuerzo, como el habla y la deducción. Es un método de razonamiento que extrae conclusiones sobre situaciones especiales a partir de principios generales, a diferencia de la "inducción".

3. Inducción: Método de razonamiento que resume principios generales a partir de una serie de hechos específicos, a diferencia de la "deducción".

4. Analogía: Método de razonamiento que llega a la conclusión de que dos cosas pueden ser similares en otras características basándose en su similitud en ciertas características. El razonamiento analógico es un tipo de razonamiento probabilístico y aún queda por demostrar en la práctica si su conclusión es correcta.

5. Razonamiento: La lógica se refiere a una de las formas básicas de pensamiento, el proceso de derivar un nuevo juicio (conclusión) a partir de uno o varios juicios conocidos (premisas), incluyendo el razonamiento directo y el razonamiento indirecto.

6. Método de deducción hipotética: después de plantear preguntas sobre la base de la observación y el análisis, plantear hipótesis para explicar los problemas a través del razonamiento y la imaginación, realizar un razonamiento deductivo basado en las hipótesis y luego probar las conclusiones de Razonamiento deductivo a través de experimentos. Si los resultados experimentales son consistentes con la conclusión esperada, prueba que la hipótesis es correcta; de lo contrario, significa que la hipótesis es incorrecta. Este es un método científico comúnmente utilizado en la investigación científica moderna.

7. Método de razonamiento analógico: A partir de las similitudes entre dos o dos tipos de objetos en ciertos atributos, se infiere que tienen otros atributos (este atributo ya lo posee un objeto de analogía, y El El mismo tipo de razonamiento aún no se ha encontrado en otra analogía. La estructura del razonamiento analógico se puede expresar de la siguiente manera: A tiene los atributos a, b, c, d, B tiene los atributos a, b, c, y se concluye que B tiene el atributo d. Por ejemplo, cuando los científicos estudiaron las propiedades de la luz, compararon la luz y el sonido. El sonido tiene propagación, reflexión y refracción en línea recta, etc. La razón es que tiene naturaleza ondulatoria. Posteriormente, se descubrió que la luz también tiene propagación lineal, reflexión y refracción, etc., por lo que se especula que la luz también puede tener propiedades ondulatorias.

2. El proceso general del método de deducción hipotética con ejemplos

La campana de la primera clase sonó en la mañana, Xiao Wang, desaliñado, entró apresuradamente al salón de clases (descubrió el fenómeno). , la maestra supuso que Xiao Wang terminó de levantarse esta mañana y no tuvo tiempo de desayunar (haciendo una hipótesis, si esto es cierto, Xiao Wang tendrá síntomas de hipoglucemia como hambre y falta de concentración cerca del mediodía (razonamiento deductivo). ). Efectivamente, Xiao Wang estuvo inquieto durante la cuarta clase de la mañana. Después del interrogatorio, supimos que Xiao Wang no tuvo tiempo de desayunar debido a limitaciones de tiempo (para verificar la hipótesis y sacar una conclusión, por supuesto). Puede que no sea correcto, como Xiao Wang. Fue causado por el corte del suministro de agua en la escuela y no hubo tiempo para la limpieza. En otras palabras, la exactitud de la deducción de la hipótesis debe probarse en la práctica.

3. Método de deducción hipotética en el proceso de descubrimiento de las leyes de la herencia

1. Experimentos de hibridación para descubrir problemas

Mendel utilizó guisantes de tallo alto y pura raza. guisantes de raza pura Cuando se cruzaron guisantes de tallo enano entre padres, la descendencia después del cruce siempre fue de tallo alto. Después de que la descendencia se autofecundó, las estadísticas mostraron que había una proporción de segregación de rasgos de 3 altos: 1 enano. Los experimentos anteriores también se llevaron a cabo con otros rasgos relativos y se descubrió que se trata de un fenómeno único, es decir, toda la descendencia tiene rasgos dominantes y los rasgos se separan en la segunda generación, y la proporción del número de rasgos dominantes rasgos a rasgos recesivos es aproximadamente 3:1.

2. Plantear hipótesis y explicar fenómenos

Mendel pensó profundamente y planteó la hipótesis de que los factores genéticos están separados unos de otros. Es decir: los rasgos de los organismos están determinados por factores genéticos; los factores genéticos existen en pares en las células somáticas, uno del padre y otro de la madre, un factor genético puede enmascarar el efecto de otro factor genético; el proceso biológico Cuando se forman los gametos, los pares de factores genéticos se separan entre sí y entran en gametos diferentes, por lo que los gametos solo contienen uno de cada par de factores genéticos durante la fertilización, los gametos masculinos y femeninos se combinan aleatoriamente;

3. Razonamiento deductivo y exploración en profundidad

Según la hipótesis anterior, las células somáticas de la descendencia contienen dos factores genéticos diferentes, que deberían ser independientes entre sí y no mezclados entre sí.

La descendencia puede producir dos tipos diferentes de gametos (masculinos y femeninos), que contienen factores genéticos dominantes y factores genéticos recesivos respectivamente, y los números son iguales. Cuando los gametos masculinos y femeninos se combinan aleatoriamente para la fertilización, la segunda generación estará compuesta por tres tipos diferentes de factores genéticos, con una proporción de 1:2:1. Entre ellos, los que contienen factores genéticos dominantes mostrarán rasgos dominantes y los que contienen. que no contienen herencia dominante El factor se comporta como un rasgo recesivo, de modo que la segunda generación tendrá una proporción de segregación de rasgos de 3:1.

4. Diseñar experimentos para verificar hipótesis

La hipótesis y la deducción de Mendel explicaron razonablemente su experimento híbrido sobre un par de rasgos relativos en los guisantes, pero como hipótesis correctas no son suficientes para explicar las existentes. resultados experimentales; también deben predecir los resultados de otros experimentos. Según su hipótesis y razonamiento, si la descendencia es heterocigota, puede producir dos tipos diferentes de gametos en una proporción de 1:1. Si se utiliza para cruzar con la descendencia un individuo recesivo que solo puede producir un tipo de gameto, el. La descendencia híbrida esperada habrá dos fenotipos y la proporción es 1:1. Después de predecir los resultados del experimento anterior (cruce de prueba), Mendel diseñó el plan experimental y realizó muchos experimentos. Descubrió que los resultados eran consistentes con sus expectativas. resultados, verificando así su La exactitud de la hipótesis.

5. Inducción y síntesis, resumiendo las reglas

Después de repetidos experimentos relevantes, se determinó la exactitud de la hipótesis de Mendel. Las generaciones posteriores resumieron su hipótesis y concluyeron que la hipótesis de Mendel era la primera ley de Del. la ley de segregación de genes.

4. Un ejemplo de razonamiento analógico: los genes están en los cromosomas

1. Observar atentamente para descubrir la singularidad de las cosas

El científico estadounidense Sutton observó los espermatozoides al estudiar. Durante el proceso de formación de óvulos, se descubrió que el proceso de separación de factores genéticos (genes) mencionado por Mendel es muy similar al proceso de separación de cromosomas homólogos en las células, es decir, existe una relación paralela obvia entre el comportamiento de los genes. y el comportamiento de los cromosomas:

Comportamiento de los genes

Comportamiento de los cromosomas

Los genes mantienen la integridad e independencia durante la hibridación

Los cromosomas durante la formación de gametos y fertilización, Tiene una estructura morfológica relativamente estable

Los genes existen en pares en las células somáticas

Los cromosomas existen en pares en las células somáticas

Los genes que existen en pares en los gametos Sólo uno

En los gametos sólo hay un par de cromosomas

Uno de los genes emparejados en las células somáticas proviene del padre y otro de la madre

En En las células somáticas, existe un solo par de cromosomas. Un par de cromosomas proviene del padre y el otro de la madre.

Los no alelos se combinan libremente durante la formación de los gametos.

Los cromosomas no homólogos se combinan libremente al final de la primera división meiótica

2 Piensa profundamente y haz inferencias basadas en el género

Basado en los fenómenos descubiertos anteriormente, Sutton formó. La ley mendeliana de la herencia en los cambios de comportamiento de los genes durante el proceso de gametos y el proceso de meiosis. Se realizó un análisis de analogía en profundidad sobre los cambios de comportamiento de los cromosomas en el estudio, y se hizo la inferencia sobre la conexión interna entre ellos. es decir, los genes son transportados por los cromosomas y se transmiten de padres a la siguiente generación, es decir, los genes están en los cromosomas.

3. Prueba de práctica, unirte y cooperar para producir conocimiento verdadero.

Las conclusiones obtenidas después de analogías, hipótesis y razonamientos no son lógicamente inevitables, por muy razonables que sean, sin práctica. Antes de la prueba, era sólo una hipótesis y no podía usarse como una ley. Los científicos continuaron explorando y trabajando duro. Finalmente, en 1909, Morgan combinó un gen específico y un par de rasgos relativos de ojos rojos y ojos blancos en la fruta. moscas Se vinculó un cromosoma específico, el cromosoma X, demostrando así experimentalmente que el gen estaba efectivamente en el cromosoma.

5. Lo que nos ha enseñado el método científico

La genética moderna se refiere a los factores genéticos como genes, y los genes ubicados en un par de cromosomas homólogos que controlan rasgos relativos se denominan alelos. los genes que controlan los rasgos dominantes se denominan genes dominantes y los genes que controlan los rasgos recesivos se denominan genes recesivos. Debemos comprender profundamente que en ese momento la gente aún no se había dado cuenta de los cambios de comportamiento de los cromosomas durante la formación de los gametos y la fertilización. No sabían que los genes estaban ubicados en los cromosomas y no sabían qué eran los factores genéticos. Mendel fue alguien que trascendió los tiempos. Las ideas extraordinarias tienen un gran significado positivo, que es también una de las razones importantes de su éxito.

En la época de Mendel, se utilizaban dos métodos de investigación convencionales en biología: uno consiste en realizar primero observaciones y experimentos, luego analizar los resultados y luego proponer hipótesis. Este método se llama método inductivo; Es proponer primero una hipótesis y luego utilizar experimentos para confirmarla o refutarla. Este método se llama método deductivo. Bajo la guía del método científico de deducción de hipótesis, Mendel descubrió problemas y propuso hipótesis basadas en hechos existentes. Más importante aún, diseñó experimentos para verificar las hipótesis y verificó la exactitud de las hipótesis en experimentos híbridos en diferentes plantas. hipótesis una ley universal. La aplicación profunda de este método científico proporciona una base poderosa y un medio para futuras investigaciones sobre fenómenos genéticos más complejos. Su valor no es menor que el de la propia ley genética. Tiene un significado orientador muy importante para la investigación científica de las generaciones futuras.

Ya sea Mendel, Sutton u otros científicos, vale la pena aprender su amor persistente por la ciencia, su observación cercana de la producción y la vida y su pensamiento en profundidad. Lo que es particularmente importante es que no solo existe. sólo una actitud científica rigurosa, y el coraje para formular hipótesis y razonamientos audaces basados ​​en hechos, y el coraje para desafiar la tradición, que es extremadamente importante en la investigación y el desarrollo científicos. En la enseñanza, no solo permitimos que los estudiantes experimenten el proceso general de la investigación científica, sino que también los inspiramos a utilizar métodos científicos para realizar investigaciones audaces y utilizar el conocimiento que han aprendido para abrir un mundo nuevo.