孟德尔豌豆杂交实验中的思维方法论

孟德尔豌豆杂交实验中的思维方法论一科学思维的一般过程思维活动过程包括：分析、综合、比较、抽象、概括和具体化，其中分析和综合是思维的基本过程，是抽象和概括的重要手段和前提。分析：是把事物的整体分解为各个部分、个别方面或个别特征加以认识的过程。（豌豆不同性状分析）综合：是把事物的各个部分、个别方面或个别特征结合起来加以认识的过程。（豌豆不同性状综合）从认识的角度讲，分析和综合既是两个相反的过程，又是相互联系的过程，是思维的重要特征。思维的分析，能从个别把握一般，才能突破对整体的感性认识去把握抽象，从这个意义上看，思维的精神在于分析。思维的综合是从各个被分解的部分把握事物的内在联系，并从相互联系中认识事物的整体。

综合是离不开分析的，在分析基础上的综合，是从本质上对整体的认识

抽象：从错综复杂的事物中抽取出本质的特征，并舍弃表面的、次要的、非本质的的属性，从而使思维能够从个别中把握一般，从现象中把握本质。（性状分离表型之下的稳定的分离比例）概括：是将抽取出来的共同的、本质的特征综合起来，并推广到同类的其他事物上去的过程。

思维抽象性是离不开实践的（包括科学实验），只有通过实践，才能对个别事物中的个别现象进行“把握”，从而得出一般的规律和本质。

抽象和概括既是思维的两个不可分割的过程，又是思维的最显著的特征。人们对客观事物本质的认识只有经过抽象和概括，才能由感性认识升华为理性认识。二思维过程的方法论1基于观察（实验）经验---归纳法近代科学，处于经验材料的收集阶段2基于理论概括假说---演绎法现代科学，处于高度的理论概括和演绎阶段数学、计算机科学等工具学科的发展，人们可以凭借这些工具提出假说，然后演绎出理论体系或具体推论。在此基础上，再通过实验和观察来检验。假说---演绎法的使用，必须以经验---归纳法作为基础，以一定的实验事实为根据。因此，经验---归纳法和假说---演绎法是互为补充，相辅相成的。3经验---归纳法与假说---演绎法的概念经验---归纳法：从特殊事实中概括出一般原理的推理形式和思维方法。（归纳推理）假说---演绎法：根据一类事物都具有的属性、关系和本质来推断该类中的个别事物所具有的属性、关系和本质的推理形式和思维方法。（演绎推理）三该平台可训练的能力包括：基于观察的归纳推理训练、基于假说的演绎推理训练、科学探究技能训练、实验设计能力训练。3-1基于观察的归纳推理训练（1）豌豆的一对相对性状杂交实验实验结果（客观事实）：子一代只呈现显性性状；子二代出现性状分离；（从未出现融合遗传现象）（思维的分析过程）（2）豌豆的七对相对性状杂交实验（结果同上）（思维的综合过程）杂交实验得出的共同特性：七对相对性状分别在子二代发生性状分离，且显性性状和隐性性状稳定性状分离数量关系是3：1（思维的抽象过程）（3）其它植物的不同性状杂交实验，相对性状分别也在子二代发生性状分离，且显性性状和隐性性状稳定的性状分离数量关系也是3：1（推广到其他同类事物中去）（概括的思维过程）3-2基于假说的演绎推理训练（1）豌豆等植物的不同性状杂交实验结果从未出现融合遗传（发现问题-提出问题（粒子遗传））（2）提出假说（解释上述性状分离现象）①生物性状由遗传因子决定，它们是独立的颗粒，不会融合，也不会在传递中消失。每个因子决定一种特定的性状，其中，决定显性性状的为显性因子（D），决定隐性性状的为隐性因子（d），②体细胞中遗传因子是成对存在的，如亲本中（DD）、（dd）纯合子,子一代中（Dd）杂合子。③配子中遗传因子是单个出现的。④受精时，雌雄配子的结合是随机的。（扎实的知识基础---数学概率应用于遗传实验结果的分析和处理）（3）设计测交实验检验假说（制定并实施计划）让子一代与隐性亲本杂交（测交），并进行演绎推理：如果假说成立，那么子一代体细胞的基因型为Dd，在形成配子时可产生两种配子即D和d，而隐性亲本的只能产生一种配子即d，其杂交结果必然产生相对性状的分离，且显性性状与隐性性状的分离数量关系为1：1。如若杂交后代性状分离的数量比是1：1，则假说成立，否则，假说错误（预期）。孟德尔用子一代高茎豌豆与矮茎豌豆进行杂交（测交）实验，结果是两种性状的分离比接近1:1，验证了他的假说。（实验）（4）分离定律（得出结论）在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代。（孟德尔第一定律）3-3两对相对性状的豌豆杂交实验（假说-演绎法强化训练）（1）自然亲本的选择（黄色圆粒×绿色皱粒）子一代只出现黄色圆粒（显性性状---黄对绿为显性，圆对皱为显性）；子二代出现性状分离，除了出现两亲本的性状外，还出现自然界中没有的新性状即黄色皱粒和绿色圆粒。(分析过程)孟德尔在豌豆7对相对性状中任取两对相对性状进行杂交实验，结果都是一样（同上）。

（综合过程）（2）统计性状分离的数量关系（抽象过程）黄圆：绿圆：黄皱：绿皱=9：3：3：1对相对性状进行单独分析：粒色:（黄圆+黄皱）:（绿圆+绿皱）=12:4=3:1粒形:（黄圆+绿圆）:（黄皱+绿皱）=12:4=3:1这种现象在其它生物体上也常常看见（概括过程）结果表明：每一对相对性状的遗传遵循分离定律（3）提出假说①假设粒色黄色、绿色由遗传因子Y和y控制，粒形圆粒、皱粒由遗传因子R和r控制，那么自然亲本的遗传组成为YYRR×yyrr，那么子一代的遗传组成就是YyRr②子二代产生配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子可以自由组合，这样，子一代产生的配子有四种，即YR,Yr,yR,yr,它们之间的比例是1:1:1:1。③受精时，雌雄配子结合是随机的。④这样雌雄配子的结合方式有16种，遗传因子的组合方式有9种：即YYRR,YYRr,YyRR,YyRr,YYrr,Yyrr,yyRR,yyRr,yyrr；性状表现为4种：黄色圆粒：黄色皱粒：绿色圆粒：绿色皱粒=9：3：3：1（4）设计测交实验验证假说（制定并实施计划）如果假说成立，那么子一代的遗传因子组合为YyRr,演绎推理过程：子一代产生配子有四种，即YR,Yr,yR,yr.而隐性亲本只产生yr一种配子，雌雄配子结合是随机的，就产生四种遗传因子组合，即YyRr,Yyrr,yyRr,yyrr,表现为四种性状，黄色圆粒：黄色皱粒：绿色圆粒：绿色皱粒=1:1:1:1

如若杂交结果如上所述，则假说成立，否则，假说错误。（预期）

孟德尔将子一代与隐性亲本进行杂交实验，实验结果出现了如上所述的相对性状分离。（实验）（5）自由组合定律（得出结论）①控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的②在形成配子时，决定同一性状的遗传因子彼此分离，决定不同性状的遗传因子自由组合。3-4设计实验技能训练训练平台----孟德尔获得成功的原因（1）实验设计的概念：是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识原理（生物学、物理学、化学、数学等）对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。（2）实验设计的流程及内容一个完整的生物学实验设计一般包括实验题目的确定、提出假说（即对可见现象提出一种推测或解释）、实验方案制定（即根据实验目的和提出的假说，设计出具体的实验方法和步骤）、预期（即在检测一个假说之前，先提出实验的预期结果）、实验（观察和收集数据、分析）、推理和交流。（3）孟德尔豌豆杂交实验★实验目的和原理：目的：探究生物性状的遗传规律（科学精神包括兴趣、勇于质疑）运用的科学知识和原理：生物学（遗传学、育种学、生理学）、物理学、化学、数学（统计学原理概率原理随机化原理）（扎实知识基础包括自然科学、数学等）★实验设计流程①实验材料和方法的选择（直接关系到实验的成败与否）●实验材料（豌豆）特点：闭花自花受粉植物（保证纯种）具有易于区分的性状（易于观察分析）这样的材料做人工杂交实验，结果可靠，易于分析●实验方法：设置对照实验（一对相对性状的遗传研究）②反应变量的确定和控制●反应变量：株高（高茎、矮茎）；粒色（黄色、绿色）；粒形（圆形、皱形）等●非反应变量：干扰性状的控制、栽培环境的控制等③操作方法和步骤的安排●1对相对性状的遗传研究（分析）●7对相对性状的遗传研究（重复性原