遗传定律教学中的实践和应用

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针对遗传定律的教学，传统的授课方式是先讲减数分裂，再讲基因的分离定律和自由组合定律，教师在讲授孟德尔发现这两大定律的时候，直接将减数分裂的知识和学生已有的基因的知识溶入其中，其优点是使学生能够更快地理解遗传定律的基本内容及其本质。但这种教学策略忽视了孟德尔当时实验的科学背景，忽视了对孟德尔实验的基本步骤的解读，不利用于学生真正理解孟德尔实验的操作目的，提出的问题、作出假说和进行的分析及解释，更不利于学生从中学习1种10分重要的科学方法——“假说——演绎法”。

1.“假说——演绎法”及其在科学研究中的作用和意义

“假说——演绎法”是现代科学研究中常用的1种科学方法，也是训练学生科学思维的1种重要的科学方法。它是指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想像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果。如果实验结果与预期结果相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。“假说——演绎法”在科学发展中起着10分重要的作用，例如，道尔顿提出的原子学说;萨顿提出的基因和染色体之间的平行关系学说;DNA分子的半保留复制特点的提出，等等科学发现就是“假说——演绎法”的生动体现。

“假说——演绎法”强调假说在科学探索中的重要作用。假说的形成和提出，是为解释自然界中的客观事实或现象而提出的，它不仅仅需要已有的知识和经验，更需要的是创造性的直觉或想像，即科学思维的创新，否则提出的假说可能就会陈旧而无必要，或不能科学地解释还未解决的问题。提出假说固然重要，但演绎推理也必不可少，演绎推理是指从1般(普遍)到特殊(个别)，根据1类事物都有的1般属性、关系、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。演绎推理具有严谨缜密的逻辑形式，是认识事物的重要的形式之1。假说的提出不能直接用提出假说的实验事实来证明假说的正确与否，这时，可通过演绎推理，用假说的理论来阐述与提出假说事实相关的实验的预期结果，如果通过利用假说的内容进行的演绎推理得出的预期结果与实际结果1致，则证明了假说的正确性，反之，假说不成立。以下为假说——演绎推理之间的逻辑关系。

3。1 模拟孟德尔的实验和思维过程

很多老师在讲课时，往往喜欢单刀直入，直接深入到基因分离定律的本质，即减数分裂中基因随染色体的分离而分离，这种讲授方式确实能促进学生对基因的分离定律的本质的理解和认识，但学生分析问题、形成假说和进行推理的能力并没有得到训练和提高，特别是假说——演绎的科学方法没有得到学习和训练，从教学的3维目标知识、能力和情感态度价值观来看，显然不是最优的教学策略，也达不到最优的教学效果。因此，模拟孟德尔当时的工作和知识背景，创设情景，引导学生从当时的实际情况出发，尝试以孟德尔的思维方式提出问题、进行分析、形成假说，演绎推理，进而设计测交实验，这种对重要科学史的再现，既是10分重要的思维能力和科学方法的训练，也是深入理解科学知识的1种重要的途径。

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The physics definition of the Value

The human phenomenon is the physical phenomenon high-level manifestation, humanity's developing process is not only the value growth process, is also the ordering growth or “the negentropy” reduced process, but promotes the human survival and the development power supply is truly “the ordering energy”, food energy is the human most standard ordering energy, the subsistence means use value, the labor value and the producer goods use and so on other form value plays in the function characteristic is substituting, the compensation, to strengthen， expansion food energy role, thus may convert the certain amount standard ordering energy, the value is the solid ordering energy and the hypothesized ordering energy sum total (i.e. the generalized orderingThe energy), the value concept which defines from the physics angle with the value concept which defines from the sociological angle completely is like this consistent, thus has built the bridge for the value theory as well as the entire social sciences to the natural sciences.

Key word: Value, entropy, ordering energy

在自然科学家看来，人类的发展过程实际上就是有序化的增长过程，人类的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;在社会科学家看来，人类的发展过程实际上就是本质力(即劳动能力或社会生产力)的增强过程，人类的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。然而，无论是自然科学家还是社会科学家，既不承认“负熵与价值毫不相干”，也不承认“负熵就是价值，价值就是负熵”。如果能够把“负熵”与“价值”联系起来，并对价值做出物理学定义，从而把价值理论建立在自然科学基础之上，进而把整个社会科学建立在自然科学基础之上，使之具有更高的客观性、精确性和系统性，这必然会对价值理论以及整个社会科学的发展产生极为重要的作用。

一、耗散结构论把“价值”与“负熵”联系起来

传统的价值理论往往只看到了人类社会的价值现象与自然界各种物理现象、化学现象或生物现象之间的差别，而看不到其内在联系，看不到它们在更高层次上的内在统一性。随着自然科学的发展，人们开始认识到人类运动和生物运动都是由低等的物理运动和化学运动发展而来，必然遵循着一般的物理定律和化学定律，只是表现得更为复杂、更为奇特而已。物理学的“耗散结构论”集中体现了人们在这方面的研究成果，它把原本完全不相容的物理热力学与生物学统一起来了，实现了人类认识史上的一次大飞跃。

19世纪存在着两种对立的发展观。一种是以热力学第二定律为依据推演出的退化观念体系，它认为，由于能量的耗散，世界万物趋于衰弱，宇宙趋于“热寂”，结构趋于消亡，无序度趋于极大值，整个世界随着时间的进程而走向死亡;另一种是以达尔文的进化论为基础的进化观念体系，它指出，社会进化的结果是种类不断分化、演变而增多，结构不断复杂而有序，功能不断进化而强化，整个自然界和人类社会都是向着更为高级、更为有序的组织结构发展。显然，物理学与生物学、社会学中的这两种观点至少表面上在发展观上是根本对立的。难道生命系统与非生命系统之间真的有着完全不同的运动规律吗?为此，物理学家普利高津创立了“耗散结构论”，他认为，无论是生命物质还是非生命物质，应该遵循同样的自然规律，生命的过程必然遵循某种复杂的物理定律。

耗散结构论把宏观系统区分为三种：①与外界既无能量交换又无物质交换的孤立系;②与外界有能量交换但无物质交换的封闭系;③与外界既有能量交换又有物质交换的开放系。它指出，孤立系统永远不可能自发地形成有序状态，其发展的趋势是“平衡无序态”;封闭系统在温度充分低时，可以形成“稳定有序的平衡结构”;开放系统在远离平衡态并存在“负熵流”时，可能形成“稳定有序的耗散结构”。耗散结构是在远离平衡区的、非线性的、开放系统中所产生的一种稳定的自组织结构，由于存在非线性的正反馈相互作用，能够使系统的各要素之间产生协调动作和相干效应，使系统从杂乱无章变为井然有序。

生物机体是一种远离平衡态的有序结构，它只有不断地进行新陈代谢才能生存和发展下去，因而是一种典型的耗散结构。人类是一种高度发达的耗散结构，具有最为复杂而精密的有序化结构和严谨协调的有序化功能。因此，所有生命系统包括人类社会的发展都是有序化的不断增长过程耗散结构论认为，人类社会的有序化发展过程(即耗散结构的有序化过程)往往需要以环境更大的无序化为代价，因此从整体上讲，由人类社会本身与周围环境所组成的更大范围的物质系统，仍然是不断朝无序化的方向发展，仍然服从热力第二定律。因此，达尔文的进化论所反映的系统从无序走向有序，以及克劳修斯的热力学第二定律所反映的系统从有序走向无序，都只是宇宙演化序列中的一个环节。

物理学采用“熵函数”来描述系统的无序化或有序化程度，熵值增长就意味着系统的无序化提高或有序化降低，熵值减少就意味着系统的无序化降低或有序化提高。从系统的外界输入“负熵”可抵消系统的熵值增长，从而维持和发展系统的有序化。由此可见：从物理学角度来看，人类社会的一切生产与消费实际上就是“负熵”的创造与消耗;从在社会学角度来看，人类社会的一切生产与消费实际上就是“价值”的创造与消耗。“负熵”与“价值”之间存在着某种必然的联系。

3。2 给学生更多思考的时间和空间

活跃的思维是课堂教学成功的保证，在再现孟德尔实验和思维的过程中，不仅有分析、推理、归纳、演绎，还有设计和想象等思维活动，教师要有足够的耐心，提出问题或由学生提出问题，引导学生分析，因此给学生足够的时间进行思考和讨论非常重要。以下的1些问题由教师提出或由学生提出，进行讨论是非常有必要的。

l 为什么子1代都是高茎的?难道矮茎性状消失了吗?

l 针对以上的哪些现象，你能作出哪些相应的假说?

l 针对这些假说，你能设计什么样的实验来证明你的假说成立?

l 为什么孟德尔不是用F1代自交或用F1代与纯种高茎豌豆杂交来证明其假说，而是将F1代与矮茎豌豆进行测交呢?

l 测交的预期结果如何?怎样才能说明你的假说是正确的?

3。3 演绎推理是引导学生进行合理推理而非主观臆断

在引导学生演绎推理测交实验的设计方案时，很多教师主观臆断地告诉学生，孟德尔当时就是这么想的，就是将F1代与纯隐性类型杂交，至于为什么这样做没有必要进行分析。这种教学其直接结果是学生失去了思考的动力，不进行分析和思考就被动接受，其后果是学生遇到检验某1生物个体是否是杂种的实际问题时，只会想到测交而不会根据实际情况进行分析判断，这是1种教学的失败。

3。4 帮助学生形成客观的科学史观

通过对生物科学史的学习，可以让学生体验科学家探索生物规律的过程，学习有关的概念、原理、规律和重要的科学方法，正确理解科学、技术、社会之间的关系。具体到本节，普通高中课程标准中要求：分析孟德尔遗传实验的科学方法。这种科学方法就是“假说——演绎法”，之所以有假说的提出，是因为孟德尔不知道基因的概念，也不知道性状是由基因控制的，更不知道等位基因在减数分裂时会随着同源染色体的分离而分开，孟德尔是通过1对相对性状的豌豆的杂交实验来提出假说的，要证明其假说的正确性，孟德尔是通过演绎推理来进行的，因此，在教学中遵循孟德尔的设计思路，进行分析和推理，不仅学习了“假说——演绎”的科学方法，而且还会在学习过程中逐步体验到孟德尔作为遗传学家的伟大性，其逻辑推理的严密性，其思维想像的创造性。这对于激发高中学生学习生物学科的兴趣，对于高中学生的生物科学素养的提高是10分重要的。

两对相对性状的遗传定律的形成过程是思维的拓展和提升的好材料，也是巩固和练习“假说——演绎法”的最好材料。在1对相对性状的遗传实验的基础上，教师更应该鼓励学生在学习基因的自由组合定律时进行科学探究，学习和巩固“假说——演绎法”。

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