分子遗传学方法篇1

关键词：遗传算法；贪婪思想；进化逆转；旅行商问题

中图分类号：TP18文献标识码：A

0引言

遗传算法（GA）是一种进化算法，其基本原理是仿效生物界中的“物竞天择、适者生存”的演化法则。最早是由美国密歇根大学Holland教授提出，在20世纪80年代左右得到了进一步发展。遗传算法是把问题参数编码为染色体，再利用迭代的方式进行选择、交叉以及变异等运算来交换种群中染色体的信息，最终生成符合优化目标的染色体。目前遗传算法主要多用于优化问题[1]、图像处理[2]、通讯工程[3]等领域。

旅行商问题（TSP）是典型的组合优化问题，求解TSP问题传统的算法有：穷举法、分支限界法、动态规划法[4-5]等。高海昌等[6]对蚁群算法、遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索、神经网络、粒子群优化算法、免疫算法等进行了论述。随着研究的深入，许多改进的算法不断涌现，李玮[7]采用矩阵编码、交叉、变异的遗传算法来解决TSP问题，雷玉梅[8]提出了一种分而治之的遗传算法思想，姚明海[9]采用遗传算法与其他智能算法结合的思想来解决问题。遗传算法因其高效的搜索能力成为了解决TSP问题的有效方法之一。虽然遗传算法能够较为成功地求解TSP问题，但也存在搜索较慢的问题，特别是遗传算法在解决TSP问题时容易出现早熟的问题。因此本文在交叉操作之前，将一半的当前种群替换成随机种群来防止早熟，再融合贪婪思想产生的初始群体[10]和贪婪思想引导的交叉算子[11]来加快收敛速度，用改进的变异算子[12]进行操作，由此而得到最优解。

5结束语

文章在基本的遗传算法基础上提出一定改进，引用贪婪思想产生质量相对较好的初始种群，同时又在贪婪思想引导的交叉操作操作之前，把当前较差的一半种群替换成随机种群，二者结合来提升收敛速度又防止了陷入局部最优。实验证明，本文研发的改进遗传算法较好地解决了TSP问题中收敛速度和早熟的问题，且具有较强的鲁棒性，通用于类似的组合优化问题。

参考文献：

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分子遗传学方法篇2

关键词：遗传学；创新思维；创新能力；教学改革

中图分类号：S-01文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20220815066

收稿日期：2022-06-25

基金项目：吉林大学本科教学改革研究项目（项目编号：2019XYB378，2019XYB372）；吉林大学本科创新示范课程项目（项目编号：2019XSF055）

作者简介：胡军，男，博士。研究方向：遗传学和玉米遗传育种方面的教学和科研；通信作者都兴林，男，博士，教授，院长。研究方向：水稻遗传育种方面的教学和科研。

引言

遗传学是研究生命的遗传与变异的科学，生物体性状的传递和变异，基因的组织与表达，群体基因的结构与分子进化等无数让人感兴趣的科学问题的聚合，构成了一门生命科学中的重要学科——遗传学[1]。同时，遗传学还是一门与生产实际紧密联系的基础科学，遗传学理论可以指导植物、动物和微生物育种工作，加速育种进程，提高育种工作的成效。遗传学与医学也有着密切的关系，开展人类遗传性疾病的调查研究，探索癌细胞的遗传机理，可为保健工作提出有效的诊断、预防和治疗措施，因此无论是理论研究还是生产实践，遗传学都具有十分重要的作用[2]。

近20a来，步入“功能基因组时代”的遗传学展现了巨大的新的生命力，利用结构基因组所提供的信息和产物，系统全面地分析基因的生物学功能，使人们对于遗传与变异的认知在深度和广度上都有了质的飞跃。遗传学知识越来越丰富和复杂，与其它学科的结合与渗透，呈现交叉与前沿化的趋势，而学科固有的知识体系框架亟待发展，传统的教学方式方法、教学的组织形式与评价等方面亟待创新[3]。近年来，随着高考改革的逐步推进，大部分高等院校都采用大类招生的模式，对于植物生产大类农学、植物保护、园艺等专业而言，生源质量和就业前景有下滑的趋势。为适应学科发展和社会需求，在遗传学的教学过程中强化学生创新意识和创新能力培养，培养具有卓越创新能力和优良专业素质的高质量人才，是适应遗传学学科发展的需要，也是高等教育改革的必然趋势[4]。

1遗传学課程对学生创新能力培养的作用

遗传学是吉林大学植物科学学院面向植物生产大类专业开设的一门重要的专业基础课程，课程内容涉及面广，包括经典遗传学、分子遗传学、群体和数量遗传学等若干板块。概念抽象，知识体系繁杂，通过本课程的学习可以培养学生的抽象思维、逻辑思维和创新思维。经典遗传学的3大基本遗传规律是以遗传传递概率为核心的知识体系，具有严谨的逻辑推理过程，孟德尔首先提出了遗传因子的概念，遗传因子可以独立分离和自由组合，彼此之间互不融合与干扰，颗粒遗传相对当时达尔文泛生论所支持的融合遗传而言，是创造性的思维[5]。另外，孟德尔所获得的特定遗传分类比例都需要观测较大的样本数量，而样本量较小时，遗传比例易受随机因素的影响产生较大地波动，进一步引导学生在进行生物试验研究时，应具备科学的数理统计方法。生命科学快速发展的今天，全基因组的高通量测序所获得的海量基因信息，没有适当的数理统计方法作为有力的分析工具，将会寸步难行。

DNA分子结构模型理论提出以后，促使遗传学学科的发展进入了“快车道”。遗传学研究也从揭示个体性状遗传和变异的奥秘，进一步深入分子水平研究基因的结构与功能、基因的作用与性状的表达之间的分子机理。进入分子时代以后，DNA重组技术、高通量测序技术、PCR技术、基因编辑技术、全基因组关联分析等为代表的众多新技术和新方法的突破，使得分子遗传学成为遗传学科最有生命力和创造力的强劲增长点[6]。群体遗传学侧重孟德尔群体中等位基因和基因型频率等遗传参数的变化规律研究，与农业生产实践关系密切。如，玉米是一种产量很高的粮食作物，也可为饲料加工和新能源生产提供原料，玉米种质资源种类丰富，科研人员对全球范围内75份野生、地方特有及遗传改良的玉米品系进行分子水平遗传多样性研究，揭示各个品系之间存在广泛地染色体结构变异，还发现数百个具有强烈人工驯化和选择信号的基因，这对于玉米新品种培育具有重要的指导意义[7]。

2教学过程中对学生创新能力培养的改革探索2.1培养学生的创新思维

培养学生的创新能力要培养学生的创新思维，创新思维是与习常性思维相对应的，按现有的程序、现有的模式、现有的经验进行思维不能称之为创新思维。思维活动是由思维结构所决定的，在长期学习和生活过程中所学习的知识和方法，所形成的观点和经验构成了思维结构的基本要素，这些要素是逐步累积于大脑之中的，这种思维结构有其稳固性和延续性，往往导致因循守旧的思维定势[8]。在教学过程中，应注重启发学生思维活动的批判性，对传统的思维模式或传统的理论体系不断地进行反思与批判，反思前人设定的界限，突破旧有的或现有的知识框架，才能有所创新，创新思维的养成是一个在肯定中否定，在否定中不断开拓前进的学习过程，即教导学生学会用怀疑的、批判的视角去审视前人的研究成果[9]。通过联想、想象和类比等发散性思维方式，找寻事物之间原以为不存在的联系，基于现实又超越现实，克服事物属性的差异，让思维在不同类属事物间自由跨越。如，基因突变是自然界广泛存在的一类现象，前苏联的遗传学家瓦维洛夫提出了遗传变异的同源系列法则，该学说认为了解到一个作物内具有的变异类型，可以预见在近缘的其它作物中也存在相似的变异类型，该学说现在得到了基因组学分子层面的证实，通过这个案例可以引导学生在更高的认知层次对基因突变的特征进行再认识。

2.2转变教师的教学理念

传统形式上的教学是教师传授知识，学生接受知识，学生学习知识的深度、广度、范围是以教师为中心，以知识为本位的，而学生处于被动地位。这种传统的灌输式教学不利于学生创新能力培养，教学过程应该是教与学双方的一个积极互动，是一个相互依存、不可分割的有机整体[10]。以培养学生创新能力为核心目标的教学，不再是教师的“一言堂”，教师应该努力营造一个学生思维活跃、畅所欲言，充分发挥学生创造精神的课堂氛围，启迪学生发现问题、提出问题，教师和学生一起分析问题、解决问题。鼓励学生积极独立地提出问题比解决问题更重要，对学生的独立思考能力、创造性想象力的训练价值是巨大的[11]。就遗传学课程的教学而言，不以教授遗传学知识点的数量多少为优劣，对遗传学的学习不再只停留在概念的记忆和原理的理解层面，采用案例式教学等方法将多个知识点整合成一个案例，提高学生综合运用所学知识分析和解决遗传学问题的能力[12]。还可以给学生提供一些科学史或遗传学领域的名人传记等素材，了解前人做出重大科学贡献时所处的时代背景、科研环境，在继承前人的知识基础之上，学习和领悟前辈科学家思考科学问题、解决科学问题的方式，进而储备挑战未知科学问题的创新能力[13]。

2.3激发学生的创新欲望

如果创新活动有趣且让学生感兴趣，那么学生一定会积极地参与进来，并且能抽出课余时间来完成各项试验项目。动机和情感是保障学生持续进行创新性学习的必要条件，其可以保证学生以一种富有意义的方式来获取创新活动所需要的知识与技能[14]。根据教育心理学原理，教师应该关注学生进行创新性学习或研究的内在动机，动机的重要性在于其涉及学生在专业领域的自我认知，在教师的引导下学生追求个人兴趣和能力提升时會产生一种寻求并克服创新挑战的本能倾向，进而激励学生去做那些本来不一定要做的事情[15]。教师创设与课程知识点相关的问题情景，如，在介绍细胞的遗传学基础章节时，正常细胞的有丝分裂过程是将遗传物质均等地分配到子细胞中，2个子细胞均获得与亲细胞相同的遗传信息拷贝。而在一些特殊情况下，细胞的有丝分裂会出现异常，如果蝇幼虫唾腺细胞中的染色体不分裂导致多线染色体的产生，细胞有丝分裂检查点的功能缺陷与癌症的发生密切相关，就上述问题更深一层次的机制机理可让学生课后分组查询相关文献，进行延伸阅读，学生间、师生间相互讨论。每个人都有自己看待科学问题的独特视角，互相启发会将彼此的思维导向一个新的领域，在具有创造性的过程中满足学生学习过程的情感需要，收获友谊感与成就感。

2.4在科研实践中提升创新能力

实践出真知，荀子说：“不闻不若闻之，闻之不若见之，见之不若知之，知之不若行之。”吉林大学年度“大学生创新创业训练计划”项目立项申报工作一般在6月中下旬完成，与大二年级学生遗传学课程春季授课时间相符，在课堂上引导和鼓励学生主动投入到科研实践中去，积极申报创新创业项目。同时也会针对项目申报中的一些具体问题在课间或课后与同学进行交流，如研究方向的确定、学术文献的检索、方案的设计、实验的开展、数据的处理、项目的规划与实施等。笔者从事玉米遗传育种科研工作，在课堂上也会介绍课题组的科研进展，科研过程中的收获与经验。如，在讲述近交与杂交的遗传效应时，玉米杂交种自交会使后代基因分离，群体性状分化，出现自交衰退，带领学生进入玉米育种试验地考察玉米自交早代分离群体的性状表现；在交流的过程中，对玉米遗传育种感兴趣并意愿从事相关研究的学生，指导其申报学校与玉米遗传育种相关的大学生创新项目。如，作为指导教师带领2014级农学专业的5位学生进行玉米数量性状的遗传效应分析与配合力测定试验，相关试验结果发表在《中国农学通报》[16，17]和《黑龙江农业科学》[18]等专业期刊上。如，在植物雄性不育性的利用及物种的形成方式等具体章节内容的教学过程中，针对授课学生的专业性质，以我国杂交水稻之父袁隆平院士和小麦远缘杂交育种奠基人李振声院士为例，介绍其科研成就，勉励学生向本专业领域的榜样学习，在科研实践的广阔舞台上发挥自身的聪明才智，磨砺品行，增长才干，做出成绩。

2.5更加科学合理的考核方式

鼓励学生创新，注重学生创新能力的培养，课程教学效果的评价及课程的考试也应该进行相应调整。不应该沿袭以往的卷面成绩占总评成绩大部分比例的考核方式，闭卷考试的成绩比重应在50%左右，提高平时成绩和实验成绩的占比。平时成绩可以参考出勤情况、章节的作业考评、查阅最新外文文献并综述形成小论文的成绩、教学过程中提出问题和分析问题等专题讨论时的课堂表现等。当然，教师也应充分理解学生凭借已有的知识和能力水平在创造性的思维过程中出现的不足，乃至错误，从不足和错误中学习有时还能获得更好的教学效果。期末的卷面考试中降低选择、判断等客观题的占比，不让学生形成应付期末考试时死记硬背标准答案的思维习惯，而且以为标准答案就是唯一的、最佳的，在教育中充满必然的结论是对学生创新能力的扼制[19]。提高无标准答案主观题的占比，如论述3大遗传学规律的实质，并谈谈孟德尔和摩尔根发现遗传学的规律给予的启发；再如芭芭拉·迈克林托克发表玉米“跳跃基因”的研究论文时，不被当时主流遗传学家接受，认为简直是天方夜谈，请谈淡其所发现的转座因子的科研价值以及其事迹对从事科学研究的启迪等。实验课的成绩考评除了参考实验报告以外，要更加重视实验操作者的过程性和规范性，以及在综合性与设计性实验中的综合表现。

分子遗传学方法篇3

一、难点解析

1．细胞质遗传并非都是母系遗传

细胞质遗传现象的发现最早可追溯到1909年，德国学者科伦斯（CarlCorrens）和鲍尔（Baur）分别在紫茉莉和天竺葵中发现叶色的遗传不符合孟德尔定律，而表现为细胞质遗传现象。后来的研究表明，大多数物种的细胞质性状表现为母系遗传的特征，因而有些学者甚至某些遗传学教科书中也将细胞质遗传与母系遗传这两种现象混为一谈，将这两个概念等同起来，并认为细胞质遗传即为母系遗传。

20世纪80年代以来，随着分子生物学技术的发展，将DNA分子标记应用于细胞质遗传研究，从DNA分子水平上研究细胞质遗传物质的变异，使得人们对细胞质遗传现象有了更进一步的认识。据研究表明，在所有高等真核生物中，线粒体DNA一般表现为母系遗传的特征，包括人类、其他哺乳类动物、两栖动物、鱼类及高等植物等。但也发现，老鼠、衣藻、被子植物月见草属的一个杂种、大麦和黑麦的属间杂种、甘蓝型油菜、北美红杉等生物体中线粒体DNA是父系遗传的。在被子植物中，对近60个物种的质体DNA的遗传研究，发现大多数表现为母系遗传特征，而其中20％的物种中存在着双亲遗传的现象，紫花苜蓿、胡萝卜等植物表现为典型的父系遗传特征。与被子植物相比，大多数裸子植物的质体DNA则表现为父系遗传特征。

可见，细胞质遗传表现为多种形式的复杂性，没有一种简单的机制去解释这种现象。母系遗传是细胞质遗传的主要特征，而不能代表细胞质遗传的全部内容。随着分子生物学技术的发展和应用，为人们对细胞质遗传规律的研究和认识提供了强有力的手段，科学家们已揭示出了生物细胞质DNA遗传的新规律和新现象，在细胞质遗传方面表现为单亲的母系遗传、父系遗传及双亲遗传多种形式，大大丰富和逐步完善了细胞质遗传研究的内容。[1]

2．下定义不同于作诠释

下定义和作诠释是在编写教材时经常用到的、极易混淆的两种逻辑学概念。所谓下定义，就是用准确、简练、概括的语言说明事物本质的一种说明方法。[2]例如“基因是有遗传效应的DN段”就运用了下定义的说明方法。其中，定义项“有遗传效应的DN段”是对被定义项“基因”的本质特征的揭示。而作诠释，则是对事物或事理的某些性质和特点进行适当解释的一种说明方法。有些被说明的事物经过下定义，读者理解起来感到困难，甚至产生误解，这就需要采用作诠释的方法。例如对“细胞分化”这一概念，教材是这样表述的：“在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。细胞分化是一种持久性的变化，细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象，是生物个体发育的基础。”在这段话中，首先用了下定义的方法概括了细胞分化的本质，然后用作诠释的方法对细胞分化做了进一步的说明。

下定义与作诠释的区别是多方面的：下定义要揭示事物的本质特征，并且定义项的外延与被定义项的外延必须是全同的[3]；而作诠释并不要求从本质上去揭示概念，只要揭示概念的一部分内涵就可以了，并且解释的对象与做出的解释外延也可以不相等。例如“细胞质遗传”这节内容，教材在介绍了紫茉莉花斑植株的杂交结果后，这样表述细胞质遗传的特点，“从上述杂交实验的结果可以看出，紫茉莉F1植株的颜色，完全取决于种子产生于哪一种枝条，而与花粉来自哪一种枝条无关。也就是说，F1的性状，完全是由母本决定的。像这样具有相对性状的亲本杂交，F1总是表现出母本性状的遗传现象，叫做母系遗传”。教材中这句话是采用了下定义还是作诠释的说明方法呢？若是下定义，那么根据下定义说明方法的特点，定义项和被定义项的外延必须是全同的，即F1总是表现出母本性状的遗传现象就一定是母系遗传；反过来，母系遗传的F1也总是表现出母本性状。事实是否如此呢？我们知道，椎实螺外壳的遗传，其子一代F1外壳的旋转方向总是与母本的表型相同，这是由核基因的产物积累在卵细胞中所决定的，生物学上称之为母性影响，而不是母系遗传。再如，本节内容中紫茉莉花斑植株的花做母本，其F1除了花斑植株，还出现了绿色和白色两种不同于母本的植株。可见，F1总是表现出母本性状的遗传现象，并不一定是母系遗传，而母系遗传的F1也不一定仅表现出母本性状。因此，教材中的表述不是给母系遗传下定义，而是以作诠释的方式介绍了母系遗传的现象。

可见，学生把教材中对母系遗传的诠释当做严格的下定义，从而得出“‘母系遗传’与‘F1总是表现出母本性状’的外延有全同关系，因此具有母系遗传特征的紫茉莉花斑枝条上的花做母本，F1必定是与母本一样的花斑植株”等一系列逻辑推理，直至与F1产生三种植株的事实相矛盾，从而断定“F1总是表现出母本性状”的表述错误。殊不知，他们在推理的源头就错了。

综上所述，混淆了细胞质遗传与母系遗传以及误解了教材中关于母系遗传现象的表述导致本节内容难点的产生。

二、难点突破

1．引发认知冲突

任何学科体系的构建都离不开众多学科概念，概念混淆和错位是概念学习中常见的错误。如何使学生从错误概念向正确概念转变，是科学教育界研究的热点问题。对于有些同学认定细胞质遗传就是母系遗传以及F1总是表现出母本性状的遗传就是母系遗传的错误理解，教师不必急于纠正，可以提供一些与他们的理解相矛盾的事实，如Erickson和Kemble在双子叶的甘蓝型油菜中发现了线粒体DNA父系遗传，Ohba等观察到日本柳杉中质体DNA表现为双亲遗传，椎实螺子一代F1外壳的旋转方向总是与母本的表型相同，但不是母系遗传等，引导学生认识到先前理解的错误，从而转向正确理解细胞质遗传的本质及与母系遗传的关系。

2．绘制概念图表

为了能更直观地把握细胞质遗传、母系遗传和F1的表型之间的关系，还可以通过绘制概念图来解决这一问题。所谓概念图，实质上就是用于组织和表征知识信息的工具，它通常是将有关某一主题不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中，再以各种连线将相关的概念和命题连接，这就形成了关于该主题的概念图。

对于细胞质遗传与母系遗传、母系遗传与F1的关系，教学中首先指出细胞质遗传的本质是生物性状通过细胞质内的遗传物质控制的遗传方式，主要表现为母系遗传，但也有少数表现为父系遗传和双亲遗传（如图1），F1与母本性状一致并不一定是母系遗传（如图2），然后以概念图的方式展示这些概念之间的关系，则细胞质遗传、母系遗传和F1的表型三者之间的关系就一目了然了。

以上是笔者对本节内容难点形成的看法及采取的对策。当然，本节内容的教学难点与重点并不完全一致，在教学中不能花费太多时间，因此探讨巧妙突破难点、进行有效教学的策略仍是摆在我们教学工作者面前的重要课题。

（作者单位：占芳龙，都昌三汊港中学，江西都昌，332600；吴笑臣，赣南师范学院化生学院，江西赣南，341000）

参考文献：

［1］田志宏．细胞质遗传并非都是母系遗传［J］．生物学通报，1999（1）：14-15.

分子遗传学方法篇4

[关键词]林木遗传多样性研究方法保护措施

一、林木遗传多样性研究方法

生物多样性的基础是遗传多样性，遗传多样性是指种内基因的变化，也称为基因多样性[1]。对于林木遗传多样性的研究，首先注意到的是林木遗传变异的研究。其研究包括地理种源、林分、个体、个体内变异四个方面。这些变异体现在表型、细胞、生化、DNA分子等不同水平上[2]，一个种群遗传多样性越高或越丰富，适应环境的能力就越强。多样性的测定对研究物种起源、基因资源分布和进化潜力等具有重要意义[3，4]。

表型标记是最初的遗传标记，用表型标记检测遗传多样性是最直接、最简便易行的方法。植物群体在长期适应环境过程中，个体和群体之间存在着不同的形态变异。同一树种分布在不同环境中，受环境和基因交流的限制，表型性状也存在着一定的差别[5]。遗传性状稳定、多态性好的表型至今在分类学和遗传学中广泛应用。其中叶形态是一个重要的表型特征[6]。表型标记虽然具有直观易辨、造价低廉等优点，但在揭示品种间的差异上，存在着一定的局限。

染色体是遗传物质的载体，是基因的携带者，与形态学变异不同，染色体变异（畸变）必然导致遗传变异的发生，是林木遗传变异的重要来源[7]，染色体的变异主要表现为染色体形态与结构的变异和染色体数目的变异两种类型，染色体研究技术的发展，如细胞原位杂交技术的应用，在染色体水平上将揭示出更加丰富的遗传多样性[8]。由于某些林木物种对染色体数目和结构变异反应敏感，有些则适应变异的能力较差。到目前为止，可利用的细胞学标记仍屈指可数[9]。

生化标记主要包括同工酶和贮藏蛋白，20世纪50年代以后出现的蛋白质电泳技术[10]，使根据具有的相同生物功能但蛋白质组成不同的酶来反映个体或群体之间差异的同工酶标记发展起来了[11]。同工酶遗传变异多存在于林木群体内或种源内，群体多样性程度也与地理距离存在一定的关系。然而，由于同工酶电泳技术只能检测编码酶蛋白的基因位点，对非结构基因则无能为力，限制了这种技术的广泛应用[8]。

近年来，生物化学和分子生物学技术迅猛地发展，一些相对简便且花费不高的分子生物学方法为更好地组织群体内部有用的遗传变异提供信息。以DNA多态性为基础的遗传标记，可代表物种本身遗传特性，不受环境条件和发育时期等因素的影响[12]，目前应用与林木遗传多样性研究最普遍的DNA分子标记技术主要有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、EST和SNP等。分子标记技术的发展，使准确评价林木群体遗传多样性和遗传变异成为可能[13]。利用这种技术，可以从本质上揭示不同林木物种遗传变异规律[14]，探讨林木种群的亲缘关系和基因流向，这为育种学家选育新品种提供有力的技术支撑，也为种植资源的保护和物种分化研究提供基础资料。

二、保护林木遗传多样性的措施

我国有3万多种高等植物，其中15～20%处于或临近濒危状态[15]。由于外地种群的引入和新品种的推广，当地遗传资源有可能遭受严重污染。加之对自然资源的开发利用和环境污染，使得林木的遗传多样性受到了较大威胁。如果遗传多样性得不到应有的保护，一个物种的灭绝就意味着将有难以数计的遗传多样性的消失。

为保护林木的遗传多样性，首先要了解一个地区某一树种的遗传多样性水平，同时还要加强树种遗传多样性水平、繁殖特点及其与环境互作关系等方面的研究，以便能针对树种的不同情况采取相应的保护措施；结合林木改良育种工作，通过建立基因库、标本园，甚至测定林等进行异境保存；还要注意把遗传多样性的保持同造林结合起来，生长周期长的树种以采用多样性较丰富的实生苗造林最好，而生长周期短的树种可采用多无性系混合造林，这样即可以保持一定的树种遗传多样性，又可以防止因遗传基础窄化可能带来的不必要损失[16]。与此同时，行政部门也要积极保护林木遗传多样性，可以通过制定一系列有关的政策、规则，加强宣传，不断提高全体公民对保持林木遗传多样性的认识，为遗传多样性保持工作的顺利开展创造一个优良的社会环境。

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分子遗传学方法篇5

关键词：高中生物课程；“遗传与进化”模块；逻辑体系；小进化

Abstract:Thetheoreticalsystemofmoderngeneticsisaxiomsystemwithscientifictruthasthelogicalstartingpoint.Atthesametime，thedevelopmentofgeneticsprovidelogicalbasisfortheresearchofsmallevolution.ThecontentsystemofhereditaryandevolutionmoduleinTheBiologyCurriculumStandardsinGeneralSeniorMiddleSchools（experimentaledition）isconstructedaccordingtologicalregulations.Inthedevelopmentalcoursesofgeneticsandevolutionism，scientistshaveusedmanyscientificwayswhichhaveveryhigheducationalvaluesforscientificrealization.Teachingmaterialscouldbewritteninaccordancewithlogicallinesorwithhistoricallinesofsubjectdevelopment，whichhasitsownsignificance.Andthecombinationofabstractthinkingandthinkinginimagesshowstheimportantvaluesofthinkingtraininginthismodule.

Keywords:biologyinseniormiddleschools；hereditaryandevolutionmodule；logicalsystem；smallevolution

关于生物课程内容体系的建构，作者曾在《高中生物课程内容建构及稳态与环境模块的分析》一文中作过讨论，认为像“遗传与进化”模块的内容，可以按形式逻辑的方法，确定若干科学事实或概念作为逻辑起点，通过演绎推理构建一个公理化的体系。[1]本文拟对此做一具体分析。

一、现代遗传学理论的构建

科学研究首先要通过观察和实验获得感性认识。孟德尔正是通过豌豆杂交实验，获得了大量经验材料。但是，感性材料的获得只是认识的第一步，认识的真正任务在于达到理性认识。这就需要用科学的方法去处理这些材料。如何处理？首先要概括总结出这些经验材料所反映的事物的本质和变化规律。这需要科学抽象。所谓科学抽象，就是人们运用思维能力，透过事物的各种现象，抽取出事物的本质属性及其变化发展规律。科学抽象是一个复杂的思维过程。第一步是以经验材料为基础形成概念，就是从“感性上的具体”上升到“抽象的规定”。所谓“感性上的具体”，就是人们在科学实践中形成的混沌的表象；所谓“抽象的规定”，就是通过一定的方法抽象出事物的本质属性。孟德尔正是从豌豆大量具体的遗传性状（如花的颜色、子叶是否饱满、植株的高矮等）中，抽象出“相对性状”的概念，并进一步把它区分为“显性性状”和“隐性性状”。第二步，是运用概念进行判断和推理，建构规律、原理，就是从“抽象的规定”上升为“思维中的具体”。“思维中的具体”不同于“感性上的具体”，感性材料已不再是各种事实的混沌的总和，而是受一定规律支配的有组织的知识。孟德尔就是依据显性性状和隐性性状等概念，总结出了分离现象和自由组合现象。整个过程从逻辑方法的角度看，是一个归纳推理的过程：前提是若干科学事实，结论是从前提中通过推理得到一般规律。在科学认识活动中，科学抽象与逻辑方法是同一认识过程中的两个侧面。一方面，认识过程是一个不断抽象形成科学概念的过程；另一方面，认识过程是一个运用逻辑方法进行判断和推理的过程。

认识了分离现象和自由组合现象后，孟德尔没有停步，他开始建立遗传因子假说。在科学研究中，当对科学事实的认识达到一定程度后，就必须通过理论思维的能动作用，运用各种理论思维方法进行整理和加工，建立科学假说。这是将研究引向深入的重要环节和一般方法。在孟德尔所处的时代，科学界盛行的理论思维方法是牛顿的方法。牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出的第一条科学方法规则，就是简单性原则。[2]对“简单性原则”概念的界定，学术界至今尚无一致意见。牛顿和孟德尔所运用的简单性原则的含义，是事物内部的简单性，即认为在对自然的认识中，最简单的解释总是比较可取的。正如爱因斯坦所说：“我们所谓的简单性，并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小，而是指这种体系所包含的彼此独立的假设或公设最少。”[3]近代科学中，道尔顿首先在19世纪初按照简单性原则，把宏观的、高层次的、凭感官能觉察但认识还不够清楚的化学物质的多样性、复杂性，分解成数量无限多而种类比较少的微观的、低层次的、感官不能直接察觉的物质最小微粒──原子（当时道尔顿的认识），再以原子之间的相互联系和相互作用，来理解、说明、解释化学物质的形态、结构、功能和属性的无限多样性、复杂性，达到对化学物质和化学变化的全面、深刻的认识，从而奠定了现代化学的基础。孟德尔在创建其遗传因子假说的过程中，有否借鉴道尔顿的原子论认识模式，我们不得而知。但他运用简单性原则取得了成功。他建立了遗传因子成对存在的模型并创造了符号体系予以表达，以有限种类基因的无限组合，解释了无限种生命形式的存在。

假说虽然具有一定的事实基础和知识依据，但毕竟不同于科学理论，它带有一定的猜测性和或然性。因此，在建立起假说后，孟德尔又运用演绎推理以测交实验验证其遗传因子假说。演绎推理是进行逻辑证明的一种重要方法，是运用一般原理对具体事物进行推论并作出科学预见和发展科学理论的必要环节。

由此可见，孟德尔工作的开拓性，除了正确选择材料和采用统计方法，更重要的是巧妙地抽象出科学概念，建立假说，创造符号体系予以表达并与有计划的实验相结合。这种方法自伽利略和牛顿以来在物理学中一直被使用，但在当时的生物学中无人知晓。这可能是孟德尔的工作没有被与他同时代的最优秀的生物学家所认同的原因。但正是这种方法的建立使遗传学不断取得进展并成为一门真正的科学。

从逻辑方法来分析，遗传因子假说的逻辑起点是分离现象的自由组合现象，概括得出这两个现象时孟德尔使用的归纳方法是简单枚举法，即根据若干对象都具有某种属性而无一反例，于是推论得出该类对象都具有这种属性的结论。简单枚举归纳法得出的结论带有某种程度的或然性，不能作为科学理论来使用，只能提供尚需进一步加以研究和验证的一种假定。为了从根本上提高结论的可靠性，必须努力发现某种属性与某类对象之间的必然联系。如果能够确定某属性是该类对象所必然具有的，那么其推论就最终成立了。这样，推理方法也就由简单枚举法过渡到科学归纳法了。细胞遗传学和分子遗传学的成果，最终证明了孟德尔假说的正确性，因为它们根据对遗传现象和遗传物质之间必然联系的认识，推定分离规律和自由组合规律具有普遍性。至此，孟德尔假说才被确立为遗传学理论。

其实，经过分子遗传学的建立这一场“科学革命”后，现代遗传学的“范式”与经典遗传学已经完全不同了。现代遗传学的逻辑起点是三个方面的科学事实，一是有性生殖细胞的形成和受精作用（特别是这些过程中染色体的变化）；二是DNA是主要的遗传物质，每个染色体都是由特定的DNA链和蛋白质组成的；三是遗传物质对遗传信息的储存、传递和表达（分子遗传学中心法则）。通过对这三方面所发现的科学事实的综合，建构起了现代遗传学理论。而前面所述的遗传学的发生发展过程，已经成为历史。

二、进化理论构建的科学方法

达尔文进化论包括两方面的内容，一是肯定生物是进化的，二是说明生物进化的机理。对于“生物是进化的”这个结论，达尔文在自己的环球考察和前人研究的基础上，收集了大量的材料，主要运用归纳法得出。后来，又有越来越多的发现提供了新的证据。迄今未遇到反例。因此可以说，自1859年达尔文的《物种起源》发表后，进化论取得了胜利。对“生物进化的机理”，达尔文用自然选择理论解释。现在有许多异议，但尚未有一个理论可以取而代之。对此，我们从科学方法的角度做一分析。

自然选择理论的逻辑起点是四个科学事实：过度繁殖、遗传变异、生存斗争和隔离。达尔文以它们为基础，通过与人工选择的类比，依据因果关系而建立起理论体系。在作为逻辑起点的四个科学事实中，过度繁殖和生存斗争，可以通过观察直接证实；对遗传变异，现代科学研究也已充分证明，在各种生物中都发现了大量的突变，遗传多态现象（polymorphism）广泛存在；隔离阻断了基因交流，对于小种群来说，确实能使物种分化，这已成为珍稀动物保护中建立“种群通道”的理论依据。现在的争议在选择理论。达尔文的自然选择理论是通过与“人工选择”的类比而建立的，因此仅仅是一种推断。人工选择是在有限范围内进行的，而且是实验上可控的原理。把这样一种原理扩展成普遍意义上的原理，是否可以？而且到目前为止，人们除了在多倍体植物中发生的一些例子外，在可以观察的范围内从来没有出现过新物种。所以，通过自然选择产生新物种尚缺乏实证。因此，一些人从思维方式和科学方法的角度，对自然选择学说提出了质疑。伴随对生物进化过程中物种演变认识的深入，遗传学家歌德斯密特（R.B.Goldshmidt）在1940年提出了“大进化”和“小进化”的概念。1944年古生物学家辛普森（G.G.Simpson）对此概念又做了修正并给予明确定义，认为小进化（microevolution）考察进化过程中物种内性状维持或变异的规律，大进化（macroevolution）则研究物种规模演变的特征。达尔文和他以后的许多进化论者把生物个体看作是进化的单位，但小进化的研究表明这样的认识是不对的。实际上，进化的单位，对无性生殖的生物是无性繁殖系，对有性繁殖的生物是通过有性生殖联系起来的种群。这样，在遗传学研究成果的直接推动下，达尔文的自然选择学说发生了一次大的改造，主要体现在选择的效果不再是“生”或“死”的问题，而变成了在生物的繁衍过程中，突变基因对种群基因库分布（某突变基因和与它同源的等位野生型基因在种群总基因数中的比例）的影响大小的问题；生物进化的单位不再是生物个体，而是扩展到种群。这是对达尔文进化论的一次重要修正，人们把这次修正后的达尔文进化论称为“现代综合论”（themodernsynthesis）。

现代进化理论对小进化的研究，以遗传平衡定律（Hardy-Weinberg定律，1908）为基础，引进适合度（fitness）和选择系数（selectivecoefficient）的概念后，为自然选择学说提供了可靠的逻辑基础和定量概念，是自然选择学说的重要发展。现在许多生物学家接受选择理论，正是因为遗传学在这个方面的发展。然而，对现代综合论，基于种群遗传学基础之上的小进化模式是否可以解释物种形成和高级分类群起源等大进化现象，多年来一直是进化生物学中争论的一个焦点问题。特别是20世纪70年代以来，古生物学研究证明生物的大进化过程并不总是与环境的变迁相一致。例如，我国云南澄江动物群化石揭示的寒武纪大爆发之类的进化现象（还包括大绝灭现象）告诉我们，进化不是一个连续的过程而表现为阶段性的过程，最初是以迅速形成几种主要类群的方式爆发性地形成类群的阶段，然后是缓慢的物种形成和在每个类群内对不同栖息地逐渐适应的阶段，最后是衰落和绝灭阶段。因此，进化不仅是由环境的变化和生存斗争决定的，它还受生命系统内部因素的制约。特别是大进化，更是如此。

从控制论的角度看，生命系统的稳态是反馈调节的结果。生命系统可能通过负反馈调节而保持稳态，也可能通过正反馈调节打破原有的稳态，从而建立新的稳态或趋于毁灭。因此，选择并非只是自然的选择，生命系统作为自组织系统，对系统的发展也存在一定的自身干预，如作为进化单位的种群内部的性选择对基因频率的影响等。从热力学的角度看，热力学第二定律揭示的孤立系统的熵增加，是一个退化的过程。20世纪中叶诞生的非平衡态热力学，说明生命系统在本质上都是开放系统。它们的结构都是耗散结构，因而可以发生“熵减少”的个体生长发育和系统进化过程，同时其中也可以包含局部的熵增加过程。所以，任何生命系统都在大量偶然的随机因素中发展着，并不只是适应环境的变化。在生物进化的过程中，内因是变化的根据，而外因只是变化的条件。

三、“遗传与进化”模块逻辑体系的构建

（一）模块体系构建的逻辑方法

《标准》对“遗传与进化”模块的知识体系，没有按遗传学和进化论的发展历史线索构建，而以逻辑线索构建，形成一个公理化的体系。公理化体系的特点是先提供不容置疑的科学事实或概念作为逻辑起点，然后主要运用形式逻辑的方法，通过判断、推理、证明来建构，其逻辑形式包括逻辑起点、逻辑中介、逻辑顺序和逻辑终点四个基本环节。

1.逻辑起点。逻辑起点是形成理论的起点，它必须是：①对事物最简单和最一般的本质规定；②能构成所研究对象的基本单位；③包含事物整个发展过程中一切矛盾的“胚芽”。例如，经典遗传学中的“相对性状”“基因”等概念，就是经典遗传学理论的逻辑起点。

2.逻辑中介。逻辑中介是联结起点和终点之间由一系列的概念、模型所组成的中间环节。它具有以下特点：①起沟通和联结的作用，能把逻辑起点和逻辑终点联结起来，构成一环扣一环的逻辑整体；②以事物之间的内在联系为依据，不能任意跳跃。例如，经典遗传学中的表现型、基因型、等位基因等概念和模型，就是经典遗传学理论的逻辑中介。

3.逻辑顺序。逻辑顺序是概念、模型、原理之间前后相继或相互隶属的关系。确定逻辑顺序的方式主要有两种：①从属性的联系方式，如相对性状与显性性状、隐性性状之间，基因型与纯合子、杂合子之间的联系，按照这种方式确定的逻辑顺序主要反映客观事物内部各个组成部分之间的从属关系；②继起式的联系方式，如相对性状与分离现象、自由组合现象、等位基因与基因的分离规律之间的联系，按照这种方式确定的逻辑顺序大体上与客观事物的发展顺序以及人类认识的发展历史相一致。

4.逻辑终点。逻辑终点意味着一个特定范围内的认识上升周期的结束，也是另一个新的认识上升周期的开始。思维从起点到终点的整个上升运动，一方面是对客观事物和实际过程的反映，另一方面又具有其严密的逻辑结构。

（二）模块逻辑体系的构建

1.第一个逻辑起点──“专题1.遗传的细胞基础”

现代遗传学的第一个逻辑起点是有性生殖细胞的形成和受精作用（特别是这些过程中染色体的变化），因此，《标准》安排了“举例说明配子的形成过程”和“举例说明受精过程”这两个知识点，重点在“阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化”。

2.第二个逻辑起点──“专题2.遗传的分子基础”

其中的“总结人类对遗传物质的探索过程”“概述DNA分子结构的主要特点”这两个知识点，说明DNA是主要的遗传物质，每个染色体都是由特定的DNA链和蛋白质组成的。

3.第三个逻辑起点──分子遗传学的中心法则

围绕中心法则，“专题2.遗传的分子基础”安排了“说明基因和遗传信息的关系”“概述DNA分子的复制”“概述遗传信息的转录和翻译”等内容。

4.得出第一个理论──“专题3.遗传的基本规律”

先通过“分析孟德尔遗传实验的科学方法”，然后以上述三个逻辑起点为基础，来“阐明基因的分离规律和自由组合规律”。这里的逻辑证明和“分子与细胞”模块不同，那里是通过“使用显微镜观察多种多样的细胞”等活动来证明没有反例，而这里是通过“专题1.遗传的细胞基础”和“专题2.遗传的分子基础”，来阐明基因的分离规律和自由组合规律的内在必然性。

5.得出第二个理论──“专题4.生物的变异”

以前述三个逻辑起点为基础，再根据遗传的基本规律进行推理，便可“举例说出基因重组及其意义”“举例说明基因突变的特征和原因”“简述染色体结构变异和数目变异”。

6.从遗传学出发讨论进化问题

从遗传学出发来讨论进化机理，主要在小进化的范畴。所以安排了“用数学方法讨论基因频率的变化”的活动建议。然而小进化能否说明大进化，还有许多争议，所以《标准》只是要求通过“搜集生物进化理论发展的资料”活动，“说明现代生物进化理论的主要内容”。

至于对“生物是进化的”这个问题，因已为现代社会普遍接受，初中也已涉及，所以《标准》只在初中的基础上安排了一个知识点：“概述生物进化与生物多样性的形成”。

考虑到遗传学和进化论发展中的科学认识模式和方法所具有的教育价值，《标准》又安排了“总结人类对遗传物质的探索过程”“分析孟德尔遗传实验的科学方法”“探讨生物进化观点对人们思想观念的影响”等内容。

当然，在编写教材时，可以有不同的体系。例如，对遗传学的内容，既可以根据现代遗传学理论体系构建，也可以根据遗传学发展史上的学科思想和方法构建。

四、“遗传与进化”模块的思维方式特点分析

自孟德尔开始，遗传学便使用模型来表征概念及判断和推理的过程。例如，“表现型”就是一种实物模型，相当于生物体某性状的模式标本；减数分裂图解、染色体图解等则属于模拟模型。这些都是物质模型。而DNA分子双螺旋结构模型、蛋白质合成示意图等属于具象模型，“基因型”和杂交过程图解等属于抽象模型，二者都是思想模型。基因型，其实质是“基因组成模型”，它用英文字母来表示生物体中与所研究问题有关的基因组成。杂交过程图解是理想化的过程模型，它按遗传学规律把杂交过程简化，用以反映和解释杂交试验的过程和结果，并通过演绎推理来预测某些杂交试验的结果。

模型属于表象。过去的生物学课程在逻辑实证主义的影响下，往往只重视概念在思维中的作用而忽视对表象的研究。而认知心理学家一般认为，表象是更适合于进行创造性思维的认知成分。众所周知，想象是一种重要的创造性思维形式，而它正是大脑对表象进行分析综合、加工改造，从而形成新的表象的心理过程。因此，在教学改革中许多教师提倡要发挥生物学图解教学的功能，其实质就是运用模型来设计新的知识结构，注意通过对表象的操作、加工而实现的思维活动。例如，在遗传学问题解决中，人们经常使用模型方法。利用模型方法解决问题，需先建立模型，简称生物建模。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，作出预测。其过程在实质上是一个需要概念思维和表象思维参与的过程。我们以2003年全国高考“理综”卷第26题为例说明。题目是：“小麦品种是纯合体，生产上用种子繁殖，现要选育矮秆（aa）、抗病（BB）的小麦新品种；马铃薯品种是杂合体（有一对基因杂合即可称为杂合体），生产上通常用块茎繁殖，现要选育黄肉（Yy）、抗病（Rr）的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。（写出包括亲本在内的前三代即可。）”运用模型方法解题程序如下表所示。

我们可以运用认知心理学的双重编码理论对这个思维过程进行分析。该理论认为人的认知结构存在两个系统──言语系统和表象系统，二者之间存在三个重要的联结关系：一是言语刺激与表象刺激之间的表达联结，在上表中，“（1）分析变量”这一步骤建构了这个联结，如“矮秆或高秆”对应“aa或A_”；二是言语系统与表象系统之间的指称联结，上表中的“（2）构建亲本基因组合模型”步骤完成了这个联结，如小麦亲本“矮秆不抗病”对应“aabb”；三是言语系统和表象系统内部的联想联结，这是在“（3）推导杂交过程”和“（4）作出预测”中完成的，这两步既有运用言语的思维，又有运用表象（模型）的思维。根据双重编码理论，第一步骤中的表达意义即言语刺激和表象刺激之间的联结，来自对外在事件、字词或表象的熟悉感，表达意义以经验作为基础；第二步骤中的指称意义指相应的表象表达的激活或相应言语表达的激活，它来自言语系统与表象系统之间的相互激活和相互作用；最后两个步骤中的联想意义是分别在言语系统或表象系统本系统内的一种深层次表达，它依靠本系统内的联想网络结构赋予认知者以意义，这个过程在表象系统和言语系统的共同作用下完成。从整个问题解决过程来看，遗传学建模问题对学生来说有一定难度，其根本原因可能也在这里，它需要言语和表象两个系统共同作用才能完成。

在思维方式中，以科学概念为思维材料而进行的思维是科学抽象思维，以表象为思维材料进行的思维是科学形象思维。上述遗传学问题解决思维过程的特点在于抽象思维与形象思维相结合，这正是“遗传与进化”模块的重要思维训练价值之所在。

参考文献

［1］余自强.高中生物课程内容建构及稳态与环境模块的分析［J］.课程·教材·教法，2004，24（9）：54.

分子遗传学方法篇6

1.有利于学生了解真实的科学发展史

新版教材内容是按科学发现年代的先后顺序进行编排的。孟德尔于1865年在其发表的《植物的杂交试验》论文中提出分离定律和自由组合定律，而减数分裂的过程一直到1891年才大致弄清楚，其间晚了近30年。可见孟德尔遗传定律的发现远早于减数分裂的发现。如果先讲减数分裂，然后再用减分裂的知识去解释遗传现象，会使学生误以为减数分裂的发现在前。教材“先遗传定律后减数分裂”的调整目的，在于还原科学发展史的本来面目，同时也让学生知晓孟德尔是在没有减数分裂的知识背景下发现遗传定律的。

2.有利于学生体验科学发现的真实过程

以前的旧版教材先讲减数分裂，再用减数分裂的知识去解释遗传现象，这样讲虽然方便，学生好象也容易接受，但这不是科学发现的真实过程。1865年孟德尔发表发现两个遗传定律论文时，生物界还没有认识到配子的形成和受精过程中染色体的变化，孟德尔是在完全没有减数分裂的知识背景下，通过运用假说演绎的方法发现了两个遗传定律的。这种研究方法的流程是：实验现象提出问题作出假设演绎推理实验验证得出结论。下面先来看看孟德尔当年是怎样用假说演绎法进行研究的。

（1）实验现象：孟德尔用纯种高茎豌豆与矮茎豌豆作亲本进行杂交，无论正交还是反交，F1代全为高茎，F1自交后代高茎和矮茎的比例始终是3：1。

（2）提出问题：孟德尔通过观察、统计和分析，提出了以下几个问题：①为什么F1代全是高茎而没有矮茎呢？②为什么F22代中矮茎性状又出现了呢？③F2代中出现的3：1的性状分离比是偶然的吗？

（3）作出假设：孟德尔在观察、统计和分析的基础上，通过严谨的推理和大胆的想象，对分离现象的原因提出了几点假说：①生物的性状是由遗传因子决定的，决定显性状的为显性遗传因子，决定隐性状的为隐性遗传因子。②体细胞中遗传因子是成对存在的。③生物体在形成生殖细胞时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中。配子中只含有每对遗传因子中的一个。④受精时，雌雄配子的结合是随机的。

（4）演绎推理：孟德尔运用以上假说，合理地解释了一对相对性状实验中出现的问题，解释了性状分离现象。但孟德尔还不满足于此，他认为一种正确的假说仅能解释已有的实验结果是不够的，还应能够预测另一些实验结果，为此，孟德尔又设计了测交实验，让F1与隐性纯合子矮茎测交。孟德尔根据演绎推理，预测这一测交的结果应该是：测交后代中高茎和矮茎比例为1：1。

（5）实验验证：孟德尔用杂种F。代高茎豌豆与隐性纯合子矮茎豌豆杂交，在收获的64株后代中，30株是高茎，34株是矮茎，比例接近1：1。

（6）得出结论：实验的结果与通过演绎推理得到的预测结果相同，从而验证了假说的正确，并由此得出分离定律。

从上面的研究过程来看，孟德尔根据实验现象提出的“遗传因子在体细胞中成对存在，在配子中单个出现”的假说，其实质就是后来发现的减数分裂的核心内容，也就是说孟德尔在当时就预言了减数分裂的存在及本质。由此看出，孟德尔提出的假说，是超越他自己时代的一种非凡的设想。孟德尔是用提出的假说去解释分离现象，而不是用减数分裂去解释。如果先讲减数分裂，然后用减数分裂的知识再去解释遗传现象，则与孟德尔当年的发现过程是相违背的。

3.有利于对学生进行科学方法的教育

孟德尔在发现遗传定律的过程中运用了一种重要的研究方法，即假说演绎法。新版教材非常详细地介绍了孟德尔运用这种方法发现遗传定律的过程，学生从中不仅学到了遗传定律的知识，更重要地是掌握了假说演绎这种科学方法，懂得了如何运用这种方法进行科学研究。如果先讲减数分裂，然后用减数分裂的知识解释遗传现象，也就没有必要再学习假说演绎法了。旧版教材就一直没有涉及假说演绎法，就是因为旧教材先讲减数定律的缘故。新版教材与旧版教材的最大不同在于，旧版教材只注重知识的的传授而轻视方法的掌握，例如旧版教材本节课的教学目标只要求掌握孟德尔遗传定律及其在实践中的应用，对科学家通过什么方法得出该定律的，则没有要求。而新版教材有所改变，开始认识到掌握方法比获取知识更重要，新版教材的本节课教学目标是，阐明孟德尔的一对相对性状的杂交实验及分离定律，掌握并体验孟德尔遗传实验的科学方法和创新思维，运用分离定律解释一些遗传现象。除本节课外，新教材在其他章节中也增加了许多科学方法的介绍，目的在于加强对学生进行科学方法的教育。

4.有利于体现新课程的重要理念

孟德尔运用假说演绎法发现遗传定律的过程，充满了许多探究的元素，是学生进行探究性学习的好素材。由实验现象提出问题作出假设演绎推理实验验证得出结论，这是科学家进行科学研究的一般流程，学生也可以借鉴和模仿该流程进行探究性学习。因此先讲遗传定律后讲减数分裂，能很好地体现《普通高中生物课程标准》中提出的“提高生物科学素养”、“倡导探究性学习”的课程理念，从而更有效地开展素质教育。

5.有利于学生感受孟德尔发现的伟大

孟德尔在缺乏细胞染色体知识，以及没有受惠于1865～1900年间很多有关减数分裂的重要发现的情况下，通过推理和想象，找到了研究遗传现象的新方法，他强调单位性状的独立行为，并运用这种新方法得出了意义深远的概括性结论，即遗传的分离定律和自由组合定律。孟德尔的成就是科学史上最辉煌的成就之一。然而如果先讲减数分裂，然后用减数分裂的相关知识去解释遗传现象，学生就体会不到孟德尔当时提出的假说（就是减数分裂的预言）是多么地有创造性、前瞻性、预见性以及超越时代性，就体会不到盂德尔的发现究竟有多么伟大，从而轻视了孟德尔对人类及遗传学的极为重大的贡献。