怎么研究生物學 生物研究的五種方法
怎么研究生物學?生物學的主要研究方法都有哪些,生物學的主要研究方法都有哪些,孟德爾之前遺傳學或生物學家是怎么樣研究生物學的?如何學好生物的方法和技巧?生物學的研究內容,對我們的發(fā)展有哪些幫助呢?
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怎么研究生物學
生物學的一些基本研究方法——觀察描述的方法、比較的方法和實驗的方法等是在生物學發(fā)展進程中逐步形成的。在生物學的發(fā)展史上,這些方法依次興起,成為一定時期的主要研究手段。現在,這些方法綜合而成現代生物學研究方法體系。
觀察描述的方法
在17世紀,近代自然科學發(fā)展的早期,生物學的研究方法同物理學研究方法大不相同。物理學研究的是物體可測量的性質,即時間、運動和質量。物理學把數學應用于研究物理現象,發(fā)現這些量之間存在著相互關系,并用演繹法推算出這些關系的后果。生物學的研究則是考察那些將不同生物區(qū)別開來的、往往是不可測量的性質。生物學用描述的方法來記錄這些性質,再用歸納法,將這些不同性質的生物歸并成不同的類群。18世紀,由于新大陸的開拓和許多探險家的活動,生物學記錄的物種幾倍、幾十倍地增長,于是生物分類學首先發(fā)展起來。生物分類學者搜集物種進行鑒別、整理,描述的方法獲得巨大發(fā)展。要明確地鑒別不同物種就必須用統一的、規(guī)范的術語為物種命名,這又需要對各種各樣形態(tài)的器官作細致的分類,并制定規(guī)范的術語為器官命名。這一繁重的術語制定工作,主要是C.von林奈完成的。人們使用這些比較精確的描述方法收集了大量動、植物分類學材料及形態(tài)學和解剖學的材料。
比較的方法
18世紀下半葉,生物學不僅積累了大量分類學材料,而且積累了許多形態(tài)學、解剖學、生理學的材料。在這種情況下,僅僅作分類研究已經不夠了,需要全面地考察物種的各種性狀,分析不同物種之間的差異點和共同點,將它們歸并成自然的類群。比較的方法便被應用于生物學。
運用比較的方法研究生物,是力求從物種之間的類似性找到生物的結構模式、原型甚至某種共同的結構單元。G.居維葉在動物學方面,J.W.von歌德在植物學方面,是用比較方法研究生物學問題的著名學者。用比較的方法研究生物,愈來愈深刻地揭示動物和植物結構上的統一性,勢必觸及各個不同類型生物的起源問題。19世紀中葉,達爾文的進化論戰(zhàn)勝了特創(chuàng)論和物種不變論。進化論的勝利又給比較的方法以巨大的影響。早期的比較,還僅僅是靜態(tài)的共時的比較,在進化論確立后,比較就成為動態(tài)的歷史的比較了?,F存的任何一個物種以及生物的任何一種形態(tài),都是長期進化的產物,因而用比較的方法,從歷史發(fā)展的角度去考察,是十分必要的。
早期的生物學僅僅是對生物的形態(tài)和結構作宏觀的描述。1665年英國R.胡克用他自制的復式顯微鏡,觀察軟木片,看到軟木是由他稱為細胞的盒狀小室組成的。從此,生物學的觀察和描述進入了顯微領域。但是在17世紀,人們還不能理解細胞這樣的顯微結構有何等重要意義。那時的顯微鏡未能消除使影像失真的色環(huán),因而還不能清楚地辨認細胞結構。19世紀30年代,消色差顯微鏡問世,使人們得以觀察到細胞的內部情況。1838~1839年施萊登和施萬的細胞學說提出:細胞是一切動植物結構的基本單位。比較形態(tài)學者和比較解剖學者多年來苦心探求生物的基本結構單元,終于有了結果。細胞的發(fā)現和細胞學說的建立是觀察和描述深入到顯微領域所獲得的成果,也是比較方法研究的一個重要成果。
實驗的方法
前面提到的觀察和描述的方法有時也要對研究對象作某些處理,但這只是為了更好地觀察自然發(fā)生的現象,而不是要考察這種處理所引起的效應。實驗方法則是人為地干預、控制所研究的對象,并通過這種干預和控制所造成的效應來研究對象的某種屬性。實驗的方法是自然科學研究中最重要的方法之一。17世紀前后生物學中出現了最早的一批生物學實驗,如英國生理學家W.哈維關于血液循環(huán)的實驗,J.B.van黑爾蒙特關于柳樹生長的實驗等。然而在那時,生物學的實驗并沒有發(fā)展起來,這是因為物理學、化學還沒有為生物學實驗準備好條件,活力論還占統治地位。很多人甚至認為,用實驗的方法研究生物學只能起很小的作用。
到了19世紀,物理學、化學比較成熟了,生物學實驗就有了堅實的基礎,因而首先是生理學,然后是細菌學和生物化學相繼成為明確的實驗性的學科。19世紀80年代,實驗方法進一步被應用到了胚胎學,細胞學和遺傳學等學科。到了20世紀30年代,除了古生物學等少數學科,大多數的生物學領域都因為應用了實驗方法而取得新進展。
系統的方法
系統科學源自對還原論、機械論反省提出的有機體、綜合哲學,從C.貝爾納與W.B.坎農揭示生物的穩(wěn)態(tài)現象、維納與艾什比的控制論到貝塔郎菲的一般系統論,系統生態(tài)學、系統生理學等先后建立與發(fā)展,20世紀70-80年代系統論與生物學、系統生物學等概念發(fā)表。從香農信息論到I.普里戈津的耗散結構理論,將生命看作自組織化系統。細胞生物學、生化與分子生物學發(fā)展,艾根提出細胞、分子水平探討的超循環(huán)理論,20世紀90年代曾邦哲的系統遺傳學及系統醫(yī)藥學、系統生物工程概念發(fā)表。隨著基因組計劃、生物信息學發(fā)展,高通量生物技術、生物計算軟件設計的應用,帶來系統生物學新的時期,形成系統生物學“omics”組學與計算系統生物學 - 系統生物技術的發(fā)展,國際國內系統生物學研究機構建立而進入系統生物學時代。
生物研究的五種方法
生物學研究方法 包括:觀察法、調查法、實驗法、分類法、 測量法、文獻法、比較法等。
實驗法是現代生物學研究的重要方法。
簡述生物學研究的熱點領域
(觀察)和(實驗)是研究生物科學的基本方法?! ?、觀察法是科學探究的一種基本方法.觀察法是在自然狀態(tài)下,研究者按照一定的目的和計劃,用自己的感官外加輔助工具,對客觀事物進行系統的感知、考察和描述,以發(fā)現和驗證科學結論.觀察時要全面、細致、實事求是,并及時記錄下來;要有計劃、要耐心;要積極思考,及時記錄;要交流看法、進行討論. 2、實驗法是現代生物學研究的重要方法.實驗法是利用特定的器具和材料,通過有目的、有步驟的實驗操作和觀察、記錄分析,發(fā)現或驗證科學結論.一般步驟:①發(fā)現并提出問題;②收集與問題相關的信息;③作出假設;④設計實驗方案;⑤實施實驗并記錄;⑥分析實驗現象;⑦得出結論.
孟德爾之前遺傳學或生物學家是怎么樣研究生物學的?
孟德爾之前的生物學幾乎和遺傳問題沒有任何關系。
最早的西方生物學可以追溯到古代埃及,希臘的藥學。
彼時西方的醫(yī)藥也和我國中藥一樣,也是中草藥系統(中間夾帶了不少神學私貨),所以人們在認識醫(yī)藥過程中自然也會歸納動植物的一些特性,有意識地給一些動植物的飼養(yǎng),捕捉等等做記錄。
同時注意到西方古典醫(yī)學手術比我國發(fā)達,唐朝時有個叫杜環(huán)的,因為唐朝在怛羅斯之戰(zhàn)敗給了阿拉伯帝國,勢力撤出中亞,他被阿拉伯俘虜,他得以游歷中亞,并親眼觀摩了西方的一次開顱手術,驚呼這事我國沒有,并寫進了自己的游記里。這在代表古代西方人體生物學(部分內臟,器官的觀察)也是有一定發(fā)展的。
之后就是中世紀結束,文藝復興開始,植物學,動物學,人體科學等生物科學的分支漸漸變成專門的學科項目。同時拉瓦錫等物理或者化學家的活動,也開始令無機世界和有生命的世界產生了聯系。
到孟德爾出現之前,各學科分支大致發(fā)展到下面的階段:
微觀生物學:1665年羅伯特虎克已經確認了細胞是生物基本單位,列文虎克發(fā)明了顯微鏡,更是開始了對特定種類細胞,展開描述(譬如紅細胞,精子),施萊登和施旺也提出了細胞學說的完整定義。
生物化學:盡管酶這個概念還沒有出現,但是斯帕蘭札尼已經發(fā)現:胃液的消化作用是化學性的,他里面含有某種催化劑,而且不多不少恰好是人體溫時效率最大。
植物學:海爾蒙特醫(yī)生做了柳樹實驗,證明植物重量和土壤關系不大,而很有可能和水有關;120年后,普里斯特利發(fā)現,植物可以“消除蠟燭燃燒而產生的令空氣污濁的空氣”(二氧化碳);僅僅2年,荷蘭英格豪斯證明了普里斯特利的實驗有限定條件---必須在陽光下,而且僅僅是綠色的部分起作用。德國的梅耶隨后證明植物將光能,變?yōu)榱嘶瘜W能。再之后,薩克斯證明這個化學能儲存在淀粉里……就這樣一步一步,植物學研究中最重要的光合作用,慢慢揭開了面紗。
人體生物學:比較緩慢,到孟德爾之前剛剛到提出內環(huán)境的概念,只是推測內環(huán)境的穩(wěn)定,和神經系統調節(jié)有關(沒有找到體液調節(jié)---畢竟之前原始的四液說被丟進了歷史的垃圾桶……)
生物進化學:最早提出進化假說的是法國的拉馬克,之后,1859年,四處游歷的達爾文寫了《物種起源》。當然,這個生物進化學暫時還沒和遺傳,基因扯上一塊。
生物分類學:這是基于原本動物飼養(yǎng),分類的需要。瑞典生物學家林奈將動物分成了6綱,之后又將植物也做了五個分類階元,并創(chuàng)立了一套命名法。但是這時的生物分類學明顯和進化學是完全對立的,他們站的角度是神學中物種不變的觀點。
…………
最后就是你的遺傳學。
大約6000年前,埃及出土的石刻就記錄了人民清楚植物雜交授粉,如何得到優(yōu)質后代,如何選擇后代(我國5000年前農業(yè)出現時也有類似的)。
之后,希臘希波克拉底,將生命現象從宗教引導向哲學,原始科學上,他第一次描述了人精液的作用。(當然,精液的形成以及實際活動是別的話題,無論希波克拉底還是他的反對者都不正確,這里就不講了。)確認了男方給女方配子,那就為遺傳的可能敲開了大門。于是我們可以見到希臘出現了不少著作,包括描述子代遺傳雙親,以及從環(huán)境中獲得某些特征的能力。(也就是性狀的兩個影響因子)
遺傳生物學是根植于分類學和進化學之上的。孟德爾之前也不乏做過類似實驗的科學家,譬如德國的科爾洛特。然而這位仁兄死揪著宗教中物種不變的觀點,所以他看到了性狀分離,卻沒能將其歸納出遺傳學定律。
所以,孟德爾對遺傳學的貢獻,那就是他站在前人的肩膀上,認清了自己的研究方向,通過豌豆實驗歸納總結出了基因分離,自由組合定律。而孟德爾之外,生物學的其他各個分支,也在日趨發(fā)達的物理,化學實驗條件下,慢慢進步,不少諸如光合作用,細胞學說明顯已經非常發(fā)達了。
如何利用一個月學好生物
1、弄清知識內在聯系,“瞻前顧后”
在記住了基本的名詞、術語和概念之后,同學們就要把主要精力放在學習生物學規(guī)律上來了。這時大家要著重理解生物體各種結構、群體之間的聯系(因為生物個體或群體都是內部相互聯系,相互統一的整體),也就是注意知識體系中縱向和橫向兩個方面的線索。如關于DNA,我們會分別在“緒論”“組成生物體的化合物”和“生物的遺傳和變異”這三個地方學到,但教材中在三個地方的論述各有側重,同學們要前后聯系起來思考,即所謂“瞻前顧后”。又如:在學習細胞的結構時,我們會學習許多細胞器,那么這些細胞器的結構和功能有何異同呢?這需要大家做一下比較才能知道,即所謂“左顧右盼”。
2、學會記憶
生物是一個偏文的學科,因此有些知識點一定要記扎實,“當背則背”,沒有商量的余地。它不像數學、物理,掌握一個公式、定理,就能在做題上有很大的發(fā)揮空間。生物往往會要求你一字不差地答出某概念,比如,問:能釋放抗體的細胞是什么?答案應為漿細胞(效應B細胞亦可),但不可以答“B細胞”,又如,問:少量生長素可促進生長,過量生長素會抑制生長,這種現象說明?應答生長素具有兩重性,答“雙重性”就一分也沒有。因為嚴密是生物科的特點,一個概念,差之毫厘的結果——往往是謬以千里。這又恰恰體現了理科科目的嚴謹。
3、要準備一個錯題本
時間不夠,學生可以將改正后的答案抄在即時貼上--然后附在卷子上,可以是左上角(總之要醒目),然后定期裝訂一下卷子就可以了,這樣不用抄題,能節(jié)省寶貴時間。再者,改錯時學生不只要寫完標準答案,要是能加一兩句總結或反思就更好了。學生不要放過任何錯過的題,及時解決,越徹底越好。只有這樣,考試才不會犯類似錯誤,才更有資本沖擊滿分。
生物學的研究到達哪一步
對我們的發(fā)展有很大的幫助,能夠促進社會的進步,然后也能夠研究更多生物學方面的知識,能夠讓人們更好的去了解生物學,能夠讓生物學更好的被社會所運用,同時也能夠促進科學技術的進步,可以被運用到很多領域當中。