生物科学探究常用的方法（精选14篇）
1.简化记忆法
即通过分析教材，找出要点，将知识简化成有规律的几个字来帮助记忆。例如DNA的分子结构可简化为“五四三二一”，即五种基本元素、四种基本单位、每种基本单位有三种基本物质、很多基本单位形成两条脱氧核酸链、成为一种规则的双螺旋结构。
2.联想记忆法
即根据教材内容，巧妙地利用联想帮助记忆。
3.对比记忆法
在生物学学习中，有很多相近的名词易混淆、难记忆，对于这样的内容，可运用对比法记忆。对比法即将有关的名词单列出来，然后从范围、内涵、外延、乃至文字等方面进行比较，存同求异，找出不同点。这样反差鲜明，容易记忆。例如：同化作用与异化作用、有氧呼吸与无氧呼吸、激素调节与神经调节、物质循环与能量流动等等。
4.纲要记忆法
生物学中有很多重要的、复杂的内容不容易记忆，可将这些知识的核心内容或关键词语提炼出来，作为知识的纲要。抓住了纲要则有利于知识的记忆。例如高等动物的物质代谢就很复杂，但它也有一定规律可循，无论是哪一类有机物的代谢，一般都要经过“消化”、“吸收”、“运输”、“利用”、“排泄”五个过程，这十个字则可成为记忆知识的纲要。
5.衍射记忆法
以某一重要的知识点为核心，通过思维的发散过程，把与之有关的其他知识尽可能多地建立起联系。这种方法多用于章节知识的总结或复习，也可用于将分散在各章节中的相关知识联系在一起。例如：以细胞为核心，可衍射出细胞的概念、细胞的发现、细胞的学说、细胞的种类、细胞的成分、细胞的结构、细胞的功能、细胞的分裂等知识。
高中的作文一般是议论文。高中写作文不用太担心，文笔虽然重要，但是更注重你的论点论据，逻辑严密。
首先看到题目后要找到一个切入点进行切入，切入点尽量小，这样子议论比较深刻，在字数范围内才能有说服力，最好论点要新颖，才能吸引人的眼球。
其次，在论点确定后，一般会选择三个分论点来证明你的观点（或者是使用两个正反对此），分论点格式尽量统一，单独一行或放在每一段开头，这样子老师能一眼看到你的分论点，结构层次分明。
再次就是论据的选择，这点也跟重要，主要看学生日常的积累。论据一定要与论点契合，全文最好是古今中外的例子都有，显示学生阅读面宽广知识丰富。另外在举例时最好是今多古少，中多外少，可以用排比句将多个例子串起，不需详细论述。而且举例时要注意不要将事情描述的太细，交代清楚即可，重点是举例后一定要论证，否则就是生搬硬套。
最后，文采方面也是要有的，凤头猪肚豹尾，开头一定要精彩，排比比喻不要吝啬，显示文采，开头最好不要超过两百字。结尾简短有力，得出结论或呼吁人们怎么怎么样，或者是表达期盼。
全文思想要积极向上，富有青年人的朝气，虽然可能例子中会有反例，但一定要对未来有信心。
1 碳酸氢铵
碳酸氢铵简称碳铵, 含氮量17%左右, 施用需注意以下事项。
1) 深施并立即覆土。碳铵在高温、高湿情况下易分解, 应深施盖土。
2) 切勿与碱性肥料混施。与草木灰、窑灰钾等碱性肥料混合会引起氮的挥发损失, 降低肥效。
3) 可做追肥、底肥, 但不能做种肥。碳铵分解所产生的氨气会影响种子萌发, 若必须用它做种肥, 应采用“肥料与种子隔开”的施肥方法, 且用量不得超过75 kg/hm2。
2 尿素
尿素, 含氮量44%~46%, 施用需注意以下事项。
1) 提早施用。尿素施入土壤后以分子形态存在, 被土壤吸附、作物吸收的量很小, 只有转化成氨态氮才能充分被土壤吸附、作物吸收。因此, 尿素与碳酸氢铵相比应提前1周施用, 使其被土壤微生物分泌的脲酶充分转化为氨态氮。
2) 深施覆土。为避免尿素转化成氨态氮后大量挥发和流失, 应深施覆土。
3) 稻田中施用尿素后不要急于灌水, 需隔3~5 d。尿素转化前在土壤中流动性大, 施用后急于灌水易随水流失。
4) 尿素可做底肥、追肥, 但一般不做种肥。因其含氮量高、养分浓厚, 且有一定的吸湿性, 存在影响种子萌发的危险。必须用它做种肥时, 应采用“与干土混合均匀, 施于离种子稍有距离的地方”的施肥方法。
5) 尿素特别适宜用作根外追肥, 但施肥要选择在无风的阴天, 最好是下午日落时进行, 那时叶面湿润, 便于作物吸收。
3 过磷酸钙
过磷酸钙, 简称普钙, 含P2O512%, 施用需注意以下事项。
1) 集中施用。磷肥易被土壤固定, 形成不易被作物吸收的闭蓄态磷。施用关键是:采用穴施、沟施, 使磷肥施于根系密集的土层, 增加其与根系的接触;尽量避免撒施导致与土壤结合增大, 造成大量固定进而降低利用率。
2) 水、旱轮作的两季田, 尽量在旱作时施用。过磷酸钙的当季利用率低, 磷肥在淹水状态时固定磷肥易被释放成有效磷, 但肥效发挥缓慢, 因此磷肥的施用应尽量在旱作, 即小春作物上。大春作物不施用磷肥也能满足其生长要求。
3) 与有机肥混合施用。可减少肥料与土壤的接触, 防止磷被固定;同时, 有机肥在分解过程中产生的多种有机酸对水溶性磷有保护作用。
4) 最好做底肥。磷肥移动性小, 作追施很难将肥料施用到理想位置。但当磷肥数量充足时, 应在其作底肥的基础上, 配合作种肥, 效果更好。
4 氯化钾和硫酸钾
氯化钾含钾 (K2O) 50%~60%, 硫酸钾含钾 (K2O) 48%~52%, 这两种钾肥含钾量相差不大。但硫酸钾的价格比氯化钾昂贵。一般情况下除忌氯作物 (如马铃薯、红苕、烟草等) , 其他作物应尽量选用氯化钾。
但以下作物应选用硫酸钾:烟草, 施用可提高燃烧性;麻、棉, 施用可提高纤维品质;果树、蔬菜, 施用利于果实和蔬菜产品的贮存;洋葱、韭菜, 施用既能提高产量, 又能改进品质。此外, 茶及观赏植物等也应施用硫酸钾。
5 硼肥和锌肥
在生产中, 往往只注重大量元素氮、磷、钾肥的施用, 而不注重微量元素硼、锌肥的施用。但许多作物不增施硼、锌肥会严重影响产量和品质。
1) 硼肥:油菜缺硼会出现“花而不实”, 小麦缺硼会出现“穗而不实”, 花生缺硼会出现“有壳无仁”, 果树缺硼会出现“结果率低、果实畸形”等。有上述现象的土壤必须施用硼肥。
2) 锌肥:水稻缺锌会出现“坐蔸”现象;果树和蔬菜缺锌会出现“小叶病”;玉米缺锌会出现“花叶病”等。有上述现象的土壤必须施用锌肥。
6 测土配方施肥
6.1 优点
配合比对当地土壤、作物有针对性, 养分含量高而全, 可同时供应作物两种以上的营养元素;养分释放均匀, 肥效稳而长, 对土壤不利影响小;既可减少施肥量, 免去追肥环节, 省工、省时, 又可减少贮运费, 降低生产成本。
6.2 施用方法
1) 宜做底肥。配方肥中含有氮、磷、钾等多种养分, 肥效缓慢平稳, 比单质化肥分解慢, 养分淋失少, 肥效长, 利用率高。但配方肥浓度高, 作底肥时切忌直接与种子同穴施用。种子需与穴施、条施的配方肥相距5~10 cm左右, 否则会影响出苗甚至烧苗、烂根。
2) 不宜用作苗期和中后期追肥, 以防作物贪青徒长。
一、转换法
对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题我们往往要抛开事物本身，通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等去认识事物的方法，在物理学上称作转换法。它是帮助我们认识抽象物理现象的一种常用的科学方法。如：我们在认识和研究“分子在永不停息地做无规则运动”理论时，由于分子是微观的，不能直接用肉眼看到，因此，我们可以通过能直接观察或感觉到的扩散现象去认识和理解它；电流看不见、摸不着，我们可以通过各种电流的效应来判断它在存在；磁场看不见摸不着，我们可以通过小磁针指向或偏转以及与其它一些磁场的效应来判断它的存在；同理，在研究物体是否带电，我们也不能直接看到物体是否带电，但我们可以通过观察验电器上锡箔片的开合来判断物体是否带电；在研究空气的存在和大气压强时，我们可以通过感觉空气的流动及现实生活中对大气压强的各种应用来证明空气和大气压强的存在。 随便说一下，很多仪器的制造也利用了转换法。如将看不见、摸不着的温度转换成液柱的升降制成了温度计。将看不见、摸不着的液体压强转换成两液面的高度差制成了压强计等。
二、类比法
类比法是指由一类事物所具有的属性，可以推出与其类似事物也具有这种属性的思考和处理问题的方法。认识和研究物理现象、概念和规律时，将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行灵活、合理的类比，将有助于学生的理解。如在认识电流、电压的概念、研究电源的作用和影响电阻大小的因素等概念或规律时，与水流水压模拟实验、抽水机的作用和水渠对水流的影响等物理现象进行类比，会使学生理解和掌握这些抽象的物理概念或规律产生其他方法无法替代的作用。
三、理想化法
理想化法是指根据所研究问题（一般都十分复杂，涉及诸多因素）的需要和具体情况，确定研究对象的主要因素和次要因素，保留主要因素，忽略次要因素，排除无关干扰，从而简明扼要地揭示事物的本质。理想化法是一种科学抽象，是研究物理学的重要方法。理想化方法包括理想实验法和理想模型法。
1.理想实验
理想实验又叫做假想实验或思想上的实验，它是人们在思想中塑造的一种理想实验，是逻辑推理的一种特殊形式，在实际中并不能进行。理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用。伽里略论证惯性定律所设想的实验——在无磨擦情况下，从斜槽滚下的小球将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去，就是物理学史上著名的理想实验。再如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程，与实际实验相比，理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素，忽略次要因素，得出更本质的结论。
2.理想模型
理想模型可分为对象模型、条件模型和过程模型三类。
①对象模型：用来代替研究对象实体的理想化模型叫做对象模型。如视为点光源较小发光体，表示光的直线传播的光线，描述磁场的磁感线，描述力的图示、示意图等都属于对象模型。另外，推导液体压强公式时选取的“液柱”、分析连通器原理和托里拆利实验原理使取的“液片”也属于对象模型。
②条件模型：把研究对象所处的外部条件理想化建立的模型叫做条件模型。如光滑表面、轻杆、轻绳、均匀介质都属于条件模型。电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表，电流表变成内阻等于0的理想电流表等也属于条件模型。
③过程模型：实际的物理过程都是诸多因素作用的结果，忽略次要因素的作用，只考虑主要因素引起的变化过程叫做过程模型。例如：在空气中自由下落的物体，空气阻力的作用与重力相比较忽略不计时，可抽象为自由落体运动，另外匀速直线运动也属于过程模型。
四、等效替代法
在物理学中，我们研究某物体或物理现象的作用效果时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。这种研究问题的方法给问题的阐释或解答带来极大方便，我们称这种研究问题的方法为等效替代法.如用合力替代各个分力，用总电阻替代串联、并联的部分电阻，用浮力替代液体对物体的各个方向的压力等。
五、控制变量法
自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是控制变量法。很多物理实验都用到了这种方法。如通过导体的电流I受导体的电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。
六、归纳推理，又称归纳法
从一般性较小的前提出发，推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。在科学研究中，归纳法发挥着重要的作用，许多物理概念、定律及规律的获得都是借助了归纳法的力量，由实验（演示实验或学生实验）归纳获得的。因而归纳法的教学是中学教学中的一个重要方面。
1.掌握基本知识要点，“先记忆，后理解”
与学习其它理科一样，生物学的知识也要在理解的基础上进行记忆，但是，高中阶段的生物学还有着与其它理科不一样的特点。
对于大家学习了许多年的数学、物理、化学来说，这些学科的一些基本思维要素同学们已经一清二楚，比如：数学中的未知数 X、化学中的原子、电子以及物理中的力、光等等。而对于生物学来说，同学们要思考的对象即思维元素却是陌生的细胞、组织、各种有机物和无机物以及他们之间奇特的逻辑关系。因此同学们只有在记住了这些名词、术语之后才有可能掌握生物学的逻辑规律，既所谓“先记忆，后理解”。
2.弄清知识内在联系，“瞻前顾后”、“左顾右盼”
在记住了基本的名词、术语和概念之后，同学们就要把主要精力放在学习生物学规律上来了。这时大家要着重理解生物体各种结构、群体之间的联系，也就是注意知识体系中纵向和横向两个方面的线索。
如：关于DNA，我们会分别在“绪论”、“组成生物体的化合物”和“生物的遗传和变异”这三个地方学到，但教材中在三个地方的论述各有侧重，同学们要前后联系起来思考，既所谓“瞻前顾后”。又如：在学习细胞的结构时，我们会学习许多细胞器，那么这些细胞器的结构和功能有何异同呢？这需要大家做了比较才能知道，既所谓“左顾右盼”。
3.深刻理解重点知识，读书做到“六个W”
对于一些重点和难点知识，大家要深刻理解。如何才能深刻理解呢？大家读书时要时时思考“六个W”。这六个W分别是：
Who —→ 谁或什么结构
What —→ 发生了什么变化或有什么
How —→ 怎样发生的When —→ 什么时间或什么顺序
Where —→ 在什么场所或结构中发生的Why —→ 为什么会发生这样的变化
★ 高中生物知识点复习
★ 如何学习高中生物有哪些方法
★ 高中生物的记忆方法
★ 高中生物总复习知识点梳理
★ 高中生物学习方法指导以及方法介绍
★ 高中生物复习有哪些技巧，高中生物备考策略
★ 学习高中生物的方法和技巧有哪些
★ 高中生物怎么学
★ 物理怎么高效复习的方法
第一章认识生命现象
第三节生物学的研究方法
【学习目标】
1．概述生物学的研究方法和科学探究的大致过程。
2．体验科学探究是人们获取科学知识、认识世界的重要途径之一。
【问题导学】 探点一：仔细体会巴斯德关于“使肉汤变酸的微生物是来自空气还是来自肉汤本身”的科学探究的过程，思考：(1)巴斯德的研究是为了解决什么问题？他根据提出的问题和先期的研究，作出了什么样的科学
假设？
（2）巴斯德在实验过程中为什么要用两套实验装置?如果只用B实验装置可以吗?为什么?
(3)根据研究结果,巴斯德可能得出什么结论?
探点二:巴斯德证明自己假设的过程,就是一个科学探究的过程,由此可总结出:（1）科学探究可分为哪几个过程？
（2）体会每个过程的意义：能够提出有研究价值的问题，并作出符合科学事实的，是探
究成功的前提。制定出恰当的科学探究计划，则是探究成功的。探究计划包括和，以及所需要的材料、用具等。可供生物学探究采用的方法很多，如、、、等。在实际工作中，往往多种探究方法并用。
（3）通过巴斯德的实验，你认为科学探究过程中，作出的假设一定会与实验结论一致吗？如果
不一致，应该如何处理。
探点三：在生物学探究过程中可采用的方法很多，如、、、等。【反馈检测】
1.肉汤变酸是由微生物引起的，这些微生物来自于空气。这一假设的成立是由()证明的 A.达尔文B.巴斯德
C.施莱登D.施旺
2.巴斯德认为，肉汤变酸是微生物引起的，并证明这些微生物来自空气，他成功的关键是（）A.运气好B.动脑设计了曲颈瓶C.观察时认真D.实验用具好看
3．探究过程中需要（）A.实验法B.观察法C.调查法和测量法D.以上多种方法灵活运用4.对实验结果认识正确的是（）A.实验结果不一定与假设一致，但实验结论一定支持假设 B.实验结果一定与假设一致，实验结论一定支持假设 C.有时实验没有结果 D.实验结果不一定与假设一致实验结论也不一定支持假设
5．调查是常用的科学探究方法。以下说法错误的是（）
A．调查时，首先要明确调查目的和调查对象
B．调查时，有时范围很大，可采取选取一部分调查对象作为样本
C．调查时，要仔细观察，如实记录 D．调查时，必须逐个调查，因为这样数据才准确 6．某校研究性学习小组想利用桑蚕详细研究蚕的发育过程，则下列方法中最好的是（）A．观察法B．调查法C．实验法D．模拟法 7.下列属于对照实验中的一组对照的是（）A.低温和干燥B.低温和潮湿C.高温和干燥D.低温和室温 8.在生活中我们看到的新鲜的肉放久了会腐烂，而且夏天鲜肉腐烂要比冬天腐烂得快些。鲜肉腐烂与哪些因素有关？某位同学假设，鲜肉腐烂与它的含水量有关。为此，它设计了如下实验验证他的假设：取两块瘦肉（重量相同），用烘干机将它们的水分烘干，在分别放入两个干
燥的培养皿中。甲培养皿置于冰箱里，乙培养皿放入温暖的地方，而且肉片上滴加少量水。
请据此分析：
一、选择题的解题方法和技巧
1.仔细审题, 勾画关键词, 让它在你的思维中凸显出来, 就像一盏明灯, 指引你走向正确答案。
2.明确限定条件, 缩小答案范围。审出“限定条件”, 就等于找到了“题眼”。题目中的限定条件非常关键, 限定条件的指向不同, 往往提示了解题的思路和方向。
3.挖掘隐含, 完善题干。隐含条件是指隐含于相关概念、图形和生活常识中, 而题干未直接指出的条件。隐含条件为题干的必要条件, 往往成为解题成败的关键。
4.排除干扰, 让真相浮出水面。命题者在题目中施放干扰, 其目的就是考查学生的基本功是否过硬, 是否能准确排除干扰, 准确把握命题者的命题意图, 找出正确答案。
5.克服思维定势, 防止“生路熟走”。有些试题的已知条件是出题者对教材中的有关知识、学生平时已做过的试题等, 稍作改动后命制而成的。如果审题时, 粗心大意, 凭经验做题, 就很容易犯思维定势的错误。因此, 越是“熟题”, 越要引起警觉、细心审题, 准确地获取信息, 做到“熟路生走”, 才能准确作答。
6.把选择题当判断题做, 避免低级错误。高考理综综合测试中, 生物试题的数量很少。为了扩大考查点的覆盖面, 生物选择题大都是让寻找正确或错误的选项。由于过度紧张, 一些学生常将找错误选项的试题, 误选一个正确选项涂上, 造成不必要的失分。为了避免此类低级错误的发生, 我们可把各选项当判断题做, 勾出对错号, 然后再根据题意 (到底是选出正确的叙述, 还是错误的选项) 找出正确答案。
二、非选择题的解题方法和技巧
1.认真审题, 全面、准确地获取题中的信息。
非选择题的信息量很大, 因此, 全面、迅速、准确的获取信息是一个硬功夫, 审题时应从以下几方面入手:①审题要细心:俗话说“磨刀不误砍柴工”, 审阅题干必须将题目给出的“已知条件、求解要求”等全部内容逐字看清楚, 并画上横线, 做出标记。②理解要准确, 即无偏差地领会题意。③提取信息要全:要从文字、附图、附表、曲线甚至是几个小题之间的关系、答题的要求中获取信息。另外, 还要特别注意括号中的词语或语句、图表的标题部分和小字注解部分等。
2.规范答题。
在表述性非选择题答题中, 最常见的现象是“会而不对”和“会而不全”。这主要是答题不规范, 语言表达不准确造成的。在回答非选择题时, 应学会:①尽量使用书本语言, 名词、概念要写完整、准确无误。②按要求作答, 问则答, 不问则不答, 不知道的模糊化。③注意语言表述的科学性、逻辑性、完整性、条理性、严密性。④保持细心, 不犯低级错误。
总之, 细心审题、准确理解、规范作答, 是学生在高考中取得优异成绩的三块基石。
一、在新课教学中开展科学探究
我们要让学生通过科学探究来获取物理知识和物理规律，并体验过程，了解科学方法，同时受到科学价值的熏陶。通过探究，使学生深刻地理解了科学知识，培养了科学素养和能力。课堂教学是学生在学校学习的主阵地，在新课教学中培养学生科学探究能力是主要的途径。如在教八年级“影响蒸发快慢的因素”这一内容时，首先创设情景、提出问题：“同学们在寝室里晾的湿衣服，为什么有时干得快，有时干得慢呢？”在几个同学简单地说明原因之后，接着又提出：“液体蒸发的快慢跟哪些因素有关呢？”让学生猜想。通过探究，使他们深刻地理解了科学知识，培养了科学素养和能力。同时，我们教师要对学生的探究成果以及成果的表达交流给予肯定和鼓励，让学生能更加积极地参与探究活动。课堂教学是学生在学校学习的主阵地；在新课教学中培养学生科学探究能力是主要的途径。
二、在探索实验中开展科学探究
物理学是一门以实验为基础的学科。在教学中多设计探索性实验来培养学生的科学探究能力是一种有效的途径。如：在学习《大气压》时，我是这样设计教学的：我用一个空的易拉罐放在酒精灯上加热；过一段时间后，看到有“白气”冒出就停止加热；用橡皮泥把冒气的小孔堵住后，发现易拉罐压瘪了。紧接着，我设置了这样的疑问：“易拉罐为什么会变瘪呢？”学生的注意力和兴趣一下子被调动起来，于是对此问题进行了大胆的猜想：⑴可能是易拉罐内部变为真空；⑵可能是因为铝皮的热胀冷缩；⑶可能跟外面的大气压有关：⑷可能是易拉罐内部空气温度变低………学生在探究过程中会提出各种各样的问题，作为课堂组织者的教师不能盲目地对待这些问题，不能全部解决，也不能都不解决这些问题。围绕这些大大小小的问题，教师不能胡子眉毛一把抓，而要找到一个能激活学生探究兴趣的中心问题，力求激起学生的“疑”，并促使学生想办法解“疑”，在解“疑”过程中诱发学生争论。而争论应该是真争论，应该是学生对容易混淆问题的争论，争论的目的应该是使学生更深刻地理解知识、更开阔视野和思路，而不是为了争论而争论，让争论流于形式。教与学应该做到和谐与统一，形成合力，教与学的共同指向就是为了实现教学目标。
三、在开放性问题中开展科学探究
进行开放性问题教学，培养了学生创新能力和实践能力。在开放性问题中开展科学探究活动，在于强调学生获取新知识的体验，在于强调学生探究新知识的经历，是又一种培养学生科学探究能力的有效途径。
四、在课外活动中开展科学探究
新课程理念之一是“从生活走向物理，从物理走向社会”。由于物理与生活、科学、技术和社会有着极为紧密和广泛的联系，因此在教学中要根据教学内容和学生的认识水平，结合学生生活实际，提供或指导学生挖掘生活中和STS中的探究课题，开展课外探究活动。通过课外探究活动的参与，应逐步树立从社会发展的角度考虑科学技术问题的意识，以这种方式把人文精神渗透到科学课程中。因此，在课外活动中开展科学探究，是一种培养学生科学探究能力的重要途径。要根据课题进行课外阅读、网上查询、收集资料、观察记录，利用身边随手可得的器材进行实验，通过分析论证、评估、交流进行较全面、系统的探究，提高学生的探究能力，丰富学生的课外生活。进行课外探究的着眼点，“不在于学生能够提出多少有实际价值的建议，而在于可通过这些内容学习和活动的参与，逐步树立从社会发展的角度考虑科学技术问题的意识，以这种方式把人文精神渗透到科学课程中”。因此，在课外活动中开展科学探究，是一种培养学生科学探究能力的重要途径。
探究式学习方式是学习科学的一个强有力的工具，能在课堂上保持学生强烈的好奇心和旺盛的求知欲。21世纪，学生应具备的物理素养必须通过每个学生自己的发现意义过程来形成。我们不能把学生当作盛装知识的容器，而要教会学生学会学习和掌握科学研究的方法。为此，在物理教学中，教师必须从学生的各种学习活动中培养学生的科学探究能力。
日照市实验小学 吕东明
课堂教学组织形式是教学活动应怎样组织和进行、教学时间和教学场所以及设备等如何有效的加以控制和利用的问题。新的课程标准需要以新的教学理念、教学原则、教学策略和教学方法来支撑。科学课堂教学来自于传统的班级授课制教学模式，但绝不能因循旧的模式，必须加以革新，以适应科学课堂教学的需要。根据皮亚杰关于儿童认知发展的理论出发，建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境下，借助学习获取知识的过程，其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式而获得。因此在小学科学教学中必须改革原先重知识传授，轻自主探究的传统教学模式，建立适应知识经济时代的新型教学模式，把培养学生的科学精神和科学方法列为科学教育的重点，变单一的科学知识为全面的科学素养教育，变以课堂为中心的教学为引导学生走向自然、生活和社会，变教师为中心的训练为学生自主探究、经历探索的过程。以活动组织形式的革新为切入点，探索科学课堂教学以班级授课制为基础、小组合作活动为主体、个体活动、校内校外有机结合的教学活动组织形式，以寻找培养学生全面的科学素养的有效途径和方法。
我们开展了小学科学课堂教学组织形式和方法的探究，结合实验班级、实验教材设计特点，总结班级授课制形势下的课堂教学存在的问题，针对小学科学的学科特点，完善小学科学课堂教学的特点、规律和模式。
一、完善学生科学探究资源，创设科学教学环境。
建构主义认为，学习环境是学习者可以在其中进行自由探索和自主学习的场所。在此环境中学生可以利用各种工具和信息资源来达到自己的学习目标。我校领导非常重视科学教育，在科学教学方面具备得天独厚的资源条件，为了保障实验的顺利进行，学校为实验提供了良好的实验场所，学校新建高标准，高配置教学实验室，教师可以随意摆设组合式实验课桌，电教设备齐全；山东省挂牌的全市中小学首家科技馆一座，内有50余件集探究性、科学性、娱乐性、知识性、趣味性都很强的可以互动、可供探索的科技展品，这些展品涉及地理学、热力学、空气动力学、声、光、电、电磁学等科学知识。科技馆让学生动手参与，进行实践和探索，新颖刺激、感受智慧，供具有各种兴趣爱好的学生开展探究性学习和各种科学活动，培养学生良好的的科学兴趣。大自然本身就是一本生动的活教材，为了给师生提供更加广阔的研究空间，学校在校园内建立了四个植物养殖实验基地和一所动物饲养基地，学生自己动手栽培植，饲养小动物，探究生物生长的科学规律。让学生在科技活动中研究科学，开阔学生视野，极大地提高学生研究科 1 学的兴趣，学校开设了科学探究、科技制作等与科学相关的校本课程，以此增强孩子们对科学研究的浓厚兴趣，进一步提高孩子动手动脑能力，对课堂组织实验具有极大的推动作用。学校每学年3月份举办一次“校园科技节”，进行科普知识的熏陶，科技馆吸收优秀学生的科技创作进行展览，激励学生的科学学习的兴趣。
齐全的教学设施为科学课的有效教学提供了物质基础保障，给学生创设了基础的情景，有利于学生对所学内容提前或当时的学习环境中，有足够的情景构建。
二、开展学生小课题研究，拓展学生科学探究空间，深化学生科学素养的启蒙教育。
“教育即生活”。科学知识的探索是永无止境的，如果只是在课堂上进行科学探究，时间、空间满足不了学生科学探究的需要，需要课内外结合，比如课前实地考查、搜集材料、查找资料等准备活动需要学生课前完成，还有一些活动需要延伸到课后，比如种子发芽、馒头发霉都需要学生课下做好观察纪录，继续探究。在科学教学中，我们结合校本课程成立学生小课题研究小组，开展小课题研究，例如四年级的生物的奥秘、恐龙的秘密、气象的奥秘、神奇的水利星球、星空的奥秘研究；六年级的地球和月亮、世界航天奥秘等。课本知识涉及到的知识，在学生中成立研究小组，提前研究、交流演讲，丰富课堂教学的形式和内容、延伸课堂教学、是课堂教学重要补充。学生小课题研究是在教师的指导下，在课外进行。有些小课题研究需要在校本课程时间，在教师的组织指导下利用网络、图书影像室等校本资源，培养学生搜集资料和课题研究的能力。为参与小课题研究的学生提供展示的平台，激励学生积极参与小课题的研究，在年级层面开展课题研究谈话会，交流研究经验，在班级开展“我做专家”的回报交流，高年级的学生能够做到利用电化手段把研究的成果图文并茂的展示给同伴。
通过课题小组的课外探究，培养了学生搜集筛选知识能力、小组合作能力、探究能力，拓展了教学空间，深化了学生科学素养的启蒙教育，为课堂教学的顺利实施提供知识准备。我们觉得小课题研究形式，是开展科学课堂教学的必要环节。
三、探索有效教学途径，丰富课堂教学模式。
建构主义提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习。学生要成为意义的主动建构者，就要求学生在学习过程中从以下几个方面发挥主体作用：要用探索法、发现法去建构知识的意义；在建构意义过程中要求学生主动去搜集并分析有关的信息和资料，对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证；要把当前学习内容所反映的事物尽量和自己已经知道的事物相联系，并对这种联系加以认真的思考。
1、我校是市级实验学校班额大，大班额教学中如何有效培养学生全面的科 2 学素养，如何实现科学课的有效教学，针对科学课的科特点，进行教学组织形式的探索，摸索出一套适合我校的教学模式，是科任教师的迫切任务。
首先从教材的编排、课型的分类入手，编排出那些课类是实验教学，那学适合讨论教学，那些适合综合教学，那些需要电教手段等。在分类基础上，科任教师拿出需要的实验器材名单，做好器材的准备，提前做好自制教具或者学生制作任务；电教手段要求制作成图文并茂的课件，汇集成资源，以便教师共享。教研组统一研讨，制作出科学课的知识点的系统图表，使教师的教学知识点系统化，课型的分类研讨是开展教学的基础。
课堂组织形式我们借鉴其他学校经验，首先从学生课桌椅的编排坐式来改变学生的学习方式，经过学习其他学校的经验，反复的实验研究，在小组圆形、小组马蹄型、小组弧形、小组矩型、小组六边桌型等形式中，认为小组马蹄型和小组六边桌型最适合进行我校的小组合作探究。我们秉持的原则是为每个学生提供了相等的空间，同样的时间里能为大多数学生和教师提供视觉通道。一般可将班上不善于交往的学生放在马蹄形底部（马蹄形排列桌椅即小组桌椅马蹄形排列，缺口对着教师操作台），而将比较活跃的学生放在教师左右两旁，这样教师既可积极引导部分学生交往，又可接受另一部分学生的积极参与，且保持了与全部学生的视觉通道联系，便于学生的协作与会话。而六边桌型的排列则可增加学生之间与学生小组之间的联系和交往，只是在同一时间内教师要与所有学生相互作用有一定困难，因此，在实际操作中教师可以从一个座位组到另一个座位组去和学生作分别的交往。小组六边桌型排列模式好处是，小组成员面对面，更好的体现小组成员间的机会平等的合作交流，真正发挥小组内的集体智慧。六边型的选用是因为大班额的校情，教室盛得下六七十个孩子，还要为每生提供足够大操作空间，满足了大班额的教学需求，节约了空间。另外，讲台变为演示台，使之成为师生共同的展示平台，也更有利于学生主体作用的发挥。
2、建构主义学习理论提倡的学习方法是教师指导下的、以学生为中心的学习；建构主义学习环境包含情境、协作、会话和意义建构等四大要素。从活动组织形式的变革为切入点，探索科学课堂教学以全班活动为基础，小组合作活动为主题，个体活动、校内外有机结合的教学活动组织形式。在建构主义学习环境下，教学设计不仅要考虑教学目标分析，还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题，并把情境创设看作是教学设计的最重要内容之一。较简单的学习内容，只需要个人独立学习或开展全班教学，而较复杂、综合的学习内容，则可以采用小组合作学习方式。小组合作学习在分组上要考虑男女生搭配比例、学生思维是否活跃、学生的认知水平、能力倾向、个性特征等方面的差异，成若干个异质学习小组，创设一种 “组内合作”、“组际竞争”的关系，让每个学生都能真正参与 3 到课堂教学活动中去，成为学习的主人。将传统教学与师生之间单向或双向交流改变为师生、生生之间的多向交流，不仅提高了学生学习的主动性和对学习的自我控制，提高了教学效率，也促进了学生间良好的人际合作关系，促进了学生心理品质发展和社会技能的进步。国内外的研究和实践，都验证了小组合作学习作为课堂教学活动组织形式在提高学习效果方面的有效性。小组合作学习已成为我们科学探究活动中最常用的一种课堂教学组织形式。
四、灵活选用教学方法，促进有效教学。
维果斯基的“最邻近发展区”理论认为，在儿童智力活动中，对于所要解决的问题和原有能力之间可能存在差异，通过教学，儿童在教师帮助下可以消除这种差异，儿童的第一个发展水平与第二个发展水平之间的状态是由教学决定的，即教学可以创造最邻近发展区。因此教学绝不应消极地适应儿童智力发展的已有水平，而应当走在发展的前面，不停顿地把儿童的智力从一个水平引导到另一个新的更高的水平。教师在每一节课的教学设计中把握学生水平和确定课堂预期目标是有效教学的关键，教学目标的设计高度要适当，需要教师灵活把握。合适的教学法是保障科学课堂的有效教学，教学中尝试支架式教学法，在五年级上册第二单元声音的秘密中《怎样听到声音》一课的设计是情景设立、独立探索、协作学习和效果评价，在四年级上册第四单元空气和水的力中《热气球上升的秘密》一课实际是小组合作的实验探究法，在五年级上册，第二单元声音的秘密中《噪声的危害与防治》使用讨论法，四年级下册第二单元岩石的科学中《做个岩石百宝箱》这一节就要让孩子们做出自己的作品的制作法，六年级上册第四单元地球和地表变化中《各种各样的矿石》需要孩子们进行大量的信息收集方法,在五年级《地震》一课教学中采取小课题组汇报成果的课题交流法，《水的三态变化》中的冰点探究需要试验验证法等。
教法的采用因教材和教师的特点而异，需要灵活运用，更需要教师不断提高自身的科学教学的专业水平。我校采取了骨干教师为主的科学教研组每周定期教研的活动，教师按年级循环任课，每年级至少2位教师任课，备课组集体备课并且电子备课，建立科学课件资源库，自制教具室，积攒资源，在教学中不断完善课堂教学设计，这些措施是打造合格科学教师的必有途径。我们认为具备一定教学经验及艺术水平的教师，能够掌握好的教学法才是实现有效教学的基本保障。科学课是一门特殊课程，需要学校足够的重视，需要教师具备一定的科学素养，要足够重视他们的专业发展，在外出学习，订阅刊物的读书借鉴等方面，给予扶持。
总之，小学科学课是一门独特的课程，我们还处于初步探索阶段，还需要不断探究完善教学手段，需要完善课本教材及教法，需要积累教学资源，需要学习4 先进的教学经验。总结小学科学教学的探究工作，为实现小学科学课的有效教学积累经验，在今后的教学中我们将继续勇于实践，积极探索，取长补短，走出去学习好的教学经验，他山之石可以攻玉，提高我们的小学科学课的教学科研水平，深化小学生科学素养的启蒙教育。
参考资料：
《新课程-有效课堂教学行动策略》韩立福 《课堂教学技艺》许高厚
《建构主义--革新传统教学的理论基础》何克抗 《合作学习的理念与实施》 王坦
一、教材分析：
本单元是六年级上册第一单元，本单元尝试通过指导学生研究一些简单的机械和工具，让学生认识生活中运用的一些简单的机械原理，并通过研究这些简单的机械原理，培养学生开展比较完整的探究活动的能力。而本课又是本单元的第一课，重在引领学生认识了解生活中的常用的工具，及其中蕴含的机械问题，为以后的探究学习奠定基础。
在本课的研究活动中，值得我们重点思考和研讨的问题有：
在六年级里，我们对学生制定研究计划应该要求到什么程度?关于制定研究计划，在本套教材中从三年级就开始了，先是口头的制定观察计划、简单的书面计划，有一定的研究主题的计划等等，到了六年级，对于制定研究计划，我们要求学生们达到一个什么程度?对于他们提出的.研究主题，要不要作一定的引导或者是限制?
学习“我们常用的工具”，实际上是学生在对客观存在的机械和工具进行评价，要注意引导学生联系生活实际，不仅要考虑到它们的性能，而且还要考虑到其他标准，如它们的实用性、安全性、可靠性等等。建议引导学生联系自己的生活经验，可以利用图表、文字、口述等方式进行交流。在交流对常用机械工具试用工具等活动中，关键是可能会发现为什么螺丝刀可以很方面的起出螺丝钉，而用钉锤虽然不能很方便地起螺丝钉却能很轻松的拔除铁钉?这其中有什么秘密呢?我得去研究一下。因而就有了根据在试用工具中产生的问题制定一个研究计划的活动。这个问题来自于前面的活动，也会对后面的研究活动产生影响，因此教学中，要注意引导学生提出的问题一定要有研究的价值，要能够在以后的时间里方便开展研究活动。
二、教学目的：
1、认识了解生活中常用的工具。
2、通过对不同工具不同特殊用途的认识，激发学生探究各种常用工具蕴含的科学原理。
2、学习更科学、系统地制定研究计划。
三、教学准备：
锤子、螺丝刀、剪刀、起子等常用的工具。
四、教学过程：
1、出示锤子、螺丝刀，引入“工具”概念。
2、调查、讨论生活中常用的工具。
工具名称
使用方法
可以完成的工作
3、试用不同的工具，发挥各自工具的特点，方便快捷地解决生活中的实际问题。学生充分展开活动体验。
4、描述不同工具在实践使用中的不同感受，激发学生探究激情。
关键词：科学方法变革；哲学思考；大数据方法
1998年，生物化学家托尼·卡斯在《大数据管理者》一文中首次提出“大数据”概念，并在2008年“大数据”专刊后迅速爆发，成为社会各界积极研究的热点课题。大数据的爆发带来了第二次数据革命，在实现万物皆数理念的同时开启了数据发展的第三个阶段，同时在科学研究当中，数据作用、地位的改变也引发了诸多哲学问题，使得大数据研究逐渐被纳入到科学、哲学领域当中。
一、大数据的概述
（一）内涵。首先，大数据是一门数据科学，它借助数据挖掘等方式来对海量数据这一研究对象的内在规律进行挖掘，所研究的内容涉及到不同科学领域当中的所有共性数据问题，在找出数据规律的基础上解答相关的科学问题；其次，大数据是一个技术平台，与常规的数据不同，大数据的数据收集、提取、存储、分析都离不开软件与硬件的支持，这些技术共同构成了大数据分析的技术平台；再次，大数据是一种研究方法，它涉及到生物医学、生物信息学、自然灾害预报等科学，科学在大数据背景下正逐步走向数据密集型科研；最后，大数据是一项潜在的资源，根据相关报告，大数据在医疗领域每年所创造的价值将高达300亿美元，且将会使零售业的利润提高一半以上。
（二） 方法。大数据中的数据挖掘主要采取分类、关联分析、聚类分析、异常检测技术。其中，分类是根据数据学习得出将自变量对应到因变量以实现自变量分类的分类模型；关联分析是对海量数据当中关联规则等有意义数据关系的发现；聚类分析是把海量数据划分为同簇对象相似性高、异簇对象极不相似的多个有意义的簇；异常检测是找出离群点的过程。
二、大数据方法及其改革
（一）与传统模型方法的区别。部分学者在研究过程中将模型划分为两类，即物质形式和思维形式的科学模型，前者根据模型来源的不同分为天然模型与人工模型；后者依据模型特点的差异分为理想模型、数学模型、理论模型以及半经验半理论模型。通过对比分析得出，大数据模型不同于传统数据模型，它不具有物质形式，是没有抽象过程的数据运算，且其算法同数学模型的得出过程大不相同，因此大数据模型并不属于以上的科学模型，而是一种新型的经验模型。
（二） 与统计建模的区别。数据挖掘在模型方法上虽然很接近统计学，但其与统计建模仍存在本质差异。表现在：1.研究地位。前者的数据模型是科学研究的主角并担当了科学理论角色，而后者一般是经验、理论研究当中的配角、检验者；2.数据类型。前者的数据是类型复杂、质量偏低的海量数据，后者则是精心设计、高质量的实验数据；3.模型确立。前者借助海量数据确立模型且其目标变量具有不明确性，后者依据研究问题确立模型且有明确的目标变量；4.建模驱动。前者采用强调建模过程、模型可更新性的数据驱动，而后者则采用强调设计、验证合理性的验证驱动。
（三） 与计算机仿真的区别。计算机仿真包含了由模型建立、仿真模型建立和仿真实验所联系的系统、系统模型以及计算机三要素。大数据方法与计算机仿真方法的区别主要表现在：1.研究对象。前者的研究对象为海量数据，后者则面向依据系统建立的数学模型；2.推理逻辑。前者为数据归纳，后者为演绎计算；3.自动程度。前者为计算机自动进行，后者的计算机仅仅在仿真实验环节采取自动进行；4.说明力度。前者相比较后者具有更高的说明力；5.角色地位。前者在科学研究中占据了主体地位，而后者则担当实验角色；6.基础设施。前者包括传感器、网络设施等，后者通常只涉及一台或多台计算机。
三、大数据的方法论
（一）逻辑维度。科学论证从逻辑角度来看可分为归纳和要求前提决定性支持结论的演绎。在大数据分类当中使用得最为广泛的方法是由包括根节点、叶节点、内部结点的结点与由向边构成的具有层次性的决策树。其中根节点、内部结点主要由数据集中属性组成而叶节点则由类标号所组成，由向边是在归纳已有数据的基础上所得出的，其归纳方法包括求同法和求异法。与其他算法的原理相同，决策树也是根据数据集中提取分类模型来完成分类的。
（二） 主体维度。传统科学定律的理解主要来自于规则性进路的恒常联系、心理习惯以及必然性进路的必然性，根据大数据模型可预测的、依据相关算法与数据得来、不具有必然性的特征可以得出大数据不属于演绎系统，不符合系统进路与必然性进路，但其预测性使得其符合心理习惯进路。因此，大数据模型与物理定律可应用在不同的领域当中。
（三） 内涵维度。作为大数据哲学及其方法研究当中的一个焦点问题，因果关系、相关关系的研究目前在业界还没有统一的定论。大数据因果、相关的考量目前需要研究的主要包括大数据方法是不是仅能获得相关关系、相关关系可否在科学角色中取代因果关系这两个问题。
一方面，大数据算法虽然包含了消除归纳法，但无法体现因果性所严格强调的充分条件当中的必要条件，不能完全确定其因果性。由此可见大数据方法仅能发现相关关系，只有在具备具体模型的情况下才能发现相关关系。另一方面，第二个问题对因果、相关关系间的对立隐含了假设，实际上针对科学、定律、因果说明目前还存在争议，根据大数据符合心理习惯进路、不符合系统与必然性进路可得出在仅认为定律是心理习惯的情况下才可科学说明大数据的相关关系并代替因果性。
（四） 功能维度。大数据的功能主要包括对既有数据模型的描述和预测。从描述角度看，大数据方法因无法发现因果性而不能进行因果说明，而在定律说明中大数据模型又仅仅符合心理习惯进路，由此可见大数据模型说明力弱。从预测角度看，大数据模型经过评估、随数据更新而更新、针对具体问题且海量数据中蕴含的经验信息丰富，使得大数据预测虽无必然性但预测准确。
四、大数据的核心特征和意义
科技的进步改变了经验世界，海量的数据使人们的视野更加开拓。大数据技术超越了人类智力，未来还将逐步突破人们的心理习惯。以说明力低、预测力高为核心特征的大数据预示了一种全新的科学，相比较现有的能够借助因果机制、科学定律、模型隐喻类比来说明的科学，大数据模型利用复杂其计算量大的计算方法从数据形式下的经验世界中直接获得，在涵盖了经验世界的丰富信息的同时也表现了海量的经验。作为一种全新的经验表现形式与科学研究类型，大数据同时给科学研究创造了一种全新的方法。从经验角度来看，大数据实现了无所不在；从方法角度来看，大数据的核心特征使得其突破了人们的智力与心理习惯；从科学的角度来看，大数据将会引领现代人们走向一个全新的世界。
五、 讨论
随着我国经济水平的快速提升和科技水平的不断进步，一些发达国家开始逐步制定、实施大数据战略。大数据给科学研究带来了新兴的方法，通过对海量数据的潜在模式做出描述并在此基础上做出预测，以实现对数据中富有价值的规律、模型的深入发掘。大数据既是经验表征的新方法，也是探索经验后的知识的新方式，大数据方法在科学、哲学等领域当中具有很大的研究前景。（作者单位：江西财经大学马克思主义学院）
参考文献：
[1]喻国明. 大数据方法与新闻传播创新：从理论定义到操作路线[J]. 江淮论坛，2014，04：5-7+2.
[2]刘继伟. 基于大数据的多尺度状态监测方法及应用[D].华北电力大学，2013.
1牛顿的科学思想
牛顿在他的科学著作《自然哲学的数学原理》中明确地提出了进行科学研究的四条法则。
法则1:求自然事物的原因时, 除了那些真的和解释现象必不可少的以外, 不应增加其它原因。这一法则可称之为“简单性法则”。自然界的简单性, 是牛顿的一个基本信念。牛顿认为:自然界习惯于简单化, 而且总是与其自身和谐一致的。真理是在简单性中发现的, 而不是在事物的多样性和纷乱中发现的。简单性原理实际上源于古希腊毕达哥拉斯学派。从哥白尼、开普勒、伽利略到牛顿, 都贯穿着自然界是简单和谐的这一指导思想。
法则2:对于自然界中同一类结果必须尽可能归之于同一种原因。这一法则可称之为“因果性法则”。因果性的实质是决定论。根据牛顿第二定律, 如果已知某一个力学体系在某一时刻的运动状态以及与周围物体的相互作用, 则以后任一时刻的运动状态都可以从数学上求解动力学微分方程来确定。
法则3:物体的属性, 凡不能增强也不能减弱者, 又为我们实验所能及的范围内的所有物体所具有者, 应视为一切物体的普遍属性。这一法则可称之为“统一性法则”, 牛顿的这一“统一性法则”可以说是牛顿的四条法则中最重要的一条, 也是自然哲学的根本所在。正是在这种指导思想下, 牛顿把天体力学和地球上的力学统一到他的万有引力和力学三定律之下, 实现了自然科学发展史上第一次伟大的综合。牛顿的光的微粒说的提出也正是鉴于他的统一性法则的思想指导。此外, 有了这一条认识物体普遍属性的原则, 即使我们所做的实验有限, 我们也能得到有关物体普遍性规律的认识。
法则4:在实验哲学中, 从现象中运用归纳推导出来的命题, 应该看作是正确的或接近正确的;虽然可以想象出与它相反的假说, 但是没有发现其它现象足以修正它, 或出现例外之前, 仍然应当给予如此的对待。这一法则可称之为“真理性法则”。在这一法则中, 牛顿既指出了应该承认从实验现象通过归纳分析得出的结论是真实的或接近真实的, 即承认客观真理的存在;同时又指出, 今后可能会出现新的现象, 通过进一步的归纳分析可使结论变得更加准确, 或在出现例外情况时, 对原来的结论做出修正, 使相对真理逐步接近绝对真理。
牛顿的这4条法则, 可分为两组。前两条反映的是因果性的思想。主要内容是要用尽量少的原因来说明尽量多的结果。我们之所以能这样做, 是因为同一类结果可归结为同一原因。后两条反映的是普遍性的思想。主要内容是我们可以获得关于普遍性的认识, 因为我们可以对观察、实验所得出的特殊命题进行归纳, 推导出普遍的结论。了解牛顿上述关于科学方法论的思想, 这对于正确理解在下一节中所阐述的牛顿所开创或发展的科研方法是很有帮助的。
2牛顿的研究工作所蕴含的科研方法
牛顿在创立经典物理力学体系时, 所采用的科研方法, 集中反映在《自然哲学的数学原理》 (以下简称《原理》) 一书中, 概括起来主要有以下几个方面:
公理化方法
物理学中的公理化方法就是指从若干最基本的物理概念和称为公理或公设的基本命题出发, 运用演绎的逻辑方法, 推导出一系列定理, 从而构成一个演绎体系。公理是不证自明的, 而且一组公理应满足独立性、自洽性和完备性。公理化方法的逻辑起点是公理, 公理的实质在于符合经验, 定理是从公理演绎出来的。用公理化方法来构筑科学理论体系, 最早始于数学领域。古希腊数学家欧几里得的《几何原本》中所应用的就是公理化方法。这种公理化方法对牛顿产生了深刻的影响。牛顿是把这种公理化方法应用到物理力学体系的创始人, 如牛顿在《原理》一书时, 一开始就运用了公理化方法。首先他将运动的三大定律作为公理, 即作为理论体系的逻辑起点, 又把关于质量、惯性力等基本概念的八个定义作为初始定义, 从它们出发, 运用逻辑演绎和数学的形式化方法导出数十条普通命题作为定理, 并由此构成了整个经典力学的理论体系。
作为“公理”, 必须满足“三性”: (1) 、相容性。作为理论体系的前提的公理应当是不互相矛盾的。显然, 牛顿的运动三定律是彼此相容的。 (2) 、独立性。即各公理彼此是不相关的, 不允许出现从一条公理推出另一公理的情况。而牛顿三定律正满足了这一要求, 它们分别叙述了合力为零、合力不为零时的运动情况及物体间相互作用的规则。 (3) 、完备性。从公理体系出发对该公理体系的各种关系给出论证, 而不遗漏重要的原理。如从牛顿第二定律出发推出动量定理、动量矩定理和动能定理, 正充分说明了它作为公理的完备性。在牛顿之后的物理学家基本上是按照牛顿的公理化方法来发展和完善近代物理体系的。正如量子力学创始人之一的海森堡在他的著作《物理学和哲学》一书中所评价的:“牛顿的《自然哲学的数学原理》一书从一组定义和公理开始, 这些定义和公理是这样内在地联系在一起, 以致它们构成了人们可称为‘闭合系统’的一组东西。”
分析与综合法
物理学中的分析方法, 就是人们在思维活动中, 把物理研究对象由整体分解为若干组成部分、层次或要素, 然后对它的各个部分、层次或要素分别进行研究, 揭示它们的属性和本质;并研究这些部分、层次或要素之间的相互作用及其在整体对象中的地位, 考察它们对研究对象的状态及发展变化的影响。从未知追溯到已知, 最后达到对该对象的整体有较全面的认识。物理学中的元过程法就是一种典型的物理学分析法。牛顿就是在物理学中使用这种元过程法的第一人。如牛顿的第二定律讲的是力与动量随时间变化率之间的关系, 而动量的变化率要计算当时间趋于无穷小时的动量变化, 这种反映“部分”的规律, 就是一种元过程法。牛顿还把一切物体间的吸引力归结为组成物体的原子间的引力的矢量和。对于连续体, 一个大的过程可看作一些微分过程的积分结果。
物理学中的综合方法就是把物理研究对象的各个部分, 各个方面和各种因素联系起来加以考虑, 从而在整体上把握事物的本质和规律的一种思维方法。它在把事物的各个部分联结为整体时, 力求通过全体掌握事物各部分及其属性、关系的真实联结和本来面目, 再现事物的整体, 综合为多样性的统一。由于任何物理现象和物理过程都有同一性, 因此综合法成为物理研究中的普通方法。牛顿经典力学系统的建立, 正是采用了物理学中的综合法所取得的结果。用综合法解决问题的程序, 按牛顿的说法是先假定原因已经找到, 并且进一步把它们确立为原则, 再利用这些原理去解释由它们发生的现象, 并证明这些解释的正确性。
在物理学的研究中, 分析与综合具有对立统一的辩证关系, 具体表现在二者既有区别, 但又互相渗透、互相依存、不可分割, 在一定的条件下还可以相互转换, 在已有知识与所要解决的问题之间共同架起逻辑思维的桥梁。综合必须通过分析, 分析是其基础。但分析必须走向综合, 只有通过综合, 才能对物理事物整体的本质属性及其规律进行全面、深入的认识。如在牛顿力学中, 先找出运动微分方程和初始条件, 就可通过积分得出物体的位置与时间的关系式。这就是分析与综合方法联合使用来解决问题的典型范例。牛顿对分析—综合方法的运用, 与在上一节所描述的牛顿关于因果性原理、统一性原理有着密切的关系。因为自然界存在因果性, 所以可以进行分析;因为自然界存在统一性, 所以可以进行综合。1713年罗杰.柯茨在为牛顿的《原理》第二版写的序中是这样来描述牛顿重视分析和综合方法的:“他们发展了双重方法:分析和综合的方法。从某些选择的现象用分析法导出自然界的力和更单纯的力的定律, 然后它们通过综合法给出其他现象的构造。这是最佳的哲学方法, 是我们无与伦比的作者认为应优先采用的方法。……所以对此他给出了一个最有名的一个例子, 即是极幸运地从重力的理论导出了宇宙系统的解释。”
归纳与演绎法
物理学中的归纳法就是在物理现象中通过对一些个别的经验事实和感性材料进行概括和总结, 从中抽象出一般的结论、原理、公式和原则的一种逻辑推理方法。由于任何事物的整体总是由部分组成的, 即个别构成一般, 个别事物特性中也包含有一般性的共同的东西, 故可以从若干个别事物的特性中概括归纳出它们整体上所具有的某些特性或规律。这些特性或规律对这种类别的事物具有一般性或普遍性。牛顿历来非常重视和喜欢归纳法。在《原理》一书中, 每当叙述他所做的力学实验时, 总是自觉地运用到归纳法, 他在书中写到:“在实验物理学上, 一切定理均由现象推得, 用归纳法推广之。”在以上第一节中所述的法则4所讲的也是归纳法。牛顿还在他的《光学》一书中, 做出过这样的详细说明:“在自然哲学里, 应当像数学一样, 在研究困难的事情时, 总是先用分析的方法, 再用综合的方法。这样分析的方法包括进行实验和观察, 并且用归纳法从中推出普遍结论……。”
物理学中的演绎法是从一般物理规律引出对特殊事例结论的逻辑推理与认识的方法。也就是说, 它与归纳法相反, 是从一般到特殊 (或个别) , 由共性推广个性的方法。演绎推理之所以可能, 是因为一般存在于个别之中, 共性存在于个性之中, 一类事物或现象的共有属性, 在每一个别事物或现象中必然具有。所以从一般必然能够推出个别。牛顿在进行实验时强调归纳法, 而在用力学定律解决问题时, 则大量并巧妙地应用了数学演绎的方法。例如他先建立质、力、时、空四要素及彼此间的关系, 再用四要素表达为数学公式或用公式引入到基本运动定律之中。即从前提开始的演绎, 代之从这些公式出发的数学推导。对此, 爱因斯坦对他做出了这样的评价:“牛顿才是第一个成功地找到了一个用公式清楚表达的基础, 从这个基础出发, 他能用数学的思维逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象, 并且同经验相符合。”
与分析与综合一样, 归纳与演绎是对立统一的关系。它们是相反相成的两种逻辑思维的推理方法。演绎要以归纳为基础, 演绎和归纳相互渗透。归纳要以演绎为指导, 归纳与演绎相互渗透。归纳与演绎对立双方在一定条件下相互转化。在科学史上, 有许多科学家正是把归纳与演绎法结合起来加以正确运用, 从而导致科学上的重大发现。牛顿在这两种科学方法结合应用方面, 也为我们做出了榜样。例如, 万有引力定律的建立, 正是牛顿运用归纳—演绎法的一个光辉范例。也正是由于万有引力定律的成功建立, 导致了1 8 4 6年海王星的发现。
牛顿在经典物理学研究的过程中除了开创或发展了上述的科学思想和科研方法外, 还大量使用了数学方法、实验方法和抽象方法等的科研方法。所有这些思想、方法和牛顿使用这些方法的范例对我们今天的科学研究工作仍有重要的启示和指导作用。
摘要：该文从分析牛顿的科学思想入手, 对他在经典物理研究工作所蕴含的科学方法进行了探究, 归结出仍适合于今天科学工作者使用的公理化方法、分析与综合、归纳与演绎等的科研方法。
关键词：牛顿,科学思想,科研方法
参考文献
[1]弗.卡约里著.戴念祖译.物理学史[M].广西师范大学出版社.2002
[2]牛顿著.赵振江译.自然哲学的数学原理[M].商务印书馆.2006
在开始练声时，先练哼鸣是有益的，因为发这个音容易达到高位置和靠前、明亮、集中的效果。练习哼鸣时首先上下唇自然地闭上、口腔内部要打开，好象闭口打哈欠的感觉，感到声音向高位、额窦、鼻窦处扩展，但切勿把声音堵塞在鼻腔里，否则会发出鼻音。
母音的练习
除进行哼鸣练习外，更多地是进行母音的练习，如a，i，o，u，e等单母音练习，也可用混合母音练习如ma，me，mi，mo，mu等等。
连音练习
人们常说：“不会连贯就不会歌唱。”歌唱声音的主要表现力就在于声音的连贯优美，只有连贯的声音才能唱出动人的旋律线来。为了使声音有更多的连贯性，可以将练习的音域相对拉宽些，练习也可以随之难度更大些。
顿音练习
顿音唱法又称为断音唱法。要求唱得清晰，短促，灵活，富有弹性，集中感强。练习时要注意一字一音的灵活性和一字一音的连贯性。
连音和顿音结合的练习
在基本掌握了连音和顿音唱法的基础上，可以加连音、顿音结合在一起的练习，这样有利于歌唱状态的统一，顿音好象是一个“点”，连音像是一条“线”，这样以点带线，便声音的位置统一，并保持气息均匀流畅。
保持共鸣位置不变的练习
在“哼鸣”练习中我们已经讲了找共鸣位置最好的办法就是体会“哼鸣”感觉，如果这个共鸣焦点找准了，那么其它所有的音都应该向这个哼鸣位置靠拢，这样才能达到歌唱的高位置，使声音上下统一。
声音灵活性的练习
这种练习主要是为了适应歌曲演唱中快速、流动的要求，以达到更积极的身体、喉咙、气息的配合。
结合字声练习(带词练习)
生物信息研究中常用蛋白质数据库简述
内蒙古工业大学理学院 呼和浩特 孙利霞 2010.1.5
摘要：在后基因组时代生物信息学的研究当中，离不开各种生物信息学数据库。尤其在蛋白质从序列到功能的研究当中，目前各种行之有效的方法都是基于各种层次和结构的蛋白质数据库。随着计算机技术及网络技术的发展，目前的蛋白质数据库不论是所包含数据量还是功能都日新月异，新的数据库层出不穷。一个新手面对如此浩瀚的数据量往往无从下手。本文粗浅地为目前蛋白质数据库的使用勾画出一个轮廓，作为自己蛋白质研究入门的一个引导。
关键词：蛋白质；数据库
0 引言
随着科技的发展，个人的知识往往赶不上快速膨胀的信息量，人们为了解决这个问题，便创建了形形色色的数据库。蛋白质数据库是指：在蛋白质研究领域根据实际需要，对蛋白质序列、蛋白质结构以及文献等数据进行分析、整理、归纳、注释，构建出具有特殊生物学意义和专门用途的数据库。蛋白质数据库总体上可分为两大类：蛋白质序列数据库和蛋白质结构数据库，蛋白质序列数据库来自序列测定，结构数据库来自X-衍射和核磁共振结构测定（详见图1）。这些数据库是分子生物信息学的基本数据资源。上世纪90年代，我国从事蛋白质研究的学者使用的蛋白质数据库储存介质还是国外实验室发布的激光光盘[1]。信息的传播储存甚为不便。随着蛋白质研究的发展飞快，同时伴随着计算机和因特网发展，蛋白质数据库的储存传播方式也发生的巨大的变化。进入21世纪后，我们所用的各种蛋白质数据库都发展成为存储在网络服务器上，基于“服务器—客户机”的访问查询方式。伴随着计算机及物理测试技术的发展数据库的容量和功能成数量级膨胀。但是面对如此浩瀚的数据，新手往往感到无从下手，在需要时找不到自己需要的合适数据库。
本文从目前蛋白质数据库建立的的逻辑层次出发，系统地简绍了常用蛋白质数据的概况，它们的查询方法以及它们相互之间的联系。同时尽量不涉及数据库建设和维护方面的计算机和网络这些数据库底层的技术，为蛋白质研究的入门者及对蛋白质感兴趣的人员的一个引导。
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分子生物学论文
图1
两大类蛋白质数据库 建库方式的分类
蛋白质数据库种类繁多。一个的数据库记录通常包括两部分：原始数据和对这些数据进行的生物学意义的注释。以建库的方式而论，大致可以分为四类：
一、最基础的一级数据库。这些数据库一般是由国家或国际组织建设和维护的数据库。如EMBL，PDB等。这样的数据库的优点是完整，更新及时，并提供了一些较好的服务软件和平台计算条件。缺点是对于数据的创新性，精确性和准确性没有权威的评价，数据过多，重复，分类较粗。二、二级数据库，（如图2）。二级数据库是在一级库德基础上，结合工作的需要将部分数据从一级库中取出，重新组合而成的特定数据库。这类数据库专一性强，数据量相对较少，但质量高。数据库结构设计精致。
三、专家库。这是一种特殊的二级库。与一般二级库不同之处在于它是经过有经验的专家进行人工校对标识之后建立的。这样的库质量很高，使用方便可靠，但是更新发展较为缓慢。这类库的典型代表是SWISS-PORT。[2]
图2
蛋白质二级结构数据库的逻辑结构
蛋白质功能位点数据库:Prosite蛋白质序列指纹图谱数据库:Prints以蛋白质序列数据库为基础构建的二级库同源蛋白质家族数据库:Pfam同源蛋白质结构域数据库:Blocks免疫球蛋白数据库:Kabat蛋白质二级库以具有特殊功能的蛋白质为基础构建的二级库蛋白激酶数据库:Pkinase蛋白质二级结构构象参数数据库DSSP以三维结构原子坐标为基础构建的二级库已知空间结构的蛋白质家族数据库FSSP已知空间结构的蛋白质及其同源蛋白质数据库HSSPuser
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分子生物学论文 蛋白质序列数据库：UniProt数据库
UniProt属于蛋白质序列数据库。如今的蛋白质序列数据库中，有的收集实验测定的序列，有的收集根据DNA序列等翻译预测的蛋白质序列，有的这两者都有收录。SWISS-PROT、TrEMBL、PIR是曾经用的很广泛的蛋白质序列数据库。而今都并入了UniProt中。
现在UniProt有三个层次的数据库：UniParc（UniProt Archive）收录所有UniProt数据库子库中的蛋白质序列，虽然很大，但是信息比较粗糙。既包括重复的序列也包括未加注释的序列；UniRef（UniProt Reference Clusters）是归纳UniProt几个主要数据库并将重复的序列去除后的数据库。其中UniRef100是只去除完全重复的序列的数据库，UniRef90是去除相似性在90%以上的相似序列数据库；UinProtKB（UniProt Knowledgebase）是有详细注释并与其他数据库及文献有链接的数据库，分为UinProtKB/SWISS-PROT与UinProtKB/TrEMBL两部分。
2.1 SWISS-PROT
SWISS-PORT是含有详细注释内容的蛋白质序列数据库。1987年由日内瓦大学医学生物化学系（Department of Medical Biochemistry of the University of Geneva）与EMBL共同维护，现由EMBL的分支机构EBI进行维护。网址为：http:///pdb/。随着晶体衍射技术的不断改进,结构测定的速度和精度也逐步提高。90年代以来,随着多维核磁共振溶液构象测定方法的成熟,使那些难以结晶的蛋白质分子的结构测定成为可能。蛋白质分子结构数据库的数据量迅速上升。据2000年5月统计，PDB数据库中已经存放了1万2千多套原子坐标,其中大部分为蛋白质，包括多肽和病毒。此外,还有user 第 4 页 2015-12-23
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核酸、蛋白和核酸复合物以及少量多糖分子。近年来,核酸三维结构测定进展迅速。
PDB数据库以文本文件的方式存放数据，每个分子各用一个独立的文件。除了原子坐标外,还包括物种来源、化合物名称、结构递交以及有关文献等基本注释信息。此外，还给出分辨率、结构因子、温度系数、蛋白质主链数目、配体分子式、金属离子、二级结构信息、二硫键位置等和结构有关的数据。
每个PDB文件可能分割成一系列行，由行终止符终止。在记录文件中每行由80列组成。每条PDB记录末尾标志应该是行终止符。PDB文件中每行都是自我识别的。每行的前六列存放记录名称，左对齐空格补足.必须和规定的记录名称一致。PDB文件也可看成是各种记录类型的总和。每个记录类型包括一行或多行又被更深一层分成各字段。以下是PDB文件存储数据格式的一个完整简洁的说明：
一、标题部分 HEADER(分子类，公布日期、ID号)
OBSLTE(注明此ID号已改为新号)3 TITLE(说明实验方法类型)
CAVEAT(可能的错误提示)5 COMPND(化合物分子组成)SOURCE(化合物来源)7 KEYWDS(关键词)EXPDTA(测定结构所用的实验方法)9 AUTHO（结构测定者)REVDAT(修订日期及相关内容)11 SPRSDE(已撤销或更改的相关记录)JRNL(发表坐标集的文献)13 REMARK：REMARK 1(有关文献)、REMARK 2(最大分辨率)、REMARK 3(用到的程序和统计方法)、REMARK 4-999。二、一级结构 DBREF(其他序列库的有关记录)SEQADV(PDB与其他记录的出入)3 SEQRES(残基序列)MODRES(对标准残基的修饰)
三、杂因子 HET(非标准残基)HETNAM(非标准残基的名称)3 HETSNY(非标准残基的同义字)
FORMOL（非标准残基的化学式）四、二级结构 HELIX(螺旋)
SHEET(折叠片)
TURN(转角)
五、连接注释 SSBOND(二硫键)LINK(残基间化学键)
HYDBND(氢键)user 第 5 页 2015-12-23
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SLTBRG(盐桥)
CISPEP(顺式残基)
六、簿记 MASTER(版权拥有者)2 END(文件结束)
另外，使用Rosmol程序可以利用PDB中的数据直接观察蛋白质的三维结构[3]（如图3）。
图3
Rosmol 显示的蛋白质三维结构图
3.2 SCOP SCOP（Structural Classification of Proteins Database）是收录蛋白质结构域的数据库。SCOP根据数据结构与进化关系用人工及计算机自动处理，将蛋白质空间结构的组成部分结构域分为类（Class）、折叠（Folds），超家族（Superfamoly），家族（family）四个等级。其中按空间结构分出类与折叠。按进化关系分出超家族与家族。2004年SCOP有超过4万个蛋白质结构域，分为7类，800个折叠，1294个家族，2327个超家族。
3.3CATH
CATH 是收录蛋白质结构域的数据库。CATH根据结构与同源性将蛋白质结构域分为C(class)A（architecture）T（topology）H（homologous）S（sequence user
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family）等几个层次。按空间结构分为C、A、T从层，按同源性分为H、S两层。2005年CATH中有3229个蛋白质结构域，分为4个C层、37个A层、813个T层和1467个H层[4]。结语
由于时间仓促，本文在创新性方面略显单薄，并且没有对蛋白质二级库进行简绍。甚为遗憾。但资料收集整理颇为繁琐，仅以此文作为自己研一上半学期入门课程的一次总结和梳理。同时感谢胡老师的谆谆教导。
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参考文献：
[1]李伍举, 吴加令.蛋白质功能位点预测.生物化学与生物物理进展, 1993, 20:60～62 [2]赵国屏.生物信息学.北京：科学出版社,2002 [3]张成岗, 贺福初.生物信息学方法与实践.北京：科学出版社,2002 [4]许忠能.生物信息学.北京：清华大学出版社,2008
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