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生物多樣性及其意義范文1
長期以來在城市綠化樹種的選擇上，人們使用外來引入樹種比例較大的現象屢見不鮮，而對于鄉土樹種卻考慮甚少。國內外研究指出，近年來城鎮化的加快使城市間景觀趨于雷同，也缺乏自身的綠化特色與鄉土氣息[1－4]。因此，隨著“人與自然共生”理念的廣泛傳播，人們對城市綠化的生物多樣性及自然度等提出更高的要求，生態林將逐漸成為城市綠化建設的重點，而鄉土樹種作為生態林建設的“主角”，在城市綠化建設中也將越來越受到重視。鄉土樹種即為當地的本土樹種，但長期以來對于鄉土樹種的理解觀點不甚明確。根據陸慶軒[5]的觀點，鄉土樹種是在沒有人為影響下，自然發生、自然生長在特定區域或特定生態系統內的樹種。也有觀點認為，在同一個氣候帶的周邊地區自然分布，通過長期引入與培育后，適應當地的自然環境條件，完成其生命周期的樹種也是鄉土樹種，因為它們是經過長期馴化培養，充分適應當地的環境和氣候，成為當地標志性植物的重要組成部分[3]。鄉土樹種在綠化建設中的應用雖較廣泛，但仍沒有引起廣大綠化工作者的足夠重視，并且使用的比例也比較低。楊永川[6]和鮑華分別論述了上海鄉土植物在城市綠化中的應用情況，就鄉土樹種資源日益減少的現象分析了其在保護與利用方面存在的問題，并提出了相關建議ꎻ陸慶軒[7]等分析了東北本地樹種造林存在的問題，并提出了加強鄉土樹種應用的對策。根據已發表的論文數據，發現鄉土樹種在城市綠化中應用較少是一種普遍狀態[5－7]。為更好地推廣并發揮優良鄉土樹種的作用，逐步形成以鄉土樹種為建群種的植物群落，較好地維持城市林帶自身平衡，文章面向長三角，參考其他地區，綜述了近年來鄉土樹種的研究及其在城市綠化中的應用情況，以便為今后鄉土樹種更好的發展提供參考。
1鄉土樹種在城市綠化應用中的現狀
1.1國外應用情況
19世紀末，一些西方園林設計師就提出，植物景觀應適合當地的土壤、氣候等條件，以便利用鄉土樹種來展現當地的景觀特色，保護當地生態環境[8]。LanLennoxMcharg所著«DesignWithNature»標志著城市的景觀規劃開始關注人類居住環境的生態問題，人們對鄉土樹種的研究也開始集中在應用的生態價值方面[9－10]。鄉土樹種改善了城市的生態環境，包括涵養水分、保持水土、遮蔭降溫、維持群落穩定等方面，與之形成對比的是城市綠化對外來引入樹種的青睞，繼而引發各種生態問題[11－14]。
1.2國內應用情況
國內學者對鄉土樹種在城市綠化中的應用開展了一系列研究。尹士海[15]認為外來樹種的應用降低了鄉土樹種的利用率，導致植物群落多樣性下降、資源退化、病蟲害加重，隨之帶來綠化成本增加、景觀質量下降等一系列問題。其提出3點解決方案:一是加大鄉土植物優良特性及其意義的宣傳ꎻ二是加強對鄉土樹種的科學研究以解決生產中遇到的相關問題ꎻ三是因地適宜，提高鄉土樹種資源利用率，實現可持續發展。李樹華[16]認為外來樹種擾亂了當地的生態平衡，破壞了生態環境，對人們生活產生了影響。通過反思城市綠化中存在的問題提出必須以鄉土樹種為建群種構建植物群落的思路。張金玉[17]等分析了目前鄉土樹種在植物景觀中的功能和應用現狀，指出鄉土樹種對城市綠化景觀建設的重要性，并為鄉土樹種的開發利用提出建議。唐[18]就目前鄉土樹種在城市綠化中出現的種類和數量不足等現象進行了分析，并提出了促進鄉土樹種開發的相關策略。楊永川[6]等對上海鄉土樹種進行了分類和數量的統計，并分析了植被地理區系特征，為上海地區更好的開發和使用鄉土樹種提供了基礎資料。韋蘭英[19]等用鄉土樹種改造豆科人工純林，發現種植鄉土樹種后的林分具有較高的植物多樣性，這為我們提高城市綠化中人工純林生態多樣性提供了新的思路。無獨有偶，潘聲旺[20]發現鄉土植物構建的植物群落的多樣性越高對水土保持作用越大。韋品祥[21]對不同鄉土樹種的生態功能進行比較，梳理了眾多鄉土樹種的優勢并給出了應用建議。在良好應用效果的前提下，王兆東[22]等則開展了對引鳥的鄉土樹種紅鱗蒲桃的特性和繁殖研究，為進一步了解鄉土樹種特性和繁殖打下基礎。雖然前人對鄉土樹種分類、數量、繁殖和生態功能進行了探索，但如何立足于鄉土樹種的特點，對鄉土樹種在改善小氣候、提高人工群落生物多樣性以及營造鄉土文化符號等方面的研究仍比較缺乏。因此，鄉土樹種的特點和應用情況需要城市綠化工作者持續投入和關注。
2鄉土樹種的應用特點
1)較強的適應性。相對外地引進樹種而言，鄉土樹種通過自然選擇得以在本地生存延續，具有頑強的生命力，適應能力強，因此更適應當地的環境和氣候，是當地生態系統的重要組成部分。
2)較簡單的繁殖方法。鄉土樹種多數可通過種子繁殖，加上現代化的扦插育苗，其育種材料容易獲得，育種方法簡單易操作，生產速度快，適用范圍廣。
3)較高的性價比。主要表現為成本低、成活率高、管理費用低，以及易達觀賞效果。
4)較強的文化內涵。鄉土樹種有著數百年的歷史傳承，承載著多年以來當地的歷史進程以及文化底蘊，成為當地不可或缺的人文承載部分，是當地重要的文化遺產和獨特的地方特色，也是當地歷史長河中生態文明進程的見證者。
5)具有較顯著的地域標識功能。鄉土樹種是當地的標識植物，可以形成天然生態林、風水林等，形成具有當地特色的穩定植物群落，形成城市綠地景觀和地方風格。因此，鄉土樹種具有很強的地域識別性和標識功能，例如，日本櫻花[23]，洛陽牡丹[24]和石家莊的國槐[25]等植物。
6)具有穩定城市綠化系統的功能。經過長期自然選擇的結果，鄉土樹種在維持城市綠化系統穩定性上起著重要作用，是該區域較為適合的自然環境物種。如國家森林城市評價指標(LY/T2004－2012)中有一項就指出，優先考慮鄉土樹種，由喬木、灌木、藤本、草本等植物的合理配置建立各類林木和樹木為主體的綠地，構成城市綠化生態系統。
7)具有可持續改良植物的功能。鄉土樹種具備特有的抗逆性和抗病性，能夠作為其雜交育種的親本，為選育優良鄉土樹種儲備基因資源，進而為推廣應用奠定基礎。8)具有提高生物多樣性的功能。繁殖和保護鄉土樹種種植資源，有助于維護和改善當地的生態環境，對當地珍稀鄉土樹種種質資源的保護和生物多樣性有著重大意義。
3鄉土樹種應用和保護存在的主要問題
3.1鄉土樹種苗源缺乏
1)外遷外移。部分綠化公司為了尋求更高的經濟利潤，將本就稀少的成型鄉土樹種肆意挖掘進行外遷外移，而忽視了本地苗源沒有較好補充的現實。久而久之，外遷植株因不適應新環境而生長不良，苗源地卻因不重視沒有補充，形成人為的苗源缺乏。
2)隨意砍伐。近年來，隨著城市的擴建、農村的拆遷和房屋的改造，導致鄉土樹種被大范圍砍伐的情況不斷發生，鄉土樹種種群數量不斷下降甚至消失。
3)缺乏重視。鄉土樹種應用的難點在于多數苗圃為了追求較高利潤，大量繁殖外來綠化樹種ꎻ綠化管理部門為追求時尚的景觀效果，對鄉土樹種也多有忽視，導致鄉土樹種在苗圃中淪為配角，更別提被大量使用。
3.2對鄉土樹種重要性缺乏認識
近幾年，人們對外來樹種有獨特的偏愛，比如部分北方城市近年來大量引進南方樹種，忽視了樹種的生態適應性。對鄉土樹種在觀賞植物多樣性的豐富、城市植物群落的穩定和城市生態環境的改善等方面的考慮不足，未充分意識到鄉土樹種在城市綠化建設中的綜合生態功能[26－27]。引入大量的外來樹種，雖然能快速實現景觀視覺效果，能很好地體現現代城市氣息，但無法滿足城市對綠色空間的綜合功能需求，生態功能和綜合平衡能力較差，這樣不僅不能達到理想的生態效果，還會增加成本，給維護管理造成一定的困難。33對鄉土樹種應用缺乏研究近年來，人們只關注苗木新品種的引進與開發，對鄉土樹種的培植治理以及防治病蟲害的關注不多，也是鄉土樹種開發應用不力的難點之一。鄉土樹種在防止荒漠化、防治水土流失和抗旱等方面有明顯的優勢，比如柳樹[28]、榆樹[29]等對北方惡劣的環境條件有很強的適應性。然而，更多的鄉土樹種則因為使用較少，缺乏研究，隨著城市化進程，各類天敵的減少甚至消失，造成本就不受重視的鄉土樹種病蟲害發生，一旦出現問題，則無好的應對之策，如重陽木上的錦斑蛾爆發[30]。34對鄉土樹種資源開發缺乏力度鄉土植物資源研究和開發的重點在于引進人工栽培的外來物種，許多優秀的鄉土植物資源的認識仍處于起步階段，城市綠化工作者對野生植物資源的開發還沒有充分認識，也缺乏技術上的支持。相應城市綠化管理機構對鄉土植物的開發力度與城市綠化的要求差距很大，明顯缺乏力度。
4鄉土樹種應用的發展對策
4.1加強宣傳，提高認識
鄉土樹種的使用，重點在于加強宣傳。鄉土樹種相比外來樹種在城市綠化上更具優勢，要充分意識到鄉土樹種在城市園林建設中的重要作用，應當加強對鄉土樹種的宣傳和推行。可以通過廣播、報紙、新聞等媒體方式對大眾進行宣傳教育，廣泛宣傳科研人員對鄉土樹種的科研成果，提高大眾對鄉土樹種的認識和保護意識，使鄉土樹種在城市綠化建設中能發揮更大的價值。
4.2增加投入，加強研究
近年來，在林木育種與改善項目中，對外來樹種的研究較多，而對鄉土樹種的研究則較少。因此，對適應性強的、有良好的經濟效益和生態效益的鄉土樹種進行挖掘、研究是極其重要的一項任務，也是推進鄉土樹種開發應用的重點工作。就現狀而言，迫切需要組織相關的專業人員有針對性地進行資源調查，對具有開發潛質的鄉土樹種給予重點的關注，為培育和馴化作準備。除此之外，還需重視對種苗的研究，在引種時應對種子進行優選。因此，相關機構可設立研究專項，在苗圃定向育苗中給予政策支持或補貼，為滿足鄉土樹種在城市綠化中的需要奠定基礎，提高造林質量。
4.3嚴格把關，加強保護
相關主管部門需要認真做好服務工作，嚴格把關，防止部分綠化經營者將鄉土樹種外遷外移。在必要時，可以將違法行為通過媒體進行曝光，對其進行嚴格處罰，從源頭上構建對鄉土樹種的保護防線。設立檢查制度，將苗圃中鄉土植物統計在冊，如有交易則需要登記備案，以切實掌握鄉土樹種整體種群數量。
4.4積極開發，充分利用
生物多樣性及其意義范文2
關鍵詞：高中生物課程；“遺傳與進化”模塊；邏輯體系；小進化
Abstract: The theoretical system of modern genetics is axiom system with scientific truth as the logical starting point. At the same time， the development of genetics provide logical basis for the research of small evolution. The content system of hereditary and evolution module in The Biology Curriculum Standards in General Senior Middle Schools（experimental edition） is constructed according to logical regulations. In the developmental courses of genetics and evolutionism， scientists have used many scientific ways which have very high educational values for scientific realization. Teaching materials could be written in accordance with logical lines or with historical lines of subject development， which has its own significance . And the combination of abstract thinking and thinking in images shows the important values of thinking training in this module.
Key words: biology in senior middle schools； hereditary and evolution module； logical system； small evolution
關于生物課程內容體系的建構，作者曾在《高中生物課程內容建構及穩態與環境模塊的分析》一文中作過討論，認為像“遺傳與進化”模塊的內容，可以按形式邏輯的方法，確定若干科學事實或概念作為邏輯起點，通過演繹推理構建一個公理化的體系。[1]本文擬對此做一具體分析。
一、現代遺傳學理論的構建
科學研究首先要通過觀察和實驗獲得感性認識。孟德爾正是通過豌豆雜交實驗，獲得了大量經驗材料。但是，感性材料的獲得只是認識的第一步，認識的真正任務在于達到理性認識。這就需要用科學的方法去處理這些材料。如何處理？首先要概括總結出這些經驗材料所反映的事物的本質和變化規律。這需要科學抽象。所謂科學抽象，就是人們運用思維能力，透過事物的各種現象，抽取出事物的本質屬性及其變化發展規律?？茖W抽象是一個復雜的思維過程。第一步是以經驗材料為基礎形成概念，就是從“感性上的具體”上升到“抽象的規定”。所謂“感性上的具體”，就是人們在科學實踐中形成的混沌的表象；所謂“抽象的規定”，就是通過一定的方法抽象出事物的本質屬性。孟德爾正是從豌豆大量具體的遺傳性狀（如花的顏色、子葉是否飽滿、植株的高矮等）中，抽象出“相對性狀”的概念，并進一步把它區分為“顯性性狀”和“隱性性狀”。第二步，是運用概念進行判斷和推理，建構規律、原理，就是從“抽象的規定”上升為“思維中的具體”?！八季S中的具體”不同于“感性上的具體”，感性材料已不再是各種事實的混沌的總和，而是受一定規律支配的有組織的知識。孟德爾就是依據顯性性狀和隱性性狀等概念，總結出了分離現象和自由組合現象。整個過程從邏輯方法的角度看，是一個歸納推理的過程：前提是若干科學事實，結論是從前提中通過推理得到一般規律。在科學認識活動中，科學抽象與邏輯方法是同一認識過程中的兩個側面。一方面，認識過程是一個不斷抽象形成科學概念的過程；另一方面，認識過程是一個運用邏輯方法進行判斷和推理的過程。
認識了分離現象和自由組合現象后，孟德爾沒有停步，他開始建立遺傳因子假說。在科學研究中，當對科學事實的認識達到一定程度后，就必須通過理論思維的能動作用，運用各種理論思維方法進行整理和加工，建立科學假說。這是將研究引向深入的重要環節和一般方法。在孟德爾所處的時代，科學界盛行的理論思維方法是牛頓的方法。牛頓在《自然哲學的數學原理》中提出的第一條科學方法規則，就是簡單性原則。[2]對“簡單性原則”概念的界定，學術界至今尚無一致意見。牛頓和孟德爾所運用的簡單性原則的含義，是事物內部的簡單性，即認為在對自然的認識中，最簡單的解釋總是比較可取的。正如愛因斯坦所說：“我們所謂的簡單性，并不是指學生在精通這種體系時產生的困難最小，而是指這種體系所包含的彼此獨立的假設或公設最少?！盵3]近代科學中，道爾頓首先在19世紀初按照簡單性原則，把宏觀的、高層次的、憑感官能覺察但認識還不夠清楚的化學物質的多樣性、復雜性，分解成數量無限多而種類比較少的微觀的、低層次的、感官不能直接察覺的物質最小微粒──原子（當時道爾頓的認識），再以原子之間的相互聯系和相互作用，來理解、說明、解釋化學物質的形態、結構、功能和屬性的無限多樣性、復雜性，達到對化學物質和化學變化的全面、深刻的認識，從而奠定了現代化學的基礎。孟德爾在創建其遺傳因子假說的過程中，有否借鑒道爾頓的原子論認識模式，我們不得而知。但他運用簡單性原則取得了成功。他建立了遺傳因子成對存在的模型并創造了符號體系予以表達，以有限種類基因的無限組合，解釋了無限種生命形式的存在。
假說雖然具有一定的事實基礎和知識依據，但畢竟不同于科學理論，它帶有一定的猜測性和或然性。因此，在建立起假說后，孟德爾又運用演繹推理以測交實驗驗證其遺傳因子假說。演繹推理是進行邏輯證明的一種重要方法，是運用一般原理對具體事物進行推論并作出科學預見和發展科學理論的必要環節。
由此可見，孟德爾工作的開拓性，除了正確選擇材料和采用統計方法，更重要的是巧妙地抽象出科學概念，建立假說，創造符號體系予以表達并與有計劃的實驗相結合。這種方法自伽利略和牛頓以來在物理學中一直被使用，但在當時的生物學中無人知曉。這可能是孟德爾的工作沒有被與他同時代的最優秀的生物學家所認同的原因。但正是這種方法的建立使遺傳學不斷取得進展并成為一門真正的科學。
從邏輯方法來分析，遺傳因子假說的邏輯起點是分離現象的自由組合現象，概括得出這兩個現象時孟德爾使用的歸納方法是簡單枚舉法，即根據若干對象都具有某種屬性而無一反例，于是推論得出該類對象都具有這種屬性的結論。簡單枚舉歸納法得出的結論帶有某種程度的或然性，不能作為科學理論來使用，只能提供尚需進一步加以研究和驗證的一種假定。為了從根本上提高結論的可靠性，必須努力發現某種屬性與某類對象之間的必然聯系。如果能夠確定某屬性是該類對象所必然具有的，那么其推論就最終成立了。這樣，推理方法也就由簡單枚舉法過渡到科學歸納法了。細胞遺傳學和分子遺傳學的成果，最終證明了孟德爾假說的正確性，因為它們根據對遺傳現象和遺傳物質之間必然聯系的認識，推定分離規律和自由組合規律具有普遍性。至此，孟德爾假說才被確立為遺傳學理論。
其實，經過分子遺傳學的建立這一場“科學革命”后，現代遺傳學的“范式”與經典遺傳學已經完全不同了?，F代遺傳學的邏輯起點是三個方面的科學事實，一是有性生殖細胞的形成和受精作用（特別是這些過程中染色體的變化）；二是DNA是主要的遺傳物質，每個染色體都是由特定的DNA鏈和蛋白質組成的；三是遺傳物質對遺傳信息的儲存、傳遞和表達（分子遺傳學中心法則）。通過對這三方面所發現的科學事實的綜合，建構起了現代遺傳學理論。而前面所述的遺傳學的發生發展過程，已經成為歷史。
二、進化理論構建的科學方法
達爾文進化論包括兩方面的內容，一是肯定生物是進化的，二是說明生物進化的機理。對于“生物是進化的”這個結論，達爾文在自己的環球考察和前人研究的基礎上，收集了大量的材料，主要運用歸納法得出。后來，又有越來越多的發現提供了新的證據。迄今未遇到反例。因此可以說，自1859年達爾文的《物種起源》發表后，進化論取得了勝利。對“生物進化的機理”，達爾文用自然選擇理論解釋。現在有許多異議，但尚未有一個理論可以取而代之。對此，我們從科學方法的角度做一分析。
自然選擇理論的邏輯起點是四個科學事實：過度繁殖、遺傳變異、生存斗爭和隔離。達爾文以它們為基礎，通過與人工選擇的類比，依據因果關系而建立起理論體系。在作為邏輯起點的四個科學事實中，過度繁殖和生存斗爭，可以通過觀察直接證實；對遺傳變異，現代科學研究也已充分證明，在各種生物中都發現了大量的突變，遺傳多態現象（polymorphism）廣泛存在；隔離阻斷了基因交流，對于小種群來說，確實能使物種分化，這已成為珍稀動物保護中建立“種群通道”的理論依據?，F在的爭議在選擇理論。達爾文的自然選擇理論是通過與“人工選擇”的類比而建立的，因此僅僅是一種推斷。人工選擇是在有限范圍內進行的，而且是實驗上可控的原理。把這樣一種原理擴展成普遍意義上的原理，是否可以？而且到目前為止，人們除了在多倍體植物中發生的一些例子外，在可以觀察的范圍內從來沒有出現過新物種。所以，通過自然選擇產生新物種尚缺乏實證。因此，一些人從思維方式和科學方法的角度，對自然選擇學說提出了質疑。伴隨對生物進化過程中物種演變認識的深入，遺傳學家歌德斯密特（R.B.Goldshmidt）在1940年提出了“大進化”和“小進化”的概念。1944年古生物學家辛普森（G.G.Simpson）對此概念又做了修正并給予明確定義，認為小進化（microevolution）考察進化過程中物種內性狀維持或變異的規律，大進化（macroevolution）則研究物種規模演變的特征。達爾文和他以后的許多進化論者把生物個體看作是進化的單位，但小進化的研究表明這樣的認識是不對的。實際上，進化的單位，對無性生殖的生物是無性繁殖系，對有性繁殖的生物是通過有性生殖聯系起來的種群。這樣，在遺傳學研究成果的直接推動下，達爾文的自然選擇學說發生了一次大的改造，主要體現在選擇的效果不再是“生”或“死”的問題，而變成了在生物的繁衍過程中，突變基因對種群基因庫分布（某突變基因和與它同源的等位野生型基因在種群總基因數中的比例）的影響大小的問題；生物進化的單位不再是生物個體，而是擴展到種群。這是對達爾文進化論的一次重要修正，人們把這次修正后的達爾文進化論稱為“現代綜合論”（the modern synthesis）。
現代進化理論對小進化的研究，以遺傳平衡定律（Hardy-Weinberg定律，1908）為基礎，引進適合度（fitness）和選擇系數（selective coefficient）的概念后，為自然選擇學說提供了可靠的邏輯基礎和定量概念，是自然選擇學說的重要發展?，F在許多生物學家接受選擇理論，正是因為遺傳學在這個方面的發展。然而，對現代綜合論，基于種群遺傳學基礎之上的小進化模式是否可以解釋物種形成和高級分類群起源等大進化現象，多年來一直是進化生物學中爭論的一個焦點問題。特別是20世紀70年代以來，古生物學研究證明生物的大進化過程并不總是與環境的變遷相一致。例如，我國云南澄江動物群化石揭示的寒武紀大爆發之類的進化現象（還包括大絕滅現象）告訴我們，進化不是一個連續的過程而表現為階段性的過程，最初是以迅速形成幾種主要類群的方式爆發性地形成類群的階段，然后是緩慢的物種形成和在每個類群內對不同棲息地逐漸適應的階段，最后是衰落和絕滅階段。因此，進化不僅是由環境的變化和生存斗爭決定的，它還受生命系統內部因素的制約。特別是大進化，更是如此。
從控制論的角度看，生命系統的穩態是反饋調節的結果。生命系統可能通過負反饋調節而保持穩態，也可能通過正反饋調節打破原有的穩態，從而建立新的穩態或趨于毀滅。因此，選擇并非只是自然的選擇，生命系統作為自組織系統，對系統的發展也存在一定的自身干預，如作為進化單位的種群內部的性選擇對基因頻率的影響等。從熱力學的角度看，熱力學第二定律揭示的孤立系統的熵增加，是一個退化的過程。20世紀中葉誕生的非平衡態熱力學，說明生命系統在本質上都是開放系統。它們的結構都是耗散結構，因而可以發生“熵減少”的個體生長發育和系統進化過程，同時其中也可以包含局部的熵增加過程。所以，任何生命系統都在大量偶然的隨機因素中發展著，并不只是適應環境的變化。在生物進化的過程中，內因是變化的根據，而外因只是變化的條件。
三、“遺傳與進化”模塊邏輯體系的構建
（一）模塊體系構建的邏輯方法
《標準》對“遺傳與進化”模塊的知識體系，沒有按遺傳學和進化論的發展歷史線索構建，而以邏輯線索構建，形成一個公理化的體系。公理化體系的特點是先提供不容置疑的科學事實或概念作為邏輯起點，然后主要運用形式邏輯的方法，通過判斷、推理、證明來建構，其邏輯形式包括邏輯起點、邏輯中介、邏輯順序和邏輯終點四個基本環節。
1.邏輯起點。邏輯起點是形成理論的起點，它必須是：①對事物最簡單和最一般的本質規定；②能構成所研究對象的基本單位；③包含事物整個發展過程中一切矛盾的“胚芽”。例如，經典遺傳學中的“相對性狀”“基因”等概念，就是經典遺傳學理論的邏輯起點。
2.邏輯中介。邏輯中介是聯結起點和終點之間由一系列的概念、模型所組成的中間環節。它具有以下特點：①起溝通和聯結的作用，能把邏輯起點和邏輯終點聯結起來，構成一環扣一環的邏輯整體；②以事物之間的內在聯系為依據，不能任意跳躍。例如，經典遺傳學中的表現型、基因型、等位基因等概念和模型，就是經典遺傳學理論的邏輯中介。
3.邏輯順序。邏輯順序是概念、模型、原理之間前后相繼或相互隸屬的關系。確定邏輯順序的方式主要有兩種：①從屬性的聯系方式，如相對性狀與顯性性狀、隱性性狀之間，基因型與純合子、雜合子之間的聯系，按照這種方式確定的邏輯順序主要反映客觀事物內部各個組成部分之間的從屬關系；②繼起式的聯系方式，如相對性狀與分離現象、自由組合現象、等位基因與基因的分離規律之間的聯系，按照這種方式確定的邏輯順序大體上與客觀事物的發展順序以及人類認識的發展歷史相一致。
4.邏輯終點。邏輯終點意味著一個特定范圍內的認識上升周期的結束，也是另一個新的認識上升周期的開始。思維從起點到終點的整個上升運動，一方面是對客觀事物和實際過程的反映，另一方面又具有其嚴密的邏輯結構。
（二）模塊邏輯體系的構建
1.第一個邏輯起點──“專題1.遺傳的細胞基礎”
現代遺傳學的第一個邏輯起點是有性生殖細胞的形成和受精作用（特別是這些過程中染色體的變化），因此，《標準》安排了“舉例說明配子的形成過程”和“舉例說明受精過程”這兩個知識點，重點在“闡明細胞的減數分裂并模擬分裂過程中染色體的變化”。
2.第二個邏輯起點──“專題2.遺傳的分子基礎”
其中的“總結人類對遺傳物質的探索過程”“概述DNA分子結構的主要特點”這兩個知識點，說明DNA是主要的遺傳物質，每個染色體都是由特定的DNA鏈和蛋白質組成的。
3.第三個邏輯起點──分子遺傳學的中心法則
圍繞中心法則，“專題2.遺傳的分子基礎”安排了“說明基因和遺傳信息的關系”“概述DNA分子的復制”“概述遺傳信息的轉錄和翻譯”等內容。
4.得出第一個理論──“專題3.遺傳的基本規律”
先通過“分析孟德爾遺傳實驗的科學方法”，然后以上述三個邏輯起點為基礎，來“闡明基因的分離規律和自由組合規律”。這里的邏輯證明和“分子與細胞”模塊不同，那里是通過“使用顯微鏡觀察多種多樣的細胞”等活動來證明沒有反例，而這里是通過“專題1.遺傳的細胞基礎”和“專題2.遺傳的分子基礎”，來闡明基因的分離規律和自由組合規律的內在必然性。
5.得出第二個理論──“專題4.生物的變異”
以前述三個邏輯起點為基礎，再根據遺傳的基本規律進行推理，便可“舉例說出基因重組及其意義”“舉例說明基因突變的特征和原因”“簡述染色體結構變異和數目變異”。
6.從遺傳學出發討論進化問題
從遺傳學出發來討論進化機理，主要在小進化的范疇。所以安排了“用數學方法討論基因頻率的變化”的活動建議。然而小進化能否說明大進化，還有許多爭議，所以《標準》只是要求通過“搜集生物進化理論發展的資料”活動，“說明現代生物進化理論的主要內容”。
至于對“生物是進化的”這個問題，因已為現代社會普遍接受，初中也已涉及，所以《標準》只在初中的基礎上安排了一個知識點：“概述生物進化與生物多樣性的形成”。
考慮到遺傳學和進化論發展中的科學認識模式和方法所具有的教育價值，《標準》又安排了“總結人類對遺傳物質的探索過程”“分析孟德爾遺傳實驗的科學方法”“探討生物進化觀點對人們思想觀念的影響”等內容。
當然，在編寫教材時，可以有不同的體系。例如，對遺傳學的內容，既可以根據現代遺傳學理論體系構建，也可以根據遺傳學發展史上的學科思想和方法構建。
四、“遺傳與進化”模塊的思維方式特點分析
自孟德爾開始，遺傳學便使用模型來表征概念及判斷和推理的過程。例如，“表現型”就是一種實物模型，相當于生物體某性狀的模式標本；減數分裂圖解、染色體圖解等則屬于模擬模型。這些都是物質模型。而DNA分子雙螺旋結構模型、蛋白質合成示意圖等屬于具象模型，“基因型”和雜交過程圖解等屬于抽象模型，二者都是思想模型。基因型，其實質是“基因組成模型”，它用英文字母來表示生物體中與所研究問題有關的基因組成。雜交過程圖解是理想化的過程模型，它按遺傳學規律把雜交過程簡化，用以反映和解釋雜交試驗的過程和結果，并通過演繹推理來預測某些雜交試驗的結果。
模型屬于表象。過去的生物學課程在邏輯實證主義的影響下，往往只重視概念在思維中的作用而忽視對表象的研究。而認知心理學家一般認為，表象是更適合于進行創造性思維的認知成分。眾所周知，想象是一種重要的創造性思維形式，而它正是大腦對表象進行分析綜合、加工改造，從而形成新的表象的心理過程。因此，在教學改革中許多教師提倡要發揮生物學圖解教學的功能，其實質就是運用模型來設計新的知識結構，注意通過對表象的操作、加工而實現的思維活動。例如，在遺傳學問題解決中，人們經常使用模型方法。利用模型方法解決問題，需先建立模型，簡稱生物建模。所謂建模，就是要尋找變量之間的關系，構建模型；然后依據模型進行推導、計算，作出預測。其過程在實質上是一個需要概念思維和表象思維參與的過程。我們以2003年全國高考“理綜”卷第26題為例說明。題目是：“小麥品種是純合體，生產上用種子繁殖，現要選育矮稈（aa）、抗?。˙B）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體（有一對基因雜合即可稱為雜合體），生產上通常用塊莖繁殖，現要選育黃肉（Yy）、抗?。≧r）的馬鈴薯新品種。請分別設計小麥品種間雜交育種程序以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明。（寫出包括親本在內的前三代即可。）”運用模型方法解題程序如下表所示。
我們可以運用認知心理學的雙重編碼理論對這個思維過程進行分析。該理論認為人的認知結構存在兩個系統──言語系統和表象系統，二者之間存在三個重要的聯結關系：一是言語刺激與表象刺激之間的表達聯結，在上表中，“（1）分析變量”這一步驟建構了這個聯結，如“矮稈或高稈”對應“aa或A_”；二是言語系統與表象系統之間的指稱聯結，上表中的“（2）構建親本基因組合模型”步驟完成了這個聯結，如小麥親本“矮稈不抗病”對應“aabb”；三是言語系統和表象系統內部的聯想聯結，這是在“（3）推導雜交過程”和“（4）作出預測”中完成的，這兩步既有運用言語的思維，又有運用表象（模型）的思維。根據雙重編碼理論，第一步驟中的表達意義即言語刺激和表象刺激之間的聯結，來自對外在事件、字詞或表象的熟悉感，表達意義以經驗作為基礎；第二步驟中的指稱意義指相應的表象表達的激活或相應言語表達的激活，它來自言語系統與表象系統之間的相互激活和相互作用；最后兩個步驟中的聯想意義是分別在言語系統或表象系統本系統內的一種深層次表達，它依靠本系統內的聯想網絡結構賦予認知者以意義，這個過程在表象系統和言語系統的共同作用下完成。從整個問題解決過程來看，遺傳學建模問題對學生來說有一定難度，其根本原因可能也在這里，它需要言語和表象兩個系統共同作用才能完成。
在思維方式中，以科學概念為思維材料而進行的思維是科學抽象思維，以表象為思維材料進行的思維是科學形象思維。上述遺傳學問題解決思維過程的特點在于抽象思維與形象思維相結合，這正是“遺傳與進化”模塊的重要思維訓練價值之所在。
參考文獻
［1］余自強.高中生物課程內容建構及穩態與環境模塊的分析［J］.課程·教材·教法，2004，24（9）：54.
