灵感是指人们对于反复探究而未能解决的问题，因某种偶然因素的刺激感到灵光一现，突然领悟到答案的一种心理活动状态。其主要特征是突发性、不可重复性、综合性和模糊性。灵感不是凭空产生的，是研究者长期孜孜以求的结果。同时，它又是可遇而不可求的，正因如此才更可宝贵。

直觉和灵感是创新能力的重要要素。许多重大科学发现都离不开它们。但是，凭借直觉和灵感提出的假说、观点、设想等，往往是不完备、不精确的，还必须运用证据和逻辑作大量的工作才能使之渐趋完善。

应当说明的是，一个人的直觉和灵感是无法训练出来的。因此，教材中没有安排有关的思维训练的内容，而是通过介绍科学家的故事，让学生在这方面有所感悟。

8．数学方法

近现代科学的发展，是同数学方法的应用和发展紧密相联的。科学数学化成了现代科学发展的一个重要特点。马克思认为一种科学只有在成功地运用了数学之后，才算达到了完善的地步^（3）。

教材中需要运用数学方法学习的主要内容有：孟德尔的遗传规律，DNA中遗传信息的多样性，遗传密码，种群基因频率的变化，种群的增长，生态系统的能量流动。需要运用数学方法进行探究的活动有：（1）必修1教材中细胞大小与物质运输关系的实验；（2）必修2教材中性状分离比的模拟实验，探究脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性，碱基与氨基酸对应关系（思考与讨论），调查人群中的遗传病，用数学方法讨论基因频率的变化（思考与讨论），探究自然选择对种群基因频率的影响；（3）必修3教材中用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度，探究培养液中酵母菌种群数量的变化，土壤中小动物类群丰富度的研究，生态系统的能量流动特点（资料分析），分析和处理数据（技能训练）。此外，在选修1教材中也安排了需要运用数学方法的探究活动。

9．模型方法

无论在科学研究还是在学习科学的过程中，模型和模型方法都起着十分重要的作用。《标准》已将模型纳入基础知识范畴，并且将模型方法规定为高中学生必须掌握的科学方法之一。

必修1教材对模型的定义是：“模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达”。《美国国家科学教育标准》中的表述是：“模型是与真实物体、单一事件或一类事物对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。”

模型的方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。

关于模型的形式或种类，不同论著中的说法不尽相同。有的将模型分为物理模型、理想模型和数学模型三类，其中理想模型是指具有高度的抽象性又具有某种极限特征的理想客体或事物，如理想气体、理想刚体、理想质点等；^（4）有的将模型分为物理模型和数学模型两大类，而物理模型又包括物质模型和思想模型两类，其中思想模型是物质模型在思维中的引申，包括具象模型和抽象的理想化模型；^（5）。有的将模型分为物理模型、概念模型和数学模型三类，“学生的探究活动最终应该构造一种解释方案或一个模型。模型可以是物理模型、概念模型或数学模型。”^（6）“物理模型、数学模型和概念模型是用来学习被认为相似的事物的工具。”^（7）考虑到高中学生的认知水平和教师教学处理的便利，教材中采用的是最后一种分类。

教材中所说的三种模型的含义如下：物理模型是指以实物或图画形式直观地表达认识对象特征的模型，如人工制作或绘制的DNA分子双螺旋结构模型、真核细胞三维结构模型等；概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，如对真核细胞结构共同特征的文字描述、达尔文的自然选择学说的解释模型等；数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，如“J”型种群增长的数学模型N_t=N₀λ^t。应该指出，物理模型既包括静态的结构模型，又包括动态的过程模型，如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型、血糖调节的模型等，就是动态的物理模型。

10．系统分析方法

《标准》在“课程设计思路”中指出，“生物3：稳态与环境”模块有助于学生领悟系统分析、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用。可见，系统分析的方法是必修3科学方法的侧重点之一。

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