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AP 生物学/生物学科学

来自维基教科书,开放世界中的开放书籍

学习时间 | 2 分钟. (这对于大多数人来说应该是常识。复习你需要了解的关键词,然后跳到下一章。)

关键词

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生物学 预测
生命的特性 理论
体内平衡 科学方法
演绎推理 对照实验
归纳推理 对照
观察 变量
推论 研究
假设(接受/拒绝) 科学期刊
实验 同行评审

什么是生物学?

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生物学是研究生物的学科,从字面上来说就是生命的科学。虽然存在争议,但通常定义生命的五个特征是

  1. 有序性 - 所有生物都是细胞的,拥有一个或多个,并且高度结构化。原子构成有机分子,有机分子组合成大分子,大分子构建细胞器,等等。生命存在着一个上升的秩序等级。细胞形成组织,组织构成器官,器官是器官系统的组成部分,器官系统协同工作形成复杂的生物体。
  2. 敏感性 - 生物对其环境或刺激做出反应。
  3. 生长、发育和繁殖 - 生长和繁殖的能力是所有生物固有的基本特征。生物还拥有遗传分子(通常是 DNA),这些分子会遗传给后代。
  4. 调节 - 调节机制协调生物体的内部功能,包括食物摄入、废物排泄等等。
  5. 体内平衡 - 所有生物都能够维持相对恒定的内部条件,不同于它们的环境。维持这种内部平衡的能力被称为体内平衡。

科学推理

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科学是一种了解世界的 методология。科学方法涉及系统调查、可重复结果、假设的形成和检验以及推理。推理可以分为两类:归纳和演绎。科学中大多数推理都是通过归纳完成的。

归纳推理

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定义:多个事实中确定一般性陈述。(并不总是准确的)
示例:过去三个月,我们每个星期二都有考试;因此,下周二(和所有星期二)我们都会有考试。

演绎推理

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定义:一般性陈述中确定单个事实。(仅与陈述一样准确)
示例:老师说她每个星期一都会检查作业;因此,她下星期一也会检查作业。

科学方法

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科学方法不是一个循序渐进的线性过程。这是一个直观的流程,一种通过应用知识来了解世界的 методология。科学家必须能够对真理有一个“想象中的预先概念”。科学家通常会观察然后假设现象发生的原因。他们利用所有的知识和一点想象力,努力揭示一些可能真实的东西。一个典型的科学调查可能如下

观察到一个房间很暗,你思考为什么房间很暗。为了找到这个好奇心的解释,你的大脑会产生几个不同的假设。一个假设可能是说灯是关着的。另一个直觉可能是房间的灯泡烧坏了。最糟糕的是,你可能正在失明。为了发现真相,你实验。你摸索着房间,找到一个开关,打开它。没有光。你重复实验,来回拨动开关。然而,什么也没有发生。你最初的假设(房间很暗是因为灯关着)已经被拒绝了。你设计更多实验来检验你的假设,利用手电筒来证明你确实没有失明。为了接受你最后剩下的假设作为真相,你预测更换灯泡将解决问题。确实如此。你还可以进行另一个预测,即灯泡在另一个插座中将无法使用,因为它烧坏了。这很容易测试。如果你的所有预测都成功,那么原始假设被认为是有效的并被接受,通常是在反复测试之后。然而,在某些情况下,你的预测可能不正确,你将不得不重新开始。你可以看到,永远不可能有绝对的确定性,但如果灯泡在所有插座中都无法使用,更换灯泡解决了最初的问题,那么我们可以相当肯定灯泡烧坏了。
科学是如何完成的
一个说明科学调查的图表

这个图表总结了整个过程。科学家首先进行观察,提出一个具体问题。为了解释观察到的现象,他们制定了一些可能的解释,即假设。这是科学的归纳部分,观察和构建关于事件发生原因的合理论据。然后进行实验以消除一个或多个可能的假设,直到只剩下一个假设。利用演绎法,科学家利用其假设的原理进行预测,然后进行检验以确保他们的预测得到证实。经过多次试验(可重复性)和所有预测都得到证实后,假设就可以成为理论。

快速定义

观察 - 对特定现象进行的定量和定性测量。
推论 - 基于旧知识推断出新知识。
假设 - 一种建议的解释。
被拒绝的假设 - 通过实验被排除的解释。
被接受的假设 - 一种没有通过过度实验被排除的解释,并且可以做出可验证的真实预测。
实验 - 用于排除假设或验证已知事物的测试。
科学方法 - 科学调查的过程。
理论 - 一种被广泛接受的假设,经受住了时间的考验。它经受住了许多反驳的尝试。

生物伦理学

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随着基因改造、药物学和克隆等技术的出现,我们操纵生命的能力以深刻的方式提高,我们作为物种承担了负责任地使用这种能力的义务。鉴于我们对允许生命存在的过程的理解,我们必须利用我们的知识来促进人类的发展。对这种责任的研究被称为生物伦理学。

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