剩余法举例(穆勒的探求因果联系的逻辑方法“剩余法”与其在生物学探究性课题)

首先，探究课题必须遵循一些基本的科学逻辑思维方法。英国，逻辑学家和哲学家穆勒，在穆勒的《五法》——中有一些辩证的思维方法。判断因果归纳的逻辑思维是解决因果实验设计问题的有效方法。其中，“剩余法”较为复杂，有时还应综合运用“契合法”、“差异法”、“共变法”、“求同存异”等其他规律。然而，无论是经典的探究实验还是学生的自主探究实验，都有必要掌握其逻辑思维方法。对学生自主完成从理论学习到设计的探究性实验具有指导意义。

1.“残留法”在经典实验——肺炎球菌转化实验中的应用

1928年，转化， 栓球菌的格里菲斯肺炎实验得出结论，肺炎球菌含有转化因子。那么转化因素是什么？

(1)它是蛋白质吗？当时，人们已经认识到蛋白质是由多种(20种)氨基酸连接的生物大分子，各种氨基酸可以以不同的方式排列形成具有不同结构多样性的蛋白质，这就决定了蛋白质功能的多样性。因为蛋白质本身是生命的体现，更多的科学家认为氨基酸有不同的序列，如果它们包含遗传信息，它们很可能是遗传物质。

(2)是糖吗？多糖胶囊是肺炎球菌毒性的直接原因，是遗传物质吗？

(3)脱氧核糖核酸？然而，我们对对含量低的脱氧核糖核酸的分子结构知之甚少，只知道它由四种不同的脱氧核苷酸组成，我们无法想象脱氧核糖核酸是如何携带大量遗传信息的。

综上所述，蛋白质是遗传物质的观点占主导地位。

……

1944年，艾弗里验证遗传物质的实验思路是分离提取可能是肺炎链球菌遗传物质的DNA、蛋白质、RNA、糖等先行条件(物质)，观察其对R型活菌的转化效应，发现只有DNA具有转化能力，而其他物质没有转化能力。DNA的纯度越高，转化效率就越有效。如果S型活细菌的DNA被脱氧核糖核酸酶分解形成脱氧核苷酸，转化就不会在R型细菌中出现。显然，脱氧核糖核酸是遗传物质，而其他物质不是。

在这个实验中，艾弗里应用了逻辑方法“剩余法”。

2.穆勒“剩余法”

这是探索因果联系的方法之一。众所周知，正在研究的复杂现象是由复杂情况引起的。如果已被确认具有因果关系的部分被移除，剩余部分也将具有因果关系。

对各种前因进行逐一分析，将与所研究现象无关的因素(蛋白质、碳水化合物、核糖核酸、脱氧核糖核酸)逐一剔除，而剩余的前因条件(脱氧核糖核酸)是所研究现象转化肺炎球菌具有转化能力的原因，然后设计实验进行验证。

剩余法的逻辑形式是：已知复合现象A、B、C、D的复合原因是A、B、C、D；众所周知，b是b的原因，c是c的原因，d是d的原因，所以a是a的原因。“剩余法”比对，更复杂，因为它经常综合运用穆勒的其他逻辑归纳法

事实上，上述艾弗里的“剩余法”也综合运用了其他四种逻辑归纳法来证明DNA是肺炎球菌的转化因子和遗传物质。

求同法：拟合法(即求同法)。

当S型肺炎球菌的DNA出现时，R型活菌可以转化成S型肺炎球菌。或者在没有所有S型肺炎球菌DNA的情况下，R型活菌在转化不能形成S型肺炎球菌

符合法(即寻找共同点法)是：如果一些共同的生物现象在几个实验后出现，并且在研究这些实验时只有一个因素是共同的，而其他因素是不同的，那么这个共同的因素和所研究的生物现象之间就有因果关系。如果用A、B、C、D、E、F和G来代表不同的因素，那么A就是要研究的现象。"

因此，a与a有因果关系.

特点：求同存异。然而，应该特别注意在各种场合是否有其他常见情况，以及在这些场合研究常见现象是否至关重要。所以要注意以下两点：

结论的可靠性与检查的次数有关。调查的场合越多，结论的可靠性越高。

有时，在所有被研究的场合中有不止一个共同的因素。因此，在观察过程中，应通过具体分析排除与所研究现象无关的常见因素。

差异寻求法。

当肺炎链球菌的DNA存在时，它具有转化能力(肺炎链球菌的后代出现)；当肺炎球菌的脱氧核糖核酸不存在时(蛋白质/核糖核酸/糖/脱氧核糖核酸水解物等)。)，它没有转化能力(不会出现肺炎链球菌的后代)。结论：基因是转化因子，基因是遗传物质。

差分方法的一般逻辑是：

只有一个因素不同于研究中的现象出现在对-ratio的两个场合。如果这种独特的差异存在于所研究的现象出现的场合，但不存在于没有这种因素的另一个场合，那么在这种因素和所研究的现象之间存在因果联系，这可以在表2中表示。

表2显示了因素A和现象A之间的因果关系。

特点：从相似中寻找不同。求异法比求同法更可靠，对其他探索性因素的逻辑归纳法简单，在各种实验中使用最多。

共转化法。

肺炎球菌的脱氧核糖核酸浓度越高，转化效率越高。结论：基因是转化因子，基因是遗传物质。

协变方法的归纳原理可以表述为：当某一现象(因素)发生一定程度的变化时，另一现象也发生一定程度的正相关或负相关，那么这两种现象之间就存在因果关系。

让a1，a2，A3.是现象(因素)A的不同状态，以及A1、A2、A3.是另一种现象的不同状态。协变方法可以用表3表示。

从表中不难看出，A(自变量)和现象或因素A(因变量)之间存在因果关系。

(4)求同存异。求同存异的用法示例见表4。

求同存异的用法：如果在所研究的现象的几个场合(正格组)只有一个共同的情况，但在所研究的现象没有出现的几个场合(负格组)没有这种情况，那么这种情况和所研究的现象之间就有因果关系。该公式可以表示为如图1所示。

3.自己动手，用“剩余法”在现实生活的生物探究话题中尝试因果联系

在生活中，常常有必要用未知的原因来探究对的复杂情况，而要探究机械故障和病因学，我们不妨用“剩余法”来解决它。例如，生物课上的学生苏童，左脸颊下部疼痛，并报告说他的胃口不好.后来，他看了两个医生，一个医生用数百元的杀菌药物诊断出“扁桃体发炎”；另一位专家诊断出感冒病毒感染，并准备了数百元的药物来抑制感冒病毒。父母告诉我尝试两种药。

苏童是患了感冒、扁桃体发炎还是左腮部发炎，还是其他原因？

课后，老师和学生一起观察苏童左脸颊的下部，皮肤的外表面没有什么不同；扁桃体没有红肿，在高温下用筷子轻轻烹饪和消毒扁桃体也没有疼痛。如果在伤口上撒盐，肯定会有疼痛，所以用几粒盐轻轻触摸扁桃体仍然没有疼痛，表明扁桃体没有炎症。学生们发现他们的左臼齿是蛀牙。龋齿发炎了吗？再次用消毒筷子轻轻按压龋齿牙龈，没有疼痛，吃几粒盐粒也没有疼痛，说明不是龋齿引起的炎症。看来你不必服用杀菌剂了！

那天，苏童没有感冒症状，如打喷嚏、流鼻涕和发烧，其他症状也不明显。

第二天早上，当苏童回到学校时，其他学生发现他的左下脸颊有点肿。会不会是腮腺炎(俗称“蛙鼓”)？想起班上有些学生接连得了腮腺炎，他们就停课回家休息。似乎这可能是疾病。经咨询相关医生，确诊为该病。有人建议苏童回家隔离治疗。在这个过程中，作者不自觉地试图用“剩余法”来探究对生活中与学生的生物因果联系。

综上所述，当用“剩余法”进行因果推理时，对先决条件的可能原因不应简单地列举出来，而应是一整套原因，否则结论可能不正确。例如，如果在上面的例子中探讨了腮部疼痛的原因，如果第二天在腮部有轻微的肿胀，然后判断在对患腮腺炎的可能性，则只能被误诊。

在当代生命科学研究中，上述五种逻辑方法仍然具有重要的生命力，尤其是对教师在复杂事业探索中经常使用的“剩余法”，有意识地掌握和运用这种逻辑方法，对对提高探究能力、设计能力、分析能力和创新能力非常有益。在生物新课程改革的教学中，教师应该倡导和加强对对学生的教育