生物科学方法模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇生物科学方法，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

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二、利用生物科学史渗透科学方法教育的基本途径

科学方法往往寓于具体科学知识的认识过程中，只有把认识过程合理地展现出来，学生才能领会科学方法是如何提出的，从什么角度，用什么方法解决问题，从而掌握科学方法．而在当前中学生物课堂教学过程中，很多教师只是把生物史作为一种知识，附加在生物知识教学内容上，而忽略了生物史的科学探究过程，疏于从思想与方法的历史角度去对学生进行科学方法的教育．因此，在应用生物学史开展科学方法教育的课堂教学组织过程中，我们应从课堂教学的各个环节入手，把握好“科学史”与“科学方法”这两条主要线索，组织“探究性学习”，让学生在“体验生物科学史”的过程中，实现对“科学方法”的教育．下面结合植物生长素的发现教学过程谈谈渗透科学方法教育的基本途径．

1．利用生物科学史创设情境，激发学生科学探究的兴趣

“兴趣是最好的老师”．上课伊始阶段，教师将生物科学史上引发科学家对某一问题研究的生物学现象作为问题情境呈现给学生，一方面能可以激发他们的学习兴趣，创设学习情境，更重要的是让学生切身感受什么是科学发现，怎样提出问题，并在他们脑海中留下深刻印象．教师可以采用幻灯片、讲故事、文字展示或角色扮演等形式，再现生物学现象，然后启发鼓励学生提出问题．在学习“植物生长素的发现”时，教师先展示同学们熟悉的日常生活中植物向光性的图片，再播放达尔文观察植物向光性的动画引发学生思考，提出问题“植物向光性的原因是什么?”“单侧光和尖端在植物的向光性现象中都起了什么样的作用呢?”问题情境的创设使学生很自然地迈出了科学探究的第一步．

2．沿着科学史的发展轨迹，体会科学研究的方法———假说、演绎推理法

在生物科学史中，一般都展示科学家在研究过程中出现的问题和解决的方法，生物学史的学习过程就等于学生沿着科学家的发现思路作了一次思维的探究．针对上面所提的问题，教师引导学生对达尔文的几组实验进行比较分析提出自己关于向光性原因的假设或猜想，并请他们用自己的方式进行表达．然后教师再引入科学史中达尔文的假说，让学生结合当时的达尔文所处的历史背景讨论思考为什么达尔文会有这种假设，再思考自己所做的假设是否合理，这样可以使学生在心理上和情感上更接近科学研究，并能体会达尔文得出结论所采用的具体科学方法———假说法．假说的结论是否正确呢?我们如何来验证?自然地引出詹森和拜尔的实验，从不同角度验证达尔文的假说．然后师生一起分析詹森、拜尔的实验思路、结论:尖端产生的刺激可以透过琼脂片传到下部，弯曲的原因是尖端产生的刺激在下部分布不均匀．提出假说:尖端产生的刺激可能是一种化学物质．该假说是否正确呢?科学家继续探索的步伐前进到了温特的实验:让接触过尖端的琼脂块放在切掉尖端的胚芽鞘上结果胚芽鞘生长或弯曲生长了，从而验证了假说的正确性．生长素的发现，是众多科学家利用多种科学方法共同合作的结晶，通过该过程的学习既让学生理解了实验设计原则与方法，又在这一过程中，体验了科学家的探索精神，在现有手段的基础上对于事物本质不断探索的精神，使学生体会科学家在做出猜想和假设时所用的具体科学方法，从而实现渗透具体科学方法教育的目的．

3．模拟科学史中的实验探究过程，学会科学研究的方法———实验法

生物学是一门以实验为基础的科学，生物学史中科学家的实验都包含着一定科学方法，在科学史的教学中，通过让学生模拟生物学史中典型实验并对设计原理、思路、试验方法和结论进行分析，让学生学会科学家的科学研究方法，渗透科学方法教育．在生长素的发现这一生物学史的教学中，除了需要学生学会达尔文的实验设计方法和做出实验设计分析外，温特的实验也是一个培养学生进行实验科学研究的典例，因此在温特探究实验的教学中，可以结合前面科学家的假说(尖端产生的刺激可能是一种化学物质)，先让学生自己设计，然后相互讨论分析所设计实验的可行性，再和温特的实验设计做比较，分析实验的原理、对照的意义、实验设计的注意点，然后根据实验现象得出结论．通过这一实验设计的训练、操作和详尽分析不但加深了学生对这一知识的再认识，也使他们较好地掌握了实验这一科学研究方法．另外，我们还可以通过让学生设计验证植物激素极性运输的实验帮助他们对对照实验这一科学方法进行了较好的巩固．

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新人教版教材初中《生物学》突出人与生物圈的知识体系，安排了系列化、多样化的科学探究活动，如观察、思考、实验、调查、探究、资料分析等。教材的安排要注重学生能力的培养，教师需要积极激发学生的自主探究和实验操作技能。而科学方法教育此时在生物教学中发挥着重要的作用。如，显微镜的使用教学，教师通过例子介绍显微镜的发展历史，在观察比较显微镜不同放大倍数下植物细胞的形态和内部结构，引出细胞结构和显微镜成像原理，使教学更为生动有趣。结合活动，教师引导学生注意领悟、总结和应用科学方法。这就是科学方法教育在教学中的良好运用。

一、初中生物科学方法教育的概述

1.科学方法教育的概念

科学方法教育，指教育者根据学生的认知水平、特点及学生的心理发展情况，应用现代化的教育思想和手段，有目的、有意识、有步骤地传授和渗透某门学科的科学方法，让学生感受到科学方法的训练和熏陶，逐步掌握最为基本和最为主要的某门学科的方法，以达到促进知识的有效学习、实践操作能力的提高以及创新精神的培养，进而提高所有学生的科学素养。

2.初中生物科学方法教学的含义

生物是研究生命起源和发展规律的一门学科。初中生物教学中的科学方法教育就是在日常的生物教学活动中，以一定的生物学理论知识作为载体，以自然科学的基本理论和方法作为依据，应用一定的教学手段，让学生系统性地学习生物学知识，进而培养他们的创新能力和生物科学素养，促进学生的个体性发展。如：调查法旨在倡导学生就某个与生物学有关的问题进行调查，培训其实践能力。调查的内容可以是“校园内的植物种类”，也可以是本班同学某种生物性状如单双眼皮情况调查，学生有了参与调查的体验，进而对调查法加以运用，延伸扩展到对其他选题的调查。

3.初中生物科学方法教学的选择原则

初中生物科学方法教育的教学，应根据不同的教学内容，选取不同的科学方法，其选择原则是：（1）从初中生物课程的教学内容出发，生物学具有很强的实验性，几乎所有的生物学理论知识都是由无数的实验得出的，这就决定了每一个生物知识点都具有相对应的科学方法。学生学习不仅要了解生物学知识，还要掌握相关的科学方法。因而科学方法的选择必须建立在生物的具体知识的基础上。（2）从学生的知识水平出发，生物学知识对应的科学方法是多种多样的，但不是每一种科学方法都适合生物课程的教学，尤其是初中阶段，该阶段的学生开始形成认知观和世界观，对于科学方法的概念还是不够清晰，仍以形象思维为主，所以必须根据学生的个体差异、实际的知识水平等方面进行科学方法的选择。

二、我国初中生物科学方法教育的现状

1.对科学方法的具体内容不够清晰

目前我国生物教师对于观察法、科学实验法、对比法等一般普通的科学方法较为了解，但是对于模拟比较法、假说法及想象与创新思维等方法则较为陌生，甚至有些教师认为学习方法和教学方法就是科学方法。由于教师对科学方法的内容认识不到位，很难在实际教学中建立科学完整的科学方法体系。

2.科学方法还处于自发阶段

大部分初中生物教师在教学活动中，都是凭其感觉和以往的经验应用科学方法。没有从教育心理学等方面思考教学方法的适用性，大部分初中生物教师对于科学方法的选择和使用还处在自发操作阶段，没有很好地将科学方法和理论相结合。

3.科学方法的应用缺乏计划性、层次性和系统性

虽然说初中生物教师对于科学方法教育有一定程度的认识，也在实际的教学活动中有所注意，但是没有相对应的理论作为基础，并且没有形成系统性的知识，使得科学方法教育失去了完整的体系，缺乏完整性的安排，在使用科学方法教育时存在很大的随意性和盲目性，但实际的教学效果却不是很理想。

三、科学方法及初中科学方法教育在教学中的作用

1.初中生物教学中的科学方法

结合教育心理学、生物学等相关理论知识，从学生的已有知识水平出发，常用的初中生科学方法包括：（1）观察法。就是在自然发生的条件和一定的理论基础上，进行有目的、有计划、有步骤的考察研究，从而获得被观察事物现象的一种科学方法。如：观察花的结构。（2）科学实验法。为了达到一定的研究目的，应用一定的科学仪器、设备等，人为地进行操作和改变客观物质和过程，以求进一步认识自然生物规律。如，制作并观察植物细胞临时装片；（3）资料分析法。给学生提供图文资料，让学生进行分析，得出结论。（4）比较法。将研究对象的现象个别部分、个别方面和特征进行比较，确定比较对象异同点的方式。这四种是较为常用的科学方法，还有数学方法、假说方法、想象与创造性思维等科学方法。

2.科学方法教育对于学生的作用

新时期，教育有着不断的改革和发展，随着新课改的不断推进，极有必要对中学生进行科学方法的教育，让学生自己动手进行生物相关的实验，激发学生的兴趣和求知欲，让学生达到主动学习的目的，促进学生对新知识的接受能力。如，在探究非生物因素对动物的影响的教学内容，生物教师可引导学生对生物生存需要的因素做出总结，再进行假设、设计实验及开展实验，让学生进行自我组织讨论。如此不仅可以让学生了解实验其实很普通，并非只有科学专家才可使用，还可以极大地满足学生求知欲和好奇心，在实验的过程中感受学习的乐趣。对于学生而言，在观察生物表象、认识生物形成和构建、了解生物规律及分析解决实际的生物科学问题的过程当中，所有的认知结构及相关生物知识和方法都和科学方法教育有着密切的联系。

3.科学方法教育对于教师的作用

科学方法教育对于初中生物教师而言，主要是在教学设计中，需要积极地对学生的学习内容有所了解，针对每一个教学知识点和单元内容作出详细的科学方法目标，并且可以在恰当的时候把科学方法教育融入初中生物的教学活动中。如，植物的绿叶在光照作用下制造有机物的教学，生物教师需要根据教材内容找出可进行试验的素材，比如天竺葵，其他植物也可进行实验。但是菠菜叶是不可以进行的，因为其不可积累淀粉，所以不能进行相关实验，所以对于初中生物的教学，教师需要做足功课。

四、科学方法教育的教学模式意义

科学方法教育在初中生物教学中，需要确立学生在教学中的主体地位，根据学生的实际认知水平和思维方式，在教学中设计问答、思考、讨论等形式的教学活动。将科学方法教育融入实际的生物教学中，可进一步提高学生的生物科学素养，提高教师的教学效率，为学生的终身发展及应对未来发展奠定基础，为建设学习型、创新型、合作型的学习提供良好的方法支持。如，种子萌发条件的教学，教师可根据科学方法教育的理论，设计出以实验和讨论为形式的教学，让学生主动参与教学活动中，教师积极引导学生进行观察、思考、讨论。最后教师对种子萌发的条件及内部变化进行归纳阐述。根据初中生物教学内容和初中生的思维特点，教师需要把科学方法教育贯彻到整个教学活动中，包括教学设计、教学准备、教学开展和教学评价等环节，随着科学方法教育的开展，把科学方法教育和初中生物教学科学有机地结合起来。

综上所述，在初中生物教学活动中教师应该积极转变教学理念和教学方式，将科学方法教育融入教学中，以学生为主体，创新教学模式，把具体的科学方法与生物教学有机地结合起来，实现初中生物渗透科学方法教育的教学模式的良好运转，实现优质高效的教学效果。

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科学方法教育，指教育者根据学生的认知水平、特点及学生的心理发展情况，应用现代化的教育思想和手段，有目的、有意识、有步骤地传授和渗透某门学科的科学方法，让学生感受到科学方法的训练和熏陶，逐步掌握最为基本和最为主要的某门学科的方法，以达到促进知识的有效学习、实践操作能力的提高以及创新精神的培养，进而提高所有学生的科学素养。

2.初中生物科学方法教学的含义

生物是研究生命起源和发展规律的一门学科。初中生物教学中的科学方法教育就是在日常的生物教学活动中，以一定的生物学理论知识作为载体，以自然科学的基本理论和方法作为依据，应用一定的教学手段，让学生系统性地学习生物学知识，进而培养他们的创新能力和生物科学素养，促进学生的个体性发展。如：调查法旨在倡导学生就某个与生物学有关的问题进行调查，培训其实践能力。调查的内容可以是“校园内的植物种类”，也可以是本班同学某种生物性状如单双眼皮情况调查，学生有了参与调查的体验，进而对调查法加以运用，延伸扩展到对其他选题的调查。3.初中生物科学方法教学的选择原则初中生物科学方法教育的教学，应根据不同的教学内容，选取不同的科学方法，其选择原则是：（1）从初中生物课程的教学内容出发，生物学具有很强的实验性，几乎所有的生物学理论知识都是由无数的实验得出的，这就决定了每一个生物知识点都具有相对应的科学方法。学生学习不仅要了解生物学知识，还要掌握相关的科学方法。因而科学方法的选择必须建立在生物的具体知识的基础上。（2）从学生的知识水平出发，生物学知识对应的科学方法是多种多样的，但不是每一种科学方法都适合生物课程的教学，尤其是初中阶段，该阶段的学生开始形成认知观和世界观，对于科学方法的概念还是不够清晰，仍以形象思维为主，所以必须根据学生的个体差异、实际的知识水平等方面进行科学方法的选择。

二、我国初中生物科学方法教育的现状

1.对科学方法的具体内容不够清晰

目前我国生物教师对于观察法、科学实验法、对比法等一般普通的科学方法较为了解，但是对于模拟比较法、假说法及想象与创新思维等方法则较为陌生，甚至有些教师认为学习方法和教学方法就是科学方法。由于教师对科学方法的内容认识不到位，很难在实际教学中建立科学完整的科学方法体系。

2.科学方法还处于自发阶段

大部分初中生物教师在教学活动中，都是凭其感觉和以往的经验应用科学方法。没有从教育心理学等方面思考教学方法的适用性，大部分初中生物教师对于科学方法的选择和使用还处在自发操作阶段，没有很好地将科学方法和理论相结合。

3.科学方法的应用缺乏计划性、层次性和系统性

虽然说初中生物教师对于科学方法教育有一定程度的认识，也在实际的教学活动中有所注意，但是没有相对应的理论作为基础，并且没有形成系统性的知识，使得科学方法教育失去了完整的体系，缺乏完整性的安排，在使用科学方法教育时存在很大的随意性和盲目性，但实际的教学效果却不是很理想。

三、科学方法及初中科学方法教育在教学中的作用

1.初中生物教学中的科学方法

结合教育心理学、生物学等相关理论知识，从学生的已有知识水平出发，常用的初中生科学方法包括：（1）观察法。就是在自然发生的条件和一定的理论基础上，进行有目的、有计划、有步骤的考察研究，从而获得被观察事物现象的一种科学方法。如：观察花的结构。（2）科学实验法。为了达到一定的研究目的，应用一定的科学仪器、设备等，人为地进行操作和改变客观物质和过程，以求进一步认识自然生物规律。如，制作并观察植物细胞临时装片；（3）资料分析法。给学生提供图文资料，让学生进行分析，得出结论。（4）比较法。将研究对象的现象个别部分、个别方面和特征进行比较，确定比较对象异同点的方式。这四种是较为常用的科学方法，还有数学方法、假说方法、想象与创造性思维等科学方法。

2.科学方法教育对于学生的作用

新时期，教育有着不断的改革和发展，随着新课改的不断推进，极有必要对中学生进行科学方法的教育，让学生自己动手进行生物相关的实验，激发学生的兴趣和求知欲，让学生达到主动学习的目的，促进学生对新知识的接受能力。如，在探究非生物因素对动物的影响的教学内容，生物教师可引导学生对生物生存需要的因素做出总结，再进行假设、设计实验及开展实验，让学生进行自我组织讨论。如此不仅可以让学生了解实验其实很普通，并非只有科学专家才可使用，还可以极大地满足学生求知欲和好奇心，在实验的过程中感受学习的乐趣。对于学生而言，在观察生物表象、认识生物形成和构建、了解生物规律及分析解决实际的生物科学问题的过程当中，所有的认知结构及相关生物知识和方法都和科学方法教育有着密切的联系。

3.科学方法教育对于教师的作用

科学方法教育对于初中生物教师而言，主要是在教学设计中，需要积极地对学生的学习内容有所了解，针对每一个教学知识点和单元内容作出详细的科学方法目标，并且可以在恰当的时候把科学方法教育融入初中生物的教学活动中。如，植物的绿叶在光照作用下制造有机物的教学，生物教师需要根据教材内容找出可进行试验的素材，比如天竺葵，其他植物也可进行实验。但是菠菜叶是不可以进行的，因为其不可积累淀粉，所以不能进行相关实验，所以对于初中生物的教学，教师需要做足功课。

四、科学方法教育的教学模式意义

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它蕴含两个层次的含义：

一是能充分认识学习生物知识的意义，并自觉激发自己学习生物的兴趣；二是能掌握学习生物科学的一些基本思想方法。

学科知识、学科能力、学科思想是学科体系的三个要素，而学科思想则是一个学科的灵魂。

生物新课程更加关注学科思想的渗透，在继承原有学科思想的基础上，吸收了许多当代生物科学新的思想、原理和方法，以期对学生科学素养的形成产生更积极的影响。

一、系统论的思想

系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体功能是各要素在孤立状态下所没有的性质。

例如，必修3《稳态与环境》生态系统的结构和功能中，不同生物种群甚至生物个体都是生态系统中的一个元素，它不能独立与这个系统起作用，在生态系统中它有特殊的结构地位和营养级别，也有它的生态位。某一种群的变化，都会在整个系统内产生扰动，直到系统通过自身的调节产生新的平衡。

二、信息论的思想

信息论最早是由香农提出的，其定义之一是关于信息量度量和信息编码、信号处理和分析的科学理论。

例如，必修2《遗传与进化》中遗传因子的发现，基因和染色体的关系，DNA分子的结构，中心法则中包含的DNA的复制、转录、翻译、RNA的复制和逆转录，基因的本质和变化（生物的变异），人类的基因组以及现代生物进化理论中的共同进化。

三、控制论的思想

控制论是由诺伯特・维纳提出的，是研究动物（包括人类）和机器内部的控制与通信的一般规律的学科。控制论的基本思想是反馈，控制论是关于反馈的科学。

例如，必修3《稳态与环境》中就体现出的稳态的思想，所谓稳态是指机体依赖调节机制，对抗内外环境变化的影响，维持内环境等生理指标、生命现象处于动态平衡的相对稳定状态。人体内环境稳态的调节，植物生长发育的调节，种群数量的变化，群落的演替，生态系统稳态的调节等都是通过反馈来调节的。生物个体、种群、群落、生态系统是不同层次的生命系统，任何系统的存在和发展都需要保持稳态。

四、哲学思想

哲学是科学的世界观和方法论，是人类认识世界和改造世界的思想武器，一个人在成长过程中也在逐步建构自己的哲学思想，某个人的行为和思维方式，总是直接或间接地受某种哲学思想的支配。

高中生物学教材不仅承载着丰富的教学内容，而且蕴涵着许多深刻的哲学思想。例如，遗传和变异就是典型的对立统一观点。有意识地将哲学思想渗透到教学中，不仅可以提高学生分析问题、解决问题的能力，还能培养文理兼长的人才。

五、生物学科思想方法示例

实验探究是针对研究目的，在人为控制条件的基础上，对研究对象进行干预或处理后，观测所产生效应的研究方法。该过程包括提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验、分析实验结果等（图1）。

案例：探究铅中毒对大鼠学习记忆的影响。

步骤一：提出问题，做出假设。

汽车尾气及工厂排放出的废气使空气中聚集大量的铅尘，铅尘悬浮物离地面大约0.8 m，因此铅会轻易地通过呼吸道和消化道进入儿童体内；另外儿童喜食的膨化食品、经常用的蜡笔、铅笔和一些色彩特别鲜艳的图书、餐具以及用油漆刷过的积木等玩具，都含有铅的成分，经常接触铅的孩子行为活动能力减慢。由该背景作出假设：铅中毒可能影响动物的神经活动。

步骤二：设计实验方案并实施。

选择大鼠为实验对象，分为四组，设置三个醋酸铅溶液饮用水平：0.05、1、2 g・L-1，对照组饮用蒸馏水。连续饲喂60 d后，进行水迷宫实验，在池水中加入少量墨水使大鼠无法看到水下隐蔽平台。让大鼠从四个方向入水点入水，训练其寻找水面下隐蔽平台。重复训练4 d后撤去平台。

本实验醋酸铅染毒组为实验组，饮水组为对照组，测定从入水点到原平台水域的时间用以反映大鼠学习记忆的能力。如果条件许可，还可测定脑组织匀浆铅含量及乙酰胆碱酯酶（AchE）活性。

步骤三：记录与整理数据。

本实验可能受到的影响因素很多，大鼠的个体差异、水浴温度、入水方向、人为操作与观察角度的变化等因素均可能干扰大鼠寻找平台。为减少误差，由同一人采用固定的操作模式，大鼠训练时不要有人在场，在另一处用视频探头跟踪观察。应尽可能采集足够的样本数量，及时记录并整理。

步骤四：分析实验结果是否支持假设。

饮用水中醋酸铅浓度越高，大鼠到达原平台水域的时间越长，说明铅中毒可能影响大鼠的学习记忆能力，支持假设。

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著名理论物理学家、诺贝尔奖获得者费恩曼说过：“科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到什么程度（因为没有事情是绝对已知的），如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则，如何去思考事物，作出判断，如何区别真伪和表面现象。”科学教育中的“科学过程”主要是指在一般的科学研究中，那种普遍适用的系统化的操作方法和步骤。美国《国家科学教育标准》中把科学过程与方法看成一个系统，是指一系列的相互联系的科学家普遍使用的研究方法和程序。我国的基础教育课程改革强调科学探究，强调让学生亲历科学，在体验中学习。这种新型学习方式的提倡意在改变传统单纯接受式的被动学习方式。学生不是被动地记忆科学的结论，而是经历这种结论得到的过程和懂得获取的方法。

科学家认为对自然现象的认识不能停留在事实的层次上，需要进一步透过现象，深入内部，抽取有关事物的本质，并且舍弃一切非本质属性的结论，即提炼出反映事物本质属性的内在的客观规律的各种“概念”和“定律”来。这个过程是通过探究来完成的。但科学家不管用何种探究模式，其基本的环节是共同的：科学问题的提出，科学事实和资料的收集，猜想和假设的建立，检验与评价，表达与交流。科学教育中的科学探究学习方式的主要环节也与此相类似，表明探究学习体现了科学教育与科学研究本质上的一致，反映了科学教育与科学研究内在的统一。科学探究强调知识获取中的体验，强调过程与方法，既是对我国传统教育的纠偏，也反映了科学素养的核心要素。

2 高中生物课程中基本的科学研究方法

科学方法可分为多个层次，这里所指的生物科学研究方法主要是指科学研究的一般方法，如科学观察方法、科学实验方法和科学调查方法，特别是指科学实验方法。科学研究总是从观察开始，通过观察发现问题，然后提出假设，并对假设做出基本预测，最后设计实验来验证假设。如果实验结果与假设不一致，则说明原来的假设是错误的，要修改假设，重新实验；如果实验结果与假设一致，则说明原来的假设是正确的，可将假设上升为学说或理论。科学方法教育应包括科学研究中“过程技能”（观察——问题——假设——实验——结论）的教育，还应包括观察、调查、实验等具体的方法技能。科学方法教育中尤其要重视科学思维的训练，即努力使学生将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式。

2.1 观察实证的方法

观察实证是指通过对研究对象大量的观察、实验和调查，获取客观材料，从个别到一般，归纳出事物的本质属性和发展规律的一种研究方法。

2.2 假说—演绎法

假说—演绎法是指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的；如果不符，就说明假说是错误的。所以假说—演绎法的根本过程是：发现问题——提出假说——演绎假说——实验证明——提出结论。在孟德尔的一对相对性状的杂交实验中很好地展现了假说—演绎法，也正是由于他采用这种方法才获得了科学上不朽的成绩，为人类揭示了遗传之谜。“假说—演绎法”是形成和构造关科学理论的一种重要思维方法。对学生来讲是“授之以渔”的重要手段之一；学完课程以后，他们对别的都可以忘记，但这些方法会存留下来，这就是真正的素养和能力。

2.3 建立模型的方法

新课标中建立模型被列为一项技能目标，并作为高中学生必备的生物科学素养。国家和地方的新高考大纲（说明）也已明确将这一技能素养的掌握水平作为考核对象，2007年全国高考生物江苏卷中就已出现涉及模型构建问题的考核尝试。因此，在平时的教学和高考复习中，教师和考生都要予以重视。由于新课标要求学生学会建立的模型主要是思维形式的模型，因此笔者拟针对几种常见思维模型的构建方法提出如下建议。建立模型的一般程序：（1） 掌握原理。掌握模型所代表的知识、过程、规律、机理等，弄清模型的构成要素或包含内容之间的逻辑关系。（2） 明确类型。明确所构建的模型属于哪种类型，知道该种模型的特点及表现形式。（3） 构建草图（框架）。选择适当的图形、文字、符号勾勒出草图，或用适当的文字符号搭建框架。基于模型的通适性、典型性，所以在构建时只需要考虑大多数情况即可，一般不考虑极少数情况或特例。（4） 修饰完善。对照原理查验所构建的草图（框架），确保其科学性；然后进一步修饰完善模型，力求规范、简洁、直观、有美感；最后构建出正式的模型。（5） 补充诠释。对一些模型要添加必要的文字说明、示例、图注等，使模型更科学、更清楚、更规范。

2.4 系统分析法

系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对系统要素进行综合分析，找出解决问题的可行方案的方法。它从系统的着眼点或角度去考察和研究整个客观世界，为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。它的产生和发展标志着人类的科学思维由主要以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心”，是科学思维的一个划时代突破。系统分析是一种研究方略，它能在不确定的情况下，确定问题的本质和起因，明确咨询目标，找出各种可行方案，并通过一定标准对这些方案进行比较，帮助决策者在复杂的问题和环境中作出科学抉择。

3 生物教学中开展科学研究方法教育的途径

生物学是一门实验科学，有着众多的可以渗透科学方法教育的内容。教师在努力钻研教材的基础上，要充分挖掘教材中对学生进行科学方法教育的素材，将科学方法教育渗透到教学过程和学生的学习过程中。

3.1 通过生物学实验开展科学研究方法教育

高中生物教材中有着众多的学生实验，每做一个实验都是学生亲身体验科学研究方法的过程。在教学中尽教师要可能地将验证性实验变为探究性实验，要求学生通过明确实验目的、自己设计实验、讨论完善实验、最后实施实验步骤等过程，使学生体验到科学研究的方法和过程。另外，教师在备课和教学中应将科学研究方法很好地贯彻到每一个实验中，根据实验内容的不同有目的的让学生体验科学研究的过程，接受全面而完善的科学研究过程和方法的认识与训练，使学生认识、经历科学研究的过程，理解科学方法的本质，并训练其使用有关的具体方法完成每一步骤。这是培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的有效思维方式和操作方式。教师要注重鼓励学生得出自己的结论、畅述自己的观点。

3.2 通过生物科学史开展科学研究方法教育

“读史使人明智”，生物科学的每一项重要发现都是科学方法正确应用的典范。科学的方法是人类探索真理，发现新理论和获取新知识的重要手段，生物教学也离不开科学方法的探索、理解和学习。

高中生物教材中有许多关于生物科学史的教学内容，如酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、遗传物质的发现等。这些科学发现本身就是科学家科学实验（探究）的过程，教师可以充分利用这些素材，帮助学生寻着先人的足迹，在享受科学探究的快乐中受到科学方法的教育。

3.3 通过探究性教学开展科学研究方法教育

在新一轮的课程改革中，科学探究不仅被作为重要的理念强调，作为教学建议提出，而且被列入了课程目标和内容标准之中。在现代教育文献中“科学探究”、“探究式教学”、“探究式学习”都是指学生在学习过程中模仿科学家进行科学探究的思维方式来主动构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的学习方式。这种学习方式在学习内容上，不但包括事实、理论等陈述性知识，还包括科学过程和方法等程序性知识。在教学策略上，教师通过创设一定的探究情景，让学生发现问题，做出猜想与假设，并通过实验、调查、查阅文献等方式搜集与处理信息，对猜想与假设进行论证，最后通过表达与交流活动对自己的探究过程进行反思与评价。在这一过程中学生获得知识与技能，掌握解决问题的方法，获得情感体验。一般情况下，探究式学习环节分为：提出问题——猜想与假设——方案的设计与选择——收集证据——解释与结论——评价与反思——交流与表达等7个方面。

3.4 通过研究性学习开展科学研究方法教育

研究性学习是一种以学生的自主性、探索性学习为基础，从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题，主要以个人或小组合作方式进行的一种学习方法。学生通过亲身实践获得直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本科学方法，提高综合运用所学知识、解决实际问题的能力。科学是一门具有崭新教学理念的学科，学习的核心便是科学探究。科学探究也涉及到提出问题，并通过猜测、计划、观察等活动，亲历解决问题（科学探究）的过程，获得科学知识，形成科学价值观。研究性学习与科学探究都是通过学习者从提出问题到解决问题的探索实践过程来实现科学知识的掌握和科学价值观的形成，以提高学习者解决问题的能力的学习方式。哈佛大学就有这样一句名言——教育的真正目的就是让人不断提出问题和解决问题。它较好地说明了研究性学习、科学探究在教育活动中的重要性，学生亲历科学探究的过程是获取科学知识和培养科学价值观的主要途径。

研究性学习是现在高中学生的一门必修课，利用研究性学习使学生实践科学研究方法，可以使学生真正体会到科学研究方法的重要性，学会如何将一些科学研究的理论知识应用到实践中，研究性学习既是学生对科学方法的实践，也是教师进行科学方法教育成果的检验。

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中图分类号 G633.91 文献标识码 B

高中生物科学方法教育是指在高中生物教学中有目的、有意识、有步骤地渗透和传授生物科学研究方法，使学生受到科学方法的熏陶和训练，逐步掌握最基本、最主要的研究方法。高中生物科学方法教育的内容分为两大类：获取经验性材料的方法（也叫经验方法），包括观察法、实验法、调查法、模拟实验法等；从经验性材料（感性材料）的获取到问题、假说或结论的得出需要理性思维，理性思维的方法包括逻辑思维、形象思维、直觉和灵感、数学方法、模型方法和系统方法等。那么，教师在高中生物教学中如何进行科学方法的教育，或者说可通过哪些途径引导学生逐步掌握探索生物学的奥秘？

1 通过生物科学史“解读”科学方法，重现科学巨匠的探究历程

生命科学史是以生物科学产生和发展的过程为轮廓，以科学发展历程中带有重大转折作用的课题及事件为主线，用翔实的资料论述科学家的创造性劳动，生动地描述科学家科学探索的思维过程和方法。它作为学生实施科学探究的范例无疑是实施科学方法教育的一个有效途径。高中生物教材中有许多关于生物科学史的教学内容，如酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、遗传物质的发现等。这些科学发现本身就是科学家科学实验（探究）的过程，教师可以充分利用这些素材，帮助学生寻着先人的足迹，在享受科学探究的快乐中受到科学方法的教育。

下面以苏教版必修2《遗传与进化》第四章第一节“探索遗传物质的过程”一课为例，介绍科学方法教育如何有效渗透到教学中。首先教师以“想象实验”引导学生进行探究性学习。在教学时要求学生要亲历实验设计（包括实验步骤、实验结果预测等），强调学生分组全员参与，并在教师的指导下完成。其次通过渗入科学猜想，提高学生思辨是非能力。猜想是科学探究的重要一环，它为进一步制定探究计划、进行实验、收集证据、分析论证指示方向。例如，在讲授格里菲思的肺炎球菌第四组实验时，教师要结合实验情境（实验中出现的与常规推理不相吻合的实验结果）引导学生猜想：当时格里菲思是如何猜想的呢？请同学们像科学家一样进行思维，如果是你，你可能有哪些猜想？最后运用比较方法，引导学生分析、比较格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家的探究性实验之间的异同。在不同的实验设计中可以通过比较，分析相同、不同的特征。例如，在教学“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”后引导学生分析这两个实验异同点。这两个实验对象、方法及所处的时代背景都不同，但都证明了DNA是遗传物质，从而认同科学结论的获得，最基本的方法是实证法。实验的设计思路有共同之处(设法将DNA和蛋白质分开，然后单独地观察每种物质的)。接着运用归纳法总结探究生物问题的一般方法：实验事实理论推断（提出假说）实验验证（实验思路）修改或否定原假说，提出新理论进一步探究得出结论（统一认识）。通过解读和体味科学史中的科学方法，教师引导学生站在科学家的位置进行思维探究，培养学生获取科学知识及提高实验技能（如观察、调查、搜集数据、处理数据、实验和实验中怎样设置对照实验、如何恰当选择实验材料、控制变量等实验设计能力）。

应注意的是，用科学史对学生进行科学方法训练，要防止将科学探索的过程固定化，应以活泼多样的形式诱发学生的创造性思维。例如，孟德尔分离定律的发现过程以教师的简述为主，而自由组合定律则应以学生讨论为主，特别是孟德尔应用正交和反交两组测交实验的结果来检验假设的合理性，对学生的思维训练具有重要作用。

2 通过知识（包括概念、原理、规律）的教学“渗透”科学方法，培养学生科学探究品质

生物学概念是反映生命现象和生命过程本质属性的一种思维方式，是生物事实的抽象。借助于这种概括、抽象的思维方式，人们找到了复杂的自然世界的简单规律，建立了假说、模型等抽象的思维方式。

生物科学方法教育就是要帮助学生生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律、构建科学概念。科学概念的形成，常用的科学方法策略有以下几点。

① 是建立在丰富的事实基础上，运用归纳法提炼生成。只有相关的事例越丰富，才有可能抽象、概括、从而形成一种理性的解释和表述，即概念的初步建立。例如，“细胞是构成生命的基本结构和功能单位”，这是一个基于大量观察，观察动物、植物、其他生物的身体结构，运用归纳推理得出的一个结论。并不是只有施莱登、施旺分别用显微镜观察植物、动物的结构，还有其他许多学者先后观察了各种生物材料，才总结出这一科学概念。这样的教学目的是引导学生必须在观察植物、动物等多种细胞基础上，也才有可能建立这一概念。

② 概念教学时要注意联系生产生活实际，通过举例演绎生成。如在学习“顶端优势”时，可呈现几个生活现象：园林工人修剪行道树，对盆栽花卉进行造型等，从分析这些生活现象中获得对顶端优势的感性认识。以此引导学生进一步列举自己所熟悉的例子，诸如“果树整枝修剪”、“茶树摘心”、“棉花打顶”等例子，通过这些事例帮助学生理解概念。

③ 概念教学时要重视实验。观察和实验是研究自然科学的基本方法，通过实验，可以提高学生对概念的认识。例如，在学习“渗透作用”概念时，教师可先进行渗透装置的演示实验：根据观察渗透装置中长颈漏斗内液面的上升或下降，指导学生进行分析和讨论，对两组实验现象进行比较与分析，引导学生将问题的焦点集中于半透膜两侧的物质分子大小的差异，最后得出渗透作用即水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散。并让学生设计坐标系，用数学模型（坐标曲线）表示三种运输方式过程中物质的浓度梯度、氧气供应量与物质的运输速度之间的关系。这样的概念教学中充分“渗透”科学方法，便于生成概念。

另外，高中生物教材中相似的概念很多，在教学这些容易混淆概念时，要充分运用逻辑思维中的比较和分类、归纳和演绎、分析和综合以及理想化方法抽象出客观事物的共同本质属性，可以收到事半功倍的教学效果。例如，通过让学生列表比较光合作用和呼吸作用，条件反射和非条件反射等概念能够使概念更清晰，利于掌握概念的本质属性；通过简化的图像对比细胞分裂和细胞分化能够使概念直观化，从而易于区分；通过逆向思维法比较有性生殖、无性生殖概念（一般高等动物都是有性生殖，引导学生思考有没有无性生殖呢，以逆向思考法操作：例举克隆羊多利的事实引证），可以把解决问题的最好方法固定在认知结构中，能够将认知对象的观察自觉深入对变化原因的理性探究中，从而形成对概念的实质性理解。

生命科学中的原理、规律是借助于有关生物学概念才得以表述，在正确理解和运用概念的基础上利于生物学原理的掌握。如归纳总结孟德尔遗传定律之前要先理解父本、母本，正交、反交，显性性状隐性性状等概念。然后运用“假说――演绎法”训练学生的思维：在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结果。由此可见，生物学原理、规律的建立和发展一般在直觉思维、形象思维和抽象思维的共同作用下，经历观察和实验、归纳和演绎、分析与综合、类比、想象、假说等方法的探究，通过假说的试探、直觉的洞察、灵感的激发，不断形成新的概念。并对观察结果进行全面的分析、深入的研究得到原理和规律。因此，在生物学原理、规律教学中，教师要创设便于发现问题、讨论问题、探索规律的教学环境，将原理、规律的教学作为帮助学生认识事物的本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段，使学生能够将知识与方法巧妙的结合，从而真正领悟到生物学内在的魅力。

3 通过实验“体验”科学方法，感受科学探究过程

生物学是以实验为基础的科学，回忆和解读生物科学史中的实验仅是生物教学中的一小部分，学生亲历实验是实验教学的主要内容。新课标中安排了大量的“演示”、“实验”、“做一做”，它把实验与其他教学内容紧密地结合在一起，使实验成为高中生物教学中“教”的手段，也成为“学”的手段，更是学习、认识科学方法的手段。例如，人教版必修1教材中“酶在细胞代谢中的作用”一节，教材重点安排学生做过氧化氢在不同条件下分解速率的实验，教师要通过引导学生做实验并得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化效率及其生理意义。通过实验使学生充分体会控制变量（理解自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验），假说方法以及用图像法（绘坐标图区别酶和无机催化剂催化效果比较等）等科学实验方法，这样的教学有助于培养学生的科学探究能力。同时利于培养学生敢于质疑、敢于创新，大胆猜想的科学精神和态度价值观。

3 通过解题“理解”科学方法，形成“生物思想方法”

“学以致用”，科学方法教育的最终目的无非是提高学习者的科学探究能力，而在高中生物教学中一个重要的落脚点无非是解题和运用能力。近年来的生物高考试题更加重视对学生生物学科素质和能力的考查，如科学态度、意志品质、合作精神、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力和科学探究的方法等。以实验题为例，从实验设计的角度，挖掘科学研究方法教育的合理因素，帮助学生归纳科学方法的基本过程，并加深学生对这些过程的理解，就是十分有效的科学方法指导。① 生物实验设计的过程就是科学方法理论的应用过程，分析并完成典型的高考生物实验设计题实际上就是一次科学方法知识的实践和检验。② 高考试题的设计都比较严密，尤其是生物实验的设计有较强的逻辑性，有利于培养学生科学缜密的逻辑思维习惯。③ 高考导向作用的力量是不可估量的，生物科学研究方法以高考试题的形式出现对教师和学生的引导作用非常巨大。

总之，在解题过程中要重分析、重引导、重讨论、重总结，用一系列最基本的思想方法去解决一般乃至于最困难的问题，形成一套行之有效的“生物思想方法”。从这个高度去看各种具体解题方法，不过是掌握了“生物思想方法”之后的必然产物，而这一切，正是科学方法教育的最终产物。

此外，高中生物科学方法教育的策略还有：在解决实际问题中运用科学方法；通过开设专题讲座等第二课堂教学方式渗透科学方法；在探究性学习、合作学习等自主探索中总结科学方法；通过课外制作、小发明等科技活动进行科学方法教育等。因篇幅所限，在此不再详述。

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在传统教育与素质教育的冲击下，科学方法教育的介入是教学改革的新视点，是对学生进行系统完整的科学方法教育，与培养学生优秀思维品质密不可分。尤其是在新教学改革下，运用科学方法教育分析生物教材具有充分的必要性。

一、科学方法教育与生物学科史

科学方法教育，顾名思义，是指人们在认识客观世界的实践活动，从理论和实践中解决具体问题采取的方法和手段的总和，是人类认识世界的有效手段和工具。在整个教育史中，学科的综合性与自然科学史关系密切，科学发展的历史规律，使得科学与方法同时产生。而生物学科是研究生命规律的学科，其学习过程就是探究历史的延续，在教学中，生物学科的科学方法教育就是在教学过程汇总，在自然科学基本理论的指导下，通过一定的教学方式指导学生，使学生能够系统地学习生物学知识，掌握生物基本技能，培养良好的生物科学素养。

二、生物教材的分析

生物教材在随着教学改革逐步稳定的发展过程中，关注更多的是逻辑性紧密的系统体系，教学内容主要以事实为依据，生物理论性知识与技能性知识结合，再添加一些程序性知识，学生在学习的过程中，能够提高学习的兴趣。例如教材中对DNA的学习，添加了指纹技术在刑侦中的应用，在提升兴趣的同时，潜移默化地介入了核酸的学习。可见，在教材中，编写时注重学生应用科学方法，获得知识，并且记忆性更牢固。在遗传病的学习中，应用目前科学技术的发达，某些遗传病可以在理论上可控，使学生树立探究和突破科学前沿技术的理想，也形成了分析问题和解决问题的能力。

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高中生物新课程标指出，学生要在学习当中了解模型的科学方法及其在科学研究中的应用，教师要培养学生的思维建模的能力，提升每位学生的生物科学素养是实现新课程标准的中心思想。新模式教学在高中生物学课中得到了大多数教师的关注，建模的能力被老师们认为是学生将来从事生物科学研究的必要前提能力。它高于初中水平的科学方法对学生提出和探索的能力要求，这不仅有助于学生生物科学，也能够帮助学生在实际生活中更好的解决问题。所以，教师要将高中生物模型教学方法应用于课堂教学，至此才能提升高中生的科学研究能力。

一.我国高中生物“模型建构”教学的现状

新课程标准下，高中生物教学模块模型主要有数学模型、物理模型和概念模型三种类型。一半来说教材的编写都是经过相关专业人员用心编写出来的优秀教材，但在实际的课堂教学往往无法实现教材目标的真正结果。在实践教学的过程中，因为课堂时间太紧张，建模活动的模型比较昂贵，耗时耗力的构造模型不适合这个年龄段的学生，所以，在教学中老师往往放弃这种教学模式，而相反是将与之相关的课件直接渲染入模型当中，然后通过许多各种各样的图表进行曲线分析等等，而这样做的话学生往往只能直接得到问题的答案而忽略过程的学习模式。

二.高中生物教学中模型建构的所在意义

通过实践，既可以学到知识也能得到运用的能力，进而升华到抽象的概念意识和利用，所以教学方式方法才能逐渐完善。模型的特点是直观简单的，很容易学习，而且可以简要描述研究成果，使它容易理解便于传播扩散。也可以用来计算、推理、扩展观察与实验结论等等。因此，我们应该利用好模型，使形状抽象化的内容变为更加清晰，使学生进行调查。许多生物术语概念反映了原型是我们无法用肉眼观察或实际操的，部分条件也不能得以实现，因此教学模式建设将帮助更多的学生体验概念的形成和基本规律，因此逐渐学习新知识建立成一个完整的系统的知识，使学习的整体过程病的更有效率。

教学模式建设能够实现学生的生物科学方面的综合素质能力，对全部学生进行倡导研究性的学习，将现实生活与新课程的基本生物理念进行相结合。注重以学生为主体，强调学生的认知过程和反思过程，让所有学生都有参与的机会，培养积极获取新知识的能力，灵活的思维能力与分析问题和解决问题的能力，以及交流与合作的能力。这种教学能充分调动学生的学习热情，培养学生的思想探索的能力，促进学生的交流与合作。从教学的实际效果的角度来看，教学模式建设是值得我们提倡的一种教学形式。因此建模研究对于指导新课程的教学内容是具有重要意义价值的。

三.高中生物模型建构培养学生综合能力

1.建模教学培养学生创新能力

创新能力是一个人基于当前的知识和经验进行处理的过程，是创造新知识和新技术的能力。生物学当中有很多的问题，有的问题甚至可能会找不到答案，但这些问题可以使学生在做模型时加深对知识的理解，并进行探索研究问题，在未来会激发学生对学习生物学的兴趣。构建模型的施工过程中，学生也能够获得由学生根据自己的知识的过程中创新。因此，在高中生物教学中应充分利用建筑模型的仿真实验，以此来培养学生的创新能力。

2.建模教学培养学生建模思维和建模能力

批判性思维在生物科学的发展是至关重要的，在学习前人留给我们的宝贵的知识的过程中，要有勇馊ヌ粽街前的理论，并通过科学研究或建模等形式进行论证，教材材料可以用来培养学生的批判性思维的能力。众所周知，学生建模和模拟实验基本理论是概念、原则、方法等思想来进行构建的，有着集成模型的辅助，必要的知识、理论与技术的创新，最终才能建立模型完成创新的目标。

3.建模教学培养学生分析信息和整合信息的能力

在建模的过程中，大量的信息收集和处理的过程中收集和组织信息的过程本身是收集和处理信息的能力。感兴趣的学生也可以通过链接来收集更多的信息，使学生的学习空间更广阔。由于新构造模型提出了新课程的理念，学生在理解的原则前提下，在具体操作的过程中会感到奇怪，这就需要教师在教学过程中进行指导，逐渐培养学生的建模思想和方法。

参考文献

[1]赵萍萍，刘恩山.科学教育中模型定义及其分类研究述评[J].教育学报.2015（01）.

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关键词 学科思想 学科方法 教育价值 实验探究

中图分类号 Q-49 文献标识码 E

在当代科学技术领域中，基因工程、生物芯片、克隆技术等生物技术在社会发展中显示出强大的经济力量，其中所蕴含的生物科学思想、原理和方法，正在对其他学科和社会变革产生广泛而深远的影响。对学生进行生物学科思想教育能在很大程度上影响着学生未来知识储存和能力发挥的状况，对提升生物课程的教育价值有一定意义。

1 生物学科思想与学科方法的教育价值

1.1 生物学科思想与学科方法的思辨

生物学科思想是人们对生命科学本质规律的理性认识；而生物学科方法是在解决生物学科问题过程中所采用的各种手段和途径。二者既有联系又有区别，生物学思想是生物学方法的理论基础，生物学方法是实施有关生物学思想的技术手段。运用学科方法解决问题的过程，是感性认识不断积累的过程，当这种积累达到一定程度就会产生飞跃，从而上升为学科思想；而生物学科思想是生物学知识的精华，又反过来对学科方法起着指导作用，为学生理解和掌握生物学的本质提供了优化的途径。

1.2 生物学科思想与学科方法的教育价值

长期以来，生物学教育过分注重知识的传授，对生物学概念和定律的发生发展过程揭示不够，更忽视了让学生通过体验去思考知识背后的思想和方法，因此学生所学的知识很难在不同情境中灵活地迁移，束缚了学生创造性思维的发散。学科思想相对于零散的知识点而言，更易内化为人的主观认识，因此在生物教学中，以大量的知识为载体，让学生在认同和理解学科思想和方法的基础上，通过实践形成自身的情感、态度和价值观，这将直接影响他们对生命本质认识的敏锐性和准确性，对学科思维的形成有一定的指导作用。

2 生物学科思想的内涵

生物学科思想指那些对学科学习最具影响力的观念、思想和见解，它们内隐并不外显，积淀在生物学知识的形成过程中。从这个意义上说，教师在讲解生物学知识时，应该挖掘这些思想内涵，并将其自然而然地呈现出来并获得认同。这也是教师引导水平与课堂智慧的体现。

2.1 辨证唯物主义思想

在生物学中包涵着许多自然辩证法思想，其核心就是对立统一的思想，在生命活动的过程中，普遍存在许多矛盾的运动，例如同化作用与异化作用、遗传与变异、生物适应性的普遍性和相对性等。这些都表现出对立统一的关系。同化与异化作用的对立统一是生命活动的基础，而生命繁衍过程中的遗传和变异，在维持物种稳定性的基础上发展生物的多样性，是推动生物进化的内在动力。

生命运动的基础是生物体内物质的化学变化，生命科学研究中越来越多地运用物理和化学手段来揭示生命运动的规律恰恰基于世界的物质观，因为细胞和组织都是物质的、运动的。

从病毒、细菌、植物、动物直至人类，生物世界尽管表现形式千姿百态，但不同的生物却高度统一，其最基本的组成物质都是核酸和蛋白质，并且无论生物的进化位置如何，几乎都在遗传表达中使用同一套遗传密码。教师在教学中适时向学生展示在分子进化上所体现的“大一统”的格局，有利于促进学生形成辩证的思维方式，客观而理性地看待生物的适应性与多样性。

2.2 自组织与非因果决定性思想

奥地利物理学家薛定谔曾在《生命是什么》中指出：“用经典物理学和化学去描述生命现象是不可能的，经典物理学中一种原因只能产生一种结果的机械决定论模式并不适应生命世界。”

生命系统最基本的特性是开放性和自组织，即通过与外界环境交换物质和能量，通过自身的演化而形成的一个稳定而有序的系统，但这种稳定不是封闭系统中的平衡，而是一种动态的平衡，是一种相对稳定的状态。因此复杂的生命系统在与环境共同作用的过程中，既有规律可循，同时也存在很多不可预测的“变数”。例如传统遗传学认为一种性状由一对基因决定，二者之间有决定性的因果关系，但是，这种简单的模式不利于了解生物大多数复杂的性状，许多性状由多对基因控制，它们控制着生物体内成千上万的化学反应，同时反应的产物又会反作用于基因的表达，这些基因的传递并不简单地遵循孟德尔遗传定律，这种基因与环境之间高度复杂的交互作用决定某种性状出现的倾向性和易感性，并非因果关系。生命运动的每一个过程都有非常多的发展方向，生物体内中某个微小的变化就可能改变这个系统的演化方向，正是因为生命系统具有混沌和非线性的特点，生命现象和生命活动的规律往往并不遵循因果决定原则，大都表现为统计学意义上的规律，这种概率性源于生物的个体差异和随机性，与机械运动有着明显的不同。

教师在教学过程中渗透自组织与非因果决定性思想，可以帮助学生从整体观来认识生命运动的不确定性，用多元、理性和宽容的观点来看待生命科学的发展。

2.3 信息流思想

生命系统是物质、能量和信息的统一体，掌握生命活动的规律，不仅要研究生命活动中的物质和能量的变化，还要研究系统内部的信息传递作用。生命活动中的许多过程，如生长发育繁衍过程、免疫反应以及生态平衡等，虽然外部表现为物质或能量的变化，但本质都是信息的传递和交流的过程。

生命活动的信息流主要包括遗传信息流、生命活动信息流与生态系统信息流。遗传信息流即“中心法则”，指遗传信息的传递与表达的过程，该过程指导着细胞中物质和能量的一系列变化从而控制生物的性状；生命活动的信息流即生物体的应激调节，通过特定细胞释放的激素、乙酰胆碱等化学信号分子经体液运输到达靶细胞，启动靶细胞一系列生化反应，以适应不断变化的外部环境；生态系统信息流指生态系统内部的信息交流，即生物之间通过物理、化学和行为信息等调节生物的种内与种间关系，从而维持生态系统的稳定性。教师在教学中帮助学生从信息论的视角认识生命现象，有利于使学生认识不同层次生命系统的反馈调节机制，使他们形成一个较全面的动态平衡思想，从而更好地理解生产生活实践中相关原理的运用。

2.4 生物演化思想

生物进化是指生命形态发生、发展演变的过程。高中生物教材中不仅有专门的章节表述（人教社必修2的第七章“现代生物进化理论简介”），而且整个教材不管是内容编排还是知识结构上，都折射出进化的思想。

现代达尔文主义认为，变异、选择和适应贯穿在任何一个物种的演化过程中，这是生物与环境相互作用的结果。例如在有性生殖的过程中，由于配子形成过程中染色体组成的多样性与精卵结合的随机性，同一双亲的后代呈现几乎无限的多样性，另外由于性别、年龄、免疫系统以及在开放系统中所收集到的信息不同，有性生殖的种群中不存在两个完全相同的个体。再比如高等生物每105～108个生殖细胞才有一个发生基因突变，但在拥有大量个体的群体中就足以提供丰富的变异来源，多样性为生物进化提供大量的选择材料，生物圈就在这样的物种演变中维持着自身结构与功能的稳定性。

教师在教学过程中融入进化的观点，可帮助学生认识到生物进化是物种演变而非物种进步，因此人类只不过是自然界众多物种的一个分支，人类的行为作为自组织系统的一个部分也将影响自然界中物种的演变，从而最终改变人类自己。

3 生物学科方法示例

认识生命现象，探究生命活动本质的过程离不开科学的方法。从方法论的角度看，生命科学研究的方法包括一般科学方法和具体科学方法。一般科学方法包括观察、调查、分类、实验、分析等。具体科学方法指控制变量法、假说演绎法、模型构建法等。生命科学的研究往往是通过大量的实验证据来支持某个生物学的观点，图1以实验探究为例说明生命科学研究的特殊方法。

实验探究是针对研究目的，在人为控制条件的基础上，对研究对象进行干预或处理后，观测所产生效应的研究方法。该过程包括提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验、分析实验结果等（图1）。

案例：探究铅中毒对大鼠学习记忆的影响。

步骤一：提出问题，做出假设。

汽车尾气及工厂排放出的废气使空气中聚集大量的铅尘，铅尘悬浮物离地面大约0.8 m，因此铅会轻易地通过呼吸道和消化道进入儿童体内；另外儿童喜食的膨化食品、经常用的蜡笔、铅笔和一些色彩特别鲜艳的图书、餐具以及用油漆刷过的积木等玩具，都含有铅的成分，经常接触铅的孩子行为活动能力减慢。由该背景作出假设：铅中毒可能影响动物的神经活动。

步骤二：设计实验方案并实施。

选择大鼠为实验对象，分为四组，设置三个醋酸铅溶液饮用水平：0.05、1、2 g?L-1，对照组饮用蒸馏水。连续饲喂60 d后，进行水迷宫实验，在池水中加入少量墨水使大鼠无法看到水下隐蔽平台。让大鼠从四个方向入水点入水，训练其寻找水面下隐蔽平台。重复训练4 d后撤去平台。

本实验醋酸铅染毒组为实验组，饮水组为对照组，测定从入水点到原平台水域的时间用以反映大鼠学习记忆的能力。如果条件许可，还可测定脑组织匀浆铅含量及乙酰胆碱酯酶（AchE）活性。

步骤三：记录与整理数据。

本实验可能受到的影响因素很多，大鼠的个体差异、水浴温度、入水方向、人为操作与观察角度的变化等因素均可能干扰大鼠寻找平台。为减少误差，由同一人采用固定的操作模式，大鼠训练时不要有人在场，在另一处用视频探头跟踪观察。应尽可能采集足够的样本数量，及时记录并整理。

步骤四：分析实验结果是否支持假设。

饮用水中醋酸铅浓度越高，大鼠到达原平台水域的时间越长，说明铅中毒可能影响大鼠的学习记忆能力，支持假设。

该活动涉及到生命周期、环境控制、变化缓慢等问题，实验数据的离散度比较大，得出结论并非易事，。在讨论交流的过程中，学生认识到对于复杂的生命系统的研究，不能只进行单因子分析，还应分析无关变量对实验结果的影响，揭示控制条件与观测结果的对应关系必须有大量的样本支持，该活动的结果表现为统计学意义上的规律。

该案例为2013年全国高考福建生物卷第27题的背景，其中所蕴含的生物学科思想和方法非常丰富，校本选修活动借鉴该背景开展实验探究，有利于培养学生科学探究的能力和勇于探索的科学精神。

总而言之，学科思想方法的教育理念对教师的专业素养与引导水平提出了更高的要求，教师有意识地通过生物学科知识引发学生思考，让学生在“方法”或“哲学”层面上认识生命运动的一般规律，是生物课程教育价值的重要体现。

参考文献：

[1] 李松林，杨静.基于学科思想方法的整合性教学研究[J].课程与教学，2011，1：43-46.

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当今世界,科学技术迅猛发展,国际竞争日趋激烈,国家的发展和强大越来越取决于劳动者的素质,而创造性强、行动能力突出将是对高端人才的重要要求。为适应时展的需要,《普通高中生物课程标准(实验)》的基本理念别倡导探究性学习,力图促进学生学习方式的变革,引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑,逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和处理问题的能力,以及交流与合作的能力等,重在培养具有创新精神和实践能力的人才。

鉴于此,笔者对这节课的教学设计思路如下:在突出生物学基本事实、核心概念的基础上,启发学生切身体会如何获得信息并进行信息转换,在实践中进行科学探究,并养成科学精神。

一、自主绘制真实数据曲线,学会获得信息,解读信息,进行信息转换

在以往教学实践中,学生是在教师指导下通过分析教材中的图示“生长素浓度与所起作用的关系”,了解生长素的生理作用和特性。这种形式的优点是教学过程简单、知识获取直接,但不能培养学生自主获取信息并思考的能力。因此,笔者尝试指导学生首先自主分析课前准备的一系列实验数据,再绘制相应的曲线,从一开始就让他们参与到教学活动中来。

课前笔者准备了两份数据表,第一份表是“不同浓度的生长素溶液对燕麦胚根的生长情况的影响”的实验数据(表1)。先请学生代表上台在黑板上绘制横坐标是生长素溶液的浓度,纵坐标是胚根的平均长度的曲线,并请其他学生在座位上画。有了具体的数据,讲台上和座位上的学生都画得非常认真。图像绘制完成后,教师又引导学生评价黑板上的几幅曲线。在评选出“优秀作品”后,学生分析“作品内涵”,即曲线反映了不同浓度的生长素溶液对燕麦胚根的影响,在一定浓度范围内,生长素溶液的浓度与胚根的平均长度呈现正相关,超过一定浓度后,生长素溶液的浓度与胚根的平均长度呈现负相关。

之后,学生们根据第二份数据表“不同浓度的生长素溶液对燕麦胚芽的生长情况的影响”的实验数据(表2)在之前绘制的曲线基础上绘出不同浓度的生长素溶液对胚芽的影响(图1)。绘制完成后,学生可以从曲线直观分析得出结论:不同浓度的生长素溶液对胚根和胚芽的影响呈现类似的变化趋势,但不完全相同。这样,具体的数据信息就先转化成了形象的图像信息,再转化为结论。

接着,笔者提供教材上的图示“不同浓度的生长素溶液对根、芽和茎的相对影响”(图2),学生将其与自己绘制的曲线进行比较,进一步分析图像中包含的信息。通过这种形式,学生更能体会到理论来源于现实的道理,并提高学习的兴趣。

从获得实验数据到自主绘制图表,再通过分析讨论得出结论,在此教学过程中,由于教师充分引导每个学生参与到活动中来,不但学生学习兴趣提高了,而且他们获取信息、解读信息、进行信息转换的能力得到了锻炼。在不知不觉中学生感受到了科学家获取信息、科学分析、得出结论的科学探索过程。

二、观察身边生物学现象,发展科学探究的能力

在校园里随处可见呈宝塔状的松树、修剪呈半球状的大叶黄杨,这些树形的塑造都利用了生长素的生理作用。在学生了解生长素生理作用两重性的概念基础上,笔者以这些身边客观存在的实例入手,引导学生探究生长素生理作用与生产生活实践密切相关的具体问题。

首先,笔者出示课前拍摄的校园里随处可见的松树及大叶黄杨的照片,引导学生观察,松树一般呈宝塔状而大叶黄杨呈半球状,学生说出松树的树形没有经过修剪而大叶黄杨是经过修剪的。接着,学生取出课前实地摘取的大叶黄杨的枝条,进行分析,发现:有的大叶黄杨枝条上的顶芽保留,侧枝基本没有发育;而有的枝条,剪去顶芽,侧芽发育成侧枝(图3)。

“为什么会有这样的区别?”带着问题,学生们继续探究。通过阅读教材内容,学生们知道了顶端优势,即顶芽优先生长而侧芽受到抑制的现象,如果摘除顶芽,侧芽部位的生长素浓度降低,侧芽所受的抑制作用就会减弱,逐渐发育为枝条。

通过科学的探究,学生们很快就体会到顶端优势体现了生长素的生理作用的两重性:既能促进生长,也能抑制生长,也理解了没有经过修剪的松树呈宝塔状而经过修剪的大叶黄杨呈现球状。这时,笔者启发学生说出顶端优势的应用实例,他们发散思维畅所欲言,说了很多例子:如在农业生产中,对果树进行修剪,对棉花、番茄等农作物进行摘心都是通过解除顶端优势达到增产的目的;而在林业生产中,通过维持顶端优势可以获得大量的材用树木。

身边的生物学现象随处可见,而仔细的观察、提出问题、带着问题进行科学性的探究,能帮助学生理解生物科学原理,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用。

三、通过预实验,进而开展科学探究活动,初步养成科学方法、科学态度、科学精神

通过前面的学习,学生知道不同浓度的生长素溶液对根的影响不同,而探究促进插条生根的最适浓度在生产实践中十分重要。教材中设计的探究活动就是以此为中心展开的,这也是本节课的重点和难点。

为了能够提高课堂效率,体现探究活动的效果和意义,养成科学方法、态度和精神,笔者将这节课的探究活动分为两个环节:预实验和正式实验。

(1)预实验。提前两周组织了两组(每组4人)有兴趣的同学开展了探究活动的预实验。具体如下:

实验目的:探索萘乙酸促进迎春花 插条生根的适宜浓度。

提出问题:萘乙酸促进迎春花插条生根的适宜浓度是多少?

材料器具:一年生生长旺盛的生理状况基本一致的迎春花枝条28根,枝剪,蒸馏水,0.1mol/L的NaOH溶液,烧杯,量筒,玻璃棒,萘乙酸等。

实验步骤:

①配制溶液:配制2、4、6、8、10、12ppm浓度的萘乙酸溶液;

②制作插条:一年生迎春花枝条、长约10~15cm、带芽(3个)、去成熟叶,下端剪成光滑斜面,分成7组,每组4支;

③处理插条:浸泡法,使用不同浓度的萘乙酸溶液浸泡枝条(下端),深约1.5cm,处理24h后取出,晾干4h;

④水培观察:将处理后的六组插条,再加一组对照组(不经处理),下端浸泡在清水中;

⑤观察记录:水培9d,每天固定时间观察生根数,填写数据表(表3)并绘制曲线;

⑥结果分析:生根数最多的为适宜浓度;

⑦表达和交流讨论。

进行预实验为正式实验摸索了条件,也可以检验此实验设计的科学性、可行性,避免设计不周,盲目开展实验而造成的浪费。通过开展此预实验,学生们查阅很多资料,了解到配制萘乙酸溶液可以加入NaOH助溶解,制作插条时要注意尽量避免差异,此实验处理插条采取浸泡法,所以处理时间要长,如果采用蘸沾法,处理插条的时间要短,通过水培观察生根数效果较好,每天在固定的时间进行观察等。

(2)正式实验。在开展正式实验之前,学生先汇报了预实验的过程及结果。结果表明:4 ppm浓度的萘乙酸为促进迎春花插条生根的适宜浓度。在此基础上,进行分组正式实验。学生们选择0.2 ppm作为浓度梯度,利用3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0 ppm浓度的萘乙酸浸泡枝条,再按照预实验的步骤进行观察记录和分析,两周后的课堂上组织小组内汇报实验情况,并在班级内进行交流讨论。