高中生物教材中的科學(xué)研究方法

【摘要】科學(xué)研究的方法在國外科學(xué)教育中占有重要地位，它是科學(xué)素養(yǎng)的重要成分之一。在學(xué)科教學(xué)中滲透科學(xué)研究的方法，可以轉(zhuǎn)變學(xué)生接受性的學(xué)習(xí)方式為探究性、自主性的學(xué)習(xí)方式。因此，在我國新一輪的課程改革文件中、教學(xué)文本中得多次強調(diào)與滲透。本文列舉了高中生物必修教材中的科學(xué)研究方法，以供參考。

【關(guān)鍵詞】生物教材 科學(xué) 研究 方法

生物科學(xué)作為一門實驗科學(xué)，其核心是在一系列的科學(xué)研究方法論和具體實驗技術(shù)指導(dǎo)下的認(rèn)知活動。對科研方法的教學(xué)受到世界各國教育工作者的關(guān)注。美國《國家科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中把科學(xué)過程與方法看成一個系統(tǒng)，是指一系列的相互聯(lián)系的科學(xué)家普遍使用的研究方法和程序[1]。我國的基礎(chǔ)教育課程改革強調(diào)科學(xué)探究，強調(diào)讓學(xué)生親歷科學(xué)，在體驗中學(xué)習(xí)，例如在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)》中，明確四個基本理念包括個方面：提高生物科學(xué)素養(yǎng)；面向全體學(xué)生；倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)；注重與現(xiàn)實生活的聯(lián)系。在高中生物教學(xué)中滲透科學(xué)研究方法教育是貫徹新課程基本理念的重要內(nèi)容，也是落實新課程理念的基礎(chǔ)[2]。在此基礎(chǔ)上編寫的普通高中生物教科書中，涉及到很多經(jīng)典的生命科學(xué)研究方法，總結(jié)如下：

一、一般研究方法

“歸納——演繹法”：通過很多的個別規(guī)律總結(jié)出一更加一般的規(guī)律，在由該規(guī)律演繹出新規(guī)律并進(jìn)行檢驗的方法。這是科學(xué)研究的重要方法之一。細(xì)胞學(xué)說的建立就是該方法運用的典型。

“假說——演繹法”：在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的，反之，則說明假說是錯誤的。例如孟德爾遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程。

“類比推理法”：這是科學(xué)研究中常用的方法之一。例如，薩頓的推理，也是類比推理。他將看不見的基因與看得見的染色體的行為進(jìn)行類比，根據(jù)其驚人的一致性，提出基因位于染色體上的假說。應(yīng)當(dāng)注意的是，類比推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要觀察和實驗的檢驗。

“模型方法”：模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性的描述，這種描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)。模型的形式很多，包括物理模型、概念模數(shù)學(xué)模型等。以實物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征，這種模型就是物理模型。沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是物理模型，它形象而概括地反映了所有DNA分子結(jié)構(gòu)的共同特征。種群增長中的J型增長的方程：Nt=N0λt就屬于數(shù)學(xué)模型，是高中生物里少有的用數(shù)學(xué)方法解決生物問題的典型。

二、一般實驗方法

“提出假說”：膜的成分和結(jié)構(gòu)的初步闡明，最初都是先根據(jù)實驗現(xiàn)象和有關(guān)知識，提出假說，而不是通過實驗觀察直接證實的。假說的提出要有實驗和觀察的依據(jù)，同時還需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南嘞瘛＜僬f需要通過觀察和實驗進(jìn)一步驗證和完善。

“控制變量法”：實驗過程中可以變化的因素稱為變量。其中人為改變的變量稱做自變量，隨著自變量的變化而變化的變量稱做因變量，除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響，這些變量稱為無關(guān)變量。除了一個因素以外，其余因素都保持不變的實驗叫做對照實驗

三、生物學(xué)具體研究方法

“顯微觀察法”：顯微鏡的使用促使了現(xiàn)代生物學(xué)的快速發(fā)展，也許它是生物學(xué)研究中最重要的工具，通過各種顯微鏡及染色技術(shù)，人們對生命的微觀結(jié)構(gòu)和過程有了深刻的理解。

“差速離心法”：將細(xì)胞膜破壞后，形成由各種細(xì)胞器和細(xì)胞中其他物質(zhì)組成的勻漿；將勻漿放入離心管中，用高速離心機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心，利用不同的離心速度所產(chǎn)生的不同離心力，就能將各種細(xì)胞器分離開，從而研究細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器的組成成分和功能。

“同位素標(biāo)記法”：同位素可用于追蹤物質(zhì)的運行和變化規(guī)律。用同位素標(biāo)記的化合物，化學(xué)性質(zhì)不會改變。科學(xué)家通過追蹤同位素標(biāo)記的化合物，可以弄清化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。有了該技術(shù)，人們可以分析微小的細(xì)胞能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，它是生物化學(xué)研究中最重要的技術(shù)之一。蛋白分泌過程、卡爾文循環(huán)等都是通過它發(fā)現(xiàn)的。

“樣方法”：估算種群密度最常用的方法之一，在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個樣方，通過計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群的種群密度估計值。

“標(biāo)志重捕法”：在被調(diào)查種群的生存環(huán)境中，捕獲一部分個體，將這些個體進(jìn)行標(biāo)志后再放回原來的環(huán)境，經(jīng)過一段時間后進(jìn)行重捕，根據(jù)重捕中標(biāo)志個體占總捕獲數(shù)的比例來估計該種群的數(shù)量。是種群密度的常用調(diào)查方法之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]成云康.淺談高中生物教學(xué)中的科學(xué)研究方法教育[J].中學(xué)生物學(xué)，2013， 29（8）：14-16

[2]劉凡見.重視科學(xué)研究方法教育落實生物新課程理念[J].中學(xué)課程資源，2008，30（10）56-58