淺析高中生物科學(xué)方法教育

高中生物科學(xué)方法教育是指在高中生物教學(xué)中有目的、有意識、有步驟地滲透和傳授生物科學(xué)研究方法，使學(xué)生受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步掌握最基本、最主要的研究方法。高中生物科學(xué)方法教育的內(nèi)容分為兩大類：獲取經(jīng)驗性材料的方法（也叫經(jīng)驗方法），包括觀察法、實驗法、調(diào)查法、模擬實驗法等；從經(jīng)驗性材料（感性材料）的獲取到問題、假說或結(jié)論的得出需要理性思維，理性思維的方法包括邏輯思維、形象思維、直覺和靈感、數(shù)學(xué)方法、模型方法和系統(tǒng)方法等。那么，在高中生物教學(xué)中如何進(jìn)行科學(xué)方法的教育，或者說可通過哪些途徑引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握探索生物學(xué)的奧秘？

一、通過生物科學(xué)史“解讀”科學(xué)方法，重現(xiàn)科學(xué)巨匠的探究歷程

生命科學(xué)史是以生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過程為輪廓，以科學(xué)發(fā)展歷程中帶有重大轉(zhuǎn)折作用的課題及事件為主線，用翔實的資料論述科學(xué)家的創(chuàng)造性勞動，生動地描述科學(xué)家科學(xué)探索的思維過程和方法。它作為學(xué)生實施科學(xué)探究的范例無疑是實施科學(xué)方法教育的一個有效途徑。高中生物教材中有許多關(guān)于生物科學(xué)史的教學(xué)內(nèi)容，如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)、生長素的發(fā)現(xiàn)、遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)等。這些科學(xué)發(fā)現(xiàn)本身就是科學(xué)家科學(xué)實驗（探究）的過程，教師可以充分利用這些素材，幫助學(xué)生尋著先人的足跡，在享受科學(xué)探究的快樂中受到科學(xué)方法的教育。應(yīng)注意的是，用科學(xué)史對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法訓(xùn)練，要防止將科學(xué)探索的過程固定化，應(yīng)以活潑多樣的形式誘發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。例如，孟德爾分離定律的發(fā)現(xiàn)過程以教師的簡述為主，而自由組合定律則應(yīng)以學(xué)生討論為主，特別是孟德爾應(yīng)用正交和反交兩組測交實驗的結(jié)果來檢驗假設(shè)的合理性，對學(xué)生的思維訓(xùn)練具有重要作用。

二、通過知識（包括概念、原理、規(guī)律）的教學(xué)“滲透”科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究品質(zhì)

生物學(xué)概念是反映生命現(xiàn)象和生命過程本質(zhì)屬性的一種思維方式，是生物事實的抽象。借助于這種概括、抽象的思維方式，人們找到了復(fù)雜的自然世界的簡單規(guī)律，建立了假說、模型等抽象的思維方式。

生物科學(xué)方法教育就是要幫助學(xué)生生動活潑地、主動地從諸多事物及其變化中去尋求規(guī)律、構(gòu)建科學(xué)概念。科學(xué)概念的形成，常用的科學(xué)方法策略有以下幾點。

1.建立在豐富的事實基礎(chǔ)上，運用歸納法提煉生成。只有相關(guān)的事例越豐富，才有可能抽象、概括，從而形成一種理性的解釋和表述，即概念的初步建立。例如，“細(xì)胞是構(gòu)成生命的基本結(jié)構(gòu)和功能單位”，這是一個基于大量觀察，觀察動物、植物、其他生物的身體結(jié)構(gòu)，運用歸納推理得出的一個結(jié)論。并不是只有施萊登、施旺分別用顯微鏡觀察植物、動物的結(jié)構(gòu)，還有其他許多學(xué)者先后觀察了各種生物材料，才總結(jié)出這一科學(xué)概念。這樣的教學(xué)目的是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到必須在觀察植物、動物等多種細(xì)胞基礎(chǔ)上，也才有可能建立這一概念。

2.概念教學(xué)時要注意聯(lián)系生產(chǎn)生活實際，通過舉例演繹生成。如在學(xué)習(xí)“頂端優(yōu)勢”時，可呈現(xiàn)幾個生活現(xiàn)象：園林工人修剪行道樹，對盆栽花卉進(jìn)行造型等，從分析這些生活現(xiàn)象中獲得對頂端優(yōu)勢的感性認(rèn)識。以此引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步列舉自己所熟悉的例子，諸如“果樹整枝修剪”、“茶樹摘心”、“棉花打頂”等例子，通過這些事例幫助學(xué)生理解概念。

3 .概念教學(xué)時要重視實驗。觀察和實驗是研究自然科學(xué)的基本方法，通過實驗，可以提高學(xué)生對概念的認(rèn)識。例如，在學(xué)習(xí)“滲透作用”概念時，教師可先進(jìn)行滲透裝置的演示實驗：根據(jù)觀察滲透裝置中長頸漏斗內(nèi)液面的上升或下降，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和討論，對兩組實驗現(xiàn)象進(jìn)行比較與分析，引導(dǎo)學(xué)生將問題的焦點集中于半透膜兩側(cè)的物質(zhì)分子大小的差異，最后得出滲透作用即水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。并讓學(xué)生設(shè)計坐標(biāo)系，用數(shù)學(xué)模型（坐標(biāo)曲線）表示三種運輸方式過程中物質(zhì)的濃度梯度、氧氣供應(yīng)量與物質(zhì)的運輸速度之間的關(guān)系。這樣的概念教學(xué)中充分“滲透”科學(xué)方法，便于生成概念。

三、通過實驗“體驗”科學(xué)方法，感受科學(xué)探究過程

生物學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，回憶和解讀生物科學(xué)史中的實驗僅是生物教學(xué)中的一小部分，學(xué)生親歷實驗是實驗教學(xué)的主要內(nèi)容。新課標(biāo)中安排了大量的“演示”、“實驗”、“做一做”，把實驗與其他教學(xué)內(nèi)容緊密地結(jié)合在一起，使實驗成為高中生物教學(xué)中“教”的手段，也成為“學(xué)”的手段，更是學(xué)習(xí)、認(rèn)識科學(xué)方法的手段。例如，人教版必修1教材中“酶在細(xì)胞代謝中的作用”一節(jié)，教材重點安排學(xué)生做過氧化氫在不同條件下分解速率的實驗，教師要通過引導(dǎo)學(xué)生做實驗并得出結(jié)論，從而切身體會到酶具有很高的催化效率及其生理意義。通過實驗使學(xué)生充分體會控制變量（理解自變量、因變量、無關(guān)變量以及什么是對照實驗），假說方法以及用圖像法（繪坐標(biāo)圖區(qū)別酶和無機催化劑催化效果比較等）等科學(xué)實驗方法，這樣的教學(xué)有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。同時利于培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新、大膽猜想的科學(xué)精神和態(tài)度價值觀。

四、通過解題“理解”科學(xué)方法，形成“生物思想方法”

“學(xué)以致用”，科學(xué)方法教育的最終目的無非是提高學(xué)習(xí)者的科學(xué)探究能力，而在高中生物教學(xué)中一個重要的落腳點無非是解題和運用能力。近年來的生物高考試題更加重視對學(xué)生生物學(xué)科素質(zhì)和能力的考查，如科學(xué)態(tài)度、意志品質(zhì)、合作精神、觀察能力、動手能力、分析和解決問題的能力和科學(xué)探究的方法等。以實驗題為例，從實驗設(shè)計的角度，挖掘科學(xué)研究方法教育的合理因素，幫助學(xué)生歸納科學(xué)方法的基本過程，并加深學(xué)生對這些過程的理解，就是十分有效的科學(xué)方法指導(dǎo)。

①生物實驗設(shè)計的過程就是科學(xué)方法理論的應(yīng)用過程，分析并完成典型的高考生物實驗設(shè)計題實際上就是一次科學(xué)方法知識的實踐和檢驗。

②高考試題的設(shè)計都比較嚴(yán)密，尤其是生物實驗的設(shè)計有較強的邏輯性，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)縝密的邏輯思維習(xí)慣。

③高考導(dǎo)向作用的力量是不可估量的，生物科學(xué)研究方法以高考試題的形式出現(xiàn)對教師和學(xué)生的引導(dǎo)作用非常巨大。

總之，在解題過程中要重分析、重引導(dǎo)、重討論、重總結(jié)，用一系列最基本的思想方法去解決一般乃至于最困難的問題，形成一套行之有效的“生物思想方法”。從這個高度去看各種具體解題方法，不過是掌握了“生物思想方法”之后的必然產(chǎn)物，而這一切，正是科學(xué)方法教育的最終產(chǎn)物。

此外，高中生物科學(xué)方法教育的策略還有：在解決實際問題中運用科學(xué)方法；通過開設(shè)專題講座等第二課堂教學(xué)方式滲透科學(xué)方法；在探究性學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)等自主探索中總結(jié)科學(xué)方法；通過課外制作、小發(fā)明等科技活動進(jìn)行科學(xué)方法教育等。