論高中生物課堂教學中科研方法的教育

王淵

【摘要】高中生物新課程目標中，提到了其中有一個目標是初步學會生物科學探究的一般方法，具有較強的生物學實驗的基本操作技能、搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決實際問題的能力，以及交流與合作的能力。也就是意味著教師在向學生傳授生物學基礎知識的同時，還應該通過對基礎知識的學習、實驗和探究等活動，使學生初步學會生物科學的研究方法，具備初步的科研能力。那么，在課堂教學中，如何實現上述教學目標呢？

【關鍵詞】生物課題 科研方法 課題教學

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）24-0089-01

1.學習生物科學家的研究方法

在課堂教學中，以課本知識為基礎，示范有關科學家的研究方法，能使學生在學習基礎知識的同時，得到科研方法的訓練。

以講授生物進化論為例，通過對達爾文創立進化論的過程和方法的分析，可將生物進化論這節課設計如下：首先是發現問題，達爾文在環球考察前對神創論，物種不變論是深信不疑的，但是，在環球考察期間，通過對南美大陸生物的認真觀察與比較，他發現了如下事實：第一，他在南美大草原的巖層中發現的帶甲的巨型動物化石，它的甲殼就像現存的犰狳的甲殼；第二，在南美大陸的一些密切近似的物種如鼠類，自北向南，逐次代替；第三，加拉帕戈斯群島的大多數生物如鳥類，都具有南美洲的特征，而各島上的生物形貌都略有不同。這些事實都無法用物種不變論加以解釋。達爾文受英國地質學家賴爾關于地質漸變論的觀點和“將今論古”的歷史比較法的啟發，對物種不變論產生了懷疑，然后提出進化學說。1836年之后，達爾文認真分析和歸納了航行中收集的資料，以便發現其中規律性的東西；同時.他廣泛收集和整理當時培養動植物新品種的經驗資料，并親自進行繁殖鴿子實驗，參加養鴿俱樂部，收集鴿子標本，從中總結出了人工選擇理論。通過與自然界生物演變的事實進行類比，達爾文相信，在生物的演化過程中，存在著同人工選擇相類似的自然選擇過程。在吸收了英國人口學家馬爾薩斯“人口論”觀點的基礎上，達爾文提出了以過度繁殖、生存斗爭、遺傳和變異、適者生存為基本觀點的生物進化學說。這種設計，體現了達爾文運用觀察、類比、推理、歸納、移植、實驗和科學假說等多種方法，創立進化論的過程，對學生學習科研方法起到良好的示范作用。

2.模擬科學發現過程來學習科研方法

我們所學的生物知識，是歷代科學家不斷探索，運用多種方法研究而獲得的。在課堂上，通過模擬這些發現過程，能使學生在探索中學習的同時，得到科研方法的訓練。

例如，在學習“DNA是主要的遺傳物質”這一課時，可將教學內容設計為以下探索過程：（1）人類早期對遺傳變異的認識，只停留在直觀的定性描述上，如種瓜得瓜、種豆得豆，一豬生九仔，連母10個樣。（2）到1865年，孟德爾歷經8年的實驗，選用豌豆這一適合雜交實驗的材料，按先簡后繁的實驗程序，運用統計學方法，發現了遺傳的2個規律，同時提出了“遺傳因子”（基因）假說。（3）孟德爾的假說，提出了一個問題，即基因是什么？它在哪里？由于顯微鏡和染色方法的使用，人們觀察到了有絲分裂、減數分裂和受精過程中染色體的行為，于是，科學家們認為染色體是基因的載體。但是，化學分析表明，染色體有2種主要化學成分：蛋白質和DNA，于是，又產生了遺傳物質是蛋白質和遺傳物質是DNA 2種假說。（4）關于蛋白質是遺傳物質的假說起源于19世紀末，由于發現酶、部分激素和免疫因子等種類繁多、功能復雜的蛋白質，于是，不少科學家提出了蛋白質是基因載體的假說。但是，這方面一直缺乏有關的證據。（5）關于DNA是遺傳物質的假說的驗證經歷了曲折的過程。1928年英國醫生格里菲斯在研究肺炎時發現，當把少量元素的R型細菌同大量已被高溫殺死的有毒S型細菌混在一起，注射到小白鼠體內時，本應無反應的小白鼠全死掉了，檢驗小白鼠的血液，發現了許多S型細菌，由此，格里菲斯假定，加熱殺死的S型病菌中，定有一種物質進入R型細菌中去，使R型細菌轉化為S型，這種物質被格里菲斯假定為“轉化因子”。

3.學習教材中的科研方法

高中《生物》中，滲透有多種科研方法，這些方法也是對學生進行科研方法訓練的良好素材。

首先，教師應教會學生分析生命活動的微觀方法和宏觀方法。以對光合作用的復習為例，一方面，需要從葉肉細胞的結構、葉綠體的結構和成分、光反應和暗反應的機理和過程這些微觀水平上來認識光合作用；另一方面，應把光合作用放在種群、群落、生態系以至生物圈的宏觀水平上加以認識。

第二，重視研究生命活動的技術方法。生物學上的許多發現得益于技術和方法的創新，教師只有挖掘相關內容的技術和方法論因素，并用之于教學中，才能有效地提高學生對科研方法的認識。

第三，通過學生主動活動來學習科研方法。在課堂教學中，教師應通過促使學生對教材的分析，認識課文中的科研方法。如要求學生通過閱讀課文，找出研究內分泌腺及其激素作用的科學方法，找出植物雜交實驗的方法等。同時，針對學習中產生的疑問，允許學生通過自己設計實驗加以解決。

4.了解科學研究的組織方法

科學發展證明，過去個人式研究已被當今的合作研究所取代，這種科研組織方式的變化應該滲透于課堂教學之中。以DNA的雙螺旋結構的發現為例，盡管威爾金斯拍攝到當時最好的X—射線衍射DNA晶體的照片，弗蘭克林做出了精確的數據分析，查伽夫推出了堿基配對原則。然而，他們誰也沒有發現DNA的雙螺旋結構，只有當沃森、克里克吸取了他們的研究成果，經過共同的研究之后，才發現了DNA的雙螺旋結構。而遺傳密碼的發現更是如此，俄國物理學家伽莫夫連年成立專門俱樂部來討論他的關于遺傳密碼的假說，全部遺傳密碼的破譯則花費了許多國家的生物、化學實驗室9年的時間。這樣做的效果是，使學生認識到科學研究中互助、合作的重要性，培養了學生的合作觀念。

教學實踐表明，在課堂教學中，重視對學生進行科研方法的培養，在傳授知識的過程中把科研方法的教育有機地滲透進去，有利于激發學生的學習興趣，有利于培養學生的科學思維能力，開發思維潛能，使學生不僅學會學習，而且具備了初步的科研能力。

參考文獻：

[1]韋玉紅.高中生物實驗有效教學策略行動研究探索[D].上海師范大學，2013.

[2]馬坤.新課改背景下高師生物實驗教學的對策研究[D].長春師范學院，2012.