中學生物科學方法教育的內容及其實施

摘 要 中學生物科學方法教育在培養學生創新思維中不可或缺。我國生物學科學方法教育長期存在隱性傾向，縱觀我國從民國到當代的生物教學法、教學論著作，以及對科學方法概念的詮釋，對我國中學生物科學方法教育的內涵追根溯源，探求了我國中學生物科學方法教育的內涵，并將其分為生物學思維方法和生物學學科方法兩大部分。從而進一步提出生物科學方法教育實施須有明確分類，深刻認識其重要性、在課程目標中顯化、依據方法為核心組織教學、建立教師的科學方法知識結構均為中學生物學科學方法教育的基礎。

關鍵詞 科學方法 思維方法 學科方法 科學素養

科學方法教育，作為科學教育中不可分割的一部分，有著深刻的內涵和意義。中學生物科學方法教育，具有聯系生物現象與知識、知識與應用的重要作用，應在中學生物教育中受到重視。

老一輩教育家楊寅初先生（1937）在其教學論著中用一單元專門提出要注重科學方法的訓練；北師大陳皓兮教授（1987）的教學論著中寫道：60年代以來，在各國生物教育中都突出地提出要使學生在學習過程中善于從自然事物、自然現象中去發現問題，通過觀察實驗、積累資料、進行推論，借以學會認識客觀自然界的科學方法[1]?？梢姡袑W生物教學中進行科學方法的教育，并不是一個新的話題?？茖W方法在學科學習的結構中，起到了橋梁和紐帶的作用，它將知識“變活”，將知識與實際產生聯系。目前，已有生物教學研究者在其學術論文中提出，高中生物新課程中涉及的科學方法主要有：觀察法、實驗法、模擬法、量化法、歸納法、演繹法、分析和綜合法、類比法等[2]。

生命科學是一門以實驗為基礎的學科，它在構建學生生命價值觀、培養學生創新能力等方面都有著巨大的意義。本研究試圖構建生物科學方法的分類理論，將中學生物科學方法教育的內容進行分類，進而提出在中學進行生物科學方法教育的實施路徑。

一、中學生物學科學方法教育內容的確立

1.生物學科學方法的內涵

方法，指人們認識世界和改造世界所應用的行為方式、程序及手段的總和。在科學研究中，是指借助于思維取得新信息、新成果的方式和手段[3]。科學學的奠基人貝爾納說得好：“良好的方法能使我們更好地發揮運用天賦的才能，而拙劣的方法則可能阻障才能的發揮”[4]。科學方法，指人們在認識世界的實踐活動中總結出來的正確的思維方式和操作方式，是獲取科學知識的程序或過程[3]。“與科學知識相比，科學方法具有更大的穩定性和更普遍的適用性”[5]。因此，在中學科學教育中，讓學生獲取科學方法比獲取科學內容本身更為重要。

方法是一種途徑，既能夠創造知識也能夠應用知識，只有掌握了方法，才能夠使理解科學和終身學習成為可能。學生對生物科學方法的學習不會自發進行，需要教師的教學指導。有研究者認為，科學研究方法必須基于特定理論進行觀察、實踐和測量，而科學方法包括通過觀察和實驗進行數據的采集，以及形成和檢驗假說。通過對上述內容的總結，筆者將生物科學方法的內涵界定為：人們在認識和解決生命科學問題的實踐活動中，總結出來正確的思維方式和操作方法，從而獲取生物科學知識的過程。

2.生物科學方法顯化教育的內涵

盡管大多數教師都能夠意識到科學方法教育的重要性，但對于生物科學方法教育的理解與感悟卻參差不齊，原因在于生物科學方法教育一直處于隱性教育水平。有研究者對物理科學方法隱形教育總結出以下不足：教學目標不明確、教學內容不明確、教學效果不顯著[6]。

和隱性教育對應的是顯化教育。所謂科學方法顯化教育，是指教師有意識地公開進行科學方法教育，學生有意識地學習科學方法，以達到理解知識、掌握方法和形成科學態度的目的[6]。中學生物科學方法教育也應當從隱性走向顯化。生物是門實驗學科，意味著生物學的知識本身就是由實驗、實踐中得來，知識的運用也體現在實驗中。在中學生物學的教學中，一是要體現出生物科學技能的必要性，二是通過思維方法的顯化，使得隱性認知得以被剖析，讓學生能夠認識并有意識地培養相關的思維方法，通過有針對性的訓練，使得學生能夠像一個“科學家”那樣思考和解決生物學問題、應用生物學知識。

3.中學生物科學方法的分類

筆者從歷史觀的角度縱向梳理了我國生物科學方法教育的內涵，翻閱從民國時期到當代的主要“生物課教學法”和“生物課程與教學論”，將其中作者意圖涉及的生物科學方法進行了整理（如表1所示），其核心思想是讓學生在認識和學習生物學中習得正確的思維方法及研究方法。

盡管上述生物教學的論著中對生物科學方法都沒有專門的敘述，但都提出了生物科學方法在生物學教學中的重要意義，并且涉及了生物學研究方法、生物學思維方法在培養學生生物科學素養中是不可或缺的角色。筆者按照生物學學科方法、生物學思維方法這兩類基本科學方法，構建了中學生物科學方法分類模型（如圖1所示）。

圖1 中學生物科學方法分類

（1）生物學思維方法

生物學思維方法是指生物學科研究方法中概括出來進行理論思維的方法，如分析、歸納、綜合、控制變量等方法。這些方法指導著學生在遇到生物問題時，能夠正確找出原始問題，并運用正確的思維方式去研究問題，進而更好的解決問題。一般來說，在中學生物教育中，用來進行理論思維的方法包括：分析、歸納、綜合、假說演繹、類比推理、比較、抽象化、對比實驗、控制變量等。但是由于思維是隱秘的，在日常教學中往往會忽視以其作為目標進行教學設計。

（2）生物學學科方法

生物學學科方法指在生物學中最常用的揭示生命現象的方法，它包括進行研究的流程，即科學探究的過程方法，如生物科學探究過程技能：發現問題、提出假說、設計實驗、完成實驗、分析數據、得出結論這整個的過程；也包括在中學科學探究中所運用的最基本方法，如生物操作方法：顯微鏡操作、觀察、解剖、染色、過濾、制作裝片、同位素標記法、調查、標本制作、純化、蒸餾、萃取等。它是整個生物科學研究的基礎，也是學生學習生物學知識，打好生物學基礎的必備條件。由于其與生物學科有直接密切的聯系，它也被稱之為強認知方法。

（3）中學生物科學方法的內在聯系

哲學中的科學方法從具體到一般層層遞進，下一層是上一層的基礎，而在生物科學方法的結構中，可以看到學科方法和思維方法之間有著直接的關聯，它們并不存在層級的高低，思維伴隨著學科的學習，學科方法的強化也鍛煉了思維方法。從認知的角度看，在解決問題時，會同時應用到思維方法和具體研究方法，但不論是生物學科方法還是生物思維方法，都應以中學生物學知識作為載體去強化和訓練。

二、中學生物科學方法教育內容的實施

1.中學生物學學科方法教育的實施

生物學學科方法在生物實驗教學中體現得最為明顯，通過生物實驗課、生物實踐活動，能夠有效地讓學生體會和感受科學方法在實際研究中的應用。例如，在“探究植物細胞的吸水和失水”實驗中，涉及制作裝片、使用顯微鏡、觀察、對比的思維和操作，那么教師在實驗課開始之前，就應當對學生明確提出要求，要求其正確使用顯微鏡和制作臨時裝片，并將過程告知學生，接著提出實驗需要解決的問題，讓學生自主進行實驗的計劃，鍛煉學生的科學探究思維。

2.中學生物學思維方法教育的實施

思維方法通常是滲透在教學內容當中，需將其顯化，使學生明確。比如，研究PH值對酶活性影響這一課時，通過控制其他因素只改變其中一種因素的控制變量法的應用在這里就顯得非常自然，而同時控制變量法又應用在很多其他知識的學習中，要注重在教學中對科學方法的總結和歸納。再如，分析和歸納是兩種最常見的科學思維方法，當學生通過實驗得出圖表或者曲線時，如何正確地分析和歸納也應顯化，以達到更好的教學效果。

三、中學生物科學方法教育的展望

1.在生物課程標準中顯化生物科學方法

我國現行生物課程標準是以生物知識為核心進行教學組織的，但從教育目的看，學習方法比知識更為重要。因此，以方法為核心、知識為框架的教學組織更有利于學生對于方法的掌握。課程標準作為綱領材料，應明確生物科學方法的重要地位。在生物課程標準中將生物學科方法和生物思維方法顯化在課程目標中，是生物科學方法教育的政策支持。

2.依據生物科學方法的邏輯組織教學

由于方法是現象與知識、知識與應用的聯接，根據生物科學方法來組織教學，將其作為邏輯組織教學能夠有效幫助學生掌握科學方法，建立學生科學方法知識體系。首先將中學生物中涉及到的科學方法進行羅列和總結，從橫向和縱向進行教學，以知識的角度看科學方法，然后通過科學方法組織知識體系。

3.提升生物教師的生物科學方法素養

教師是課堂的組織者、實施者，一切教育方法、教學策略的落腳點都是教師對學生的教學，因此，教師是最重要的課程資源。我國教育正處于改革的深水期，教師隊伍必須不斷更新自己的知識庫和教育觀念，才能跟得上教育改革的步伐。及時加強教師的專業能力，補充教師專業結構中的科學方法教育知識，是中學生物實施科學方法教育不可缺少的一部分。

參考文獻

[1] 陳皓兮，中學生物學教學法[M].北京：北京師范大學出版社，1987.

[2] 孫文霞，沈光華.高中生物新課程中的科學方法教育[J].生物學雜志，2006（12）.

[3] 劉蔚華.方法大辭典[M].濟南：山東人民出版社，1991.

[4] 向洪.當代科學學辭典[M].成都：成都科技大學出版社，1987.

[5] 涂艷國.論科學教育的基本要素[J].教育研究，1990（9）.

[6] 李正福，李春密，邢紅軍.物理教學中的科學方法顯性教育[J].教育科學研究，2011（1）.

[7] 楊寅初.中等學校生物學教學法[M].北京：正中書局，1937.

[8] 陳皓兮，葉佩珉.小學生物教學指導書（人教版）[M].北京：人民教育出版社，1988.

[9] 周美珍.生物教育學[M].杭州：浙江教育出版社，1992.

[10] 汪忠.新編生物學教學論[M].上海：華東師范大學出版社，2006.

[11] 劉恩山.中學生物學教學論[M].北京：高等教育出版社，2009.

[作者：姚舒（1990-），女，安徽蕪湖人，首都師范大學生命科學學院在讀博士研究生。]

【責任編輯 楊 子】