芻議高中生物科學(xué)方法教育

楊天琦

【摘 要】科學(xué)方法是公民科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，對學(xué)生進行科學(xué)方法教育是時代的需要，同時也是新課程的倡導(dǎo)。本文從科學(xué)方法及其分類體系、科學(xué)方法教育及其背景、高中生物教學(xué)中常見的科學(xué)方法、實施科學(xué)方法教育的途徑幾個方面進行探討，旨在促進高中生物科學(xué)方法教育。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)方法;科學(xué)方法教育;高中生物

1.科學(xué)方法及其分類體系

1.1科學(xué)方法的定義

科學(xué)方法就是人們在認識世界和改造世界的過程中總結(jié)和積累出來的正確的方法、途徑和手段，是操作方式和思維方式的總和。

1.2科學(xué)方法的分類體系

科學(xué)方法的分類體系包括三個層次：第一層次是學(xué)科內(nèi)的特殊方法，如：生物學(xué)研究中的同位素標記示蹤法、分離細胞器的方法、解剖的方法等;第二層次是科學(xué)研究的一般方法，這些方法是從物理、化學(xué)、生物等自然科學(xué)研究中概括出來的適用于各門自然科學(xué)研究的共同方法;第三層次是最具普遍意義的哲學(xué)方法，如唯物辯證法、矛盾分析法等，這些方法適用于自然科學(xué)、社會科學(xué)和思維科學(xué)。

2.科學(xué)方法教育及其背景

2.1科學(xué)方法教育

科學(xué)方法作為公民科學(xué)素養(yǎng)的重要組成部分，其培養(yǎng)和形成離不開科學(xué)方法教育。科學(xué)方法教育，就是教育者結(jié)合學(xué)生的認知特點和心理發(fā)展水平，運用現(xiàn)代教育思想和教育手段，有目的、有意識、有步驟地傳授和滲透某種學(xué)科科學(xué)研究的方法，使學(xué)生可以受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步掌握最基本的、最主要的某種學(xué)科科學(xué)方法，達到促進知識學(xué)習(xí)、增強實踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神進而提高全體學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的目的的教育過程。

2.2科學(xué)方法教育的背景

2.2.1科學(xué)方法教育的時代背景

“田忌賽馬”的故事告訴我們，做任何事方法的選擇很重要，方法的好壞，常常關(guān)系到事情的成敗。方法好，效率高，能達到“多、快、好、省”的效果;而方法不好，效率低，就會造成“少、慢、差、費”的惡果。

當今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，科學(xué)知識以前所未有的速度不斷增加。為適應(yīng)發(fā)展的需要，世界各國都在致力于培養(yǎng)具有科學(xué)素養(yǎng)的公民，以期在日趨激烈的國際競爭中占有一席之地。然而，現(xiàn)階段我國公民的科學(xué)素養(yǎng)水平不容樂觀，中國科協(xié)組織的第八次中國公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，2010年我國具有基本科學(xué)素養(yǎng)公民的比例僅為3.27%，相當于日本、加拿大和歐盟等主要發(fā)達國家和地區(qū)20世紀80年代末、90年代初的水平，在“掌握基本的科學(xué)方法”維度上，我國公民達到標準的僅為9.75%，且較前幾次調(diào)查提升緩慢。由此可見，我國公民的科學(xué)素養(yǎng)與世界發(fā)達國家還存在較大差距，尤其我國公民對于科學(xué)方法的重視和掌握程度不夠，這直接影響到全體公民科學(xué)素養(yǎng)的提升。

科學(xué)方法并不是只有科學(xué)家才需要，而是我們大家都需要，這就像每個人都需要空氣和水一樣。隨著科學(xué)技術(shù)和人類社會生活的發(fā)展，科學(xué)方法已經(jīng)滲入到人們生活的方方面面。人們運用一定的科學(xué)方法學(xué)習(xí)已知、探索未知，收集科學(xué)信息解決現(xiàn)實問題，發(fā)展人們的創(chuàng)新精神和實踐能力。因此，公民掌握和運用科學(xué)方法是時代發(fā)展的需要，同時也是提升國家綜合國力的保證。

2.2.2新課改倡導(dǎo)科學(xué)方法教育

提升全民族的科學(xué)素養(yǎng)，教育是關(guān)鍵，而掌握科學(xué)方法又是公民科學(xué)素養(yǎng)的重要體現(xiàn)。因此，對學(xué)生進行科學(xué)方法教育將有利于我國公民科學(xué)素養(yǎng)的提升和綜合國力的增強。生物作為自然科學(xué)的一個重要分支，在漫長的學(xué)科發(fā)展歷程中總結(jié)出了許多科學(xué)方法，它在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)方面具有不可替代的作用。

面對飛速發(fā)展的時代對高素質(zhì)人才的需求，我國于21世紀初開啟了第八次課程改革。中華人民共和國教育部于2003年頒布了《普通高中生物課程標準（實驗）》（以下簡稱《標準》），《標準》倡導(dǎo)探究性學(xué)習(xí)，在課程目標中明確提出“初步學(xué)會生物科學(xué)探究的一般方法，具有較強的生物學(xué)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”。可見，新課改力圖改變過去重知識、輕方法的教育現(xiàn)狀，對學(xué)生的科學(xué)方法學(xué)習(xí)提出了更高的要求。另外，《標準》中還指出每個模塊應(yīng)著重培養(yǎng)的科學(xué)方法：“分子與細胞”模塊領(lǐng)悟觀察、實驗、比較、分析和綜合等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究過程中的應(yīng)用;“遺傳與進化”模塊領(lǐng)悟假說演繹、建立模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用;“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊領(lǐng)悟系統(tǒng)分析、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用。在教科書的編寫建議中，《標準》指出“科學(xué)探究活動的設(shè)計和安排應(yīng)當以科學(xué)方法訓(xùn)練為重要線索。應(yīng)當在設(shè)計教科書知識體系的同時，設(shè)計較完整的科學(xué)方法體系，將兩者進行整合，使之形成有機的整體”。現(xiàn)行生物教科書的編寫注重對學(xué)生科學(xué)方法的訓(xùn)練，例如人教版初、高中生物教材在重要的科學(xué)方法出現(xiàn)的時候都會給出定義，使之顯化，這樣既有利于引起教師對科學(xué)方法教育重視，又有利于學(xué)生對相關(guān)科學(xué)方法的了解和運用。

由此可見，《標準》在課程理念、課程設(shè)計思路、課程目標，教科書編寫等方面均滲透著科學(xué)方法教育內(nèi)容。在探究過程中培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)方法的掌握和運用是本次課程改革的一大特征。

3.高中生物教學(xué)中常見的科學(xué)方法

高中生物教學(xué)中常見的科學(xué)方法主要分為兩大類：獲得經(jīng)驗性材料的方法（主要包括觀察法、實驗法、調(diào)查法、模擬法）和理性思維的方法（主要包括分類法、比較法、歸納法、演繹法、分析法、綜合法、類比法、假說法、模型法、系統(tǒng)方法）。

4.高中生物教學(xué)中實施科學(xué)方法教育的途徑

4.1通過典型的科學(xué)史進行科學(xué)方法教育

生命科學(xué)史以生物科學(xué)產(chǎn)生和發(fā)展的過程為主線，充分體現(xiàn)了科學(xué)家思維和探索的歷程，它是對學(xué)生進行科學(xué)方法教育的良好素材。高中生物教材中有很多以科學(xué)史為依托的教學(xué)資料，如：酶的發(fā)現(xiàn)、遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、生長素的發(fā)現(xiàn)、光合作用的探索歷程、孟德爾遺傳定律的提出等。教師可以充分利用這些素材，引導(dǎo)學(xué)生沿著前人的足跡領(lǐng)悟科學(xué)方法的應(yīng)用。

4.2在探究實驗教學(xué)中進行科學(xué)方法教育

生物學(xué)實驗是進行科學(xué)探究的主要形式，高中生物教材中編制了大量的實驗探究內(nèi)容，為教師指導(dǎo)學(xué)生進行實驗探究、領(lǐng)悟科學(xué)方法提供了豐富的教學(xué)內(nèi)容。另外，教師還可以指導(dǎo)學(xué)生自主選題進行實驗探究活動，培養(yǎng)學(xué)生觀察、實驗、推理、概括、總結(jié)、歸納、演繹等能力，使學(xué)生充分體驗科學(xué)探究的樂趣，領(lǐng)悟科學(xué)方法的運用。

4.3在基本概念和理論教學(xué)中進行科學(xué)方法教育

科學(xué)方法體現(xiàn)在具體科學(xué)知識的認知過程中，只有把科學(xué)認知過程科學(xué)而合理的展示出來，學(xué)生才能體會到科學(xué)問題是如何提出、如何解決的，從而學(xué)習(xí)到科學(xué)方法的運用。因此教師在概念和理論的教學(xué)中也要注重歸納、演繹、推理、分析和綜合方法的運用，傳輸給學(xué)生科學(xué)的思維方法，并幫助學(xué)生正確的運用科學(xué)方法。

4.4在習(xí)題訓(xùn)練中進行科學(xué)方法教育

習(xí)題訓(xùn)練是教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，解題過程中主要是注重對學(xué)生思維方法的訓(xùn)練。教師應(yīng)利用典型的題目對學(xué)生加以訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。如：在實驗設(shè)計中如何確定自變量和因變量，如何設(shè)置對照實驗，如何控制無關(guān)變量等，使學(xué)生從習(xí)題中體驗科學(xué)方法的運用。

4.5通過課外活動、小發(fā)明等科技活動進行科學(xué)方法教育

除了課堂訓(xùn)練，教師還可通過課外活動、小發(fā)明等科技活動培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)方法運用能力。在這些活動中，教師應(yīng)本著“學(xué)生主體、教師主導(dǎo)”的原則，從提出問題、做出假設(shè)、實驗驗證、得出結(jié)論、表達交流等環(huán)節(jié)給學(xué)生充分的自主權(quán)，教師給予必要的指導(dǎo)和幫助，使學(xué)生在體驗科學(xué)家的探究過程中領(lǐng)悟科學(xué)方法的運用。

【參考文獻】

[1]趙占良.人教版高中生物課標教材中的科學(xué)方法體系[J].中學(xué)生物教學(xué)，2007（03）：4-7

[2]高宏斌.第八次中國公民科學(xué)素養(yǎng)調(diào)查結(jié)果發(fā)布[J].中國科學(xué)基金，2011（01）

[3]中華人民共和國教育部制定.生物課程標準[M].北京：人民教育出版社，2003