高中生物學教材中“科學方法”欄目的應用研究

［摘 要］“科學方法”欄目是人教版高中生物學教材中的重要欄目，然而，在實際教學中，教師往往不太重視該欄目，這在一定程度上影響了其作用的充分發揮。文章從主要內容等方面對“科學方法”欄目做了全面介紹，并結合近年來部分高考生物試題分析了該欄目在高考中的應用，并在此基礎上提出其在高中生物教學中的應用策略，充分發揮該欄目的作用，進而培養學生的生物學學科核心素養，提高育人質量。

［關鍵詞］“科學方法”欄目；高中生物學；人教版教材

［中圖分類號］ G633.91 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）26-0081-03

人教版高中生物學教材精心設置了多樣化的教學欄目，這些欄目著眼于學生適應未來社會發展和個人生活的需要，旨在培養高中生的生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任等學科核心素養[1]。它們充分體現了學科特點和育人價值，對于提升教學效率和教學質量具有不可替代的作用。因此，在日常的教學中探索和研究如何最大限度地發揮這些欄目的功能，貫徹落實教材編寫者的意圖，并高效應用這些欄目，是值得深入探究的問題。本文以最新修訂的2022年人教版高中生物學教材“科學方法”欄目為例，介紹其在教材中的設置情況以及2023年高考生物學試題對科學方法的考查情況，在此基礎上提出欄目的應用策略，以期為廣大高中生物學教師提供教學參考，提升“科學方法”欄目的應用效能，從而更好地促進學生學科核心素養的全面發展。

一、“科學方法”欄目的介紹

在人教版高中生物學教材必修與選擇性必修模塊中，編寫者根據教材內容的需求，安排了數量不等的“科學方法”欄目。以2022年版新教材為例，經統計，整個高中生物學教材（包括必修1、2及選擇性必修1、2、3模塊）共設計了14個“科學方法”欄目，其中必修模塊有9個，選擇性必修模塊有5個。教材編寫者將“科學方法”欄目主要設置在了必修模塊中，可見對該欄目的重視。從分布上看，“科學方法”欄目通常緊隨“思考·討論”“探究·實踐”欄目之后，與科學實驗探究密切相關，體現了“科學方法”欄目的應用價值。從內容上看，“科學方法”欄目主要介紹了歸納法、提出假說、分離細胞的方法——差速離心法、同位素標記法、建構模型、控制變量和設計對照實驗、對比實驗、假說-演繹法、自變量控制中的“加法原理”和“減法原理”、預實驗、建立數學模型、視角解決問題法、研究能量流動的基本思路等14種重要的生物學研究和教學方法。從功能上看，“科學方法”欄目主要是在教材相關正文內容的基礎上，歸納和總結正文內容所體現出的生物學典型研究方法，引導學生注重應用科學方法探究生物學奧秘。

二、“科學方法”欄目內容舉例

高中生物學教材中的“科學方法”欄目內容涉及的科學方法有14種之多，下面僅以同位素標記法、建構模型法、對比實驗法等方法為例，介紹教材“科學方法”欄目的內容，旨在幫助學生更好地掌握科學方法，從而有效提升學科核心素養。

（一）“同位素標記法”內容舉例

同位素標記法是指用物理性質特殊的同位素來標記化學反應中原子的去向。同位素標記法作為研究細胞中元素和化合物運行變化規律的常用方法，在人教版高中生物學必修教材中得到了重視。在教材中，多處介紹了運用該方法探究生物現象和本質的實驗。例如，在人教版必修1第3章第2節中，以放射性同位素作為示蹤元素，探究分泌蛋白的合成和運輸途徑；在人教版必修2第3章第3節中，以示蹤元素為穩定性同位素，設計實驗證明DNA的半保留復制方式。通過同位素標記法，可以幫助學生更好地掌握示蹤物質的運行和變化規律，弄清楚化學反應的詳細過程，促進對生物運動、變化和發展規律的把握，激發學生探究生物奧秘的興趣，培養學生的科學探究精神。

（二）“建構模型法”內容舉例

人教版高中生物學教材必修1專門介紹了“建構模型”這一科學方法，并指出：模型是人們為了某種特定目的而對認識對象所進行的一種簡化的、概括性的描述，包括物理模型、概念模型、數學模型等。其中，物理模型以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征。如沃森和克里克制作的著名的DNA雙螺旋結構模型，就是一個典型的物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子結構的共同特征[2]。在人教版必修1第3章第3節安排了實踐活動，要求學生嘗試制作真核細胞的三維結構模型，以此讓學生體驗建構模型的探究實踐過程。將建構模型法應用于課堂教學中，能增加教學的吸引力，激發學生的探究興趣，提高學生在課堂教學活動中的參與度。通過引導學生親自動手建構生物學模型，可以全方位鍛煉學生的觀察能力、動手實踐能力和科學思維能力。建構模型法在許多課堂中均可應用，有的課堂可能適合建構物理模型，有的可能適合建構數學模型，有的則適合建構概念模型。教師只要在備課中不斷思索和嘗試，總能找到合適的建模方法[3]。

（三）“對比實驗法”內容舉例

人教版高中生物學教材必修1簡要概括了“對比實驗”的定義：設置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結果的比較分析，來探究某種因素對實驗對象的影響，這樣的實驗叫作對比實驗，也叫相互對照實驗。例如，在必修1第5章第3節的探究活動中，需要設置有氧和無氧兩種條件，探究酵母菌在不同氧氣條件下細胞呼吸的方式。這兩組實驗的結果都是事先未知的，通過對比可以看出氧氣條件對細胞呼吸方式的影響。對比實驗法也是科學探究中常用的方法之一。

三、科學方法在高考試題中的體現

2023年三套全國高考生物學試題緊扣教材，圍繞學科核心素養，創設問題情境，創新試題設計，凸顯對科學方法、學科素養和關鍵能力的考查。部分試題所考查的科學方法如表1所示。

四、“科學方法”欄目在教學中的應用策略

（一）有機融入課堂教學全過程，全方位發揮欄目育人功能

在高中生物學課堂教學的課前、課中和課后環節均可融入“科學方法”欄目，發揮其培育學生學科核心素養的積極作用。例如，在教學“細胞是生命活動的基本單位”一節內容時，可以在課前讓學生閱讀“科學方法”欄目介紹的歸納法，分析細胞學說建立的過程，使學生在掌握歸納法原理的同時，提前了解細胞學說的重大歷史意義，促進學生對“細胞是生命活動的基本單位”的深刻理解，把握生命本質，增強應用科學方法認識、解釋和解決問題的意識和能力。又如，針對“建構模型”的科學方法，在課堂上提出“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”的學習任務，通過明確目的要求、提供材料用具、建立模型、表達和交流等，激發學生興趣，提高學生積極觀察、合作探究、動手實踐、交流表達等方面的意識和能力，培養學生的學科核心素養。再如，科學方法是高考生物學試題中的重要考查內容，教師可以在課后作業中布置典型試題作業，促進學生在作業練習中加深和鞏固對相關科學方法的理解，增強學生的應用意識，提升他們的應用能力。

（二）結合高考真題進行歸納整理，開展專題教學

“科學方法”欄目內容是高考生物學考查的重要內容，為促進學生對科學方法的熟練掌握和創新應用，在日常的高中生物學教學中，教師應結合近幾年的高考真題，分門別類地對科學方法進行考點歸納與整理，開展專題教學。例如，在高考二輪復習中，可以將教材“科學方法”欄目中提到的14種科學方法，結合歷年高考真題加以整理，總結科學方法在解決問題中的應用策略，以提升學生應用能力?？梢詤⒄毡?，即科學方法在2023年高考生物學試題中的考查情況，進一步列表整理2020年、2021年、2022年高考試題對科學方法的考查情況，找出試題考查的重點，再結合教材內容，有針對性地進行專題教學，進而提高復習質量，強化學生對科學方法的理解，促進學科核心素養的形成，最終達成育人目標。

（三）運用多樣化的教學策略，發揮“科學方法”欄目的作用

教師要運用多樣化的教學策略，以加強“科學方法”欄目在教學中的有效應用，充分發揮其積極作用。首先，教師可以結合教材其他欄目強化“科學方法”欄目的學習和應用。如結合教材的“探究·實踐”欄目，將科學方法融入學生的實驗探究活動中。例如，在進行“嘗試制作真核細胞的三維結構模型”探究實踐活動時，教師可以詳細講解“建構模型”這一科學方法的原理，指導學生動手實踐，并從科學性、藝術性、成本等方面對學生制作的模型進行評價，以此深化學生對物理模型制作的認識，提升動手實踐能力。其次，在教材正文內容的教學中，教師可以適時穿插“科學方法”欄目內容。例如，在講授“對細胞膜結構的探索”內容時，可以引入“提出假說”這一科學方法，講述生物學史上科學家對細胞膜結構的探索歷程，從而增強學生的科學探究意識，認同科學發現的基本特點：重視觀察與實證，需要歸納和概括；科學的發現依賴于技術的進步；科學理論的建立往往要經歷提出假設、不斷深入論證完善的過程。以期學生在今后的生物學等課程的學習和探究中能夠自覺運用這些科學方法，并以此指導探究活動，科學觀察和論證他人的研究過程和結論。再次，在“練習和應用”的教學中，教師應利用課本習題滲透講解科學方法。例如，在“細胞呼吸的原理和應用”一節的“練習和應用”第2小題的解題過程中，教師可以啟發學生運用“對比實驗”這一科學方法，分析不同氧濃度下某種植株非綠色器官O2吸收量和CO2釋放量的變化情況。教師通過引導學生領悟習題信息中蘊藏的科學方法，幫助學生掌握典型題目的解題思路和方法，促進學生學科核心素養的培養。

（四）在日常生活實踐和教研活動中增強應用“科學方法”欄目的意識

高中生物學課程內容和學生日常生活關系密切，它不僅傳授了關于生命現象和規律的知識，還包含了人類探索這些現象所特有的思維方式、科學方法和grMs/LMkhjWjPtYliYmqhn/W5Xy58X0UQuP6IbmCCm0=探究過程。教師可以聯系生活，提高學生的學習興趣，引導學生關注身邊的生命現象和生命活動規律，運用欄目總結的常見科學方法去嘗試認識、分析、解決現實生活中的生物學問題。鼓勵學生主動地參與日常生活實踐，關注社會熱點問題，積極思考，樂于發現和提出問題，積極搜集有價值的信息，大膽提出假設，學會尋找和篩選證據進行科學論證，從中找出生命現象背后的科學規律。學生在解決問題的過程中鍛煉了科學思維，樹立了科學態度，形成了終身學習和創新實踐的能力。在日常的教研活動中，教師應充分利用“科學方法”欄目開展教法、學法主題研討，以及關于科學方法的專項課題研究等。通過積極開展多樣化的教研活動，推動教師專業發展，不斷提升其教學能力，提升育人水平。

總之，人教版高中生物學教材設置的“科學方法”欄目是教材的重要組成部分，它凸顯了生物學作為一門自然科學需要應用科學方法探究生命現象和規律的學科特色。同時，該欄目在促進教師專業發展和培育學生學科核心素養方面發揮著重要作用。因此，我們要深刻領會教材編寫者的編寫意圖，在高中生物學課堂教學中重視該欄目的教學，積極探索應用新路徑，以更好地發揮其作用，提高育人質量。

［ 參 考 文 獻 ］

[1] 蘭海霞.運用生命科學史培養學生生命觀念的研究[D].重慶：西南大學，2022.

[2] 顏未央，王秀紅.人教版高中生物學教材中“科學方法”欄目的應用[J].生物學教學，2024（2）：82-84.

[3] 仇微.例談建模法在高中生物課堂中的滲透[J].安徽教育科研，2018（2）：43-44.

（責任編輯 羅 艷）