淺議科學教育研究方法在高中生物教學中的實踐

1、淺議科學教育研究方法在高中生物教學中的實踐西南大學生命科學學院馮愛云科學方法教育既是中小學素質教育的需要，也是適應高等院校選拔高素質人才的需要。作為高校選拔人才的重要考試，高考對當前的高中教學有著十分重要的導向作用。理綜高考生物中有關生物探究性實驗試題的頻頻出現(xiàn)，也對高中生物科學方法教育起的了推波助瀾的作用。事實也證明，只有將科學方法教育滲透到高中生物教學中，才能夠真正提高學生的科學探究能力，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，為高校社會輸送高素質的科研、創(chuàng)新人才.一、生物科學研究方法及科學研究方法教育的基本內容科學方法是指人們在探索事物客觀規(guī)律過程中所采用的各種手段?？茖W方法可分為多個層次，我們這里所指的生

2、物科學研究方法主要是指科學研究的一般方法，如科學觀察方法、科學實驗方法和科學調查方法，特別是指科學實驗方法?？茖W研究的基本方法可以概括如圖1所示。由圖我們可以看到：科學研究總是從觀察開始，通過觀察發(fā)現(xiàn)問題，然后提出假設，并對假設做出基本預測，最后設計實驗來驗證假設。如果實驗結果與假設不一致，則說明原來的假設是錯誤的，要修改假設，重新實驗；如果實驗結果與假設一致，則說明原來的假設是正確的，可將假設上升為學說或理論?？茖W方法的掌握有利于學生更透徹地理解科學知識、有利于學生思維方式和行為方式的發(fā)展、有利于學生創(chuàng)造性才華的培養(yǎng)。從“學會學習”的意義上講，學生掌握科學方法比掌握科學知識更重要?？茖W方法教

3、育應包括科學研究“過程技能”觀察一問題一假設一實驗一結論的教育，還應包括觀察、調查、實驗等方法的具體技能?？茖W方法教育中尤其要重視科學思維的訓練，即努力使學生將科學方法內化為自己的思維方式和行為方式。二、科學研究方法教育在高中生物課堂教學中的實踐生物學是一門實驗科學，有著眾多的可以滲透科學方法教育的內容。我在教學中在努力鉆研教材的基礎上，充分挖掘教材中對學生進行科學方法教育的素材，并踏踏實實地將科學方法教育滲透到教學過程和學生的學習過程中，收到了很好的教學效果。下面便是自己的一些體會。一通過生物科學史滲透科學研究方法高中生物教材中有許多關于生物科學史的教學內容，如酶的發(fā)現(xiàn)、光合作用的發(fā)現(xiàn)、生長

4、素的發(fā)現(xiàn)、遺傳物質的發(fā)現(xiàn)等。這些科學發(fā)現(xiàn)本身就是科學家科學實驗探究的過程，我們可以充分利用這些素材，幫助學生尋著先人的足跡，在享受科學探究的快樂中受到科學方法的教育。這里僅以“酶的發(fā)現(xiàn)”為例略作說明。在教授這部分內容時，我首先帶領學生回憶了科學實驗的一般方法，然后學生閱讀教材，根據(jù)意大利科學家斯帕蘭札尼的實驗在教師的引導下答復下列問題。二通過探究性教學表達科學研究方法高中生物教學中，如何選取適當?shù)膬热荩M行探究性教學，是大家都在研究的問題。如何將探究性教學和科學方法的指導有機地結合在一起，更是值得大家思考的問題。我在教學中，選取溶液培養(yǎng)法、基因的自由組合規(guī)律、動物激素調節(jié)等內容，進行了初步嘗試

5、，試圖在教學中充分表達科學方法的指導，下面便是基因的自由組合規(guī)律探究教學的案例。教師提問學生答復教師引導，師生互動1意大利科學家斯巴蘭札尼的實驗研究的問題是什么？a肉塊為什么會消失？b鳥胃是否可以進行化學性消化？c鳥胃是否產生了消化有機物的物質？d鳥類的胃只后物理性消化，沒有化學性消化嗎？通過分析，明確問題；同時使學生認識到一個好的問題應具體、明確、完整，提出一個好的問題非常重要。2科學家的假設是什么？a如果鳥胃進行了化學性消化，那么肉塊就會消失。b如果肉塊消失，那么鳥胃進行了化學性消化。分析兩種答案，指出前者是正確的，并幫助學生分析假設應如何做；而后者是結論，不是假設，教師要說明為什么。3這

6、時科學家的基本預測是什么？鳥胃可能進行了化學性消化。鳥胃可能含有進行化學性消化的物質肯定的假設基于肯定的預測，預測置于“如果”后面。4科學家的另外一種基本預測是什么？鳥胃可能沒有進行化學性消化。鳥胃可能沒有進行化學性消化的物質否認的假設基于否認的預測，同樣這一預測也是置于“如果”之后，而“那么”之后是可操作定義?？偨Y如何做假設：如果+基本預測，那么+可操作定義。5此時科學家的假設又應該是什么？如果鳥胃沒有進行化學性消化，那么肉塊就不會消失。6這個實驗的結論是什么？胃具有化學性消化的作用。鳥胃含有進行化學性消化的物質因為肉塊消失了，所以胃具有化學性消化的作用。7這個實驗的巧妙之處是什么？金屬籠排

7、除了物理性消化的影響。單因子變量原則。8這種化學物質是什么？這種化學物質是胃蛋白酶。分析如何確定它是胃蛋白酶的，進而分析酶的概念變化，說明科學是發(fā)展的，真理是相對的。三通過生物學實驗讓學生體驗科學研究方法現(xiàn)行高中生物教材中，有著眾多的學生實驗，每做一個實驗都是學生親身體驗科學研究方法的過程。實驗教學中我發(fā)現(xiàn)，學生比較重視實驗的過程如何做實驗和實驗的結果出現(xiàn)什么現(xiàn)象，但對為什么這樣做、換一種做法是否可以等問題很少思考。針對這種現(xiàn)象，我在教學中盡可能地將驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒?，要求學生通過明確實驗目的、自己設計實驗并通過討論完善實驗、最后實施實驗步驟等過程使學生真正通過實驗體驗到科學研究的方法和

8、過程。另外，教師在備課和教學中應將科學研究方法很好地貫徹到每一個實驗中，根據(jù)實驗內容的不同有目的的讓學生體驗科學研究的過程，理解科學方法的本質。四通過研究性學習使學生實踐科學研究方法研究性學習是高中學生的一門必修課，利用研究性學習使學生實踐科學研究方法，可以使學生真正體會到科學研究方法的重要性，學會如何將一些科學研究的理論知識應用到實踐中。例如學生在研究性學習中從維生素C含量的角度，提出”究竟是喝飲料好還是多吃果蔬好？”這樣的問題。為了解決這一問題，學生通過收集資料、設計實驗、完善實驗步驟等過程，最后對多種水果、蔬菜及飲料中維生素C含量的進行了測定，并得出了自己結論?？梢?，研究性學習既是學生對

9、科學方法的實踐，也是教師進行科學方法教育成果的檢驗。五通過解答實驗試題歸納科學研究方法當前理綜生物高考試題中生物實驗設計題頻頻出現(xiàn)，我們認為這是高考對落實生物新課程理念的導向作用的表達。我在教學實踐中發(fā)現(xiàn)，認真分析這些高考試題，從實驗設計的角度，挖掘科學研究方法教育的合理因素，幫助學生歸納科學方法的基本過程，并加深學生對這些過程的理解，就是十分有效的科學方法指導。首先，生物實驗設計的過程就是科學方法理論的應用過程，分析并完成典型的高考生物實驗設計題實際上就是一次科學方法知識的實踐和檢驗；其次，高考試題的設計都比較嚴密，尤其是生物實驗的設計有較強的邏輯性，有利于培養(yǎng)學生科學縝密的邏輯思維習慣，三是高考導向作用的力量是不可估量的，生物科學研究方法以高考試題的形式出現(xiàn)對教師和學生的引導作用非常巨大，為了應付高考學生和老師也不得不認真研究如何提出問題、做出假設、安排實驗步驟、收集檢驗實驗數(shù)據(jù)、得出實驗結論等問題。我在教學中，對學生比較模糊的問題，