科学方法在生物教学中的渗透

福建省南安国光中学       李夏阳

【摘要】  在新一轮的课程改革中,教育部极为重视学生发展核心素养在各个学科课程标准中的落实。中学生物学科常用的科学方法有：观察法、实验法、调查法、模型法、模拟法、假说演绎法、类比推理法、归纳法、系统分析法等。本文论述了在教学中进行科学方法教育的做法，以期对学生核心素养的形成产生积极的影响。

【关键词】    核心素养       科学方法    生物教学

“提高核心素养”是新课程的基本理念，科学方法则是核心素养中最核心的内容，在生物学科的教学中，让学生接触、了解乃至亲身应用这些科学方法，对培养学生缜密的科学思维、提高核心素养具有重大的作用及意义。但是，在目前的生物课堂上对于科学方法的教育和培养却很是缺乏。究其原因，一方面是教师对科学方法概念的理解不到位、范围不清楚所致；另一方面是课堂上科学方法教育教学策略的欠缺。下面笔者谈谈自己对科学方法的认识和教学体会。

1.科学方法的概念

在科学研究过程中，为解决科学问题技术难点所使用的方法称为科学研究的方法。科学研究的方法大致分为三个层次：第一层次学科内的特殊方法，如生物学研究中的同位素标记法、分离细胞器的方法、解剖方法等；第二层次是科学研究的一般方法，这些方法是从物理、化学、生物等自然科学研究中概括出来的适用于各门自然学科研究的共同方法，如观察法、实验法、调查法等；第三层次是最具有普遍意义的哲学方法，如唯物辩证法、矛盾分析法等，这些方法适用于自然科学、社会科学和思维科学。

中学教材中强调的科学方法主要指科学研究的一般方法，因为这些方法对所有学生的发展都具有重要价值。科学研究的一般方法是特殊方法的归纳和综合，以哲学方法为指导，对各门学科都具有较普遍的指导意义。中学生物学科常用的科学方法有：观察法、实验法、调查法、模型法、模拟法、假说演绎法、类比推理法、归纳法、系统分析法等。

2. 在教学中渗透科学方法的教育    

2.1  充分挖掘科学方法素材，让学生准确把握科学方法。       

在生物概念和规律的建立、发展和应用的过程中，往往蕴藏着丰富的科学方法。为此，教师应弄清楚生物概念、规律中建立过程中所使用的科学方法，并善于向学生揭示其中所隐含的科学方法。      

例如“酶”概念的建立，是运用了观察法、类比推理法、归纳法、实验法等科学方法。又如“对生物膜结构的认识”，是通过运用观察法、实验法、归纳法和模型法等科学方法总结构建出来的。         

由此可见，一个生物概念、规律的建立，往往涉及到多种科学方法的综合运用，教师要善于抓住这些过程，向学生渗透科学方法的教育。     

2.2  创设生物认知过程，让学生感受领悟科学方法。          

抓住知识和方法的结合点是通过知识教学渗透方法教育的关键。为此，教师必须在生物教学中依据科学方法的内涵，按照学生的认知规律，设计科学、合理的认知过程，引导学生亲身经历这一过程，使学生领略其中所应用的科学方法。               

例如氨基酸脱水缩合形成肽链的相关问题时，我是这样设计一个生物认知过程，让学生感受领悟科学方法的。

由于在高一讲授蛋白质相关知识时，同学们在化学课还没有开始系统的学习有机物相关知识，这使同学们对氨基酸脱水缩合形成肽链的相关问题较难理解。如“n个氨基酸脱水缩合形成一条肽链后，这条肽链中有几个肽键﹖”、“一条肽链中至少有几个氨基，几个羧基﹖”。在课堂上，我是这样解决这个难点的：肽键是一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成，也就是两个氨基酸形成一个肽键。那3个氨基酸脱水缩合形成一条肽链后，这条肽链中有几个肽键﹖n个氨基酸脱水缩合呢﹖然后，我让3位同学站到讲台上面对同学排成一排，对同学们说氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，现在让三位同学代表三种氨基酸，每一个人的左手代表氨基，右手代表羧基，然后引导同学们思考讨论以下问题：一个同学的右手拉住另一同学的左手代表什么呢（讲台上的3位同学按要求手拉手）﹖手拉手的部位代表什么﹖3位同学手拉手站成一排又代表什么﹖3位同学空着的手有几个，说明什么﹖再分别叫4个，5个，6个同学站成一排，同样思考讨论上述问题。通过这样的活动渗透了类比推理科学方法的教育，不但解决了难点，还激发了学生的学习兴趣，达到了很好的教学效果。                           

2.3   设计科学探究过程，让学生自主运用科学方法。                            

生物概念规律一般都是通过生物实验，运用一定的科学方法建立和发展起来的。教师通过精心设计实验教学，创设科学探索情境，让学生在探索生物概念、规律的过程中，潜移默化地感受科学方法，接受科学方法教育。                          

例如，在讲 “酶的发现”时，我设计了以下的科学探究过程，让学生自主运用科学方法。                        

在讲解这部分内容时，我首先带领学生回顾了科学实验的一般方法，然后让学生阅读教材，并根据意大利科学家斯帕兰札尼的实验在教师的引导下回答问题。

A、意大利科学家斯巴兰札尼的实验研究的问题是什么？

a肉块为什么会消失？

b鸟胃是否可以进行化学性消化？

c鸟胃是否产生了消化有机物的物质？

d鸟类的胃只有物理性消化，没有化学性消化吗？

(通过分析，明确问题；同时使学生认识到一个好的问题应具体、明确、完整，提出一个好的问题是非常重要。)

B、科学家的假设是什么？

（如果鸟胃进行了化学性消化，那么肉块就会消失。）

C、这时科学家的基本预测是什么？

(鸟胃可能进行了化学性消化。)

D、科学家的另外一种基本预测是什么？

(鸟胃可能没有进行化学性消化。)

E、此时科学家的假设又应该是什么？

(如果鸟胃没有进行化学性消化，那么肉块就不会消失。)

F、这个实验的结论是什么？

(胃具有化学性消化的作用。)

G、这个实验的巧妙之处是什么？

(金属笼排除了物理性消化的影响。单因子变量原则。)

H、这种化学物质是什么？

(这种化学物质是胃蛋白酶。)

I、如何证实它是属于蛋白质？

（让学生设计实验证明它是蛋白质。）

J、分析“比较过氧化氢在不同条件下的分解” 实验，让学生确定实验组和对照组，找出实验的自变量、因变量、无关变量,通过实验对照可得出什么结论……

通过教师精心设计提问，循循诱导，让学生在探索中运用科学方法，在分析归纳中得出酶的概念。同时也让学生认识到科学是发展的，真理是相对的。当课堂教学进程越接近科学探索的过程，学生参与探讨生物知识的活动就越多，科学方法教育的效果就越好。                                       

总之，对学生进行科学方法教育，既可以让学生在生物学习的过程中受到科学方法的熏陶，提高学习生物的兴趣，又可以让学生将所学的科学方法运用到生物学习或实践活动中去，有效提高了学生的生物学科核心素养。

【主要参考文献】

     [1]张伟刚 . 科学研究方法导论 . 北京：科学出版社，2009.

        [2]李建珊 . 科学方法概览 . 北京：科学出版社，2002.

       [3]赵占良 . 人教版高中生物课标教材中的科学方法体系 . 中学生物教学，2007（3）

[4]唐小俊 . 促进概念转变的教学策略研究． 教育探索，2008（6）.