研究生物的科学方法范文

导语：如何才能写好一篇研究生物的科学方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词: 中学物理教学 自然科学 研究方法

中学物理教学重视使学生了解、掌握一些自然科学研究方法,不仅对学生毕业后的学习和创造性的工作有益,而且对学好中学知识也有好处。因为学生的学习方法,实际就是在教师指导下探索、研究客观事物的方法。方法对,就学得好而快;方法不对,就要走弯路。

在中学物理教学中涉及的自然科学的一般研究方法,主要有观察、实验、抽象、理想化、比较、类比、假说、模型、数学方法等。我在此仅就其中一些从教学、教材角度谈些想法。

一、观察

“观察”通常是指人们考察处于自然状态下的事物,即在人们不对客观事物施加影响的情况下,对事物进行研究。在物理学的发展中,观察方法是很重要的,如牛顿力学是从观察天体运动中总结出来的,观察宇宙射线仍是研究高能粒子的重要方法。

学生的观察兴趣,最初是出于好奇,特别是年龄小的孩子,遇到新鲜东西、新奇现象舍不得走,要看个究竟,这种出于好奇的观察兴趣是不稳定的,只满足于表面了解。物理课应该把出于好奇的观察提高到有目的的观察。所谓有目的的观察,不只是有明确具体的观察对象和要求,更重要的是引导学生懂得观察是人类研究客观世界规律的和种基本方法,而且在观察中注意分析、比较,寻找各有关因素之间的联系。

教师应该注意使学生养成良好的观察素养。首先,观察要有客观性,对于观察中感知的各种资料,实事求是地对待。其次,观察要抓住主要的东西,抓住跟观察目的有关的方面,要有步骤、有次序,尽可能细致。科学的观察都要有详细的记录。物理教学中作为作业布置给学生的观察,最好也要求记录,培养记录的习惯和能力。记录要求真实、简明、具体,字数不要多,几十个字、一百多字或者列个表格填上数据就够了。

总之,教师应该培养学生成为乐于观察、善于观察的有心人,防止形成漫不经心、视而不见的草率作风。

二、实验

“实验”是人们根据研究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。

中学物理中的实验,根据不同的分类标准可分为演示实验和学生实验,定性实验和定量实验,探索性实验和验证性实验。中学的探索性实验,涉及的参数都不多,实验时一般是依次改变其中之一来考查它的影响,最后概括出反映各参数关系的规律。演示时学生了解这样的考查步骤,在观察中他们的思维便会处于更积极的状态,同时也懂得这种用实验来研究问题的方法。

物理学史上不少著名的实验,如卢瑟福粒子散射实验、查德威克发现中子的实验等,限于设备,目前一般中学不能演示,但在课本里还是写上了。课本这样做,除了考虑到它们是重要规律、理论基础,并且有助于发展思维,还考虑到可以使学生从这些具体实例中领会物理实验的一般方法。例如,每个实验都包括提出实验任务,确定实验方法并研究如何实现,对得到的实验资料进行逻辑加工得出结论等阶段;实验的每个阶段都跟理论紧密交织着,都要用已有的理论来指导;科学仪器能帮助人们克服感觉器官的局限,使感性认识更加客观、精细、准确,因而科学仪器的设计、使用对实验的成功起重要(有时甚至是决定性的)作用。

为了确定一条物理规律,教师通常只提出一个实验,因而可能使学生误认为一个实验就可以发现一条规律。教师应该向学生指出:任何一位实验科学家,在得出他最后的科学结论之前,都是采用过多种方法,做过几十次、几百次的实验,处理过浩繁的观测资料,经受过多次的失败和挫折;任何一项实验发现在得到公认之前,至少要为另一位研究者所重复证实;而事实常常是一个题目同时有许多人在独立研究,相继得到同样结论,或是一项实验发现一经发表,立即有许多人重复这个实验加以检验。在科学研究中,实验的每一步都离不开理论的指导(虽然从总体来看,实验是理论的基础),在中学的学生实验中也应该注意引导学生手脑并用,把实验跟理论紧密结合起来。这不仅只要求学生明确实验目的和结果跟所学理论的关系,懂得实验设计所论据的物理原理,而且实验过程中的每一项操作都应该联系已有知识考虑应该怎样作,而不是不动脑子机械地照书上写的去做,或者盲目地去试。对于高年级学生教师还可以引导他们运用已有的知识分析考虑误差的来源和减小办法。为了防止学生只动后不动脑,课本从初中第一册后半本起,在学生实验中学再具体列出实验步骤,而把实验目的、原理、器材、步骤综合起来叙述,要求学生预习,自己安排实验步骤。

三、类比、假说、模型

“类比”是根据两个事物在某些方面的相同,推论它们在其它方面也可能相同。“类比”与“比喻”不同。“比喻”是用某些有类似点的事物来比拟想要说的某一事物,它是一种重要的修辞方法,目的在于使人们对所要说的事物获得生动鲜明而深刻的印象。“类比”是一种重要的逻辑推理方法,目的在于使人们认识新的事物。人们总是在已有知识的基础上去认识新事物,即把新事物与熟悉的事物加以比较,当发现新事物的某些属性跟熟悉的某事物的某些属性桢或相似,就往往用类比的方法,推测它们的另外某些属性也相同或相似。

惠更斯根据光也像声波那样能发生反射、折射,而推论光也是一种波动,提出了光的波动论。德布罗意根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性,提出了物质波的概念。这些都是物理学史上应用类比方法提出假说的实例。

在物理课中,把电场拿来跟重力场类比,把电流拿来跟水流类比,是常用的教学方法。

在物理学研究中,常常把假说、理论形成物理模型来加以探讨。一个好的物理模型,不但便于直观、形象地想象、假说,而且可以简化从已知事实预见新事实的过程。

除了上面谈到的这些研究方法外,数学方法也是中学物理课中应使学生得到训练的重要方法。因涉及的问题比较多,需要专门讨论。

参考文献:

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关键词:生物 多媒体

信息技术与生物课程的整合推动师生共同创建适合于教学目的、内容及主体的物质、精神氛围,进而促进互动的教学情境构建,使教学双方融入其中,引发积极的情感和共鸣,使师生自觉地投入、参与到对话、交流、合作,为教学效益的提升奠定基础。

一、生物常态化多媒体课堂中的多媒体应用对象分析

(一)契合高中生身心特点

由于高中生的年龄特点,他们求知欲强,接受新鲜事物快,而多媒体具有的声,光、电的综合刺激,能够激发学生的积极性,引起学生的注意。但心理学也表明,高中生的大脑皮层长时间处于高度兴奋状态,会使身心疲倦;经常性地使用电脑,也容易使学生视力下降。因而,多媒体在生物课堂的使用,要注意两点:一是课件制作要平和自然,切忌花、艳、乱;二是高中生的空间想象力还不够,加上高中生物中部分与化学相关的内容接触较早,给教学和学生的学习也带来了困难,因此内容一定要适时适度,切忌频繁滥用,否则其结果必然事与愿违。

(二)契合高中生物教学内容

多媒体作为教学的重要手段,其展示的知识内容必须与教材相适应,与学生的认知水平相适应。高中生物学中有很多内容是学生能够看得懂,或通过自学能够掌握的,或其社会实践和生活经验已经具备了的,或只需要教师给予简单指导便能融会贯通的,这部分知识是根本用不着利用多媒体来进行教学的。而像一些微观的现象或暂时观察不到的现象,我们可以通过多媒体来再现,为学生创设良好的学习环境,使学生能够一目了然。

(三)契合高中生物教学课型

新授课,一般可根据上述原则来进行,主要是激发学生学习兴趣,突出重点,突破难点。复习课则需选择多媒体来扩大容量,浓缩教学内容,建立系统的科学认知体系,强化重难点。实验课可选择那些在课堂上无法完成的演示实验或现象,以及在现有条件下无法完成的一些经典实验,则可以通过电脑模拟来实现,帮助解决问题。

二、生物常态化多媒体课堂中的多媒体实践方式分析

(一)激发学生兴趣,导入新课

导课这一环节在一节课中非常重要,好的导课,能充分激发学生的学习兴趣。有人说,兴趣是最好的老师,学生只有在上课时激起强烈的求知欲,调动起浓厚的学习兴趣,学习起来才会有事半功倍的效果。例如:在讲述必修第一册第五章第一节《生物的生殖》时,播放《多利羊的诞生》,通过这些短剧或影片的播放,一方面可以有效地激发学生的兴趣,提高学生的能动性;另一方面也可以利用这些生动有趣的情景对学生进行情感教育,培养其献身科学的精神。但要注意,短剧播放要短而精,切不可占用太多时间。

(二)奠定情境铺垫,突破重难点

生物课堂上很多复杂的生命现象、生化反应、代谢途径等,学生接受起来很困难,多媒体课件能够集声音、图像,文字、动画、视频等于一体,直观形象,生动有趣,可以尽最大限度地满足学生的视听等感官需求,在学生头脑中建构理论模型和知识结构,比较容易突破重难点。如《神经调节》中的“兴奋的传导”这个难点,学生难于理解,而多媒体可以模拟出兴奋在“神经元内”“神经元间”的电位变化和突触内递质的释放过程,以及电位传导和化学刺激的转化,使学生很容易在头脑中形成:刺激――膜电位变化――突触递质――膜电位变化这条一体化兴奋传导路线,从而理解兴奋的传导机制达到教学目的,从而大大节省教学时间,提高教学效率,提高教学质量。

(三)突出课堂局限,模拟实验过程

生物是一门以实验为基础的自然科学,如果在生物实验教学中适当的利用计算机模拟一些实验,会收到意想不到的效果。例如:在《叶绿体色素的提取和分离》实验中,教材上的叶绿体色素带分布是自下而上是橙黄色的胡萝卜素,黄色的叶黄素,蓝绿色的叶绿素a,黄绿色的叶绿素b,而我们在实验中由于各种条件的限制和其他外界因素的干扰往往会导致实验结果不清。这种情况下,我们可以说明原因,并用计算机模拟获取准确的实验结果,纠正实验中出现的误差。

(四)巩固学习效果,强化复习课效果

在生物复习课中,教师借助计算机网络和投影技术,把预先准备好的一个完整的知识网络体系投到大屏幕上或是投到学生计算机的屏幕上,这样既节约了时间,又加大了课堂的容量,而且便于教师精讲。在复习中利用信息技术展示知识网络体系,可以使学生在瞬间勾起对以前所学知识的回忆,省时高效,而且还利于分层教学,自主复习。

三、生物常态化多媒体课堂中的多媒体一般课例分析

(一)教学准备

1.教学目标

掌握减数分裂的概念;掌握减数分裂过程及图解;理解卵细胞的形成过程及图解;理解受精作用的概念及意义,培养学生识图绘图能力、探究能力、养学生收集信息和处理信息能力。

2.教学重点难点

重点:染色体的动态行为变化。

难点:染色体在减数分裂中的行为变化特点。

(二)教学过程

1.课题导入

动画演示:演示、卵子形态,以及精卵细胞受精作用过程。针对受精作用过程中染色体的变化提出问题:染色体数目在上下代是否稳定不变?指导学生阅读这段资料:比利时学者比耐登发现减数分裂。针对资料提出问题:染色体在什么时候减少一半?是怎样进行分裂的?

2.新课讲授

问题1:精原细胞是如何通过减数分裂形成的?

(1)动画演示的形成过程。

(2)教师引导学生得出知识链:

减数第一次分裂--减数第二次分裂:精原细胞――初级精母细胞――2级精母细胞――4个细胞――

问题2:减数第一次分裂过程中染色体发生了哪些变化?

(1)动画演示:精原细胞形成初级精母细胞的过程。

(2)教师特别说明:精巢中的一部分精原细胞略微增大,染色体进行复制,这时候精原细胞就成为初级精母细胞。

(3)动画演示:同源染色体联会时的动态变化和四分体的形成过程。

(4)教师引导学生观察、探索、理解什么是同源染色体?什么叫联会、四分体?

(5)教师点拨学生总结出同源染色体的概念以及联会、四分体的特点。

(6)教师提出问题:从染色体的行为变化分析,导致次级精母细胞染色体数目减半的直接原因是什么?根本原因是什么?

(7)教师指导点拨,让学生仔细分析同源染色体的行为变化和染色体数目的变化,分析导致染色体数目减半的直接原因是同源染色体的分离,根本原因是同源染色体的联会,只有联会才能规则地排列在赤道板两侧,从而导致同源染色体分离,使子细胞染色体数目减半。

问题3:同源染色体能否有另一种分离情况?

(1)教师提出问题:同源染色体能否有另一种分离情况?

(2)动画演示:同源染色体分离,非同源染色体自由组合的过程。

(3)教师引导学生分析总结:同源染色体分离的同时,非同源染色体自由组合。

问题4:次级精母细胞中染色体如何变化,就能使其产生的细胞中染色体数与它保持一致?

(1)教师提出问题:次级精母细胞中染色体如何变化,就能使其产生的细胞中染色体数与它保持一致?

(2)动画演示:次级精母细胞到的过程。

(3)教师引导学生分析总结:次级精母细胞中染色体数目加倍就能使其产生的细胞中染色体数与它保持一致。

3.课堂小结:利用多媒体课件小结本节课学习的主要内容。

4.课堂练习:精心编制难度适宜、题量适中的练习,课件出示。

(三)教学反思

本节内容主要是以染色体的动态行为变化为轴线,抽象地阐明了生殖细胞的形成过程。因此如何让学生直观地观察,分析减数分裂中染色体的变化,这是本节重点也是难点。多媒体课件不仅以文字、图表来传递信息,而且还大量地以图形、图像和声音来传递信息,围绕一节课的教学重难点,从不同角度、不同侧面进行强化,积极引导学生思维,可以加深学生对知识的理解,有利于教学目标的实现。

总之,在高中生物教学中,要大力推进多媒体使用的常态化实践,通过多媒体与课程的有机整合,以进一步发挥多媒体在辅助教学,引导学生中的技术优势,从而为优化教学流程,提升课堂效率,强化教学效果提供有效的物质保证

参考文献:

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摘 要：随着素质教育的不断深入，新的课程标准也得了全面贯彻实施。高中生物教师面对新课程的目标要求，应当改变传统的教学方法，优化教学内容，注重教学的实际性。本文具体阐述了新课程背景下高中生物的教学方法，以提高课堂教学的效率。

关键词：新课程;高中生物;教学方法;探讨

新课程背景下高中生物教学区别于传统的生物教学，它既要满足传授学生学生基本的生物学知识和研究方法，还要通过新的课程标准的基本观点，培养学生正确的“三观“，从而达到提高学生生物学科知识水平和正确情感态度的教学目标。针对这些教学目标传统的教学方法已经不能满足要求，必须探索新的教学方法以适应新课程的教学标准。笔者结合丰富的实际教学经验，从现阶段高中生物教学存在的问题入手，对新课程背景下高中生物教学方法进行简单的探讨。

1 新课程背景下高中生物教学存在的问题

1.1 忽视对学生现代意识的培养，只注重知识技能的传授

由于受到应试教育的影响，高中教师在实际授课中偏重生物基本知识与基本技能的传授，往往不重视甚至忽视提高学生的生物科学素养，忽视培养学生的现代意识。新课程背景下高中生物一个重要的教学目标就是培养学生的现代意识，随着新课程教学的不断推进，对综合素质的人才要求越来越高。所以，高中生物教师要认识到培养学生现代意识的重要性，这也是培养合格人才的关键。

1.2 现有生物教学方法过于单一

目前，许多生物教师仍沿用传统的教学方法，即“教师讲、学生听的”授课方法，很少运用有效的教学方法教导学生。教学中还经常有教师“满堂灌”，缺少师生之间的互动，也没有给学生理解吸收知识的时间，更无法形成活跃的课堂氛围。有些教师虽然领悟到新课程生物教学的内涵，也根据学生的实际情况及教学内容开展探索式教学，但由于种种原因导致新的教学方法流于形式化、表面化。因此，要达到新课程的教学标准，就需要教师不断探索新的教学方法，充分理解高中生物新课改的内涵，发挥学生学习的主动性与创新性。

1.3 高中生物教学中课程资源匮乏

现阶段，高中生物教学没有充分体现出新课程的内涵，忽视对学生的科学素养和学习能力的培养。教师在多媒体辅助教学时，所用的课件大多都是考试的知识点，没能按照新课程的标准要求来制作课件，更没有给学生提供生物科技比较前沿的相关资料。有些教师不按教学目标要求，不能充分引导学生利用网络搜集相关资料。导致学生学习生物的兴趣与积极性得不到激发，教学效果与教学目标得不到。

2 新课程背景下高中生物教学方法的探讨

2.1 采取兴趣教学法

新课程标准背景下，兴趣教学的理念被提出，并很快被学生接受，取得了一定的效果。俗话说兴趣是最好的老师，学生会积极主动的学习自己感兴趣的学科，而且比较容易接受该科的知识。在课间我们经常会听到学生议论说他们喜欢某位教师，听课兴趣高;不喜欢某位教师，听课时老是昏昏欲睡，其实这就是兴趣教学的一个方面，而这一教学方式也类似于情感教学法。

新课程背景下的生物是以实验为基础的学科，能很大程度上培养和和发挥学生的智力因素。而传统的教学方法追求向学生不断灌输知识，极大降低了学生的学习兴趣。在打造兴趣教学理念时，要根据学生实际的认识水平和心理因素，科学合理的设问，以此激发学生的发展思维，增强课堂活跃程度，提高学生分析问题和解决问题的能力。比如提问“为什么班上有些人的大拇指弯曲度很大，有的就很小?”让同学们试着弯曲大拇指，发现许多学生的弯曲度都很小。在课堂上可以提出很多这样的问题，利用学生感兴趣的话题带动学生学习，激发他们的学习动机，培养他们的问题意识。

2.2 大力开展探究式教学法

在新课程背景下的高中生物教学，大力开展探究式教学是必不可少的。在新课程标准下，提倡探究式学习，学生可通过自主、合作、探究的方式，主动参与到活动中，增强获取知识的能力。高中生物教师在实行探究式教学时，要根据学生兴趣选择一些探究式问题，引导学生以自主讨论为主要的学习方式。通过这些方法让学生在教师的指导下，发现问题进而探索问题，提高学生的探究能力。与此同时还可以根据教学内容创设问题，让学生独自思考，然后根据搜集的资料进行分析，得出解决的方法。

2.3 板书教学与多媒体技术相结合的教学法

多媒体技术的运用是新课程背景下的必然趋势，也是衡量一个教师现代化程度的标尺。新课程背景下如果仅仅靠传统的板书教学，高中生物教师不但任务重，而且教学效果也不理想，有些教学内容是板书无法书写的，没有多媒体技术的介入学生掌握起来很困难。多媒体技术可以把一些比较抽象的生物知识直观的放映出来，学生可以和荧幕形成一种直接的对流，不仅增加了教和学的信息量，还培养出学生观察事物的能力。例如，在讲动植物细胞结构时，可以通过多媒体技术把完成的细胞剖面图展示给学生，这样教师在讲解相关知识点时更加容易，学生更加直观的观察到动植物细胞内部的结构。

2.4 以发展性评价促进学生发展的教学法

建立有效的评价体系促进学生发展，提高教学质量，促进学校发展，也是新课程的重要内容之一。教学评价在新课程中有质量监控和导向作用。通过建立评价体系，可以有效的提高教师的教学水平和学生的综合素质，这样的体系能为素质教育的的实施提供保障，充分发挥评价体系促进发展的功能，让评价的过程成为促进教学发展的鱼提高的过程。评价体系的建立并不是舍弃考试制度，而是要端正目的，要学生明白学习最终是成为一个适应时代要求的高素质的公民， 而不是为了应付考试。通过建立这样的评价体系，让学生明白自己学什么，学习的目的是什么，以此提高教学的效率。

3 结语

综上所述，新课程背景下高中生物的教学是一项长期的系统工程，高中生物教师要充分认识到这个工程的艰巨性，做好相应的准备。不断提高自身素质，以培养学生的现代意识为目标，采取兴趣教学法、大力开展探究式教学法等，只有这样才能提高高中生物教学的教学水平，实现高中生物课程教学目标。

参考文献

[1]郭小平.高中生物新课程理念下的教学现状与建议[J].考试周刊.2011(52)

[2]罗香云.新课程下提高高中生物教学有效性的探究[J].生命世界.2010(08)

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难道在那之前没有人从事生物研究吗？当然不是。人类研究生物现象已有漫长的历史，但在达尔文之前，生物研究其实只是神学的附庸，是上帝在科学研究领域的最后一个据点。从事生物研究的学者，基本上都是神创论者，他们的研究前提是神创造并精心设计了生物。即便有少数学者不相信神创论，也往往相信目的论，认为在冥冥之中有一个神秘的目的指导着生物的进化。

达尔文用大量证据证明生物是进化而来的，了形形的神创论，上帝才被彻底驱除出科学领域。达尔文还用自然选择解释了生物体的复杂结构是怎么起源的，这是一个完全自然的、无意识的进化过程，无须求助于智能的设计或神秘的目的，因而也否定了目的论。有了达尔文的进化论，生物研究才摆脱了所有的超自然现象和神秘因素，才有可能像物理科学那样成为一门科学。

在达尔文之前，生物研究属于博物学，只是对生物现象进行观察、描述、分类和做解释性的叙述，不试图去探究生物现象背后的规律，也不做实验来验证假说。真正的科学研究则必须根据观察的结果提出可以验证的假说，然后以新的观察或实验加以证明。达尔文首次把科学方法引入生物研究，不仅继承了传统的博物学方法，而且使用了现代的科学方法，提出可检验的假说，并用新的观察和实验来检验它。限于当时的条件，没有多少进化实验可做，但达尔文还是尽量用实验来验证某些假说。达尔文还做了大量的植物生理学实验，影响很大，被认为是实验植物学的创建者。

达尔文进化论的诞生，统一了生物学的各个学科，为生物研究提供了第一个可用于预测和检验的科学大理论，从此对生物的研究不再只是单纯的数据收集，杂乱无章的生物现象也有规律可循，对生物现象的研究由博物学变成了科学，生物科学由此诞生。生物学家杜布赞斯基曾说过一句名言：“若无进化之光，生物学毫无道理。”没有进化论，也就无所谓生物学。

生物学中有许多规律、定律，它们或者只是对现象的描述，或者能从物理、化学定律推导出来，都不是真正的规律。通过研究生物体内各个组成部分的物理、化学作用，可以解释生物体的一切功能。这不免让一些生物学家担心：生物学研究是不是有一天会被完全还原成物理学、化学研究，生物学不再是一门独立自主的科学？这种担心是多余的。生物学研究并不只是研究生物体的功能，还要研究这些功能是怎么起源的。对后者，就必须用到进化论，特别是自然选择规律。自然选择规律是不可能从物理、化学原理推导出来的，是一个独立的自然定律。既然自然选择规律是不可还原的，生物学就不可能被彻底还原成物理学、化学。达尔文进化论不仅为生物学奠定了基础，还确保了生物学的自主地位。

达尔文进化论也给人文领域带来了一场颠覆性的革命。在达尔文之前，人们普遍认为人是万物之灵，并非自然界的一部分，而是超越了自然。例如基督教把人看成是上帝根据自己的影像创造出来的特殊作品，在世间万物中只有人才被赋予了灵魂，其他生物只是创造出来服务人类的。伟大的哲学家，像亚里士多德、笛卡儿和康德等人，不管他们的哲学观点多么不同，也都坚持人类中心说，认为人与其他动物之间存在不可逾越的鸿沟。

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一、培养学生科学的学习方法和思想方法

《生物课程标准》在教学目的中明确指出：要使学生掌握生物科学的一些基本方法，具有较强的观察、实验、思维、自学等能力，提高科学素质。学生的科学素质包括：科学知识、科学态度、科学方法、科学手段、解决问题的能力等。生物科学是一门实践性极强的学科，观察、分析、试验是生物学科的基本研究方法，众多的知识都是前人在观察思考及反复试验的基础上获得的。在教学过程中，教师要向学生强调知识获得的过程，引导学生学习科学家的思维方式和研究方法，以此激发学生的求知欲望，培养学生的思考力、判断力、表现力等。教师可根据学生的实际情况和教材要求，设计一些如探究含磷洗衣粉对池塘富营养化的作用等易于操作的小课题，让学生通过实验研究等方法得出结论，这样既可激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，又可培养学生的观察、思考、判断能力，使学生掌握学习和研究生物学的科学方法。

二、加强实验课教学，培养学生的动手能力

生物学是以实验为基础的自然科学，实验是获得生物知识的重要手段之一。生物实验课不仅可以吸引学生的注意力和学习兴趣，而且有助于知识的理解和掌握。在生物课堂的实验教学中，不仅要让学生学会实验的具体做法，掌握一些基本的实验技能，还要引导学生学会研究生物问题的实验方法，为培养他们的生物创新能力打下良好的基础。如常用的“控制条件”的实验方法、“显微观察法”的实验方法、“自然考察法”的实验方法等。因此在生物学教学中，一定要重视实验课，尽量多开实验课或演示实验。授课当中，我创设各种机会让学生动手操作，实验课上，有的放矢地教会学生一些基本的科学实验方法，有时让学生自己设计一些力所能及的实验，独立完成实验操作，并让他们认真观察，认真记录。教师可以把某些学生实验和演示实验设计为探索性实验，使学生在探索实验过程中可以把动手和动脑结合起来，锻炼和培养学生的动手能力。在探索性实验中，在实验仪器的选取与操作、实验现象的观察、实验数据的处理、实验结论的得出等环节中，教师要放手给学生，让学生自己独立思考，独立操作，教师对学生进行一些必要的点拨和指导。如“叶绿体中色素的提取和分离”的实验，有的学生得不到清晰的四条色素带，教师和学生共同分析其中可能的原因：一是丙酮加得太多，二是研磨不充分，三是滤液细线划得太细等。教师可适当地指点学生一些基本的实验研究方法，然后让学生自己去查找资料，弄清实验原理，选择合适的实验材料和实验方法进行实验。学生通过亲自触摸、观察、实验，手脑并用，得出结论，可大大增强动手能力。

三、提升学生运用知识的能力

《生物课程标准》要求生物教学“注重与现实生活的联系”。生物科学与人们的日常生活、医疗保健、环境保护、经济活动等方面密切相关。《标准》注重使学生在现实生活的背景中学习生物学，倡导学生在解决实际问题的过程中深入理解生物学的核心概念，并能运用生物学的原理和方法参与公众事务的讨论或作出相关的个人决策；同时注意帮助学生了解相关的职业和学习方向，为他们进一步学习和步入社会做准备。生物学科与生活密切联系，教学中要培养学生运用知识的能力，激发学生“学懂会用，学以致用”，发挥学生的创造力。生物学科与人类生活息息相关，小至人的生长发育、饮食卫生、健康保健，大至发展经济、开发资源、保护环境和可持续发展等都是生物学所关注和要研究解决的问题。在教学中，教师要善于为学生提供发现问题、运用知识解决问题的机会和条件，精选一些富有典型性、代表性和趣味性的新情景、新材料，充分挖掘教材在培养学生运用生物知识解决实际问题的有利因素，给学生主动探索、自主合作学习提供足够的时间和空间，体会到生物学知识广泛渗透和应用于现实的生活和社会实践中，培养学生自觉地运用所学的生物学知识来观察、分析和解释生产、自然、生活中的一些问题，使学生逐渐养成运用知识、识记知识、培养能力的品质，学会“学以致用”。

四、开展生物科技活动小组，培养学生的创新思维

《生物课程标准》倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程、勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力。新课程的核心目标之一是培养学生创新精神和创造能力。教师应该认真领会生物新课程标准精神，在生物教学中加强对学生创新能力的培养。

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关键词： 新课程 生物实验教学 实验能力

生物科学是自然科学中的基础学科之一，是研究生物现象和生命活动规律的一门科学。生物科学经历了从现象到本质、从定性到定量的发展过程，并与工程技术相结合，对社会、经济和人类生活产生越来越大的影响。

与以往的生物教学大纲相比，新课标准最大的特点是强调探究性学习，而所谓探究性学习是指学生通过类似科学家探究活动的方式获取科学知识，并在这此过程中掌握科学的方法和技能，科学的思维方式，形成科学的观点和科学的精神。在这种要求下如何有效提高实验课教学质量，是大家都关心的问题。笔者在教学过程中作了以下探讨。

一、教给学生药品的特性和仪器的原理

教给学生仪器的原理和药品的特性，是培养学生使用它们的能力基础。对仪器的原理、药品的特性不了解，使用起来就会带有盲目性，就不可能形成使用能力。

例如对低倍镜和高倍镜的选择，学生常常由于好奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的无知，总是一上来就用高倍镜，认为高倍镜比低倍镜观察得清楚。这种盲目性，是由于学生不了解显微镜的基本原理，不了解高倍镜放大倍数大，分辨率高，但所看到的实际面积小，即视野小。而且倍数越高，看到材料的厚度就越薄，高倍镜适宜观察局部和细节。低倍镜所看到的面积大，适宜观察材料的整体结构，以及寻找观察目标。只要学生了解这些基本原理，就能正确选用低、高倍镜。由低倍镜换高倍镜时，如果图像不太清晰，只需调节细准焦螺旋，就可以看清图像。至此学生只有了解上述基本原理和操作方法，才能正确使用高倍镜。

二、培养学生分析实验程序和实验现象的能力

我们经常发现许多学生只重视实验结果，不重视分析实验结果；只满足实验的成功，而不愿对实验失败的原因进行分析。造成这种现象的原因是，学生不仅对实验的根本目的缺乏深刻认识，还不懂得如何分析实验和没有掌握实验分析的方法。在实验过程中，会有多种因素影响、干扰实验结果，致使实验失败，这就要求学生具备很强的分析问题能力。

一个较复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶，它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以，学生实验中不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了，而要指导学生分析实验中每一步骤的作用，每一个处理意义及各步骤之间的联系。例如在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验过程中，大致为：培养10%HCl解离漂洗染色压片。要让学生了解根尖放在10%HCl溶液中是为了溶解细胞间的果胶质，使根尖细胞间变得松散，便于压片，否则根尖细胞很难压散，不利于在镜下观察。另外，通过10%HCl的处理，使细胞迅速死亡，让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲洗解离液（10%HCL），否则影响染色效果。又如用甲紫或醋酸洋红溶液染色的目的是，这两种染料易使细胞核内的染色体着色，从而增大细胞核与周围部分的反差，便于观察染色体分布和变化，压片的目的是使细胞分散开，变成单层，否则光线无法透过会影响观察。加清水是起剂和利于细胞分散的作用，压片时在盖玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压，会将极薄的盖玻片压碎。

三、教给学生进行实验设计的思路和方法

由于新教材的实验以探究为主，着重培养自主学习能力。培养学生的生物设计实验能力，是中学生物新课标明确提出的培养学生观察能力、思维能力、实验能力和自学能力四种能力之一。生物实验设计能力既是实验能力的重要内容，又是实验能力的最高层次，其本身具有较强的综合性、创造性和灵活性等特点。

建立科学方法的思考模式，是进行生物实验设计、制订实验方案的第一步。以生物教材中提供的生物学发现史为素材，在重复前人的认知过程中，将抽象、理论的科学方法较直观、形象地呈现在学生脑海中，并逐步建立科学方法的思考模式：通过观察发现和提出问题分析和研究问题提出假设验证假设结论。

以科学方法为指导建立设计生物实验的模式。学生亲手做实验，培养和训练他们的实验设计思路。对教材中提供的科学发展历史上具有重大影响的经典实验的学习，以及教材中的生物实验的实践，培养和锻炼学生操作技能，提高操作技巧；通过实验操作，感受操作要领，认识和体会实验的一般程序，理解、归纳、应用实验设计的主要方法。当学生对实验分析和实验设计的规律性有一定认识时，教师要积极地引导学生运用已理解和掌握的实验设计模式，解决实际问题，巩固提高；也可检测学生能否灵活运用实验设计模式。

总之，生物实验教学原理是相对稳定的，是可以把握和灵活运用的。教师应转变教学理念，面向学生，以学生为主，鼓励学生多参与科技活动和社会实践，多阅读课外知识，以拓展思维，为提出问题、探究问题、解决问题打下良好基础，在实验教学中注重学生思维训练和科学思维方法的养成，注重学生实验能力的培养。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.生物课程标准（实验）.北京：人民教育出版社，2003.

[2]金维苗.浅谈生物学实验中的探究性学习.宁波大学学报（教育科学版），2004，26（2）.

[3]姬淑芳.浅谈高中生物实验教学中的能力培养.科学大众，2006，03.

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一、如何“整体把握”模块教学

高中新课程改革的一个特征，就是课程结构的变化――确立模块教学体系。模块教学的着眼点是“模块”。一个模块是一个相对独立的、有其内在知识逻辑的内容体系。其特点是：打破了知识传统的时间顺序和空间范围，围绕某一主题，选取知识内容。每一模块相对独立。例如高中生物“稳态与环境”模块的主题是“稳态”，该模块内在逻辑体系可以用下图表示。

“稳态与环境”模块的整体把握体现在以下三个方面：

（一）以主题统整整个模块的内容

“稳态与环境”模块的内容包括植物的激素调节、动物生命活动的调节、人体的内环境与稳态、种群与群落、生态系统、生态环境的保护六部分。前三部分是关于个体水平稳态的维持，后三部分是关于群体水平稳态的维持。无论个体水平还是群体水平，所有的生命系统在不断变化的环境条件下，都要依靠反馈调节机制维持其稳态。因此，以“稳态”为主题统领整个模块的内容，有利于学生对生命活动本质的理解。

（二）以两大核心事件为贯穿模块内容的主线

稳态的维持依赖于反馈调节，产生反馈调节的基础是信息的传递。因此，任何一个水平稳态的维持都依靠两大核心事件――信息的传递和生命活动的反馈调节，相互作用的结果。以信息的传递和反馈调节作为贯穿整个模块的两大核心事件，有利于学生理解本模块知识之间的内在联系，有利于学生以“信息传递”和“反馈调节”为主线来整体认识本模块。

（三）模块教学价值的整体体现

1．丰富对生物学的理解和认识

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。生命活动是物质、能量、信息三位一体的运动和变化。[1] 在我国的中学生物学课程中，初中阶段侧重于让学生了解生命现象，高中阶段侧重于让学生理解生命活动的本质和规律。[2] 在高中新课程的三个必修模块中，“分子与细胞”模块侧重于对生命的物质基础和结构基础的认识，“遗传和进化”模块侧重于对生命延续的认识，“稳态与环境”模块则侧重于对生命系统自我调控的认识。生命系统是开放系统，它们与外界环境之间不断进行着物质交流、能量转换和信息传递，这就决定了生命系统时刻处于动态变化过程中。无论是个体水平还是群体水平，这种动态变化必须在一定范围内进行，否则系统就会崩溃。也就是说，稳态是生命系统能够独立存在的必要条件。稳态的维持靠的是生命系统内部的自动调节机制。“稳态与环境”模块中关于这种调节机制，在个体水平上主要阐述动物体和植物体的生命活动的调节，在群体水平上主要阐述生态系统的自动调节。可见，就理解生命活动的本质和规律来说，“稳态与环境”模块具有其他模块不可取代的价值，有利于丰富学生对生物学的理解和认识。

2．学习系统分析、建立模型、取样调查等科学方法

系统分析包括定性分析和定量分析，高中生物学教育一般只能做定性分析。为了使学生能够运用系统分析的方法进行学习，课标中列举了“探讨人口增长对生态环境的影响”“阐明生态系统的稳定性”等内容，借助于这些内容要教会学生用系统分析的方法来分析问题。在科学探究中经常使用的两种逻辑方法――模型方法（建立物理模型和数学模型）和数学方法（取样调查），在“稳态与环境”模块中都有很好的载体，例如，设计并制作生态瓶――物理模型，尝试建立数学模型解释种群的数量变动，等等，应引导学生运用这些科学方法进行该模块的学习。

3．了解生物学在生活和生产中的应用

“稳态与环境”模块对于学生了解生物学在生活和生产中的应用十分重要。一是关注生物科学的发展与社会的关系，如“评述植物激素的应用价值”“关注艾滋病的流行和预防”；二是形成环境保护意识，树立人与自然和谐发展的观念，如“关注全球性生态环境问题”“形成环境保护需要从我做起的意识”。

二、基于“整体把握”的模块教学策略

基于对模块教学的认识和对“稳态与环境”的理解，从学生思维发展、方法的学习出发，并结合具体事例和学生实际来构建“稳态与环境”模块教学的基本策略。

（一）在已有知识经验的基础上形成对模块的整体性认识

根据课程标准“理解生命系统的稳态，认识生命系统结构和功能的完整性”的要求 [3]，笔者认为，对于“稳态与环境”模块就是要从稳态的视角，认识生命系统是依存于一定环境条件，能够自我调节，维持自身稳态并与环境相适应的系统。将生物的个体和群体看做不同层次的生命系统，它们都在与外界环境的相互作用中，通过信息的传递，进行自身的调节来达到维持稳态的目的。这是本模块内容教学的关键之一，也是做好初中与高中衔接的一个有效的着力点。

（二）在“稳态与环境”模块的学习中领悟系统分析、建立模型、取样调查等科学方法的实质

科学方法是科学素养的一个重要方面。新课程的生物教育应该重视科学方法的学习。但是，切忌将方法论当做知识来讲授，应当让学生在活动中领悟科学方法的实质。在教学中有两个层面的建议，一是用好教材中的“活动”“实验”等栏目，使学生在亲身实践的过程中感受、领悟、理解这些科学方法。二是挖掘教材中有关内容的教学价值，引导学生运用科学方法对具体的内容进行学习。以人教版教材中的练习为例，为什么说内环境的稳态是人体进行正常生命活动的必要条件。这其中的关键点是：第一，细胞是生物体基本的结构和功能单位；第二，细胞直接生活的液体环境叫做内环境；第三，内环境稳态的维持是细胞维持正常生命活动的基础。分析和挖掘这个习题蕴含的科学思维和方法，对教材进行有效的加工处理，可以引导学生运用系统分析的方法对具体的内容及前后关系进行学习，为学生今后的学习提供学习思路。

（三）在把握宏观与微观的联系中发展认识的多种角度

“稳态”“信息传递”“反馈调节”“环境”是反映“稳态与环境”模块学科内容本体的核心概念。生命是一个开放的系统。这个开放的系统在生命活动中不断地与它所处的外部环境有物质、能量和信息的交流，通过信息的传递和反馈调节，这个系统维持着自身的稳态。这个系统的层次性表现在多个方面，细胞是一个基本的结构和功能单位，其中有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统和生物圈。每一个层次都可以成为独立的生命系统，都存在着稳态，都发生着与环境的交流，都发生着信息的传递和反馈调节。同时，这一层次和那一层次之间的关系又不可忽略。由此，揭示了生命系统中尺度、结构与功能之间有着必然的内在联系，生命系统在不同尺度下存在着不同层次的结构，尺度与结构决定生命系统的功能。建立微观与宏观的联系是“稳态与环境”模块的一个思维方式。它不仅体现了认识稳态的多种角度，还建立起了宏观与微观这两种认识方式的联系。

高中新课程对教师提出了更高的要求，需要教师站在“整体把握”的角度，从模块内容的内在逻辑体系出发，引导学生学习模块内容，这是模块教学的关键所在，值得深思和探索。

（作者单位：北京教育学院，北京，100044）

参考文献：

［1］朱正威．我和中学生物科学教育［M］．北京：北京教育出版社，2000：4.

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力;思维能力;实践能力

〔中图分类号〕 G633.91 〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463(2012)17—0069—01

生物学是一门以实验为基础的自然科学,观察和实验是研究生物科学的基本方法,通过实验可以让学生把动眼、动手、动脑活动有机地结合起来,既掌握一定的基础知识,又得到基本科学技能的训练。生物教学要通过丰富多彩的实验教学活动引导学生勤于思考、积极动手,促进学生的全面发展,还要结合生产、生活实际培养学生的学习兴趣,提高科学素养。下面我结合生物实验教学实践谈几点看法。

一、在生物实验中加强操作训练,培养学生的动手能力

首先要让每个学生亲自动手去做每一个实验。如显微镜的使用,装片的制作等是做生物实验的基本功,尤其是显微镜的使用,直接关系到实验的成败,可以单独抽出两节课进行基本功训练,尽量使学生能够熟练地使用显微镜。显微镜使用过程中要做到“三个一”:一是安放位置距桌边一掌;二是对光时目(目镜)物(物镜)通光(通光孔、光源)一直线,光强用平面镜,光弱用凹面镜;三是观察时标本对孔正中距离物镜一厘米,视野中出现标本颜色或杂质时观察目标即将到位,微调粗旋镜升降,找不到目标时缓缓移动玻片标本即可找到。教师要操作规范,边讲注意事项,边让学生模仿操作,及时表扬动作规范的学生。其次要纠正错误操作,如用左眼观察时,纠正学生用右眼观察或闭着右眼的错误,转动转换器时,纠正用手扳物镜的错误操作。这样学生能很快对好光,观察到标本的图像。在制作临时装片的实验中,先将擦滴取展盖染的实验步骤写在黑板上,让学生看书了解每一步的具体涵义,接着教师边操作边叫学生模仿操作,同时讲解每一步的注意事项:滴清水时,太多易外溢,太少易出现气泡;取材薄而透明透光易观察,轻盖防气泡。这样学生能很快掌握步骤要领,在显微镜下观察到自己制作的临时装片中的细胞,认识细胞壁、细胞质、细胞核,然后绘出细胞结构图,完成实验的要求和任务。单独抽出两节课对学生进行基本操作训练,使每位学生对显微镜的使用达到熟练程度。在实验教学中,教师必须重视对学生进行科学方法教育,只有熟练掌握和灵活运用各种科学方法,才能快速提高实践操作技能。

二、在实验教学中培养学生的思维能力

在实验前教师要对实验的关键步骤深入挖掘,提出相关问题,这些问题必须通过做实验仔细观察、思考才能得出结论。让学生带着问题去观察,有目的地去思考,能培养学生认真观察和思考的科学素养。如学习“种子萌发条件”时,我让学生在观察的基础上思考种子萌发可能需要的条件——水、空气、温度、阳光、土壤、肥料等。然后设计实验,通过实际操作收集实验数据和资料,探究种子萌发所需要的外部条件。在教学中要注重营造民主和谐的氛围,通过师生互动、学生合作交流发现问题,获取新知识。如,在讲植物的生殖时,先让学生观察花的结构并动手解剖一朵花,再引导学生讨论花的生殖结构,然后演示果实形成过程,加深学生对传粉、受精等知识的理解。引导学生带着问题去观察思考,将观察和思维活动紧密结合起来,能提高他们的观察能力和思维能力。

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关键词：高中生物课程；“稳态与环境”模块；知识结构；科学方法

《普通高中生物课程标准（实验）》（以下简称为《标准》）在课程结构上发生了比较大的变化，其中包括设置了“稳态与环境”这个必修模块。对这种新颖的设计，有许多教师不理解，也有一些教师从科学性和合理性方面提出了质疑。本文就此谈一下个人的看法。

一、生物课程内容结构体系的建构

1959年，布鲁纳（Jerome S.Bruner）在《教育过程》中提出了他的结构主义课程的思想，他主张：“不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构，学习结构就是学习事物是怎样相互关联的。”自此以后，课程内容要结构化，成为课程专家的普遍追求。

（一）生物课程内容体系改革的必要性

传统的高中生物课程以生命的基本特征来组织内容，这也是传统的普通生物学的学科结构。但是，我们现在必须考虑两个问题。一是现代课程论认为课程体系要反映学科体系，但不等同于学科体系。它除了考虑学科体系，还要考虑学生的认知发展和社会需求。生物学科的内容包括由事实、概念、原理和规律组成的理论体系，及其隐含的学科思想和方法。因此，生物课程的内容既可以根据知识理论体系建构，也可以根据学科思想和方法建构，两者各有其合理性。二是20世纪后半期发生的“生物学革命”，使生物学的“范式”发生了改变。库恩（T.S.Kuhn）在《科学革命的结构》一书中说：“科学革命以后，教科书和它们提出的历史传统必须重写。”例如，已故陈阅增先生主编的《普通生物学》，就打破了传统的普通生物学学科体系，根据当代生命科学从微观到宏观的发展，“按生命的主要结构层次，从低层到高层安排。”[1]

（二）构建生物课程内容结构体系的思路

课程内容结构体系构建的依据，是课程内容之间的逻辑关系和心理学方面的关系。逻辑关系指学科知识之间内在的联系，心理学方面的关系指按照编者所理解的学生认识发展，把课程内容加以组织的关系。对科学课程而言，一般的倾向是在高年级采取逻辑结构的体系，在低年级以心理学结构的体系为主。我国的课程向来关注知识体系，构建高中生物课程的思路，按我国的国情只能取前者。

按逻辑关系构建课程体系，又可以有不同的方法。例如，1.可以按形式逻辑的方法，将若干科学事实或概念作为逻辑起点，通过演绎推理构建一个公理化的体系。这种方法在物理、化学中用得较多，对生物课程，《标准》首次将概念列入了课程目标，《标准》中“遗传与进化”模块的内容，也主要以类似的方法构建；但由于生命系统的复杂性和生命现象的不确定性，以形式逻辑构建知识体系只能适用于生物科学的少数领域。2.进化论无疑是生命科学中最大的一个统一理论，研究生物进化的机制不仅要追溯漫长的生命历史，覆盖各种生物进化现象，并与生命起源承接，还要能对现今全部的生命现象给出说明。我国在20世纪50年代，曾在普通高中开设“达尔文主义基础”课程，希望以进化论为框架构建生物课程体系；但由于进化论远未成熟，结果使生物课程受哲学的支配而走上非科学的道路。3.当代生物学的发展，形成了系统生物学（Systems Biology）。对生命的本质，生物学界长期存在活力论和还原论之争。20世纪30年代后，科学界对生命的本质提出了新的认识，就是机体系统论。1952年，美籍奥地利生物学家、系统论创始人贝塔朗菲（L.V.Bartalanffy）出版了英文版的《生命问题──现代生物学思想评价》，提出了机体系统论的基本原理：整体原理（组织原理）、动态原理、自主原理。这些原理表明：生物有机体是一个独特的组织系统，其个别部分和个别事件受整体条件的制约，遵循系统规律；生命有机体结构产生于连续流动的过程，具有调整和适应能力；生命有机体是一个具有自主活动能力的系统。[2]1968年，贝塔朗菲又在此书的基础上，进一步写成《一般系统论──基础、发展、应用》，创立了系统论，生物学也由此发展出“系统生物学”。系统生物学的一个重要方面，就是利用系统概念、系统思想和系统方法来理解生物学知识，重新整合原有的生物科学知识体系。这已成为“生物学革命”的内容之一，国际上称为“利用系统方法进行生物学革命”。“稳态与环境”模块的知识结构就是以系统生物学的思想构建的。

二、“稳态与环境”模块的知识结构

（一）关于稳态、调节和环境

稳态的概念最初来自生理学。生理学把维持内环境理化性质相对恒定的状态叫做稳态。稳态是一种复杂的、由体内各种调节机制所维持的动态平衡，一方面是代谢过程使内环境理化性质的相对恒定遭到破坏，另一方面是通过调节使平衡恢复。整个机体的生命活动正是在稳态不断受到破坏而又同时得到恢复的过程中得以维持和进行。后来，稳态的概念逐步扩展，它不仅被用来说明内环境理化特性的动态平衡，而且人们发现细胞、群落和生态系统在没有受到激烈的外界环境因素影响时，也都处于类似的状态，都可以用稳态这个概念来说明它们相对稳定状态的维持和调节。

稳态调节的概念原来也来自个体水平的生理学，例如，哺乳动物体内的温度、渗透压、pH以及各种电解质和营养物的浓度都保持在一个稳定的范围内，这是在其自身神经体液系统调节下，随时进行反馈调节而实现的。生态系统虽然没有与此类似的调节机制，但也具有一定的抵御环境压力、保持平衡状态的能力。特别是成熟的生态系统，每年的能量收支大致相等，营养物质循环近于“封闭式”，流失极少，系统能相当长久地保持一定的外观和结构，这些都是稳态调节的结果。

（二）“稳态与环境”模块概念体系的建立

任何一门科学，都是一个相对完整的理论体系，都是一个知识系统。从一般形式上看，都是由科学事实、基本概念、特定方法、相应理论以及应用范例等构成的。以生命的基本特征为框架来整理和概括生物科学事实，虽然容易被理解，而且从科学发展过程来看，分门别类地划分和组织材料，确实是一切科学的一项必不可少的任务，但是科学事实本身和若干科学事实的简单堆砌毕竟还不等于科学。事实只有以系统的概括的形式表现出来，并且成为概念和规律的根据和验证时，才能够变成科学知识的组成部分。

以这样的观点来看《标准》中“稳态与环境”模块的内容，“3.1植物的激素调节”和“3.2动物生命活动的调节”两个单元，提供的是经过整理的科学事实，它们是建立科学理论的基础和前提。在后续单元中，“说明稳态的生理意义”和“阐明生态系统的稳定性”等知识点，提出了“稳态”的概念；“举例说明神经、体液调节在维持稳态中的作用”“概述人体免疫系统在维持稳态中的作用”“举例说出生态系统中的信息传递”等知识点，提出了“调节”和“环境”的概念。科学概念是由大量科学事实和经验材料经过理性加工和提炼而形成的，科学概念一旦获得，就会使人们的认识发生飞跃，使已有的知识系统化、理论化。然而，概念虽然重要，但仅有概念还不能形成科学理论，概念只是理论的逻辑起点。在稳态、调节和环境概念的后面，还有一个更核心的概念，就是“系统”。因为稳态是系统的状态，调节是系统的行为，环境是系统的存在。这样，“稳态与环境”模块就以“系统”这个本体论概念作为核心概念，以“稳态”“环境”和“调节”三个科学通用概念把生物个体水平和生态系统水平的要素、行为、稳定和发展等问题统一起来，并以“描述体温调节、水盐调节、血糖调节”“描述群落的结构特征”“阐明群落的演替”“讨论某一生态系统的结构”等作为这个理论体系的应用范例。

需要明确的是，这个概念体系是隐性而不是显性的，是运用系统生物学的思想建立的。教材如何编写，教学如何进行，则需按具体情况而定。

三、“稳态与环境”模块的科学方法

一个科学的理论体系，除了科学事实、基本概念、相应理论和应用范例，还有一个重要的方面是特定方法。“稳态与环境”模块的科学方法，主要是系统分析方法以及以模型和数学方法为主的逻辑方法。

（一）系统分析的思想和方法

《标准》在“稳态与环境”模块的前言中指出：“本模块选取有关生命活动的调节与稳态的知识、生物与环境的知识，有助于学生理解生命运动的本质，了解系统分析的思想和方法，提高对生命系统与环境关系的认识。”[3]这就明确提出了“系统分析的思想和方法”。现代生物学的分析性研究已深入到分子、量子水平，但为了揭示生命运动的奥秘，还必须从生命系统的各个组成部分的联系和相互作用中，从它们和外界环境的相互联系和相互作用中来了解整体，这就需要进行系统分析。系统分析能力是一种非常重要的综合实践能力。例如，植树造林是中央的号召，但西北一些地区年降水量很小，蒸发量很大，其地下水主要靠地表下的渗透作用（如熔化的雪水）。在这些地区植树，地下水会因树木的蒸腾作用而过量散失，导致水位下降甚至枯竭。于是近年来中央指示这样的地区要多种草。然而，在我国的中、东部地区，却出现了砍树种草的热潮。殊不知在高温多雨地区，树的生态效益要远远超过草。结果，一些城市政府部门又不得不规定绿化至少要有多少比例的乔木和灌木。导致这些失误的原因就在于缺乏系统分析的思想。

转贴于 现代系统分析包括定性分析和定量分析，定量分析是基于数学工具进行的，高中生物学教育一般只能做定性分析。如同美国《国家科学教育标准》所要求的“学会从系统的角度思考和分析问题”，具体说，就是运用系统的概念和系统分析的思想，一方面对生命系统的要素、结构、边界、环境、性能等系统的基本特征做分析，另一方面对系统的状态及其调控做分析。以生态系统为例，其要素指组成成分，即生产者、消费者、分解者等生物成分和非生物的物质和能量；结构包括时空结构和营养结构（食物链和食物网）；边界指系统的范围，生态系统是模糊集合，其边界是一个模糊概念，根据研究的需要划定；环境指一个生态系统的外部环境条件，系统与环境之间具有物质、能量和信息的交流，两者相互联系、相互影响，并共同组成一个更大的系统；性能指系统整体的特性和功能，系统的整体特性表现为该系统与其他系统的区别，系统的功能则反映了系统与外部环境相互作用的程度，或系统获取输入、予以变换而产生输出的能力。以上这些方面构成了一个生态系统的基本特征。至于系统的状态，生态系统都是开放系统，系统的稳态就是生态平衡状态。每个生态系统都具有一定的自动调节能力，在不断变化的环境条件下，依靠自我调节机制维持其稳态，实现物质循环和能量流动的相对稳定。生态系统状态的另一个重要指标是它的生产量，包括输入、输出、净生产量和效率。类似的分析在个体水平和群体水平均可进行。“稳态与环境”模块中的“描述群落的结构特征”“讨论某一生态系统的结构”“阐明群落的演替”“分析生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用”“阐明生态系统的稳定性”“探讨人口增长对生态环境的影响”“关注全球性环境问题”等知识点，以及“利用计算机辅助教学软件模拟人体某方面稳态的维持”“调查当地自然群落中若干种生物的生态位”“调查或探讨一个农业生态系统中的能量流动”“调查当地生态环境中的主要问题，提出保护建议或行动计划”等活动建议，都需要渗透和利用系统分析的思想和方法进行教学。

（二）数学和模型方法的运用

20世纪30年代，贝塔朗菲在提出机体系统论概念的同时，主张用数学和模型方法研究生命现象。

1.模型方法

《标准》依据国际科学教育的发展，将模型和模型方法列入了课程目标。所谓“模型”，是指模拟原型（所要研究的系统的结构形态或运动形态）的形式。它不再包括原型的全部特征，但能描述原型的本质特征。[4]模型方法是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式。模型一般可分为物理模型和数学模型两大类，通常说的模型即指物理模型。物理模型可以模拟客观事物的某些功能和性质，它包括物质模型和思想模型两类。在高中生物课程中经常使用的物质模型有实物模型如生物体结构的模式标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型等。思想模型是物质模型在思维中的引申，根据构建模型的思想方法的不同，又可以分为两类。一类是以形象化方法（或称为意象思维方法）构建的具象模型，它是人们在思维中通过对生物原型的简化和纯化而构思出来的。具象模型具有一定的形态结构特征，如DNA分子双螺旋结构模型、生物膜液态镶嵌模型等。它能使研究对象直观化，既可以促进研究，又可以简略描述研究成果，使之便于理解和传播。另一类是以理想化方法（或称抽象思维方法）构建的模型，是人们抽象出生物原型某些方面的本质属性而构思出来的，例如呼吸作用过程图解、光合作用过程图解等过程理想模型，食物链和食物网等系统理想模型。这类模型使研究对象简化，在科学研究中用于计算推导，引申观察和实验的结论等方面。

在现代生物科学研究中，模型方法被广泛运用，DNA双螺旋结构模型的成功就是一个范例。在生物科学学习中，模型提供观念和印象。认知心理学认为，人的知识经验既包括概念系统，又包括表象。前者有概念、原理、规律、理论，后者的成分包含观念和印象。当代不少学者都主张把表象看做一种符号要素，与语言等其他符号要素一样具有抽象、概括、组合和再组合的功能，因而能构成思维的操作。所以模型提供的观念和印象，不仅是学生进一步获取系统知识的条件，而且是学生认知结构的重要组成部分。正因为如此，美国《国家科学教育标准》把模型和科学事实、概念、原理、理论并列为科学主题的重点，并将构建、修改、分析、评价模型作为高中学生的基本科学探究能力。

“稳态与环境”模块中有两个活动建议：“探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替”和“设计并制作生态瓶”，都是运用模型的探究。例如，“设计并制作生态瓶”制作的是一个活体实物模型，运用这个模型进行的是对生态系统运行的模拟实验。在科学研究中，有时受客观条件的限制，不能对某些自然现象进行直接实验，这时就要人为地创造一定的条件和因素，在模拟的条件下进行实验。利用活体实物模型进行的模拟实验，在生命科学研究中被广泛应用，但具有一定的复杂性。因为变量较多，而且变量之间的关系，除因果决定性因素，还存在许多非因果决定性的因素，所以需要做系统分析。就本案例来说，一方面需要对生态瓶的组成成分、结构、环境、性能等做分析，另一方面需要对系统的能量转换和物质流动状态及其调控做分析。这对学生深入理解生态系统的结构、生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用、生态系统中的信息传递、生态系统的稳定性等，无疑具有重要的教育价值。但也正因为生命系统的复杂，所以活体生物模型与实际事物相比，存在较大差异。这是需要讲清楚的。

2.数学方法

数学方法指运用数学语言表述事物的状态、关系和过程，并加以推导、演算和分析，以形成对问题的解释、判断和预测的方法。目前，数学在生物学、医学等领域正起着越来越重要的作用，甚至医生做手术之前都可以先进行数学模拟以预知各种方案可能出现的后果，再依据个人的经验来选择手术方案。数学方法在科学教育中的价值更是不言而喻，《标准》对数学方法的使用，包括以下4个方面。

（1）定义概念。概念有具体概念和抽象概念之分，具体概念指能通过直接观察获得的概念，即实物概念，例如细胞、组织等结构概念，呼吸、遗传等生理活动概念；抽象概念不能通过观察习得，只能通过下定义才能习得，例如呼吸作用、新陈代谢等概念。在抽象概念中，有一类是用数学式来定义的。这类定量的概念以数学方法揭示事物的本质及其发展变化规律，为研究工作提供一种简明精确的形式语言，具有重要的科学认识论价值和方法论价值。“稳态与环境”模块没有明确要求用数学式定义概念，但“列举种群的特征”这个知识点，如果涉及种群密度，年龄结构和性别结构，出生率和死亡率等，那就是用数学式定义的概念。

（2）对生命现象的空间关系和数量关系进行描述、分析和计算。例如，以条形图、曲线图、统计图等来表现某一生命现象的统计数字大小及其变化，这在生物课程中已广泛应用。

（3）统计方法的运用。统计是研究随机现象的统计规律性的方法。统计性规律在生物界广泛存在，主要包括两类。一类是大数过程的规律性，即大量随机事件所组成的系统的规律性，如遗传性状传递过程中的规律。这类问题可用描述统计方法解决。另一类是某些生命系统行为的规律性，例如，生态系统中某种群数量的变化及其生灭过程、生物个体生态寿命的预期分析等，它们是不同条件下生命系统某种行为潜在可能性的数量估计，而不是实际存在的状况。这类问题可用选取统计方法解决。描述统计方法和选取统计方法，《标准》都已引入。描述统计方法主要是对观察、实验的原始材料进行整理、分类、分析等统计加工，得到统计事实。孟德尔正是使用描述统计方法对豌豆杂交实验结果进行定量观察和数据分析，才发现了遗传性状的分离现象和自由组合现象。选取统计方法又称统计推理，是从样本到总体的推理。例如，对种群数量、密度的研究，要完全获得某自然种群总体的状态、特性和变化规律的信息是困难的，甚至是不可能的，实际上也无必要，所以往往根据由样本（样方）所获得的统计事实来推断总体。“稳态与环境”模块中有两个活动建议：“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”和“土壤中动物类群丰富度的研究”。前者是用描述统计方法表达大数过程的规律性，后者是用选取统计方法进行从样本到总体的推理。

（4）用数学模型来表现生物学现象、特征和状况。生物数学模型有两类：一类为确定性模型，它用数学方法描述和研究必然性现象，例如某生物个体的生长曲线、细胞分裂过程中DNA数量变化曲线等；另一类为随机模型，它用概率论和统计方法描述和研究随机现象。例如，种群基因频率的变化没有确定性，有多种可能的结果，究竟出现什么结果是偶然的、随机的，但当种群由大量个体组成，并能随机繁殖传代时，基因频率和基因型频率的变化又表现出统计规律性。1908年，哈迪和温伯格用遗传平衡定律（Hardy.Weinberg定律）对此进行了描述，这个随机性的数学模型为种群遗传学研究奠定了基础。对数学模型，“稳态与环境”模块中安排了一个要求：“尝试建立数学模型解释种群的数量变动”。

根据以上对“稳态与环境”模块知识结构和科学方法的分析，其科学性和合理性应该是没有问题的。当然，随之而来的教材编写和教学实施的问题，仍需要我们认真研究。

参考文献

［1］陈阅增，等.普通生物学──生命科学通论［M］.北京：高等教育出版社，1997.8.

［2］路德维希·冯·贝塔朗菲.生命问题──现代生物学思想评价［M］.吴晓江，译.北京：商务印书馆，1999.

篇10

一、加强实验课教学，培养学生的创造性思维能力

生物实验课不仅可以吸引学生的注意力和学习兴趣，而且有助于知识的理解和掌握。因此在生物学教学中，一定要重视实验课，尽量多开实验课或演示实验。在实验课中，除必要的实验方法和步骤外，尽量减少束缚性条件，鼓励学生大胆思考和尝试，并对自己的实验结果作出推测和解释。如在脊蛙反射实验中，在完成规定的实验内容后，教师可进一步引导学生继续试验。刺激蛙背部右侧和左侧反应有什么不同？刺激一侧时对侧肢体有什么反应？刺激的强弱与反应的关系？等等，让学生亲自动手去做，动脑去想，然后发表自己的认识或看法。最后教师在充分肯定每位学生实验成绩，包括探索精神的基础上，对其实验结果做出正确的分析总结。

二、采用“探本溯源”的教学方法，培养学生科学的学习方法和思想方法

生物科学是一门实践性极强的学科，观察、分析、试验是生物学科的基本研究方法，重多的知识都是前人在观察思考及反复试验的基础上获得的，其中有不少经典实例，在这些知识的教学中不妨用精练的语言、简明的图表及一个精彩的小故事“探本溯源”，简述知识的获得过程，引导学生沿着科学家的研究历程，循着科学家的思维方式和研究方法去接受、理解和掌握知识。以此激发学生的求知欲望，培养学生的思考力、判断力、表现力等。如在学习达尔文自然选择学说和人类进化发展内容时，可先在教师的指导下组织学生观看有关录相资料、参观动植物园，了解自然界生物间的有趣联系，之后简要介绍达尔文的环球旅行及其通过旅途的所见所闻产生生物进化思想的过程。这样通过“活动―体验―评价”的教学模式，既可激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，又培养了学生的观察、思考、判断能力，使学生掌握了学习和研究生物学的科学方法。

三、优化习题和试题，培养学生理解知识、运用知识的能力

实施素质教育，不是不要考试。因为考试是衡量和促进学生掌握科学文化知识的重要手段，科学调整命题方式和考试形式对素质教育的实施具有重要意义。根深蒂固的“应试教育”使学生对许多知识只知其皮毛，而其中包含的“道”和“理”却知之甚少。因此在教学中，要从习题和试题入手，大胆改革题型，并给学生留有充分思考的余地，鼓励学生用自己的语言表达自己的思维，以扩展学生的思路，活跃学生的思维，使其能在学习知识的同时，学会运用知识。如在学习遗传与变异、生物与环境等内容时，都可以提出一些具有启发性和思考性的问题，让学生通过对生活（子女与父母的长像、性格的异同）、对自然（生物与环境的关系，生物在环境中的作用）的观察、思考，发表自己的观点和看法，以求得对知识的理解、掌握和运用。