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二、通過知識（包括概念、原理、規律）的教學“滲透”科學方法，培養學生科學探究品質
生物學概念是反映生命現象和生命過程本質屬性的一種思維方式，是生物事實的抽象。借助于這種概括、抽象的思維方式，人們找到了復雜的自然世界的簡單規律，建立了假說、模型等抽象的思維方式。
生物科學方法教育就是要幫助學生生動活潑地、主動地從諸多事物及其變化中去尋求規律、構建科學概念。科學概念的形成，常用的科學方法策略有以下幾點。
1.建立在豐富的事實基礎上，運用歸納法提煉生成。只有相關的事例越豐富，才有可能抽象、概括，從而形成一種理性的解釋和表述，即概念的初步建立。例如，“細胞是構成生命的基本結構和功能單位”，這是一個基于大量觀察，觀察動物、植物、其他生物的身體結構，運用歸納推理得出的一個結論。并不是只有施萊登、施旺分別用顯微鏡觀察植物、動物的結構，還有其他許多學者先后觀察了各種生物材料，才總結出這一科學概念。這樣的教學目的是引導學生認識到必須在觀察植物、動物等多種細胞基礎上，也才有可能建立這一概念。
2.概念教學時要注意聯系生產生活實際，通過舉例演繹生成。如在學習“頂端優勢”時，可呈現幾個生活現象：園林工人修剪行道樹，對盆栽花卉進行造型等，從分析這些生活現象中獲得對頂端優勢的感性認識。以此引導學生進一步列舉自己所熟悉的例子，諸如“果樹整枝修剪”、“茶樹摘心”、“棉花打頂”等例子，通過這些事例幫助學生理解概念。
3 .概念教學時要重視實驗。觀察和實驗是研究自然科學的基本方法，通過實驗，可以提高學生對概念的認識。例如，在學習“滲透作用”概念時，教師可先進行滲透裝置的演示實驗：根據觀察滲透裝置中長頸漏斗內液面的上升或下降，指導學生進行分析和討論，對兩組實驗現象進行比較與分析，引導學生將問題的焦點集中于半透膜兩側的物質分子大小的差異，最后得出滲透作用即水分子或其他溶劑分子通過半透膜的擴散。并讓學生設計坐標系，用數學模型（坐標曲線）表示三種運輸方式過程中物質的濃度梯度、氧氣供應量與物質的運輸速度之間的關系。這樣的概念教學中充分“滲透”科學方法，便于生成概念。
三、通過實驗“體驗”科學方法，感受科學探究過程
生物學是以實驗為基礎的科學，回憶和解讀生物科學史中的實驗僅是生物教學中的一小部分，學生親歷實驗是實驗教學的主要內容。新課標中安排了大量的“演示”、“實驗”、“做一做”，把實驗與其他教學內容緊密地結合在一起，使實驗成為高中生物教學中“教”的手段，也成為“學”的手段，更是學習、認識科學方法的手段。例如，人教版必修1教材中“酶在細胞代謝中的作用”一節，教材重點安排學生做過氧化氫在不同條件下分解速率的實驗，教師要通過引導學生做實驗并得出結論，從而切身體會到酶具有很高的催化效率及其生理意義。通過實驗使學生充分體會控制變量（理解自變量、因變量、無關變量以及什么是對照實驗），假說方法以及用圖像法（繪坐標圖區別酶和無機催化劑催化效果比較等）等科學實驗方法，這樣的教學有助于培養學生的科學探究能力。同時利于培養學生敢于質疑、敢于創新、大膽猜想的科學精神和態度價值觀。
四、通過解題“理解”科學方法，形成“生物思想方法”
“學以致用”，科學方法教育的最終目的無非是提高學習者的科學探究能力，而在高中生物教學中一個重要的落腳點無非是解題和運用能力。近年來的生物高考試題更加重視對學生生物學科素質和能力的考查，如科學態度、意志品質、合作精神、觀察能力、動手能力、分析和解決問題的能力和科學探究的方法等。以實驗題為例，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。
①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。
②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，有利于培養學生科學縝密的邏輯思維習慣。
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在中學生物教學中培養學生的科學素質應首先明確科學素質的內涵及其教育目標。科學素質主要指人們在認識自然和應用科學知識的過程中表現出來的內稟心理特征。科學素質的發展以科學知識、科學技能、科學方法的掌握和積累為基礎。一個人只有在對科學文化的學習和實踐活動過程中，通過具體的科學知識、科學技能、科學方法的內化和升華，才能逐步形成自己的科學能力和科學觀。此外，影響科學素質形成和發展的因素還有興趣、情感、意志和作風等非智力因素。缺乏良好的非智力因素，會嚴重影響一個人所能達的科學知識與能力水平，影響到科學觀的高度。筆者認為，在中學生物教學中培養學生的科學素質，應重點從以下幾個方面推進。
一、培養學生學習生物的興趣
興趣是學生力求接觸和認識某種事物的意識傾向。它對學生的學習活動起著推動的作用，在教學中首先必須重視學生興趣的培養。一是通過設置問題，調動學生的學習興趣。好刨根問底是青少年學習的特點之一。實踐表明，學生運用自己的智慧克服困難越多，興趣也就越高。在教學中，教師應重視設問，從一個疑點的解決到另一個疑點的出現，步步深入，一環扣一環，從而引發了學生積極主動的思考，激發他們的學習興趣。二是運用直觀教學增強學生的學習興趣。生物學是直觀性很強的一門學科。直觀教具有實物、標本、模型掛圖，直觀手段包括投影、錄像等。除了經常使用傳統的直觀教學媒體外，網絡教學可引導和組織學生上網查閱有關資料，或采用網絡信息技術，將大量的信息和資源放在相關的網頁中，可以提高學生的直接興趣。三是點撥前沿知識，提高學生的學習興趣。興趣產生于認識和需要。科技前沿知識由于具有新和奇的特點，可以更好地提高學生的知識興趣。如克隆技術、人類基因組計劃等，對學生有一種神秘的吸引力。如果教師把社會責任適時地加進去，就能更好地提高他們的興趣。
二、培養學生對知識的追求和獻身精神
在科學的道路上沒有平坦道路可走的。教師要告訴學生生物學家們要經過長期地辛勤勞作，刻苦努力，方能達到目標。偉大的生物學家達爾文為能得到真實有效的科學數據在巴西的巴伊亞進行為期5年的科學考察。我國的生物學家彭加木為了開發邊疆資源，幾次不畏險阻，到風沙無情、大地險惡的新疆羅布泊地區考察，第四次闖進羅布泊時不幸遇難，為科學而獻身。科學家就是要有這種追求真理，不怕犧牲的精神，只有思想上的大無畏，才能沖破思想束縛，取得異乎尋常的科研成果。在教學的各個環節中，要求學生學習科學家這種不畏艱險的獻身精神。
三、培養學生的科學探究方法
近幾十年來，許多科學教育家認為科學探究是學生學習科學的有效方式之一，也是目前中學生物課程改革的基本理念之一。生物學科的探究能力主要體現在觀察、實驗、思維能力。生物科學方法是指揭開生物世界奧秘的各種途徑、手段。在生物科學方法中，最重要的有觀察法、實驗法、科學思維法等。結合生物教學，指導學生掌握生物科學方法，并靈活運用科學方法。首先，要培養學生的觀察方法。觀察可分為質的觀察和量的觀察兩種類型，是科學認識過程中的實踐環節，是科學研究中獲得感性材料所必需的，是研究人員收集事實最常用的方法，生物學更注重觀察。在教學觀察中，可以引導學生注意以下幾個問題：
（1）明確觀察目的。
（2）選擇適當的觀察對象。
（3）采用適當的觀察手段。
（4）觀察完畢后要進行比較、分析和歸納。
在生物教學中，不僅要使學生看到觀察的對象，還要指導學生掌握正確的觀察方法，如由局部到整體，由表及里，從上至下等都是生物學常用的科學觀察法，應盡量以探究性的啟發代替結論性的解釋，使學生在愉快的情境中進行學習，進而培養學生的探究能力。其次，要培養學生的實驗方法。實驗是生物科學中的另一種基本研究方法，隨著現代自然科學的飛速發展，研究的內容越來越廣泛，實驗方法的種類也日益增多。涉及中學生物的實驗方法有探索性實驗、驗證性實驗、定性實驗、對照實驗、模擬實驗等。生物實驗的一般程序為：觀察現象、提出問題、作出假設、設計實驗、完成實驗、得出結論、表達交流。在教學過程中，根據實驗目的不同，在提出問題的基礎上，讓學生自己安排實驗，設計實驗步驟，通過現象觀察并收集資料、數據再進行分析思考，概括或歸納出結論。再次，要培養學生的思維方法。比較、分類、類比、歸納、演示、分析、綜合等，都是生物學中常用的思維方法，這些思維方法在生物觀察實驗、理論研究等方面都有重要作用。
四、培養學生的科學態度
實事求是對于學生來說是一種非常重要的品質。應當把對學生實事求是品質的培養滲透到生物教學中。第一，要求學生真實地報告和記錄在實驗中觀察到的現象和數據，在實驗設計時提醒學生選擇的實驗材料要容易獲得，思路要明確，要有對照實驗。實驗完成之后要求學生實事求是寫出實驗報告。第二，通過介紹科學家的故事感染和教育學生，如把光合作用發現史、生長素發現史等有關科學家原始經典實驗過程及探究精神的內容貫穿教學中，讓學生感受科學家在科學研究過程中表現出的人格美。如實事求是的科學態度，敢于懷疑、追求真理的科學精神，堅韌不拔的意志，謙遜的品格，合作的精神，大膽的想象，嚴謹的方法和奇妙的靈感等。
五、培養學生的創新合作精神
創新精神、合作精神是科學素質的重要內容。一方面，要激發學生的創新意識。鼓勵學生收集大量的生物科技資料并匯報交流，激發學生的探究興趣和科技創新興趣。另一方面，要培養學生團結合作的精神。可以通過小組合作的方式，共同做好一個課題。強調團結合作的精神，讓學生自發分成若干個小組，合理分工，齊心協力，做好課題研究工作。這樣不僅能夠提高學生對信息的處理能力，還可以培養學生團結合作的精神。
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老一輩教育家楊寅初先生（1937）在其教學論著中用一單元專門提出要注重科學方法的訓練；北師大陳皓兮教授（1987）的教學論著中寫道：60年代以來，在各國生物教育中都突出地提出要使學生在學習過程中善于從自然事物、自然現象中去發現問題，通過觀察實驗、積累資料、進行推論，借以學會認識客觀自然界的科學方法[1]。可見，中學生物教學中進行科學方法的教育，并不是一個新的話題。科學方法在學科學習的結構中，起到了橋梁和紐帶的作用，它將知識“變活”，將知識與實際產生聯系。目前，已有生物教學研究者在其學術論文中提出，高中生物新課程中涉及的科學方法主要有：觀察法、實驗法、模擬法、量化法、歸納法、演繹法、分析和綜合法、類比法等[2]。
生命科學是一門以實驗為基礎的學科，它在構建學生生命價值觀、培養學生創新能力等方面都有著巨大的意義。本研究試圖構建生物科學方法的分類理論，將中學生物科學方法教育的內容進行分類，進而提出在中學進行生物科學方法教育的實施路徑。
一、中學生物學科學方法教育內容的確立
1.生物學科學方法的內涵
方法，指人們認識世界和改造世界所應用的行為方式、程序及手段的總和。在科學研究中，是指借助于思維取得新信息、新成果的方式和手段[3]。科學學的奠基人貝爾納說得好：“良好的方法能使我們更好地發揮運用天賦的才能，而拙劣的方法則可能阻障才能的發揮”[4]。科學方法，指人們在認識世界的實踐活動中總結出來的正確的思維方式和操作方式，是獲取科學知識的程序或過程[3]。“與科學知識相比，科學方法具有更大的穩定性和更普遍的適用性”[5]。因此，在中學科學教育中，讓學生獲取科學方法比獲取科學內容本身更為重要。
方法是一種途徑，既能夠創造知識也能夠應用知識，只有掌握了方法，才能夠使理解科學和終身學習成為可能。學生對生物科學方法的學習不會自發進行，需要教師的教學指導。有研究者認為，科學研究方法必須基于特定理論進行觀察、實踐和測量，而科學方法包括通過觀察和實驗進行數據的采集，以及形成和檢驗假說。通過對上述內容的總結，筆者將生物科學方法的內涵界定為：人們在認識和解決生命科學問題的實踐活動中，總結出來正確的思維方式和操作方法，從而獲取生物科學知識的過程。
2.生物科學方法顯化教育的內涵
盡管大多數教師都能夠意識到科學方法教育的重要性，但對于生物科學方法教育的理解與感悟卻參差不齊，原因在于生物科學方法教育一直處于隱性教育水平。有研究者對物理科學方法隱形教育總結出以下不足：教學目標不明確、教學內容不明確、教學效果不顯著[6]。
和隱性教育對應的是顯化教育。所謂科學方法顯化教育，是指教師有意識地公開進行科學方法教育，學生有意識地學習科學方法，以達到理解知識、掌握方法和形成科學態度的目的[6]。中學生物科學方法教育也應當從隱性走向顯化。生物是門實驗學科，意味著生物學的知識本身就是由實驗、實踐中得來，知識的運用也體現在實驗中。在中學生物學的教學中，一是要體現出生物科學技能的必要性，二是通過思維方法的顯化，使得隱性認知得以被剖析，讓學生能夠認識并有意識地培養相關的思維方法，通過有針對性的訓練，使得學生能夠像一個“科學家”那樣思考和解決生物學問題、應用生物學知識。
3.中學生物科學方法的分類
筆者從歷史觀的角度縱向梳理了我國生物科學方法教育的內涵，翻閱從民國時期到當代的主要“生物課教學法”和“生物課程與教學論”，將其中作者意圖涉及的生物科學方法進行了整理（如表1所示），其核心思想是讓學生在認識和學習生物學中習得正確的思維方法及研究方法。
盡管上述生物教學的論著中對生物科學方法都沒有專門的敘述，但都提出了生物科學方法在生物學教學中的重要意義，并且涉及了生物學研究方法、生物學思維方法在培養學生生物科學素養中是不可或缺的角色。筆者按照生物學學科方法、生物學思維方法這兩類基本科學方法，構建了中學生物科學方法分類模型（如圖1所示）。
圖1 中學生物科學方法分類
（1）生物學思維方法
生物學思維方法是指生物學科研究方法中概括出來進行理論思維的方法，如分析、歸納、綜合、控制變量等方法。這些方法指導著學生在遇到生物問題時，能夠正確找出原始問題，并運用正確的思維方式去研究問題，進而更好的解決問題。一般來說，在中學生物教育中，用來進行理論思維的方法包括：分析、歸納、綜合、假說演繹、類比推理、比較、抽象化、對比實驗、控制變量等。但是由于思維是隱秘的，在日常教學中往往會忽視以其作為目標進行教學設計。
（2）生物學學科方法
生物學學科方法指在生物學中最常用的揭示生命現象的方法，它包括進行研究的流程，即科學探究的過程方法，如生物科學探究過程技能：發現問題、提出假說、設計實驗、完成實驗、分析數據、得出結論這整個的過程；也包括在中學科學探究中所運用的最基本方法，如生物操作方法：顯微鏡操作、觀察、解剖、染色、過濾、制作裝片、同位素標記法、調查、標本制作、純化、蒸餾、萃取等。它是整個生物科學研究的基礎，也是學生學習生物學知識，打好生物學基礎的必備條件。由于其與生物學科有直接密切的聯系，它也被稱之為強認知方法。
（3）中學生物科學方法的內在聯系
哲學中的科學方法從具體到一般層層遞進，下一層是上一層的基礎，而在生物科學方法的結構中，可以看到學科方法和思維方法之間有著直接的關聯，它們并不存在層級的高低，思維伴隨著學科的學習，學科方法的強化也鍛煉了思維方法。從認知的角度看，在解決問題時，會同時應用到思維方法和具體研究方法，但不論是生物學科方法還是生物思維方法，都應以中學生物學知識作為載體去強化和訓練。
二、中學生物科學方法教育內容的實施
1.中學生物學學科方法教育的實施
生物學學科方法在生物實驗教學中體現得最為明顯，通過生物實驗課、生物實踐活動，能夠有效地讓學生體會和感受科學方法在實際研究中的應用。例如，在“探究植物細胞的吸水和失水”實驗中，涉及制作裝片、使用顯微鏡、觀察、對比的思維和操作，那么教師在實驗課開始之前，就應當對學生明確提出要求，要求其正確使用顯微鏡和制作臨時裝片，并將過程告知學生，接著提出實驗需要解決的問題，讓學生自主進行實驗的計劃，鍛煉學生的科學探究思維。
2.中學生物學思維方法教育的實施
思維方法通常是滲透在教學內容當中，需將其顯化，使學生明確。比如，研究PH值對酶活性影響這一課時，通過控制其他因素只改變其中一種因素的控制變量法的應用在這里就顯得非常自然，而同時控制變量法又應用在很多其他知識的學習中，要注重在教學中對科學方法的總結和歸納。再如，分析和歸納是兩種最常見的科學思維方法，當學生通過實驗得出圖表或者曲線時，如何正確地分析和歸納也應顯化，以達到更好的教學效果。
三、中學生物科學方法教育的展望
1.在生物課程標準中顯化生物科學方法
我國現行生物課程標準是以生物知識為核心進行教學組織的，但從教育目的看，學習方法比知識更為重要。因此，以方法為核心、知識為框架的教學組織更有利于學生對于方法的掌握。課程標準作為綱領材料，應明確生物科學方法的重要地位。在生物課程標準中將生物學科方法和生物思維方法顯化在課程目標中，是生物科學方法教育的政策支持。
2.依據生物科學方法的邏輯組織教學
由于方法是現象與知識、知識與應用的聯接，根據生物科學方法來組織教學，將其作為邏輯組織教學能夠有效幫助學生掌握科學方法，建立學生科學方法知識體系。首先將中學生物中涉及到的科學方法進行羅列和總結，從橫向和縱向進行教學，以知識的角度看科學方法，然后通過科學方法組織知識體系。
3.提升生物教師的生物科學方法素養
教師是課堂的組織者、實施者，一切教育方法、教學策略的落腳點都是教師對學生的教學，因此，教師是最重要的課程資源。我國教育正處于改革的深水期，教師隊伍必須不斷更新自己的知識庫和教育觀念，才能跟得上教育改革的步伐。及時加強教師的專業能力，補充教師專業結構中的科學方法教育知識，是中學生物實施科學方法教育不可缺少的一部分。
參考文獻
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隨著科學普及實踐中對科學的文化方面越來越多的注重，科學史教育已經成為更好地理解科學、更好地將科學文化與人文文化相結合、更好地普及科學的最重要的手段之一。《普通高中生物課程標準》亦明確提出，學習生物科學史能使學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的方法，學習科學家獻身科學的精神。
在教學過程中，可以利用生物科學發展史資料，有目的地引入、創設與教學內容相符的生動具體的場景，將間接知識演化為直觀內容，以此激發學生的好奇心，促使他們去探索生命規律。生物科學史是科學方法不斷發展的歷史，學生關注其中，可體味科學家發現與解決問題的思路與方法，培養學生實驗能力和思維能力，提高學生科學素養，從科學家追尋的價值觀和規范中激發學生敢于質疑、敢于創新的精神。
一、利用科學史資料創設情境，引入新課題
1.科學史本身就有其歷史性和科學性，同時，許多生物科學史生動有趣，用它們來創設情境，引入新課題，能激發學生的求知欲望，吸引學生的注意力。
如，在介紹《伴性遺傳》時，可以利用18世紀英國著名的化學家兼物理學家道爾頓的圣誕禮物與紅綠色盲的故事，通過歷史故事創設情境。借以引入對紅綠色盲這一遺傳病的分析，吸引學生的注意，引入對伴性遺傳內容的學習。
2.在介紹科學史時，可以采取多種方式呈現資料，用問題驅動的方式創設情境，像科學家那樣產生疑問，發現問題，把學生從對故事的興趣轉入到對科學探索的興趣。
如，教學《DNA是主要的遺傳物質》時，可利用遺傳物質研究進程的資料展開討論引入新課。“20世紀中葉，科學家用超速離心技術發現染色體主要是由蛋白質和DNA構成。科學家產生一個疑問并對此爭論不休。由此，可以通過問題引導，展開討論：你認為遺傳物質可能有哪些特點？你認為證明某種物質是遺傳物的方法有哪些？”并可進一步引導學生探討：實驗是最有說服力的方法，科學家該用哪類生物作為實驗材料呢？是高等生物，還是低等生物？為什么？
如此層層遞進，引導學生追隨科學家探索的腳步，逐步深入理性思考，同時得到了科學思維的訓練。
二、利用生物科學史的材料組織進行探究性學習
利用生物學史的材料進行探究，是生物學新課程教學中常用的一種方法。根據新課程標準中相關內容的要求，對科學史的材料進行適當的選擇和組織，加以整理、轉化，設計成為有科學性和啟發性的探究課題。在教學中，應著重引導學生沿著科學家的思維和工作歷程，領悟科學家是如何發現問題、大膽假設、尋找證據、小心求證的，體驗科學家不斷深化對問題認識的過程和科學探索的精神。
如，在向學生介紹《DNA分子的結構》時，挖掘探究素材，設計探究過程，創造探究環境，引導學生參與構建DNA分子結構模型的探究活動當中。
1.借鑒前人的研究經驗，獲得靈感，確定構建模型的研究方法
查找沃森在構建DNA雙螺旋結構模型的有關科學史，將他們當時如何開展對DNA分子結構模型的研究工作，以及在探究DNA雙螺旋結構過程當中，如何獲得靈感并得到了哪些方法上的借鑒展示給學生。
沃森在《雙螺旋―――發現DNA結構的故事》一書中寫道：
“特別重要的是，我們曾認真討論了鮑林是怎樣發現蛋白質α螺旋的……不久，有人告訴我說鮑林的成功也很平常，并不是復雜的數學推理的結果……鮑林發現α螺旋并不是僅僅靠研究X射線衍射圖譜。主要方法是探討原子之間的相互關系。不用紙和筆，他的主要工具是一組分子模型。這些模型表面上看來與學齡前兒童的玩具非常相似……用同樣的方法解決DNA的問題！我們只要制作一組分子模型，開始擺弄起來就行了。”
在學生閱讀的基礎上，設置問題：這段描述，帶給你怎樣的啟示？鮑林帶給沃森的靈感是什么？沃森等科學家在揭示DNA結構的過程中，采用的研究方法是什么？引導學生進行思維探究，確定構建物理模型的研究方法。同時，也可以讓學生在潛移默化中感受科學家對科學探究的熱愛及科學態度、科學精神。
2.構建DNA雙螺旋結構物理模型
（1）構建DNA基本單位――脫氧核苷酸的結構模型
查找科學家研究DNA分子結構的有關科學史，將DNA的基本單位――脫氧核苷酸的相關情況整理后，展示給學生。
將脫氧核苷酸的相關情況，整理成探究性問題：組成DNA的基本結構單位是什么？每個基本單位是由哪幾部分構成的？組成DNA的堿基有哪幾種？并組織學生動手實踐，構建DNA的基本單位――脫氧核苷酸的結構模型。
（2）構建DNA分子的雙螺旋結構模型
①整理科學史，將科學家研究的DNA衍射圖譜及推算的DNA分子的結構、直徑的實驗結果，展示給學生。向學生提出問題：獲取上述信息，運用模型法，你將構建怎樣的模型？可能要考慮的問題有哪些？進而展開開放式討論，讓學生像當年科學家一樣，親歷科學探索過程，引發學生思考，激發學生探究激情。
②查找并整理沃森、克里克在構建DNA雙螺旋結構模型過程中的種種嘗試，展示給學生。向學生提出問題進行探討：錯誤的理由可能是什么？有哪些是有價值的？引導學生追尋科學家的思維歷程，領悟科學家是如何發現問題、尋找證據、合理推理的。
③在研究暫時陷入僵局時，看沃森和克里克又得到了誰的啟示，整理并向學生展示查哥夫帶來的信息：腺嘌呤（A）的量總是等于胸腺嘧啶（T）的量；鳥嘌呤（G）的量總是等于胞嘧啶（C）的量。根據科學史資料中的相關信息，向學生提出探究問題：a.堿基配對方式應是怎樣的？b.對原有模型的修訂是什么？保留什么？
④提出探究問題，引導學生深入思考：堿基如何連接？A-T與G-C堿基對組成的DNA分子具有穩定的直徑嗎？整理科學史中的相關研究結構，并向學生展示：四種堿基的分子結構示意圖，比較嘌呤和嘧啶分子結構。解釋堿基的連接方式―-形成氫鍵，A=T，CG。
通過問題，引導學生分析科學史的有關資料，重現這一經典的模型構建歷程，讓學生參與教學過程和思考探究，完成思維性的探究式學習，進而組織學生動手實踐，制作并展示DNA分子的雙螺旋結構物理模型，并與沃森和克里克構建的物理模型相比較，不僅可以獲得成功感，更將思維型探究式學習與操作性的模型構建相結合。同時，在模型建構的探究活動中，引導學生不斷地發現問題和解決問題，使學生在學習DNA分子結構的同時，不僅得到科學方法的訓練，并且體驗尊重事實，尊重客觀規律，善于反思，敢于質疑，勇于實踐等的科學態度和科學精神。并通過討論交流，動手實踐，增強合作精神。
科學史其實本身也是科學知識，它豐富了對科學知識的闡述，但作為科學史教育目標來說，科學知識不應僅僅在這一方面，還應在于科學史能提供科學知識的來龍去脈，科學知識的發展變化。同樣目前我們所取得的科技成就也是暫時的，需要不斷地發展與完善。生物科學史中沉淀了眾多科學家對生命世界探索的精彩片段。良好的生物科學史的教學，應該是從中選擇了恰當的材料，運用了恰當的手段，達到了最佳教學效果，讓學生似乎身臨其境，從而獲得眾多啟示的教學。托克維爾曾說：“當過去不再照亮未來時，人心將在黑暗中徘徊。”那么，在中學生物課堂中，生物科學史不但豐富了學生的科學知識，而且照亮了學生的未來。
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一、重視生物學實驗教學，培養學生生物科學素養
學生在學習生物學的過程中，探究實驗就像是打開生物學大門的一把鑰匙，因此，培養學生的生物學實驗素養是提升學生能力的重要途徑。
1.關注教材實驗
實驗教學是生物學教學的基本方式之一，它以學生已有的知識和經驗為基礎，實現學生主動建構知識的過程。一般情況下，教材中的實驗內容是課程標準中要求學生掌握的最基本內容。因此，每次進行教材實驗時，必須先要引導學生關注并進行實驗分析，明確實驗目的和實驗原理。例如在進行 “測定植物的蒸騰作用”的實驗時，可提出如下問題引發學生思考：生物體的什么結構可發生蒸騰作用？為什么用這種材料？能否用其他材料替代？怎樣來進行該實驗等。教師指導學生在進行教材中的實驗時，一定要引導學生去思考分析實驗中每一步驟的處理方法和意義，分析教材實驗的設計思路，培養學生的生物科學素養。
2.變驗證性實驗為探究性實驗
初中生物學教材中的實驗，其實很多都是驗證性實驗，即由教師先介紹相關知識，然后通過教師演示實驗或者學生自己實驗來驗證教材上的知識。學生在整個教學過程中，大多處于從屬、被動的地位，發現不了任何問題，提不出任何問題，久而久之丟掉了提問的習慣。
生物學實驗有驗證性實驗和探究性實驗之分。探究性試驗是學生積極主動獲取學科知識、領悟科學研究方法的一種重要形式，它不僅有利于提高學生獨立獲得科學知識的能力，更能促進學生生物科學素養的形成。為此，教師可以有意暴露教學實驗中的不足之處，引導學生發現問題。例如在進行“觀察洋蔥鱗片葉內表皮細胞”實驗時，實驗中存在著在短時間內洋蔥鱗片葉內表皮細胞不易被染色的問題，教師可將這個驗證性實驗變為探究性實驗。又如在“鑒定食物的主要成分”這個實驗中，教師可以提供牛奶、豆漿、餅干、豬肉等實驗材料，讓學生進行對照實驗，進一步探究食物中除了這些營養物質，還含有哪些營養物質。這樣一改動，使實驗重點從驗證食物中的營養物質轉移到探究食物中含有哪些營養物質上來，有效地培養了學生的生物科學素養。
3.指導學生進行實驗設計
初中生物學教材中的探究實驗一般都沒有具體的實驗步驟，在提出實驗問題后，如何讓學生做出假設并繼續進行實驗探究，需要教師的引導和學生小組之間的合作學習。如在“膽汁對脂肪的乳化作用”實驗中，學生在設計實驗時，通過小組討論很容易設計出滴加膽汁和滴加清水的對照實驗組，通過實驗后得出結論：膽汁對脂肪起乳化作用。可是有些學生就會有疑問了：什么是乳化？脂肪被乳化后，成分是否發生了改變？對于學生的這個疑問，教師有很多種解決方法，可是最好的辦法就是指導學生設計延伸這個探究實驗：在兩個試管中繼續加入2滴蘇丹紅3號，觀察試管內顏色發生的改變。這種設計，不僅提高了學生的實驗設計能力，同時也培養了學生的生物科學素養。
4.提高學生動手操作能力
一般情況下，相對于實驗的設計和分析，學生更喜歡自己動手操作實驗。因此，在進行生物實驗教學中，教師應盡量讓學生自己動手實驗、觀察思考、主動發現并分析解決問題，提高學生在實驗教學中的參與度。如在進行“綠葉在光下制造淀粉”實驗時，可以指導學生按照教材上的步驟來進行這個實驗：暗處理選葉遮光光照3小時隔水加熱（葉片脫色）漂洗滴加碘酒（染色）。在實驗完成后，對一些實驗現象或者操作順序提出疑問讓學生進行討論：葉片為什么要暗處理？葉片隔水加熱后能不能不漂洗？以此培養學生的思考能力，提高學生的實驗參與度。又如在進行“觀察葉片的結構”實驗時，練習制作葉片徒手切片是本實驗的重點，也是難點。教師可以首先指導學生通過“撕葉片”粗略觀察葉片結構，邊做示范，邊讓學生跟著模擬。學生有了這個體驗活動，接下來就能較輕松地將葉片切片的各個部分與“撕葉片”時觀察的結果對號入座，教師從中糾正、總結，培養學生的動手操作能力。
二、進行科學思維的訓練，培養學生生物科學素養
生物學是一個完整的知識體系，學生對于觀察到的各種生物現象，必須要用科學的思維去解釋、去思考，才能使其成為自己的知識。因此，對學生進行科學思維的訓練，有助于學生獲得更多的生物學知識，提高生物科學素養。
訓練學生科學思維的方法有很多，倒推是比較常見的一種方法。例如在講授“細胞的分裂和分化”這節內容時，其中“分裂時染色體的變化”是教學難點之一。在教學的過程中，可以首先引導學生進行假設：染色體會不會像細胞核一樣分成兩份分配到新細胞中？如果是這樣，當細胞一次分裂后，染色體變為原來的一半，導致遺傳物質只有原來的一半；當細胞二次分裂后，染色體和遺傳物質又減少了一半；那么三次分裂后呢？四次分裂后呢？于是學生得出結論：染色體不可能是這樣變化的。教師乘機發問：那么染色體要怎么樣變化，才能使細胞分裂后里面的遺傳物質沒有變化呢？學生立刻搶答：復制。由此，引導學生推導出細胞分裂時染色體的變化：染色體通過復制形成數目和形態相同的2份，隨著細胞的分裂分別進入兩個新細胞中。
此外，比較也是一種比較常用的思維方法。每當教完教材的一個內容進入另一個內容時，教師可以把它們的基本特征結合起來進行比較。例如在介紹“呼吸作用”時，可以組織學生和以前學過的“光合作用”作比較：兩種作用發生在哪里，它們的原料、a物、條件又有何不同？學生通過列表比較，加深了對呼吸作用實質的理解，培養了學生的生物科學素養。
三、學習生物學科學史，培養學生生物科學素養
在初中生物教材中，介紹了許多科學家的生物科學發現史以及科學發現的探究過程，這些科學史內容不僅可以培養學生正確的價值觀和世界觀，還能培養學生的生物科學素養。例如孟德爾歷時8年用豌豆做實驗材料，反反復復、不厭其煩地進行大量的雜交實驗，仔細觀察、如實記錄了數以萬計的實驗數據。正如他自己所說：“從春到秋，天天都要全神貫注、小心翼翼地監視著實驗。”巴斯德也曾說過：“當你相信自己已經發現了一種重要的科學事實并熱切的希望將它發表時，要將你自己克制幾天、幾周、幾年，要與自己斗爭，想方設法自己的實驗，只有在一切相反的假說統統排除以后，才能將你的發現宣布。”由此可見，科學家在獲得成功之前，都是經歷了反反復復的失敗，他們要承受許多常人所不能承受的壓力，憑著自己堅強的毅力，不畏艱難，勇于探索，最終為人類做出了巨大的貢獻。教師利用這些生物學科學史內容，不僅有利于學生養成正確的科學態度，還能培養學生的生物科學素養。
《義務教育生物課程標準》指出：“學生的科學素養既包括一定的科學基礎知識，也包括掌握一定層次的科學方法，具有學習科學、研究問題的態度以及實事求是的科學態度和精神。”這就需要教師發揮生物課堂教學的作用，創新教學的途徑和方法，不斷提高學生的生物科學素養。
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高中生物科學方法教育是指在高中生物教學中有目的、有意識、有步驟地滲透和傳授生物科學研究方法，使學生受到科學方法的熏陶和訓練，逐步掌握最基本、最主要的研究方法。高中生物科學方法教育的內容分為兩大類：獲取經驗性材料的方法（也叫經驗方法），包括觀察法、實驗法、調查法、模擬實驗法等；從經驗性材料（感性材料）的獲取到問題、假說或結論的得出需要理性思維，理性思維的方法包括邏輯思維、形象思維、直覺和靈感、數學方法、模型方法和系統方法等。那么，教師在高中生物教學中如何進行科學方法的教育，或者說可通過哪些途徑引導學生逐步掌握探索生物學的奧秘？
1 通過生物科學史“解讀”科學方法，重現科學巨匠的探究歷程
生命科學史是以生物科學產生和發展的過程為輪廓，以科學發展歷程中帶有重大轉折作用的課題及事件為主線，用翔實的資料論述科學家的創造性勞動，生動地描述科學家科學探索的思維過程和方法。它作為學生實施科學探究的范例無疑是實施科學方法教育的一個有效途徑。高中生物教材中有許多關于生物科學史的教學內容，如酶的發現、光合作用的發現、生長素的發現、遺傳物質的發現等。這些科學發現本身就是科學家科學實驗（探究）的過程，教師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。
下面以蘇教版必修2《遺傳與進化》第四章第一節“探索遺傳物質的過程”一課為例，介紹科學方法教育如何有效滲透到教學中。首先教師以“想象實驗”引導學生進行探究性學習。在教學時要求學生要親歷實驗設計（包括實驗步驟、實驗結果預測等），強調學生分組全員參與，并在教師的指導下完成。其次通過滲入科學猜想，提高學生思辨是非能力。猜想是科學探究的重要一環，它為進一步制定探究計劃、進行實驗、收集證據、分析論證指示方向。例如，在講授格里菲思的肺炎球菌第四組實驗時，教師要結合實驗情境（實驗中出現的與常規推理不相吻合的實驗結果）引導學生猜想：當時格里菲思是如何猜想的呢？請同學們像科學家一樣進行思維，如果是你，你可能有哪些猜想？最后運用比較方法，引導學生分析、比較格里菲斯、艾弗里、赫爾希和蔡斯等科學家的探究性實驗之間的異同。在不同的實驗設計中可以通過比較，分析相同、不同的特征。例如，在教學“肺炎雙球菌的轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌的實驗”后引導學生分析這兩個實驗異同點。這兩個實驗對象、方法及所處的時代背景都不同，但都證明了DNA是遺傳物質，從而認同科學結論的獲得，最基本的方法是實證法。實驗的設計思路有共同之處(設法將DNA和蛋白質分開，然后單獨地觀察每種物質的)。接著運用歸納法總結探究生物問題的一般方法：實驗事實理論推斷（提出假說）實驗驗證（實驗思路）修改或否定原假說，提出新理論進一步探究得出結論（統一認識）。通過解讀和體味科學史中的科學方法，教師引導學生站在科學家的位置進行思維探究，培養學生獲取科學知識及提高實驗技能（如觀察、調查、搜集數據、處理數據、實驗和實驗中怎樣設置對照實驗、如何恰當選擇實驗材料、控制變量等實驗設計能力）。
應注意的是，用科學史對學生進行科學方法訓練，要防止將科學探索的過程固定化，應以活潑多樣的形式誘發學生的創造性思維。例如，孟德爾分離定律的發現過程以教師的簡述為主，而自由組合定律則應以學生討論為主，特別是孟德爾應用正交和反交兩組測交實驗的結果來檢驗假設的合理性，對學生的思維訓練具有重要作用。
2 通過知識（包括概念、原理、規律）的教學“滲透”科學方法，培養學生科學探究品質
生物學概念是反映生命現象和生命過程本質屬性的一種思維方式，是生物事實的抽象。借助于這種概括、抽象的思維方式，人們找到了復雜的自然世界的簡單規律，建立了假說、模型等抽象的思維方式。
生物科學方法教育就是要幫助學生生動活潑地、主動地從諸多事物及其變化中去尋求規律、構建科學概念。科學概念的形成，常用的科學方法策略有以下幾點。
① 是建立在豐富的事實基礎上，運用歸納法提煉生成。只有相關的事例越豐富，才有可能抽象、概括、從而形成一種理性的解釋和表述，即概念的初步建立。例如，“細胞是構成生命的基本結構和功能單位”，這是一個基于大量觀察，觀察動物、植物、其他生物的身體結構，運用歸納推理得出的一個結論。并不是只有施萊登、施旺分別用顯微鏡觀察植物、動物的結構，還有其他許多學者先后觀察了各種生物材料，才總結出這一科學概念。這樣的教學目的是引導學生必須在觀察植物、動物等多種細胞基礎上，也才有可能建立這一概念。
② 概念教學時要注意聯系生產生活實際，通過舉例演繹生成。如在學習“頂端優勢”時，可呈現幾個生活現象：園林工人修剪行道樹，對盆栽花卉進行造型等，從分析這些生活現象中獲得對頂端優勢的感性認識。以此引導學生進一步列舉自己所熟悉的例子，諸如“果樹整枝修剪”、“茶樹摘心”、“棉花打頂”等例子，通過這些事例幫助學生理解概念。
③ 概念教學時要重視實驗。觀察和實驗是研究自然科學的基本方法，通過實驗，可以提高學生對概念的認識。例如，在學習“滲透作用”概念時，教師可先進行滲透裝置的演示實驗：根據觀察滲透裝置中長頸漏斗內液面的上升或下降，指導學生進行分析和討論，對兩組實驗現象進行比較與分析，引導學生將問題的焦點集中于半透膜兩側的物質分子大小的差異，最后得出滲透作用即水分子或其它溶劑分子通過半透膜的擴散。并讓學生設計坐標系，用數學模型（坐標曲線）表示三種運輸方式過程中物質的濃度梯度、氧氣供應量與物質的運輸速度之間的關系。這樣的概念教學中充分“滲透”科學方法，便于生成概念。
另外，高中生物教材中相似的概念很多，在教學這些容易混淆概念時，要充分運用邏輯思維中的比較和分類、歸納和演繹、分析和綜合以及理想化方法抽象出客觀事物的共同本質屬性，可以收到事半功倍的教學效果。例如，通過讓學生列表比較光合作用和呼吸作用，條件反射和非條件反射等概念能夠使概念更清晰，利于掌握概念的本質屬性；通過簡化的圖像對比細胞分裂和細胞分化能夠使概念直觀化，從而易于區分；通過逆向思維法比較有性生殖、無性生殖概念（一般高等動物都是有性生殖，引導學生思考有沒有無性生殖呢，以逆向思考法操作：例舉克隆羊多利的事實引證），可以把解決問題的最好方法固定在認知結構中，能夠將認知對象的觀察自覺深入對變化原因的理性探究中，從而形成對概念的實質性理解。
生命科學中的原理、規律是借助于有關生物學概念才得以表述，在正確理解和運用概念的基礎上利于生物學原理的掌握。如歸納總結孟德爾遺傳定律之前要先理解父本、母本，正交、反交，顯性性狀隱性性狀等概念。然后運用“假說――演繹法”訓練學生的思維：在觀察和分析的基礎上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結果。由此可見，生物學原理、規律的建立和發展一般在直覺思維、形象思維和抽象思維的共同作用下，經歷觀察和實驗、歸納和演繹、分析與綜合、類比、想象、假說等方法的探究，通過假說的試探、直覺的洞察、靈感的激發，不斷形成新的概念。并對觀察結果進行全面的分析、深入的研究得到原理和規律。因此，在生物學原理、規律教學中，教師要創設便于發現問題、討論問題、探索規律的教學環境，將原理、規律的教學作為幫助學生認識事物的本質、訓練思維能力、掌握科學方法的手段，使學生能夠將知識與方法巧妙的結合，從而真正領悟到生物學內在的魅力。
3 通過實驗“體驗”科學方法，感受科學探究過程
生物學是以實驗為基礎的科學，回憶和解讀生物科學史中的實驗僅是生物教學中的一小部分，學生親歷實驗是實驗教學的主要內容。新課標中安排了大量的“演示”、“實驗”、“做一做”，它把實驗與其他教學內容緊密地結合在一起，使實驗成為高中生物教學中“教”的手段，也成為“學”的手段，更是學習、認識科學方法的手段。例如，人教版必修1教材中“酶在細胞代謝中的作用”一節，教材重點安排學生做過氧化氫在不同條件下分解速率的實驗，教師要通過引導學生做實驗并得出結論，從而切身體會到酶具有很高的催化效率及其生理意義。通過實驗使學生充分體會控制變量（理解自變量、因變量、無關變量以及什么是對照實驗），假說方法以及用圖像法（繪坐標圖區別酶和無機催化劑催化效果比較等）等科學實驗方法，這樣的教學有助于培養學生的科學探究能力。同時利于培養學生敢于質疑、敢于創新，大膽猜想的科學精神和態度價值觀。
3 通過解題“理解”科學方法，形成“生物思想方法”
“學以致用”，科學方法教育的最終目的無非是提高學習者的科學探究能力，而在高中生物教學中一個重要的落腳點無非是解題和運用能力。近年來的生物高考試題更加重視對學生生物學科素質和能力的考查，如科學態度、意志品質、合作精神、觀察能力、動手能力、分析和解決問題的能力和科學探究的方法等。以實驗題為例，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。① 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。② 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，有利于培養學生科學縝密的邏輯思維習慣。③ 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對教師和學生的引導作用非常巨大。
總之，在解題過程中要重分析、重引導、重討論、重總結，用一系列最基本的思想方法去解決一般乃至于最困難的問題，形成一套行之有效的“生物思想方法”。從這個高度去看各種具體解題方法，不過是掌握了“生物思想方法”之后的必然產物，而這一切，正是科學方法教育的最終產物。
此外，高中生物科學方法教育的策略還有：在解決實際問題中運用科學方法；通過開設專題講座等第二課堂教學方式滲透科學方法；在探究性學習、合作學習等自主探索中總結科學方法；通過課外制作、小發明等科技活動進行科學方法教育等。因篇幅所限，在此不再詳述。
篇7
高中生物課程《標準》在“課程設計思路”中明確提出，在高中階段設置必修和選修模塊是為了滿足學生多樣化發展的需要，有助于拓展學生的生物科技視野，增進學生對生物科技與社會關系的理解，提高學生的實踐和探究能力，滿足學生多樣化發展的要求。其中對生物科學素養的定義為“生物科學素養是指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力、以及相關的情感態度價值觀。它反映了一個人對生物科學領域中的核心的基礎內容的掌握和應用水平，以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養的能力。”
一、讓學生體驗科學發現的過程，具備科學的思維方式
高中生物教科書中明確提到，學習高中生物時，我們應該注意研究過程，學習研究的方法。我們要培養學生的科學素養，就必須重視對學生科學思維能力的培養，注重學生在學習過程中的表現，而不是像以前一樣，只是看學生的考試成績。
例如，“生長素的發現”，“肺炎雙球菌轉化實驗”和“噬菌體侵染細菌實驗”結果，以強有力的證據證明DNA是遺傳物質，這是讓學生掌握科學過程的一個很好的例子。“生長素的發現”在講授時，我們可以使用多媒體演示，變抽象為直觀，指導學生進行必要的觀察推理和想象，體驗的過程中，研究科學家的思維過程。
二、重演科學史，培養學生的科學精神
科學精神是人們在工作，學習和生活中表現出來的毅力，勤奮的工作態度和價值觀。許多科學家和科學史的智慧結晶，包含科學探索，積累的科學史實，科學的研究方法和科學思想，使學生能接受科學的方法，科學精神和科學啟蒙方面的熏陶。這是高中學生的科學素養中最重要的組成之一。在課堂中重現科學家們經典實驗的設計過程，讓學生重復科學家探索的思路，使知識成為學生再發現和再創造的過程，培養學生的探究能力。例如，細胞膜的結構和功能，光合作用的研究，研究和動物激素等的概念。生物科學史是一個非常有價值的教育資源，其中的許多例子，反映科學教育的精神，是培養學生良好的材料。例如，孟德爾經過8年，經歷了無數次的雜交實驗，他終于作出分離基因和基因的自由組合定律。達爾文冒著生命危險做全球生物調查，最終寫出偉大的進化杰作《物種起源》。通過科學歷史教育，可以發展學生的科學精神，也能激發學生的民族自尊心、自信心、自豪感和凝聚力，學生的愛國主義和情緒，從而實現提高學生生物科學素養的目的。
三、培養學生的生物實驗能力
生物科學素養的提高需要依靠對學生實驗能力的培養。科學研究表明，如果學習的內容嘗試后，只聽三小時，能記得60％；如果你聽了看了三個小時后，能記得80％；如果聽了看了并且動手做三小時后，能記住90％。可見，生物課程學習中實驗是十分重要的。實驗教學主要培養學生觀察實驗、收集和處理信息、數據處理等方面的能力，幫助學生積累實驗設計、質疑、推理、歸納和演繹的科學方法等應用體驗，學生必須要實事求是的記錄，整理和分析實驗數據，定量表達結果等。《標準》說，學生應正確使用顯微鏡、生物實驗和儀器等常用工具，實驗操作能力必須具備。
需要注意的是，安全使用實驗器具（如解剖器具、玻璃器皿、酒精燈等）和實驗藥品（酒精、酸、堿等），在實驗中是不能忽視的，教師應強化這方面的實驗安全教育，幫助學生樹立安全實驗觀，提高他們生物學實驗的基本技能。
四、培養學生收集信息的能力
我們在信息時代，獲取信息，處理信息體現的是一個人的能力，也是適應社會發展的需要，信息的搜集和處理能力的高低已經成為學生的一個基本的科學技能，因此，在生物教學中，學生收集、處理信息的能力，也是有效鑒別學生科學素養的重要手段。
獲得各種信息渠道，在一般情況下，有兩種方法：一種是取得個人的經驗，而另一種是間接獲得。第一種通過實驗、觀察、測量信息可以直接得到；通過參觀、訪問的信息和方法來獲取信息是間接的。如以近親繁殖“危險”的調查，間接收集信息作為一個例子來說明：第一，學生可以參觀醫院，醫療中心，了解一些近親家庭的危害。第二，學生可以訪問互聯網上的信息，以獲取相關信息。碘對動物生長發育影響的探討，可以讓學生在家里做探索實驗，獲得直接的信息。
信息的處理是一個重要的工作，它直接關系到結論的正確與否。因此，在信息的處理過程中，我們應該注意對收集的信息進行加工處理，鑒別其是真實的還是虛假的，其是否是超過時效的，已經過時沒有用的，這樣我們才能篩選出有價值的信息，使學生能夠獲得既正確可靠又系統規范的信息。另外，教師要教給學生處理各種信息的工具，如數理統計方法，邏輯思維方法，判斷、定義、推理、歸納方法，還有各種分析圖表、各種統計圖、流程圖的繪制等。
總之，在生物教學中，學生科學素養的培養，不是一朝一夕的事情，也不是一時半會的訓練就能達到并融會貫通的，而是一個系統的教學過程。因此，從基礎做起非常必要，對學生科學素養的培養和訓練在每一個環節都不能馬虎。
參考文獻
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一、初中生物實驗教學的現狀
1.理念缺失
教育方案的貫徹，往往依賴一線教育工作者，他們才是初中生物教學的實踐者，是初中生物實驗教學有效性的保障，當下部分教師觀念缺失，不重視實驗教學，仍然秉持著“應試教育”的思維模式，這是導致學生動手能力與創造能力低下的主要原因①。
2.方法落后
實驗教學的最大優勢就是激發學生的自主學習能力，讓學生通過自己動手去發現問題，通過不斷的實驗去驗證書本上的理論知識②。當下一些學校仍然使用著結論式的教學模式，課程開始階段就將結論和注意點教給學生，讓學生死記硬背，之后再去做實驗，這樣的模式在中國很多初級中學仍然存在，教育方法的落后只會扭曲原本先進的教育理念。
二、初中生物實驗教學的可行性措施
發現問題永遠是解決問題的第一步，如果我們不能及時發現問題，問題會一直存在，甚至惡化。針對以上問題，我們將討論解決方案與可行性措施，根據實際問題反思我們教學中的缺陷，改進不足之處。
1.發揮學生主體作用
針對教學中觀念的缺失，需要政府定期為廣大一線教育工作者提供培訓，加強師資隊伍的建設。培養學生的探究能力、思維能力和動手能力是實驗教學的主要任務，啟發學生的創造力是最重要的教學目標之一，所以，必須將探究理念貫穿整個教學過程，只有通過實驗，才能引導學生自主學習，讓學生主動研究教學內容和實驗問題，學生通過實驗鍛煉動手能力，通過尋找問題的過程提高觀察能力，通過解決問題的過程拓展思維能力與創造能力。因此，我們應該將實驗的主動權交給學生，老師只需起到管理和引導作用。
2.創設教學情境
初中實驗教學的前提條件就是學生參與，教師在發現學生的問題后不應該直接正面否定，否則會打消學生的積極性，教師應該充分的發揮引導作用，盡量鼓勵學生，提高學生的自主性，并且通過多種方法吸引學生參與實驗。
情景教學是我們常用的方法之一，每次實驗前可以設置一個情景引入問題，情景的模式可以結合身邊實際，最好是一些有趣的小細節，這樣大多數學生都會被問題吸引住，主動參與問題的討論，為實驗打好基礎。學生的激情與興趣是實驗教學的關鍵，好的教育方法以引導為主，充分調動學生的積極性，正面鼓勵學生、啟發學生。
3.精心準備課前備案
成功的生物實驗課離不開教師課前的精心準備，課前備案包括實驗課的課題選擇，課題的難易程度決定著學生對實驗的關注度，課題太過簡單，學生沒興趣，課題太難，學生難以完成，會打擊學生的積極性與自信心③。除此之外，實驗的進程也很重要，學生的能力不同，教學進度也必須因人而異，現代教育必須吸納個性化的服務理念。初中生物科學實驗的實驗材料有著很大的局限性，客觀環境的不同，實驗材料也會不同，制約實驗材料的因素有很多，比如地理環境、氣候環境等等，教師必須提前做好準備，以免影響實驗的正常進行。
4.合理利用網絡資源
21世紀是互聯網的時代，隨著互聯網技術的普及，教師可以充分發掘實驗教學的優勢，將信息技術與生物科學實驗相結合，利用互聯網的資源引導學生，書本上的知識相對比較狹義，網上的知識卻是多面立體的。與此同時，教師可以利用現有的多媒體教學優勢，制作一些生動多樣的教材，幫助學生理解實驗的內容。初中階段的學生多動多思，對于新鮮事物的接受能力極強，學生對于網絡的接受能力也更強，充分利用學生的這些特點來引導學生，可以起到事半功倍的效果。
除了上述的問題外，生物科學實驗中還存在一些其他的問題，這些問題需要一線的教育工作者們去發現。上文對已有問題提出了改進措施，并對部分改進措施進行了可行性分析，但需要結合教學實踐來實施，通過各種措施充分調動學生的能動性，激發學生的積極性，這樣才能展現出實驗教學的優越性。
【注釋】
① 鄧紀勇. 在初中生物探究實驗教學中開展小組合作學習初探[J]. 中國現代教育裝備，2013（22）：61-62.
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一、由生活到生物過程
所謂的由生活到生物過程，就是老師從學生實際生活中許多的現象、事例、常識入手，引導學生從中歸納總結其中的生物學問題的過程。“不了解其用途的知識對學生來說無異于來自其他世界的怪物，學生會毫不關心它的存在，更不會產生掌握它的需求。”由生活到生物過程實質是培養學生從生活中發現問題，提出問題的能力。例如，在講呼吸作用時，我們就可以這樣設計：人和動物都進行呼吸作用，即吸入氧氣呼出二氧化碳，那么由此你能想到什么呢？這樣的問題雖然簡單，卻能引發學生的想象力。不同的學生思考問題的角度不同，提出的問題也會各種各樣：有的說，植物是不是也進行呼吸作用呀？也有的說，人為什么要呼吸作用呀？呼吸作用產生的二氧化碳從哪兒來的，是身體里就有呀，還是身體內產生的？等等。這些問題從不同角度揭示了呼吸作用的含義，呼吸作用的功能、機理等。
這樣，通過一個簡單的問題就可以引發學生對此生理活動的好奇心，通過發散思維，也反應出他們在此問題上的困惑。從而產生了許多生物學問題，為下一步的探究打下了良好的基礎。
二、由生物到探究的過程
所謂的由生物到探究的過程，就是教師在學生提出的問題的基礎上，引導學生完成對所提問題進行驗證的過程，以培養學生對問題探究技巧、方法上的能力。例如，在上面的例子中，你可以從中選擇一個問題進行探究設計。假如選擇“植物也進行呼吸作用嗎？”這個問題，我們提出假設：植物也進行呼吸作用，那么你怎樣設計實驗呢？你可以給學生充分的空間，把學生分成若干小組，進行分組討論，每個小組分別制定出自己的方案，老師進行指導。
這樣，學生在老師的指導下，從自己熟悉的自然、社會和生活中選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動地獲取知識、應用知識，解決問題。這也是師生共同探索新知的學習過程，是圍繞解決問題共同完成研究內容的確定、方法的選擇及為解決問題相互合作和交流的過程。這樣既培養了學生的合做精神，又煅煉了學生的探究能力。
三、由探究到科學的過程
篇10
實驗探究能力是體現生物科學素養的重要方面。實驗探究教學中，學生在具備相關生物學知識的前提下，實驗的基本技能、實驗設計的基本方法以及能力的培養、優化與提升，就成為素質教育理念下高中生物探究式教學的重中之重。教材中的實驗是培養學生科學素養的重要載體，包含了中學生物實驗的基本方法與技能。作為新世紀高中生物教師，我們應在教與學新理念的引領下，利用好教材中的經典實驗，促成學生掌握新教材基礎實驗的探究方法與技能，并學會遷移與運用。
本文主要探討在學生科學探究思維能力的培養方面，如何發揮生物發現史作為優良教學資源的重要角色。
一、科學探究思維能力
《普通高中生物課程（實驗）》（以下簡稱《標準》）指出：“科學探究既是學生的學習目標，又是重要的教學方式之一，將科學探究列入內容標準，旨在將學生學習重心從過分強調知識的傳承和積累向知識的探究過程轉化，從學生被動接受知識向主動獲取知識轉化，從而培養學生的科學探究能力，實事求是的科學態度和敢于創新的探索精神。”
科學探究過程包括以下要素：提出問題、猜想與假設、制定計劃和設計實驗、進行實驗與收集證據、分析、寫論證、評估、交流與合作。所有探究活動都要歷經整個過程，它是科學探究的方法所在。而在探究過程的各個環節中，貫穿始終的是科學思維，它扮演著指揮所有科學方法順利進行的角色。因此，科學探究思維的培養既是科學探究能力培養的重要內容，也是科學探究能力培養目標達成的最直接途徑。
科學思維是運用科學抽象的成果（概念、符號和思想模型）所進行的深入的認知活動。它包含邏輯思維和非邏輯思維兩類。所謂邏輯思維，即抽象思維，是指運用比較、分類、分析、綜合等邏輯方法，借助概念、判斷、推理等思維形式，去揭示和把握認識對象的本質或規律的思維過程。邏輯思維的表現形式主要有：歸納和演繹、分析和綜合、比較和分類、類比。非邏輯思維形式主要包括形象思維、直覺思維、靈感、聯想和想象、頓悟、猜測等。
分析是指用思維把事物分解為各個部分分別加以考察從而便于形成各個概念或便于確定概念間的關系的方法。綜合是指思維把事物的各個部分用形成的各個概念分別代表，形成原來的整體事物的概念或確定這些各個部分的概念的關系的思維過程。
歸納是指思維找出多個特殊性的具體事物的共同性的方法。演繹是指思維從事物的一般性返回到事物的具體的個別性的方法。
比較是確定對象之間的共同點和差異點的一種邏輯方法，是科學思維對由觀察與實驗獲得的感性材料進行邏輯加工的初步方法。
類比是將未知事物與已知事物進行比較，根據對象屬性之間的關系在某些方面的相似或相同，而推斷未知事物也可能具有已知事物其他的某種屬性的方法。
想象是建立新的概念、形象，發現新的聯系、規律的有效且重要的思維途徑。
形象思維是對形象信息傳遞的客觀形象體系進行感受、儲存的基礎上，結合主觀的認識和情感進行識別，并用一定的形式、手段和工具創造和描述形象的一種基本的思維形式。
直覺思維是指對一個問題未經逐步分析，僅依據內因的感知迅速地對問題答案做出判斷、猜想、設想，或者在對疑難百思不得其解之中，突然對問題有“靈感”和“頓悟”。
二、利用生物科學發展史培養學生科學探究思維能力
科學思維能力的提高不是通過簡單的灌輸，而是個體在自主學習和實踐過程中不斷內化和升華的過程。教學實踐中，通過利用高中生物課程資源中的生物科學發現史中的經典實驗，以學生的認知過程為主線，通過分析、研究科學家的實驗設計思路，引領學生經歷與體驗科學工作者進行科學探究時的整個實際過程，讓學生學習和領悟科學家科學研究的思維方式和研究方法，從而幫助學生學習其中具體的科學方法和思維。下面就如何利用生物科學發展史，對學生在科學探究的每個環節中常涉及的科學思維加以訓練、提升和培養。
1.提出問題
提出問題是科學探究的邏輯起點。愛因斯坦指出：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能，從新的角度去看舊的問題，卻需要創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”
如孟德爾在進行豌雜交育種時，注意到分別對具有高矮相對性狀的豌豆植株進行雜交，F1代只顯示親本一方的性狀。于是提出疑問，為什么子一代沒有出現矮莖植株呢？同時大膽聯想，如果用這個子一代的高莖豌豆自交又會出現什么結果呢？當得出自交后代出現高矮性狀并存的結果時，又大膽演繹，是否所有相對性狀雜交實驗結果也遵循這樣規律？并做了相應歸納后，才確定提出一個科學問題：為什么子一代只出現顯性性狀，而子二代卻出現了性狀分離現象呢？如在對肺炎雙球菌試驗中，通過歸納、分析和綜合得出DNA是遺傳物質的結論的基礎上，赫爾希和蔡斯又發出疑問，艾弗里實驗中DNA提取物純度最高時，仍然含有0.2%的蛋白質，那么最終使R型細菌產生穩定遺傳變化的物質，到底是DNA還是0.2%的蛋白質？赫爾希等人的噬菌體侵染細菌的實驗將DNA和蛋白質分開進行獨立研究，才最終得出了讓科學界信服的結論。
通過讓學生經歷孟德爾整個提出問題的過程，使學生認識到，一個有價值的科學問題的提出不但需要永不止步的精神，更需要在發現問題的基礎上，依靠演繹、聯想思維，進行再發問，再肯定，并對所有疑問進行歸納，分析和綜合，通過由淺入深、由表及里、由現象到本質的層層思維，最終從一般的非科學問題中挖掘出更有生命力和有科學價值的科學問題。通過這一過程再現和體會，學生的發散、逆向、直覺思維都可得到激發、鍛煉、培養和提升。
2.猜想和假設
對問題的科學假設，是為下一步的活動指明方向，以加速對問題答案也即現象背后隱藏的規律的發現。假設必須是有科學依據，并可通過實驗驗證的。因此假設的確立除需要聯想、想像、直覺等非邏輯思維的參與，更需要嚴密的邏輯思維。如孟德爾的最終問題的提出，其實就是在一系列小問題的提出上，假設，驗證，再提出新問題，再假設，再驗證的過程。學生通過對科學家做出假設的思維歷程加以揣摩、研讀，進而使之科學思維得以磨練。
3.實驗設計
實驗設計的目的是對前面做出的假設進行驗證，比較、歸納和演繹思維在此環節的參與尤其重要。實驗設計的原則主要有：控制性原則、對照性原則、重復性原則、單一變量原則。
高中生物教材中涉及許多對照實驗，設置對照是科學研究中常用的手段，也是科學探究實驗設計這一環節中必不可少的科學思維。如達爾文胚芽鞘實驗中，就曾設置了三組對照，即分別對正常、去掉尖端、被錫箔小帽罩住三種條件下的胚芽鞘進行單側光照射，生長狀況結果分別為彎曲生長、直立生長、直立生長。學生可以通過比較、分析和綜合推斷出尖端在單側光照射下產生某種物質，對胚芽鞘下面的部分產生某種影響。可見對照實驗即是比較科學思維的發揮；同樣在溫特實驗中也有三組對照實驗，將與切下的胚芽鞘尖端接觸過和未接觸過的瓊脂塊分別放在被切去尖端的胚芽鞘的一側，學生通過對結果的比較、分析和綜合，便可得出結論：在單側光的刺激下，胚芽鞘尖端確實產生了某種物質，并從尖端運至下部促使下部的生長，最終導致胚芽鞘的向光彎曲生長。在發現史中的經典實驗里，對照實驗隨處可見。如光合作用發現中的薩克斯實驗，對一個葉片分別進行一半遮光和一半曝光的對照處理；在噬菌體侵染細菌實驗，它的設計目的是為了驗證DNA是遺傳物質，而不是蛋白質。因此設計前提是必須將DNA和蛋白質分開，直接地、單獨地去觀察DNA和蛋白質各自的作用。又如酶的發現中物理性消化和化學性消化的對比試驗等。對照設置都以便于科學的比較思維的參與為目標。
除此之外，控制原則、單一變量原則都是為了便于同等條件下的比較分析而設立。如孟德爾選擇閉花自花授粉的豌豆作為雜交試驗的材料，并選擇豌豆中外觀對比明顯的七對相對性狀作為研究內容，均是便于同等條件下單一變量的比較。通過讓學生學習實驗設計要求幾大原則和設計思路，以及對對照結果的分析，可鍛煉學生的演繹、歸納、比較和綜合思維。
4.實驗方案實施和證據收集
實驗結果數據是假設得以驗證的最有力證據。但在實驗過程中，由于誤差和偶然因素的影響，有可能出現與假設，甚至是與當時科學理論相違背的結果，對這些結果處理方式也是培養學生科學思維的重要環節。如由于偶然因素產生的意外現象引起弗萊明的思索，從而造就了青霉素的發現。同時，對結果的收集，不應僅僅局限于本學科特定的思維層面和角度，孟德爾在豌豆雜交實驗中，就不僅局限于對通常采用的定性結果的記錄，還大膽引入統計學方法對實驗結果出現的不同性狀豌豆的數目進行定量統計分析。創新的證據收集思維造就的便是偉大的基因分離定律的提出。因此，科學家們對待不利證據的處理方式以及收集數據的角度、范圍和方式的創新，最終導致科學進步產生的經典范例，都可使學生對想像、直覺等非邏輯思維加深印象和深層內化。
5.分析、論證和評估
同樣的實驗數據，不同的人分析、歸納、綜合的思維不同，結果便不同。因此，實驗數據分析與實驗設計兩個環節均是考查探究者科學思維能力的重要之處。
如艾弗里在對自己的轉化試驗結果進行分析和綜合時，遺漏了DNA純度這一因素的影響，得出了讓科學界無法接受和信服的結論，直至赫爾希等彌補缺憾。因此分析得出的結論還需要不斷的論證方可最終定論。孟德爾提出對分離現象的假設后，通過歸納和演繹思維得出，一個正確的理論即科學理論，不僅能說明已得出的自交和雜交實驗的結果，還應該能準確預測另一些試驗的結果。他設計了測交試驗，驗證結果證實這一理論是正確的，是具有應用廣泛性的。對這一環節的研習，使學生體會科學邏輯思維的嚴密性對科學成就的取得的重要作用，如嚴密的試驗設計思維才是能得出正確結論的必要前提，并逐漸對之加深理解、接受，直至內化。
三、小結
生物科學發現史中，凝聚著科學家們造就科學成就結晶的心血和科學探究的整個歷程。其中不乏科學家打破前人經驗理論框架的創新思維，如靈感、頓悟、直覺等非邏輯思維的存在，更有嚴密的歸納、演繹、分析、綜合、比較、類比等邏輯思維的參與。因此，教師應將其作為培養學生科學探究思維的經典案例，引領學生經歷與體驗科學工作者進行科學探究時的整個實際過程，讓學生學習和領悟科學家科學研究的思維方式和研究方法。同時，輔以適量的生物實驗探究活動的實踐，使學生在形成科學探究的基本實驗技能同時，更對科學家的科學思維熟習和內化，最終形成能夠利用科學思維自己進行簡單的探究活動的探究能力。從而使學生樹立主動探究，利用科學探究方法解決實際問題的探究意識和習慣。
參考文獻：
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篇11
在中學生物教學中培養學生的科學素質應首先明確科學素質的內涵及其教育目標。科學素質主要指人們在認識自然和應用科學知識的過程中表現出來的內稟心理特征。科學素質的發展以科學知識、科學技能、科學方法的掌握和積累為基礎。一個人只有在對科學文化的學習和實踐活動過程中，通過具體的科學知識、科學技能、科學方法的內化和升華，才能逐步形成自己的科學能力和科學觀。此外，影響科學素質形成和發展的因素還有興趣、情感、意志和作風等非智力因素。缺乏良好的非智力因素，會嚴重影響一個人所能達的科學知識與能力水平，影響到科學觀的高度。
根據對科學素質含義的理解，科學素質培養的目標應該是：使學生具備必要的科學基本知識和基本技能，了解和掌握一些科學研究及思維的方法，發展科學的認識能力、思維能力和實踐能力，逐步形成科學的自然觀、世界觀、價值觀和審美觀，養成良好的科學品質，從而使學生的素質得到全面的發展與提高。按照這一目標要求，筆者認為，在中學生物教學中培養學生的科學素質，應重點從以下幾個方面推進。
一、培養學生學習生物的興趣
興趣是學生力求接觸和認識某種事物的意識傾向。它對學生的學習活動起著推動的作用，在教學中首先必須重視學生興趣的培養。一是通過設置問題，調動學生的學習興趣。好刨根問底是青少年學習的特點之一。實踐表明，學生運用自己的智慧克服困難越多，興趣也就越高。在教學中，教師應重視設問，從一個疑點的解決到另一個疑點的出現，步步深入，一環扣一環，從而引發了學生積極主動的思考，激發他們的學習興趣。二是運用直觀教學增強學生的學習興趣。生物學是直觀性很強的一門學科。直觀教具有實物、標本、模型掛圖，直觀手段包括投影、錄像等。除了經常使用傳統的直觀教學媒體外，網絡教學可引導和組織學生上網查閱有關資料，或采用網絡信息技術，將大量的信息和資源放在相關的網頁中，可以提高學生的直接興趣。三是點撥前沿知識，提高學生的學習興趣。興趣產生于認識和需要。科技前沿知識由于具有新和奇的特點，可以更好地提高學生的知識興趣。如克隆技術、人類基因組計劃等，對學生有一種神秘的吸引力。如果教師把社會責任適時地加進去，就能更好地提高他們的興趣。
二、培養學生對知識的追求和獻身精神
在科學的道路上沒有平坦道路可走的。教師要告訴學生生物學家們要經過長期地辛勤勞作，刻苦努力，方能達到目標。偉大的生物學家達爾文為能得到真實有效的科學數據在巴西的巴伊亞進行為期5年的科學考察。我國的生物學家彭加木為了開發邊疆資源，幾次不畏險阻，到風沙無情、大地險惡的新疆羅布泊地區考察，第四次闖進羅布泊時不幸遇難，為科學而獻身。科學家就是要有這種追求真理，不怕犧牲的精神，只有思想上的大無畏，才能沖破思想束縛，取得異乎尋常的科研成果。在教學的各個環節中，要求學生學習科學家這種不畏艱險的獻身精神。
轉貼于
三、培養學生的科學探究方法
近幾十年來，許多科學教育家認為科學探究是學生學習科學的有效方式之一，也是目前中學生物課程改革的基本理念之一。生物學科的探究能力主要體現在觀察、實驗、思維能力。生物科學方法是指揭開生物世界奧秘的各種途徑、手段。在生物科學方法中，最重要的有觀察法、實驗法、科學思維法等。結合生物教學，指導學生掌握生物科學方法，并靈活運用科學方法。首先，要培養學生的觀察方法。觀察可分為質的觀察和量的觀察兩種類型，是科學認識過程中的實踐環節，是科學研究中獲得感性材料所必需的，是研究人員收集事實最常用的方法，生物學更注重觀察。在教學觀察中，可以引導學生注意以下幾個問題：（1）明確觀察目的。（2）選擇適當的觀察對象。（3）采用適當的觀察手段。（4）觀察完畢后要進行比較、分析和歸納。在生物教學中，不僅要使學生看到觀察的對象，還要指導學生掌握正確的觀察方法，如由局部到整體，由表及里，從上至下等都是生物學常用的科學觀察法，應盡量以探究性的啟發代替結論性的解釋，使學生在愉快的情境中進行學習，進而培養學生的探究能力。其次，要培養學生的實驗方法。實驗是生物科學中的另一種基本研究方法，隨著現代自然科學的飛速發展，研究的內容越來越廣泛，實驗方法的種類也日益增多。涉及中學生物的實驗方法有探索性實驗、驗證性實驗、定性實驗、對照實驗、模擬實驗等。生物實驗的一般程序為：觀察現象、提出問題、作出假設、設計實驗、完成實驗、得出結論、表達交流。在教學過程中，根據實驗目的不同，在提出問題的基礎上，讓學生自己安排實驗，設計實驗步驟，通過現象觀察并收集資料、數據再進行分析思考，概括或歸納出結論。再次，要培養學生的思維方法。比較、分類、類比、歸納、演示、分析、綜合等，都是生物學中常用的思維方法，這些思維方法在生物觀察實驗、理論研究等方面都有重要作用。
四、培養學生的科學態度
實事求是對于學生來說是一種非常重要的品質。應當把對學生實事求是品質的培養滲透到生物教學中。第一，要求學生真實地報告和記錄在實驗中觀察到的現象和數據，在實驗設計時提醒學生選擇的實驗材料要容易獲得，思路要明確，要有對照實驗。實驗完成之后要求學生實事求是寫出實驗報告。第二，通過介紹科學家的故事感染和教育學生，如把光合作用發現史、生長素發現史等有關科學家原始經典實驗過程及探究精神的內容貫穿教學中，讓學生感受科學家在科學研究過程中表現出的人格美。如實事求是的科學態度，敢于懷疑、追求真理的科學精神，堅韌不拔的意志，謙遜的品格，合作的精神，大膽的想象，嚴謹的方法和奇妙的靈感等。
五、培養學生的創新合作精神
創新精神、合作精神是科學素質的重要內容。一方面，要激發學生的創新意識。鼓勵學生收集大量的生物科技資料并匯報交流，激發學生的探究興趣和科技創新興趣。另一方面，要培養學生團結合作的精神。可以通過小組合作的方式，共同做好一個課題。強調團結合作的精神，讓學生自發分成若干個小組，合理分工，齊心協力，做好課題研究工作。這樣不僅能夠提高學生對信息的處理能力，還可以培養學生團結合作的精神。
篇12
一、生物學科核心素養的基本概念
生物學科的核心素養不僅包含了生物科學相關領域的基礎知識和研究人員的科學態度、科學精神、情感、價值觀等，還包含了生物科學領域的探究能力。對于高中生來說，生物學科核心素養既要激發學生生物學科的學習積極性，讓學生理解、掌握基礎知識，學會利用生物科學探究的一般方法，同時也要培養學生認真、求實的科學態度和創新思維能力，幫助學生建立人與自然和諧共處的相互關系，樹立正確的科學觀、人生觀和價值觀。
二、目前高中生物W科教學存在的問題
從我國高中生物學科教學現狀來看，還存在許多問題，制約了高中生物學科教育的發展。
1.教育模式落后
長期以來，我國高中生物學科教學都是教師單方面灌輸知識，學生被動聽講，課下重復做題，背誦知識點的模式。高中生物學科中含有很多比較抽象的基礎概念，機械化的“填鴨式”教育忽視了學生的主觀能動性，學生很少有獨立思考的時間，很難完全理解抽象的基礎概念，常常同一個知識點換種方式考查就做不出來了。教育模式的落后還導致很多學生雖然學習成績不錯，但缺乏創新和探究意識，只會做題，實踐操作能力低。此外，在我國高考制度背景下，教師的任務重，教學壓力大，學生學習成績好壞和班級升學率高低成為衡量教師，特別是高三教師教學能力的標準，致使高中教學更偏向于應試教育，忽略了學生的素質教育。
2.課堂教學形式單一
高中生物學科概念很多，加上“滿堂灌”的教學形式，課堂氛圍比較嚴肅，學生學習積極性不高。面對枯燥的基礎知識、理論，學生的學習興趣不高，課堂效率自然得不到保證。
3.部分教師的綜合教學能力不足
隨著多媒體平臺的普及，教師們也開始運用多媒體技術來吸引學生學習興趣，但很多教師的教學理念還停留在過去，也缺乏相應的技術水平，只是將過去的板書“搬”到了電腦上，這樣的教學課件很難達到預期教學效果，也不能很好地激發學生的學習興趣。另外，一些教師教學觀念落后，只注重學生的考試成績，而忽略了對學生實踐操作能力的培養，致使學生合作意識淡薄，缺乏探究精神。
4.學校教學設備不完善
高中生物也是一門實踐操作能力比較強的學科，需要通過一些生物實驗來加深學生的理解、記憶。但一些學校教學資金不夠充裕，沒有能力為生物教學提供相應的教學設備和實驗用具，缺少硬件設施基礎。高中生物學科教學只靠教師的描述、學生的聯想是不夠的，必須讓學生看到、聽到、親手操作過才能完成生物知識的內化過程，真正理解、消化所學知識，學會在實際生活中靈活運用所學知識，這樣才能有效培養學生的思維能力、探究能力。
三、基于核心素養的高中生物學科教學設計
1.培養學生的核心觀念
核心素養下的高中生物學科教學設計最重要的一點就是核心觀念的培養。根據我國《普通高中生物課程標準（實驗）》的要求，生物核心觀主要是學生通過生物學基礎理論概念的學習和自己的深入思考，形成一個基本的生物學科認知框架。教師在教學時首先自己要從高中生物教材中提煉生物學科的核心觀念，才能有效幫助學生樹立科學的辯證唯物主義自然觀和世界觀。因此，教師要不斷提高自己的綜合教學能力，以滿足教學需求。
2.培養學生的生物科學素養
（1）豐富課堂形式，提高學生的學習興趣。只有激發出學生的學習興趣，提高學生的學習積極性，才能提升高中生物課堂的教學質量，從而有效培養學生的生物科學素養。創設情境是近些年來常用的教學方法。在高中生物學科教學中，也可以圍繞教學目標，靈活創設情境，激發學生的學習興趣。教師可以運用多媒體技術來豐富課堂教學形式。在講授“DNA是主要的遺傳物質”時，就可以播放一段視頻來活躍氣氛，提出問題。比如，很多古裝劇會運用“滴血認親”的方式來鑒定親子關系。教師可以播放相關電視劇片段，然后詢問學生“滴血認親”是否真的可以達到這種效果，為什么？美劇中經常用DNA鑒定來找出兇手，那么DNA為什么可以確定身份？如果你是警察，給你一份DNA鑒定報告，你能分析誰是罪犯嗎？等等問題。學生的學習興趣來了，課堂氣氛活躍了，師生交流順利了，教學效果自然就達到了，學生的思維也得到了鍛煉。
除此之外，教師也可以舉辦生物知識競賽，幫助學生鞏固所學知識，加深學生的理解和記憶，同時也能培養學生的競爭意識，活躍課堂氛圍。
（2）巧設問題，提高學生思維能力。創設出貼近生活的情境后，教師可以通過提問給學生提供思考方向，提高學生的邏輯思維能力。比如細胞的構成，教師可以詢問學生植物細胞和動物細胞有什么區別。有了教師的提問，學生就能夠根據問題找到相應的切入點來解決問題。這時，教師鼓勵學生相互討論、交流，或者小組合作進行探究性實驗，通過成員自己動手操作，共同觀察、思考，總結實驗結論，找到問題答案。在學生自主學習的過程中，邏輯思維能力也得到了很好的鍛煉。同時也能加深師生之間、生生之間的情誼，促進班級關系的和諧、穩定。需要注意的是，教師在課堂中一定要以引導為主，這樣才能達到開拓學生思維，培養學生創新能力的目的。
3.培養學生的理性思維
克隆技術一直是社會共同關注的熱點話題，教師在課堂教學中就可以用相關電影片段如《生化危機》引入現代生物技術，讓學生分為兩組，辯論克隆技術的利與弊，繼而延伸到現代生物技術的安全性與社會倫理，以此來培養學生科學、理性的情感態度，形成對生命科學的初步認識。
四、結語
綜上所述，傳統的高中生物學科教育面臨諸多問題，制約了高中生物教育的發展。因此，高中生物學科應該積極轉變傳統教育模式，用核心素養的教育理念，推動素質教育發展。這就要求教師優化教學設計，加強學生核心觀念、生物科學素養、科學探究精神和理性思維的培養，不斷豐富教學形式，鞏固學生所學知識的同時，提高實踐操作能力和創新能力，為我國生物科學領域的發展培養高素質人才。
參考文獻：
篇13
一、初中生物實驗教學的必要性
生物學是一門以實驗為基礎的自然科學，現代生物科學的發展尤其依賴科學實驗。實驗教學是生物學教學的基本形式之一。現行九年義務教育初中生物學課本中，學生實驗和實踐活動、教師的演示實驗較舊教材大幅度增加，實驗課時約占總課時數的20%。實驗內容和數量的增加、實驗類型趨于多樣化的態勢，促使實驗教學在生物教學中的地位逐步提升。我們生物教師應重視生物實驗教學。應克服種種困難開齊課本要求的實驗。提升學生的科技創新能力。
二、初中生物實驗教學面臨的問題
1 課時量不夠問題。按照北師大版生物課本內容，每周要求安排3個課時的生物課，而實際上絕大多數的學校只安排了每周2個課時，教材是經過專家精心編寫，任何內容都不能輕易舍去，真是叫人左右為難，只好拼命趕課。課時量的嚴重不足，要想把課本要求的實驗一一完成是不太現實的。
2 教材實驗內容的地區適應性問題。因為我們全區選用的課本是北師大版的生物課本，而北師大版生物課本安排的實驗大都立足于北方地區，對于南方地區實驗材料、實驗對象甚至于實驗內容都要做很大的變動。這就要求生物教師有較高的應變能力，對生物教師提出了更大的挑戰。如“解剖和觀察花的結構”的活動所用的桃花在南方地區是不可能這么早開放。
3 實驗保障問題。由于農村學校收費實行“一費制”，沒有核定收取一定的實驗經費，學校又沒有其他的收入來補充實驗經費的不足，因此學校的實驗經費便無法保障，實驗教學“無米下鍋”便是當然的事了，特別是生物實驗室平時需要購買大量的新鮮材料，因此開支更大，矛盾更為突出。如做“解剖觀察哺乳動物的長骨”實驗所需的長骨就要花費上千元，這在初級中學是不大可能提供這筆經費的。
4 實驗室管理問題。各類學校雖然基本上都有專門的生物實驗室，但很少有專職尤其是專業的生物實驗員，生物實驗員多數是非生物專業的教師擔任，只是負責管管鑰匙，要做實驗生物教師只好自己準備，準備實驗占據了大量的時間，因此有很多生物教師不愿上實驗課。再者實驗室的管理制度不夠完善，有些教師的責任感不夠強，好不容易借“雙高普九”東風配的實驗器材，今天丟一件，明天丟一件，過不了多久又無法開展實驗了。
5 實驗評價問題。中學實驗評價普遍采用采取兩種方式：一是實驗報告，借以考核學生對實驗結果或理論的掌握；二是操作考試，借以考核學生的實驗操作技能。在日常教學中，實驗報告的考核形式被多數教師認可，因為它簡便、省時，但其局限性也是顯而易見的，無論在形式上如何改進、在內容上如何調整，它都不能全面反映出學生的能力水平和實驗態度、習慣；而操作考試評價往往是突擊性的，為了應付上面生物實驗會考，學生們反復機械地訓練操作技能，學生自主探究能力受到限制。轉變實驗評價方式隨著新課程改革也被提到日程中來。
三、初中生物實驗教學可尋求途徑
1 充分利用課外時間。教材中有些實驗完全是可以由學生在家中完成的，如“觀察雞（豬）小腸的結構”、“觀察心臟”、“觀察腎臟”、“觀察長骨的結構”等，這些實驗如果要做，成本比較高，一般學校難以承擔，考慮到每個家庭的餐桌必然少不了這些食物，因此可要求學生在家完成此類實驗，即節約了成本，又讓學生找到用武之地。又如我們當地冬天都有釀米酒、做泡菜的習慣，像“自制泡菜”、“釀一瓶醇香濃郁的米酒”實驗就可由學生與家長共同完成，即一種親子活動，又能將課本知識聯系實際。
2 勇于、善于改進實驗。如在“解剖和觀察花的結構”的活動所用的桃花在南方地區是不可能這么早開放，可改用當地的茶花或十字花科的植物；“維生素c的檢測”實驗中所用的吲哚酚比較昂貴，也難買到，可用高錳酸鉀替代（化學實驗室一般都有配備），不僅價格低廉，而且實驗效果更好；“觀察種子的結構”所用的大豆種子可用皇帝豆替代，尤其對于沒有放大鏡的學校是個不錯的選擇，因為種子大，可不用放大鏡，直接用肉眼觀察胚的結構就非常清楚。
3 積極創造條件開展實驗。如前所述很多實驗如果要開展，成本比較高，一般學校難以承擔，而對于來學生家長來說只是附帶的事情，因此可要求學生在家完成此類實驗。
而有些實驗是由于實驗器材短缺導致無法開展的，有些設備其實并不昂貴，只是無人負責購買，像載玻片、蓋玻片、碘液，這類東西并不值錢，但很多學校因為此類小設備而無法開展一些實驗，這就要求我們教師主動向領導請示，甚至親為去購買，如果本地區沒有的，可利用開會、進修、旅游等機會購買，出門在外還要提這些東西確實辛苦，但看到原來不能開展的實驗現在能開展，再苦再累也覺得值得。
4 采取多種形式的評價方式。實驗重在過程不在結果。傳統的評價方式很大程度上制約的學生自主創新能力的發展，這就要求我們轉變實驗的評價方式。除了比較常用的實驗報告和操作考試外，還可以采用組間交流、報告會、成果展、建立檔案、日常活動表現記錄等形式。
總而言之，生物實驗教學是培養學生能力的一個重要途徑，有著其它教學手段不能替代的作用。只有善于發掘生物實驗中適于培養學生能力的因素，才能真正把生物實驗教學培養學生能力的任務落到實處。因此我們在培養學生科技創新能力、提高學生生物科學素養上任重而道遠。
