論生物學(xué)能力結(jié)構(gòu)與培養(yǎng)

各學(xué)科教學(xué)是否有效關(guān)鍵在于能否形成學(xué)生的各種學(xué)科能力，但能力并不是空洞的，總是要與特定的認(rèn)知或者特定的活動聯(lián)系在一起，其中一種顯著的表現(xiàn)，就是和學(xué)科教學(xué)相聯(lián)系，構(gòu)成學(xué)生的學(xué)科能力。筆者把生物學(xué)能力概括為12種，按照各種能力的要求層次不同，分為基礎(chǔ)、核心與高級能力三個層次。當(dāng)然各種生物學(xué)科能力之間并不是獨立的，而是相互關(guān)聯(lián)，相輔相成，共同構(gòu)成生物學(xué)能力結(jié)構(gòu)體系，具體如圖1。

一、 生物學(xué)基礎(chǔ)能力

觀察、識圖、獲取與處理信息，是人們了解生命現(xiàn)象、獲取生物學(xué)知識的基本途徑；語言表達和繪圖是表達生物學(xué)觀點的基本方法。觀察在生物學(xué)研究上具有重大作用，如荷蘭科學(xué)家列文·虎克用顯微鏡觀察一滴池塘水，發(fā)現(xiàn)了微生物世界；英國胡克受列文·虎克的啟示在顯微鏡下觀察軟木切片，發(fā)現(xiàn)了細胞；奧地利生物學(xué)家孟德爾觀察雜交豌豆后代的性狀，發(fā)現(xiàn)了遺傳規(guī)律；達爾文在五年環(huán)球考察中，積累了豐富的動植物及大自然的觀察資料，編寫了《物種起源》。觀察能力的培養(yǎng)可以從兩方面著手：一是選擇正確的觀察方法，例如，對植物根尖的觀察，先用肉眼觀察幼根，根據(jù)顏色和透明程度區(qū)分根尖的四部分，然后再用放大鏡觀察根尖的根毛，最后用顯微鏡觀察根尖的縱切片，認(rèn)識根尖各區(qū)的細胞特點；二是訓(xùn)練良好的觀察品質(zhì)，觀察品質(zhì)是智能品質(zhì)在觀察活動中的具體體現(xiàn)，主要包括深刻性、靈活性、批判性、敏捷性、獨創(chuàng)性。這些品質(zhì)是衡量科學(xué)觀察能力高低的重要標(biāo)志，訓(xùn)練觀察品質(zhì)是培養(yǎng)科學(xué)觀察能力的突破口。

近年來高考試題中文字說明類、實驗設(shè)計類題目的增加，對生物學(xué)語言能力提出了更高的要求。在歷年高考結(jié)束后，許多考生估分與實際分?jǐn)?shù)總是出現(xiàn)較大的偏差，從閱卷中發(fā)現(xiàn)，主要由于這部分學(xué)生的語言表達能力薄弱，乃至缺失所致。主要表現(xiàn)在不知如何使用生物學(xué)術(shù)語表達，或者表達不規(guī)范。培養(yǎng)生物學(xué)語言表達能力的主要途徑有：（1）精確地記憶“生物學(xué)術(shù)語”。例如“神經(jīng)中樞”和“中樞神經(jīng)”，“胚囊”和“囊胚”，文字位置不同，所表達的意思截然不同；“生長素”與“生長激素”相差一個字，但兩者的化學(xué)本質(zhì)、功能卻是完全不同。（2）準(zhǔn)確地表達“生物學(xué)知識”。如酶的概念包括三層含義：① 酶的產(chǎn)生部位（活細胞）；② 酶的作用（生物催化作用）；③ 酶的化學(xué)本質(zhì)是有機物（蛋白質(zhì)或RNA）。（3）學(xué)會運用“生物學(xué)語言思維”。生物學(xué)語言思維是以生物學(xué)語言為工具，運用邏輯形式進行思維活動。

生物圖片能夠形象、具體、程序地展示生物體形狀、生命現(xiàn)象、生理過程和活動規(guī)律等，具有文字描述難以達到的效果。那么，如何提高識圖能力呢？首先要掌握正確的識圖方法，不同的生物圖片，識圖的要求不同，比如生物結(jié)構(gòu)圖，識圖時一般從外到內(nèi)、從整體到局部、從宏觀到微觀；對于生理圖解，要關(guān)注生理過程的起點、過程、終點，反應(yīng)底物、生成產(chǎn)物、反應(yīng)條件、影響因素等；對于曲線圖，不僅要關(guān)注坐標(biāo)圖的橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)的含義及單位，而且還要關(guān)注曲線的變化規(guī)律及其條件因素等；對于遺傳圖解，不僅要關(guān)注交配方式、親子代、基因型、表現(xiàn)型及比例等，而且要弄清相關(guān)過程的原理等等。繪圖是學(xué)習(xí)生物學(xué)的一項基本技能。繪制簡圖的一般步驟是：（1）認(rèn)真仔細觀察；（2）圖位布局合理；（3）勾畫輪廓；（4）加工落實整個圖形；（5）統(tǒng)一標(biāo)注名稱，正下方還要寫出放大倍數(shù)；（6）整理清潔畫面。獲取與處理信息能力是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的第一步，我們要學(xué)會從課外材料中獲取相關(guān)的生物學(xué)信息，從對科學(xué)、技術(shù)和社會發(fā)展產(chǎn)生重大影響的生物學(xué)新進展中獲取信息，從生物科學(xué)發(fā)展史中獲取信息。

二、生物學(xué)核心能力

生物學(xué)實驗?zāi)芰澐譃槿齻€要素：基本實驗方法與技能、驗證與探究實驗?zāi)芰驮u價實驗?zāi)芰?。這三個要素之間層層遞進，相輔相成，互相影響，共同構(gòu)成實驗?zāi)芰?。?）基本實驗方法與技能。高中生物學(xué)的基本實驗方法有顯微鏡觀察法、同位素標(biāo)記示蹤法、對照實驗法、雜交實驗法、模擬實驗法、紙層析法、比色法等。實驗技能包括儀器的操作、搜集數(shù)據(jù)、條件控制、觀察、調(diào)查、繪圖等，主要有顯微鏡使用的基本技術(shù)、臨時裝片的制作、恒溫技術(shù)、研磨與過濾技術(shù)、無關(guān)變量控制、生物繪圖等。（2）驗證與探究實驗?zāi)芰?。中學(xué)生物教學(xué)中常把驗證前人或他人的理論或?qū)嵺`稱為驗證性實驗，驗證自己提出的理論或假說稱為探究性實驗。（3）評價實驗?zāi)芰Ατ趯嶒炘O(shè)計方案的評價，應(yīng)該從實驗名稱、實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗對象、實驗條件、實驗材料、用具裝置、實驗步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果的假設(shè)和預(yù)期、實驗結(jié)果的分析與討論等角度展開評價；對實驗操作技能的評價，首先需要設(shè)計實驗操作檢核表等工具，列出需要檢核的項目及操作行為要點，然后，觀察同伴實驗的操作或自我實驗行為進行評價，并予以記錄。例如，設(shè)計觀察葉綠體實驗操作檢核表，對他人或自己的實驗操作進行評價，如表1。

發(fā)展探究能力就是教給學(xué)生自主探索自然界和現(xiàn)實生活中科學(xué)問題的方法和技能。探究過程一般都包括：提出問題、做出假設(shè)（猜想）、制訂計劃、實施計劃、得出結(jié)論、交流和表達。根據(jù)探究活動的難易程度以及學(xué)生參與程度的不同，一些學(xué)者將探究活動分成不同的層次，如表2。其中“0”層次探究活動，就是我們通常所說的驗證性實驗，“6”層次屬于最高級別的探究，即完全探究（或全程探究），“0—6”層次之間屬于不同層次的中間探究活動。

表2：探究活動的層次[1]

注：“+”表示活動設(shè)計中已提供，“—”表示設(shè)計活動未提供需學(xué)生完成

生物學(xué)思維能力是所有生物學(xué)能力的核心。生物學(xué)科特色的思維主要有三種：一是類比推理，如細胞學(xué)說的建立、滲透作用、生物體如何維持pH穩(wěn)定、推斷基因在染色體上的過程、DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)、興奮的傳導(dǎo)和基因工程及應(yīng)用等都在相關(guān)的科學(xué)研究的過程中運用了類比推理。二是假說演繹，假說的形成主要依靠猜測和論證，如生命起源各種假說。三是系統(tǒng)分析，如生物膜系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)等。

理解能力的核心是思維能力，根據(jù)考試大綱對理解能力的界定，理解能力體系主要包含三個基本組成要素：識記理解、重述理解和運用理解。而識記理解、重述理解和運用理解這三個要素既是遞進又是包含關(guān)系，比如高考在考查運用理解的同時，實際上也考查了識記理解和重述理解的能力。一般來說，能力要求分類是按照其考查的最高能力來劃分的。生物學(xué)理解能力的培養(yǎng)主要從三個方面著手：一是理解所學(xué)生物學(xué)知識的要點（包括內(nèi)涵、外延、使用條件等），把握知識間的內(nèi)在聯(lián)系，利用概念圖等技術(shù)形成知識的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。二是學(xué)會用文字、圖表以及數(shù)學(xué)方式等多種表達形式準(zhǔn)確地描述生物學(xué)方面的內(nèi)容，學(xué)會文字、圖、表之間的信息轉(zhuǎn)換。三是學(xué)會運用所學(xué)的生物學(xué)知識與觀點，通過比較、分析與綜合等方法對某些生物學(xué)問題進行解釋、推理，做出合理的判斷或得出正確的結(jié)論。

三、生物學(xué)高級能力

模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。按照呈現(xiàn)形式不同，生物模型的分類可以概括如圖2。

課程標(biāo)準(zhǔn)[2]很重視模型和模型方法，教材中許多生物學(xué)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理過程、原理定律都以模型方式呈現(xiàn)，而且要求學(xué)生進行一些生物模型的建構(gòu)活動，如要求“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”“設(shè)計并制作生態(tài)瓶”等。建模是在問題情境中形成實體、符號或抽象表征的過程或產(chǎn)物。生物建模過程實際上是一種創(chuàng)造性的腦力勞動過程，觀察和實驗是構(gòu)造生物模型的基礎(chǔ)，抽象分析和形象想象是構(gòu)造生物模型的基本手段。綜合運用能力是將各種學(xué)習(xí)獲得能力進行綜合運用，根據(jù)綜合運用能力所處的學(xué)科位置可以將其劃分為學(xué)科內(nèi)綜合能力、學(xué)科間綜合能力。學(xué)科內(nèi)綜合能力可以是模塊內(nèi)的，也可以是模塊間的綜合。學(xué)科間綜合能力就是結(jié)合化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等理科學(xué)科的知識解決生物學(xué)問題能力。欲提升綜合運用能力，首先需要建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化的知識結(jié)構(gòu)；其次需要在生產(chǎn)、生活實際問題中把握事物的本質(zhì)，檢索出解決實際問題的相關(guān)知識和辦法；還有在解決問題時，要對事物的認(rèn)識綜合、全面和深刻，思維條理清晰、流暢，推理過程嚴(yán)密，判斷準(zhǔn)確。生物實踐活動主要包括觀察測量、栽培、飼養(yǎng)、動手制作、調(diào)查研究、參觀實習(xí)、探究活動、實驗研究等活動，它們具有較強的操作性、實踐性、探究性、創(chuàng)新性、開放性、趣味性等特點。根據(jù)生物實踐活動項目和活動領(lǐng)域大致可以將它劃分為四個類型：主題探究類研究性學(xué)習(xí)、實際應(yīng)用的設(shè)計性活動、以社會考察為主的體驗性學(xué)習(xí)活動、社會參與的實踐性學(xué)習(xí)活動。這些活動既可以在課堂中進行，也可以在課外開展。創(chuàng)新能力對高中生而言，最關(guān)鍵的是突出科學(xué)批評精神和創(chuàng)新思維品質(zhì)的培養(yǎng)。例如，在學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)與功能時，課本提供的只有一種細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型，其實我們在觀測微觀生命活動時，不能同時觀測到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，而能觀測到的結(jié)構(gòu)都是死的，這就是生物學(xué)中的測不準(zhǔn)原理。提出這類問題，對我們的理性思維很有好處，除了提高科學(xué)批評精神，還能提高科學(xué)評價能力。又如，傳統(tǒng)的生物學(xué)認(rèn)識模式以歸納為主，生物學(xué)的許多概念都是實物概念，如細胞、器官、動物、植物、微生物、病毒等，它們都是通過歸納從實物中抽象出來，由此形成的一種傳統(tǒng)的觀點：人們只有通過觀察和實驗才能認(rèn)識生命現(xiàn)象，然后歸納才能得出生命活動的規(guī)律。然而，現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，從孟德爾的遺傳因子假說到摩爾根的基因論，從薛定諤關(guān)于遺傳密碼的假說到分子遺傳學(xué)中心法則的建立，無不證明了“假說檢驗”這種科學(xué)認(rèn)識模式的價值。現(xiàn)在我們知道，科學(xué)研究不是從觀察開始，而是從問題開始的，這就是創(chuàng)新思維。

參考文獻：

[1] 繆仁票.論高中生物學(xué)概念教學(xué)[J].課程·教材·教法，2006（11）：70.

[2] 劉恩山.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）解讀[M]. 南京：江蘇教育出版社，2003：73.

三、生物學(xué)高級能力

模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。按照呈現(xiàn)形式不同，生物模型的分類可以概括如圖2。

課程標(biāo)準(zhǔn)[2]很重視模型和模型方法，教材中許多生物學(xué)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理過程、原理定律都以模型方式呈現(xiàn)，而且要求學(xué)生進行一些生物模型的建構(gòu)活動，如要求“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”“設(shè)計并制作生態(tài)瓶”等。建模是在問題情境中形成實體、符號或抽象表征的過程或產(chǎn)物。生物建模過程實際上是一種創(chuàng)造性的腦力勞動過程，觀察和實驗是構(gòu)造生物模型的基礎(chǔ)，抽象分析和形象想象是構(gòu)造生物模型的基本手段。綜合運用能力是將各種學(xué)習(xí)獲得能力進行綜合運用，根據(jù)綜合運用能力所處的學(xué)科位置可以將其劃分為學(xué)科內(nèi)綜合能力、學(xué)科間綜合能力。學(xué)科內(nèi)綜合能力可以是模塊內(nèi)的，也可以是模塊間的綜合。學(xué)科間綜合能力就是結(jié)合化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等理科學(xué)科的知識解決生物學(xué)問題能力。欲提升綜合運用能力，首先需要建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化的知識結(jié)構(gòu)；其次需要在生產(chǎn)、生活實際問題中把握事物的本質(zhì)，檢索出解決實際問題的相關(guān)知識和辦法；還有在解決問題時，要對事物的認(rèn)識綜合、全面和深刻，思維條理清晰、流暢，推理過程嚴(yán)密，判斷準(zhǔn)確。生物實踐活動主要包括觀察測量、栽培、飼養(yǎng)、動手制作、調(diào)查研究、參觀實習(xí)、探究活動、實驗研究等活動，它們具有較強的操作性、實踐性、探究性、創(chuàng)新性、開放性、趣味性等特點。根據(jù)生物實踐活動項目和活動領(lǐng)域大致可以將它劃分為四個類型：主題探究類研究性學(xué)習(xí)、實際應(yīng)用的設(shè)計性活動、以社會考察為主的體驗性學(xué)習(xí)活動、社會參與的實踐性學(xué)習(xí)活動。這些活動既可以在課堂中進行，也可以在課外開展。創(chuàng)新能力對高中生而言，最關(guān)鍵的是突出科學(xué)批評精神和創(chuàng)新思維品質(zhì)的培養(yǎng)。例如，在學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)與功能時，課本提供的只有一種細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型，其實我們在觀測微觀生命活動時，不能同時觀測到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，而能觀測到的結(jié)構(gòu)都是死的，這就是生物學(xué)中的測不準(zhǔn)原理。提出這類問題，對我們的理性思維很有好處，除了提高科學(xué)批評精神，還能提高科學(xué)評價能力。又如，傳統(tǒng)的生物學(xué)認(rèn)識模式以歸納為主，生物學(xué)的許多概念都是實物概念，如細胞、器官、動物、植物、微生物、病毒等，它們都是通過歸納從實物中抽象出來，由此形成的一種傳統(tǒng)的觀點：人們只有通過觀察和實驗才能認(rèn)識生命現(xiàn)象，然后歸納才能得出生命活動的規(guī)律。然而，現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，從孟德爾的遺傳因子假說到摩爾根的基因論，從薛定諤關(guān)于遺傳密碼的假說到分子遺傳學(xué)中心法則的建立，無不證明了“假說檢驗”這種科學(xué)認(rèn)識模式的價值?，F(xiàn)在我們知道，科學(xué)研究不是從觀察開始，而是從問題開始的，這就是創(chuàng)新思維。

參考文獻：

[1] 繆仁票.論高中生物學(xué)概念教學(xué)[J].課程·教材·教法，2006（11）：70.

[2] 劉恩山.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）解讀[M]. 南京：江蘇教育出版社，2003：73.

三、生物學(xué)高級能力

模型方法是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的一種特有形式。按照呈現(xiàn)形式不同，生物模型的分類可以概括如圖2。

課程標(biāo)準(zhǔn)[2]很重視模型和模型方法，教材中許多生物學(xué)的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理過程、原理定律都以模型方式呈現(xiàn)，而且要求學(xué)生進行一些生物模型的建構(gòu)活動，如要求“制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型”“設(shè)計并制作生態(tài)瓶”等。建模是在問題情境中形成實體、符號或抽象表征的過程或產(chǎn)物。生物建模過程實際上是一種創(chuàng)造性的腦力勞動過程，觀察和實驗是構(gòu)造生物模型的基礎(chǔ)，抽象分析和形象想象是構(gòu)造生物模型的基本手段。綜合運用能力是將各種學(xué)習(xí)獲得能力進行綜合運用，根據(jù)綜合運用能力所處的學(xué)科位置可以將其劃分為學(xué)科內(nèi)綜合能力、學(xué)科間綜合能力。學(xué)科內(nèi)綜合能力可以是模塊內(nèi)的，也可以是模塊間的綜合。學(xué)科間綜合能力就是結(jié)合化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等理科學(xué)科的知識解決生物學(xué)問題能力。欲提升綜合運用能力，首先需要建構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化的知識結(jié)構(gòu)；其次需要在生產(chǎn)、生活實際問題中把握事物的本質(zhì)，檢索出解決實際問題的相關(guān)知識和辦法；還有在解決問題時，要對事物的認(rèn)識綜合、全面和深刻，思維條理清晰、流暢，推理過程嚴(yán)密，判斷準(zhǔn)確。生物實踐活動主要包括觀察測量、栽培、飼養(yǎng)、動手制作、調(diào)查研究、參觀實習(xí)、探究活動、實驗研究等活動，它們具有較強的操作性、實踐性、探究性、創(chuàng)新性、開放性、趣味性等特點。根據(jù)生物實踐活動項目和活動領(lǐng)域大致可以將它劃分為四個類型：主題探究類研究性學(xué)習(xí)、實際應(yīng)用的設(shè)計性活動、以社會考察為主的體驗性學(xué)習(xí)活動、社會參與的實踐性學(xué)習(xí)活動。這些活動既可以在課堂中進行，也可以在課外開展。創(chuàng)新能力對高中生而言，最關(guān)鍵的是突出科學(xué)批評精神和創(chuàng)新思維品質(zhì)的培養(yǎng)。例如，在學(xué)習(xí)細胞結(jié)構(gòu)與功能時，課本提供的只有一種細胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型，其實我們在觀測微觀生命活動時，不能同時觀測到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，而能觀測到的結(jié)構(gòu)都是死的，這就是生物學(xué)中的測不準(zhǔn)原理。提出這類問題，對我們的理性思維很有好處，除了提高科學(xué)批評精神，還能提高科學(xué)評價能力。又如，傳統(tǒng)的生物學(xué)認(rèn)識模式以歸納為主，生物學(xué)的許多概念都是實物概念，如細胞、器官、動物、植物、微生物、病毒等，它們都是通過歸納從實物中抽象出來，由此形成的一種傳統(tǒng)的觀點：人們只有通過觀察和實驗才能認(rèn)識生命現(xiàn)象，然后歸納才能得出生命活動的規(guī)律。然而，現(xiàn)代生物學(xué)的發(fā)展，從孟德爾的遺傳因子假說到摩爾根的基因論，從薛定諤關(guān)于遺傳密碼的假說到分子遺傳學(xué)中心法則的建立，無不證明了“假說檢驗”這種科學(xué)認(rèn)識模式的價值。現(xiàn)在我們知道，科學(xué)研究不是從觀察開始，而是從問題開始的，這就是創(chuàng)新思維。

參考文獻：

[1] 繆仁票.論高中生物學(xué)概念教學(xué)[J].課程·教材·教法，2006（11）：70.

[2] 劉恩山.普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）解讀[M]. 南京：江蘇教育出版社，2003：73.