論高中生物課堂教學(xué)中科研方法的教育

王淵

【摘要】高中生物新課程目標(biāo)中，提到了其中有一個(gè)目標(biāo)是初步學(xué)會(huì)生物科學(xué)探究的一般方法，具有較強(qiáng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技能、搜集和處理信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、批判性思維的能力、分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，以及交流與合作的能力。也就是意味著教師在向?qū)W生傳授生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)該通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和探究等活動(dòng)，使學(xué)生初步學(xué)會(huì)生物科學(xué)的研究方法，具備初步的科研能力。那么，在課堂教學(xué)中，如何實(shí)現(xiàn)上述教學(xué)目標(biāo)呢？

【關(guān)鍵詞】生物課題 科研方法 課題教學(xué)

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）24-0089-01

1.學(xué)習(xí)生物科學(xué)家的研究方法

在課堂教學(xué)中，以課本知識(shí)為基礎(chǔ)，示范有關(guān)科學(xué)家的研究方法，能使學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，得到科研方法的訓(xùn)練。

以講授生物進(jìn)化論為例，通過(guò)對(duì)達(dá)爾文創(chuàng)立進(jìn)化論的過(guò)程和方法的分析，可將生物進(jìn)化論這節(jié)課設(shè)計(jì)如下：首先是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，達(dá)爾文在環(huán)球考察前對(duì)神創(chuàng)論，物種不變論是深信不疑的，但是，在環(huán)球考察期間，通過(guò)對(duì)南美大陸生物的認(rèn)真觀察與比較，他發(fā)現(xiàn)了如下事實(shí)：第一，他在南美大草原的巖層中發(fā)現(xiàn)的帶甲的巨型動(dòng)物化石，它的甲殼就像現(xiàn)存的犰狳的甲殼；第二，在南美大陸的一些密切近似的物種如鼠類，自北向南，逐次代替；第三，加拉帕戈斯群島的大多數(shù)生物如鳥類，都具有南美洲的特征，而各島上的生物形貌都略有不同。這些事實(shí)都無(wú)法用物種不變論加以解釋。達(dá)爾文受英國(guó)地質(zhì)學(xué)家賴爾關(guān)于地質(zhì)漸變論的觀點(diǎn)和“將今論古”的歷史比較法的啟發(fā)，對(duì)物種不變論產(chǎn)生了懷疑，然后提出進(jìn)化學(xué)說(shuō)。1836年之后，達(dá)爾文認(rèn)真分析和歸納了航行中收集的資料，以便發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律性的東西；同時(shí).他廣泛收集和整理當(dāng)時(shí)培養(yǎng)動(dòng)植物新品種的經(jīng)驗(yàn)資料，并親自進(jìn)行繁殖鴿子實(shí)驗(yàn)，參加養(yǎng)鴿俱樂(lè)部，收集鴿子標(biāo)本，從中總結(jié)出了人工選擇理論。通過(guò)與自然界生物演變的事實(shí)進(jìn)行類比，達(dá)爾文相信，在生物的演化過(guò)程中，存在著同人工選擇相類似的自然選擇過(guò)程。在吸收了英國(guó)人口學(xué)家馬爾薩斯“人口論”觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，達(dá)爾文提出了以過(guò)度繁殖、生存斗爭(zhēng)、遺傳和變異、適者生存為基本觀點(diǎn)的生物進(jìn)化學(xué)說(shuō)。這種設(shè)計(jì)，體現(xiàn)了達(dá)爾文運(yùn)用觀察、類比、推理、歸納、移植、實(shí)驗(yàn)和科學(xué)假說(shuō)等多種方法，創(chuàng)立進(jìn)化論的過(guò)程，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)科研方法起到良好的示范作用。

2.模擬科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程來(lái)學(xué)習(xí)科研方法

我們所學(xué)的生物知識(shí)，是歷代科學(xué)家不斷探索，運(yùn)用多種方法研究而獲得的。在課堂上，通過(guò)模擬這些發(fā)現(xiàn)過(guò)程，能使學(xué)生在探索中學(xué)習(xí)的同時(shí)，得到科研方法的訓(xùn)練。

例如，在學(xué)習(xí)“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”這一課時(shí)，可將教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)為以下探索過(guò)程：（1）人類早期對(duì)遺傳變異的認(rèn)識(shí)，只停留在直觀的定性描述上，如種瓜得瓜、種豆得豆，一豬生九仔，連母10個(gè)樣。（2）到1865年，孟德爾歷經(jīng)8年的實(shí)驗(yàn)，選用豌豆這一適合雜交實(shí)驗(yàn)的材料，按先簡(jiǎn)后繁的實(shí)驗(yàn)程序，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，發(fā)現(xiàn)了遺傳的2個(gè)規(guī)律，同時(shí)提出了“遺傳因子”（基因）假說(shuō)。（3）孟德爾的假說(shuō)，提出了一個(gè)問(wèn)題，即基因是什么？它在哪里？由于顯微鏡和染色方法的使用，人們觀察到了有絲分裂、減數(shù)分裂和受精過(guò)程中染色體的行為，于是，科學(xué)家們認(rèn)為染色體是基因的載體。但是，化學(xué)分析表明，染色體有2種主要化學(xué)成分：蛋白質(zhì)和DNA，于是，又產(chǎn)生了遺傳物質(zhì)是蛋白質(zhì)和遺傳物質(zhì)是DNA 2種假說(shuō)。（4）關(guān)于蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)的假說(shuō)起源于19世紀(jì)末，由于發(fā)現(xiàn)酶、部分激素和免疫因子等種類繁多、功能復(fù)雜的蛋白質(zhì)，于是，不少科學(xué)家提出了蛋白質(zhì)是基因載體的假說(shuō)。但是，這方面一直缺乏有關(guān)的證據(jù)。（5）關(guān)于DNA是遺傳物質(zhì)的假說(shuō)的驗(yàn)證經(jīng)歷了曲折的過(guò)程。1928年英國(guó)醫(yī)生格里菲斯在研究肺炎時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把少量元素的R型細(xì)菌同大量已被高溫殺死的有毒S型細(xì)菌混在一起，注射到小白鼠體內(nèi)時(shí)，本應(yīng)無(wú)反應(yīng)的小白鼠全死掉了，檢驗(yàn)小白鼠的血液，發(fā)現(xiàn)了許多S型細(xì)菌，由此，格里菲斯假定，加熱殺死的S型病菌中，定有一種物質(zhì)進(jìn)入R型細(xì)菌中去，使R型細(xì)菌轉(zhuǎn)化為S型，這種物質(zhì)被格里菲斯假定為“轉(zhuǎn)化因子”。

3.學(xué)習(xí)教材中的科研方法

高中《生物》中，滲透有多種科研方法，這些方法也是對(duì)學(xué)生進(jìn)行科研方法訓(xùn)練的良好素材。

首先，教師應(yīng)教會(huì)學(xué)生分析生命活動(dòng)的微觀方法和宏觀方法。以對(duì)光合作用的復(fù)習(xí)為例，一方面，需要從葉肉細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、葉綠體的結(jié)構(gòu)和成分、光反應(yīng)和暗反應(yīng)的機(jī)理和過(guò)程這些微觀水平上來(lái)認(rèn)識(shí)光合作用；另一方面，應(yīng)把光合作用放在種群、群落、生態(tài)系以至生物圈的宏觀水平上加以認(rèn)識(shí)。

第二，重視研究生命活動(dòng)的技術(shù)方法。生物學(xué)上的許多發(fā)現(xiàn)得益于技術(shù)和方法的創(chuàng)新，教師只有挖掘相關(guān)內(nèi)容的技術(shù)和方法論因素，并用之于教學(xué)中，才能有效地提高學(xué)生對(duì)科研方法的認(rèn)識(shí)。

第三，通過(guò)學(xué)生主動(dòng)活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)科研方法。在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)通過(guò)促使學(xué)生對(duì)教材的分析，認(rèn)識(shí)課文中的科研方法。如要求學(xué)生通過(guò)閱讀課文，找出研究?jī)?nèi)分泌腺及其激素作用的科學(xué)方法，找出植物雜交實(shí)驗(yàn)的方法等。同時(shí)，針對(duì)學(xué)習(xí)中產(chǎn)生的疑問(wèn)，允許學(xué)生通過(guò)自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)加以解決。

4.了解科學(xué)研究的組織方法

科學(xué)發(fā)展證明，過(guò)去個(gè)人式研究已被當(dāng)今的合作研究所取代，這種科研組織方式的變化應(yīng)該滲透于課堂教學(xué)之中。以DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)為例，盡管威爾金斯拍攝到當(dāng)時(shí)最好的X—射線衍射DNA晶體的照片，弗蘭克林做出了精確的數(shù)據(jù)分析，查伽夫推出了堿基配對(duì)原則。然而，他們誰(shuí)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)沃森、克里克吸取了他們的研究成果，經(jīng)過(guò)共同的研究之后，才發(fā)現(xiàn)了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。而遺傳密碼的發(fā)現(xiàn)更是如此，俄國(guó)物理學(xué)家伽莫夫連年成立專門俱樂(lè)部來(lái)討論他的關(guān)于遺傳密碼的假說(shuō)，全部遺傳密碼的破譯則花費(fèi)了許多國(guó)家的生物、化學(xué)實(shí)驗(yàn)室9年的時(shí)間。這樣做的效果是，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)研究中互助、合作的重要性，培養(yǎng)了學(xué)生的合作觀念。

教學(xué)實(shí)踐表明，在課堂教學(xué)中，重視對(duì)學(xué)生進(jìn)行科研方法的培養(yǎng)，在傳授知識(shí)的過(guò)程中把科研方法的教育有機(jī)地滲透進(jìn)去，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力，開發(fā)思維潛能，使學(xué)生不僅學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，而且具備了初步的科研能力。

參考文獻(xiàn)：

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