生物科学探究的方法范文

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第1篇

【关键词】探究性学习；创新精神；生物科学素养、有效方法

生物学是自然科学课程，它在培养学生科学素养方面有着重要的任务。而生物科学素养不可能单纯地依靠知识的传承、讲授、灌输来形成，必须改变教学的策略和方法，改变学生的学习方式，即变被动接受为主动获取，所以课程标准提出了“倡导探究性学习”的理念，并要求学生在新课程的学习中应以探究性学习作为主要的学习方式。因为在探究性学习过程中能够培养学生的独立性、自主性，引导学生在质疑，调查，实验，收集、分析和解读数据，推理、判断和反思交流等探究活动中，既能理解、掌握知识，又能应用知识，还发展了收集和处理信息的能力、分析解决问题的能力、交流与合作的能力，特别是培养了创新精神和实践能力，而且在探究过程中还将使学生的学习过程更富有个性化，对情感的体验、科学态度的养成、正确价值观的树立，也会有很大的帮助。所以，开展探究性学习是提高生物科学素养的有效方法

探究过程中获取的知识更具有说服力，更有能提高学生的生物科学素养。 比如，许多中学生偷偷地学会了抽烟、喝酒，家长说、老师劝都没用，只能用事实说话才有说服力。所以结合课程的内容和实际的情况课堂中开展实验活动：探究烟草和酒精对动物心脏的影响，在实验中学生亲眼看到烟草浸出液浓度越大，水蚤的心率越快，直至不能承担负荷，最终导致死亡，由此学生深刻理解到烟草中的有毒物质对人体的危害，从而树立远离烟草、保障健康的信念。在实验中学生还观察到：酒精的浓度越大，水蚤的心率越慢，达到20%时，水蚤的心脏就停止了跳动，通过合作交流，分析总结，学生自然而然会得出：酒精有麻醉作用，理解了酒精对人体的危害性。此时教师引导提出：为什么交通法规中有禁止酒驾的条款？学生根据获取的认识不难说出司机喝酒后，各器官受到麻痹，尤其是神经系统，各部分的灵活性和协调性都很差，容易出现交通事故的理由。这种探究性学习不仅让学生理解了其中的道理，而且对学生还有很好的教育意义，要比口头的说教深刻得多，这就是事实胜于雄辩的理由吧！也在无形中提高了学生的生物科学素养。

探究中更能培养学生的创新精神，提高生物科学素养。比如，学习《食物中含有多种营养成分》一节时，学生已有的生活经验是：鸡蛋中蛋白质丰富，蔬菜、水果中含有多种维生素，土豆中淀粉的含量很多等，但含量的多少怎样才能体现出来呢，学生很容易想到用做对比实验的方法。通过阅读教材的“小辞典”，学生知道了蛋白质、淀粉、维生素C的性质，小组讨论后有了设计思路，但阅读教材中的探究提示时，有的学生对教材中的“马铃薯、鸡蛋、橘子等食物中是否含有淀粉？做出的假设是：含有淀粉的是 ；不含淀粉的是 ”的问题和假设提出质疑：这种问法不够科学，没法设计对比实验，而且这样的提问和假设往往会让学生产生错觉，认为一种食物中只含有一种营养成分，这不符合本节的教学内容和实验的设计意图。对于这样的质疑教师要及时表扬激励，激发创新思维，放手让学生大胆创新设计，提出怎样设计实验才能体现出“食物中含有多种营养成分”的思想？学生经过一番讨论、交流后得出，把提出的问题改为：马铃薯、鸡蛋、橘子三种食物中，哪种含有较多的淀粉？哪种含有较多的蛋白质？哪种含有较多的维生素C？这样提问就避免了学生产生的错觉，同时能很好的设计对比实验，把教材中的三个实验合为一个来对比探究，既科学又简练，不仅培养了学生严谨的科学态度，还在质疑中培养了勇于创新的精神。这种教学方法不仅体现了“先学后教，以学定教；先学后导，以学定导”的教学思想，而且在探究过程中也充分体现了以学生为主体、培养创新精神、提高生物科学素养的新课程教学理念，真正地提高了学生的生物科学素养。

第2篇

1 科学研究方法

著名理论物理学家、诺贝尔奖获得者费恩曼说过：“科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到什么程度（因为没有事情是绝对已知的），如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则，如何去思考事物，作出判断，如何区别真伪和表面现象。”科学教育中的“科学过程”主要是指在一般的科学研究中，那种普遍适用的系统化的操作方法和步骤。美国《国家科学教育标准》中把科学过程与方法看成一个系统，是指一系列的相互联系的科学家普遍使用的研究方法和程序。我国的基础教育课程改革强调科学探究，强调让学生亲历科学，在体验中学习。这种新型学习方式的提倡意在改变传统单纯接受式的被动学习方式。学生不是被动地记忆科学的结论，而是经历这种结论得到的过程和懂得获取的方法。

科学家认为对自然现象的认识不能停留在事实的层次上，需要进一步透过现象，深入内部，抽取有关事物的本质，并且舍弃一切非本质属性的结论，即提炼出反映事物本质属性的内在的客观规律的各种“概念”和“定律”来。这个过程是通过探究来完成的。但科学家不管用何种探究模式，其基本的环节是共同的：科学问题的提出，科学事实和资料的收集，猜想和假设的建立，检验与评价，表达与交流。科学教育中的科学探究学习方式的主要环节也与此相类似，表明探究学习体现了科学教育与科学研究本质上的一致，反映了科学教育与科学研究内在的统一。科学探究强调知识获取中的体验，强调过程与方法，既是对我国传统教育的纠偏，也反映了科学素养的核心要素。

2 高中生物课程中基本的科学研究方法

科学方法可分为多个层次，这里所指的生物科学研究方法主要是指科学研究的一般方法，如科学观察方法、科学实验方法和科学调查方法，特别是指科学实验方法。科学研究总是从观察开始，通过观察发现问题，然后提出假设，并对假设做出基本预测，最后设计实验来验证假设。如果实验结果与假设不一致，则说明原来的假设是错误的，要修改假设，重新实验；如果实验结果与假设一致，则说明原来的假设是正确的，可将假设上升为学说或理论。科学方法教育应包括科学研究中“过程技能”（观察——问题——假设——实验——结论）的教育，还应包括观察、调查、实验等具体的方法技能。科学方法教育中尤其要重视科学思维的训练，即努力使学生将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式。

2.1 观察实证的方法

观察实证是指通过对研究对象大量的观察、实验和调查，获取客观材料，从个别到一般，归纳出事物的本质属性和发展规律的一种研究方法。

2.2 假说—演绎法

假说—演绎法是指在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的；如果不符，就说明假说是错误的。所以假说—演绎法的根本过程是：发现问题——提出假说——演绎假说——实验证明——提出结论。在孟德尔的一对相对性状的杂交实验中很好地展现了假说—演绎法，也正是由于他采用这种方法才获得了科学上不朽的成绩，为人类揭示了遗传之谜。“假说—演绎法”是形成和构造关科学理论的一种重要思维方法。对学生来讲是“授之以渔”的重要手段之一；学完课程以后，他们对别的都可以忘记，但这些方法会存留下来，这就是真正的素养和能力。

2.3 建立模型的方法

新课标中建立模型被列为一项技能目标，并作为高中学生必备的生物科学素养。国家和地方的新高考大纲（说明）也已明确将这一技能素养的掌握水平作为考核对象，2007年全国高考生物江苏卷中就已出现涉及模型构建问题的考核尝试。因此，在平时的教学和高考复习中，教师和考生都要予以重视。由于新课标要求学生学会建立的模型主要是思维形式的模型，因此笔者拟针对几种常见思维模型的构建方法提出如下建议。建立模型的一般程序：（1） 掌握原理。掌握模型所代表的知识、过程、规律、机理等，弄清模型的构成要素或包含内容之间的逻辑关系。（2） 明确类型。明确所构建的模型属于哪种类型，知道该种模型的特点及表现形式。（3） 构建草图（框架）。选择适当的图形、文字、符号勾勒出草图，或用适当的文字符号搭建框架。基于模型的通适性、典型性，所以在构建时只需要考虑大多数情况即可，一般不考虑极少数情况或特例。（4） 修饰完善。对照原理查验所构建的草图（框架），确保其科学性；然后进一步修饰完善模型，力求规范、简洁、直观、有美感；最后构建出正式的模型。（5） 补充诠释。对一些模型要添加必要的文字说明、示例、图注等，使模型更科学、更清楚、更规范。

2.4 系统分析法

系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统，对系统要素进行综合分析，找出解决问题的可行方案的方法。它从系统的着眼点或角度去考察和研究整个客观世界，为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。它的产生和发展标志着人类的科学思维由主要以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心”，是科学思维的一个划时代突破。系统分析是一种研究方略，它能在不确定的情况下，确定问题的本质和起因，明确咨询目标，找出各种可行方案，并通过一定标准对这些方案进行比较，帮助决策者在复杂的问题和环境中作出科学抉择。

3 生物教学中开展科学研究方法教育的途径

生物学是一门实验科学，有着众多的可以渗透科学方法教育的内容。教师在努力钻研教材的基础上，要充分挖掘教材中对学生进行科学方法教育的素材，将科学方法教育渗透到教学过程和学生的学习过程中。

3.1 通过生物学实验开展科学研究方法教育

高中生物教材中有着众多的学生实验，每做一个实验都是学生亲身体验科学研究方法的过程。在教学中尽教师要可能地将验证性实验变为探究性实验，要求学生通过明确实验目的、自己设计实验、讨论完善实验、最后实施实验步骤等过程，使学生体验到科学研究的方法和过程。另外，教师在备课和教学中应将科学研究方法很好地贯彻到每一个实验中，根据实验内容的不同有目的的让学生体验科学研究的过程，接受全面而完善的科学研究过程和方法的认识与训练，使学生认识、经历科学研究的过程，理解科学方法的本质，并训练其使用有关的具体方法完成每一步骤。这是培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的有效思维方式和操作方式。教师要注重鼓励学生得出自己的结论、畅述自己的观点。

3.2 通过生物科学史开展科学研究方法教育

“读史使人明智”，生物科学的每一项重要发现都是科学方法正确应用的典范。科学的方法是人类探索真理，发现新理论和获取新知识的重要手段，生物教学也离不开科学方法的探索、理解和学习。

高中生物教材中有许多关于生物科学史的教学内容，如酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、遗传物质的发现等。这些科学发现本身就是科学家科学实验（探究）的过程，教师可以充分利用这些素材，帮助学生寻着先人的足迹，在享受科学探究的快乐中受到科学方法的教育。

3.3 通过探究性教学开展科学研究方法教育

在新一轮的课程改革中，科学探究不仅被作为重要的理念强调，作为教学建议提出，而且被列入了课程目标和内容标准之中。在现代教育文献中“科学探究”、“探究式教学”、“探究式学习”都是指学生在学习过程中模仿科学家进行科学探究的思维方式来主动构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的学习方式。这种学习方式在学习内容上，不但包括事实、理论等陈述性知识，还包括科学过程和方法等程序性知识。在教学策略上，教师通过创设一定的探究情景，让学生发现问题，做出猜想与假设，并通过实验、调查、查阅文献等方式搜集与处理信息，对猜想与假设进行论证，最后通过表达与交流活动对自己的探究过程进行反思与评价。在这一过程中学生获得知识与技能，掌握解决问题的方法，获得情感体验。一般情况下，探究式学习环节分为：提出问题——猜想与假设——方案的设计与选择——收集证据——解释与结论——评价与反思——交流与表达等7个方面。

3.4 通过研究性学习开展科学研究方法教育

研究性学习是一种以学生的自主性、探索性学习为基础，从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题，主要以个人或小组合作方式进行的一种学习方法。学生通过亲身实践获得直接经验，养成科学精神和科学态度，掌握基本科学方法，提高综合运用所学知识、解决实际问题的能力。科学是一门具有崭新教学理念的学科，学习的核心便是科学探究。科学探究也涉及到提出问题，并通过猜测、计划、观察等活动，亲历解决问题（科学探究）的过程，获得科学知识，形成科学价值观。研究性学习与科学探究都是通过学习者从提出问题到解决问题的探索实践过程来实现科学知识的掌握和科学价值观的形成，以提高学习者解决问题的能力的学习方式。哈佛大学就有这样一句名言——教育的真正目的就是让人不断提出问题和解决问题。它较好地说明了研究性学习、科学探究在教育活动中的重要性，学生亲历科学探究的过程是获取科学知识和培养科学价值观的主要途径。

研究性学习是现在高中学生的一门必修课，利用研究性学习使学生实践科学研究方法，可以使学生真正体会到科学研究方法的重要性，学会如何将一些科学研究的理论知识应用到实践中，研究性学习既是学生对科学方法的实践，也是教师进行科学方法教育成果的检验。

3.5 通过实验设计开展科学研究方法教育

第3篇

[关键词] 生物教学；个体差异；分层教学

[中图分类号] G642.4 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）06-0120-03

新课程教育理念指出：教育要尊重每个学生的差异，要让每个学生全面发展，并不是让每位学生在所有方面都按统一规格平均、均衡发展[1]。为此，笔者一直致力于初中生物教育教学研究，以便找到因材（人）施教的依据。初中生作为发展中的个体，是正在成长的不成熟的人。他们的认知能力和特点表现在从直观的、感兴趣的方面认识新事物和学习新知识[2，3]。由于他们的遗传、社会环境、家庭条件、生活阅历的不同，使得他们都有自身的独特性，形成了独特的个人心理世界，他们的兴趣、爱好、性格、智能、特长各不相同。这方面尤其体现在城市学生和农村学生对生物课的喜好程度和对生物基础知识了解水平之间的差异性上，所以在生物教学过程中，不能对全部学生按照统一的模式讲授生物知识。分层教学法为生物课教学改革提供了一个理论依据[4，5]。通过建立学生生物课综合能力的递阶层次式结构，可以将学生划分为多个小组，制定不同层次的教学方法。

1 分层教学法

分层教学法是在学生基础知识、智力因素和非智力因素等存在明显差异的情况下，教师有针对性地实施分层教学，从而达到不同层次教学目标的一种优化教学方法[5]。笔者按照新课程教育理念，在生物教学中研究了分层教学法，采取适合不同特点、不同生物基础学生的教学方法与措施，使不同学生在自己原有的基础上都有所提高，同时使学生健康快乐地成长。教师在备课时根据学生智力、对生物的兴趣和生物基础的差异，将学生分层、分组，将教学目标分层，将教学方法和策略等分层，在生物课堂中实行与各层次学生的学习能动性相适应、能促进学生在各自原有的基础上不断提高的教学策略。在教学实践中将素质教育贯彻于生物课堂教学中，承认差异，找出差异，因材施教；面向全体，人人提高；个性发展，均衡发展。笔者提出的生物课分层教学法在教学过程中取得了一定的成效，也遇到了一定的困难，现总结如下。

1.1 学生分层

在班级中，首先，笔者先充分了解学生生物课的学习情况并进行分析，掌握班级内每个学生的生物课程学习状况、生物基础知识水平、对生物课的爱好等，把学生按生物基础不同分成A、B、C三个层次：A层为基础最好的学生，B层为基础中等的学生，C层为基础薄弱的学生。在对学生进行分层时特别注意做好学生的心理辅导工作，尤其是C层学生，让他们明白这样做不是要放弃他们，而是为了让他们能更快地进步，打消C层学生可能出现的抵触情绪、自卑心理等。其次，对学生的分层做到动态分层，及时观察学生的学习状况，根据学生的表现随时调整他们的层次，鼓励学生通过努力进入高一级层次，同时给予学生一定的奖励，激发学生的成就感和自信心。

1.2 备课分层

在学生分层的基础上，将备课分层。

1）目标分层，特别是知识目标和能力目标。对不同层次的学生提出不同的生物课目标要求，如对C层学生起点低一点，讲授慢一点，能掌握基础知识、解决基本问题、形成基本能力即可；对B层学生要求就可以稍高一点，多一点变化，引入一些思考，掌握生物课的基础知识，形成一定的思维能力，能熟练地运用生物知识来解决生物课中的基本问题，形成一定的能力；对A层学生则锻炼他们对生物课的基础知识的系统化，提高他们的综合能力，使他们能主动探求生物知识并熟练运用，培养他们的思维能力、创新能力等。

2）教学方法多样化。在生物课分层教学过程中，改变过去传统的教师讲、学生听的教学法，多采用讨论法、探究法、表达交流法等措施展开生物课教学，使每个层次、每个学生都能参与到生物教学活动中来，逐步具有一定的生物技能和能力。

3）生物课教学过程设计分层。在备课时针对不同层次的学生、不同层次的教学目标，设计生物课堂组织的形式、技能的训练等。在教学设计时始终把握阶梯性，内容、问题的层次多样化，教学内容生动活泼，把学生的负担减轻，这样学生学习生物知识的兴趣就会提高，教学质量也会提高。

1.3 教学过程分层

在生物课教学中，教师利用课堂给学生思考的机会，指导学生“开放式的生物课学习”，加强学生的自主活动的有效性。鼓励学生积极参与课堂教学，切身体验生物知识发展的全过程。以学生自主观察、探究、讨论、表达交流等为主，让每一位学生都能参与到生物课教学活动中。对于生物教学过程中所涉及到的具体问题，可以比较简单、形象的鼓励C层学生回答，然后让B层学生补充或者提炼答案。接下来可以让A层学生对前面几位学生的回答进行综合分析。对于稍复杂的生物问题让B层学生来回答，然后让A层学生来评价。对于综合类的生物问题就直接让A层学生来解答，然后问B层和C层学生是否理解，在生物教学过程中对学生的出色表现及时给予充分肯定，增强他们的自信心和成就感。上完新课后要尽量让学生进行课堂小结，由C层学生说出自己掌握了哪些生物知识，获得了哪些能力；让B层学生谈谈自己的感想以及能利用生物知识解决哪些实际问题；A层学生对前面学生的回答进行评价、总结归纳。

1.4 复习分层

不同知识水平和心理水平的学生对生物课教材内容理解和教师教学方式的适应性不同。及时掌握学生对于生物概念、定理、公式、法则的理解识记，了解对于可阅读讨论内容的兴趣和注意力情况以及对于习题教学当场掌握情况。学生学习完一个章节的新知识后，设置不同层次、不同梯度的练习来巩固知识，学生独立完成，分组检查，班内展示交流，对出现的问题鼓励学生自己内部解决，然后由教师综合评价、解惑。

1.5 教学评价分层

在生物课教学中对学生的学习情况进行分层评价，将学生平时的回答、练习、探究等与期末检测相结合，对学生（特别是C层学生）取得的进步及时给予肯定、表扬、奖励，鼓励他们更上一个层次，使不同层次的学生都有所提高，有成就感、自豪感，形成生物课学习上的良性循环。

2 取得的成效

经过三年的生物课分层教学法教学，笔者取得了一定的成效。

1）学生学习生物知识的兴趣逐渐增强，他们发现生物课挺有意思、很有用，学习起来也比较容易。通过这种方式教学，他们生物课的学习成绩都有了不同程度的提高，并且有了进一步学习生物课的愿望，同时将这种愿望慢慢延伸到了其他课程的学习中。

2）学生学习生物课乃至其他课程的自信心大大增强，尤其是B、C层学生，他们原来在教师和同学的眼中属于学习一般甚至学习较差的学生，对学习失去了兴趣和自信心。通过一段时间的生物课分层教学后，他们发现自己并不是不能学好，自己其实挺聪明的，只是原来没发现。而且这种自信心也直接影响了他们其他课程的学习，他们慢慢开始爱学习了，除了生物课外，各门课程的学习成绩都有了一定程度的提高。

3 存在的问题及改进措施

新课程改革为广大一线教师描绘了一幅理想的画卷，但在实施有效课堂的过程中又存在着较为普遍的犹豫和困惑。尽管笔者在生物课教学过程中取得了一定的教学成果，但也遇到了一些问题。

1）由于生物课不是中考科目，很多学生认为它是副科，不重要，所以学生课余时间基本上不看生物教材及其参考书，导致在生物课分层教学过程中需要预留相当一部分时间让学生熟悉生物课教材内容，这样给生物课分层教学法的实施带来一定的困难。针对这个问题，笔者引导学生课前预习教学内容，以便上课时更好地投入到讨论、探究等活动中。课后适当进行复习，使分层教学法的实施更顺利、更完善，进一步全面提高学生的生物科学知识、技能等。

2）在一些教师和许多家长的观念中认为不中考的生物课不重要，没有用，没必要浪费时间去学习和复习，不支持学生完成教师规定的一些生物课作业和生物实践要求等不支持学生，由此给生物课分层教学的进一步实施带来一定的影响。针对这种情况，笔者通过沟通来逐步改变其他教师和家长的观念，动员他们支持学生的实践活动和家庭小实验等，使生物课分层教学的全面实施更顺利地进行。

总之，在生物课程教学中实施分层教学法能够充分照顾和利用学生的智力因素和非智力因素，激发学生学习生物课的兴趣，引起学生的内在需求，调动学生的学习积极性，变被动学习、不愿学习为主动学习、积极讨论、积极探究交流，为学生创造一个轻松愉快的学习氛围和健康快乐的成长环境。同时减轻学生的学习负担，提高学生生物课的学习和探究能力，从而全面提高生物课程的学习效果，将新课程理念真正落到实处。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.生物课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2011.

[2]张行涛，周卫勇.新课程教学法[M].北京：中国轻工业出版社，2009.

[3]晨阳中学.“农村中学全方位实施分层教育的研究”结题报告[M].北京：中国轻工业出版社，2010.