生物科學探究的方法范文

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第1篇

【關鍵詞】探究性學習；創新精神；生物科學素養、有效方法

生物學是自然科學課程，它在培養學生科學素養方面有著重要的任務。而生物科學素養不可能單純地依靠知識的傳承、講授、灌輸來形成，必須改變教學的策略和方法，改變學生的學習方式，即變被動接受為主動獲取，所以課程標準提出了“倡導探究性學習”的理念，并要求學生在新課程的學習中應以探究性學習作為主要的學習方式。因為在探究性學習過程中能夠培養學生的獨立性、自主性，引導學生在質疑，調查，實驗，收集、分析和解讀數據，推理、判斷和反思交流等探究活動中，既能理解、掌握知識，又能應用知識，還發展了收集和處理信息的能力、分析解決問題的能力、交流與合作的能力，特別是培養了創新精神和實踐能力，而且在探究過程中還將使學生的學習過程更富有個性化，對情感的體驗、科學態度的養成、正確價值觀的樹立，也會有很大的幫助。所以，開展探究性學習是提高生物科學素養的有效方法

探究過程中獲取的知識更具有說服力，更有能提高學生的生物科學素養。 比如，許多中學生偷偷地學會了抽煙、喝酒，家長說、老師勸都沒用，只能用事實說話才有說服力。所以結合課程的內容和實際的情況課堂中開展實驗活動：探究煙草和酒精對動物心臟的影響，在實驗中學生親眼看到煙草浸出液濃度越大，水蚤的心率越快，直至不能承擔負荷，最終導致死亡，由此學生深刻理解到煙草中的有毒物質對人體的危害，從而樹立遠離煙草、保障健康的信念。在實驗中學生還觀察到：酒精的濃度越大，水蚤的心率越慢，達到20%時，水蚤的心臟就停止了跳動，通過合作交流，分析總結，學生自然而然會得出：酒精有麻醉作用，理解了酒精對人體的危害性。此時教師引導提出：為什么交通法規中有禁止酒駕的條款？學生根據獲取的認識不難說出司機喝酒后，各器官受到麻痹，尤其是神經系統，各部分的靈活性和協調性都很差，容易出現交通事故的理由。這種探究性學習不僅讓學生理解了其中的道理，而且對學生還有很好的教育意義，要比口頭的說教深刻得多，這就是事實勝于雄辯的理由吧！也在無形中提高了學生的生物科學素養。

探究中更能培養學生的創新精神，提高生物科學素養。比如，學習《食物中含有多種營養成分》一節時，學生已有的生活經驗是：雞蛋中蛋白質豐富，蔬菜、水果中含有多種維生素，土豆中淀粉的含量很多等，但含量的多少怎樣才能體現出來呢，學生很容易想到用做對比實驗的方法。通過閱讀教材的“小辭典”，學生知道了蛋白質、淀粉、維生素C的性質，小組討論后有了設計思路，但閱讀教材中的探究提示時，有的學生對教材中的“馬鈴薯、雞蛋、橘子等食物中是否含有淀粉？做出的假設是：含有淀粉的是 ；不含淀粉的是 ”的問題和假設提出質疑：這種問法不夠科學，沒法設計對比實驗，而且這樣的提問和假設往往會讓學生產生錯覺，認為一種食物中只含有一種營養成分，這不符合本節的教學內容和實驗的設計意圖。對于這樣的質疑教師要及時表揚激勵，激發創新思維，放手讓學生大膽創新設計，提出怎樣設計實驗才能體現出“食物中含有多種營養成分”的思想？學生經過一番討論、交流后得出，把提出的問題改為：馬鈴薯、雞蛋、橘子三種食物中，哪種含有較多的淀粉？哪種含有較多的蛋白質？哪種含有較多的維生素C？這樣提問就避免了學生產生的錯覺，同時能很好的設計對比實驗，把教材中的三個實驗合為一個來對比探究，既科學又簡練，不僅培養了學生嚴謹的科學態度，還在質疑中培養了勇于創新的精神。這種教學方法不僅體現了“先學后教，以學定教；先學后導，以學定導”的教學思想，而且在探究過程中也充分體現了以學生為主體、培養創新精神、提高生物科學素養的新課程教學理念，真正地提高了學生的生物科學素養。

第2篇

1 科學研究方法

著名理論物理學家、諾貝爾獎獲得者費恩曼說過：“科學是一種方法，它教導人們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現在了解到什么程度（因為沒有事情是絕對已知的），如何對待疑問和不確定性，證據服從什么法則，如何去思考事物，作出判斷，如何區別真偽和表面現象。”科學教育中的“科學過程”主要是指在一般的科學研究中，那種普遍適用的系統化的操作方法和步驟。美國《國家科學教育標準》中把科學過程與方法看成一個系統，是指一系列的相互聯系的科學家普遍使用的研究方法和程序。我國的基礎教育課程改革強調科學探究，強調讓學生親歷科學，在體驗中學習。這種新型學習方式的提倡意在改變傳統單純接受式的被動學習方式。學生不是被動地記憶科學的結論，而是經歷這種結論得到的過程和懂得獲取的方法。

科學家認為對自然現象的認識不能停留在事實的層次上，需要進一步透過現象，深入內部，抽取有關事物的本質，并且舍棄一切非本質屬性的結論，即提煉出反映事物本質屬性的內在的客觀規律的各種“概念”和“定律”來。這個過程是通過探究來完成的。但科學家不管用何種探究模式，其基本的環節是共同的：科學問題的提出，科學事實和資料的收集，猜想和假設的建立，檢驗與評價，表達與交流。科學教育中的科學探究學習方式的主要環節也與此相類似，表明探究學習體現了科學教育與科學研究本質上的一致，反映了科學教育與科學研究內在的統一。科學探究強調知識獲取中的體驗，強調過程與方法，既是對我國傳統教育的糾偏，也反映了科學素養的核心要素。

2 高中生物課程中基本的科學研究方法

科學方法可分為多個層次，這里所指的生物科學研究方法主要是指科學研究的一般方法，如科學觀察方法、科學實驗方法和科學調查方法，特別是指科學實驗方法。科學研究總是從觀察開始，通過觀察發現問題，然后提出假設，并對假設做出基本預測，最后設計實驗來驗證假設。如果實驗結果與假設不一致，則說明原來的假設是錯誤的，要修改假設，重新實驗；如果實驗結果與假設一致，則說明原來的假設是正確的，可將假設上升為學說或理論。科學方法教育應包括科學研究中“過程技能”（觀察——問題——假設——實驗——結論）的教育，還應包括觀察、調查、實驗等具體的方法技能。科學方法教育中尤其要重視科學思維的訓練，即努力使學生將科學方法內化為自己的思維方式和行為方式。

2.1 觀察實證的方法

觀察實證是指通過對研究對象大量的觀察、實驗和調查，獲取客觀材料，從個別到一般，歸納出事物的本質屬性和發展規律的一種研究方法。

2.2 假說—演繹法

假說—演繹法是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就證明假說是正確的；如果不符，就說明假說是錯誤的。所以假說—演繹法的根本過程是：發現問題——提出假說——演繹假說——實驗證明——提出結論。在孟德爾的一對相對性狀的雜交實驗中很好地展現了假說—演繹法，也正是由于他采用這種方法才獲得了科學上不朽的成績，為人類揭示了遺傳之謎。“假說—演繹法”是形成和構造關科學理論的一種重要思維方法。對學生來講是“授之以漁”的重要手段之一；學完課程以后，他們對別的都可以忘記，但這些方法會存留下來，這就是真正的素養和能力。

2.3 建立模型的方法

新課標中建立模型被列為一項技能目標，并作為高中學生必備的生物科學素養。國家和地方的新高考大綱（說明）也已明確將這一技能素養的掌握水平作為考核對象，2007年全國高考生物江蘇卷中就已出現涉及模型構建問題的考核嘗試。因此，在平時的教學和高考復習中，教師和考生都要予以重視。由于新課標要求學生學會建立的模型主要是思維形式的模型，因此筆者擬針對幾種常見思維模型的構建方法提出如下建議。建立模型的一般程序：（1） 掌握原理。掌握模型所代表的知識、過程、規律、機理等，弄清模型的構成要素或包含內容之間的邏輯關系。（2） 明確類型。明確所構建的模型屬于哪種類型，知道該種模型的特點及表現形式。（3） 構建草圖（框架）。選擇適當的圖形、文字、符號勾勒出草圖，或用適當的文字符號搭建框架。基于模型的通適性、典型性，所以在構建時只需要考慮大多數情況即可，一般不考慮極少數情況或特例。（4） 修飾完善。對照原理查驗所構建的草圖（框架），確保其科學性；然后進一步修飾完善模型，力求規范、簡潔、直觀、有美感；最后構建出正式的模型。（5） 補充詮釋。對一些模型要添加必要的文字說明、示例、圖注等，使模型更科學、更清楚、更規范。

2.4 系統分析法

系統分析方法是指把要解決的問題作為一個系統，對系統要素進行綜合分析，找出解決問題的可行方案的方法。它從系統的著眼點或角度去考察和研究整個客觀世界，為人類認識和改造世界提供了科學的理論和方法。它的產生和發展標志著人類的科學思維由主要以“實物為中心”逐漸過渡到以“系統為中心”，是科學思維的一個劃時代突破。系統分析是一種研究方略，它能在不確定的情況下，確定問題的本質和起因，明確咨詢目標，找出各種可行方案，并通過一定標準對這些方案進行比較，幫助決策者在復雜的問題和環境中作出科學抉擇。

3 生物教學中開展科學研究方法教育的途徑

生物學是一門實驗科學，有著眾多的可以滲透科學方法教育的內容。教師在努力鉆研教材的基礎上，要充分挖掘教材中對學生進行科學方法教育的素材，將科學方法教育滲透到教學過程和學生的學習過程中。

3.1 通過生物學實驗開展科學研究方法教育

高中生物教材中有著眾多的學生實驗，每做一個實驗都是學生親身體驗科學研究方法的過程。在教學中盡教師要可能地將驗證性實驗變為探究性實驗，要求學生通過明確實驗目的、自己設計實驗、討論完善實驗、最后實施實驗步驟等過程，使學生體驗到科學研究的方法和過程。另外，教師在備課和教學中應將科學研究方法很好地貫徹到每一個實驗中，根據實驗內容的不同有目的的讓學生體驗科學研究的過程，接受全面而完善的科學研究過程和方法的認識與訓練，使學生認識、經歷科學研究的過程，理解科學方法的本質，并訓練其使用有關的具體方法完成每一步驟。這是培養學生發現問題、分析問題、解決問題能力的有效思維方式和操作方式。教師要注重鼓勵學生得出自己的結論、暢述自己的觀點。

3.2 通過生物科學史開展科學研究方法教育

“讀史使人明智”，生物科學的每一項重要發現都是科學方法正確應用的典范。科學的方法是人類探索真理，發現新理論和獲取新知識的重要手段，生物教學也離不開科學方法的探索、理解和學習。

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。

3.3 通過探究性教學開展科學研究方法教育

在新一輪的課程改革中，科學探究不僅被作為重要的理念強調，作為教學建議提出，而且被列入了課程目標和內容標準之中。在現代教育文獻中“科學探究”、“探究式教學”、“探究式學習”都是指學生在學習過程中模仿科學家進行科學探究的思維方式來主動構建知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法的學習方式。這種學習方式在學習內容上，不但包括事實、理論等陳述性知識，還包括科學過程和方法等程序性知識。在教學策略上，教師通過創設一定的探究情景，讓學生發現問題，做出猜想與假設，并通過實驗、調查、查閱文獻等方式搜集與處理信息，對猜想與假設進行論證，最后通過表達與交流活動對自己的探究過程進行反思與評價。在這一過程中學生獲得知識與技能，掌握解決問題的方法，獲得情感體驗。一般情況下，探究式學習環節分為：提出問題——猜想與假設——方案的設計與選擇——收集證據——解釋與結論——評價與反思——交流與表達等7個方面。

3.4 通過研究性學習開展科學研究方法教育

研究性學習是一種以學生的自主性、探索性學習為基礎，從學生生活和社會生活中選擇和確定研究專題，主要以個人或小組合作方式進行的一種學習方法。學生通過親身實踐獲得直接經驗，養成科學精神和科學態度，掌握基本科學方法，提高綜合運用所學知識、解決實際問題的能力。科學是一門具有嶄新教學理念的學科，學習的核心便是科學探究。科學探究也涉及到提出問題，并通過猜測、計劃、觀察等活動，親歷解決問題（科學探究）的過程，獲得科學知識，形成科學價值觀。研究性學習與科學探究都是通過學習者從提出問題到解決問題的探索實踐過程來實現科學知識的掌握和科學價值觀的形成，以提高學習者解決問題的能力的學習方式。哈佛大學就有這樣一句名言——教育的真正目的就是讓人不斷提出問題和解決問題。它較好地說明了研究性學習、科學探究在教育活動中的重要性，學生親歷科學探究的過程是獲取科學知識和培養科學價值觀的主要途徑。

研究性學習是現在高中學生的一門必修課，利用研究性學習使學生實踐科學研究方法，可以使學生真正體會到科學研究方法的重要性，學會如何將一些科學研究的理論知識應用到實踐中，研究性學習既是學生對科學方法的實踐，也是教師進行科學方法教育成果的檢驗。

3.5 通過實驗設計開展科學研究方法教育

第3篇

[關鍵詞] 生物教學；個體差異；分層教學

[中圖分類號] G642.4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1005-4634（2013）06-0120-03

新課程教育理念指出：教育要尊重每個學生的差異，要讓每個學生全面發展，并不是讓每位學生在所有方面都按統一規格平均、均衡發展[1]。為此，筆者一直致力于初中生物教育教學研究，以便找到因材（人）施教的依據。初中生作為發展中的個體，是正在成長的不成熟的人。他們的認知能力和特點表現在從直觀的、感興趣的方面認識新事物和學習新知識[2，3]。由于他們的遺傳、社會環境、家庭條件、生活閱歷的不同，使得他們都有自身的獨特性，形成了獨特的個人心理世界，他們的興趣、愛好、性格、智能、特長各不相同。這方面尤其體現在城市學生和農村學生對生物課的喜好程度和對生物基礎知識了解水平之間的差異性上，所以在生物教學過程中，不能對全部學生按照統一的模式講授生物知識。分層教學法為生物課教學改革提供了一個理論依據[4，5]。通過建立學生生物課綜合能力的遞階層次式結構，可以將學生劃分為多個小組，制定不同層次的教學方法。

1 分層教學法

分層教學法是在學生基礎知識、智力因素和非智力因素等存在明顯差異的情況下，教師有針對性地實施分層教學，從而達到不同層次教學目標的一種優化教學方法[5]。筆者按照新課程教育理念，在生物教學中研究了分層教學法，采取適合不同特點、不同生物基礎學生的教學方法與措施，使不同學生在自己原有的基礎上都有所提高，同時使學生健康快樂地成長。教師在備課時根據學生智力、對生物的興趣和生物基礎的差異，將學生分層、分組，將教學目標分層，將教學方法和策略等分層，在生物課堂中實行與各層次學生的學習能動性相適應、能促進學生在各自原有的基礎上不斷提高的教學策略。在教學實踐中將素質教育貫徹于生物課堂教學中，承認差異，找出差異，因材施教；面向全體，人人提高；個性發展，均衡發展。筆者提出的生物課分層教學法在教學過程中取得了一定的成效，也遇到了一定的困難，現總結如下。

1.1 學生分層

在班級中，首先，筆者先充分了解學生生物課的學習情況并進行分析，掌握班級內每個學生的生物課程學習狀況、生物基礎知識水平、對生物課的愛好等，把學生按生物基礎不同分成A、B、C三個層次：A層為基礎最好的學生，B層為基礎中等的學生，C層為基礎薄弱的學生。在對學生進行分層時特別注意做好學生的心理輔導工作，尤其是C層學生，讓他們明白這樣做不是要放棄他們，而是為了讓他們能更快地進步，打消C層學生可能出現的抵觸情緒、自卑心理等。其次，對學生的分層做到動態分層，及時觀察學生的學習狀況，根據學生的表現隨時調整他們的層次，鼓勵學生通過努力進入高一級層次，同時給予學生一定的獎勵，激發學生的成就感和自信心。

1.2 備課分層

在學生分層的基礎上，將備課分層。

1）目標分層，特別是知識目標和能力目標。對不同層次的學生提出不同的生物課目標要求，如對C層學生起點低一點，講授慢一點，能掌握基礎知識、解決基本問題、形成基本能力即可；對B層學生要求就可以稍高一點，多一點變化，引入一些思考，掌握生物課的基礎知識，形成一定的思維能力，能熟練地運用生物知識來解決生物課中的基本問題，形成一定的能力；對A層學生則鍛煉他們對生物課的基礎知識的系統化，提高他們的綜合能力，使他們能主動探求生物知識并熟練運用，培養他們的思維能力、創新能力等。

2）教學方法多樣化。在生物課分層教學過程中，改變過去傳統的教師講、學生聽的教學法，多采用討論法、探究法、表達交流法等措施展開生物課教學，使每個層次、每個學生都能參與到生物教學活動中來，逐步具有一定的生物技能和能力。

3）生物課教學過程設計分層。在備課時針對不同層次的學生、不同層次的教學目標，設計生物課堂組織的形式、技能的訓練等。在教學設計時始終把握階梯性，內容、問題的層次多樣化，教學內容生動活潑，把學生的負擔減輕，這樣學生學習生物知識的興趣就會提高，教學質量也會提高。

1.3 教學過程分層

在生物課教學中，教師利用課堂給學生思考的機會，指導學生“開放式的生物課學習”，加強學生的自主活動的有效性。鼓勵學生積極參與課堂教學，切身體驗生物知識發展的全過程。以學生自主觀察、探究、討論、表達交流等為主，讓每一位學生都能參與到生物課教學活動中。對于生物教學過程中所涉及到的具體問題，可以比較簡單、形象的鼓勵C層學生回答，然后讓B層學生補充或者提煉答案。接下來可以讓A層學生對前面幾位學生的回答進行綜合分析。對于稍復雜的生物問題讓B層學生來回答，然后讓A層學生來評價。對于綜合類的生物問題就直接讓A層學生來解答，然后問B層和C層學生是否理解，在生物教學過程中對學生的出色表現及時給予充分肯定，增強他們的自信心和成就感。上完新課后要盡量讓學生進行課堂小結，由C層學生說出自己掌握了哪些生物知識，獲得了哪些能力；讓B層學生談談自己的感想以及能利用生物知識解決哪些實際問題；A層學生對前面學生的回答進行評價、總結歸納。

1.4 復習分層

不同知識水平和心理水平的學生對生物課教材內容理解和教師教學方式的適應性不同。及時掌握學生對于生物概念、定理、公式、法則的理解識記，了解對于可閱讀討論內容的興趣和注意力情況以及對于習題教學當場掌握情況。學生學習完一個章節的新知識后，設置不同層次、不同梯度的練習來鞏固知識，學生獨立完成，分組檢查，班內展示交流，對出現的問題鼓勵學生自己內部解決，然后由教師綜合評價、解惑。

1.5 教學評價分層

在生物課教學中對學生的學習情況進行分層評價，將學生平時的回答、練習、探究等與期末檢測相結合，對學生（特別是C層學生）取得的進步及時給予肯定、表揚、獎勵，鼓勵他們更上一個層次，使不同層次的學生都有所提高，有成就感、自豪感，形成生物課學習上的良性循環。

2 取得的成效

經過三年的生物課分層教學法教學，筆者取得了一定的成效。

1）學生學習生物知識的興趣逐漸增強，他們發現生物課挺有意思、很有用，學習起來也比較容易。通過這種方式教學，他們生物課的學習成績都有了不同程度的提高，并且有了進一步學習生物課的愿望，同時將這種愿望慢慢延伸到了其他課程的學習中。

2）學生學習生物課乃至其他課程的自信心大大增強，尤其是B、C層學生，他們原來在教師和同學的眼中屬于學習一般甚至學習較差的學生，對學習失去了興趣和自信心。通過一段時間的生物課分層教學后，他們發現自己并不是不能學好，自己其實挺聰明的，只是原來沒發現。而且這種自信心也直接影響了他們其他課程的學習，他們慢慢開始愛學習了，除了生物課外，各門課程的學習成績都有了一定程度的提高。

3 存在的問題及改進措施

新課程改革為廣大一線教師描繪了一幅理想的畫卷，但在實施有效課堂的過程中又存在著較為普遍的猶豫和困惑。盡管筆者在生物課教學過程中取得了一定的教學成果，但也遇到了一些問題。

1）由于生物課不是中考科目，很多學生認為它是副科，不重要，所以學生課余時間基本上不看生物教材及其參考書，導致在生物課分層教學過程中需要預留相當一部分時間讓學生熟悉生物課教材內容，這樣給生物課分層教學法的實施帶來一定的困難。針對這個問題，筆者引導學生課前預習教學內容，以便上課時更好地投入到討論、探究等活動中。課后適當進行復習，使分層教學法的實施更順利、更完善，進一步全面提高學生的生物科學知識、技能等。

2）在一些教師和許多家長的觀念中認為不中考的生物課不重要，沒有用，沒必要浪費時間去學習和復習，不支持學生完成教師規定的一些生物課作業和生物實踐要求等不支持學生，由此給生物課分層教學的進一步實施帶來一定的影響。針對這種情況，筆者通過溝通來逐步改變其他教師和家長的觀念，動員他們支持學生的實踐活動和家庭小實驗等，使生物課分層教學的全面實施更順利地進行。

總之，在生物課程教學中實施分層教學法能夠充分照顧和利用學生的智力因素和非智力因素，激發學生學習生物課的興趣，引起學生的內在需求，調動學生的學習積極性，變被動學習、不愿學習為主動學習、積極討論、積極探究交流，為學生創造一個輕松愉快的學習氛圍和健康快樂的成長環境。同時減輕學生的學習負擔，提高學生生物課的學習和探究能力，從而全面提高生物課程的學習效果，將新課程理念真正落到實處。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.生物課程標準[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[2]張行濤，周衛勇.新課程教學法[M].北京：中國輕工業出版社，2009.

[3]晨陽中學.“農村中學全方位實施分層教育的研究”結題報告[M].北京：中國輕工業出版社，2010.