中學(xué)生物科學(xué)方法教育的內(nèi)容及其實(shí)施

摘 要 中學(xué)生物科學(xué)方法教育在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維中不可或缺。我國生物學(xué)科學(xué)方法教育長期存在隱性傾向，縱觀我國從民國到當(dāng)代的生物教學(xué)法、教學(xué)論著作，以及對科學(xué)方法概念的詮釋，對我國中學(xué)生物科學(xué)方法教育的內(nèi)涵追根溯源，探求了我國中學(xué)生物科學(xué)方法教育的內(nèi)涵，并將其分為生物學(xué)思維方法和生物學(xué)學(xué)科方法兩大部分。從而進(jìn)一步提出生物科學(xué)方法教育實(shí)施須有明確分類，深刻認(rèn)識其重要性、在課程目標(biāo)中顯化、依據(jù)方法為核心組織教學(xué)、建立教師的科學(xué)方法知識結(jié)構(gòu)均為中學(xué)生物學(xué)科學(xué)方法教育的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 科學(xué)方法 思維方法 學(xué)科方法 科學(xué)素養(yǎng)

科學(xué)方法教育，作為科學(xué)教育中不可分割的一部分，有著深刻的內(nèi)涵和意義。中學(xué)生物科學(xué)方法教育，具有聯(lián)系生物現(xiàn)象與知識、知識與應(yīng)用的重要作用，應(yīng)在中學(xué)生物教育中受到重視。

老一輩教育家楊寅初先生（1937）在其教學(xué)論著中用一單元專門提出要注重科學(xué)方法的訓(xùn)練；北師大陳皓兮教授（1987）的教學(xué)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(xué)生在學(xué)習(xí)過程中善于從自然事物、自然現(xiàn)象中去發(fā)現(xiàn)問題，通過觀察實(shí)驗(yàn)、積累資料、進(jìn)行推論，借以學(xué)會認(rèn)識客觀自然界的科學(xué)方法[1]?？梢?，中學(xué)生物教學(xué)中進(jìn)行科學(xué)方法的教育，并不是一個新的話題。科學(xué)方法在學(xué)科學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)中，起到了橋梁和紐帶的作用，它將知識“變活”，將知識與實(shí)際產(chǎn)生聯(lián)系。目前，已有生物教學(xué)研究者在其學(xué)術(shù)論文中提出，高中生物新課程中涉及的科學(xué)方法主要有：觀察法、實(shí)驗(yàn)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(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，它在構(gòu)建學(xué)生生命價值觀、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力等方面都有著巨大的意義。本研究試圖構(gòu)建生物科學(xué)方法的分類理論，將中學(xué)生物科學(xué)方法教育的內(nèi)容進(jìn)行分類，進(jìn)而提出在中學(xué)進(jìn)行生物科學(xué)方法教育的實(shí)施路徑。

一、中學(xué)生物學(xué)科學(xué)方法教育內(nèi)容的確立

1.生物學(xué)科學(xué)方法的內(nèi)涵

方法，指人們認(rèn)識世界和改造世界所應(yīng)用的行為方式、程序及手段的總和。在科學(xué)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]?？茖W(xué)學(xué)的奠基人貝爾納說得好：“良好的方法能使我們更好地發(fā)揮運(yùn)用天賦的才能，而拙劣的方法則可能阻障才能的發(fā)揮”[4]?？茖W(xué)方法，指人們在認(rèn)識世界的實(shí)踐活動中總結(jié)出來的正確的思維方式和操作方式，是獲取科學(xué)知識的程序或過程[3]?！芭c科學(xué)知識相比，科學(xué)方法具有更大的穩(wěn)定性和更普遍的適用性”[5]。因此，在中學(xué)科學(xué)教育中，讓學(xué)生獲取科學(xué)方法比獲取科學(xué)內(nèi)容本身更為重要。

方法是一種途徑，既能夠創(chuàng)造知識也能夠應(yīng)用知識，只有掌握了方法，才能夠使理解科學(xué)和終身學(xué)習(xí)成為可能。學(xué)生對生物科學(xué)方法的學(xué)習(xí)不會自發(fā)進(jìn)行，需要教師的教學(xué)指導(dǎo)。有研究者認(rèn)為，科學(xué)研究方法必須基于特定理論進(jìn)行觀察、實(shí)踐和測量，而科學(xué)方法包括通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，以及形成和檢驗(yàn)假說。通過對上述內(nèi)容的總結(jié)，筆者將生物科學(xué)方法的內(nèi)涵界定為：人們在認(rèn)識和解決生命科學(xué)問題的實(shí)踐活動中，總結(jié)出來正確的思維方式和操作方法，從而獲取生物科學(xué)知識的過程。

2.生物科學(xué)方法顯化教育的內(nèi)涵

盡管大多數(shù)教師都能夠意識到科學(xué)方法教育的重要性，但對于生物科學(xué)方法教育的理解與感悟卻參差不齊，原因在于生物科學(xué)方法教育一直處于隱性教育水平。有研究者對物理科學(xué)方法隱形教育總結(jié)出以下不足：教學(xué)目標(biāo)不明確、教學(xué)內(nèi)容不明確、教學(xué)效果不顯著[6]。

和隱性教育對應(yīng)的是顯化教育。所謂科學(xué)方法顯化教育，是指教師有意識地公開進(jìn)行科學(xué)方法教育，學(xué)生有意識地學(xué)習(xí)科學(xué)方法，以達(dá)到理解知識、掌握方法和形成科學(xué)態(tài)度的目的[6]。中學(xué)生物科學(xué)方法教育也應(yīng)當(dāng)從隱性走向顯化。生物是門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，意味著生物學(xué)的知識本身就是由實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐中得來，知識的運(yùn)用也體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中。在中學(xué)生物學(xué)的教學(xué)中，一是要體現(xiàn)出生物科學(xué)技能的必要性，二是通過思維方法的顯化，使得隱性認(rèn)知得以被剖析，讓學(xué)生能夠認(rèn)識并有意識地培養(yǎng)相關(guān)的思維方法，通過有針對性的訓(xùn)練，使得學(xué)生能夠像一個“科學(xué)家”那樣思考和解決生物學(xué)問題、應(yīng)用生物學(xué)知識。

3.中學(xué)生物科學(xué)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(xué)方法教育的內(nèi)涵，翻閱從民國時期到當(dāng)代的主要“生物課教學(xué)法”和“生物課程與教學(xué)論”，將其中作者意圖涉及的生物科學(xué)方法進(jìn)行了整理（如表1所示），其核心思想是讓學(xué)生在認(rèn)識和學(xué)習(xí)生物學(xué)中習(xí)得正確的思維方法及研究方法。

盡管上述生物教學(xué)的論著中對生物科學(xué)方法都沒有專門的敘述，但都提出了生物科學(xué)方法在生物學(xué)教學(xué)中的重要意義，并且涉及了生物學(xué)研究方法、生物學(xué)思維方法在培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)中是不可或缺的角色。筆者按照生物學(xué)學(xué)科方法、生物學(xué)思維方法這兩類基本科學(xué)方法，構(gòu)建了中學(xué)生物科學(xué)方法分類模型（如圖1所示）。

圖1 中學(xué)生物科學(xué)方法分類

（1）生物學(xué)思維方法

生物學(xué)思維方法是指生物學(xué)科研究方法中概括出來進(jìn)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(dǎo)著學(xué)生在遇到生物問題時，能夠正確找出原始問題，并運(yùn)用正確的思維方式去研究問題，進(jìn)而更好的解決問題。一般來說，在中學(xué)生物教育中，用來進(jìn)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(shí)驗(yàn)、控制變量等。但是由于思維是隱秘的，在日常教學(xué)中往往會忽視以其作為目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

（2）生物學(xué)學(xué)科方法

生物學(xué)學(xué)科方法指在生物學(xué)中最常用的揭示生命現(xiàn)象的方法，它包括進(jìn)行研究的流程，即科學(xué)探究的過程方法，如生物科學(xué)探究過程技能：發(fā)現(xiàn)問題、提出假說、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、完成實(shí)驗(yàn)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論這整個的過程；也包括在中學(xué)科學(xué)探究中所運(yùn)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(biāo)記法、調(diào)查、標(biāo)本制作、純化、蒸餾、萃取等。它是整個生物科學(xué)研究的基礎(chǔ)，也是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，打好生物學(xué)基礎(chǔ)的必備條件。由于其與生物學(xué)科有直接密切的聯(lián)系，它也被稱之為強(qiáng)認(rèn)知方法。

（3）中學(xué)生物科學(xué)方法的內(nèi)在聯(lián)系

哲學(xué)中的科學(xué)方法從具體到一般層層遞進(jìn)，下一層是上一層的基礎(chǔ)，而在生物科學(xué)方法的結(jié)構(gòu)中，可以看到學(xué)科方法和思維方法之間有著直接的關(guān)聯(lián)，它們并不存在層級的高低，思維伴隨著學(xué)科的學(xué)習(xí)，學(xué)科方法的強(qiáng)化也鍛煉了思維方法。從認(rèn)知的角度看，在解決問題時，會同時應(yīng)用到思維方法和具體研究方法，但不論是生物學(xué)科方法還是生物思維方法，都應(yīng)以中學(xué)生物學(xué)知識作為載體去強(qiáng)化和訓(xùn)練。

二、中學(xué)生物科學(xué)方法教育內(nèi)容的實(shí)施

1.中學(xué)生物學(xué)學(xué)科方法教育的實(shí)施

生物學(xué)學(xué)科方法在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中體現(xiàn)得最為明顯，通過生物實(shí)驗(yàn)課、生物實(shí)踐活動，能夠有效地讓學(xué)生體會和感受科學(xué)方法在實(shí)際研究中的應(yīng)用。例如，在“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)課開始之前，就應(yīng)當(dāng)對學(xué)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(xué)生，接著提出實(shí)驗(yàn)需要解決的問題，讓學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的計(jì)劃，鍛煉學(xué)生的科學(xué)探究思維。

2.中學(xué)生物學(xué)思維方法教育的實(shí)施

思維方法通常是滲透在教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中，需將其顯化，使學(xué)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(yīng)用在這里就顯得非常自然，而同時控制變量法又應(yīng)用在很多其他知識的學(xué)習(xí)中，要注重在教學(xué)中對科學(xué)方法的總結(jié)和歸納。再如，分析和歸納是兩種最常見的科學(xué)思維方法，當(dāng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出圖表或者曲線時，如何正確地分析和歸納也應(yīng)顯化，以達(dá)到更好的教學(xué)效果。

三、中學(xué)生物科學(xué)方法教育的展望

1.在生物課程標(biāo)準(zhǔn)中顯化生物科學(xué)方法

我國現(xiàn)行生物課程標(biāo)準(zhǔn)是以生物知識為核心進(jìn)行教學(xué)組織的，但從教育目的看，學(xué)習(xí)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(xué)組織更有利于學(xué)生對于方法的掌握。課程標(biāo)準(zhǔn)作為綱領(lǐng)材料，應(yīng)明確生物科學(xué)方法的重要地位。在生物課程標(biāo)準(zhǔn)中將生物學(xué)科方法和生物思維方法顯化在課程目標(biāo)中，是生物科學(xué)方法教育的政策支持。

2.依據(jù)生物科學(xué)方法的邏輯組織教學(xué)

由于方法是現(xiàn)象與知識、知識與應(yīng)用的聯(lián)接，根據(jù)生物科學(xué)方法來組織教學(xué)，將其作為邏輯組織教學(xué)能夠有效幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法，建立學(xué)生科學(xué)方法知識體系。首先將中學(xué)生物中涉及到的科學(xué)方法進(jìn)行羅列和總結(jié)，從橫向和縱向進(jìn)行教學(xué)，以知識的角度看科學(xué)方法，然后通過科學(xué)方法組織知識體系。

3.提升生物教師的生物科學(xué)方法素養(yǎng)

教師是課堂的組織者、實(shí)施者，一切教育方法、教學(xué)策略的落腳點(diǎn)都是教師對學(xué)生的教學(xué)，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(duì)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(qiáng)教師的專業(yè)能力，補(bǔ)充教師專業(yè)結(jié)構(gòu)中的科學(xué)方法教育知識，是中學(xué)生物實(shí)施科學(xué)方法教育不可缺少的一部分。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳皓兮，中學(xué)生物學(xué)教學(xué)法[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，1987.

[2] 孫文霞，沈光華.高中生物新課程中的科學(xué)方法教育[J].生物學(xué)雜志，2006（12）.

[3] 劉蔚華.方法大辭典[M].濟(jì)南：山東人民出版社，1991.

[4] 向洪.當(dāng)代科學(xué)學(xué)辭典[M].成都：成都科技大學(xué)出版社，1987.

[5] 涂艷國.論科學(xué)教育的基本要素[J].教育研究，1990（9）.

[6] 李正福，李春密，邢紅軍.物理教學(xué)中的科學(xué)方法顯性教育[J].教育科學(xué)研究，2011（1）.

[7] 楊寅初.中等學(xué)校生物學(xué)教學(xué)法[M].北京：正中書局，1937.

[8] 陳皓兮，葉佩珉.小學(xué)生物教學(xué)指導(dǎo)書（人教版）[M].北京：人民教育出版社，1988.

[9] 周美珍.生物教育學(xué)[M].杭州：浙江教育出版社，1992.

[10] 汪忠.新編生物學(xué)教學(xué)論[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2006.

[11] 劉恩山.中學(xué)生物學(xué)教學(xué)論[M].北京：高等教育出版社，2009.

[作者：姚舒（1990-），女，安徽蕪湖人，首都師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院在讀博士研究生。]

【責(zé)任編輯 楊 子】