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二、通过知识（包括概念、原理、规律）的教学“渗透”科学方法，培养学生科学探究品质
生物学概念是反映生命现象和生命过程本质属性的一种思维方式，是生物事实的抽象。借助于这种概括、抽象的思维方式，人们找到了复杂的自然世界的简单规律，建立了假说、模型等抽象的思维方式。
生物科学方法教育就是要帮助学生生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律、构建科学概念。科学概念的形成，常用的科学方法策略有以下几点。
1.建立在丰富的事实基础上，运用归纳法提炼生成。只有相关的事例越丰富，才有可能抽象、概括，从而形成一种理性的解释和表述，即概念的初步建立。例如，“细胞是构成生命的基本结构和功能单位”，这是一个基于大量观察，观察动物、植物、其他生物的身体结构，运用归纳推理得出的一个结论。并不是只有施莱登、施旺分别用显微镜观察植物、动物的结构，还有其他许多学者先后观察了各种生物材料，才总结出这一科学概念。这样的教学目的是引导学生认识到必须在观察植物、动物等多种细胞基础上，也才有可能建立这一概念。
2.概念教学时要注意联系生产生活实际，通过举例演绎生成。如在学习“顶端优势”时，可呈现几个生活现象：园林工人修剪行道树，对盆栽花卉进行造型等，从分析这些生活现象中获得对顶端优势的感性认识。以此引导学生进一步列举自己所熟悉的例子，诸如“果树整枝修剪”、“茶树摘心”、“棉花打顶”等例子，通过这些事例帮助学生理解概念。
3 .概念教学时要重视实验。观察和实验是研究自然科学的基本方法，通过实验，可以提高学生对概念的认识。例如，在学习“渗透作用”概念时，教师可先进行渗透装置的演示实验：根据观察渗透装置中长颈漏斗内液面的上升或下降，指导学生进行分析和讨论，对两组实验现象进行比较与分析，引导学生将问题的焦点集中于半透膜两侧的物质分子大小的差异，最后得出渗透作用即水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。并让学生设计坐标系，用数学模型（坐标曲线）表示三种运输方式过程中物质的浓度梯度、氧气供应量与物质的运输速度之间的关系。这样的概念教学中充分“渗透”科学方法，便于生成概念。
三、通过实验“体验”科学方法，感受科学探究过程
生物学是以实验为基础的科学，回忆和解读生物科学史中的实验仅是生物教学中的一小部分，学生亲历实验是实验教学的主要内容。新课标中安排了大量的“演示”、“实验”、“做一做”，把实验与其他教学内容紧密地结合在一起，使实验成为高中生物教学中“教”的手段，也成为“学”的手段，更是学习、认识科学方法的手段。例如，人教版必修1教材中“酶在细胞代谢中的作用”一节，教材重点安排学生做过氧化氢在不同条件下分解速率的实验，教师要通过引导学生做实验并得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化效率及其生理意义。通过实验使学生充分体会控制变量（理解自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验），假说方法以及用图像法（绘坐标图区别酶和无机催化剂催化效果比较等）等科学实验方法，这样的教学有助于培养学生的科学探究能力。同时利于培养学生敢于质疑、敢于创新、大胆猜想的科学精神和态度价值观。
四、通过解题“理解”科学方法，形成“生物思想方法”
“学以致用”，科学方法教育的最终目的无非是提高学习者的科学探究能力，而在高中生物教学中一个重要的落脚点无非是解题和运用能力。近年来的生物高考试题更加重视对学生生物学科素质和能力的考查，如科学态度、意志品质、合作精神、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力和科学探究的方法等。以实验题为例，从实验设计的角度，挖掘科学研究方法教育的合理因素，帮助学生归纳科学方法的基本过程，并加深学生对这些过程的理解，就是十分有效的科学方法指导。
①生物实验设计的过程就是科学方法理论的应用过程，分析并完成典型的高考生物实验设计题实际上就是一次科学方法知识的实践和检验。
②高考试题的设计都比较严密，尤其是生物实验的设计有较强的逻辑性，有利于培养学生科学缜密的逻辑思维习惯。
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在中学生物教学中培养学生的科学素质应首先明确科学素质的内涵及其教育目标。科学素质主要指人们在认识自然和应用科学知识的过程中表现出来的内禀心理特征。科学素质的发展以科学知识、科学技能、科学方法的掌握和积累为基础。一个人只有在对科学文化的学习和实践活动过程中，通过具体的科学知识、科学技能、科学方法的内化和升华，才能逐步形成自己的科学能力和科学观。此外，影响科学素质形成和发展的因素还有兴趣、情感、意志和作风等非智力因素。缺乏良好的非智力因素，会严重影响一个人所能达的科学知识与能力水平，影响到科学观的高度。笔者认为，在中学生物教学中培养学生的科学素质，应重点从以下几个方面推进。
一、培养学生学习生物的兴趣
兴趣是学生力求接触和认识某种事物的意识倾向。它对学生的学习活动起着推动的作用，在教学中首先必须重视学生兴趣的培养。一是通过设置问题，调动学生的学习兴趣。好刨根问底是青少年学习的特点之一。实践表明，学生运用自己的智慧克服困难越多，兴趣也就越高。在教学中，教师应重视设问，从一个疑点的解决到另一个疑点的出现，步步深入，一环扣一环，从而引发了学生积极主动的思考，激发他们的学习兴趣。二是运用直观教学增强学生的学习兴趣。生物学是直观性很强的一门学科。直观教具有实物、标本、模型挂图，直观手段包括投影、录像等。除了经常使用传统的直观教学媒体外，网络教学可引导和组织学生上网查阅有关资料，或采用网络信息技术，将大量的信息和资源放在相关的网页中，可以提高学生的直接兴趣。三是点拨前沿知识，提高学生的学习兴趣。兴趣产生于认识和需要。科技前沿知识由于具有新和奇的特点，可以更好地提高学生的知识兴趣。如克隆技术、人类基因组计划等，对学生有一种神秘的吸引力。如果教师把社会责任适时地加进去，就能更好地提高他们的兴趣。
二、培养学生对知识的追求和献身精神
在科学的道路上没有平坦道路可走的。教师要告诉学生生物学家们要经过长期地辛勤劳作，刻苦努力，方能达到目标。伟大的生物学家达尔文为能得到真实有效的科学数据在巴西的巴伊亚进行为期5年的科学考察。我国的生物学家彭加木为了开发边疆资源，几次不畏险阻，到风沙无情、大地险恶的新疆罗布泊地区考察，第四次闯进罗布泊时不幸遇难，为科学而献身。科学家就是要有这种追求真理，不怕牺牲的精神，只有思想上的大无畏，才能冲破思想束缚，取得异乎寻常的科研成果。在教学的各个环节中，要求学生学习科学家这种不畏艰险的献身精神。
三、培养学生的科学探究方法
近几十年来，许多科学教育家认为科学探究是学生学习科学的有效方式之一，也是目前中学生物课程改革的基本理念之一。生物学科的探究能力主要体现在观察、实验、思维能力。生物科学方法是指揭开生物世界奥秘的各种途径、手段。在生物科学方法中，最重要的有观察法、实验法、科学思维法等。结合生物教学，指导学生掌握生物科学方法，并灵活运用科学方法。首先，要培养学生的观察方法。观察可分为质的观察和量的观察两种类型，是科学认识过程中的实践环节，是科学研究中获得感性材料所必需的，是研究人员收集事实最常用的方法，生物学更注重观察。在教学观察中，可以引导学生注意以下几个问题：
（1）明确观察目的。
（2）选择适当的观察对象。
（3）采用适当的观察手段。
（4）观察完毕后要进行比较、分析和归纳。
在生物教学中，不仅要使学生看到观察的对象，还要指导学生掌握正确的观察方法，如由局部到整体，由表及里，从上至下等都是生物学常用的科学观察法，应尽量以探究性的启发代替结论性的解释，使学生在愉快的情境中进行学习，进而培养学生的探究能力。其次，要培养学生的实验方法。实验是生物科学中的另一种基本研究方法，随着现代自然科学的飞速发展，研究的内容越来越广泛，实验方法的种类也日益增多。涉及中学生物的实验方法有探索性实验、验证性实验、定性实验、对照实验、模拟实验等。生物实验的一般程序为：观察现象、提出问题、作出假设、设计实验、完成实验、得出结论、表达交流。在教学过程中，根据实验目的不同，在提出问题的基础上，让学生自己安排实验，设计实验步骤，通过现象观察并收集资料、数据再进行分析思考，概括或归纳出结论。再次，要培养学生的思维方法。比较、分类、类比、归纳、演示、分析、综合等，都是生物学中常用的思维方法，这些思维方法在生物观察实验、理论研究等方面都有重要作用。
四、培养学生的科学态度
实事求是对于学生来说是一种非常重要的品质。应当把对学生实事求是品质的培养渗透到生物教学中。第一，要求学生真实地报告和记录在实验中观察到的现象和数据，在实验设计时提醒学生选择的实验材料要容易获得，思路要明确，要有对照实验。实验完成之后要求学生实事求是写出实验报告。第二，通过介绍科学家的故事感染和教育学生，如把光合作用发现史、生长素发现史等有关科学家原始经典实验过程及探究精神的内容贯穿教学中，让学生感受科学家在科学研究过程中表现出的人格美。如实事求是的科学态度，敢于怀疑、追求真理的科学精神，坚韧不拔的意志，谦逊的品格，合作的精神，大胆的想象，严谨的方法和奇妙的灵感等。
五、培养学生的创新合作精神
创新精神、合作精神是科学素质的重要内容。一方面，要激发学生的创新意识。鼓励学生收集大量的生物科技资料并汇报交流，激发学生的探究兴趣和科技创新兴趣。另一方面，要培养学生团结合作的精神。可以通过小组合作的方式，共同做好一个课题。强调团结合作的精神，让学生自发分成若干个小组，合理分工，齐心协力，做好课题研究工作。这样不仅能够提高学生对信息的处理能力，还可以培养学生团结合作的精神。
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老一辈教育家杨寅初先生（1937）在其教学论著中用一单元专门提出要注重科学方法的训练；北师大陈皓兮教授（1987）的教学论著中写道：60年代以来，在各国生物教育中都突出地提出要使学生在学习过程中善于从自然事物、自然现象中去发现问题，通过观察实验、积累资料、进行推论，借以学会认识客观自然界的科学方法[1]。可见，中学生物教学中进行科学方法的教育，并不是一个新的话题。科学方法在学科学习的结构中，起到了桥梁和纽带的作用，它将知识“变活”，将知识与实际产生联系。目前，已有生物教学研究者在其学术论文中提出，高中生物新课程中涉及的科学方法主要有：观察法、实验法、模拟法、量化法、归纳法、演绎法、分析和综合法、类比法等[2]。
生命科学是一门以实验为基础的学科，它在构建学生生命价值观、培养学生创新能力等方面都有着巨大的意义。本研究试图构建生物科学方法的分类理论，将中学生物科学方法教育的内容进行分类，进而提出在中学进行生物科学方法教育的实施路径。
一、中学生物学科学方法教育内容的确立
1.生物学科学方法的内涵
方法，指人们认识世界和改造世界所应用的行为方式、程序及手段的总和。在科学研究中，是指借助于思维取得新信息、新成果的方式和手段[3]。科学学的奠基人贝尔纳说得好：“良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻障才能的发挥”[4]。科学方法，指人们在认识世界的实践活动中总结出来的正确的思维方式和操作方式，是获取科学知识的程序或过程[3]。“与科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性”[5]。因此，在中学科学教育中，让学生获取科学方法比获取科学内容本身更为重要。
方法是一种途径，既能够创造知识也能够应用知识，只有掌握了方法，才能够使理解科学和终身学习成为可能。学生对生物科学方法的学习不会自发进行，需要教师的教学指导。有研究者认为，科学研究方法必须基于特定理论进行观察、实践和测量，而科学方法包括通过观察和实验进行数据的采集，以及形成和检验假说。通过对上述内容的总结，笔者将生物科学方法的内涵界定为：人们在认识和解决生命科学问题的实践活动中，总结出来正确的思维方式和操作方法，从而获取生物科学知识的过程。
2.生物科学方法显化教育的内涵
尽管大多数教师都能够意识到科学方法教育的重要性，但对于生物科学方法教育的理解与感悟却参差不齐，原因在于生物科学方法教育一直处于隐性教育水平。有研究者对物理科学方法隐形教育总结出以下不足：教学目标不明确、教学内容不明确、教学效果不显著[6]。
和隐性教育对应的是显化教育。所谓科学方法显化教育，是指教师有意识地公开进行科学方法教育，学生有意识地学习科学方法，以达到理解知识、掌握方法和形成科学态度的目的[6]。中学生物科学方法教育也应当从隐性走向显化。生物是门实验学科，意味着生物学的知识本身就是由实验、实践中得来，知识的运用也体现在实验中。在中学生物学的教学中，一是要体现出生物科学技能的必要性，二是通过思维方法的显化，使得隐性认知得以被剖析，让学生能够认识并有意识地培养相关的思维方法，通过有针对性的训练，使得学生能够像一个“科学家”那样思考和解决生物学问题、应用生物学知识。
3.中学生物科学方法的分类
笔者从历史观的角度纵向梳理了我国生物科学方法教育的内涵，翻阅从民国时期到当代的主要“生物课教学法”和“生物课程与教学论”，将其中作者意图涉及的生物科学方法进行了整理（如表1所示），其核心思想是让学生在认识和学习生物学中习得正确的思维方法及研究方法。
尽管上述生物教学的论著中对生物科学方法都没有专门的叙述，但都提出了生物科学方法在生物学教学中的重要意义，并且涉及了生物学研究方法、生物学思维方法在培养学生生物科学素养中是不可或缺的角色。笔者按照生物学学科方法、生物学思维方法这两类基本科学方法，构建了中学生物科学方法分类模型（如图1所示）。
图1 中学生物科学方法分类
（1）生物学思维方法
生物学思维方法是指生物学科研究方法中概括出来进行理论思维的方法，如分析、归纳、综合、控制变量等方法。这些方法指导着学生在遇到生物问题时，能够正确找出原始问题，并运用正确的思维方式去研究问题，进而更好的解决问题。一般来说，在中学生物教育中，用来进行理论思维的方法包括：分析、归纳、综合、假说演绎、类比推理、比较、抽象化、对比实验、控制变量等。但是由于思维是隐秘的，在日常教学中往往会忽视以其作为目标进行教学设计。
（2）生物学学科方法
生物学学科方法指在生物学中最常用的揭示生命现象的方法，它包括进行研究的流程，即科学探究的过程方法，如生物科学探究过程技能：发现问题、提出假说、设计实验、完成实验、分析数据、得出结论这整个的过程；也包括在中学科学探究中所运用的最基本方法，如生物操作方法：显微镜操作、观察、解剖、染色、过滤、制作装片、同位素标记法、调查、标本制作、纯化、蒸馏、萃取等。它是整个生物科学研究的基础，也是学生学习生物学知识，打好生物学基础的必备条件。由于其与生物学科有直接密切的联系，它也被称之为强认知方法。
（3）中学生物科学方法的内在联系
哲学中的科学方法从具体到一般层层递进，下一层是上一层的基础，而在生物科学方法的结构中，可以看到学科方法和思维方法之间有着直接的关联，它们并不存在层级的高低，思维伴随着学科的学习，学科方法的强化也锻炼了思维方法。从认知的角度看，在解决问题时，会同时应用到思维方法和具体研究方法，但不论是生物学科方法还是生物思维方法，都应以中学生物学知识作为载体去强化和训练。
二、中学生物科学方法教育内容的实施
1.中学生物学学科方法教育的实施
生物学学科方法在生物实验教学中体现得最为明显，通过生物实验课、生物实践活动，能够有效地让学生体会和感受科学方法在实际研究中的应用。例如，在“探究植物细胞的吸水和失水”实验中，涉及制作装片、使用显微镜、观察、对比的思维和操作，那么教师在实验课开始之前，就应当对学生明确提出要求，要求其正确使用显微镜和制作临时装片，并将过程告知学生，接着提出实验需要解决的问题，让学生自主进行实验的计划，锻炼学生的科学探究思维。
2.中学生物学思维方法教育的实施
思维方法通常是渗透在教学内容当中，需将其显化，使学生明确。比如，研究PH值对酶活性影响这一课时，通过控制其他因素只改变其中一种因素的控制变量法的应用在这里就显得非常自然，而同时控制变量法又应用在很多其他知识的学习中，要注重在教学中对科学方法的总结和归纳。再如，分析和归纳是两种最常见的科学思维方法，当学生通过实验得出图表或者曲线时，如何正确地分析和归纳也应显化，以达到更好的教学效果。
三、中学生物科学方法教育的展望
1.在生物课程标准中显化生物科学方法
我国现行生物课程标准是以生物知识为核心进行教学组织的，但从教育目的看，学习方法比知识更为重要。因此，以方法为核心、知识为框架的教学组织更有利于学生对于方法的掌握。课程标准作为纲领材料，应明确生物科学方法的重要地位。在生物课程标准中将生物学科方法和生物思维方法显化在课程目标中，是生物科学方法教育的政策支持。
2.依据生物科学方法的逻辑组织教学
由于方法是现象与知识、知识与应用的联接，根据生物科学方法来组织教学，将其作为逻辑组织教学能够有效帮助学生掌握科学方法，建立学生科学方法知识体系。首先将中学生物中涉及到的科学方法进行罗列和总结，从横向和纵向进行教学，以知识的角度看科学方法，然后通过科学方法组织知识体系。
3.提升生物教师的生物科学方法素养
教师是课堂的组织者、实施者，一切教育方法、教学策略的落脚点都是教师对学生的教学，因此，教师是最重要的课程资源。我国教育正处于改革的深水期，教师队伍必须不断更新自己的知识库和教育观念，才能跟得上教育改革的步伐。及时加强教师的专业能力，补充教师专业结构中的科学方法教育知识，是中学生物实施科学方法教育不可缺少的一部分。
参考文献
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[2] 孙文霞，沈光华.高中生物新课程中的科学方法教育[J].生物学杂志，2006（12）.
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[9] 周美珍.生物教育学[M].杭州：浙江教育出版社，1992.
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随着科学普及实践中对科学的文化方面越来越多的注重，科学史教育已经成为更好地理解科学、更好地将科学文化与人文文化相结合、更好地普及科学的最重要的手段之一。《普通高中生物课程标准》亦明确提出，学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。
在教学过程中，可以利用生物科学发展史资料，有目的地引入、创设与教学内容相符的生动具体的场景，将间接知识演化为直观内容，以此激发学生的好奇心，促使他们去探索生命规律。生物科学史是科学方法不断发展的历史，学生关注其中，可体味科学家发现与解决问题的思路与方法，培养学生实验能力和思维能力，提高学生科学素养，从科学家追寻的价值观和规范中激发学生敢于质疑、敢于创新的精神。
一、利用科学史资料创设情境，引入新课题
1.科学史本身就有其历史性和科学性，同时，许多生物科学史生动有趣，用它们来创设情境，引入新课题，能激发学生的求知欲望，吸引学生的注意力。
如，在介绍《伴性遗传》时，可以利用18世纪英国著名的化学家兼物理学家道尔顿的圣诞礼物与红绿色盲的故事，通过历史故事创设情境。借以引入对红绿色盲这一遗传病的分析，吸引学生的注意，引入对伴性遗传内容的学习。
2.在介绍科学史时，可以采取多种方式呈现资料，用问题驱动的方式创设情境，像科学家那样产生疑问，发现问题，把学生从对故事的兴趣转入到对科学探索的兴趣。
如，教学《DNA是主要的遗传物质》时，可利用遗传物质研究进程的资料展开讨论引入新课。“20世纪中叶，科学家用超速离心技术发现染色体主要是由蛋白质和DNA构成。科学家产生一个疑问并对此争论不休。由此，可以通过问题引导，展开讨论：你认为遗传物质可能有哪些特点？你认为证明某种物质是遗传物的方法有哪些？”并可进一步引导学生探讨：实验是最有说服力的方法，科学家该用哪类生物作为实验材料呢？是高等生物，还是低等生物？为什么？
如此层层递进，引导学生追随科学家探索的脚步，逐步深入理性思考，同时得到了科学思维的训练。
二、利用生物科学史的材料组织进行探究性学习
利用生物学史的材料进行探究，是生物学新课程教学中常用的一种方法。根据新课程标准中相关内容的要求，对科学史的材料进行适当的选择和组织，加以整理、转化，设计成为有科学性和启发性的探究课题。在教学中，应着重引导学生沿着科学家的思维和工作历程，领悟科学家是如何发现问题、大胆假设、寻找证据、小心求证的，体验科学家不断深化对问题认识的过程和科学探索的精神。
如，在向学生介绍《DNA分子的结构》时，挖掘探究素材，设计探究过程，创造探究环境，引导学生参与构建DNA分子结构模型的探究活动当中。
1.借鉴前人的研究经验，获得灵感，确定构建模型的研究方法
查找沃森在构建DNA双螺旋结构模型的有关科学史，将他们当时如何开展对DNA分子结构模型的研究工作，以及在探究DNA双螺旋结构过程当中，如何获得灵感并得到了哪些方法上的借鉴展示给学生。
沃森在《双螺旋―――发现DNA结构的故事》一书中写道：
“特别重要的是，我们曾认真讨论了鲍林是怎样发现蛋白质α螺旋的……不久，有人告诉我说鲍林的成功也很平常，并不是复杂的数学推理的结果……鲍林发现α螺旋并不是仅仅靠研究X射线衍射图谱。主要方法是探讨原子之间的相互关系。不用纸和笔，他的主要工具是一组分子模型。这些模型表面上看来与学龄前儿童的玩具非常相似……用同样的方法解决DNA的问题！我们只要制作一组分子模型，开始摆弄起来就行了。”
在学生阅读的基础上，设置问题：这段描述，带给你怎样的启示？鲍林带给沃森的灵感是什么？沃森等科学家在揭示DNA结构的过程中，采用的研究方法是什么？引导学生进行思维探究，确定构建物理模型的研究方法。同时，也可以让学生在潜移默化中感受科学家对科学探究的热爱及科学态度、科学精神。
2.构建DNA双螺旋结构物理模型
（1）构建DNA基本单位――脱氧核苷酸的结构模型
查找科学家研究DNA分子结构的有关科学史，将DNA的基本单位――脱氧核苷酸的相关情况整理后，展示给学生。
将脱氧核苷酸的相关情况，整理成探究性问题：组成DNA的基本结构单位是什么？每个基本单位是由哪几部分构成的？组成DNA的碱基有哪几种？并组织学生动手实践，构建DNA的基本单位――脱氧核苷酸的结构模型。
（2）构建DNA分子的双螺旋结构模型
①整理科学史，将科学家研究的DNA衍射图谱及推算的DNA分子的结构、直径的实验结果，展示给学生。向学生提出问题：获取上述信息，运用模型法，你将构建怎样的模型？可能要考虑的问题有哪些？进而展开开放式讨论，让学生像当年科学家一样，亲历科学探索过程，引发学生思考，激发学生探究激情。
②查找并整理沃森、克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中的种种尝试，展示给学生。向学生提出问题进行探讨：错误的理由可能是什么？有哪些是有价值的？引导学生追寻科学家的思维历程，领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理的。
③在研究暂时陷入僵局时，看沃森和克里克又得到了谁的启示，整理并向学生展示查哥夫带来的信息：腺嘌呤（A）的量总是等于胸腺嘧啶（T）的量；鸟嘌呤（G）的量总是等于胞嘧啶（C）的量。根据科学史资料中的相关信息，向学生提出探究问题：a.碱基配对方式应是怎样的？b.对原有模型的修订是什么？保留什么？
④提出探究问题，引导学生深入思考：碱基如何连接？A-T与G-C碱基对组成的DNA分子具有稳定的直径吗？整理科学史中的相关研究结构，并向学生展示：四种碱基的分子结构示意图，比较嘌呤和嘧啶分子结构。解释碱基的连接方式―-形成氢键，A=T，CG。
通过问题，引导学生分析科学史的有关资料，重现这一经典的模型构建历程，让学生参与教学过程和思考探究，完成思维性的探究式学习，进而组织学生动手实践，制作并展示DNA分子的双螺旋结构物理模型，并与沃森和克里克构建的物理模型相比较，不仅可以获得成功感，更将思维型探究式学习与操作性的模型构建相结合。同时，在模型建构的探究活动中，引导学生不断地发现问题和解决问题，使学生在学习DNA分子结构的同时，不仅得到科学方法的训练，并且体验尊重事实，尊重客观规律，善于反思，敢于质疑，勇于实践等的科学态度和科学精神。并通过讨论交流，动手实践，增强合作精神。
科学史其实本身也是科学知识，它丰富了对科学知识的阐述，但作为科学史教育目标来说，科学知识不应仅仅在这一方面，还应在于科学史能提供科学知识的来龙去脉，科学知识的发展变化。同样目前我们所取得的科技成就也是暂时的，需要不断地发展与完善。生物科学史中沉淀了众多科学家对生命世界探索的精彩片段。良好的生物科学史的教学，应该是从中选择了恰当的材料，运用了恰当的手段，达到了最佳教学效果，让学生似乎身临其境，从而获得众多启示的教学。托克维尔曾说：“当过去不再照亮未来时，人心将在黑暗中徘徊。”那么，在中学生物课堂中，生物科学史不但丰富了学生的科学知识，而且照亮了学生的未来。
参考文献：
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[3]杨德平.利用生物发展史组织高中生物新课程探究性教学[J].宁德师专学报：自然科学版，2005（3）：321-328.
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一、重视生物学实验教学，培养学生生物科学素养
学生在学习生物学的过程中，探究实验就像是打开生物学大门的一把钥匙，因此，培养学生的生物学实验素养是提升学生能力的重要途径。
1.关注教材实验
实验教学是生物学教学的基本方式之一，它以学生已有的知识和经验为基础，实现学生主动建构知识的过程。一般情况下，教材中的实验内容是课程标准中要求学生掌握的最基本内容。因此，每次进行教材实验时，必须先要引导学生关注并进行实验分析，明确实验目的和实验原理。例如在进行 “测定植物的蒸腾作用”的实验时，可提出如下问题引发学生思考：生物体的什么结构可发生蒸腾作用？为什么用这种材料？能否用其他材料替代？怎样来进行该实验等。教师指导学生在进行教材中的实验时，一定要引导学生去思考分析实验中每一步骤的处理方法和意义，分析教材实验的设计思路，培养学生的生物科学素养。
2.变验证性实验为探究性实验
初中生物学教材中的实验，其实很多都是验证性实验，即由教师先介绍相关知识，然后通过教师演示实验或者学生自己实验来验证教材上的知识。学生在整个教学过程中，大多处于从属、被动的地位，发现不了任何问题，提不出任何问题，久而久之丢掉了提问的习惯。
生物学实验有验证性实验和探究性实验之分。探究性试验是学生积极主动获取学科知识、领悟科学研究方法的一种重要形式，它不仅有利于提高学生独立获得科学知识的能力，更能促进学生生物科学素养的形成。为此，教师可以有意暴露教学实验中的不足之处，引导学生发现问题。例如在进行“观察洋葱鳞片叶内表皮细胞”实验时，实验中存在着在短时间内洋葱鳞片叶内表皮细胞不易被染色的问题，教师可将这个验证性实验变为探究性实验。又如在“鉴定食物的主要成分”这个实验中，教师可以提供牛奶、豆浆、饼干、猪肉等实验材料，让学生进行对照实验，进一步探究食物中除了这些营养物质，还含有哪些营养物质。这样一改动，使实验重点从验证食物中的营养物质转移到探究食物中含有哪些营养物质上来，有效地培养了学生的生物科学素养。
3.指导学生进行实验设计
初中生物学教材中的探究实验一般都没有具体的实验步骤，在提出实验问题后，如何让学生做出假设并继续进行实验探究，需要教师的引导和学生小组之间的合作学习。如在“胆汁对脂肪的乳化作用”实验中，学生在设计实验时，通过小组讨论很容易设计出滴加胆汁和滴加清水的对照实验组，通过实验后得出结论：胆汁对脂肪起乳化作用。可是有些学生就会有疑问了：什么是乳化？脂肪被乳化后，成分是否发生了改变？对于学生的这个疑问，教师有很多种解决方法，可是最好的办法就是指导学生设计延伸这个探究实验：在两个试管中继续加入2滴苏丹红3号，观察试管内颜色发生的改变。这种设计，不仅提高了学生的实验设计能力，同时也培养了学生的生物科学素养。
4.提高学生动手操作能力
一般情况下，相对于实验的设计和分析，学生更喜欢自己动手操作实验。因此，在进行生物实验教学中，教师应尽量让学生自己动手实验、观察思考、主动发现并分析解决问题，提高学生在实验教学中的参与度。如在进行“绿叶在光下制造淀粉”实验时，可以指导学生按照教材上的步骤来进行这个实验：暗处理选叶遮光光照3小时隔水加热（叶片脱色）漂洗滴加碘酒（染色）。在实验完成后，对一些实验现象或者操作顺序提出疑问让学生进行讨论：叶片为什么要暗处理？叶片隔水加热后能不能不漂洗？以此培养学生的思考能力，提高学生的实验参与度。又如在进行“观察叶片的结构”实验时，练习制作叶片徒手切片是本实验的重点，也是难点。教师可以首先指导学生通过“撕叶片”粗略观察叶片结构，边做示范，边让学生跟着模拟。学生有了这个体验活动，接下来就能较轻松地将叶片切片的各个部分与“撕叶片”时观察的结果对号入座，教师从中纠正、总结，培养学生的动手操作能力。
二、进行科学思维的训练，培养学生生物科学素养
生物学是一个完整的知识体系，学生对于观察到的各种生物现象，必须要用科学的思维去解释、去思考，才能使其成为自己的知识。因此，对学生进行科学思维的训练，有助于学生获得更多的生物学知识，提高生物科学素养。
训练学生科学思维的方法有很多，倒推是比较常见的一种方法。例如在讲授“细胞的分裂和分化”这节内容时，其中“分裂时染色体的变化”是教学难点之一。在教学的过程中，可以首先引导学生进行假设：染色体会不会像细胞核一样分成两份分配到新细胞中？如果是这样，当细胞一次分裂后，染色体变为原来的一半，导致遗传物质只有原来的一半；当细胞二次分裂后，染色体和遗传物质又减少了一半；那么三次分裂后呢？四次分裂后呢？于是学生得出结论：染色体不可能是这样变化的。教师乘机发问：那么染色体要怎么样变化，才能使细胞分裂后里面的遗传物质没有变化呢？学生立刻抢答：复制。由此，引导学生推导出细胞分裂时染色体的变化：染色体通过复制形成数目和形态相同的2份，随着细胞的分裂分别进入两个新细胞中。
此外，比较也是一种比较常用的思维方法。每当教完教材的一个内容进入另一个内容时，教师可以把它们的基本特征结合起来进行比较。例如在介绍“呼吸作用”时，可以组织学生和以前学过的“光合作用”作比较：两种作用发生在哪里，它们的原料、a物、条件又有何不同？学生通过列表比较，加深了对呼吸作用实质的理解，培养了学生的生物科学素养。
三、学习生物学科学史，培养学生生物科学素养
在初中生物教材中，介绍了许多科学家的生物科学发现史以及科学发现的探究过程，这些科学史内容不仅可以培养学生正确的价值观和世界观，还能培养学生的生物科学素养。例如孟德尔历时8年用豌豆做实验材料，反反复复、不厌其烦地进行大量的杂交实验，仔细观察、如实记录了数以万计的实验数据。正如他自己所说：“从春到秋，天天都要全神贯注、小心翼翼地监视着实验。”巴斯德也曾说过：“当你相信自己已经发现了一种重要的科学事实并热切的希望将它发表时，要将你自己克制几天、几周、几年，要与自己斗争，想方设法自己的实验，只有在一切相反的假说统统排除以后，才能将你的发现宣布。”由此可见，科学家在获得成功之前，都是经历了反反复复的失败，他们要承受许多常人所不能承受的压力，凭着自己坚强的毅力，不畏艰难，勇于探索，最终为人类做出了巨大的贡献。教师利用这些生物学科学史内容，不仅有利于学生养成正确的科学态度，还能培养学生的生物科学素养。
《义务教育生物课程标准》指出：“学生的科学素养既包括一定的科学基础知识，也包括掌握一定层次的科学方法，具有学习科学、研究问题的态度以及实事求是的科学态度和精神。”这就需要教师发挥生物课堂教学的作用，创新教学的途径和方法，不断提高学生的生物科学素养。
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高中生物科学方法教育是指在高中生物教学中有目的、有意识、有步骤地渗透和传授生物科学研究方法，使学生受到科学方法的熏陶和训练，逐步掌握最基本、最主要的研究方法。高中生物科学方法教育的内容分为两大类：获取经验性材料的方法（也叫经验方法），包括观察法、实验法、调查法、模拟实验法等；从经验性材料（感性材料）的获取到问题、假说或结论的得出需要理性思维，理性思维的方法包括逻辑思维、形象思维、直觉和灵感、数学方法、模型方法和系统方法等。那么，教师在高中生物教学中如何进行科学方法的教育，或者说可通过哪些途径引导学生逐步掌握探索生物学的奥秘？
1 通过生物科学史“解读”科学方法，重现科学巨匠的探究历程
生命科学史是以生物科学产生和发展的过程为轮廓，以科学发展历程中带有重大转折作用的课题及事件为主线，用翔实的资料论述科学家的创造性劳动，生动地描述科学家科学探索的思维过程和方法。它作为学生实施科学探究的范例无疑是实施科学方法教育的一个有效途径。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。
下面以苏教版必修2《遗传与进化》第四章第一节“探索遗传物质的过程”一课为例，介绍科学方法教育如何有效渗透到教学中。首先教师以“想象实验”引导学生进行探究性学习。在教学时要求学生要亲历实验设计（包括实验步骤、实验结果预测等），强调学生分组全员参与，并在教师的指导下完成。其次通过渗入科学猜想，提高学生思辨是非能力。猜想是科学探究的重要一环，它为进一步制定探究计划、进行实验、收集证据、分析论证指示方向。例如，在讲授格里菲思的肺炎球菌第四组实验时，教师要结合实验情境（实验中出现的与常规推理不相吻合的实验结果）引导学生猜想：当时格里菲思是如何猜想的呢？请同学们像科学家一样进行思维，如果是你，你可能有哪些猜想？最后运用比较方法，引导学生分析、比较格里菲斯、艾弗里、赫尔希和蔡斯等科学家的探究性实验之间的异同。在不同的实验设计中可以通过比较，分析相同、不同的特征。例如，在教学“肺炎双球菌的转化实验”和“噬菌体侵染细菌的实验”后引导学生分析这两个实验异同点。这两个实验对象、方法及所处的时代背景都不同，但都证明了DNA是遗传物质，从而认同科学结论的获得，最基本的方法是实证法。实验的设计思路有共同之处(设法将DNA和蛋白质分开，然后单独地观察每种物质的)。接着运用归纳法总结探究生物问题的一般方法：实验事实理论推断（提出假说）实验验证（实验思路）修改或否定原假说，提出新理论进一步探究得出结论（统一认识）。通过解读和体味科学史中的科学方法，教师引导学生站在科学家的位置进行思维探究，培养学生获取科学知识及提高实验技能（如观察、调查、搜集数据、处理数据、实验和实验中怎样设置对照实验、如何恰当选择实验材料、控制变量等实验设计能力）。
应注意的是，用科学史对学生进行科学方法训练，要防止将科学探索的过程固定化，应以活泼多样的形式诱发学生的创造性思维。例如，孟德尔分离定律的发现过程以教师的简述为主，而自由组合定律则应以学生讨论为主，特别是孟德尔应用正交和反交两组测交实验的结果来检验假设的合理性，对学生的思维训练具有重要作用。
2 通过知识（包括概念、原理、规律）的教学“渗透”科学方法，培养学生科学探究品质
生物学概念是反映生命现象和生命过程本质属性的一种思维方式，是生物事实的抽象。借助于这种概括、抽象的思维方式，人们找到了复杂的自然世界的简单规律，建立了假说、模型等抽象的思维方式。
生物科学方法教育就是要帮助学生生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律、构建科学概念。科学概念的形成，常用的科学方法策略有以下几点。
① 是建立在丰富的事实基础上，运用归纳法提炼生成。只有相关的事例越丰富，才有可能抽象、概括、从而形成一种理性的解释和表述，即概念的初步建立。例如，“细胞是构成生命的基本结构和功能单位”，这是一个基于大量观察，观察动物、植物、其他生物的身体结构，运用归纳推理得出的一个结论。并不是只有施莱登、施旺分别用显微镜观察植物、动物的结构，还有其他许多学者先后观察了各种生物材料，才总结出这一科学概念。这样的教学目的是引导学生必须在观察植物、动物等多种细胞基础上，也才有可能建立这一概念。
② 概念教学时要注意联系生产生活实际，通过举例演绎生成。如在学习“顶端优势”时，可呈现几个生活现象：园林工人修剪行道树，对盆栽花卉进行造型等，从分析这些生活现象中获得对顶端优势的感性认识。以此引导学生进一步列举自己所熟悉的例子，诸如“果树整枝修剪”、“茶树摘心”、“棉花打顶”等例子，通过这些事例帮助学生理解概念。
③ 概念教学时要重视实验。观察和实验是研究自然科学的基本方法，通过实验，可以提高学生对概念的认识。例如，在学习“渗透作用”概念时，教师可先进行渗透装置的演示实验：根据观察渗透装置中长颈漏斗内液面的上升或下降，指导学生进行分析和讨论，对两组实验现象进行比较与分析，引导学生将问题的焦点集中于半透膜两侧的物质分子大小的差异，最后得出渗透作用即水分子或其它溶剂分子通过半透膜的扩散。并让学生设计坐标系，用数学模型（坐标曲线）表示三种运输方式过程中物质的浓度梯度、氧气供应量与物质的运输速度之间的关系。这样的概念教学中充分“渗透”科学方法，便于生成概念。
另外，高中生物教材中相似的概念很多，在教学这些容易混淆概念时，要充分运用逻辑思维中的比较和分类、归纳和演绎、分析和综合以及理想化方法抽象出客观事物的共同本质属性，可以收到事半功倍的教学效果。例如，通过让学生列表比较光合作用和呼吸作用，条件反射和非条件反射等概念能够使概念更清晰，利于掌握概念的本质属性；通过简化的图像对比细胞分裂和细胞分化能够使概念直观化，从而易于区分；通过逆向思维法比较有性生殖、无性生殖概念（一般高等动物都是有性生殖，引导学生思考有没有无性生殖呢，以逆向思考法操作：例举克隆羊多利的事实引证），可以把解决问题的最好方法固定在认知结构中，能够将认知对象的观察自觉深入对变化原因的理性探究中，从而形成对概念的实质性理解。
生命科学中的原理、规律是借助于有关生物学概念才得以表述，在正确理解和运用概念的基础上利于生物学原理的掌握。如归纳总结孟德尔遗传定律之前要先理解父本、母本，正交、反交，显性性状隐性性状等概念。然后运用“假说――演绎法”训练学生的思维：在观察和分析的基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结果。由此可见，生物学原理、规律的建立和发展一般在直觉思维、形象思维和抽象思维的共同作用下，经历观察和实验、归纳和演绎、分析与综合、类比、想象、假说等方法的探究，通过假说的试探、直觉的洞察、灵感的激发，不断形成新的概念。并对观察结果进行全面的分析、深入的研究得到原理和规律。因此，在生物学原理、规律教学中，教师要创设便于发现问题、讨论问题、探索规律的教学环境，将原理、规律的教学作为帮助学生认识事物的本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段，使学生能够将知识与方法巧妙的结合，从而真正领悟到生物学内在的魅力。
3 通过实验“体验”科学方法，感受科学探究过程
生物学是以实验为基础的科学，回忆和解读生物科学史中的实验仅是生物教学中的一小部分，学生亲历实验是实验教学的主要内容。新课标中安排了大量的“演示”、“实验”、“做一做”，它把实验与其他教学内容紧密地结合在一起，使实验成为高中生物教学中“教”的手段，也成为“学”的手段，更是学习、认识科学方法的手段。例如，人教版必修1教材中“酶在细胞代谢中的作用”一节，教材重点安排学生做过氧化氢在不同条件下分解速率的实验，教师要通过引导学生做实验并得出结论，从而切身体会到酶具有很高的催化效率及其生理意义。通过实验使学生充分体会控制变量（理解自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验），假说方法以及用图像法（绘坐标图区别酶和无机催化剂催化效果比较等）等科学实验方法，这样的教学有助于培养学生的科学探究能力。同时利于培养学生敢于质疑、敢于创新，大胆猜想的科学精神和态度价值观。
3 通过解题“理解”科学方法，形成“生物思想方法”
“学以致用”，科学方法教育的最终目的无非是提高学习者的科学探究能力，而在高中生物教学中一个重要的落脚点无非是解题和运用能力。近年来的生物高考试题更加重视对学生生物学科素质和能力的考查，如科学态度、意志品质、合作精神、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力和科学探究的方法等。以实验题为例，从实验设计的角度，挖掘科学研究方法教育的合理因素，帮助学生归纳科学方法的基本过程，并加深学生对这些过程的理解，就是十分有效的科学方法指导。① 生物实验设计的过程就是科学方法理论的应用过程，分析并完成典型的高考生物实验设计题实际上就是一次科学方法知识的实践和检验。② 高考试题的设计都比较严密，尤其是生物实验的设计有较强的逻辑性，有利于培养学生科学缜密的逻辑思维习惯。③ 高考导向作用的力量是不可估量的，生物科学研究方法以高考试题的形式出现对教师和学生的引导作用非常巨大。
总之，在解题过程中要重分析、重引导、重讨论、重总结，用一系列最基本的思想方法去解决一般乃至于最困难的问题，形成一套行之有效的“生物思想方法”。从这个高度去看各种具体解题方法，不过是掌握了“生物思想方法”之后的必然产物，而这一切，正是科学方法教育的最终产物。
此外，高中生物科学方法教育的策略还有：在解决实际问题中运用科学方法；通过开设专题讲座等第二课堂教学方式渗透科学方法；在探究性学习、合作学习等自主探索中总结科学方法；通过课外制作、小发明等科技活动进行科学方法教育等。因篇幅所限，在此不再详述。
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高中生物课程《标准》在“课程设计思路”中明确提出，在高中阶段设置必修和选修模块是为了满足学生多样化发展的需要，有助于拓展学生的生物科技视野，增进学生对生物科技与社会关系的理解，提高学生的实践和探究能力，满足学生多样化发展的要求。其中对生物科学素养的定义为“生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力、以及相关的情感态度价值观。它反映了一个人对生物科学领域中的核心的基础内容的掌握和应用水平，以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。”
一、让学生体验科学发现的过程，具备科学的思维方式
高中生物教科书中明确提到，学习高中生物时，我们应该注意研究过程，学习研究的方法。我们要培养学生的科学素养，就必须重视对学生科学思维能力的培养，注重学生在学习过程中的表现，而不是像以前一样，只是看学生的考试成绩。
例如，“生长素的发现”，“肺炎双球菌转化实验”和“噬菌体侵染细菌实验”结果，以强有力的证据证明DNA是遗传物质，这是让学生掌握科学过程的一个很好的例子。“生长素的发现”在讲授时，我们可以使用多媒体演示，变抽象为直观，指导学生进行必要的观察推理和想象，体验的过程中，研究科学家的思维过程。
二、重演科学史，培养学生的科学精神
科学精神是人们在工作，学习和生活中表现出来的毅力，勤奋的工作态度和价值观。许多科学家和科学史的智慧结晶，包含科学探索，积累的科学史实，科学的研究方法和科学思想，使学生能接受科学的方法，科学精神和科学启蒙方面的熏陶。这是高中学生的科学素养中最重要的组成之一。在课堂中重现科学家们经典实验的设计过程，让学生重复科学家探索的思路，使知识成为学生再发现和再创造的过程，培养学生的探究能力。例如，细胞膜的结构和功能，光合作用的研究，研究和动物激素等的概念。生物科学史是一个非常有价值的教育资源，其中的许多例子，反映科学教育的精神，是培养学生良好的材料。例如，孟德尔经过8年，经历了无数次的杂交实验，他终于作出分离基因和基因的自由组合定律。达尔文冒着生命危险做全球生物调查，最终写出伟大的进化杰作《物种起源》。通过科学历史教育，可以发展学生的科学精神，也能激发学生的民族自尊心、自信心、自豪感和凝聚力，学生的爱国主义和情绪，从而实现提高学生生物科学素养的目的。
三、培养学生的生物实验能力
生物科学素养的提高需要依靠对学生实验能力的培养。科学研究表明，如果学习的内容尝试后，只听三小时，能记得60％；如果你听了看了三个小时后，能记得80％；如果听了看了并且动手做三小时后，能记住90％。可见，生物课程学习中实验是十分重要的。实验教学主要培养学生观察实验、收集和处理信息、数据处理等方面的能力，帮助学生积累实验设计、质疑、推理、归纳和演绎的科学方法等应用体验，学生必须要实事求是的记录，整理和分析实验数据，定量表达结果等。《标准》说，学生应正确使用显微镜、生物实验和仪器等常用工具，实验操作能力必须具备。
需要注意的是，安全使用实验器具（如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等）和实验药品（酒精、酸、碱等），在实验中是不能忽视的，教师应强化这方面的实验安全教育，帮助学生树立安全实验观，提高他们生物学实验的基本技能。
四、培养学生收集信息的能力
我们在信息时代，获取信息，处理信息体现的是一个人的能力，也是适应社会发展的需要，信息的搜集和处理能力的高低已经成为学生的一个基本的科学技能，因此，在生物教学中，学生收集、处理信息的能力，也是有效鉴别学生科学素养的重要手段。
获得各种信息渠道，在一般情况下，有两种方法：一种是取得个人的经验，而另一种是间接获得。第一种通过实验、观察、测量信息可以直接得到；通过参观、访问的信息和方法来获取信息是间接的。如以近亲繁殖“危险”的调查，间接收集信息作为一个例子来说明：第一，学生可以参观医院，医疗中心，了解一些近亲家庭的危害。第二，学生可以访问互联网上的信息，以获取相关信息。碘对动物生长发育影响的探讨，可以让学生在家里做探索实验，获得直接的信息。
信息的处理是一个重要的工作，它直接关系到结论的正确与否。因此，在信息的处理过程中，我们应该注意对收集的信息进行加工处理，鉴别其是真实的还是虚假的，其是否是超过时效的，已经过时没有用的，这样我们才能筛选出有价值的信息，使学生能够获得既正确可靠又系统规范的信息。另外，教师要教给学生处理各种信息的工具，如数理统计方法，逻辑思维方法，判断、定义、推理、归纳方法，还有各种分析图表、各种统计图、流程图的绘制等。
总之，在生物教学中，学生科学素养的培养，不是一朝一夕的事情，也不是一时半会的训练就能达到并融会贯通的，而是一个系统的教学过程。因此，从基础做起非常必要，对学生科学素养的培养和训练在每一个环节都不能马虎。
参考文献
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一、初中生物实验教学的现状
1.理念缺失
教育方案的贯彻，往往依赖一线教育工作者，他们才是初中生物教学的实践者，是初中生物实验教学有效性的保障，当下部分教师观念缺失，不重视实验教学，仍然秉持着“应试教育”的思维模式，这是导致学生动手能力与创造能力低下的主要原因①。
2.方法落后
实验教学的最大优势就是激发学生的自主学习能力，让学生通过自己动手去发现问题，通过不断的实验去验证书本上的理论知识②。当下一些学校仍然使用着结论式的教学模式，课程开始阶段就将结论和注意点教给学生，让学生死记硬背，之后再去做实验，这样的模式在中国很多初级中学仍然存在，教育方法的落后只会扭曲原本先进的教育理念。
二、初中生物实验教学的可行性措施
发现问题永远是解决问题的第一步，如果我们不能及时发现问题，问题会一直存在，甚至恶化。针对以上问题，我们将讨论解决方案与可行性措施，根据实际问题反思我们教学中的缺陷，改进不足之处。
1.发挥学生主体作用
针对教学中观念的缺失，需要政府定期为广大一线教育工作者提供培训，加强师资队伍的建设。培养学生的探究能力、思维能力和动手能力是实验教学的主要任务，启发学生的创造力是最重要的教学目标之一，所以，必须将探究理念贯穿整个教学过程，只有通过实验，才能引导学生自主学习，让学生主动研究教学内容和实验问题，学生通过实验锻炼动手能力，通过寻找问题的过程提高观察能力，通过解决问题的过程拓展思维能力与创造能力。因此，我们应该将实验的主动权交给学生，老师只需起到管理和引导作用。
2.创设教学情境
初中实验教学的前提条件就是学生参与，教师在发现学生的问题后不应该直接正面否定，否则会打消学生的积极性，教师应该充分的发挥引导作用，尽量鼓励学生，提高学生的自主性，并且通过多种方法吸引学生参与实验。
情景教学是我们常用的方法之一，每次实验前可以设置一个情景引入问题，情景的模式可以结合身边实际，最好是一些有趣的小细节，这样大多数学生都会被问题吸引住，主动参与问题的讨论，为实验打好基础。学生的激情与兴趣是实验教学的关键，好的教育方法以引导为主，充分调动学生的积极性，正面鼓励学生、启发学生。
3.精心准备课前备案
成功的生物实验课离不开教师课前的精心准备，课前备案包括实验课的课题选择，课题的难易程度决定着学生对实验的关注度，课题太过简单，学生没兴趣，课题太难，学生难以完成，会打击学生的积极性与自信心③。除此之外，实验的进程也很重要，学生的能力不同，教学进度也必须因人而异，现代教育必须吸纳个性化的服务理念。初中生物科学实验的实验材料有着很大的局限性，客观环境的不同，实验材料也会不同，制约实验材料的因素有很多，比如地理环境、气候环境等等，教师必须提前做好准备，以免影响实验的正常进行。
4.合理利用网络资源
21世纪是互联网的时代，随着互联网技术的普及，教师可以充分发掘实验教学的优势，将信息技术与生物科学实验相结合，利用互联网的资源引导学生，书本上的知识相对比较狭义，网上的知识却是多面立体的。与此同时，教师可以利用现有的多媒体教学优势，制作一些生动多样的教材，帮助学生理解实验的内容。初中阶段的学生多动多思，对于新鲜事物的接受能力极强，学生对于网络的接受能力也更强，充分利用学生的这些特点来引导学生，可以起到事半功倍的效果。
除了上述的问题外，生物科学实验中还存在一些其他的问题，这些问题需要一线的教育工作者们去发现。上文对已有问题提出了改进措施，并对部分改进措施进行了可行性分析，但需要结合教学实践来实施，通过各种措施充分调动学生的能动性，激发学生的积极性，这样才能展现出实验教学的优越性。
【注释】
① 邓纪勇. 在初中生物探究实验教学中开展小组合作学习初探[J]. 中国现代教育装备，2013（22）：61-62.
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一、由生活到生物过程
所谓的由生活到生物过程，就是老师从学生实际生活中许多的现象、事例、常识入手，引导学生从中归纳总结其中的生物学问题的过程。“不了解其用途的知识对学生来说无异于来自其他世界的怪物，学生会毫不关心它的存在，更不会产生掌握它的需求。”由生活到生物过程实质是培养学生从生活中发现问题，提出问题的能力。例如，在讲呼吸作用时，我们就可以这样设计：人和动物都进行呼吸作用，即吸入氧气呼出二氧化碳，那么由此你能想到什么呢？这样的问题虽然简单，却能引发学生的想象力。不同的学生思考问题的角度不同，提出的问题也会各种各样：有的说，植物是不是也进行呼吸作用呀？也有的说，人为什么要呼吸作用呀？呼吸作用产生的二氧化碳从哪儿来的，是身体里就有呀，还是身体内产生的？等等。这些问题从不同角度揭示了呼吸作用的含义，呼吸作用的功能、机理等。
这样，通过一个简单的问题就可以引发学生对此生理活动的好奇心，通过发散思维，也反应出他们在此问题上的困惑。从而产生了许多生物学问题，为下一步的探究打下了良好的基础。
二、由生物到探究的过程
所谓的由生物到探究的过程，就是教师在学生提出的问题的基础上，引导学生完成对所提问题进行验证的过程，以培养学生对问题探究技巧、方法上的能力。例如，在上面的例子中，你可以从中选择一个问题进行探究设计。假如选择“植物也进行呼吸作用吗？”这个问题，我们提出假设：植物也进行呼吸作用，那么你怎样设计实验呢？你可以给学生充分的空间，把学生分成若干小组，进行分组讨论，每个小组分别制定出自己的方案，老师进行指导。
这样，学生在老师的指导下，从自己熟悉的自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识，解决问题。这也是师生共同探索新知的学习过程，是围绕解决问题共同完成研究内容的确定、方法的选择及为解决问题相互合作和交流的过程。这样既培养了学生的合做精神，又煅炼了学生的探究能力。
三、由探究到科学的过程
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实验探究能力是体现生物科学素养的重要方面。实验探究教学中，学生在具备相关生物学知识的前提下，实验的基本技能、实验设计的基本方法以及能力的培养、优化与提升，就成为素质教育理念下高中生物探究式教学的重中之重。教材中的实验是培养学生科学素养的重要载体，包含了中学生物实验的基本方法与技能。作为新世纪高中生物教师，我们应在教与学新理念的引领下，利用好教材中的经典实验，促成学生掌握新教材基础实验的探究方法与技能，并学会迁移与运用。
本文主要探讨在学生科学探究思维能力的培养方面，如何发挥生物发现史作为优良教学资源的重要角色。
一、科学探究思维能力
《普通高中生物课程（实验）》（以下简称《标准》）指出：“科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一，将科学探究列入内容标准，旨在将学生学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力，实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。”
科学探究过程包括以下要素：提出问题、猜想与假设、制定计划和设计实验、进行实验与收集证据、分析、写论证、评估、交流与合作。所有探究活动都要历经整个过程，它是科学探究的方法所在。而在探究过程的各个环节中，贯穿始终的是科学思维，它扮演着指挥所有科学方法顺利进行的角色。因此，科学探究思维的培养既是科学探究能力培养的重要内容，也是科学探究能力培养目标达成的最直接途径。
科学思维是运用科学抽象的成果（概念、符号和思想模型）所进行的深入的认知活动。它包含逻辑思维和非逻辑思维两类。所谓逻辑思维，即抽象思维，是指运用比较、分类、分析、综合等逻辑方法，借助概念、判断、推理等思维形式，去揭示和把握认识对象的本质或规律的思维过程。逻辑思维的表现形式主要有：归纳和演绎、分析和综合、比较和分类、类比。非逻辑思维形式主要包括形象思维、直觉思维、灵感、联想和想象、顿悟、猜测等。
分析是指用思维把事物分解为各个部分分别加以考察从而便于形成各个概念或便于确定概念间的关系的方法。综合是指思维把事物的各个部分用形成的各个概念分别代表，形成原来的整体事物的概念或确定这些各个部分的概念的关系的思维过程。
归纳是指思维找出多个特殊性的具体事物的共同性的方法。演绎是指思维从事物的一般性返回到事物的具体的个别性的方法。
比较是确定对象之间的共同点和差异点的一种逻辑方法，是科学思维对由观察与实验获得的感性材料进行逻辑加工的初步方法。
类比是将未知事物与已知事物进行比较，根据对象属性之间的关系在某些方面的相似或相同，而推断未知事物也可能具有已知事物其他的某种属性的方法。
想象是建立新的概念、形象，发现新的联系、规律的有效且重要的思维途径。
形象思维是对形象信息传递的客观形象体系进行感受、储存的基础上，结合主观的认识和情感进行识别，并用一定的形式、手段和工具创造和描述形象的一种基本的思维形式。
直觉思维是指对一个问题未经逐步分析，仅依据内因的感知迅速地对问题答案做出判断、猜想、设想，或者在对疑难百思不得其解之中，突然对问题有“灵感”和“顿悟”。
二、利用生物科学发展史培养学生科学探究思维能力
科学思维能力的提高不是通过简单的灌输，而是个体在自主学习和实践过程中不断内化和升华的过程。教学实践中，通过利用高中生物课程资源中的生物科学发现史中的经典实验，以学生的认知过程为主线，通过分析、研究科学家的实验设计思路，引领学生经历与体验科学工作者进行科学探究时的整个实际过程，让学生学习和领悟科学家科学研究的思维方式和研究方法，从而帮助学生学习其中具体的科学方法和思维。下面就如何利用生物科学发展史，对学生在科学探究的每个环节中常涉及的科学思维加以训练、提升和培养。
1.提出问题
提出问题是科学探究的逻辑起点。爱因斯坦指出：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”
如孟德尔在进行豌杂交育种时，注意到分别对具有高矮相对性状的豌豆植株进行杂交，F1代只显示亲本一方的性状。于是提出疑问，为什么子一代没有出现矮茎植株呢？同时大胆联想，如果用这个子一代的高茎豌豆自交又会出现什么结果呢？当得出自交后代出现高矮性状并存的结果时，又大胆演绎，是否所有相对性状杂交实验结果也遵循这样规律？并做了相应归纳后，才确定提出一个科学问题：为什么子一代只出现显性性状，而子二代却出现了性状分离现象呢？如在对肺炎双球菌试验中，通过归纳、分析和综合得出DNA是遗传物质的结论的基础上，赫尔希和蔡斯又发出疑问，艾弗里实验中DNA提取物纯度最高时，仍然含有0.2%的蛋白质，那么最终使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，到底是DNA还是0.2%的蛋白质？赫尔希等人的噬菌体侵染细菌的实验将DNA和蛋白质分开进行独立研究，才最终得出了让科学界信服的结论。
通过让学生经历孟德尔整个提出问题的过程，使学生认识到，一个有价值的科学问题的提出不但需要永不止步的精神，更需要在发现问题的基础上，依靠演绎、联想思维，进行再发问，再肯定，并对所有疑问进行归纳，分析和综合，通过由浅入深、由表及里、由现象到本质的层层思维，最终从一般的非科学问题中挖掘出更有生命力和有科学价值的科学问题。通过这一过程再现和体会，学生的发散、逆向、直觉思维都可得到激发、锻炼、培养和提升。
2.猜想和假设
对问题的科学假设，是为下一步的活动指明方向，以加速对问题答案也即现象背后隐藏的规律的发现。假设必须是有科学依据，并可通过实验验证的。因此假设的确立除需要联想、想像、直觉等非逻辑思维的参与，更需要严密的逻辑思维。如孟德尔的最终问题的提出，其实就是在一系列小问题的提出上，假设，验证，再提出新问题，再假设，再验证的过程。学生通过对科学家做出假设的思维历程加以揣摩、研读，进而使之科学思维得以磨练。
3.实验设计
实验设计的目的是对前面做出的假设进行验证，比较、归纳和演绎思维在此环节的参与尤其重要。实验设计的原则主要有：控制性原则、对照性原则、重复性原则、单一变量原则。
高中生物教材中涉及许多对照实验，设置对照是科学研究中常用的手段，也是科学探究实验设计这一环节中必不可少的科学思维。如达尔文胚芽鞘实验中，就曾设置了三组对照，即分别对正常、去掉尖端、被锡箔小帽罩住三种条件下的胚芽鞘进行单侧光照射，生长状况结果分别为弯曲生长、直立生长、直立生长。学生可以通过比较、分析和综合推断出尖端在单侧光照射下产生某种物质，对胚芽鞘下面的部分产生某种影响。可见对照实验即是比较科学思维的发挥；同样在温特实验中也有三组对照实验，将与切下的胚芽鞘尖端接触过和未接触过的琼脂块分别放在被切去尖端的胚芽鞘的一侧，学生通过对结果的比较、分析和综合，便可得出结论：在单侧光的刺激下，胚芽鞘尖端确实产生了某种物质，并从尖端运至下部促使下部的生长，最终导致胚芽鞘的向光弯曲生长。在发现史中的经典实验里，对照实验随处可见。如光合作用发现中的萨克斯实验，对一个叶片分别进行一半遮光和一半曝光的对照处理；在噬菌体侵染细菌实验，它的设计目的是为了验证DNA是遗传物质，而不是蛋白质。因此设计前提是必须将DNA和蛋白质分开，直接地、单独地去观察DNA和蛋白质各自的作用。又如酶的发现中物理性消化和化学性消化的对比试验等。对照设置都以便于科学的比较思维的参与为目标。
除此之外，控制原则、单一变量原则都是为了便于同等条件下的比较分析而设立。如孟德尔选择闭花自花授粉的豌豆作为杂交试验的材料，并选择豌豆中外观对比明显的七对相对性状作为研究内容，均是便于同等条件下单一变量的比较。通过让学生学习实验设计要求几大原则和设计思路，以及对对照结果的分析，可锻炼学生的演绎、归纳、比较和综合思维。
4.实验方案实施和证据收集
实验结果数据是假设得以验证的最有力证据。但在实验过程中，由于误差和偶然因素的影响，有可能出现与假设，甚至是与当时科学理论相违背的结果，对这些结果处理方式也是培养学生科学思维的重要环节。如由于偶然因素产生的意外现象引起弗莱明的思索，从而造就了青霉素的发现。同时，对结果的收集，不应仅仅局限于本学科特定的思维层面和角度，孟德尔在豌豆杂交实验中，就不仅局限于对通常采用的定性结果的记录，还大胆引入统计学方法对实验结果出现的不同性状豌豆的数目进行定量统计分析。创新的证据收集思维造就的便是伟大的基因分离定律的提出。因此，科学家们对待不利证据的处理方式以及收集数据的角度、范围和方式的创新，最终导致科学进步产生的经典范例，都可使学生对想像、直觉等非逻辑思维加深印象和深层内化。
5.分析、论证和评估
同样的实验数据，不同的人分析、归纳、综合的思维不同，结果便不同。因此，实验数据分析与实验设计两个环节均是考查探究者科学思维能力的重要之处。
如艾弗里在对自己的转化试验结果进行分析和综合时，遗漏了DNA纯度这一因素的影响，得出了让科学界无法接受和信服的结论，直至赫尔希等弥补缺憾。因此分析得出的结论还需要不断的论证方可最终定论。孟德尔提出对分离现象的假设后，通过归纳和演绎思维得出，一个正确的理论即科学理论，不仅能说明已得出的自交和杂交实验的结果，还应该能准确预测另一些试验的结果。他设计了测交试验，验证结果证实这一理论是正确的，是具有应用广泛性的。对这一环节的研习，使学生体会科学逻辑思维的严密性对科学成就的取得的重要作用，如严密的试验设计思维才是能得出正确结论的必要前提，并逐渐对之加深理解、接受，直至内化。
三、小结
生物科学发现史中，凝聚着科学家们造就科学成就结晶的心血和科学探究的整个历程。其中不乏科学家打破前人经验理论框架的创新思维，如灵感、顿悟、直觉等非逻辑思维的存在，更有严密的归纳、演绎、分析、综合、比较、类比等逻辑思维的参与。因此，教师应将其作为培养学生科学探究思维的经典案例，引领学生经历与体验科学工作者进行科学探究时的整个实际过程，让学生学习和领悟科学家科学研究的思维方式和研究方法。同时，辅以适量的生物实验探究活动的实践，使学生在形成科学探究的基本实验技能同时，更对科学家的科学思维熟习和内化，最终形成能够利用科学思维自己进行简单的探究活动的探究能力。从而使学生树立主动探究，利用科学探究方法解决实际问题的探究意识和习惯。
参考文献：
1.朱忠善.生物科学史在生物学教学中的作用[J].科学教育，2008（4）：82.
2.刘冠军等.科学思维方法论[M].济南：山东人民出版社，2005.1.
篇11
在中学生物教学中培养学生的科学素质应首先明确科学素质的内涵及其教育目标。科学素质主要指人们在认识自然和应用科学知识的过程中表现出来的内禀心理特征。科学素质的发展以科学知识、科学技能、科学方法的掌握和积累为基础。一个人只有在对科学文化的学习和实践活动过程中，通过具体的科学知识、科学技能、科学方法的内化和升华，才能逐步形成自己的科学能力和科学观。此外，影响科学素质形成和发展的因素还有兴趣、情感、意志和作风等非智力因素。缺乏良好的非智力因素，会严重影响一个人所能达的科学知识与能力水平，影响到科学观的高度。
根据对科学素质含义的理解，科学素质培养的目标应该是：使学生具备必要的科学基本知识和基本技能，了解和掌握一些科学研究及思维的方法，发展科学的认识能力、思维能力和实践能力，逐步形成科学的自然观、世界观、价值观和审美观，养成良好的科学品质，从而使学生的素质得到全面的发展与提高。按照这一目标要求，笔者认为，在中学生物教学中培养学生的科学素质，应重点从以下几个方面推进。
一、培养学生学习生物的兴趣
兴趣是学生力求接触和认识某种事物的意识倾向。它对学生的学习活动起着推动的作用，在教学中首先必须重视学生兴趣的培养。一是通过设置问题，调动学生的学习兴趣。好刨根问底是青少年学习的特点之一。实践表明，学生运用自己的智慧克服困难越多，兴趣也就越高。在教学中，教师应重视设问，从一个疑点的解决到另一个疑点的出现，步步深入，一环扣一环，从而引发了学生积极主动的思考，激发他们的学习兴趣。二是运用直观教学增强学生的学习兴趣。生物学是直观性很强的一门学科。直观教具有实物、标本、模型挂图，直观手段包括投影、录像等。除了经常使用传统的直观教学媒体外，网络教学可引导和组织学生上网查阅有关资料，或采用网络信息技术，将大量的信息和资源放在相关的网页中，可以提高学生的直接兴趣。三是点拨前沿知识，提高学生的学习兴趣。兴趣产生于认识和需要。科技前沿知识由于具有新和奇的特点，可以更好地提高学生的知识兴趣。如克隆技术、人类基因组计划等，对学生有一种神秘的吸引力。如果教师把社会责任适时地加进去，就能更好地提高他们的兴趣。
二、培养学生对知识的追求和献身精神
在科学的道路上没有平坦道路可走的。教师要告诉学生生物学家们要经过长期地辛勤劳作，刻苦努力，方能达到目标。伟大的生物学家达尔文为能得到真实有效的科学数据在巴西的巴伊亚进行为期5年的科学考察。我国的生物学家彭加木为了开发边疆资源，几次不畏险阻，到风沙无情、大地险恶的新疆罗布泊地区考察，第四次闯进罗布泊时不幸遇难，为科学而献身。科学家就是要有这种追求真理，不怕牺牲的精神，只有思想上的大无畏，才能冲破思想束缚，取得异乎寻常的科研成果。在教学的各个环节中，要求学生学习科学家这种不畏艰险的献身精神。
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三、培养学生的科学探究方法
近几十年来，许多科学教育家认为科学探究是学生学习科学的有效方式之一，也是目前中学生物课程改革的基本理念之一。生物学科的探究能力主要体现在观察、实验、思维能力。生物科学方法是指揭开生物世界奥秘的各种途径、手段。在生物科学方法中，最重要的有观察法、实验法、科学思维法等。结合生物教学，指导学生掌握生物科学方法，并灵活运用科学方法。首先，要培养学生的观察方法。观察可分为质的观察和量的观察两种类型，是科学认识过程中的实践环节，是科学研究中获得感性材料所必需的，是研究人员收集事实最常用的方法，生物学更注重观察。在教学观察中，可以引导学生注意以下几个问题：（1）明确观察目的。（2）选择适当的观察对象。（3）采用适当的观察手段。（4）观察完毕后要进行比较、分析和归纳。在生物教学中，不仅要使学生看到观察的对象，还要指导学生掌握正确的观察方法，如由局部到整体，由表及里，从上至下等都是生物学常用的科学观察法，应尽量以探究性的启发代替结论性的解释，使学生在愉快的情境中进行学习，进而培养学生的探究能力。其次，要培养学生的实验方法。实验是生物科学中的另一种基本研究方法，随着现代自然科学的飞速发展，研究的内容越来越广泛，实验方法的种类也日益增多。涉及中学生物的实验方法有探索性实验、验证性实验、定性实验、对照实验、模拟实验等。生物实验的一般程序为：观察现象、提出问题、作出假设、设计实验、完成实验、得出结论、表达交流。在教学过程中，根据实验目的不同，在提出问题的基础上，让学生自己安排实验，设计实验步骤，通过现象观察并收集资料、数据再进行分析思考，概括或归纳出结论。再次，要培养学生的思维方法。比较、分类、类比、归纳、演示、分析、综合等，都是生物学中常用的思维方法，这些思维方法在生物观察实验、理论研究等方面都有重要作用。
四、培养学生的科学态度
实事求是对于学生来说是一种非常重要的品质。应当把对学生实事求是品质的培养渗透到生物教学中。第一，要求学生真实地报告和记录在实验中观察到的现象和数据，在实验设计时提醒学生选择的实验材料要容易获得，思路要明确，要有对照实验。实验完成之后要求学生实事求是写出实验报告。第二，通过介绍科学家的故事感染和教育学生，如把光合作用发现史、生长素发现史等有关科学家原始经典实验过程及探究精神的内容贯穿教学中，让学生感受科学家在科学研究过程中表现出的人格美。如实事求是的科学态度，敢于怀疑、追求真理的科学精神，坚韧不拔的意志，谦逊的品格，合作的精神，大胆的想象，严谨的方法和奇妙的灵感等。
五、培养学生的创新合作精神
创新精神、合作精神是科学素质的重要内容。一方面，要激发学生的创新意识。鼓励学生收集大量的生物科技资料并汇报交流，激发学生的探究兴趣和科技创新兴趣。另一方面，要培养学生团结合作的精神。可以通过小组合作的方式，共同做好一个课题。强调团结合作的精神，让学生自发分成若干个小组，合理分工，齐心协力，做好课题研究工作。这样不仅能够提高学生对信息的处理能力，还可以培养学生团结合作的精神。
篇12
一、生物学科核心素养的基本概念
生物学科的核心素养不仅包含了生物科学相关领域的基础知识和研究人员的科学态度、科学精神、情感、价值观等，还包含了生物科学领域的探究能力。对于高中生来说，生物学科核心素养既要激发学生生物学科的学习积极性，让学生理解、掌握基础知识，学会利用生物科学探究的一般方法，同时也要培养学生认真、求实的科学态度和创新思维能力，帮助学生建立人与自然和谐共处的相互关系，树立正确的科学观、人生观和价值观。
二、目前高中生物W科教学存在的问题
从我国高中生物学科教学现状来看，还存在许多问题，制约了高中生物学科教育的发展。
1.教育模式落后
长期以来，我国高中生物学科教学都是教师单方面灌输知识，学生被动听讲，课下重复做题，背诵知识点的模式。高中生物学科中含有很多比较抽象的基础概念，机械化的“填鸭式”教育忽视了学生的主观能动性，学生很少有独立思考的时间，很难完全理解抽象的基础概念，常常同一个知识点换种方式考查就做不出来了。教育模式的落后还导致很多学生虽然学习成绩不错，但缺乏创新和探究意识，只会做题，实践操作能力低。此外，在我国高考制度背景下，教师的任务重，教学压力大，学生学习成绩好坏和班级升学率高低成为衡量教师，特别是高三教师教学能力的标准，致使高中教学更偏向于应试教育，忽略了学生的素质教育。
2.课堂教学形式单一
高中生物学科概念很多，加上“满堂灌”的教学形式，课堂氛围比较严肃，学生学习积极性不高。面对枯燥的基础知识、理论，学生的学习兴趣不高，课堂效率自然得不到保证。
3.部分教师的综合教学能力不足
随着多媒体平台的普及，教师们也开始运用多媒体技术来吸引学生学习兴趣，但很多教师的教学理念还停留在过去，也缺乏相应的技术水平，只是将过去的板书“搬”到了电脑上，这样的教学课件很难达到预期教学效果，也不能很好地激发学生的学习兴趣。另外，一些教师教学观念落后，只注重学生的考试成绩，而忽略了对学生实践操作能力的培养，致使学生合作意识淡薄，缺乏探究精神。
4.学校教学设备不完善
高中生物也是一门实践操作能力比较强的学科，需要通过一些生物实验来加深学生的理解、记忆。但一些学校教学资金不够充裕，没有能力为生物教学提供相应的教学设备和实验用具，缺少硬件设施基础。高中生物学科教学只靠教师的描述、学生的联想是不够的，必须让学生看到、听到、亲手操作过才能完成生物知识的内化过程，真正理解、消化所学知识，学会在实际生活中灵活运用所学知识，这样才能有效培养学生的思维能力、探究能力。
三、基于核心素养的高中生物学科教学设计
1.培养学生的核心观念
核心素养下的高中生物学科教学设计最重要的一点就是核心观念的培养。根据我国《普通高中生物课程标准（实验）》的要求，生物核心观主要是学生通过生物学基础理论概念的学习和自己的深入思考，形成一个基本的生物学科认知框架。教师在教学时首先自己要从高中生物教材中提炼生物学科的核心观念，才能有效帮助学生树立科学的辩证唯物主义自然观和世界观。因此，教师要不断提高自己的综合教学能力，以满足教学需求。
2.培养学生的生物科学素养
（1）丰富课堂形式，提高学生的学习兴趣。只有激发出学生的学习兴趣，提高学生的学习积极性，才能提升高中生物课堂的教学质量，从而有效培养学生的生物科学素养。创设情境是近些年来常用的教学方法。在高中生物学科教学中，也可以围绕教学目标，灵活创设情境，激发学生的学习兴趣。教师可以运用多媒体技术来丰富课堂教学形式。在讲授“DNA是主要的遗传物质”时，就可以播放一段视频来活跃气氛，提出问题。比如，很多古装剧会运用“滴血认亲”的方式来鉴定亲子关系。教师可以播放相关电视剧片段，然后询问学生“滴血认亲”是否真的可以达到这种效果，为什么？美剧中经常用DNA鉴定来找出凶手，那么DNA为什么可以确定身份？如果你是警察，给你一份DNA鉴定报告，你能分析谁是罪犯吗？等等问题。学生的学习兴趣来了，课堂气氛活跃了，师生交流顺利了，教学效果自然就达到了，学生的思维也得到了锻炼。
除此之外，教师也可以举办生物知识竞赛，帮助学生巩固所学知识，加深学生的理解和记忆，同时也能培养学生的竞争意识，活跃课堂氛围。
（2）巧设问题，提高学生思维能力。创设出贴近生活的情境后，教师可以通过提问给学生提供思考方向，提高学生的逻辑思维能力。比如细胞的构成，教师可以询问学生植物细胞和动物细胞有什么区别。有了教师的提问，学生就能够根据问题找到相应的切入点来解决问题。这时，教师鼓励学生相互讨论、交流，或者小组合作进行探究性实验，通过成员自己动手操作，共同观察、思考，总结实验结论，找到问题答案。在学生自主学习的过程中，逻辑思维能力也得到了很好的锻炼。同时也能加深师生之间、生生之间的情谊，促进班级关系的和谐、稳定。需要注意的是，教师在课堂中一定要以引导为主，这样才能达到开拓学生思维，培养学生创新能力的目的。
3.培养学生的理性思维
克隆技术一直是社会共同关注的热点话题，教师在课堂教学中就可以用相关电影片段如《生化危机》引入现代生物技术，让学生分为两组，辩论克隆技术的利与弊，继而延伸到现代生物技术的安全性与社会伦理，以此来培养学生科学、理性的情感态度，形成对生命科学的初步认识。
四、结语
综上所述，传统的高中生物学科教育面临诸多问题，制约了高中生物教育的发展。因此，高中生物学科应该积极转变传统教育模式，用核心素养的教育理念，推动素质教育发展。这就要求教师优化教学设计，加强学生核心观念、生物科学素养、科学探究精神和理性思维的培养，不断丰富教学形式，巩固学生所学知识的同时，提高实践操作能力和创新能力，为我国生物科学领域的发展培养高素质人才。
参考文献：
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一、初中生物实验教学的必要性
生物学是一门以实验为基础的自然科学，现代生物科学的发展尤其依赖科学实验。实验教学是生物学教学的基本形式之一。现行九年义务教育初中生物学课本中，学生实验和实践活动、教师的演示实验较旧教材大幅度增加，实验课时约占总课时数的20%。实验内容和数量的增加、实验类型趋于多样化的态势，促使实验教学在生物教学中的地位逐步提升。我们生物教师应重视生物实验教学。应克服种种困难开齐课本要求的实验。提升学生的科技创新能力。
二、初中生物实验教学面临的问题
1 课时量不够问题。按照北师大版生物课本内容，每周要求安排3个课时的生物课，而实际上绝大多数的学校只安排了每周2个课时，教材是经过专家精心编写，任何内容都不能轻易舍去，真是叫人左右为难，只好拼命赶课。课时量的严重不足，要想把课本要求的实验一一完成是不太现实的。
2 教材实验内容的地区适应性问题。因为我们全区选用的课本是北师大版的生物课本，而北师大版生物课本安排的实验大都立足于北方地区，对于南方地区实验材料、实验对象甚至于实验内容都要做很大的变动。这就要求生物教师有较高的应变能力，对生物教师提出了更大的挑战。如“解剖和观察花的结构”的活动所用的桃花在南方地区是不可能这么早开放。
3 实验保障问题。由于农村学校收费实行“一费制”，没有核定收取一定的实验经费，学校又没有其他的收入来补充实验经费的不足，因此学校的实验经费便无法保障，实验教学“无米下锅”便是当然的事了，特别是生物实验室平时需要购买大量的新鲜材料，因此开支更大，矛盾更为突出。如做“解剖观察哺乳动物的长骨”实验所需的长骨就要花费上千元，这在初级中学是不大可能提供这笔经费的。
4 实验室管理问题。各类学校虽然基本上都有专门的生物实验室，但很少有专职尤其是专业的生物实验员，生物实验员多数是非生物专业的教师担任，只是负责管管钥匙，要做实验生物教师只好自己准备，准备实验占据了大量的时间，因此有很多生物教师不愿上实验课。再者实验室的管理制度不够完善，有些教师的责任感不够强，好不容易借“双高普九”东风配的实验器材，今天丢一件，明天丢一件，过不了多久又无法开展实验了。
5 实验评价问题。中学实验评价普遍采用采取两种方式：一是实验报告，借以考核学生对实验结果或理论的掌握；二是操作考试，借以考核学生的实验操作技能。在日常教学中，实验报告的考核形式被多数教师认可，因为它简便、省时，但其局限性也是显而易见的，无论在形式上如何改进、在内容上如何调整，它都不能全面反映出学生的能力水平和实验态度、习惯；而操作考试评价往往是突击性的，为了应付上面生物实验会考，学生们反复机械地训练操作技能，学生自主探究能力受到限制。转变实验评价方式随着新课程改革也被提到日程中来。
三、初中生物实验教学可寻求途径
1 充分利用课外时间。教材中有些实验完全是可以由学生在家中完成的，如“观察鸡（猪）小肠的结构”、“观察心脏”、“观察肾脏”、“观察长骨的结构”等，这些实验如果要做，成本比较高，一般学校难以承担，考虑到每个家庭的餐桌必然少不了这些食物，因此可要求学生在家完成此类实验，即节约了成本，又让学生找到用武之地。又如我们当地冬天都有酿米酒、做泡菜的习惯，像“自制泡菜”、“酿一瓶醇香浓郁的米酒”实验就可由学生与家长共同完成，即一种亲子活动，又能将课本知识联系实际。
2 勇于、善于改进实验。如在“解剖和观察花的结构”的活动所用的桃花在南方地区是不可能这么早开放，可改用当地的茶花或十字花科的植物；“维生素c的检测”实验中所用的吲哚酚比较昂贵，也难买到，可用高锰酸钾替代（化学实验室一般都有配备），不仅价格低廉，而且实验效果更好；“观察种子的结构”所用的大豆种子可用皇帝豆替代，尤其对于没有放大镜的学校是个不错的选择，因为种子大，可不用放大镜，直接用肉眼观察胚的结构就非常清楚。
3 积极创造条件开展实验。如前所述很多实验如果要开展，成本比较高，一般学校难以承担，而对于来学生家长来说只是附带的事情，因此可要求学生在家完成此类实验。
而有些实验是由于实验器材短缺导致无法开展的，有些设备其实并不昂贵，只是无人负责购买，像载玻片、盖玻片、碘液，这类东西并不值钱，但很多学校因为此类小设备而无法开展一些实验，这就要求我们教师主动向领导请示，甚至亲为去购买，如果本地区没有的，可利用开会、进修、旅游等机会购买，出门在外还要提这些东西确实辛苦，但看到原来不能开展的实验现在能开展，再苦再累也觉得值得。
4 采取多种形式的评价方式。实验重在过程不在结果。传统的评价方式很大程度上制约的学生自主创新能力的发展，这就要求我们转变实验的评价方式。除了比较常用的实验报告和操作考试外，还可以采用组间交流、报告会、成果展、建立档案、日常活动表现记录等形式。
总而言之，生物实验教学是培养学生能力的一个重要途径，有着其它教学手段不能替代的作用。只有善于发掘生物实验中适于培养学生能力的因素，才能真正把生物实验教学培养学生能力的任务落到实处。因此我们在培养学生科技创新能力、提高学生生物科学素养上任重而道远。
