充分利用教材培養(yǎng)科學(xué)方法

1、PAGE PAGE 4充分利用教材 培養(yǎng)科學(xué)方法生物教學(xué)培養(yǎng)科學(xué)素質(zhì)之二 在高中生物學(xué)教材中不僅包含生物學(xué)科中最主要、最基本的理論知識(shí)，同時(shí)也包含許多生物學(xué)家創(chuàng)造的科學(xué)方法?？茖W(xué)方法包括觀察方法、實(shí)驗(yàn)方法、調(diào)查方法、邏輯方法等類型。各類方法中又包含許多具體的方法。有的科學(xué)方法在教材中是直接呈現(xiàn)出來，有的是隱藏在教學(xué)內(nèi)容之中。在中學(xué)教學(xué)中，要充分挖掘教材中的科學(xué)方法，在學(xué)生已有基本理論或?qū)嵺`知識(shí)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生理解基本原理，學(xué)會(huì)基本操作過程，掌握這些科學(xué)方法。一、培養(yǎng)學(xué)生掌握基本的科學(xué)方法1培養(yǎng)觀察方法。隨著生物科學(xué)實(shí)踐的發(fā)展，人們觀察生物的方式和能力在不斷提高。從古代的感官直接觀察到十七世紀(jì)

2、初制造并使用顯微鏡的儀器觀察（即從感官到儀器），從手工操作的儀器到計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化觀察；自然條件下的觀察到人工條件下的觀察。在高中教材中把觀察方法歸納為肉眼直接觀察法和借助顯微儀器觀察法（如觀察植物細(xì)胞的有絲分裂，觀察葉綠體及細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)，觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原等）兩類。如，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)者是誰(shuí)？如何發(fā)現(xiàn)的？再如，鑒定生物組織中的還原性糖、脂肪、蛋白質(zhì)、DNA時(shí)，都是利用特定的顏色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理。但觀察方法相同嗎？在對(duì)事物進(jìn)行觀察時(shí)，要根據(jù)研究的問題不同，而選用不同的實(shí)驗(yàn)材料或?qū)嶒?yàn)對(duì)象，再確定采用相應(yīng)的觀察方法。2培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)方法。巴甫洛夫有這樣一句名言：方法掌握著研究的命運(yùn)。也就是說，只有科學(xué)

3、而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，才能得出正確而可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)方法有：顯微觀察法，如觀察植物細(xì)胞有絲分裂的實(shí)驗(yàn)，觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)等。示蹤原子法，如噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，用18O2和14CO2追蹤光合作用中氧原子和碳原子轉(zhuǎn)移途徑的實(shí)驗(yàn)等。等組實(shí)驗(yàn)法，如發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)素的燕麥胚芽鞘實(shí)驗(yàn)，探索淀粉酶對(duì)淀粉和蔗糖的作用，比較H2O2酶和Fe3+的催化效率等。加減法，如用閹割法、摘除法研究性激素的實(shí)驗(yàn)，觀察SO2對(duì)植物的影響，探究溫度對(duì)酶活性的影響，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)觀察生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類似物對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響等。雜交實(shí)驗(yàn)法，如孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律的雜交、測(cè)交的實(shí)驗(yàn)等。化學(xué)分析法，如生物組織中還原糖、脂肪、蛋

4、白質(zhì)的鑒定，葉綠體中色素的提取和分離，DNA的粗提取與鑒定等。理論分析法，如設(shè)計(jì)制作小生態(tài)瓶，觀察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，植物向性運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等。模擬實(shí)驗(yàn)法，如性狀分離比的模擬實(shí)驗(yàn)，滲透作用實(shí)驗(yàn)裝置等。上述實(shí)驗(yàn)方法是有區(qū)別的。顯微觀察法是用顯微鏡觀察微小的生命現(xiàn)象或結(jié)果，示蹤原子法是探究分子水平的代謝變化，等組實(shí)驗(yàn)法、加減法是實(shí)驗(yàn)條件變化多樣的情況下，通過比較得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論的方法等。學(xué)生應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，?zhǔn)確選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法完成實(shí)驗(yàn)。如，學(xué)習(xí)光合作用的發(fā)現(xiàn)時(shí)，教師不應(yīng)直接介紹美國(guó)科學(xué)家魯賓.卡門是用同位素標(biāo)記法，證明光合作用中產(chǎn)生的氧氣是來自水，而要提出問題：請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，說明光合作

5、用產(chǎn)生的水是來自原料中的水，還是二氧化碳。再如，給學(xué)生提出“驗(yàn)證甲狀腺激素能促進(jìn)動(dòng)物個(gè)體的生長(zhǎng)發(fā)育”的課題。提供的材料有三個(gè)玻璃缸，六十只小蝌蚪，甲狀腺制劑，甲狀腺激素抑制劑等。學(xué)生應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，設(shè)計(jì)A、B、C三組實(shí)驗(yàn)即加減法。對(duì)A組小蝌蚪每天飼喂拌有一定量甲狀腺制劑的飼料（即實(shí)驗(yàn)組），對(duì)B組小蝌蚪每天飼喂拌有一定量甲狀腺激素抑制劑的飼料（即條件對(duì)照），對(duì)C組小蝌蚪不作處理（即空白對(duì)照）。將這三組實(shí)驗(yàn)小蝌蚪放在其它條件相同的環(huán)境下培養(yǎng)，定時(shí)觀察小蝌蚪的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，作好記錄，并分析結(jié)果，得出結(jié)論。3培養(yǎng)調(diào)查方法。在高中教材中，用調(diào)查方法完成的實(shí)驗(yàn)有調(diào)查人群中的遺傳病，種群密度的取樣調(diào)查

6、等。如，在一涉及“種群密度的取樣調(diào)查實(shí)驗(yàn)”時(shí)，教師首先要問，你們準(zhǔn)備如何完成這個(gè)調(diào)查？是為了啟發(fā)學(xué)生，一要確定調(diào)查對(duì)象（植物、微生物、體型較大的動(dòng)物還是昆蟲），二要理清調(diào)查思路，三要準(zhǔn)備調(diào)查工具。因?yàn)檎{(diào)查的對(duì)象不同，取樣的方法也不同，準(zhǔn)備的調(diào)查工具也不同，具體內(nèi)容如下：生 物 類 群取 樣 方 法工 具植 物樣 方 法測(cè)量用的皮尺微 生 物樣 方 法各種容器動(dòng) 物標(biāo)志重捕法標(biāo)志環(huán)，捕獲工具昆 蟲“牛耕式”捕獲法捕蟲網(wǎng)，昆蟲瓶通過教材中調(diào)查實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生了解調(diào)查方法包括實(shí)地考察法、問卷法、采訪法等。這些調(diào)查方法的實(shí)施過程是基本相同的，那就是：明確調(diào)查目的和對(duì)象制定合理的調(diào)查方案（包括準(zhǔn)備調(diào)查

7、用具、選擇調(diào)查范圍、設(shè)計(jì)調(diào)查路線、小組分工與合作、制定安全措施）及時(shí)地、如實(shí)地記錄調(diào)查現(xiàn)象或數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析收集的原材料得出結(jié)論。4培養(yǎng)邏輯方法。比較、分類、類比、歸納和演繹、分析和綜合等，是科學(xué)家常用的邏輯方法。培養(yǎng)學(xué)生具有良好的學(xué)習(xí)方法和一定的學(xué)習(xí)技巧是社會(huì)發(fā)展的需要，是終生學(xué)習(xí)、高效學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。4.1對(duì)比分析法。在學(xué)習(xí)課本知識(shí)的過程中，對(duì)于那些易于混淆可比性較強(qiáng)的知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生用分析對(duì)比法，找到知識(shí)的共同點(diǎn)和差別，并自己設(shè)計(jì)表格，進(jìn)行分析對(duì)比。如原核細(xì)胞與真核細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上的比較，學(xué)生應(yīng)列出兩者在細(xì)胞壁、細(xì)胞質(zhì)中的細(xì)胞器、有無(wú)細(xì)胞核及染色體、基因結(jié)構(gòu)等方面來進(jìn)行比較，光合作用與呼吸作用進(jìn)行的

8、條件、場(chǎng)所、產(chǎn)物、意義的比較，基因的分離定律與自由組合定律的區(qū)別與聯(lián)系，基因突變與基因重組的不同，基因工程、細(xì)胞工程與微生物工程的差異與聯(lián)系等。4.2類比法。在學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的過程中，常常會(huì)遇到一些并列關(guān)系的問題，應(yīng)注重采用比較和邏輯推理的方法加以區(qū)別。如，艾弗里等人證明DNA是遺傳物質(zhì)，其成功的關(guān)鍵就是把從S型活細(xì)菌中提取的DNA、蛋白質(zhì)和多糖等物質(zhì)，分別加入到已培養(yǎng)了R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中培養(yǎng)。艾弗里通過這種類比方法和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，才得出科學(xué)結(jié)論。4.3歸納法。在中學(xué)生物學(xué)教學(xué)中，要有意識(shí)地啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生把課本中孤立的知識(shí)與其他章節(jié)相關(guān)的知識(shí)甚至是其他學(xué)科的知識(shí)聯(lián)系起來，鼓勵(lì)學(xué)生自覺地對(duì)學(xué)習(xí)

9、的知識(shí)技能思考而形成有序的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。如在講光合作用的過程時(shí)，教師提問：“光合作用易受環(huán)境哪些因素的影響？”讓學(xué)生在已有的知識(shí)上歸納總結(jié)；如在分析光合作用的過程易受環(huán)境因素的影響如溫度時(shí)，教師問：“溫度較低時(shí)，光合作用的速率為何較?。俊碧岢鲞@個(gè)問題的目的是，啟發(fā)學(xué)生去聯(lián)想溫度對(duì)酶的影響，從而影響光合作用；再如，讓學(xué)生總結(jié)用同位素標(biāo)記法可以完成哪些生物實(shí)驗(yàn)？等等。二、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地使用科學(xué)方法的理念 作為教師，不僅僅要“授人以魚”，更重要的是“授人以漁”。也就是說，在教學(xué)過程中，除要注重引導(dǎo)學(xué)生落實(shí)教材實(shí)驗(yàn)的基本原理，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)研究方法和設(shè)計(jì)思路基本方法，更重要的是還要培養(yǎng)學(xué)生要在繼承前人的科學(xué)方

10、法的基礎(chǔ)上，有創(chuàng)造性地應(yīng)用這些方法的意識(shí)，即更應(yīng)注重對(duì)教材中的探究類實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)、調(diào)查類實(shí)驗(yàn)的拓展。1變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)如“探究溫度對(duì)酶活性的影響”可以拓展為“PH對(duì)酶活性的影響”，“觀察SO2對(duì)植物的影響”可延伸為“探究不同SO2對(duì)植物的危害程度”，“觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”可以用于“如何驗(yàn)證所取材料中細(xì)胞是否是生活狀態(tài)”等。例1：研究性課題探究酸雨對(duì)生物危害性，其中一個(gè)子課題就是探究酸雨對(duì)蛙卵孵化的影響。請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生通過完成該實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)如何取材，如何分組并設(shè)置對(duì)照組，如何觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，如何科學(xué)地分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和得出正確結(jié)論。2從生產(chǎn)、生活中發(fā)現(xiàn)問題引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。 拓展性實(shí)驗(yàn)并不限于教材實(shí)驗(yàn)所提出的材料，因?yàn)樵谖覀兊默F(xiàn)實(shí)生活中有著豐富的材料可作為實(shí)驗(yàn)背景供學(xué)生探究。如：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證腎炎患者排出蛋白尿，用同位素標(biāo)記離心法驗(yàn)證DNA復(fù)制為半保留復(fù)制，利用雜交育種的原理培育優(yōu)良品種，利用誘變育種的原理培育生物新品種，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明害蟲種群中原來就存在抗藥性個(gè)體，“抗菌”肥皂控制細(xì)菌生長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)探究等。例2：已知一種植物種子的萌發(fā)受水分、溫度和氧氣的影響，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，說明光是否也影響其萌