中学生物科学方法教育的内容及其实施

摘 要 中学生物科学方法教育在培养学生创新思维中不可或缺。我国生物学科学方法教育长期存在隐性倾向，纵观我国从民国到当代的生物教学法、教学论著作，以及对科学方法概念的诠释，对我国中学生物科学方法教育的内涵追根溯源，探求了我国中学生物科学方法教育的内涵，并将其分为生物学思维方法和生物学学科方法两大部分。从而进一步提出生物科学方法教育实施须有明确分类，深刻认识其重要性、在课程目标中显化、依据方法为核心组织教学、建立教师的科学方法知识结构均为中学生物学科学方法教育的基础。

关键词 科学方法 思维方法 学科方法 科学素养

科学方法教育，作为科学教育中不可分割的一部分，有着深刻的内涵和意义。中学生物科学方法教育，具有联系生物现象与知识、知识与应用的重要作用，应在中学生物教育中受到重视。

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

[1] 陈皓兮，中学生物学教学法[M].北京：北京师范大学出版社，1987.

[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）.

[3] 刘蔚华.方法大辞典[M].济南：山东人民出版社，1991.

[4] 向洪.当代科学学辞典[M].成都：成都科技大学出版社，1987.

[5] 涂艳国.论科学教育的基本要素[J].教育研究，1990（9）.

[6] 李正福，李春密，邢红军.物理教学中的科学方法显性教育[J].教育科学研究，2011（1）.

[7] 杨寅初.中等学校生物学教学法[M].北京：正中书局，1937.

[8] 陈皓兮，叶佩珉.小学生物教学指导书（人教版）[M].北京：人民教育出版社，1988.

[9] 周美珍.生物教育学[M].杭州：浙江教育出版社，1992.

[10] 汪忠.新编生物学教学论[M].上海：华东师范大学出版社，2006.

[11] 刘恩山.中学生物学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009.

[作者：姚舒（1990-），女，安徽芜湖人，首都师范大学生命科学学院在读博士研究生。]

【责任编辑 杨 子】