高中生物学教材中“科学方法”栏目的应用研究

［摘 要］“科学方法”栏目是人教版高中生物学教材中的重要栏目，然而，在实际教学中，教师往往不太重视该栏目，这在一定程度上影响了其作用的充分发挥。文章从主要内容等方面对“科学方法”栏目做了全面介绍，并结合近年来部分高考生物试题分析了该栏目在高考中的应用，并在此基础上提出其在高中生物教学中的应用策略，充分发挥该栏目的作用，进而培养学生的生物学学科核心素养，提高育人质量。

［关键词］“科学方法”栏目；高中生物学；人教版教材

［中图分类号］ G633.91 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-6058（2024）26-0081-03

人教版高中生物学教材精心设置了多样化的教学栏目，这些栏目着眼于学生适应未来社会发展和个人生活的需要，旨在培养高中生的生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等学科核心素养[1]。它们充分体现了学科特点和育人价值，对于提升教学效率和教学质量具有不可替代的作用。因此，在日常的教学中探索和研究如何最大限度地发挥这些栏目的功能，贯彻落实教材编写者的意图，并高效应用这些栏目，是值得深入探究的问题。本文以最新修订的2022年人教版高中生物学教材“科学方法”栏目为例，介绍其在教材中的设置情况以及2023年高考生物学试题对科学方法的考查情况，在此基础上提出栏目的应用策略，以期为广大高中生物学教师提供教学参考，提升“科学方法”栏目的应用效能，从而更好地促进学生学科核心素养的全面发展。

一、“科学方法”栏目的介绍

在人教版高中生物学教材必修与选择性必修模块中，编写者根据教材内容的需求，安排了数量不等的“科学方法”栏目。以2022年版新教材为例，经统计，整个高中生物学教材（包括必修1、2及选择性必修1、2、3模块）共设计了14个“科学方法”栏目，其中必修模块有9个，选择性必修模块有5个。教材编写者将“科学方法”栏目主要设置在了必修模块中，可见对该栏目的重视。从分布上看，“科学方法”栏目通常紧随“思考·讨论”“探究·实践”栏目之后，与科学实验探究密切相关，体现了“科学方法”栏目的应用价值。从内容上看，“科学方法”栏目主要介绍了归纳法、提出假说、分离细胞的方法——差速离心法、同位素标记法、建构模型、控制变量和设计对照实验、对比实验、假说-演绎法、自变量控制中的“加法原理”和“减法原理”、预实验、建立数学模型、视角解决问题法、研究能量流动的基本思路等14种重要的生物学研究和教学方法。从功能上看，“科学方法”栏目主要是在教材相关正文内容的基础上，归纳和总结正文内容所体现出的生物学典型研究方法，引导学生注重应用科学方法探究生物学奥秘。

二、“科学方法”栏目内容举例

高中生物学教材中的“科学方法”栏目内容涉及的科学方法有14种之多，下面仅以同位素标记法、建构模型法、对比实验法等方法为例，介绍教材“科学方法”栏目的内容，旨在帮助学生更好地掌握科学方法，从而有效提升学科核心素养。

（一）“同位素标记法”内容举例

同位素标记法是指用物理性质特殊的同位素来标记化学反应中原子的去向。同位素标记法作为研究细胞中元素和化合物运行变化规律的常用方法，在人教版高中生物学必修教材中得到了重视。在教材中，多处介绍了运用该方法探究生物现象和本质的实验。例如，在人教版必修1第3章第2节中，以放射性同位素作为示踪元素，探究分泌蛋白的合成和运输途径；在人教版必修2第3章第3节中，以示踪元素为稳定性同位素，设计实验证明DNA的半保留复制方式。通过同位素标记法，可以帮助学生更好地掌握示踪物质的运行和变化规律，弄清楚化学反应的详细过程，促进对生物运动、变化和发展规律的把握，激发学生探究生物奥秘的兴趣，培养学生的科学探究精神。

（二）“建构模型法”内容举例

人教版高中生物学教材必修1专门介绍了“建构模型”这一科学方法，并指出：模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所进行的一种简化的、概括性的描述，包括物理模型、概念模型、数学模型等。其中，物理模型以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。如沃森和克里克制作的著名的DNA双螺旋结构模型，就是一个典型的物理模型，它形象而概括地反映了DNA分子结构的共同特征[2]。在人教版必修1第3章第3节安排了实践活动，要求学生尝试制作真核细胞的三维结构模型，以此让学生体验建构模型的探究实践过程。将建构模型法应用于课堂教学中，能增加教学的吸引力，激发学生的探究兴趣，提高学生在课堂教学活动中的参与度。通过引导学生亲自动手建构生物学模型，可以全方位锻炼学生的观察能力、动手实践能力和科学思维能力。建构模型法在许多课堂中均可应用，有的课堂可能适合建构物理模型，有的可能适合建构数学模型，有的则适合建构概念模型。教师只要在备课中不断思索和尝试，总能找到合适的建模方法[3]。

（三）“对比实验法”内容举例

人教版高中生物学教材必修1简要概括了“对比实验”的定义：设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较分析，来探究某种因素对实验对象的影响，这样的实验叫作对比实验，也叫相互对照实验。例如，在必修1第5章第3节的探究活动中，需要设置有氧和无氧两种条件，探究酵母菌在不同氧气条件下细胞呼吸的方式。这两组实验的结果都是事先未知的，通过对比可以看出氧气条件对细胞呼吸方式的影响。对比实验法也是科学探究中常用的方法之一。

三、科学方法在高考试题中的体现

2023年三套全国高考生物学试题紧扣教材，围绕学科核心素养，创设问题情境，创新试题设计，凸显对科学方法、学科素养和关键能力的考查。部分试题所考查的科学方法如表1所示。

四、“科学方法”栏目在教学中的应用策略

（一）有机融入课堂教学全过程，全方位发挥栏目育人功能

在高中生物学课堂教学的课前、课中和课后环节均可融入“科学方法”栏目，发挥其培育学生学科核心素养的积极作用。例如，在教学“细胞是生命活动的基本单位”一节内容时，可以在课前让学生阅读“科学方法”栏目介绍的归纳法，分析细胞学说建立的过程，使学生在掌握归纳法原理的同时，提前了解细胞学说的重大历史意义，促进学生对“细胞是生命活动的基本单位”的深刻理解，把握生命本质，增强应用科学方法认识、解释和解决问题的意识和能力。又如，针对“建构模型”的科学方法，在课堂上提出“尝试制作真核细胞的三维结构模型”的学习任务，通过明确目的要求、提供材料用具、建立模型、表达和交流等，激发学生兴趣，提高学生积极观察、合作探究、动手实践、交流表达等方面的意识和能力，培养学生的学科核心素养。再如，科学方法是高考生物学试题中的重要考查内容，教师可以在课后作业中布置典型试题作业，促进学生在作业练习中加深和巩固对相关科学方法的理解，增强学生的应用意识，提升他们的应用能力。

（二）结合高考真题进行归纳整理，开展专题教学

“科学方法”栏目内容是高考生物学考查的重要内容，为促进学生对科学方法的熟练掌握和创新应用，在日常的高中生物学教学中，教师应结合近几年的高考真题，分门别类地对科学方法进行考点归纳与整理，开展专题教学。例如，在高考二轮复习中，可以将教材“科学方法”栏目中提到的14种科学方法，结合历年高考真题加以整理，总结科学方法在解决问题中的应用策略，以提升学生应用能力。可以参照表2，即科学方法在2023年高考生物学试题中的考查情况，进一步列表整理2020年、2021年、2022年高考试题对科学方法的考查情况，找出试题考查的重点，再结合教材内容，有针对性地进行专题教学，进而提高复习质量，强化学生对科学方法的理解，促进学科核心素养的形成，最终达成育人目标。

（三）运用多样化的教学策略，发挥“科学方法”栏目的作用

教师要运用多样化的教学策略，以加强“科学方法”栏目在教学中的有效应用，充分发挥其积极作用。首先，教师可以结合教材其他栏目强化“科学方法”栏目的学习和应用。如结合教材的“探究·实践”栏目，将科学方法融入学生的实验探究活动中。例如，在进行“尝试制作真核细胞的三维结构模型”探究实践活动时，教师可以详细讲解“建构模型”这一科学方法的原理，指导学生动手实践，并从科学性、艺术性、成本等方面对学生制作的模型进行评价，以此深化学生对物理模型制作的认识，提升动手实践能力。其次，在教材正文内容的教学中，教师可以适时穿插“科学方法”栏目内容。例如，在讲授“对细胞膜结构的探索”内容时，可以引入“提出假说”这一科学方法，讲述生物学史上科学家对细胞膜结构的探索历程，从而增强学生的科学探究意识，认同科学发现的基本特点：重视观察与实证，需要归纳和概括；科学的发现依赖于技术的进步；科学理论的建立往往要经历提出假设、不断深入论证完善的过程。以期学生在今后的生物学等课程的学习和探究中能够自觉运用这些科学方法，并以此指导探究活动，科学观察和论证他人的研究过程和结论。再次，在“练习和应用”的教学中，教师应利用课本习题渗透讲解科学方法。例如，在“细胞呼吸的原理和应用”一节的“练习和应用”第2小题的解题过程中，教师可以启发学生运用“对比实验”这一科学方法，分析不同氧浓度下某种植株非绿色器官O2吸收量和CO2释放量的变化情况。教师通过引导学生领悟习题信息中蕴藏的科学方法，帮助学生掌握典型题目的解题思路和方法，促进学生学科核心素养的培养。

（四）在日常生活实践和教研活动中增强应用“科学方法”栏目的意识

高中生物学课程内容和学生日常生活关系密切，它不仅传授了关于生命现象和规律的知识，还包含了人类探索这些现象所特有的思维方式、科学方法和grMs/LMkhjWjPtYliYmqhn/W5Xy58X0UQuP6IbmCCm0=探究过程。教师可以联系生活，提高学生的学习兴趣，引导学生关注身边的生命现象和生命活动规律，运用栏目总结的常见科学方法去尝试认识、分析、解决现实生活中的生物学问题。鼓励学生主动地参与日常生活实践，关注社会热点问题，积极思考，乐于发现和提出问题，积极搜集有价值的信息，大胆提出假设，学会寻找和筛选证据进行科学论证，从中找出生命现象背后的科学规律。学生在解决问题的过程中锻炼了科学思维，树立了科学态度，形成了终身学习和创新实践的能力。在日常的教研活动中，教师应充分利用“科学方法”栏目开展教法、学法主题研讨，以及关于科学方法的专项课题研究等。通过积极开展多样化的教研活动，推动教师专业发展，不断提升其教学能力，提升育人水平。

总之，人教版高中生物学教材设置的“科学方法”栏目是教材的重要组成部分，它凸显了生物学作为一门自然科学需要应用科学方法探究生命现象和规律的学科特色。同时，该栏目在促进教师专业发展和培育学生学科核心素养方面发挥着重要作用。因此，我们要深刻领会教材编写者的编写意图，在高中生物学课堂教学中重视该栏目的教学，积极探索应用新路径，以更好地发挥其作用，提高育人质量。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 兰海霞.运用生命科学史培养学生生命观念的研究[D].重庆：西南大学，2022.

[2] 颜未央，王秀红.人教版高中生物学教材中“科学方法”栏目的应用[J].生物学教学，2024（2）：82-84.

[3] 仇微.例谈建模法在高中生物课堂中的渗透[J].安徽教育科研，2018（2）：43-44.

（责任编辑 罗 艳）