充分利用教材培养科学方法.doc

充分利用教材 培养科学方法-生物教学培养科学素质之二 在高中生物学教材中不仅包含生物学科中最主要、最基本的理论知识，同时也包含许多生物学家创造的科学方法。科学方法包括观察方法、实验方法、调查方法、逻辑方法等类型。各类方法中又包含许多具体的方法。有的科学方法在教材中是直接呈现出来，有的是隐藏在教学内容之中。在中学教学中，要充分挖掘教材中的科学方法，在学生已有基本理论或实践知识的基础上，引导学生理解基本原理，学会基本操作过程，掌握这些科学方法。一、培养学生掌握基本的科学方法1培养观察方法。随着生物科学实践的发展，人们观察生物的方式和能力在不断提高。从古代的感官直接观察到十七世纪初制造并使用显微镜的仪器观察（即从感官到仪器），从手工操作的仪器到计算机控制的自动化观察；自然条件下的观察到人工条件下的观察。在高中教材中把观察方法归纳为肉眼直接观察法和借助显微仪器观察法（如观察植物细胞的有丝分裂，观察叶绿体及细胞质流动，观察植物细胞的质壁分离与复原等）两类。如，细胞的发现者是谁？如何发现的？再如，鉴定生物组织中的还原性糖、脂肪、蛋白质、DNA时，都是利用特定的颜色反应的实验原理。但观察方法相同吗？在对事物进行观察时，要根据研究的问题不同，而选用不同的实验材料或实验对象，再确定采用相应的观察方法。2培养实验方法。巴甫洛夫有这样一句名言：方法掌握着研究的命运。也就是说，只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。常规的实验方法有：显微观察法，如观察植物细胞有丝分裂的实验，观察植物细胞的质壁分离与复原实验等。示踪原子法，如噬菌体侵染细菌的实验，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。等组实验法，如发现生长素的燕麦胚芽鞘实验，探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用，比较H2O2酶和Fe3+的催化效率等。加减法，如用阉割法、摘除法研究性激素的实验，观察SO2对植物的影响，探究温度对酶活性的影响，设计实验观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响等。杂交实验法，如孟德尔发现遗传定律的杂交、测交的实验等。化学分析法，如生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定，叶绿体中色素的提取和分离，DNA的粗提取与鉴定等。理论分析法，如设计制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性，植物向性运动的实验设计等。模拟实验法，如性状分离比的模拟实验，渗透作用实验装置等。上述实验方法是有区别的。显微观察法是用显微镜观察微小的生命现象或结果，示踪原子法是探究分子水平的代谢变化，等组实验法、加减法是实验条件变化多样的情况下，通过比较得出实验结论的方法等。学生应根据实验课题、实验目的和原理，准确选择恰当的实验方法完成实验。如，学习光合作用的发现时，教师不应直接介绍美国科学家鲁宾.卡门是用同位素标记法，证明光合作用中产生的氧气是来自水，而要提出问题：请你设计实验，说明光合作用产生的水是来自原料中的水，还是二氧化碳。再如，给学生提出“验证甲状腺激素能促进动物个体的生长发育”的课题。提供的材料有三个玻璃缸，六十只小蝌蚪，甲状腺制剂，甲状腺激素抑制剂等。学生应根据实验目的和原理，设计A、B、C三组实验即加减法。对A组小蝌蚪每天饲喂拌有一定量甲状腺制剂的饲料（即实验组），对B组小蝌蚪每天饲喂拌有一定量甲状腺激素抑制剂的饲料（即条件对照），对C组小蝌蚪不作处理（即空白对照）。将这三组实验小蝌蚪放在其它条件相同的环境下培养，定时观察小蝌蚪的生长发育状况，作好记录，并分析结果，得出结论。3培养调查方法。在高中教材中，用调查方法完成的实验有调查人群中的遗传病，种群密度的取样调查等。如，在一涉及“种群密度的取样调查实验”时，教师首先要问，你们准备如何完成这个调查？是为了启发学生，一要确定调查对象（植物、微生物、体型较大的动物还是昆虫），二要理清调查思路，三要准备调查工具。因为调查的对象不同，取样的方法也不同，准备的调查工具也不同，具体内容如下：生 物 类 群取 样 方 法工 具植 物样 方 法测量用的皮尺微 生 物样 方 法各种容器动 物标志重捕法标志环，捕获工具昆 虫“牛耕式”捕获法捕虫网，昆虫瓶通过教材中调查实验的学习，让学生了解调查方法包括实地考察法、问卷法、采访法等。这些调查方法的实施过程是基本相同的，那就是：明确调查目的和对象制定合理的调查方案（包括准备调查用具、选择调查范围、设计调查路线、小组分工与合作、制定安全措施）及时地、如实地记录调查现象或数据统计和分析收集的原材料得出结论。4培养逻辑方法。比较、分类、类比、归纳和演绎、分析和综合等，是科学家常用的逻辑方法。培养学生具有良好的学习方法和一定的学习技巧是社会发展的需要，是终生学习、高效学习的基础。4.1对比分析法。在学习课本知识的过程中，对于那些易于混淆可比性较强的知识，指导学生用分析对比法，找到知识的共同点和差别，并自己设计表格，进行分析对比。如原核细胞与真核细胞在结构上的比较，学生应列出两者在细胞壁、细胞质中的细胞器、有无细胞核及染色体、基因结构等方面来进行比较，光合作用与呼吸作用进行的条件、场所、产物、意义的比较，基因的分离定律与自由组合定律的区别与联系，基因突变与基因重组的不同，基因工程、细胞工程与微生物工程的差异与联系等。4.2类比法。在学习生物学知识的过程中，常常会遇到一些并列关系的问题，应注重采用比较和逻辑推理的方法加以区别。如，艾弗里等人证明DNA是遗传物质，其成功的关键就是把从S型活细菌中提取的DNA、蛋白质和多糖等物质，分别加入到已培养了R型细菌的培养基中培养。艾弗里通过这种类比方法和对实验结果分析，才得出科学结论。4.3归纳法。在中学生物学教学中，要有意识地启发、引导学生把课本中孤立的知识与其他章节相关的知识甚至是其他学科的知识联系起来，鼓励学生自觉地对学习的知识技能思考而形成有序的知识网络。如在讲光合作用的过程时，教师提问：“光合作用易受环境哪些因素的影响？”让学生在已有的知识上归纳总结；如在分析光合作用的过程易受环境因素的影响如温度时，教师问：“温度较低时，光合作用的速率为何较小？”提出这个问题的目的是，启发学生去联想温度对酶的影响，从而影响光合作用；再如，让学生总结用同位素标记法可以完成哪些生物实验？等等。二、培养学生创造性地使用科学方法的理念 作为教师，不仅仅要“授人以鱼”，更重要的是“授人以渔”。也就是说，在教学过程中，除要注重引导学生落实教材实验的基本原理，体验实验研究方法和设计思路基本方法，更重要的是还要培养学生要在继承前人的科学方法的基础上，有创造性地应用这些方法的意识，即更应注重对教材中的探究类实验、设计类实验、调查类实验的拓展。1变验证性实验为探究性实验如“探究温度对酶活性的影响”可以拓展为“PH对酶活性的影响”，“观察SO2对植物的影响”可延伸为“探究不同SO2对植物的危害程度”，“观察植物细胞的质壁分离和复原”可以用于“如何验证所取材料中细胞是否是生活状态”等。例1：研究性课题探究酸雨对生物危害性，其中一个子课题就是探究酸雨对蛙卵孵化的影响。请学生设计实验方案，分析实验结果，得出实验结论。学生通过完成该实验，学会如何取材，如何分组并设置对照组，如何观察和记录实验现象，如何科学地分析实验结果和得出正确结论。2从生产、生活中发现问题引导学生进行探究实验。 拓展性实验并不限于教材实验所提出的材料，因为在我们的现实生活中有着丰富的材料可作为实验背景供学生探究。如：设计实验，验证肾炎患者排出蛋白尿，用同位素标记离心法验证DNA复制为半保留复制，利用杂交育种的原理培育优良品种，利用诱变育种的原理培育生物新品种，设计实验，证明害虫种群中原来就存在抗药性个体，“抗菌”肥皂控制细菌生长的实验探究等。例2：已知一种植物种子的萌发受水分、温度和氧气的影响，请设计实验，说明光是否也影响其萌发。