在生物教学中对学生进行科学方法教育,具有十分重要的意义。因为科学方法是科学认识客观世界不可缺少的要素,它对培养学生今后在科学研究或其他各种行业中创造性地开展工作,能够起到十分重要的作用。而且,它有助于树立学生的辩证唯物主义自然观、科学的世界观,以及实事求是的科学态度。总之,加强科学方法教育,有助于变革传统的教育观念、教学模式和教学方法,有助于培养学生的创新精神和实践能力,有助于全面推进素质教育。本人认为在生物教学中进行科学方法教育主要是从如下几个方面来进行:
一、对学生进行科学观察的教育。
关于对学生进行科学观察的教育可以结合有关生物形态、结构、生理功能等典型实例,分别指出科学观察要有明确的目的性、客观性、全面性以及要积极思索。例如,教材在引导学生带着“动植物细胞的结构是否相同”这一疑问进行观察时,可以指出科学观察要有明确的目的;在引导学生叙述自己观察到的花的形态和组成特点时,可以指出科学观察一定要实事求是;在引导学生通过观察,分析“蝗虫、沼虾、蜘蛛和蜈蚣等在形态方面的主要相同点和不同点”时,可以指出科学观察要全面细致;在引导学生通过观察,分析“鱼类为什么适于水中生活”时,可以指出科学观察一定要开动脑筋、积极思考。
又如,在学习“细胞核──系统的控制中心”(高一新教材第三章第三节)内容时,我安排六人为一小组,通过对相关实验材料的阅读分析后,让学生思考下列问题:在资料1中,移植后长大的美西螈体色与处理的哪个细胞有关?与该细胞的什么结构有关?如果要完善此实验,还应该做怎样的补充?资料2中,蝾螈受精卵原来无核的一半为何可以发育,速度为什么慢些?资料4中,怎样排除伞藻形态结构的建成与“柄”无关?
在实验活动中,要求每组同学指定人选作好记录,并通过实物投影将本小组的探究结果与大家交流。同学们的探究欲望一下子调动起来,主动思考的积极性很高。在汇报交流中,同学们认为:资料1中美西螈的移植实验,还应该设置对照实验,即:将白色美西螈的细胞核取出,移植到黑色美西螈的去核卵细胞中,若移植后长大的美西螈体色是白色,则两组对照,才能说明美西螈的肤色是由细胞核控制的。同样,在伞藻嫁接实验中,也应该采取相应的对照措施:伞状帽伞藻和菊花帽伞藻的帽去除,分别将柄嫁接到对方的假根上;在伞藻的核移植实验中,也应该增加一组:将伞状帽伞藻的细胞核取出,移植进去核、去帽的菊花状帽的伞藻中,其柄上将建成伞状帽。对这样的科学实验观察的结果,老师应当毫不吝啬自己美丽的辞藻进行表扬和鼓励。而且,这样类似情况的处理和安排,也会使同学经常处于主动的思维过程中,因为,有些问题的设计富有挑战性,对于高中同学来说,他们很乐于接受这样的挑战,这也符合高中生的心理特点。
二、对学生进行科学实验的教育。
科学实验教育主要包括科学实验的一般过程(即提出问题、做出假设、设计实验、提出预测、开展实验、收集和分析有关的数据和现象、得出结论),以及科学实验的结果必须具有可重复性。所涉及的实验类型,可以利用生物教材中最常用到的对照实验。依照教材中典型的实例(如学生做探究植物的生长是否需要无机盐的实验),引导学生分析科学实验的主要特点和基本过程;可以结合探究种子的成分或通过醋酸浸泡骨、燃烧骨来确定骨的成分等实验,引导学生分析定性实验的基本特点;可以结合探索枝条蒸腾作用强弱与吸收水分数量关系的实验,引导学生分析定量实验的基本特点。
三、教会学生进行科学调查的方法。
进行科学调查教育时,老师可以通过组织学生开展本社区生态环境保护现状调查,引导学生分析科学调查的主要特点和基本过程。例如我们可以组织学生到学校周围环境考察单位面积里蚯蚓的数量来完成学校周围生态环境保护现状的调查的实验。同时初中生物教材中不仅设置验证性实验(如制作临时装片,昆虫标本的制作)和探究实验(如探究根的向性,探究一种动物的某种行为,探究条件反射的形成),还设置一定数量的实践活动(如到实验基地参加灌溉、施肥和无土栽培活动;调查本地常见的寄生虫病;估算每天进食的总热量;分析和评价学校附近的环境保护状况,提出加强环境保护的书面建议)。
四、培养学生进行科学思维的习惯。
科学的思维方法包括(形象思维和逻辑思维)。老师在教学时可以结合“动植物进化系统树”和“食物链、食物网示意图”等实例,引导学生分析形象思维的主要特点。关于逻辑思维方法,可以结合具体实例分别讲述。例如对呼吸、呼吸作用、呼吸运动这三个概念我向学生出示了下表:
区别
呼吸
呼吸作用
呼吸运动
是指生物体吸进氧气排出二氧化碳,从而与外界环境进行气体交换的过程。
是指生物体将有机物氧化分解,释放能量的过程。
是指通过呼吸肌的收缩、舒张引起胸廓的扩大和缩小,从而引起吸气和呼气的过程。
联系
只有通过呼吸运动才能进行呼吸,而只有通过呼吸吸进氧气,呼吸作用才能将有机物进行氧化分解。它们之间是相互联系的。
让学生通过讨论表格内容归纳出“比较”的要点,并将这种方法运用到有丝分裂与无丝分裂、原生质与原生质层的比较等;在引导学生研究生物的分类方法(或动植物主要类群)的特点时,归纳出“分类”的要点;在引导学生判断某种被子植物(或脊椎动物)是否属于某个科(或纲)时,归纳出“判断”的要点;在引导学生探究鸟类化石的知识进而明确鸟类的起源时,归纳出“推理”的要点;在引导学生分析“绿色植物的光合作用主要是利用无机物合成有机物,同时储存能量;而呼吸作用主要是分解有机物生成无机物,同时释放能量。它们是两个正好相反的过程,这不是在做无用功吗?”这个问题时,我们可以启发引导学生从两者发生的条件、场所、能量的转变、储存或释放的途径等方面展开讨论。最后让他们归纳出:光合作用发生的前提是叶绿体中的色素分子吸收可见的太阳光,需要叶绿体中有关的酶进行催化,只能发生在绿色植物中。而呼吸作用发生的前提是需要细胞质基质或线粒体中有关的酶进行催化,可以发生在所有生物体中;光合作用是把光能转变成化学能,储存在有机物中,有机物中的能量不能被生命活动直接利用,只有通过呼吸作用分解有机物,将能量释放出来后转移到ATP中,才能被生物体生命活动直接利用。所以,光合作用和呼吸作用并不是两个完全相反的过程,不能把两者看成简单的逆转,引出“归纳”的要点;在引导学生分析膝跳反射(或人体是由若干个系统、器官和组织构成)时,归纳出“分析”的要点;在引导学生认识人体是一个统一整体时,归纳出“综合”的要点。
五、注意培养学生在进行科学观察时的实事求是精神。
例如我们可以通过介绍科学家发现人染色体数目过程的有趣事例(有位科学家通过仔细观察,发现人的染色体数目是46条。但是,这位科学家慑服于某位“科学权威”有关人染色体数目是47条的错误论断,总是怀疑自己的观察力,最终停止了自己的研究,致使正确结论的确立被延误了许多年)来教育学生。还可以通过介绍科学家为了查明疟疾的病因,先后提出病因是发病地区的污水、是污水中孳生的蚊子、是蚊子胃中的微小生物等假说,进而逐一开展实验进行探究(冒着生命危险喝发病地区的污水,看是否患病;化验当地蚊子的血液和患者的血液,查找病因;让发病地区的蚊子刺吸志愿者,观察志愿者是否患疟疾等),最终得出疟疾的病因是发病地区蚊子体内疟原虫的科学结论的事例来教育学生在科学观察时必须时刻遵循实事求是,必须坚持客观性的基本原则。
以上是我在生物教学实践中对学生怎样进行科学方法教育的几点做法,不当之处恳请诸位指正。
2008年7月发表于《河源晚报》
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