人教版高中生物课标教材中科学方法体系

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1、人教版高中生物课标教材中的科学方法体系课程教材研究所　赵占良新课程十分注重培养学生的科学探究能力。科学探究能力的培养离不开三个要素：知识、方法和过程技能。人教版普通高中生物课程标准实验教科书在着力构建知识体系的同时，也力图构建符合高中学生探究能力发展需要的科学方法体系和技能体系。下面对教材中的科学方法体系作简要的分析。 科学研究的方法大致包括三个层次：第一层次是学科内的特殊的方法，如生物学研究中的同位素标记示踪法、分离细胞器的方法、解剖的方法等；第二层次是科学研究的一般方法，这些方法是从物理、化学、生物学等自然科学研究中概括出来的适用于各门自然科学研究的共同

2、方法；第三层次是最具有普遍意义的哲学方法，如唯物辩证法、矛盾分析法等，这些方法适用于自然科学、社会科学和思维科学。 教材中强调的科学方法主要指科学研究的一般方法，因为这些方法对所有学生的发展都具有重要价值。科学研究的一般方法包括获取经验性材料的方法和理性思维的方法两大方面（见下图）。 图 人教版高中生物新课标教材中的科学方法体系1．观察法 观察法是指人们在自然发生的条件下，通过感官或借助于仪器，有目的有计划地考察研究对象，从而获得有关经验性材料的方法。人教版初中生物学教科书中对观察法已经做过这样的表述：“观察是科学探究的一种基本方法。科学观察可以直接用肉眼，

3、也可以借助放大镜、显微镜等仪器，或利用照相机、录音机、摄像机等工具，有时还需要测量。科学观察不同于一般的观察，要有明确的目的；观察时要全面、细致和实事求是，并及时记录下来；对于需要较长时间的观察，要有计划，有耐心；观察时要积极思考，多问几个为什么。在观察的基础上，还需要同别人交流看法，进行讨论。热烈的讨论能让你迸发思想的火花。”为避免与初中教材重复，高中教材中未对观察法的内涵和要求作正式表述，而是通过介绍有关科学史内容、安排观察活动等，让学生领悟和运用观察法。 2．实验法 在科学研究中，经验性材料的获取仅靠观察法是不够的，许多情况下还要通过实验。正如生理学家

4、巴甫洛夫所说，观察是收集自然界所提供的东西，而实验则是从自然现象中提取人们所期望的东西。关于实验法，人教版初中生物学教科书中已经作了初步介绍，高中教材中又进一步结合具体实验作了阐述，包括“控制变量”“对比实验”等。下面就高中教材中有关实验法的几个问题作简要说明。 （1）科学方法论中的实验与中学生物教学中的实验 科学方法论中的实验是指根据一定的研究目的，在人为控制或干预研究对象的条件下进行的观察。它与单纯的观察是不同的。而中学生物教学中的实验，通常是指在实验室利用仪器设备进行的各种探究活动，它既包括科学方法论意义上的实验，也包括单纯观察类的活动，如观察多种多样

5、的细胞、观察细胞的有丝分裂等。 （2）实验组和对照组 实验的目的是探索仅靠观察所看不到的未知。为了探索这样的未知，必须对研究对象进行人为控制或施加某种影响。在对照实验中，经过这样的控制处理的一组事物称为实验组。为了确证实验组的结果是由人为进行的这种处理引起的，需要用同样的研究对象另外设置不作上述处理的一组事物进行观察，这样的未作实验处理的一组事物称为对照组。这里之所以强调“一组”，主要是考虑到平行重复的问题。简单地说，进行了实验处理的事物是实验组，自然状态（未加处理）的事物称为对照组。针对具体的实验区分实验组和对照组时，需要清楚实验控制的原理。实验控制的原理

6、不外乎加法原理和减法原理两种：与常态相比，人为增加某种影响因素即加法原理，人为去除某种因素即减法原理。对不少教师来说，运用加法原理设计的实验，区分实验组和对照组比较容易；运用减法原理设计的实验，区分实验组和对照组时则常常困惑。例如，在“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”实验中，1号试管处于常温环境（不加热），也不加任何催化剂，2号试管加热、3号试管加FeCL3溶液，4号试管加肝脏研磨液。这显然是运用加法原理进行控制的实验，1号属于对照组，2号、3号、4号属于实验组。又如，德国植物学家萨克斯做的证明光合作用产生淀粉的实验：对天竺葵进行“饥饿”处理后，让叶片的一

7、半曝光，一半遮光，过一段时间后用碘蒸气检验。叶片在自然状态下总是要见光的，人为地将一半叶片遮盖起来，让光照（实质是光合作用）这一因素处于缺失状态，这实际上就是运用的减法原理，这一组应当属于实验组，曝光的一半叶片则属于对照组。有人认为结论是相反的，原因有二：一是被“饥饿”处理所迷惑，二是认为遮光的一半叶片缺少实验因素。其实，“饥饿”处理只是为了使实验效果容易检测，与实验中的变量控制是无关的；遮光的一半叶片并非缺少实验因素，而是对实验因素进行的一种控制（即去除）。 （3）设置对照的必要性生物学中大多数实验需要设置对照。换言之，并非所有的实验都必须设置对照。例如，

8、孟德尔的豌豆杂交实验就未设对照，因为在自然状态下豌豆