高中生物科学方法教育策略探析

美国教育学家杜威说过：“让科学方法进入学生的下意识，习惯于用科学方法来解决各种问题。”在新课程教学改革中，生物学科作为理科中的重要组成部分，也越来越重视科学方法教育。由此可见，在高中生物教学过程中，教师要注重在课堂中渗透一定的生物科学方法，引导学生在掌握方法的基础上去探究，这样才有利于学生构建系统的生物知识，从学生发展的视角分析，掌握生物学科科学方法对学生的长远发展也是至关重要的。

一、建立模型方法

高中生物学所研究的是自然界中生命运动最基本、最普遍的规律，而自然界生物种类繁多，运动复杂，几乎每个具体的问题都会涉及到很多复杂的因素，建立模型则可排除非本质的因素从而寻找到反映事物的本质特征，从而发现生命规律。在高中生物学中应用模型思想，可让学生从构建模型中更好地掌握生物科学的本质规律，从而更好地理解生物知识，提高学习效率。在高中生物教学中，常主要的建模方法有物理建模（DNA的双螺旋模型，生物膜的流动镶嵌模型）、数学建模（曲线图，数学公式）和概念建模（概念图）。下面以生物数学建模进行简单介绍。

在数学建模过程中，要建立一个模型，那就需了解问题的实际背景，明确建模的目的并搜集相关的信息和材料，接下来根据所搜集的材料和信息而提出假设，根据假设而对对象进行因果分析，找出其函数表达式，在此基础上进行校验和修正，最后进行应用。

二、假说演绎法

“假说演绎法”一般是指根据一类事物都有的属性，构建出假说，然后演绎出理论体系或具体推论，再通过观察和实验来检验。假说演绎法其实就是先根据现有的生物现象、实验结果等提出相应的假说，然后通过实验进行验证，如果实验结论和假说相符，那么，假说的理论是成立的。相反，则不成立。假说演绎法在生物学占有举足轻重的地位。如，DNA半保留复制假说和遗传密码假说的验证，摩尔根证明果蝇的白眼基因位于X染色体上都是运用假说演绎法的典例。一个成功的“假说——演绎教学法”对学生学习、效法、养成科学态度和科学精神都非常有益。现以孟德尔的豌豆杂交实验为例。

首先，提出问题。用纯种的高茎豌豆和纯种的矮茎豌豆作亲本进行杂交。无论正交还是反交，杂交后的第一代(简称子一代，用F1表示)总是高茎。子一代进行自交，子二代中高茎与矮茎之比为3:1。这是假说的基本出发点，在此基础上，引导学生思考：（1）为何子一代都是高茎？（2）为什么遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离呢？而这两个问题也是孟德尔假说的核心所在。因当时生物界还没有认识到配子形成和受精过程中的染色体变化，学生在学习这一知识时，对减数分裂知识也还没有接触。所以在进行“假说”的教学时，教师应该给予学生一定的时间，让学生充分理解和领会。这个过程难度较大，如果在这个过程中学生遇到一定的困难，则可以引导学生学习孟德尔提出假说的思考过程。((1)矮茎可能并没有消失，只是在F1代中未表现出来。因为F2代中又出现了矮茎。(2)高茎相对于矮茎来说是显性性状。(3)遗传因子控制生物性状，遗传因子成对存在，可能有显隐性之分。）

其次，建立假说。（1）孟德尔假说的要点是什么？（2）孟德尔是如何解释F1只出现高茎的？（3）如何解释F2出现性状分离且比例为3:1？学生讨论孟德尔的假说内容并提问。为了更好帮助学生理解孟德尔的假说，教师可绘制遗传图解（如右图性状分离比的模拟实验图）并采用讲授的方式进行说明。（(1)生物的性状是由遗传因子决定的。遗传因子有显性与隐性之分。(2)体细胞中遗传因子是成对存在的。(3)生物体在形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配中，配子中只含有成对遗传因子中的一个。(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。）

第三步：演绎推导。这是假说演绎中的关键环节，在教学中教师可让学生充当孟德尔的角色，根据假说进行演绎推理：子一代是杂合体必然产生两种数量相等的配子，与隐性亲本类型回交后代的性状分离比例必然是1：1。在该过程中学生尝试采用遗传图解进行辅助（如右图）。

最后，实验检验。因为测代后代的表现型及其比例真实地反映出子一代产生的配子种类及其比例，可以推知子一代基因型及传递行为。测交后代如果出现两种表现型（比例为1:1）,即F1为杂合子，若后代只有一种表现型，即F1为纯合子。孟德尔所做的测交试验结果，符合预期的设想，从而证明了F1在形成配子时，成对的遗传因子发生了分离，分离后的遗传因子分别进入到了不同的配子中。

在高中生物教学中除此之外还有对比试验法、控制变量法、同位素标记法、类比推理等多种科学方法，在教学中结合具体的教学内容而引导学生利用相应的科学学习方法来对生物知识进行探究，这样才有利于学生的知识构建，培养学生的科学思维能力，全面提高学生生物科学素养。

（作者单位：江苏省张家港市乐余高级中学）