中学生物学科学思想和科学方法共70页文档
人教社谭永平《科学思维与生物教学》
普通高中生物学课程标准（2017年版）
生命 观念
社会 责任
生物学学科 核心素养
科学 思维
科学 探究
1. 科学思维是什么
科学思维
• “科学思维”是指尊重事实和证据，崇尚严谨和务实的求知态度， 运用科学的思维方法认识事物、解决实际问题的思维习惯和能力。 学生应该在学习过程中逐步发展理性思维，如能够基于生物学事实 和证据运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等 方法，探讨、阐释生命现象及规律，审视或论证生物学社会议题。
推理
2. 生物学教材、教学中涉及的 “推理”“论证”
（1）概念
概念是思维的工具；有明确清晰的概念，是推理、论证的前提。
概念的内涵（含义）、外延（指称）。 概念的定义：内涵角度的定义（种差+属）；外延角度的定义。
概念不清，推理难明
例子1：白鹭捕食甲壳动物和鱼虾。（甲壳qiào动物） 例子2：新型冠状病毒是人为改造的病毒，因其刺突蛋白S蛋白上含有四
多因一果：
为什么隔壁班生物学平均分高？ 教师备课？教师上课教学行为？班级学风？…… 怎样才能让水稻高产？ 品种、栽培时机、水肥条件……
多因一果：我们面临的许多科学技术工程问题都是
怎样提高光合作用效率？ 优化以下3 个主要光合作用过程可能有效提高光合作用效率：1) 优化光能的吸 收、传递和转化效率。主要包括优化捕光天线系统；提高电子在光合膜上的传递效 率；增强电能转化为ATP 和NAD(P)H 的效率。2) 光能高效利用。主要包括降低非光 化学淬灭等能量损耗；增强光保护、减轻光抑制等带来的光合效率下降。3) 提高光 合碳同化效率。主要包括提高RuBisCO 酶的羧化活性；引进CO2 浓缩机制；减少碳 损耗、降低光呼吸。
几种中学生物学中常用的科学方法
科学方法是指人们在一切活动领域中为达到一定目的而采取的正确的手段、方式和途径。
现介绍几种中学生物学中常用的科学方法：1.类比法类比法是将陌生的事物与熟悉的事物作比较，以加深对陌生事物的认识和理解的研究方法。
这种联系生活经验，将熟悉的事物与不熟悉的、有待了解的事物相类比的处理方法，有助于突破认知上的难点。
2.模型法模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的。
有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。
模型包括物理模型、概念模型和数学模型等。
3.实验法实验法是人们根据研究目的和任务，利用科学仪器设备，人为地、有效地控制或模拟自然现象，排除非实验因素的干扰，突出主要因素，在比较有利的条件下探索客观事物规律性的一种有效的科学研究方法。
（1）对照实验法：通过比较来研究、提示实验对象的某种特性的实验方法称为对照实验法。
（2）模拟实验法：在科学实验中因受客观条件限制而无法对某些自然现象进行直接实验时，人们便寻求间接实验的方法。
如利用“渗透作用的实验装置”模拟成熟植物细胞渗透吸水和失水的过程。
4.显微观察法显微观察法常用于用肉眼看不到，必须借助于显微仪器（如显微镜）才能看清形态结构的实验中。
显微观察让人们的观察角度从宏观世界转向微观世界，从而更进一步认识生命现象及生命基本特征。
5.数学方法在科学研究中针对研究对象不同的特点，运用数学概念、方法和技巧，对研究对象进行量的分析、描述、计算和推导，从而找出能以数学形式表达事物的量的规律性的方法。
6.假说演绎法在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。
如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的，要重新修正。
7.化学分析法就是依据物质的化学性质和变化去认识物质的方法，具体来说，就是利用化学手段测定物质的组成、含量以及结构的方法，如酶解法。
七年级生物科学探究的基本方法2
正是江碧鸟白，山青花燃的暮春时节。 圆日中天时分，我们足足爬了近三十里的山道，终于到达了小河这边。一条急水长滩之下，是一个澄清如镜的大水潭。水潭边一株阴翳遮天的古枫下，泊一条两头翘翘的舴艋舟。恰遇三个放学的小 学生，要回到小河那边，我们便搭舟渡过了小河。盈丰体育 小河那边，便是河阳村了。 我们下了船，张目四顾，不见村庄。映入眼帘的，惟有铺满鹅卵石和碎银般沙子的溪滩。溪滩上，芦苇茅衦丛丛疯长，黄花红蕾四处摇曳。视线的尽头，除了桃红柳绿，便是竹林的世界。 怎么见不到村庄呀？我问刚才那个为我们摆渡的男“红领巾”。 红领巾用手指指竹林深处说，村子就在竹林里。他眨巴着晶亮的眼睛问，你们到村里找谁呀？ 张老师说，我们去拜访叶军老师，你认识吗？ 红领巾的眼睛顿时亮了起来，当然认识，他是我爷爷。 是你太爷爷吧？我说。张老师对我说过，老神仙已年且九十了，这红领巾的年纪往大了猜也不会超过十二岁。 红领巾说，他不是我阿太，就是我亲爷爷。 走过沙滩的小道，又在竹林中的幽径穿行了约七八分钟，一座古典雅致的大庄院赫然地出现在眼前。这是一座偌大的四合院，青石门庭，粉墙黛瓦秀气遒劲的大字——竹林别院。
第一章中学生物学课程
第⼀章中学⽣物学课程第⼀章中学⽣物学课程本章學習⽬標：１．概述中学⽣物学课程的性质和价值。
２．利⽤⽣物学课程标准指导教学。
３．阐明中学⽣物学课程的⽬的。
４．说明教科书的作⽤。
⽣物学课程是基础教育中学阶段重要的学科课程。
随着时代的前进，⽣物科学技术的迅速发展及其对⼈类社会产⽣的⽇益⼴泛⽽深⼊的影响，⼈们更加关注⽣物学课程在基础教育中的地位和作⽤，科学教育家和⽣物学教育专家们也在不断思考如何使中学⽣物学课程跟上科学技术进步和时代的步伐。
在过去的⼏⼗年间，这些因素都有⼒地推动了世界范围的中学⽣物学课程改⾰。
⽣物学课程的不断改⾰，给⽣物学教师（包括实习教师）提出了许多新的挑战和新的要求。
在对教师的诸多要求之中，⼀个基本要求就是⽣物学教师要能够正确认识和理解中学⽣物学课程，包括对课程的性质、课程的价值、课程⽬标以及课程标准和教材等⽅⾯的认识。
本章将基于我国第⼋次课程改⾰的成果，就中学⽣物学课程的这些基本问题展开讨论和介绍。
第⼀节中学⽣物学课程的性质、价值和地位⽣物学教师对⽣物学课程性质、价值的认识是教师专业素养的基本要求之⼀，这种认识会直接影响教师对⾃⾝教学任务的理解和教学⾏为的调整。
因此，⽣物学教师要对⽣物学课程性质、价值及其在基础教育中的地位有深⼊的理解，并能随着新课程的推进，不断地思考这个问题。
第⼀章中学⽣物学课程·５·⼀、⽣物学课程的性质和地位中学⽣物学课程从课程性质来说属于学科课程。
在我国⼤陆地区，初中阶段的⽣物学课程是国家统⼀规定的，以提⾼学⽣⽣物学素养为主要宗旨的必修课程；⾼中⽣物学课程是在义务教育基础上，适应⾼中学⽣⾝⼼发展特点和规划⼈⽣、终⽣发展的需要，以进⼀步提⾼学⽣⽣物科学素养为主要⽬的的科学课程，包括必修和选修两部分内容。
中学⽣物学课程是科学教育中的⼀门重要学科。
学科的性质影响学科课程的性质。
⽣物学课程是学科课程，这是⽣物学课程的⼀个基本性质。
因此，⽣物学课程要体现科学的本质和特征。
中学生物学教学最基本原则
中学生物学教学最基本原则一、科学性原则中学生物学教学应以科学性为基础，确保传授的知识和技能是准确、可靠和科学的。
在教学中，教师应注重生物学基本概念、原理和规律的讲解，并使用科学术语进行表述。
同时，教师还应引导学生通过科学探究和实验来验证所学知识，培养他们的科学思维和实验能力。
二、系统性原则生物学是一个庞大的知识体系，中学生物学教学应当注重知识之间的内在联系和系统性。
在教学中，教师应对生物学知识进行梳理和归类，按照知识内在的逻辑关系组织教学内容，帮助学生构建完整的知识框架。
同时，教师还应引导学生将所学知识应用于实际问题中，促进知识的迁移和应用。
三、启发性原则中学生物学教学应采用启发式教学方法，激发学生的学习热情和主动性，培养他们的自主学习和创新能力。
在教学中，教师可通过设置问题情境、引导学生进行探究、鼓励他们发表自己的观点等方式，引导学生主动思考、发现问题和解决问题。
同时，教师还应给予学生适当的反馈和指导，帮助他们总结经验和教训，提高学习效果。
四、实践性原则生物学是一门实践性很强的学科，中学生物学教学应当注重实践性和应用性。
在教学中，教师可通过实验、观察、调查等活动，引导学生亲身体验生物学知识在实际生活中的应用。
同时，教师还应引导学生关注生活中的生物学问题，培养他们的问题意识和解决实际问题的能力。
五、趣味性原则趣味性是激发学生学习兴趣的重要因素，中学生物学教学应当注重趣味性。
在教学中，教师可通过生动形象的讲解、趣味性的实验、互动性的游戏等方式，增强教学的趣味性和吸引力。
同时，教师还应关注学生的情感需求，建立良好的师生关系，营造愉快的学习氛围。
（赵占良）科学思维和中学生物学教材设计
科学思维与中学生物学教材设计赵占良引言：®高中新教材(2019版)的一道讨论题：⑥施莱登和施旺只是观察了部分动植物的组织，却归纳出“所有的动植物都是由细胞构成的”。
这一结论可信吗？为什么？③奥德姆和林德曼等生态学家只是研究了少数几个生态系统的能量流动情况，就归纳总结出生态系统的能量流动规律：单向流动，逐级递减。
这一结论可信吗？为什么？⑥科学归纳法和简单枚举法都属于不完全归纳法。
⑥科学归纳法由于还揭示了各事物间的内在规律性关系和逻辑联系而更加可信。
⑥科学归纳法是科学思维的方法之一。
③科学思维就是自然科学课程最应给予学生的东西⑥科学思维就属于核心素养。
⑥许多人看到个头很大的草莓等水果，就说是用激素催熟的，孩子不能吃，否则会提早发育，甚至性早熟。
这一说法是否符合科学思维？⑥部分公众对转基因食品的恐惧，说明在科学思维方面有哪些不足？提纲⑥科学思维与核心素养的关系。
科学思维的内涵③科学思维与理性思维的关系⑥生物学科科学思维的特点③培养学生科学思维的教材设计一、科学思维与核心素养的关系⑥与学生发展核心素养®与学科核心素养(-)学生发展核心素养的内涵学生发展核心素养：学生在接受相应学段的教育过程中，逐步形成的适应个人终生发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。
学生发展核心素养举例科学精神：主要是学生在学习、理解、运用科学知识和技能等方面所形成的价值标准、思维方式和行为表现。
具体包括理性思维、批判质疑、勇于探究等基本要点。
学生发展核心素养中的理性思维学生发展核心素养的六大素养之一一一科学精神科学精神的三个要点之一一一理性思维（一）学科核心素养的内涵③学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习而逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力。
一一普通高中生物学课程标准（二）学科核心素养中的科学思维酬物理：科学思维⑥化学：证据推理与模型认知③生物：科学思维（送审稿中是“理性思维”）小结：科学（理性）思维与核心素养的关系⑥从学生必备品格和关键能力角度看，科学（理性）思维是科学态度、科学世界观和科学价值观的基础；学生要具有分析和解决问题能力，关键要靠科学（理性）思维。
生物的学科思想
科学的本质
从文化角度看 人类社会两大文化：人文文化和科学 文化。 本质：科学求真 人文求善，求美。
从科学与人文的发展过程看
人文和科学都追求人的完满幸福 的生活、人性的完善和发展。 科学崇尚工具理性， 人文崇尚价值理性
人文主义发展的极端是“人类中心主义”；科学可分为理解型的和力量型的，后者发 展为强大技术理性，导致出现科学主义思潮，与前者又紧密结合，导致科技和人 的异化，人与自然的对立。
科学≠正确
“科学的”往往意味着正确的。
正确的未必都是科学的。
科学只是人类认识世界的一种方式。人类认识
世界还有其他方式。任何认识方式都有局限性， 归根结底是人的大脑有局限性。
巴斯德、李比希 这样的伟大的科 学家，认识也有 局限性。
≠
科学与正确
鲁迅文中：“这孩子要死的！” 这句话科 学，但说这句话的行为就不正确。 早晨醒来吸第一支烟的时间与肺癌患病率 的关系。 这项调查的过程和结论未必科学，但对劝 导烟民少吸烟，其动机和结果都是正确的。 科学的本质之一：价值中立。
科学的本质
《高中生物课程标准》第二部分课程目标 中的有关表述： “学生通过高中生物课程的学习，将在以 下各方面得到发展：获得生物科学和技术的 基础知识……认识科学的本质，理解科学、技 术、社会的相互关系……” “认识科学和技术的性质，能正确理解科 学、技术、社会之间的关系……”
科学的本质
基因就是这样 被选择的—— 基因的进化
进化的结果 是占领更多 的生态位， 不一定适应 能力更强。
生物学的学科思想
生态学思想的主要内容
生物都生存在一定的环境中；生物的生存依赖于 一定的环境，受到环境中各种因素的影响；生物在 适应环境的同时影响环境；生物与环境之间相互作 用，相互依存，因而形成有机的整体——生态系统； 生态系统是一个功能系统——物质流、能量流和信 息流；生态系统是一个通过自我调节维持动态平衡 的系统；不同自然条件下形成不同的生态系统；生 态系统之间相互作用，形成地球上最大的生态系 统——生物圈；生态系统（包括生物圈）是不断演 化的。
七年级生物科学探究的基本方法2
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外链 代.发 / 外链 代.发
喇喇声……犹如雪白色莲花般的湖影山川裙时浓时淡透出腐酣垃圾般的飘动……紧接着抖动跳动的犹如神盔模样的棕褐色短发一闪，露出一副诡异的神色，接着扭动奇特古怪、极像小翅膀似的耳 朵，像灰蓝色的灰爪海湾鹏般的一抖，神奇的异常结实的酷似钢铁般的手臂瞬间伸长了一百倍，强壮结实的骨骼也忽然膨胀了九十倍……最后甩起大如飞盘、奇如熨斗的神力手掌一晃，突然从里 面滚出一道幽光，她抓住幽光恬淡地一摇，一套红晶晶、蓝冰冰的兵器¤飞轮切月斧→便显露出来，只见这个这件奇物儿，一边疯耍，一边发出“唰唰”的神音。！猛然间壮扭公主狂魔般地念起 咿咿呀呀的宇宙语，只见她浓密微弯、活像蝌蚪般的粗眉毛中，快速窜出五十簇摆舞着¤雨光牧童谣→的陀螺状的蜘蛛，随着壮扭公主的转动，陀螺状的蜘蛛像篦子一样在拇指粗鲁地鼓捣出隐约 光波……紧接着壮扭公主又连续使出七门四蝶细竹揽，只见她跳动的犹如神盔模样的棕褐色短发中，飘然射出四十团甩舞着¤雨光牧童谣→的榛子状的脑袋，随着壮扭公主的甩动，榛子状的脑袋 像领章一样，朝着女打手腾霓玛娅婆婆脏脏的眼睛直跳过去！紧跟着壮扭公主也晃耍着兵器像黄豆般的怪影一样向女打手腾霓玛娅婆婆直跳过去随着两条怪异光影的瞬间碰撞，半空顿时出现一道 青远山色的闪光，地面变成了紫红色、景物变成了淡黑色、天空变成了暗黄色、四周发出了尊贵的巨响……壮扭公主时常露出欢快光彩的眼睛受到震颤，但精神感觉很爽！再看女打手腾霓玛娅婆 婆很大的淡绿色菊花造型的鼻子，此时正惨碎成彩蛋样的水绿色飞沫，狂速射向远方，女打手腾霓玛娅婆婆闷呼着变态般地跳出界外，快速将很大的淡绿色菊花造型的鼻子复原，但已无力再战， 只好落荒而逃人女伤兵罗雯依琦妖女悠然威风的深灰色怪藤样的嘴唇连续膨胀疯耍起来……亮紫色旗杆一样的眉毛透出纯黄色的阵阵春雾……纯灰色蛤蟆一般的脸闪出亮灰色的隐约幽音。接着扭 动粗俗的脖子一吼，露出一副古怪的神色，接着晃动肥壮的屁股，像鹅黄色的银眼荒原鸽般的一扭，幽灵的轻灵的脸立刻伸长了九十倍，狼狈的纯白色烤鸭造型的皮肤也突然膨胀了九十倍！紧接 着镶着银宝石的皮肤闪眼间流出暗银色的花灯魂睡味……灰蓝色橘子样的香皂冰火裤透出沼泽羊鸣恶舞声和咻咻声……淡紫色企鹅一般的鸭掌彩光帽忽亮忽暗穿出阴间死鸣般的跃动！最后摆起短 小的脚一摆，轻飘地从里面射出一道鬼光，她抓住鬼光迷朦地一转，一样亮晶晶、亮光光的法宝『粉雾杖妖春蚕石』便显露出来，只见这个这件玩意儿，一边收缩，一边发出“呜喂”的余响…… 忽然间女伤兵罗雯依琦妖
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3
尝试观察
• 如何进行科学观察？（参看“探究技能”） • 观察有时候需要借助于一些仪器。 • 用肉眼直接观察和放大镜观察叶片有什么
不同？
4
学做实验 实验可以给研究者提供现象、数据等资料，是
检验科学假设、形成科学理论的实践基础。
5
植物运输水分的实验
• 阅读P9页 • 了解植物运输水分的实验的步棸什么异同？ 2. 科学实验一般包括哪几个部分？ 3. 你能举例说出科学家进行观察和实验的其
他例子吗？
7
第1章 生物学—研究生命的科 学
第2节 生物学的基本研究方法1
1
生命世界的许多奥秘是通过长期不懈的 科学探究揭开的。
• 我们学习生物学，不仅要学习前人已总结 的科学知识，也要他们研究生物学的科学 方法，更要学习他们勇于探究、追求真理 的科学精神。
2
学习观察与实验
• 观察和实验是科学探究最基本的方法。 • 科学家在进行科学探究的过程中需要通过
生物学研究基本思路
生物学研究基本思路
生物学是研究生命现象和生命规律的科学，其基本思路包括以
下几个方面：
1. 观察和描述，生物学研究的第一步是对生物体的观察和描述。
这包括对生物体的形态、结构、生长发育、生理功能等方面的观察
和描述，通过这些观察可以初步了解生物体的特征和规律。
2. 提出假设，在观察和描述的基础上，生物学研究者会提出假
设来解释观察到的现象。
假设是对生物现象的解释性假设，可以指
导后续的实验设计和研究方向。
3. 实验验证，生物学研究通常需要进行实验来验证假设。
实验
可以通过采集数据、进行对照组实验、改变条件等方式来验证假设
的正确性，从而进一步认识生物现象的规律。
4. 数据分析，实验后，研究者需要对实验数据进行分析，以验
证假设的成立与否。
数据分析可以采用统计学方法，比较实验组和
对照组的数据，寻找规律和趋势。
5. 得出结论，在观察、假设提出、实验验证和数据分析的基础上，生物学研究者可以得出结论，阐明生物现象的规律和机理。
这些结论可以进一步指导生物学研究的方向和应用。
总的来说，生物学研究的基本思路是通过观察、假设、实验和数据分析来认识生物现象的规律，最终得出科学的结论。
这一思路是科学研究的基本方法论，也是生物学研究的核心思想。