高中人教版跟進培訓資料：中學生物學的科學思想和科學方法趙占良

1、中學生物學的科學思想和方法趙占良2011年10月23日問題的提出生物學中最有價值的內(nèi)容是什么？學生學完生物課后，最受益的內(nèi)容是什么？最容易遺忘的內(nèi)容是什么？知識？能力？。什么使中學生物學內(nèi)容形散而神聚？為什么學生會覺得生物學內(nèi)容散亂而無序，只能機械記憶？為什么有的生物學家也相信法輪功？一、中學生物學科的科學思想內(nèi)涵對科學的基本看法對生物學的基本看法對生命的基本看法對生物界的基本看法生物學的學科思想對自然界的基本看法其他科學思想對科學、技術(shù)、社會的基本看法1.對科學的基本看法什么是科學？科學的本質(zhì)是什么？科學是否等于正確？科學是否排斥其他的認識事物的方式？怎樣科學地認識科學的價值？科學是否超越功

2、利？科學的本質(zhì)高中生物課程標準第二部分課程目標中的有關(guān)表述： “學生通過高中生物課程的學習，將在以下各方面得到發(fā)展：獲得生物科學和技術(shù)的基礎(chǔ)知識認識科學的本質(zhì)，理解科學、技術(shù)、社會的相互關(guān)系” “認識科學和技術(shù)的性質(zhì)，能正確理解科學、技術(shù)、社會之間的關(guān)系”科學的本質(zhì)從知識角度看從發(fā)展角度看從方法論角度看從社會學角度看從文化學角度看科學的本質(zhì)從認知角度看 科學是人們一定階段對自然界的認識，是關(guān)于自然界現(xiàn)象、本質(zhì)、運行機制和發(fā)展變化規(guī)律的知識體系，這種知識體系具有開放性和相對穩(wěn)定性。 現(xiàn)有的科學知識大都歷經(jīng)檢驗，被認為具有真理的性質(zhì)，但又不能否認是相對真理。 科學知識是人腦的主觀的產(chǎn)物，但是是客觀

3、存在?？茖W的本質(zhì)科學即基于證據(jù)的思想、解釋與辯解?？茖W的本質(zhì)是探究與解釋?？茖W的本質(zhì)從歷史角度看 科學是一個動態(tài)發(fā)展的過程，證實的同時也在證偽。 科學的發(fā)展受人類好奇心的驅(qū)動，具有內(nèi)在邏輯意義上的動力（內(nèi)驅(qū)力），也受外界因素的影響（外驅(qū)力） 自然界的奧秘無窮盡，人類的好奇心無止境，欲望無止境， 因此科學的發(fā)展無止境。科學發(fā)展過程中有爭論是正常的，也是必要的?？茖W在爭論中發(fā)展?？茖W的發(fā)展無止境。今天所學習的科學并不是終極的絕對的真理?？茖W永遠期待著后來者的努力?？茖W的本質(zhì)從方法論角度看 科學的基本特點是以懷疑作審視的出發(fā)點，以證據(jù)作判別的尺度，以邏輯作論辯的武器。 其他學問或文化門類，有的不允許

4、懷疑，有的不講證據(jù)，有的不講究邏輯。 眼見為實（顯微鏡看到細胞）， 眼見不為實（太陽和地球）， 不信未見（遺傳因子。科學的局限性）。指出眼見不一定為實，使用工具的必要性。使用工具進行的測量，結(jié)果一定準確嗎？科學的本質(zhì)從社會學角度看 科學是人類共同的探索自然界奧秘的事業(yè)。 科學由科學家個人的奮斗發(fā)展為科學共同體的共同努力。團隊合作顯示越來越大的作用。 科學研究由有閑之士的愛好，發(fā)展為社會上一類職業(yè)。 科學的成果越來越廣泛而迅速地與社會結(jié)合，導致科學社會化，社會科學化?？茖W的本質(zhì)從文化角度看 人類社會兩大文化：人文文化和科學文化。 本質(zhì)：科學求真 人文求善，求美。從科學與人文的發(fā)展過程看 人文和科

5、學都追求人的完滿幸福 的生活、人性的完善和發(fā)展。 科學崇尚工具理性， 人文崇尚價值理性 人文主義發(fā)展的極端是“人類中心主義”；科學可分為理解型的和力量型的，后者發(fā)展為強大技術(shù)理性，導致出現(xiàn)科學主義思潮，與前者又緊密結(jié)合，導致科技和人的異化，人與自然的對立?？茖W與人文的關(guān)系董光璧：伴侶關(guān)系 相對獨立 共生互動 動態(tài)平衡 4.為什么要重視科學與人文的結(jié)合 教育中文理分開，重理輕文；重在培養(yǎng)“人力”，而不是“全人”學生全面發(fā)展的需要學生學習生物學的需要C.P.斯諾：兩種文化 人文文化與科學文化的分裂科學文化與人文文化的不平衡高碑店污水處理廠科學正確“科學的”往往意味著正確的。正確的未必都是科學的?？?/p>

6、學只是人類認識世界的一種方式。人類認識世界還有其他方式。任何認識方式都有局限性，歸根結(jié)底是人的大腦有局限性。巴斯德、李比希這樣的偉大的科學家，認識也有局限性?？茖W與正確魯迅文中：“這孩子要死的！” 這句話科學，但說這句話的行為就不正確。早晨醒來吸第一支煙的時間與肺癌患病率的關(guān)系。這項調(diào)查的過程和結(jié)論未必科學，但對勸導煙民少吸煙，其動機和結(jié)果都是正確的?？茖W的本質(zhì)之一：價值中立。Science aims to discover facts,but leaves us free to discover our own values.科學的目的是發(fā)現(xiàn)事實，但是留給我們選擇自己價值觀的自由。對生物學的

7、基本看法科學的屬性學科的特點什么是生物學生物學是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學。 百年不變的定義，差強人意。 生物學研究的基本問題生命的結(jié)構(gòu)是什么？結(jié)構(gòu)生物學各種生命結(jié)構(gòu)的功能是什么？功能生 物學生命的過去、現(xiàn)在和未來是怎樣的？ 進化生物學生物學的學科特點古老而年輕研究的對象是活的體系龐雜沒有統(tǒng)一的邏輯起點，沒有嚴密的邏輯體系，因此很難用數(shù)理邏輯預(yù)測未來的生命現(xiàn)象，知識體系中許多內(nèi)容之間沒有嚴格的邏輯順序。以物理、化學等為基礎(chǔ)，帶動物理化學等發(fā)展，并且形成許多交叉學科。生物學規(guī)律的特點規(guī)律借助概念表述，而生物學的概念大都不夠精致。（如有性生殖，消費者和分解者）生物是復雜系統(tǒng)，因此生物學的規(guī)律

8、大都是統(tǒng)計意義上的規(guī)律，不是因果決定論的規(guī)律?！吧飳W只有一條定律沒有例外，那就是所有定律都有例外?！北匦? P30 思維拓展：從細菌到人類，性狀都受基因控制。是否所有生物的基因，都遵循孟德爾遺傳規(guī)律？為什么？細菌是例外，數(shù)量性狀遺傳是例外，基因的連鎖互換是例外，細胞質(zhì)基因的遺傳是例外。提示學生摒棄線性決定論觀點，啟迪學生的復雜性思維?！皬暮唵蔚綇碗s，從低等到高等，從水生到陸生。”進化規(guī)律（粗放）?！俺《疽酝?，生物體都是由細胞構(gòu)成的”（規(guī)律的前提是將例外排除）“十分之一定律”（只是大約為10%20%，單向流動也有例外）2000年高考題能量也有逆向流動時生命的本質(zhì)什么是生命？至今沒有統(tǒng)一的定義

9、。課標中相關(guān)要求必修1的設(shè)計思路： “生物1：分子與細胞”模塊有助于學生較深入地認識生命的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，理解生命活動中物質(zhì)的變化、能量的轉(zhuǎn)換和信息的傳遞；科學地理解生命的本質(zhì)，形成辯證唯物主義自然觀。 “生物3：穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊有助于學生認識發(fā)生在生物體內(nèi)部和生物與環(huán)境之間的相互作用，理解生命系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)，認識生命系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的整體性必修1P6練習題：人工合成脊髓灰質(zhì)炎病毒，是否就是人工制造了生命？人工合成病毒的研究，應(yīng)該肯定還是應(yīng)該否定？為什么？此題涉及生命的定義、人工生命的定義。答案不唯一。意在引導學生思考生命的本質(zhì)，并且摒棄二元對立、非此即彼的思維方式。生命的本質(zhì)物理科學思維模式下

10、的生命本質(zhì)觀 機械論的生命觀動物是機器 還原論的生命觀生命現(xiàn)象可以還原為物理運動和化學反應(yīng) 信息論的生命觀生命的信息定義 生命的本質(zhì)生物科學思維模式下的生命本質(zhì)觀 生命的本質(zhì)特征：化學成分的統(tǒng)一性、結(jié)構(gòu)層次性和有序性、新陳代謝、應(yīng)激性、穩(wěn)態(tài)、生長發(fā)育、生殖、遺傳和進化、適應(yīng)。 邁爾論生命的本質(zhì)：生命體由獨特的大分子構(gòu)成；生命系統(tǒng)中的重要現(xiàn)象是質(zhì)的而不是量的；所有層次的生命系統(tǒng)由高度可變的獨特個體的群體組成；所有的有機體擁有歷史上進化來的遺傳程序；有機體是自然選擇的產(chǎn)物；生命過程特別難以預(yù)料。生命的本質(zhì)系統(tǒng)科學思維模式下的生命本質(zhì)觀 貝塔朗菲：生命有機體是一個自組織、自我復制的開放的系統(tǒng)。 現(xiàn)代

11、系統(tǒng)科學：生命系統(tǒng)是遠離平衡態(tài)的復雜的巨系統(tǒng)。生物學的學科思想生物學最核心思想是進化思想和生態(tài)學思想。 進化思想的主要內(nèi)容：生物是怎么來的？生物是不斷進化的，現(xiàn)存的所有生物之間都有親緣關(guān)系，它們有著共同的祖先；生物是怎樣進化的（進化的過程是從簡單到復雜，從低等到高等，從水生到陸生；進化的機制主要解釋為現(xiàn)代生物進化理論；進化的結(jié)果表現(xiàn)為分子的進化、物種的進化、生態(tài)系統(tǒng)的進化）。進化的方向是多元的，進化的結(jié)果是不完美的。 基因就是這樣被選擇的基因的進化進化的結(jié)果是占領(lǐng)更多的生態(tài)位，不一定適應(yīng)能力更強。生物學的學科思想生態(tài)學思想的主要內(nèi)容 生物都生存在一定的環(huán)境中；生物的生存依賴于一定的環(huán)境，受到環(huán)

12、境中各種因素的影響；生物在適應(yīng)環(huán)境的同時影響環(huán)境；生物與環(huán)境之間相互作用，相互依存，因而形成有機的整體生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)系統(tǒng)是一個功能系統(tǒng)物質(zhì)流、能量流和信息流；生態(tài)系統(tǒng)是一個通過自我調(diào)節(jié)維持動態(tài)平衡的系統(tǒng)；不同自然條件下形成不同的生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)系統(tǒng)之間相互作用，形成地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)生物圈；生態(tài)系統(tǒng)（包括生物圈）是不斷演化的。生物學思想的體現(xiàn)進化思想不僅體現(xiàn)在進化論的內(nèi)容中，還體現(xiàn)在分子、細胞、個體、生態(tài)系統(tǒng)等各層次生命系統(tǒng)的研究中。生態(tài)學思想也如是。如將人體的細胞作為主體，細胞外液特別是組織液就是它的環(huán)境。細胞與內(nèi)環(huán)境之間相互作用，構(gòu)成一個統(tǒng)一的整體人體。人體通過自我調(diào)節(jié)維持穩(wěn)態(tài)。進化思想與

13、生態(tài)學思想縱橫交錯，渾然一體。進化思想在“細胞”中的體現(xiàn) 進化思想在“遺傳”中的體現(xiàn)生物學的基本觀點生物學思想是由生物學基本觀點支撐的。生物學基本觀點： 生命的物質(zhì)性觀點 生物體的結(jié)構(gòu)和功能相統(tǒng)一的觀點 生命系統(tǒng)的物質(zhì)、能量、信息變化相統(tǒng)一的觀點 生物體的局部與整體相統(tǒng)一的觀點 生物的多樣性與共同性相統(tǒng)一的觀點 生物進化觀點 生態(tài)學觀點其他科學思想系統(tǒng)論思想控制論思想適度與平衡人與自然的關(guān)系辯證唯物主義思想科學、技術(shù)和社會的關(guān)系科學認識世界技術(shù)改造世界科學的產(chǎn)品是關(guān)于自然界的知識，技術(shù)的產(chǎn)品是自然界本沒有的東西，因而具有反自然的性質(zhì)科學通過技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，技術(shù)是科學在社會中應(yīng)用的橋梁?？茖W催

14、生技術(shù)，技術(shù)推動科學進步本章內(nèi)容充分體現(xiàn)科學催生新技術(shù)，技術(shù)的應(yīng)用提高生產(chǎn)力；社會需求是科學發(fā)展的外驅(qū)力科學、技術(shù)和社會的關(guān)系科學與技術(shù)相互支持、相互制約科學的發(fā)展有來自科學內(nèi)部的驅(qū)動力，也有來自社會的外驅(qū)力科學技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會，對經(jīng)濟發(fā)展、社會進步、個人生活質(zhì)量的提高起到巨大的推動作用，但是也可能產(chǎn)生負面影響或沖擊。科學豐富人們的精神生活，提高人們的審美境界，影響人們的思想觀念和思維方式。二、中學生物學的科學方法生物學的科學方法科學方法有三個層次： 哲學的方法、科學研究的一般方法、學科內(nèi)的特殊方法。 高中生物教學側(cè)重在科學研究的一般方法高中生物教材中的科學方法體系詳見拙文人教版高中生物課標教材中的科學方法體系（生物學通報2007年第3期，人教網(wǎng)高中生物欄目） 人教版高中生物教材科學方法體系觀察法 實驗法調(diào)查法 模擬法 邏輯思維形象思維直覺和靈感數(shù)學方法模型方法獲取經(jīng)驗性材料的方法理性思維的方法歸納演繹分析綜合類比數(shù)學模型物理模型概念模型系統(tǒng)方法各模塊科學方法側(cè)