解读人教版高中生物学新教材中的科学探究，本文主要内容关键词为：生物学论文,人教版论文,新教材论文,高中论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
2004年5月，人民教育出版社等单位遵循高中生物课程标准的基本思想和内容要求，编写了普通高中生物课程标准实验教材（以下简称新教材）。新教材的编写体现了新的课程改革理念，尤其是突显了“倡导探究性学习”的基本理念。在新教材中，设计了多种形式的科学探究，不同形式的探究各有其适用的场合与教育价值，本文拟对此进行初步探讨。
1 整体探究和部分探究
根据探究的要素和结构是否完整，探究可分为整体探究和部分探究。所谓整体探究是指探究过程包含了科学探究的各个要素，反映了科学探究的全貌和整体特征。学生在进行探究时，需要根据任务或问题情景，提出准备探究的科学问题、建立科学假说、设计实验方案、获取事实和证据、作出科学的解释和表达交流等等。
整体探究能够使学生认识科学探究过程的全貌，比较全面地学习科学探究的各种技能。在新教材中，结合典型的教学内容，安排了一定数量的整体探究，通过这些相对完整的探究活动，以提升学生的科学探究能力。例如，教材中“影响淀粉酶活性的条件”的实验，要求每个学生通过实验探究不同的pH值和不同的温度下淀粉溶液和淀粉酶作用。通过提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析结果、得出结论和表达与交流使学生达成淀粉酶催化作用的最适pH值和最适温度的共识，从而得出酶的活性受过酸、过碱的条件的影响的结论，进而启发学生进一步探索不同温度或pH条件下酶的活性差别。
但教材中，更多的是部分探究。所谓部分探究，是指在日常的教学中，每次只涉及科学探究的某一个或几个要素的探究。如，有的只涉及问题的提出，有的则只是建立科学的假说，有的只是设计实验方案，有的只是对信息的解读或问题的讨论。部分探究因为只是突出探究的某一个或某几个要素，在教学中并不占用过多的时间，教师可以根据教学的需要，相当灵活地采用。部分探究的主要目的是对学生进行某一项探究技能的训练。
为了培养学生的问题意识与提出问题的能力，就应当给学生提问题的机会和任务，应当创设良好的问题情境，去激发学生提出问题的欲望。这些，新教材中主要采用引发学生的问题意识的方法，在每一节开始导言开辟了“问题探讨”与“本节聚焦”栏目，以提出问题的方式引导学生带着问题学习本节内容。如第一章第1节“从生物圈到细胞”中的“问题探讨”栏目提出了两个讨论题：①病毒不具有细胞结构，是怎样生活和繁殖的？②根据你掌握的资料，说说SARS病毒侵害了人体的哪些细胞，是如何危及人的生命的？在“本节聚焦”栏目中又提出了以下3个问题：①为什么说生命活动离不开细胞？②地球上的生命系统可以分为哪些层次？③为什么说细胞是基本的生命系统？
为了培养学生的建立假说技能，新教材对许多课题采用一种称为“假说—检验”的方法进行设计，把学生学习的过程设计成建立假说、检验假说的过程。例如，在“在自然选择对种群基因频率变化的影响”中，提出问题：桦尺蠖种群中s基因（决定浅色性状）的频率为什么越来越低呢？然后要求学生根据前面所学知识作出假设。最后，再引导学生设计并实施探究方案，以检验假设。
为了培养学生的证据观念与技能，新教材除了在课文中增加大量观察实验、验证性实验和探究性实验外，还通过专门安排的“技能训练”栏目，对学生进行证据技能训练。例如，在分子与细胞模块的第二章中安排了如下“设计实验”：在本章的学习中，我们根据课本上的实验指导，完成了糖类、脂肪、蛋白质三类物质的检测实验。结合该实验想一想，科学地设计实验方案应该注意哪些问题？查找资料，了解某一种植物（如小麦）生长发育需要哪些无机盐。设计实验，证明某一种或某几种无机盐是这种植物生长发育所必需的。
为了培养学生的表达交流技能，新教材中除了对探究过程和结果要求采用语言、文字、图表、模型等多种表达方式外，还安排了大量要求师生互动、生生互动的内容，以强化表达交流技能训练。例如，在“问题探讨”、“探究性实验”、“资料分析”、“思考与讨论”等栏目中都特别强调讨论这一环节。如在“探究脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”中，安排了3个讨论题：①你如何理解DNA分子的多样性和特异性？你能从DNA水平分析生物体具有多样性和特异性的原因吗？②在刑侦领域，DNA分子能像指纹一样用来鉴定个人的身份。你能结合脱氧核苷酸序列的多样性和特异性，分析这一方法的科学依据吗？③上面的探究是建立在所有碱基对的随机排列都能构成基因这一假设下的。事实上，大部分随机排列的脱氧核苷酸序列从来不出现在生物体内，而有些序列却会在生物体内重复数千甚至数百万次。你认为基因是碱基对随机排列成的DNA片段吗？为什么？通过对这些问题，不仅促进学生对问题的理解，也使每个学生的表达交流能力得到提高。
2 引导探究和自主探究
根据教师在探究活动中对学生行为的控制程度，探究可分为引导探究和自主探究。引导探究是指教师提出实验结构或程序，学生参与“是什么”和“为什么”的探究。例如新教材中的“探究生物膜的透性”、“提取和分离叶绿体色素”等。自主探究是指学生自主设计和实施实验方案，对“有什么”和“为什么”的解释（假设）的检验的过程，例如教材中“探究影响酶活性的因素”、“探究低温诱导染色体加倍”等。
从引导探究到自主探究是一个连续变化的过程，彼此之间并没有绝对的界限，在探究过程中，如果学生在提出问题、处理问题、设计探究方案、总结并交流学习成果等方面自主负责得越多，探究就越“自主”；如果教师给予的指导越多，探究就越具“引导”性。引导探究比较适用于建立某一特定的科学概念，而自主探究则更能发展学生的认知和科学推理能力；引导探究比较适用于低年级的学生，而自主探究则比较适用于高年级；引导探究比较适用于难度较高的探究，而自主探究则比较适用于难度较低的探究。
3 亲历探究和间接探究
根据探究的材料来源不同，探究可分亲历探究和间接探究。所谓亲历探究，是指让学生自己在解决具体问题过程中亲历提出问题、建立假说、设计实验、检验假设、得出结论等探究的全过程。由于亲历探究中探究的材料主要来自学生直接搜集，所以又可称之为直接探究。只有在亲历的探究中才能学会探究，所以高中生物学新教材中的探究主要是亲历探究，这种学生亲历的探究主要包括前述的引导探究和自主探究。
所谓间接探究，又称为对探究的探究，它是美国教育家施瓦布倡导的一种科学探究方法。它由教师提供关于科学探究的材料或报告，学生对探究材料或报告进行分析和探讨。学生们讨论材料或报告中所展示的细节：问题、数据、技术的作用、数据的解释和研究者得出的结论；阅读其他备择解释，辩论作为研究的基础的假设，以及科学探究的其他问题。通过对探究的探究，可以使学生了解到科学知识发生与发展的过程，了解科学家究竟是怎样思考问题和解决问题的，从而使学生更加深刻地理解科学的本质，以及科学探究的本质。
新教材中十分重视间接探究的设计，主要采用以下两种方法。一是对一些重大发现按照发现的过程组织教材内容。诸如对分离定律、自由组合定律的发现，对DNA是主要遗传物质的发现，都是按照科学发现的过程进行设计的。例如，教材中关于分离定律的内容包括以下4个方面：一对相对性状的杂交实验；对分离现象的解释；对分离现象解释的验证；结论：分离定律。这实际上就是对孟德尔探究过程的再探究。二是在教材的许多章节中安排了“资料分析”栏目。例如，在“细胞核”一节中，为了探讨细胞核具有什么功能？教材中提供了4个资料：资料1：科学家用黑白两种美西螈（一种两栖动物）做的核移植实验；资料2：蝾螈受精卵横缢实验；资料3：变形虫切割实验；资料4：伞藻嫁接与核移植实验。这些数据资料，有利于创没问题情境，促使学生通过资料分析，自主得出结论，自主建构知识。再如，“关于酶的本质的探索”，通过介绍酶的发现史，从而使学生认识到，正是通过斯帕兰札尼、巴斯德、毕希纳、萨姆纳、切赫和奥特曼等科学家的实验研究，才使人们对酶的本质的认识一步步深化。
4 发现式探究和接受式探究
按学生自主获取的信息的现成程度，探究可分为发现式探究和接受式探究。所谓发现式探究是指信息主要是学生通过观察、实验、想象、推理而获得的探究。新教材中发现式探究的设计主要采用设置“探究”栏目的方法，探究项目包括“探究植物细胞的吸水和失水”、“探究影响酶活性的条件”等，发现式探究主要目的在于培养学生的观察与实验能力和科学探究能力。
所谓接受式探究，是指信息由学生主动从现有资料或现有资源（如从图书馆、互联网、科技场馆等）中直接搜集或向有关人士直接询问，所搜集到的信息是现成的探究。接受式探究主要目的是培养学生的信息收集、分析和运用能力。
新教材对接受式探究的设计主要采用设置“资料搜集和分析”栏目的方法，让学生通过搜集和分析现有资料，来解决有关问题。例如在学习了“人类常见遗传病的类型、监测和预防”之后，教材中安排如下资料搜集与分析题：①通过基因诊断来监测遗传病；②人类基因组计划(HGP)及其影响。通过资料搜集和分析回答下列问题：①人类基因组全部序列的测定获得了哪些数据和结果？人类基因组的研究取得了哪些新进展？我国承担的1%项目的具体内容是什么？完成情况如何？我国作为惟一的发展中国家参与HGP，有哪些重大意义？②你如何理解《关于人类基因组与人类权利的国际宣言》的4条基本原则？③你认为HGP将对科学发展、人类健康、社会伦理等到方面产生哪些影响？你认为如何评价这些影响？④科学是一把双刃剑，既可以为人类造福，又可能造成一些负面影响。为了保证人类基因组的研究不误入歧途，你认为，科学家与普通公民应该分别承担哪些社会责任？这些问题的答案无法从教科书中找到，显然，学生也不可能通过自己的观察实验直接获得。学生需要通过报纸、刊物、书籍、互联网等途径搜集有关HGP的资料或从相关专家那里间接获得，但学生并不是被动地等待别人告诉他，而是主动去获取。为了获取这些知识，他必须弄清楚到哪里找资料，找什么资料，或者问什么人，怎样取得这些人的支持，等等。
5 课内探究与课外探究
按学生进行探究活动的场所，探究可分为课内探究和课外探究。所谓课内探究，是指在课堂教学中实施的探究活动。课堂教学是实施生物学教学的主渠道，也是学生开展探究活动的主战场，因此高中生物学新教材中的实验主要是课内探究。但由于课堂时空的限制，有一些探究活动，单靠课内很难完成，需要课内外相互配合。还有的探究，涉及到如调查、考察、采集、较为复杂的制作等活动，只能在课外进行。
所谓课外探究是指在课外实施的探究活动。新教材中设置了“课外实践”栏目，就是为了指导学生开展课外探究。例如学习“基因工程及其应用”时，教材安排了“调查转基因食品的发展现状”的活动：去超市调查，仔细看食品包装上的标签和说明，看看哪些是转基因食品。去有关部门调查，了解我国转基因食品的研发和推广情况。通过媒体调查等途径，了解我国或其他国家在对待转基因生物及转基因食品上有哪些法律规定，并解释这些法规所针对的安全性或其他问题，结合自己的观点，写一篇综述。这个探究活动需要根据假设搜集大量有关转基因食品的资料，这些工作只能在课外进行。学生需要在课外搜集到的资料分析基础上，才能写出研究综述。
新教材还设计了作为课外探究的实践性练习，以强化对学生的探究技能的训练。例如，在学习了“细胞的物质输入和输出”后，设计了这样一道技能应用题：请你参照探究酵母菌呼吸的方式中的实验装置，设计和实施同时有两个因素的一组对照实验，也就是探究20℃下分别培养6h和12h以及50℃下分别培养6h和12h酵母菌细胞呼吸的情况，看哪种温度和培养时间产生的CO[,2]多。这样的练习，可以为学生提供更多的课外探究与动手实践机会，从而提高学生的实践能力和动手操作能力。