生物学范文1
关键词:科学探究;生物学核心素养;实验设计
1科学探究核心素养的要求
科学探究是生物学学科核心素养之一，是指学生发现现实世界中的生物学问题，针对特定的生物学现象，进行观察、提问、实验设计、方案实施以及对结果的交流与讨论的能力。依据《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(以下简称“新课标”)，高中阶段学生应达到的“科学探究”核心素养由低到高，共四个水平层次。从表1可见，高中学生生物学科学探究能力要求的起点是“能规范实施给定方案，得出所给定问题的结论”，最终要达到“在现实中发现有效问题，并能根据条件设计可行的方案，实施方案得出合理结论”。在此过程中，学生的实验操作技能、分析数据和现象的能力也在不断加强。在高中生物学教学中，实验是发展学生科学探究素养的最佳方式。然而，当前生物学教材中的实验，一是定性实验多，重现象观察，轻数据收集和分析;二是验证实验多，问题和方案均已给定，学生创新设计和探究的机会少;三是实验工作量少，学生单人即可完成实验，不利于培养学生沟通合作的能力。因此要使学生的科学探究素养得到真正发展，要将教材实验进行适当拓展，如变定性实验为定量实验，让数据收集与分析成为必需，让团队合作和交流成为必要;变验证实验为探究实验，让学生自主设计实验成为必然。
2实验拓展
2．1教材实验分析
“叶绿体色素提取和分离”是高中生物学中的经典实验。现有教材中，这是一个验证性实验，学生根据教材的步骤进行实验操作，最终层析得到叶绿体的四种色素条带。学生能掌握提取和分离色素的原理和具体的操作方法，证实叶绿体中光合作用色素的存在。实验设计简单，从新课标对科学探究水平要求看，属于水平一的要求。光合作用的内容，不仅涉及物质与能量转换等生物学机理，也涉及到环境因素对光合作用影响以及在生产实践中的应用等。因此，光合作用相关的实验可以设计成为适合更高水平层次要求的探究实验，培养学生的科学探究能力。
2．2拓展一
测量叶片中各种光合色素含量纸层析得到的色素条带仅能大略反映叶绿素含量多于类胡萝卜素，但无法告知每种色素的具体含量，怎样测出叶片中各种色素的具体含量呢?
2．2．1介绍收集数据的新方法———分光光度法
某物质的溶液在特定波长(该物质的最大吸收波长)光照下的吸光度值与溶液中该物质的浓度具有一定的比例关系，因此可以通过测量溶液的吸光度值计算溶液浓度，这种方法叫作分光光度法。以95%乙醇为提取液，在不分离叶绿体色素提取液中各色素的情况下，分别测定665nm、649nm(分别是叶绿素a和叶绿素b在红光区的吸收峰)和470nm的吸光度数值，可由下列公式计算出提取液中叶绿素a(Ca)、叶绿素b(Cb)和类胡萝卜素(Cxc)的浓度(单位为mg/L)。
2．2．2指导学生自主设计实验方案
学生已学习了提取叶绿体色素的方法，再结合可以测出溶液中色素浓度的分光光度法，可以设计出初步方案(表2)。该拓展实验的特点是定量，实验最终目的是得到单位质量叶片中色素的质量，这需要通过测量或计算得到叶片的质量及其提取出的各种色素的全部质量。基于此，表2所示的学生初步方案存在不足之处，需要改进，如:在研磨前称量叶片质量，过滤后测量滤液体积。滤液中色素浓度的测量尤为关键，为减少误差需要将叶片中所有色素都收集到滤液中，即所有存在色素残留的用具和材料都要充分润洗和过滤。另分光光度计是根据溶液的吸光度值估算色素浓度的，若滤液中存在其他非色素杂质(CaCO3等)会影响结果准确性，因此孔径较大的尼龙纱布不适于过滤提取液，需换作滤纸。教师提供所需仪器、试剂，但用50mL棕色容量瓶代替量筒，锻炼学生根据实际条件调整实验方案并实施实验的能力。有了容量瓶，学生只需通过添加提取液将滤液总体积定容到50mL即可，无需测量体积，且计算更简便;由此延伸，为方便计算，可考虑称取定量叶片进行实验。学生经过小组讨论确定最终实验方案。
2．2．3学生实施方案并交流结果
学生以小组为单位完成实验，得出结果(表3)，从表中可以看到，菠菜叶片中光合色素的含量是叶绿素a＞叶绿素b＞类胡萝卜素。学生发现彼此的实验数据不尽相同，有些甚至存在显著差异，教师启发学生思考并讨论造成实验数据差异的原因，可能是由于个体的实验操作差异，更可能是所选用实验材料不同，色素含量本就存在差异。针对这个问题，引导学生进一步探索。
2．3拓展二
探究不同叶龄叶片中光合色素含量的差异通过观察不同叶龄菠菜叶片的颜色，学生发现最中心的幼嫩叶片绿色较浅并泛黄色，由内向外，叶片逐渐成熟，面积增大且颜色逐渐变为深绿色，他们会形成一个直观印象，即随着叶片叶龄的增加，叶片中各种色素的量也在不断变化。那么究竟是怎样变化的呢?学生提出“探究不同叶龄叶片中各种色素含量的差异”，在拓展一中学生已经掌握了测量叶片中各种色素含量的方法，此探究是可行的。
2．3．1设计探究实验方案
在该探究实验中，自变量是叶片的叶龄，因变量是提取到的各种色素的质量，学生需要设置3组平行对照，实验材料(图1)分别选用中心区幼嫩叶片、中间区的中等成熟叶片、靠外区的成熟大叶片(注:枯黄衰老的叶片弃掉，或者也可考虑将其单独设为一组)。其他操作都和拓展一实验步骤相同。
2．3．2实施方案并交流结果
为排除无关变量对实验造成影响，拓展二中的三组操作需要同时进行，学生个人无法完成实验，必须以小组为单位实施实验，且小组内要沟通协调好，有助于发展学生与人合作进行探究活动的能力。学生收集相关实验数据，通过运算得出菠菜不同叶龄叶片中各种色素的含量(表4)，通过对比分析，可得出以下结论:①不同叶龄的菠菜叶片，叶绿素含量都显著高于类胡萝卜素;②幼嫩叶片中，叶绿素a和叶绿素b含量相当，而类胡萝卜素含量极低;③中等成熟及成熟叶片中叶绿素a含量显著多于叶绿素b，类胡萝卜素含量最低。教师可启发学生结合实验结果解释不同叶龄叶片的颜色差异，如幼嫩叶片因为叶绿素b占比大，所以呈现黄绿色，而成熟叶片中叶绿素总量增加特别是叶绿素a含量远大于其他色素含量，故呈现深绿色。教师可进一步要求学生将数据以更直观的形式展现，如分别以叶龄、色素含量为横、纵坐标建立坐标图，绘制曲线(图2)，曲线图属于数学模型，以数学方法分析和展示实验结果，这是新课标对科学探究中数据处理的最高要求水平，这不仅能够提高学生的数据分析处理能力，而且有助于学生解读数据，总结规律。据图可知，叶片发育成熟过程中，叶绿素(特别是叶绿素a)含量显著增加，叶绿素b含量略有增加，而类胡萝卜素含量虽有显著增加，但远低于叶绿素，约占色素总量的1/6～1/7。学生通过交流讨论和查阅资料，推测叶绿素的变化应该与光照有关，因为光是影响叶绿素形成的主要因素，刚萌出的幼嫩叶片叶绿素含量较少，但在接受了充分光照后叶绿素会显著增加;此外，在光合作用中叶绿素a有其他光合色素所不具备的转化光能的功能，正常叶片中叶绿素a含量最多，是叶绿素b含量的3倍左右，实验结果与此基本相符。
3反思与体会
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1．学校、老师对实验课的重视度不高
大多数生物教师在传统教学理念的影响下，认为生物实验教学只是生物教学的一种辅助工具而存在，没有理论课来的重要．这就导致许多学校的实验课基本上是讲解、背诵实验目的，实验原理，实验器材，实验步骤，实验结果，考试时也仅仅是粗略地考查实验，片面强调实验操作的熟练化，注重实验的结果，轻视在实验中发现问题，分析看到的实验现象，实验课沦为一种简单的实验技能训练，而研究方法的探寻不被重视，它的重要科学价值被抹杀．常此以往学生不仅失去了独立思考的机会，更会变成只会机械背诵，应付考试的机器，创新精神的缺失将更加严重．生物学的教学形式迫切需要变革，生物实验教学急需改进，一定要将生物实验教学落到实处才能培养出具有创新精神的新时代学生．另一方面，实验室利用率很低，大都闲置着．大部分学校都有单独的生物实验室，但平均利用率很低．学校在进行课程安排时将大部分的时间安排在理论课教学上，学生的实验课时间被大大压缩，理论与实践存在脱节的现象．
2．学校的硬件设施没有跟上
学校硬件设施的配备与学校对生物实验的重视程度，学校所在地的经济文化的发展程度有着极其密切的关联．总体而言，当前大多数地区的经济发展程度都可以满足基本的硬件设施配备需要，只要学校更加重视这方面的教育，加大一定的投入，基本的实验器材还是可以满足的．但生物学实验受外界客观因素的影响较大．客观条件的限制是实验课开设度不高的重要影响因素．有一些生物学实验需要用到较为先进的观察仪器，但这些仪器的价格高昂，大多数学校很难拿出足够的经费引进．另一些实验需要用到活体，像家兔，小白鼠，蟾蜍等，这些实验材料的储存需要找专人看管，投入的人力物力较大．其次，在一些偏远地区或者比较偏远的农村，想达到和大城市学校一样的实验配备在现有的经济条件下是不允许的，许多农村中学缺乏实验课程必备实验器材，开设实验课困难重重．
3．缺乏实验研究意识
当前学校开设的一些生物学实验，仅仅是从书本中选取一些操作相对简便，耗费的人力物力相对较少，没有危险性的最基本的实验，这已经远远不能满足新课程的需要．理想与现实总是存在一定的差距，当前的生物学教学中存在一些薄弱环节需要加强．
二、提高高中生物实验教学水平的举措
1．增强学校和老师对于高中生物实验教学的重视
生物教师和学生都应当充分地认识到，上实验课不是一种上课的新形式，重要的是通过实验能使学生更愿意动手操作、与他人展开合作和积极探索科学．在实验过程中，学生为着相同的实验目的进行相互分工合作，在合作中认识到人与人之间合作的重要性;亲身参与实验的每一个步骤，学生实事求是的科学态度得到培养;实验的失败与成功存在很大的不确定性，失败的痛苦，成功的喜悦教会学生要有一个健康良好的心理素质，不畏失败，坚持不懈，克服艰难、勇于探索，积极进取．这些实验可以教给学生知识的同时，助力学生的健康成长．学校和老师要从根本上真正认识到实验课的重要性，协调好实验课与理论课的比重，培养学生学习生物的兴趣，引导学生参与到生物实验教学中来．
2．完善学校的实验设备
高中生物对于学生来说也是比较重要的一门高中学科，在理科高考中占据一定的地位．生物课的教学成果差的话，将影响学生的整个高中生活．高中生物的很多知识都需要一些实验来证明，例如细胞分裂等实验．这些实验如果不能让学生实地得去操作，那么对于学生来说，并不能深入地理解这些实验所讲述的原理．所以学校引进优良的生物实验设备是十分必要的，学校可以向政府申请一定款项来重新完善实验室设备或者向社会的慈善的人士求助，帮助学校修葺生物实验室，让学生能够在设备完善的实验室里学习，提升学生的生物成绩，让学生在实验过程中爱上这个这门学科．
3．提升学生对实验研究的重视
生物学的发展需要进行大量的实验，仅仅依靠机械背诵是不能牢固掌握生物学知识的内核的，在课堂教学中，学生只有主动参与课堂教学，逐步对生物学科产生一定的学习兴趣，才能提高课堂学习的效率，使学生获得更多的知识．实验是人类认识和研究生物科学的一种直观的重要的手段，也是老师进行生物学教学的一种重要手段．教师指导学生利用一定的材料，药品，仪器设备，按照指定的内容去进行一系列生物实践活动是实验课的主要形式．通过生物学实验，学生获得一些对生物界的感性认识，学生学习生物的基本技能得到锻炼．由认识，分析，掌握，到综合运用生物学知识的能力增强．学生学习生物学的兴趣被生动有趣的生物学实验大大激发，实验可以培养学生秉持一种实事求是的科学态度．综上所述可见，要完成高中生物学的教学任务必须提高实验课的质量，要提高整个学科的综合成绩，也必须重视实验课．对此，提出以下举措:学校要从长远出发，积极开展一些生物实验型研究性学习，生物界缤纷多彩的，可以拿来进行研究的课题也层出不穷．引进一些具有较强带领学生进行实验研究的骨干教师，带领学生进行科学研究，
三、对高中生物的实验教学的展望
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生物学核心概念是高中生物教学的重点，也是高考的重点。下面以人教版必修三教材中“生态系统的结构”一节中出现的两个核心概念为例谈生物学概念教学中应该注意的“前概念”和“概念的外延”两个问题。 1概念一：生态系统 1.1问题 生态系统的概念的理解是学生学好生态系统的结构、功能和稳定性的基础。在考试时，学生往往在具体实例分析时判断不准什么属于生态系统，什么属于群落。 1.2问题探讨 在实际教学过程中，学生往往只知道生物群落和无机环境构成了生态系统，但缺乏对其前概念的理解以及概念的外延理解，在具体实例分析判断时才容易出错。 1.3具体教学设计 教师先引导学生思考“：什么是系统？”学生根据自己的认知水平可能回答不出。在学生思考后，教师总结“：系统是指彼此之间相互作用、相互依赖的组分有规律地结合而成的整体。”然后教师用教材中问题探讨中土壤与生物的实例给予解释，学生很快会理解生态系统概念中“相互作用”的含义。接着再举教材中的实例提问：动物园里饲养着各种动物，也栽培了多种植物。一个动物园中的全部动物是一个系统吗？全部动物和植物是一个系统吗？这样使学生进一步巩固对“系统”这一概念的理解。学生在理解了“系统”的概念后，教师进一步引导思考“：系统既然是一个整体，它应该有一个范围，生态系统的范围有多大呢？”这时，教师可以指导学生阅读教材88页的下面一段有关内容，然后教师总结：“生态系统的范围有大有小，地球最大的生态系统就是生物圈。”对于生态系统的类型则要求学生自主阅读了解。接着教师提问：“生态系统既然有边界，那么，在系统内部能不能实现物质的循环利用呢？”学生思考片刻，教师引导：“如果把我们生活的这个城市看成是城市生态系统的话，冬天时我们呼吸的氧气都来自城市内部吗？”学生自然想到冬天城市中多数植物都落叶了不能进行大量的光合作用产生足够的氧气，得出氧气这种物质在系统内不能实现自给自足循环利用。教师接着引导学生思考：“地球与宇宙之间有没有物质的交换？”学生会回答“：几乎没有。”教师接着引导：“对于生物圈这个地球上最大的生态系统来说，物质能不能实现物质循环利用而自给自足？”学生回答：“能”。教师总结“：地球上只有最大的生态系统———生物圈能实现物质的循环利用。”教师提问：“在生态系统内能量（比如光能）能不能循环利用？”学生自然想到：能量必须源源不断输入，才能维持生态系统的正常运转，能量不能循环利用。教师讲解了生态系统的概念中的几个外延后，可以出一个问题让学生巩固学生的理解。如：一个阳光明媚的上午，树林里有一棵倒在地上的枯木，上边生长了蘑菇、木耳，还有以木材为食的蚂蚁等各种生物，这棵枯木构成了什么（生态系统）？枯木上的所有生物构成了一个什么（群落）？ 1.4教学反思 生态系统的概念教学中，其前概念是“系统”，通过讲述以及举例让学生熟悉“系统”的概念是理解生态系统概念的内涵的关键，然后引入生态系统范围、生态系统中物质和能量的利用等生态系统的概念的外延问题，最终使学生能够全面理解生态系统的概念。 2概念二：生态系统的结构 2.1问题 生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网。这些很简单的内容，教师经常强调但学生总是忘记。为什么学生记不住呢？ 2.2问题探讨 因为教师过于强调让学生记住这句话，而轻视了生态系统的结构这一概念本身的含义的理解。教学中，教师若先让学生理解什么是生态系统的结构，理解了这个概念，学生自然就容易记住它所包含的内容了。 2.3具体教学设计 教师先引导学生思考“：什么叫结构？”学生思考半分钟，但在学生的认知水平上很难回答出来。然后教师逐步引导：“砖混结构的建筑物中包括有哪些组成部分？”学生容易回答出“：包括砖、沙子、水泥等”。在这个认识基础上，教师总结出结构的概念：各个组成部分的搭配和排列（现代汉语词典）。教师进一步引导学生思考：“什么是生态系统的结构？”学生回答：“生态系统中各个组成部分的搭配和排列”。教师接着问“：生态系统中有哪些组成成分？这些组成成分之间如何搭配和排列？”引导学生阅读教材90页和91页，可以先提问学生回答，根据学生的回答教师给予引导，然后总结：“组成成分有非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者；生物成分之间通过营养关系以食物链和食物网的形式搭配和排列，这些就构成了生态系统的结构。”教师再具体讲述组成成分、食物链和食物网的具体内容。 2.4教学反思 生态系统的结构概念的理解重点是让学生理解“结构”这一概念的含义“，结构”是“生态系统的结构”的前概念。只有通过例举生活中学生熟悉的例子让学生理解了前概念，本概念也就容易理解，只要理解了概念所包含的含义，即“：生态系统中各个组成部分的搭配和排列”，学生才能够牢固记住“生态系统的结构包括生态系统的组成成分、食物链和食物网”这一本节的核心内容。 3讨论 前概念是前科学概念的简称，也有人称为日常概念。它是指个体在正式学习某个科学概念之前已形成的与公认的科学概念相悖的观念和理解。前概念不仅来自日常生活经验，而且在教学学习中也会令学生形成前概念。前概念认识的有限性甚至错误性影响了科学概念的理解。所以，对于一个新的概念的学习中，需要先学习或纠正学生的前概念，这样符合学生对新知识的认知规律。另外，概念的外延是全面理解概念，明确本概念与其他概念的相互联系，建立概念的知识结构的必要条件。在这两个概念的教学中，教师要注重概念的内涵和外延的理解和实例反馈。概念的引入上要注重学生已有的前概念，由浅入深地在教师的引导下，由学生逐渐接近概念的实质。所以，在教学方法上，注重教师的引导，采用教师提问、适时点拨的方式引起学生的思考，最终把基本概念理解深入，取得了较好的教学效果。#p#分页标题#e#
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一、生物学教育理念对初中生物学教学产生的重要影响
初中生物学教学主要针对生命体发展进行研究，属于自然科学的教学内容，在生物学教学理念的应用过程中，教师需要遵循生物学科学发展规律，对教学知识进行深入研究，寻找生命发展和生命产生之间的联系。在确定基础教学方式后，提高学生对生物学知识的认知能力。在初中生物学教学中，教师要重视生物学教育理念的重要地位，为学生提供独立的思考空间，增强学生理解能力。我们在对自然科学进行研究中，需要拥有尊重生命和尊重自然的思维。在生物学教学理念出现后，初中生物学教学体系发生了变革，需要让学生主动学习教学内容，增强生物学学习意识，让学生具备社会公益感，提升学生的个人修养，为学生的日后发展奠定基础。
二、初中生物学教学现状与教学策略研究路径
（一）初中生物学教学中遇到的问题
从现实角度来看，初中教学过程中，部分教育人员没有关注学生的实际学习状态，让学生被动学习大量的生物学知识，解决学习过程中遇到的问题。但部分学生缺乏主动思考的意识，没有对生物学知识点进行透彻的理解，从而对学生思维成长造成了影响。另外，生物学教学开展中，教师将重点放在基础知识学习上，没有关注学生综合能力的发展，课堂教学缺乏趣味性，增加了学生的学习负担。在教学改革背景下，初中生物学教师需要寻找更多路径，改变传统教学思维和教学方案，为学生创造理解生物学知识点的环境，解决教学过程中存在的现实问题。教师在研究教学问题时，仅从自身角度出发，忽视了学生的主体地位，过多关注学生课后的巩固学习。最后，初中生物学教学使用的教学方法缺乏针对性，使学习优异的学生获得相对较多的学习资源。所以，初中生物学教学需要关注所有学生的状态，逐渐拉近学生之间的学习差距，帮助学生树立学习自信，才能达到生物学教学的理想目标。
（二）生物学教育理念下教学策略创新的原因
在学生的成长中，初中阶段属于关键时期。初中教学不仅需要完成知识传输，还需要培养学生的个人素养与学习能力。初中生物学教学中，教师需要重点关注生物学教育理念，寻找和学生特点相符的教学措施，帮助学生更加透彻地理解知识点，让学生养成主动思考问题的好习惯，为学生日后的教学开展奠定基础。生物学教学活动开展中，教师需要将生物学教育理念作为基础，合理创设问题情境，为学生创造独立思考空间，增强学生解决问题的能力。另外，对于初中生物学课堂教育而言，生物学教学理念属于重点内容，教师需要在教学中合理使用，保证使用的教学方法具有多元性与科学性，激发学生学习主动性，体现生物学教学理念的作用。在创新教学方案时，教师需设定长远的发展目标，和初中阶段生物学教学需求相吻合，提高初中生物学课堂教学质量。
三、生物学教育理念下初中生物教学策略
（一）对学生进行正确引导，让学生养成正确的生物学知识学习理念
在学生学习过程中，自学能力培养有重要意义，同时也是现代教育的基本要求。在初中生物学教学活动中，学生会接触到大量的自然科学知识，对生命也会有全新的理解。在应用生物学教学理念后，教师需要对学生进行正确引导，让学生拥有良好的学习思路。例如，学习关于“蚯蚓”的知识时，教师可以让学生在课前了解蚯蚓的特点。学生可能会主动寻找蚯蚓、捕捉蚯蚓，通过动手实践的方式，增强学习感受。在生物学课堂教学中，教师需要仔细观察学生的特点，通过有趣的教学内容吸引学生，带领学生进行实践操作，让学生在实践学习中养成良好的学习习惯。实践教学的优势为通过动手操作了解各种生物的习惯与习性，最终达到理想的教学效果。学生在日常生活中也需主动观察常见的生物，找出其他生物和人类存在的共同点与不同点，帮助学生树立生命平等的观念，只有学生懂得尊重生命，才能全面地理解生物知识。
（二）使用翻转课堂教育方法，对教学内容进行深入探究
在生物学科学快速发展的背景下，我们拥有了更加丰富的教学资源，生物学教学其实就是发现问题与解决问题的过程，在生物学教学的初始阶段，教师需要树立基本的研究理念，需要在教学过程中融入生物学教育理念，使学生对生物学知识进行全方位探究。教学方法和教学内容都需创新，教师可以通过翻转课堂教学模式，提升课堂教学质量。例如，在讲解传染病相关知识时，在引入翻转课堂教学模式后，初始阶段为学生提供大量关于传染病的资料，让学生通过自主探究的方法，解决学习过程中遇到的疑问。在课堂教育中还需为学生创造交流的空间，学生将收集到的资料和其他同学分享，通过对知识点的探讨，解决学习中遇到的问题。应用翻转课堂教学模式，学生能对生物学知识进行更加全面的理解，增强课堂教育的全面性与针对性。使用探究问题教学方法，需要对课堂教育过程进行记录，通过数据分析的方式找出课堂教育问题，之后对教学中存在的问题进行完善。总之，翻转课堂教学模式的合理应用，不仅可以让学生更加热爱生物学知识，还能培养学生良好的生物学知识探究思维。
（三）使用多媒体教学方案，体现课程教育的价值
通过了解生物学教学理念可以得出，初中生物学教学需要关注学生的精神需求，培养学生的学习能力。学生通过对生物学知识点的学习，对所有生命都应有敬畏之心，理解众生平等的真正含义，让生物之间和谐发展。在初中生物学教学中，学生还会感受到生命的本质，体会不同生物富有的精神，通过了解生物问题与感悟生物问题，增强自身的学习兴趣。初中生物学课堂的教学内容无法为学生提供全面的生物学知识，在课堂教学中，教师需要利用多媒体技术，通过视频和图片的方式展示自然，让学生真切感受生物学知识。例如，在学习生物圈知识时，教师可以使用多媒体技术展现生物圈中的多种生物现象，让学生了解各种生物的不同习性，最后感受生命的可贵。学生在学习初中生物学知识时，需要自主思考，在有限的教学资源中，实现学习难点的突破，增强自身的学习能力。
（四）通过设置教学任务，增强学生的环境意识
初中生物学教学中，教师需要重视生物学教学理念的重要地位，培养学生保护环境、保护生物的意识。很多学生与自然环境接触的机会相对较少，初中生物学教学主要培养学生的环境保护意识，教师需要起到带头作用，在日常生活中为学生做好演示，让学生对教师的正确行为进行模仿。学生环境意识形成过程中，需要在实践生活中不断总结经验。课堂教育对学生环境意识的形成影响较小，所以在课堂教学中，教师需要通过设置问题的方式增强学生对环境知识的印象。例如，在课堂教学中，教师需要针对教学内容提出相应问题，让学生带着问题回到家中，通过实践对问题进行研究。在实践活动中，学生可以了解自己所生活的环境，感受大自然，从而提升自身的环境意识。课堂教学也需融入环保意识，通过环保意识的逐渐渗透，促进学生走进自然、感受自然，并且通过自己的实际行动保护自然。将问题创设与实践教学相结合，可以让学生了解保护环境的重要性，激发学生在实际生活中保护环境的意识，为家乡环境保护工作作出贡献。
（五）为学生提供充足的教学资源
在生物学教学中，若想保证生物学教育理念得以全面贯彻，为学生提供充足的教学资源是基础条件。从现实角度来看，初中生物学教学资源相对匮乏，生物学教育理念应用中会遇到多方面的因素影响。例如，初中生物学教学缺少实践环境与实验室。从宏观教学角度来看，教师需要对已有的教学资源进行充分利用，利用生活空间，带领学生走进自然，让学生通过观察身边事物完成生物学知识的探究。所以，初中生物学教学需要实现教学资源的合理配置，在学校中合理设置实验场地，满足生物学教学实践需求。在教学中，教师应合理使用探究教学方法，为教学开展提供便利条件。教师也可以在课余时间带领学生参观动物馆与博物馆，增强学生的实践意识，让学生对生物学学科学有更加全面的了解，为初中生物学教学的发展提供更多途径。
四、结语
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一、复杂性研究概况 复杂性是相对于简单性而定义的。所谓的复杂性指的就是一种复杂的属性或状态。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。自牛顿时代以来，经典力学和还原论就一直是科学研究的基石。然而，还原论和决定论无法分析和恰当地解释复杂系统特征性的突现性质。上世纪三四十年代随着系统科学的发展的不断深化，逐渐出现了新的发展阶段———复杂性研究。到了上世纪六七十年代自组织理论、非线性科学的兴起掀起了复杂性研究的第一个高潮。[1]从上世纪八十年代至今，伴随着协同学、软系统理论、耗散结构论、混沌理论等理论的出现和持续活跃，又掀起了复杂性研究的又一轮高潮，之后便产生了SFI和OCGS理论。当下，有的学者把复杂性研究主要分为三大学派：欧洲学派复杂性研究，以普里高津学派为主要代表；美国学派复杂性研究，以圣塔菲学派为主要代表；中国学派复杂性研究，主要是钱学森学派。 （一）普里高津学派 普里高津学派复杂性研究的主要特点是：在基础科学层次上———耗散结构论，探索复杂性，理论视角比较高；以自组织理论为其学术旗帜，他们认为复杂性是由于自组织而产生；同时他们对复杂性进行了深刻的哲学审视，提出了许多有代表性的思想。他们把自己的研究明确划归复杂性科学。普里高津学派被普遍认为是最早把复杂性研究称为复杂性科学，并对其进行系统的论述；其次，他们还拓宽了复杂性的意义。对于复杂性传统的认识是，只有在生命水平以上的层次才会出现复杂性，在物理和化学等领域出现的问题根本谈不上是复杂性问题。但是，普利高津从理论层面对其进行了反驳，并证明了，复杂性是客观世界普遍存在的，同样包括物理层面，而不同领域的复杂性之间具有显著的差别；除此之外，“他还首次系统的梳理了复杂性科学的概念体系，也称为‘复杂性词汇’，具体包括：非线性、非平衡、衡、远平衡、稳定性、自发性、不可逆性、有序、无序、反馈、突变、涨落、自组织、耗散结构、信息等。”[2] （二）圣塔菲学派 圣塔菲学派对世界复杂性研究产生了非常广泛的影响，获有“世界复杂性研究中枢”的称号。该学派以圣塔菲研究所为中心，形成了一个流动的研究群体，世界各地的复杂性研究学者都可以被吸引参与。在这里他们拥有了交流、融合、升华的机会。因此，大量的复杂性研究成果在这里涌现。而圣塔菲自身就是科学前沿涌现出来的一个复杂适应系统。它的主要贡献有：发展了复杂性研究的自组织论进路；扩展了复杂性研究的信息论进路；丰富了复杂性研究的生成论进路；拓展了复杂性研究的计算机模拟进路；开辟了复杂性研究的涌现论道路。[3] （三）钱学森学派 我国开展对复杂性研究主要是从二十世纪八十年代开始的，研究队伍比较庞杂，凡是国外一些大的学派，基本上都有跟踪。但是都不成学派。所谓的中国学派，主要是指钱学森学派。钱学森对中国的复杂性研究最突出的贡献有两点：一是倡议和指导了“系统学讨论版”的学术活动，推进了国内对系统科学及其相关理论的深入探讨；另一个是在上世纪八十年代总结并提炼了“开放的复杂巨系统”理论以及“从定性到定量综合集成方法”的方法论。正是这一成就使得我国的复杂性研究能够在世界上独树一帜，同时这也是钱学森学派在复杂性科学研究中能够“独领风骚，屹立群伦”的根本原因。[4] 二、从三种生物组织水平看生物系统的复杂性 复杂性是生物学具有的固有属性。生物学系统，不论是从细胞还是到生态系统，都是由许多相互影响的复杂方式所构成的。虽然我们可以获得许多关于系统的各个构成部分的知识，但是，我们却很难获得一个复杂的生物学系统的真正定量的以及整体的知识。尤其是，当整个系统中的某一个组成部分发生改变或者是其所处的环境发生改变时，我们更难以获得这个系统是怎样调整其功能的。现代系统论之父冯•诺依曼早就说过，“阐明复杂性和复杂性概念应当是二十世纪科学的任务，就像十九世纪的熵和能量一样。”[5]对于生物学而言，目前为止最成功的、最有效的研究方法依旧是还原论思想指导下的描述性的研究方法。然而，当面对大量的有价值的数据信息时，这种方法就有可能会面临计算机科学中所讲的NP———complete问题，同时也不会对整体视野下复杂现象的定量解释有所帮助。但是，复杂性理论的出现对还原论的假定提出了质疑。它提出了新的概念框架，并且希望能够引导科学范式的迁移。生物的复杂性体现在各个方面，而我们主要从以下三种生物组织水平上———细胞、中枢神经系统以及自然生态系统，去体验生物系统中的复杂性问题研究。 （一）细胞系统 细胞是整个生物体系中复杂的一个系统。若干年来，科学家们在还原论方法论思想的指导下，利用不断革新的生物技术通过对某个基因、某个蛋白质或者是某个生物化学过程进行细致的分析和研究，使得生物学的分子领域取得了划时代的成就。我们也了解了许多关于基因及其产物如何运作的知识。但是，细胞是一个小而全的功能单位。我们只有综合细胞中所有基因及其产物的知识，才能知道细胞作为一个整体是如何工作的。这种“综合”也已经开始研究。例如，当不同的基因决定产物的序列时，一些信号通道的反应就可以被人们所预测。然而，这其中许多通道都是相互联系的，并且还会有多种调控步骤的层叠，同时又会有许多反馈步骤包含于这些多种调控步骤的层叠之中，这就使得人们对一些反应的预测变得尤为困难。细胞内绝大多数的情况都是相互联系的。为了从整体上把握这种相互联系，我们必须找到一个方法去对细胞内的许多组分和产物的等级结构进行分门别类，判定这些组分和产品如何相互影响和被控制，认识多数细胞过程如何适应环境条件的变化以及对变化的条件作出反应。[6]#p#分页标题#e# （二）中枢神经系统 作为生命系统的指挥和协调中心———神经系统，其中枢功能结构为大脑，近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑的结构十分的复杂。按照空间尺度，它的组织层次可分为：分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。在较低的层次上是无法观察到大脑所表现出来的某些高级功能的。因为，这些高级功能之中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人的思维规律虽然是不断变化的，但是在最低层次的客观规律是不会变化的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性；其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此，即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性，这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如，单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式，反映了神经细胞内的复杂的动力学过程。[7] （三）生态系统 地球生态系统被定义为生物和其非生物环境的整合，包含着一种人类和自然界之间存在一个强烈的反馈作用，是一种典型的复杂系统。人们一直试图了解群落和生态系统水平上的复杂性与稳定性之间的关系。在这里，人们把生态系统看做是一种处于混沌的边缘或临界态的适应性复杂系统。生态系统内部的相互作用构成了其有序化、自组织及复杂化的主要动力。这里生态系统被看作一种适应性复杂系统，处于混沌的边缘或临界态。其内部作用是生态系统复杂化、有序化及自组织的主要动力。例如，史密斯森热带研究所（STRI）的KlausRuetzler领导的研究组对红树林生态系统中微生物与营养成分之间的相互关系的研究。他们利用CarrieBow珊瑚礁岛上海洋定位站的大量资料，对伯里兹、佛罗里达和巴章马的长期定位观察所取得的数据进行了非线性分析。他们的结果说明了红树林群落内部和群落之间的营养物质的分布并非是均匀的；土壤的肥力从氨到磷沿狭窄的空间梯度变化；人为的营养富集是主要因子。最后，这项研究说明了自然、农业、水产养殖和城市污染源的变化对红树林生态系统中各成分之间脆弱平衡的影响程度，也说明了网络分析方法有助于综合相关学科的发现以及模拟生物的复杂性。[8] 三、结语 科学研究的最终目的是为了理解自然世界。自牛顿时代以来，科学研究的基础一直被还原论和经典力学所占据。科学家们无论是在认识论的层面还是在本体论的层面都选取了还原论的方式，试图将世界的复杂性通过还原，并对其还原的最简单的组分的分析来得以解决。上个实际五十年代，分子生物学的研究逐渐增多。生物学家们也都是利用还原论的方法，通过对生物系统的还原并对其还原组分的物理和化学性质进行分析来解释生物系统。在分子生物学研究范式的指引下，生命科学取得了巨大的进展。正如DNA双螺旋模型的创立人之一克里克（1916—2004）所说，“现代生物学研究的终极目标是用物理和化学原理解释所有生物现象”[9]。在相当长的一段时间内，生物学的发展笼罩在一种还原论的思想下。然而，自上世纪末以来，基因组学、蛋白质组学、代谢组学以及生物信息学等生物学学科逐渐兴起并兴盛。这使得一场深刻的革命在生物学领域开始发生。很多生物学家开始逐渐认识到还原论的局限性，都认为复杂的生物系统需求一种新的研究范式的诞生。而复杂性理论恰好就可以提供这一新的概念理论。 对生物学的复杂性研究，从方法论上弥补了以前的单一的还原论模式，从方法论上为生物学的研究指出了新的道路，使生物学的发展由以前的还原论与决定论，走向了新的整体论。尽管，复杂性研究为生物学的研究指出了一个新的方向，但是到目前为止，生物复杂性研究还仅仅是一个开端。生物复杂性研究所面临的基础理论框架的建立、跨越多个生物系统的普遍量度、生物复杂性研究数据的、不确定性、弹性和脆弱性、系统分析与分子技术融合的信息处理问题等等将会是21世纪生物复杂性研究的新的挑战。
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引言
环境工程微生物学作为一门边缘学科，它要求学生要将理论与工程实践紧密结合，是一门实践性很强的课程。掌握必要的环境工程微生物学实验技能对于理解和认识环境工程微生物学有关理论，从事环境工程相关研究工作具有重要意义。现代大学教育的目标是培养学时创新意识和能力，将以知识为核心的观念转变为以创新为核心，从强调传授知识到知识与能力并重，培养应用型人才。因此，大量的课程实验成为巩固和加深学生对基本知识和基本技能掌握与理解的必然要求。然而，传统环境工程微生物实验课中，各部分实验项目相对独立，连贯性不强，且内容重复较多，学生在有限的课堂教学中难以系统地把握微生物学实验操作，不利于实现对培养学生的环境工程微生物操作技能和综合素养。面对近年来各种实验课堂教学学时都存在压缩趋势，如何在实验教学过程中综合设计、合理调整、突出重点显得非常关键。因此，我们可以根据实际需求和条件，适当调整实验内容，将原有各相对独立的实验项目按照器皿包扎、配制、消毒，菌株划线分纯、计数、转种、保存，革兰氏染色、菌落观察及菌体特征显微观察等系统串联在一起，形成一个综合性实验。通过该综合实验短期而系统的锻炼，让学生掌握4种以上实验项目的实验技能。
这不仅优化实验教学内容，能够让学生在有限实验教学学时内掌握几种关键的微生物学基础操作技术，而且使他们对环境工程领域所涉及的微生物学研究途径有一个完整认识。结合自身特色，设计综合性实验。如自建的污水处理厂，环境工程专业实验室位于污水厂办公楼内，极大程度上方便了相关实验课的开展。结合此特点，我们提出了“污水生物处理过程中微生物的简单分析”的综合性实验。
一、综合实验教学方案设计
污水生物处理主要是指利用微生物的新陈代谢作用，分解转化污水中的污染物，达到净化水质的目的。生物处理是目前污水处理最有效、最经济的方法之一。污水处理过程中微生物种类繁多，采用传统技术方法和镜检来分纯、计数、观察其中的优势菌株，对比其与进水和出水中主要菌株的差异，有助于了解污水生物处理过程中微生物的生长情况，巩固基本操作技术。长期对不同阶段、环境下污水处理中优势菌株观察，可以有助于正确判断污水处理运行情况。综合性实验“污水生物处理过程中微生物的简单分析”是在综合实验准备环节、细菌计数、划线分纯、形态观察等操作的基础之上，完成对污水中微生物的划线分纯培养、斜面接种、菌落计数(平板涂布法、倾倒法及显微镜直接计数法相比较)、菌落观察、菌体观察(革兰氏染色及镜检)等系列分析工作。通过对污水分离菌的菌落和菌体形态观察，初步判定大致所分主要菌株类型。结合本组的实验结果，了解所选污水处理的不同阶段微生物生长情况。在学习对污水处理过程中微生物生长情况简单分析的方法的同时，强化了学生的微生物基础操作能力。
二、实验教学内容实施
让学生掌握微生物基础操作，并尝试判断污水处理的前、中、后不同阶段细菌生长情况。实验前，先统一以PPT形式讲授整个实验流程及各部分须注意事项，然后开始分组实验。
(1)实验准备环节:配制固体基础培养基和0．85%生理盐水，并分装固体培养基———6支试管(每支5mL)做斜面，剩余装入锥形瓶中;另外，制作试管、锥形瓶的棉塞，并对试管、锥形瓶、培养皿、移液管进行包扎;然后对以上所有实验用品进行高压灭菌。取出后放入无菌操作台中，并用紫外灭菌。用无菌锥形瓶分别取进水、处理中、出水水样，备用。
(2)细菌计数:计数之前首先对所取水样进行梯度稀释，然后按照平板涂布法、倾倒法及用血球计数板直接计数法分别进行计数，尽量让学生了解并掌握三种计数方法的特点与差异，以便今后根据实际情况选择合适计数方法。
(3)划线分纯:取原水样进行平板划线，根据微生物菌落特征分别选取分散开的不同菌落进行再次划线后继续培养，直到获得多个不同菌株。此部分工作由于每次划线培养都需要1天时间，因此若要多次划线分纯，则需学生在课后继续“自助”进行该实验，直到获得纯菌株为止。最后，在已准备好的固体斜面上接种所得已分纯菌株，培养24小时后取出，4℃下保存。
(4)形态观察:取出前一天培养的平板，对细菌的菌落形态和菌体形态分别进行观察。其中菌落形态是观察培养皿内不同菌落形态，初步分析自己分离微生物的种类，并和其他同学的实验结果进行对比，大致判断污水处理不同阶段微生物的差异。菌体形态则是分别挑取具有不同特征的菌落，按照已掌握革兰氏染色方法进行染色，镜检观察。实验过程中，学会具体操作技能是根本，而对实验结果的分析判定同样重要。因此要求学生做详细记录，以便根据所属小组的实验结果分析所取水样中细菌情况。可根据各个实验部分设计不同图表方便学生记录，如表1就是用于实验污水中细菌计数结果记录用表。要求学生根据实验结果，分析所属小组分离出了那些常见菌，以及结合自己实验，判断污水处理过程中有没有哪些菌在不同阶段都存在?如果存在，有哪些?
三、“指导+自助”实验教学模式探讨
采用“指导+自助”实验教学模式，实现课上指导、课下自助。指导老师在课堂上有重点地讲授实验操作技能，学生除课堂学习外，根据自己喜好，或重复练习课堂所学实验操作，或自己设计实验进行分析，也可以参与教师的科研项目进行更深入的锻炼与提高。这种方式不仅是对环境工程微生物课堂实验教学学时有限的弥补，更是对实验教学学时、内容的拓展与延伸，能够充分提高本科实验室教学资源的利用效率，发挥本科实验室教学资源的功能，让学生可以充分利用课余时间熟练实验操作，巩固所学实验知识，增强自主创新技能。在学生自助实验学习过程中，实验室指导老师也可以根据学生个人情况适当安排和指导。可以根据已学“污水生物处理过程中微生物的简单分析”实验进行延展分析，如设计活性污泥法处理污水过程中的“革兰氏阳性与阴性细菌比例情况分析”、“污水处理中最常见菌体的确定与分纯”、“接触池投加药物量与杀菌效果的关系”等实验，促进学生培养自己的创新性思维。#p#分页标题#e#
四、实施效果总结
(一)集中讲授效果
实验课在理论课结束后集中两天授课，改变了实验教学依附于理论教学的从属地位，既保证了与理论课的衔接，使实验在理论的指引下按其本身的规律和系统进行，又能系统、合理安排实验教学内容，使实验内容连续、有序进行。不仅使学生操作起来认真，更重要的是结合实际、系统讲授使得环境工程微生物学实验课程更有意义。尽管课时有限，但六年来的实验教学探讨发现，95%的学生在实验学习过程中有良好表现，并对这种集中式综合设计实验表示非常满意。
(二)学生评价结果
通过对“污水生物处理过程中微生物的简单分析”实验课的学习和课后自己的巩固练习，系统掌握了从实验基本的包扎、消毒等准备工作到细菌分纯、计数，再到菌落、菌体观察等。此外，由于本实验内容是基于污水处理过程中的细菌分析，学校有国内首座高校自建污水处理厂，实验取样方便，实验结果对于我们更清楚认识污水处理过程有积极作用。
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一、国际生物学哲学研究前沿
1．生态学实验。
中国社会科学院哲学研究所的肖显静教授做了题为“生态学实验的‘自然性’特征分析”的报告。他从生态学实验的原则及问题的提出，将生态学实验分为:野外实验，其特点是回归自然;操纵实验，其特点是处理自然;测量实验，其特点是观测自然;宇宙实验，其特点是模拟自然;自然实验，其特点是追寻自然。他认为生态学实验与传统科学实验的本质区别是将实验室搬到自然中，在处理的基础上进行现象的还原，其目标是自然的发现，追求的是科学事实的实在性和自然性。然而自然的复杂性，使得实验结果的准确性受到挑战，为此他提出改善生态学实验的人工建构方面来达到实验中自然性与建构性的平衡。
2．生物进化与人类认知进化。
北京师范大学生命科学学院的梁前进教授做了题为“生物进化和人类认知进化的逻辑符合性分析”的报告，探究人类起源以及人类进化的缘由、过程和结果中蕴含的科学哲学问题，其中的重点在于探寻生物进化和人类认知发展的逻辑符合性。他引入人类的血型系统进行分析，认为血型系统是在进化过程中决定，而长期的演化形成了不同群体中的遗传平衡，群体的演变伴随着血型平衡的打破和新平衡建立。以人类性别进化为例，两性的起源必有先后，而自然的演化是突破原有格局，产生有罪与无罪之争、生错与纠错、美与和谐的对比过程。自然起源的时序性与人类起源认知的发展高度契合。
3．生物学理论变化。
复旦大学哲学学院的黄翔教授做了题为“从自然选择单位和层次的研究史看生物学的理论变化”的报告，他指出对自然选择单位的讨论主要来自两方面:生物界利他主义行为的说明引起的对达尔文个体选择立场的质疑;对新达尔文主义生物学所采用的基因选择的质疑。并试图将该问题近50年的发展历史划分为四个阶段，“互动子”“受益者”等新概念的引入将进入新的本体论领域，且新概念的介入难以用库恩的范式转变来理解，在研究过程中产生的理论变化是使用不同种类的科学实践资源导致的结果，而科学实践是一个复杂的行为，在复制过程中产生的变化，导致了实践行为的多样性。
4．进化理论的多元论。
山西大学科学技术哲学研究中心赵斌副教授的报告“从LPST与SBT的理论争论看进化理论的多元论”着眼于20世纪以来最重要的两种进化理论，费希尔的大规模群体理论(LPST)以及赖特的动态平衡理论(SBT)。对比SBT和LPST，前者理论中涉及了随机遗传漂变、迁徙、同类群间选择以及同类群实体等，而后者仅包括了突变过程与自然选择。他指出一元论的科学说明观至少在进化理论的范畴内是很难达成说明有效性的，而实用主义的传统在这个领域内似乎发挥着更大的影响力，在实际的理论以及经验研究中，应更关注两种理论的互补性以及其他理论对于它们适用范围的补充。任何进化的机制说明都是基于各种(层次与结构)自然事件的表征，非本体论的一元论，而是本体论的多元论。
5．生物学成果思考。
云南大学人文学院哲学系的曾建教授做了题为“真实来自我国当代生物学成果中的生物学哲学思想理论资源”的报告，以吴征镒先生的“三维节律演化与被子植物种类多系、多期、多域发生理论”为视角，从生物学证据中将地质与地史学等相结合，确认被子植物的起源，构建植物的地理分布图景，明确植物的演化方式以及发展方式的认识系统，形成“生命－生物－生物学－生物学哲学”的认识论链条，他认为生物学哲学的理论境界取决于对生物学知识的眼界把握，当代生物学哲学的研究必须重视生物学家的理论成果，从中汲取宝贵的资源进行升华。
6．广义认知。
中南财经政法大学的张凯教授做了题为“自主式人工智能系统的广义认知”的报告。当今人工智能系统的提高，认知主体的改变是传统哲学认识论需要面对的问题。自主式人工智能系统具备感知、认知、学习、思维、推理、判断和决策的能力，人工智能为广义认知、广义意识和广义物质的哲学观提供了理论支持，当代的广义认知是传统认知与数字认知的总和，人工智能提高人类认知世界的能力，广义认知改变了人们认知活动的思维方式。他认为广义认知是一种新的不能被代替的认知方式，因而有必要将人工智能、人工生命和哲学三个学科交叉融合，并且当今哲学研究的大趋势也需要引入跨学科的大数据研究。
7．Pando树。
北京师范大学哲学与社会学学院刘孝廷教授做了题为“Pando的智慧”的报告，Pando是拉丁文，本意为我传播、我延伸、我扩散。在美国犹他州有一片寿命长达8万年的杨树林，叫Pando树。这片树林占地面积广阔，但整片树林只有一个根:PandoRoots。他提倡我们应该从潘多的角度来看待整个生态学哲学，发展多元论的生态伦理，分析人在宇宙中的意义，以潘多树来作为模型，成为潘多展开博物人生，在生态学的交流中相互团结，形成紧密的整体，使生态学哲学的发展更为全面。
二、进化生物学的哲学问题
1．利他性行为的研究。
广东医学院生命文化研究院的贾栗副教授做了题为“‘达尔文难题’的解释方法及其博弈论模型研究”的报告。他指出自然界的利他行为，是进化论所提出的可检验假说个体都要最大化自身的利益的反例。从群体选择理论、亲缘选择理论、互惠理论、副产品理论等分析了解释达尔文难题的几种路径。他提出两种利他问题的研究路径:对动物的利他行为分类并提出分类标准;对人类特有的利他行为进行研究。关于利他问题的研究若只是依靠自然主义的方法是不够的。他认为对于文化驱使的利他行为问题的讨论，除了采用自然主义的方法之外，还应该采用非自然主义的方法。
2．达尔文与法布尔。
中国科学院大学人文学院博士研究生乔文艳做了题为“达尔文与法布尔———因昆虫而生的思想碰撞”的报告。她指出法布尔对昆虫、花草有极佳的兴趣，极具人文精神与浪漫情怀，通过对昆虫的研究产生了对进化论的质疑。而达尔文则是植物学家理性的一派，认为自然界像一个经济体系一样井然有序，物种各负其责，达尔文的进化论揭示了自然冷酷的一面。达尔文与法布尔对昆虫的研究都非常痴迷，从而发展出了不同的观点。报告分别从二人的生活背景入手，分析了他们的著作与通信，阐述了二人观点差异背后的原因。
3．创造进化论和突现进化论。
山西大学科学技术哲学研究中心博士研究生张建鑫做了题为“创造进化论与突现进化论中的过程哲学思想”的报告。创造进化论与突现进化论拥有与现在进化自然观不同的内涵，他认为两种观点在体现了发展进化自然观的同时，前者无法避免生命有机体与物质的对立，而后者忽视了生命有机体与物质之间的关系缺乏过程性与有机性的结合，都具有一定的逻辑断裂。而过程哲学的综合是对两种思想的继承与超越，试图克服逻辑断裂，构建内在一致的、统一的本体论－认识论哲学体系。
4．生命科学哲学研究。
河南中医学院思政部的任滢副教授做了题为“生命科学的哲学性思考”的报告。科技发展引起了人们生活、生产、思维的变革，把科学融入生活，是当代生命哲学研究的现实性课题。她指出当代生命哲学研究的重点应运用历史唯物主义的观点对人的生命尊严、基因工程、生态安全和环境保护等伦理问题进行哲学性的探讨，应把科学技术的发展融入人类社会中，提高生命的价值意义，使科学技术更好地造福于人类社会。
三、生态学的哲学问题
1．生态伦理。
北京化工大学科学技术与社会研究所郭菁副教授做了题为“列维纳斯与布伯关于生态伦理的分歧及启示”的报告。在生态伦理中，自然的价值问题是人类中心主义与非人类中心主义争论的焦点，而列维纳斯与布伯二人对伦理的分歧体现在对“回应”的体悟上。她认为布伯和维纳斯区分了“我－它”关系和“我－你”关系，生态伦理发生在人由意识主体改变为责任主体的过程中，以人与自然之间是一种非对称的平等共在关系为前提，以责任回应的方式确立了人的中心地位，因而人类中心主义与非人类中心主义并不存在冲突。在生态伦理中通过对人的主体性的升华，可以实现二者的统一。
2．群落问题。
北京科技大学马克思主义学院毕丞讲师做了题为“‘群落实在论’研究述评”的报告。群落这个概念不能用精确仪器直接观察测量出，使群落的实在性问题遭到质疑。群落个体论与机体论之间的分歧引发了群落是否存在的争论。他认为在对群落的构建、演替和重建的过程与现象研究方面，未来群落实在论的研究方向应将关系实在论，结构实在论和过程实在论等科学实在理论作为未来分析的工具。山西大学科学技术哲学研究中心博士研究生王雯的报告题目为“群落机体论与个体力争论研究”。至今对群落本质的争论仍然存在，而对群落的研究主要表现为以整体论为代表形式的群落机体伦思想，与以还原论为代表的群落个体论学派之间的对立，她指出群落机体论思想是整体论的典型代表形式，强调整体各部分之间存在相互的联系，群落是一个有机体，个体论则是翻版的还原论形式，强调将群落层次分解为组成部分，忽视了群落物种之间的相互作用，两派之争成为群落实在性问题的起源。我们应当通过分析两种形式的争论来梳理整体论与还原论之间的复杂关系。
3．原假设问题。
云南师范大学李际讲师做了题为“生态学假说的实验检验的原假设困境与解决”的报告。对于生态学假说的三种检验方法分别为实验方法、建模方法和文献方法，以奎因和邓纳姆为代表，二人通过普莱特的科学说明模型指出一般不存在原假设。因而将原假设困境分为统计学范畴和生态学范畴，在统计学范畴上以费希尔为代表的证伪主义和N－P的非判决性使原假设理论上不能被严格检验;在生态学范畴上因为生态过程中因果关系的演化以及非原假设，使实验也无法严格检验原假设。对于以上几种困境他指出可以通过降低p值、谨慎选择原假设、对非原假设采取非中心化和双侧检验来解决。
4．合成生物学。
山西财经大学王绍源讲师做了题为“合成生物学的伦理问题探讨”的报告。他以卡布尼克与穆雷主编的《合成生物学和道德:人工生命和自然的界限》为视角，围绕“扮演上帝”“本质、内在价值、道德价值”“多元化的道德问题”“公共政策”四个主题为重点对合成生物学的伦理问题进行了深入的探讨。合成生物学符合达尔文主义的进化观念，但是也可能会造成无法预估的环境效应，他认为随着合成生物学的发展，需要重新定义一些传统边界，参照当前环境政策对合成生物学进行反思，调整公共政策以及不断修正合成生物学的应用范围。
5．整体论与还原论。
山西大学科学技术哲学研究中心硕士研究生张江在其题为“整体论与生态系统思想的发展”的报告中指出，20世纪初，生态学表现出高度整体论的倾向，60年代系统生态学的出现，以奥德姆兄弟为代表的潜在的还原论的观点将生态学领域的研究推向整体论与还原论之间的对立，她认为对于生态系统研究来说，在承认整体论的本体论地位基础上、方法论意义上应坚持整体论与还原论并重，这对未来生态系统研究中整体与个体的定义、稳定性与多样性、复杂性等问题的研究也具有重要的实践意义。中国科学院大学人文学院博士研究生何进做了题为“内涵研究———基于对奥德姆生态系统整体论的批判及革新”的报告，奥德姆兄弟是“系统”生态学的倡导者，一些整体论者认为尤金•奥德姆的观点是一种“还原论者的整体论”，他们对于生态系统在本体论上是怎样的实体的问题没有描述清楚，本体论上的整体论与方法论上的还原论相互矛盾，他指出本体论上应对生态系统的本体论地位进行合理界定，在方法论层面要考虑其可预测性问题，协调整体论与还原论之争。
6．个体性概念。
厦门大学人文学院哲学系杨仕健讲师做了题为“当代生物学哲学中的个体性概念”的报告。其中认为，个体的概念从达尔文时代开始被经常使用，关于个体的划界是现代生物学研究的基本依据，他指出生物的个体性在不同时期有着不同的主题。首先经历了动物有机体的讨论，个体的整体性与特异性的问题使人们转向对生物学个体概念的研究，关于“物种是不是个体”的问题，将人们转向了对生物学个体性概念问题的新讨论，一方面对不同领域中的生物学个体性进行整理归纳，另一方面更深入地探讨个体性概念的本体论问题。个体性概念的研究在历史中是变动的，在思想上是多元的。
7．生态学说明。
郑州大学王翠平讲师的报告题目为“生态学说明基本问题分析”。生态学说明的几个基本问题为研究的说明项与被说明项，生态学说明的基本形式以及其有效性问题。她指出生态学说明的基本过程通过统计学方法首先选择变量，之后为了研究要素之间是否相关提出假说，通过建立模型来进行解释，最后筛选模型进一步说明要素之间的相关性。通过分析证明相关性可能是因果相关性，也可能是非因果相关性。而当前这种统计相关模型仅仅做到了对各要素间相关性描述，仍然无法真正揭示其中的因果关系。
四、当代生物学哲学中的重大问题
北京师范大学哲学与社会学学院的李建会教授做了题为“生物学哲学重要问题研究的研究意义、研究思路和总体框架”的报告，随着生物学哲学著作与论文的不断增多，国际上对生物学哲学的研究越来越全面深入。针对国内外生物学哲学研究现状及其重要问题提出了关于生命的本质、生物学的解释方式、理论结构和生物学的自主性;进化生物学中的哲学问题;生物的个体性、多样性和分类的哲学;人类起源和演化的哲学问题;合成生物学、数字生物学与人工生命的哲学问题五个主要研究方向。清华大学的王巍教授做了题为“生命的本质、解释方式、理论结构与生物学的自主性”的报告，提出该领域的主要研究问题为:生物学是否是自主学科还是物理科学的分支问题;生物学中的功能解释和目的论解释的合理性问题;生物学中是否存在规律以及生物学的理论结构与物理科学的差别;还原论、整体论和生物学的自主性问题。华中科技大学的于小晶讲师做了题为“进化生物学的哲学问题”的报告，她指出该研究的主要内容为五个方面:科学的标准问题与对神创论的批判是生物进化科学性问题的重点研究内容;适应主义的内涵及其形式与反适应主义提出的所谓与选择无关的因素成为适应主义与反适应主义的重点研究方向;通过进化是否是进步的观点来探讨进化与进步的关系问题;对索伯和威尔逊的多层次选择理论和探究人类利他行为与文化对人类行为的影响成为选择的单位、层次和利他进化问题的研究重点;进化的统计特性根源问题侧重于研究非决定论与进化论的统计特性根源和决定论与进化论的统计特性根源。华南师范大学的董国安教授做了题为“分类学的哲学问题”的报告，他指出问该研究主要面向生物学个体性问题;有关自然类和物种的形而上学问题;类词项的语义学问题;系统树的推导以及系统发育的证据问题。他主张根据分类活动的基本特征来考察上述的哲学问题，通过全面总结当代系统分类学以及有关自然类的哲学研究，在区分定义、鉴别和命名的基础上建立一种能够覆盖自然类的形而上学、类词项的语义学、构造系统树方法论等问题的分类学哲学，建立新的分类学研究领域。北京师范大学的山郁林副教授与北京师范大学生命科学学院的梁前进教授共同做了题为“人类起源和演化的哲学问题”的报告。主要内容为智能设计论在人类起源问题上对演化论的挑战及其批评;人类起源和演化的证据和原因分析;人类的多地区起源假说和单一地区起源假说的合理性评价问题;劳动在人类演化中的作用;语言演化问题;人类意识和人类心理进化的哲学问题;人类社会性行为的起源和文化进化的哲学问题是本领域的主要研究问题。人类的起源和演化是演化论研究的核心问题之一，该问题的研究对人类历史的发展来说形成了一种新的思想范式。南开大学的任晓明教授做了题为“人工生命的哲学问题”的报告，该课题的主要研究内容为合成生物学的核心理念的本体论、认识论和方法论问题;合成生物学的伦理挑战及对策;数字生物学研究的本体论、认识论和方法论问题;数字智能生命体与智能和心灵的本质;数字人工生命的伦理挑战及对策。他主张在充分把握当代合成生物学、数字生物学的研究思想方法与前沿的基础上，对人工创造新生命的本体论问题、认识论问题、方法论问题和伦理问题进行解释，全面系统地研究人工生命的哲学问题。
五、生命的本质、生物学的解释方式和生物学的理论结构
1．科学定律。
清华大学科学技术与社会研究所的王巍教授在其报告“生物学中的科学定律”中，认为生物学概括难以满足科学定律的普遍性，真理性以及自然必然性。而生物学哲学界对于生物学定律问题有三种反应，生物学没有定律;生物学有定律;生物学有定律，主要如均同定律或抽象(数学)定律。在这里他比较赞同索伯的观点，即生物学中存在科学定律，对于传统“定律”的理解我们可以进一步进行修正，结合定律与历史，有助于增进我们对进化以及科学的理解。
2．遗传密码的解读。
山西大学科学技术哲学研究中心杨维恒讲师在其报告“遗传密码语境论基础上的意义分析”中指出，在现代分子生物学的语境下，对遗传密码的内涵理解有三种观点，反对者认为遗传密码的概念在运用上并不具备解释效力，有些人认为遗传密码具有有限的理论作用，而支持者则试图对基因信息的性质分析来解读遗传密码的概念，遗传密码在本质上与语境相关，对其语境的解读就是语形、语义和语用的统一。语境不仅成为遗传密码合理存在的前提，在不同语境下对它的解释也具有了不同的意义，语境论的平台为遗传密码提供了更全面与准确的解释。
3．表观遗传与进化论基因。
中山大学博士研究生陆俏颖做了题为“表观遗传与‘进化论基因’”的报告，基于进化论是否需要彻底的理论修改才能容纳表观遗传的问题，她认为对进化论意义上的三个概念，基因、环境和表型概念应予以澄清，进化论基因不需要局限于DNA分子的物理限制，可容纳其他可遗传的对表型有影响的分子或物质，即进化论意义上的基因概念可以容纳表观基因，因此现代进化论并不需要进行彻底的理论修正以容纳表观遗传。
4．容纳性证据。
中山大学博士研究生翁永坤同学的报告题为“影响自然选择理论接受的主要证据类型———容纳性证据”。其中指出，预测性与解释性证据无法令生物学家接受自然选择理论的解释。解释和预测的区别在于科学家提出理论的动机不同，而容纳性证据是先提出理论，然后发现证据，最后由理论推导出证据，是预测证据与解释性证据过程的新的排列。他认为容纳性证据填补了预测与解释二分引起的解释性证据的不足，充分填补以及修正了理论原有的不足与错误，成为自然选择理论被接受的重要证据。
六、结语
生物学范文8
初中理科分科教学和综合教学在江、浙两省已施行多年。在生物学课程设置、考核方式、学科师资等方面的不同，导致学生在知识本身的维度、学习的主动性以及知识的建构上存在很大的差异。面对课程综合发展的趋势，建议初中生物学科降低中考难度，改编教材，加大学科之间的交叉力度，拓展教学资源来源，提升教师专业素质和改变集体备课模式。
关键词
初中生物学教学；分科教学综合教学；比较和分析
目前，初中理科教学在全国大部分省市实行分科教学，但在浙江、深圳等少数省市实行理科综合教学。初中理科综合课程改革始于1991年。期间，河南省及武汉市等也曾参与该教学改革［1］，但最终都因“教师不适应，校长不支持，社会不理解，家长不放心”等原因而终止［2］。对于初中生物学科，到底是综合教学还是分科教学更能适应学生发展?目前尚未见定论。为此，笔者对江、浙两省初中生物学教学模式进行了初步的分析和探讨。
1生物学教学模式差异
江、浙两省初中生物学教学模式的差异主要表现在课程设置、考核方式、师资配置等方面。
1．1课程设置及考核
浙江省初中学段实行理科综合教学，课程包括物理、化学、生物学、地理四部分内容，课程教材选用浙教版教材，共有6册，每学年学习2册，一般每周5课时;江苏省初中学段实行理科分科教学，生物学课程在七年级、八年级开设，课程教材选用苏科版教材，共有4册，七年级每周3课时，八年级每周2课时。考核方式上，浙江省理科综合课程参加中考，闭卷考试(时间2h)，试卷总分180分，其中生物学部分36分，占总分的20%。江苏省生物学课程参加八年级下的初中结业考试，开卷考试(时间1h)，试卷总分100分。
1．2学科师资
浙江省的科学教师一般来自物理专业、化学专业和生物学专业。而江苏省初中生物学教师都是生物学专业师范类毕业生。科学综合学科的教学要求和传统分科教学培养出来的专业学科教师之间的矛盾，是目前该综合学科推行碰到的主要难题之一［2］。物理、化学教师教生物学知识的现象很普遍。教师专业素质很难跟上课程改革的步伐。
2生物学教学优势比较
不同的教学模式必然产生不同的教学结果，主要表现在以下三个方面。
2．1知识的维度
在知识的广度方面，由于浙教版科学综合课程中涉及生物学部分仅占20%～25%，而苏科版生物学教材有4册，相比之下，苏科版教材比浙教版教材的生物教学内容要多一些。例如，苏科版教材中的“健康的生活”、“关注我们的家园”、“留住碧水蓝天”3章内容贴近生活、实用性强、能学以致用，但在浙教版教材中未涉及。在知识的深度方面，应中考要求，浙江省从课程标准、教材到课堂教学对生物学科的要求较高。例如，对初中生物学的主干知识点之一的光合作用内容，苏科版教材是由海尔蒙特和萨克斯的实验直接呈现光合作用的概念，对于光合作用的原料中为什么有二氧化碳?叶绿体是什么结构?光能是什么?为什么产物中有氧气?为什么说光合作用合成有机物，储存能量等内容都不要求理解。而浙教版教材则从海尔蒙特的实验、普利斯特莱的实验、萨克斯实验、金鱼藻实验和恩吉尔曼的实验先后得出光合作用的原料、产物、条件和场所，在此基础上要求学生总结光合作用的文字表达式，并同时转化配平得出化学方程式，由此使学生从能量转化的角度和在能量的概念基础上，理解光合作用合成有机物、储存能量的概念。在知识的连贯性方面，在浙教版教材中，生物学科的入门由生物非生物开始，直接进入常见动物和植物以及生物体结构层次的学习，而并不联系为什么要学习生物学、研究生物学等内容，或许这符合综合学科的特点，知识总体跨度大，必须在有限的时间内迅速进入主体知识网络。而苏科版生物学教材，同样由生物非生物入门，而后则通过了解“生物生存的环境”，知道“环境影响生物”，同时“生物适应环境并且影响环境”等，引导学生研究“生物非生物构成的生态系统”，包括最大的生态系统“生物圈”，其环环相扣，系统性强，符合学生的认知。
2．2学习的动机
作为一门中考学科，浙教版科学教材容量大、课程紧、难度高，大部分生物学实验周期长，经常需教师将学生分组实验简化为演示实验甚至视频进行教学。此外，两种教材的要求也不尽相同。例如，对“生物的保护色”这一概念，苏科版教材增加了“寻找教室里的蝴蝶”和“捡豆子游戏”，引导学生在活动中更好地理解知识;从联系生活实际的角度上比较，关于运动系统，浙教版教材一笔带过，而苏科版教材则从人体骨骼、骨连结和骨骼肌三方面，全面介绍了人体的运动系统，并以长骨为例，详细介绍骨膜、骨质和骨髓，使学生懂得骨折为什么可以愈合，造血功能来自于哪里等，能激发学生学习的兴趣。学习主动性无疑是学生受益终身的科学素养之一。目前江、浙两地学生对生物学知识学习主动性的差异明显，这可能与教材中知识深度的不一致及其趣味性的强弱有关。江苏省的学生对生物学这门课程其趣味性大、实用性强而又没有中考压力的学科学习主动性强。这将在很大程度上激发他们对生命科学乃至自然科学的学习和研究热情。
2．3知识的建构
对于陈述性知识，学生如果没有先前知识的铺垫，是很难掌握的。例如，对“视觉的形成原理是凸透镜成像”内容，浙教版教材中在“光的折射”和“凸透镜成像”后面直接安排“视觉的形成”，学生对该知识的建构可谓水到渠成;在苏科版教材中，“视觉的形成”在八年级上册第二章，而“凸透镜成像”属于物理课程，其教学进度在生物学课程后，学生没有光的折射和凸透镜成像的概念，不能理解眼球的成像原理。同样，在浙教版教材中，“生物的呼吸作用”安排在“氧化”知识点的后面，学生能够很透彻地理解呼吸作用的原理以及物质代谢和能量转化的关系;在苏科版教材中，七年级上册最后一章就出现有机物氧化分解产生能量的“呼吸作用”知识点，而“氧化”这一概念需要到初三化学才会涉及。由此表明，在使学生更好地融会贯通、完成知识的迁移方面，综合课程具有明显的优势。
3优化初中生物教学的几点建议
基于以上分析，初中生物学综合教学与分科教学各有利弊。如何扬长避短、优化课程设置是目前急需考虑的问题。教育部《基础教育课程改革纲要(试行)》要求改变课程结构过于强调学科本位、科目过多和缺乏整合的现状，设置综合课程，以适应学生发展需求，体现课程结构的均衡性、综合性、选择性［4］。初中阶段设置分科与综合相结合的课程，积极倡导各地选择综合课程，显然是课改的趋势所在，但其在推行过程中出现来自各方面的阻力，源于该课程还存在诸多不完善的地方。由此提出以下建议:
(1)降低中考难度，改编科学教材，扩大学科知识广度，加大学科之间的知识交叉力度。避免科学综合课程成为分科课程的大拼盘，增强生物学知识的连贯性。拓展教学资源来源，使教师和学生有更多的时间开展实验教学，培养学生的动手能力和实践精神，提高提出问题和解决问题的能力，学以致用，激发学习热情和学习主动性。
(2)提升教师专业素质，增加在职教师生物知识培训和实践机会;扩大科学教育专业师范生招生;在同一备课组内增加集体备课和交叉听评课的力度，争取实行先学后听、先听后议、先议后教、先教后评的教学模式，加速教师生物学专业素养成长。
(3)从学校开始，从教师开始，改变原有教学观念，提升科学综合课程的社会影响。通过学生素养的提升，让更多社会人士接受并加入开发科学课程资源的行列中，共同为未来科学综合课程的发展努力。
作者：朱卫娉 单位：江苏省苏州工业园区东沙湖学校
主要参考文献
［1］常安驹．2003．中小学科学教育改革进入关键时期．中华读书报，3
［2］戴劲松，卢娟．2005．新仁•初中科学课“开”“停”之争．中国改革报，3
