摘要：叙述了建构主义下科学本质的内涵、生物教学中凸显科学本质的意义，以及从三个方面提出在生物教学中如何体现“定量化”这一科学特征，让学生认识科学本质。
关键词：科学本质；定量化；实践
科学本质的教育是近年来世界范围内科学教育界关注的热点问题之一，现行的《普通高中生物课程标准》强调了学生对科学本质的认识。然而现行情况不容乐观，部分学生对生物学科产生了“半文半理”的印象，归其缘由是教师在教学过程中失去了自然科学应具备的特征，课堂教学停留在背概念、用概念的层面。生命科学是一门自然科学，教师在教学中要体现科学的本质和特征，方能提高学生的科学素养，实现科学教学的核心目标。
一、 建构主义下的科学本质观
建构主义主张科学的本质即科学探究，它认为科学的本质不在于掌握真理本身，而在于探索真理的过程，在于探索真理背后科学家的探究精神，科学家的一系列的思维方法。科学知识可变，但知识背后的思维品质、探究方法和创新精神却是永恒的。在探索自然界的过程中，科学家们使用了一些特有的方法来观察、思考和求证，并形成了自然科学的如下特征：定量化（精确的测量）、严格细致的观察、对照实验、量化的预期、用实验检验预期和假设、科学在自我更正的过程中积累和进步、科学过程。
二、 生物教学凸显科学本质的意义
“十三五”规划提出要深化教育改革，把增强学生社会责任感、创新精神、实践能力作为重点任务贯彻到国民教育全过程，现行的《普通高中生物课程标准》也明确将提高生物科学素养作为课程的基本理念之一。提高科学素养，增强学生创新精神和實践能力，生物学科作为科学课程必须承担的责任就是凸显科学本质，实践科学过程，理解科学特征。
三、 科学本质观下的生物教学实践
目前，有的理科课堂教学是现有知识的机械接受和提取应用，在这样的教学模式下学生的科学素养、创新精神无从谈起。刘恩山教授指出：“科学教育以两方面的认识为基石：一方面是对儿童的特点和他们的学习规律的认识，另一方面是对科学的性质、特点和思维方法的认识。”作为一名科学教师，首要是清晰地定位科学的性质和特点，并以此指导生物学科的教与学。在生物学科教学中，有很多途径可以渗透科学的本质教育，如探究性学习、生物学史教学以及STS教学等，但不管以何种途径，教师都要极尽所能让学生感受到自然科学的各种特征，包括定量化。定量化是科学的基本特征之一，科学依赖于定量化的工作、依赖于精确的测量。在自然科学的很多领域中，科学家给予可定量化研究的问题最高的优先权。
（一） 呈现测量数据，增强直观感受
科学家对于一些生物现象、规律进行测量，最后获得的数据可增强学生对一些概念、知识的理解。例如我们说脂肪是良好的储能物质，具体测量数据是1g脂肪氧化分解可以放出约39kJ能量，而1g糖原可以放出17kJ；又如动物激素调节的特点之一微量高效，科学家也进行科学的量化，3t新鲜动物甲状腺中才提取出0.23g的甲状腺激素；人体血液中甲状腺激素的含量只有3×10-5～1.4×10-4mg/mL，而甲状腺激素可以使人体产热4200kJ；再如能量流动的“逐级递减”这一特点也可在赛达伯格湖的量化数据中通过计算获得感性认识。
类似的例子还有很多，教师在授课过程中可通过语言让学生感受到科学结论的获得依赖于精确的测量，任何科学的预期都要经得起多次实验来定量化地检验。
（二） 解读图表，提高信息处理能力
科学实验与生产实践中产生大量的生物学数据，如研究酶活性的实验数据、研究光合作用与细胞呼吸的实验数据、遗传杂交实验数据等等，这些数据及其背景是一个良好的命题素材，也是体现学生科学素养的一个重要方面。平时的教学、练习中教师需要有意识地渗透与高中生物学知识密切相关的数据、表格，从而培养学生对生物学数据、表格中所蕴含的反映生物学客观事物属性的信息提取的能力。
人教版的教材中有较多相关素材，教师平时多关注教材、挖掘并利用教材，就可以在平时的课堂中训练学生的思考能力。例如在《物质跨膜运输的方式》这一章节中，教材呈现了丽藻细胞液与池水的多种离子浓度比的表格，一些老师对此视而不见，通过动画就突破了三种跨膜运输的方式，如此的教学方式虽然在短时的应试成绩上没有明显区别，但久而久之学生的思维能力就会弱化，科学素养的培养也无从谈起。在一位老师的课堂教学中，他将问题探讨“人工的无蛋白的脂双层膜对不同分子的通透性”以及上述表格作为背景素材呈现，并提出层层递进的支架问题：①K+、Na+、Cl-等带电离子能否直接通过脂双层？能否通过细胞膜？②这些带电离子的运输方向如何？③为何能够逆浓度梯度运输？通过师生探讨，最后得出主动运输的条件、特征。该老师还利用该节内容的技能训练，巧妙地创设了新的情境，不仅训练学生对坐标图数据的解读，更实现了核心概念的迁移。
（三） 运用数学方法，展示自然规律
当然，授之以鱼，不如授之以渔。课堂教学中要利用好科学家测量的数据来使生物知识直观易懂，也要巧设图表情境增强学生处理信息、寻找规律的能力，更要引导学生运用数学的方法来分析生物现象和规律。人教版高中教材中最典型的实例就是“孟德尔遗传规律的发现”以及“种群数量的增长”，即对生物现象构建数学模型。运用数学的方法，将事物间的联系以简明、准确、显而易见的形式表示出来；当一种自然规律以数学语言表示时，要比文字的方法更准确，更容易理解。
生物学中有很多实验，数据处理是生物实验报告的重要组成部分，其包含的内容十分丰富，例如数据的记录、验证和寻找生物学规律等。在教学中教师就要引导学生设计表格记录数据，并寻找变量之间的关系，从而发现规律。例如，在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂时，学生通过观察不同的分生区视野，得到样本1和样本2的数据，记录在教材提供的表格中。教师可引导学生思考一张表格中应该包括哪些项目，统计样本1和2的目的是什么？怎样进一步减小实验误差？通过这张列表学生对“细胞周期中间期所占时间最长”有了深刻的认识。
再如，教材能量流动的最后有一个技能训练——分析和处理数据。根据科学家量化的数据，学生首先可以感受到生物体内能量主要储存在含碳有机物中，以化学能的形式存在，所以要计算生物体内的储存的能量可以先量化生物体内的含碳有机物，这是研究能量流动的一个基本方法。其次，根据教材引导的问题学生通过计算最后汇总出如下图解：
我们说科学理论只有当它们被实验反复证实以后，科学家们才会接受；那么学生的知识建构也可遵循这样的规律。学生在学习能量流动的过程时，先对每个营养级能量的输入和输出构建了如下的模型，但准确说这只是预期，这个预期是否实现，还需要合理的量化，学生通过该技能训练就验证了“生产者只利用了1%左右的太阳能”“输入到某一种群的能量一部分通过呼吸作用散失”等这些预期的规律。
高中生物概念繁杂，理科教学要重知识，更要重知识产生的过程，重视知识产生背后的科学品质。科学课程是科学素养培养的主阵地，只有一线教师在课程设计和课堂教学中主动有意识地凸显科学本质和特征，才能完成国家对现代人才的需求，这是科学教师的使命。
参考文献：
[1] 刘恩山.中学生物学教学论[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2] 张大海.高中生物学科教学中的科学本质教育[J].中学生物学，2014，（7）：27-29.
作者简介：
浦佳丽，江苏省苏州市，苏州大学医学部基础医学与生物科学学院；江苏省无锡市，江苏省天一中学。endprint
