生物科学定义精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇生物科学定义范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

2009年7月，伦敦大学学院艺术史系现当代艺术首席讲师弗朗西斯 史翠斯（Frances Stracey）在“自然评论”杂志（Nature Reviews）“科学与社会”专栏（Science and Society）发表“生物艺术：美学背后的合理性”一文（Bio-art：the ethics behind the aesthetics），描述了生物艺术在西方的起源：

“1936年，爱德华 史泰钦（Edward Steichen）在纽约MoMA美术馆展出了一组非常奇怪却异常美丽的飞燕草花朵。这些花朵并非来自于自然界，而是史泰钦一系列化学实验的产物：他把飞燕草花的花种泡在配了植物盐基的化学液体中，植物盐基中所含的毒素可以诱发花种多倍繁殖，使被浸泡的花种产生变异。值得注意的是，在这个具有艺术倾向的化学实验中，那些难看的，发育迟缓的，带病菌的不合格花朵没有在这个展览中展出，这显露了物种天然选择定律在生物艺术中要扮演的角色。”

这段记录传达给我们两个信息：一，早在二十世纪初就有艺术家尝试将生物科学发展为新媒介进行艺术创作；二，物种天然选择定律将成为未来生物艺术研究的主要依据。

2000年卡茨的荧光兔“Alba”诞生了，这是第一个有生命的艺术品。在法国的一所大学生物实验室的帮助下，卡茨的荧光兔子得以完成。

虽然科技曾间接或直接地推动了艺术史的发展，但新科技与新艺术从来没有像今天这样如此紧密地结合在一起（新媒体艺术、纳米艺术等）。在生物艺术实施过程中，如果没有科技成果?c科学家的参与，几乎不可能诞生有生命的作品。委托生产与合作已成为生物艺术的必然方式。

然而，生物艺术如同科学实验，必须是可行的，有科学技术支撑的。因此，生物艺术被分为生物艺术设计和生物艺术两大类。由于大多数作品受各种客观条件的限制，所以只能在这个阶段以概念和视觉图像的形式显示。

地球上适者生存是自然法则。人类干预或基因重组是未来生物进化的必要吗？如果上帝（自然）创造的所有生物形态被称为“第一大自然”，那么人类在实验室创造的生物形态就可以称为“第二大自然”。“第二自然”生物圈能否与“第一性”兼容？人能代替上帝吗？上帝在未来扮演什么角色？新生物的伦理和文化又该建立？这些都动摇了现有的文化伦理秩序。人工生态能否成为未来自然生态的补充？人工进化能恢复和增强自然生态系统中弱化的基因以适应未来气候和环境的变化吗？对于人类来说，对不同气候和生态环境的优化、淘汰和适应是生物群落自我调节的几千年，但它只是加快了步伐。在这个展厅里，一本被赋予生物学艺术的《圣经》的硬拷贝，指出了我们在未来社会面临的严肃主题。

这也是生物艺术与其他艺术不同的重要标志。生物艺术总是伴随着技术、伦理和文化。生物艺术既是一种艺术，又是一种新的文化生态及伦理关系。

当一群没有父母和上帝的人不是在实验室出生的时候，第一个影响就是伦理。“第二天性”的诞生伴随着整个秩序和价值观的变迁。后神时代的圣经不会由一个人创造。它是文化体系的更新和观念、法律和相应社会关系的适应和生存方式的确立。“生物技术的唯一目的是为人类的健康和长寿服务，”李山写道。生物艺术与人类的健康长寿无关。它涉及整个生命世界和所有生物物种。生物艺术不仅为我们提供了一种理解艺术的新途径，也考验着人类的思维和人类的态度。

在维基百科中，生物艺术被定义为“一种以活体物质为媒介的艺术实践，作品创作于实验室和/或艺术家工作室中。以生物科技为创作工具，如基因工程，组织培养和克隆。”此定义最终修订于2010年9月27日。

这个定义存在几个问题。从前面介绍的案例来看，在传统的艺术家工作室中完成这种知识结构，操作过程，人员和设备配备都异常复杂的实践，是几乎不可能的事情。另外，艺术领域也没有足够的资金来支持这种项目的正常进行。并且，这个定义中并未包含纳米科技。

篇(2)

[关键词]科学素养生物科学素养生物学课程中学生物教学

生物学隶属于自然科学。生物学课程是一门科学课程，这是生物学课程的基本性质之一。科学是一个内容丰富的知识体系，其中就包括人类认识自然界的一些特殊途径和方法。正由于有了这些对生命世界准确地提出问题及获取较为可靠答案的方法，如观察、量化、求证和思考等，人类对自身和环境的认知才能日益深入、全面和可靠。这些方法反映出自然科学与其他领域认知模式的不同，也体现了科学最基本的特征和本质。生物学课程作为一门科学课程，不仅要传播科学的事实和概念，更要体现科学是一个探究的过程。生物学教育的宗旨应该是培养全体学生的生物科学素养。这一宗旨的确立，将使我国生物学课程产生一些重大变化。理解这一新的课程理念，也将有助于生物老师们的教学改革和实践。

一、关于科学素养的认知

我国基础教育的任务是培养未来的合格公民。在当今科技产品比比皆是、科学问题在我们的生活中无处不在的时代，未来的公民中有一部分人将会成为科学知识或科技产品的创造者或生产者，而几乎所有的人都将是科技产品的消费者。他们在个人生活和社会生活中，要去面对各种各样与科学相关的问题，并做出决策。这些都要求生活在当今和未来社会中的公民具有一定的科学素养。

(一)科学素养概念的提出

20世纪60年代以前，中学科学教育并不强调“科学素养”。随着60年代的理科课程改革的浪潮，人们才提出了科学素养理念。70年代初期，在一些教育发达国家的中学自然科学课程中就提出了科学素养的理念，并把培养学生的科学素养作为课程的基本任务。80年代以后，这一课程理念已经被科学教育家和大多数理科教师所认同，成为当今理科课程发展的一个共同趋势。对科学素养的解释，因时代而有所不同，并且随着时代的发展而发生认识上的变化。即便是在同一个时代，不同的机构、组织或不同的专家对科学素养的解释也不完全相同。因此，目前尚没有一个严格的、统一的定义。国内现在多数人认可的解释是：科学素养是指了解进行个人决策、参与公民和文化事务、从事经济生产所需要的科学概念和科学过程。科学素养最基本的含义是指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。由此可见，科学素养包括了两个不同的方面：一方面是对科学知识、态度情感、价值观及科学技能的掌握情况；另一方面是在已有基础上提高自己科学素养的能力。还有一些人认为，科学素养是指一个人对自然科学领域中核心的基础内容的掌握情况，自然科学的核心基础应该包括：①学生理解基本科学现象、规律，以及科学原理是如何用于技术领域之中的；②学生以在学校的学习为基础，形成终身学习的基本能力和习惯；③学生能够理解或解释发生在身边的科学现象；④学生能够形成正确的态度、情感、价值观和科学的世界观，并以此来指导自己的行为；⑤学生应掌握一系列的相关技能，包括操作技能、科学探究一般技能、比较、判断、分析和推理等思维技能，以及创造性和批判性的思维方式。

不同的学生在学习自然科学时会表现出不同的天赋和特点，有些学生在学习理科时能表现出很强的数理逻辑优势，有些则会在理科的学习中遇到困难。现代科学教育强调面向所有学生，旨在培养所有未来公民科学素养。因此，对不同的学生来说，科学素养应该有不同的要求。但不论要求的差异如何，科学教育都要使这些学生在原有的基础上得到发展，达到一个最基本的要求。一个具有科学素养的中学毕业生不一定要以科学或工程技术为职业，然而每个公民必须具备科学素养，才能使他们在面对日常生活中的科学现象、事件和观点时，能够运用科学的原理和方法去做出判断或决策。

(二)具有科学素养的人

严格地定义科学素养会有一些困难，因此一些专家和科学教育组织回避去直接定义科学素养，而是用对具备科学素养的人进行描述，间接地解释这一理念。如具备科学素养的人应该：①具有良好的科学态度和科学情感，包括探索自然的好奇心和求知欲、科学的价值观念、对科学学习的正确态度；②掌握了科学的基本概念和原理；③具有基本的科学探究能力，及对事物的观察能力，思考问题的能力，创造性地解决问题的能力，具有批判性思维的能力及在团队中的合作能力等。

科学素养理念的提出，为中学自然科学课程指出了新的方向和任务。理解这一理念，将有助于生物学教育工作者更好地去制定和实施中学生物学课程方案。

二、关于生物科学素养的认知

“科学素养”是20世纪90年代以后许多国家的教育家在课程改革中的共同声音。它已成为我国新一轮理科课程改革的基本目标。在理科课程分科设课的国家、地区或学校提高学生“科学素养”的目的是由各分科课程——生物学、物理学、化学等来共同完成的。中学生物学课程要担负着培养学生科学素养的重要任务。

(一)生物学素养概念的提出

1993年，美国BSCS(生物学课程研究所)出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南，对生物学素养作了详尽的论述，并把它作为生物学课程的基本目的。BSCS认为，一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认知和理解，对科学的价值以及科学探究的过程和方法的理解和掌握，是生物学素养的基本要点。BSCS还具体地描述了一个有生物学素养的人应能表现出的具体特点：他应能理解生物学的基本原理和重要的生物学概念；了解人类对生物圈的影响；领悟科学探究的过程，知道历史上生物学概念的发展。他应该对科学探究、生物的多样性与文化的多样性等问题具有正确的态度，对生物学和技术对社会的影响、生物学对个人的重要作用有正确的态度和价值观。他应该能够对自然界的现象提出不同的问题，具备创造性的思维；知道如何正确地利用科学技术；能够在与生物学相关的问题上做出个人或社会决策；能够应用知识来解决现实社会中的实际问题。

我国是在2001年教育部颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中将生物科学素养的概念正式引入中学生物学课程的，并将它作为初中生物课程的主要目的。《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》中指出：“义务教育阶段的生物课程是国家统一规定的，以提高学生生物科学素养为主要目的的必修课程，是科学教育的重要领域之一。”《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》还将“提高生物科学素养”作为课程的基本理念加以论述。将提高生物学素养作为课程的主要目的和基本课程理念，标志着我国生物课程有了重大变化，这有助于将我国生物学教育提高到一个新的高度。

(二)生物课程标准中的生物科学素养

2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》对于生物科学素养的解释是：“生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力，包括理解科学、技术与社会的相互关系，理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。”

课程标准提出“提高学生科学素养”的理念，是期望学生通过生物课的学习能够在以下四个领域得到发展：

1.科学态度和科学的世界观

科学态度是人基于对科学知识的正确理解和对科学发展的认识而形成科学的信念和科学习惯。科学态度包括：①好奇心。生物学教师的任务就是培养学生对科学现象产生好奇，并将这种好奇心转变成对科学和对学习科学的积极态度。②诚实。在生物学教育中，培养学生诚实的品质就要求学生要真实地报告和记录在实验中观察到的东西，而不是他想象中应该是的东西，也不是他认为老师想要的东西。③合作。团体成员之间的合作意识是科学精神的重要组成部分。④创造力。创造力一般分为两种：一种是特殊才能的创造力，主要是指科学家、发明家和艺术家等杰出人物的创造力；另一种是自我实现的创造力，它指的是对人类社会和其他人来讲未必是新的东西，但对自己来说是初次进行的、新的、前所未有的认识或创造。培养中学生的创造力主要是要求学生能够进行独立思考的创造性学习。因此，中学生的创造力主要是自我实现的创造力。

科学的世界观是指科学家对科学有一些基本的信念和态度，主要包括：①科学认为世界是能够被认知的，世间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展，只要通过认真系统的研究都可以被认知。②科学知识是不断变化的，知识的变化是不可避免的。有些新的发现会对已有的理论构成挑战，从而要不断地对这些理论进行检验和修改。③科学虽然处于不断变化中，但这种变化只是处于缓慢的修正之中，绝大部分科学知识是非常稳定的，所以科学知识的主体具有连续性和稳定性。④科学不能为一切问题提供全部答案。人类面临的很多问题，是由政治、经济、文化和环境共同决定的，科学只是其中的因素之一。

此外还有爱国主义教育，包括积极培养热爱大自然，珍爱生命，爱家乡、爱祖国的情感，正确理解人与自然和谐发展的意义，从而增强振兴祖国和改变祖国面貌的使命感与责任感。

2.科学探究方法与技能

科学探究不是仅仅属于科学家的方法和技能，它也是学生学习科学的有效方式之一。学校的科学探究活动通常是指学生们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。学生们应该掌握科学探究的一般技能，包括：提出问题、做出假设、制定计划、收集证据、得出结论、表达和交流的科学探究能力。学生进行探究的真正意图，不仅在于掌握生物学知识本身，而更重要的是要让学生学会科学探究的一般方法，让他们亲身体会科学家是如何困惑于问题、如何假设问题的“答案”、考虑从哪些途径去解决问题，并以此渐渐地养成探究的态度和方法。

科学思维的方法，包括形式逻辑思维、辩证逻辑思维、批判性思维和发散性思维等思维方式和思维习惯。科学的思维习惯不是科学家所特有的，是每个人可以掌握、应该掌握的技能。

3.科学、技术与社会(STS)

生物学课程对学生进行STS的教育，目的在于突出科学、技术、社会之间的关系。学生要了解什么是科学，什么是技术，以及科学和技术的联系。解决技术问题需要科学知识，而一项新的技术的产生又使科学家有可能用新的方法来扩展他们的研究。科学、技术与社会是紧密相连的。社会可以影响科学和技术的发展，科学和技术又会影响社会。通常技术对社会的影响比科学对社会的影响更为直接。

学生在生物学课程的学习过程中，通过参与和解决现实世界中具体问题，来获取科学与技术的知识，形成正确的态度、价值观和社会责任感。这样，在日常生活中，他们就知道如何把所学的知识、方法与实践相结合，如何对科技引起的新的问题进行思考和判断。

4.生物学知识和操作技能

这是生物学教育中我们熟知的一个领域。生物学知识包括基本的生物学概念、原理和规律。操作技能包括正确使用显微镜等生物学实验中的常用工具和仪器，基本的实验操作技能。让学生掌握一定的生物学知识和操作技能也是生物课程所规定的基本任务之一。学生在义务教育初中阶段应获得有关生物体的结构层次、生命活动、生物与环境、生物进化以及生物技术等生物学基本事实、基本原理和规律，对生物学的整体画面有一个大致的了解。

生物课程标准提出关于科学素养的理念，是强调在生物学教学中注重学生在知识、科学探究、态度情感、价值观以及对科学、技术和社会的认识等四个领域的全面发展。

(三)生物科学素养的不同水平

培养学生的生物科学素养是我国中学生物学课程的总目标。这一目标指明了生物教师和学生的努力方向。教师的任务是使所有的学生在这个指定的方向上有尽可能大的进步。学生在刚刚进入中学生物学课堂时，他们每个人的起点不尽相同。按照澳大利亚生物教育家DavidMorgan博士的观点，学生开始这门课的时候，他们一般不是零起点；而当学生结束这门课程的学习时，他们大多数人也不会达到课程目标的100%。但他们所有的人都应在自己原有的起点上前进了许多。

美国生物学课程研究所(BSCS)也认为，生物学素养的高低是一个连续变化的过程，每个学生都处于这种连续变化的不同位置上，不同的位置反映了他们对生物学理解的程度。该研究所还将这种连续的生物学素养分为4个水平，分别是肤浅的生物学素养、功能化的生物学素养、结构化的生物学素养和多维的生物学素养。了解了生物学素养的特点，有助于生物学教师在教学中选择适当的教学策略，并实现课程的目的——培养学生的生物学素养。

1.肤浅的生物学素养

学生在日常生活中能够认出哪些是生物学的术语和概念，并能够将这些术语与自然界中的现象相对应。但他们仍然有错误概念，对生物学概念的理解也很不准确。

2.功能化的生物学素养

学生能够使用正确的生物学词汇，对术语的定义表述也很准确。但大都是基于记忆。

3.结构化的生物学素养

学生应能够理解生物学的概念体系，理解科学探究过程的知识和技能，能够用他们自己的话来解释概念。学生能将所学的知识与他们个人生活实际相联系，对于生物学的学习充满兴趣；他们从学习或实践的经历中构建了概念的意义和对概念的理解。

4.多维的生物学素养

学生理解生物学素养在诸多自然学科中的地位，知道生物学的发展史和生物学的本质、特点，理解生物学与社会之间的相互作用。学生能够意识到自己在知识或技能方面的不足，自己主动去获取更多的知识或技能；能够将学科知识应用于解决问题或寻找答案的行动之中。

我们对所有的学生进行科学教育，其核心目标就是培养学生的科学素养。生物科学素养是科学素养的基本组成之一。从培养科学素养的视角来看中学生物教学，中学生物学教师的任务就是将学生的生物科学素养从较低的水平提高到较高的水平。

参考文献：

[1]刘恩山，汪忠.《普通高中生物课程标准(实验)解读》[M]．南京：江苏教育出版社，2004.

[2]汪忠，刘恩山.《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)解读》[M]．北京：北京师范大学出版社，2002.

[3]余自强，郑春和等.《生物课程标准研修》[M]．北京：高等教育出版社，2004.

[4]刘恩山.《中学生物学教学论》[M]．北京：高等教育出版社，2003.

[5](美)国家研究理事会.《国家科学教育标准》[M]．北京：科学技术文献出版社，1999.

[6](美)生物学课程研究所(BSCS).《生物科学》[M]．北京：北京出版社，1999.

篇(3)

关键词：数据管理；数据挖掘；本体

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：16727800（2012）007010403

作者简介：闻中慧（1988-），女，湖北荆州人, 武汉大学信息管理学院硕士研究生，研究方向为数据挖掘与人工智能。

0引言

摩尔定律见证了过去40多年来计算机技术的发展：芯片的处理速度越来越快，集成电路的体积越来越小、性价比越来越高。以硬盘为例，机械硬盘存储单位兆的成本不断下降，而性能更好的固态硬盘正在进入民用市场。计算机的硬件成本越来越低，而硬件的性能越来越好。存储每兆信息所需要的成本越来越低。这为大规模的数据存储打下了物质基础。

计算机技术的普及大大提升了数据采集、存储和操作能力。数据库与DBMS顺应了大规模的数据管理而产生。从20世纪60年代早期简单的数据收集到建立数据库，到20世纪70年代数据库管理系统的发展，到后来各种新型数据库，到数据仓库与数据挖掘的发展，数据库发展的内在驱动因素正是出于人们对快速增长的数据利用的需求。身处于大量数据之中，却依然感到缺乏信息，数据挖掘的产生正是为了满足从数据中挖掘信息的需求。数据挖掘这些年来被广泛应用和研究，比如在生物科学、化学、天文和商业领域等等，这些领域的共同特点都是面临大量数据处理。

数据挖掘也面临者许多问题：处于复杂的数据环境中，需要支持多种数据源类型；挖掘算法的选择容易受使用者个人知识背景影响；产生规则过多；规则难以理解，需要领域知识背景等等。而本体的引入，从各个方面改进了数据挖掘面临的问题。

1理论背景

1.1数据挖掘的定义和KDD过程

数据挖掘是“从资料中提取出隐含的过去未知的有价值的潜在信息”（1992年提出），也被认为是“从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中, 提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程”（2001年提出），后者是被广泛引用的数据挖掘定义。数据挖掘定义的变化伴随着数据挖掘方法的研究深入而变化， 在商务智能领域，数据挖掘被定义为是对商业数据库中的大量业务数据进行抽取、转换、分析和其它模型化处理，从中提取辅助商业决策的关键性数据。尽管数据挖掘的定义在变化，但其总体目标仍然是从现有的数据中挖掘未知的信息，转化和提取为可理解的信息和知，识以便进一步使用。

数据挖掘常常与数据库中的知识发现（Knowledge Discovery in Database，简称KDD）一起出现，两者被认为是同一概念。而文献\[2\]中，数据挖掘被认为是KDD的关键步骤。Frayyad 将KDD的过程分为以下几个步骤：

(1)数据选择。从数据库中选择与业务相关的目标数据。在大型数据库中，遍历所有数据是不现实且不明智的。

(2)数据预处理。根据需要去除噪声。收集必要的信息用以建模和对噪声进行说明，根据决策需要决定需要丢弃的数据，根据时间需要等等因素选择数据。

(3)数据转化。转换数据为数据挖掘工具所需的格式。这一步可以使得结果更加理想化。具体工作根据目标任务选择数据属性，对高维数据进行降维处理等等。

(4)数据挖掘。根据任务目的选择数据挖掘算法，包括决定参数与选择合适的模型。经过这一阶段，将从数据中挖掘出模式。数据挖掘能提供的模式包括特征描述、关联分析、分类、聚类、离散值分析、演变分析等。

(5)解释模型并评价。对模式进行解释，并评价挖掘效果，根据评价决定是否进行迭代挖掘。

实际研究中，数据挖掘的步骤也与上述相差不远。步骤（1)-（4)在数据挖掘中也被认为是数据挖掘的准备工作，因此在本文中将数据挖掘与KDD视为同一概念。

1.2本体

本体是从哲学领域引入人工智能的一个概念，1991年由Neches等人最早给出Ontology定义，他们将Ontology定义为“给出构成相关领域词汇的基本术语和关系，以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则的定义”。Neches认为：“本体定义了组成主题领域的词汇表的基本术语及其关系，以及结合这些术语和关系来定义词汇表外延的规则。”随着研究的深入，很多学者对本体给出了不同的定义。其中最著名并被引用得最为广泛的定义是由Gruber提出的“本体是概念化的明确的规范说明”，本体定义的发展最重要的是对本体中概念化(conceptualization)定义的提出，“概念化作为知识形式化表达的基础，是所关心领域中的对象、概念和其它实体，以及它们之间的关系”。本体的定义有概念化、明确、形式化、共享4层含义。作为知识组织的一种形式，本体是一种对知识的概念化的组织说明，是对已存在的概念和概念之间的关系的客观描述。明确意味着这些概念以及概念使用中的限制具有明确的定义，通过概念模型的表达，减少对概念和逻辑关系的误解。本体使得计算机能够理解和处理信息的语义。共享是指本体表示的知识是公认的知识，能被人认可。本体可被表示为概念、属性、关系三元组。与数据挖掘类似的是，本体的活跃领域也包括信息科学、生物、化学等。特别是在生物科学领域，基因本体的建立使得该方面的研究十分活跃，取得了丰富的研究成果。

篇(4)

关键词：科学素养；资料分析；生物

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2013）18-0144-02

近几十年来，新的生物技术给农业、食品工业及医药业注入了生机，对教育和教学，尤其是生物教学提出了更高的要求。新课程教材也对应地作了全面的修改，新增了“资料分析”、“资料搜集与分析”、“科学前沿”、“科学史话”、“科学・技术・社会”等素材。笔者决定，利用“资料分析”中文字、图片、数据资料、表格等多样形式，结合学生的认知发展情况，尝试从“科学思维”、“科学态度”、“知识应用” 和“科学、技术与社会”这四个维度来培养学生的生物科学素养。

一、转变学习方式，训练科学思维

有效使用“资料分析”可激励学生亲自参与丰富、生动的思维活动过程，从而改变单一、被动接受式的学习方式，让学生主动探索和发现知识，真正建构科学的素质教育课堂；以“师生互动、生生互动、自主探究、合作交流”等教学方式来激发学生的求知欲，提高学习的主动性。

在必修1“关于酶本质的探索”中，教师可以利用资料分析所提供的素材，利用“师生互动、合作交流”的形式探究酶的本质，从而对学生进行想象、比较、综合、推理和假说―演绎等多方面的科学思维训练。例如，由酒为什么变酸这个生产实践问题，引入酶本质的探究。在这个过程中，科学家表现出多种思维方法，如李比希在应用推理的直觉思维，提出发酵是由酵母菌死后的产物引起的；毕希纳通过调查研究，提出“发酵是由酵母菌的整个细胞还是酵母菌细胞中的某些物质在起作用？”的问题，从而设计实验进行探究；萨姆纳则应用刀豆种子作为实验材料，证明了酶是蛋白质，继而科学家们从其他生物体内也发现和证明了胃蛋白酶、胰蛋白酶等是蛋白质，应用归纳推理的方法总结出：酶是蛋白质。接着，科学家切赫和奥特曼通过大胆质疑，发现少数RNA也是酶，从而发展了酶的定义。

二、展现科学史料，培养科学态度

科学态度是人们对科学知识的正确理解和对科学发展的认识。生物新教材“资料分析”大多展现许多生物科学史上研究的事例和方法，不仅记载着生物科学知识的形成过程，而且蕴含着科学家的创造思维和科学方法的轨迹。在教学中，教师要注重发挥生物学史例的教育作用，利用科学史的“故事性”，培养学生的学习兴趣；利用生物学家的生平和事迹，对学生进行科学精神和价值观的教育；通过对一些经典实验和探究过程的再现，让学生体验生物学知识的形成过程，从中学习科学家的思维方法。

必修模块1“细胞学说建立的过程”的资料分析，通过展示科学家们探究细胞的整个历程的科学史料，让学生在分析和讨论的基础上领悟到：科学发现是很多科学家共同参与、共同努力的结果。其中，显微镜的发明和使用，使得德国的植物学家施莱登和动物学家施旺能在细胞水平上研究生物体的结构，并发现了生物体结构的统一性的重大结论――细胞学说，让学生体会科学发现离不开技术的支持。让学生在阅读的同时还能感悟到科学家实事求是的科学态度和勇于创新、善于合作、无私奉献的科学精神。

三、理解科学知识，强化应用意识

生物中的科学知识在日常生活中用途非常广泛，强化理论联系实际，加强知识的应用性也是提高学生生物科学素养的重要途径。教师教学要根据生物学科的特点，有效结合教材内容，以“资料分析”板块为载体，联系身边的生活实例，将其渗透于课堂教学中，使学生能够有意识地将所学的科学知识运用到社会及个人生活中，这样不仅有利于学生理解科学概念的内涵，而且有助于其提高自身实际应用能力。

生产、生活实践中的生物学问题很多，如资料分析“分析细胞呼吸原理的应用”和“评述植物生长调节剂的应用”等，通过教材展示的有关图文，采取了引导学生分析和交流的方式，说明这些事例中所应用的细胞呼吸原理和如何正确选择植物生长调节剂，并将其用于生产实践中。再让学生联想其他事例，进行讨论和交流，从而认识到细胞呼吸原理和植物生长调节剂的作用在日常生活和工农业生产中应用的广泛性。

四、紧密联系生活，渗透STS教育

STS指的是科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）。从20世纪中期开始，西方一些国家率先开始STS教育，后来到20世纪80年代，STS教育已经成为了世界的潮流。STS教育强调的是科学、技术与社会三者的关系及科学技术在社会生产、生活和人类发展中的应用。教学中可通过教材中“资料分析”提供的各种生物与环境和生活相关的素材、资料，以提高学生学习科学知识的兴趣。同时，让学生关注和参加与生物科学相关的社会问题讨论，是培养其科学素养的又一途径。

例如，“艾滋病死因和免疫系统受损的关系”、“器官移植所面临的问题”、“转基因生物与转基因食品的安全性’’、“健康的生活方式与防癌"、“我国人口增长的情况”、“生物与环境的协调与平衡"等资料，紧密联系学生身边的热点新闻、医疗健康、个人生活、当地资源环境保护等话题，既能增加学生对生物学的学习兴趣，又有利于引导学生深入探讨生物科学、技术和社会三者之间复杂的互动关系，从而逐步地培养科学的价值观。

参考文献：

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[关键词] 新课程 生物科学史 科学素养 教学实践

科学史是研究科学发展的历史，作为一种教育资源，由于其独特的视角和范例价值，受到越来越多的教育工作者的重视。而生物科学史又由于它研究内容的特殊性，即人类认识生命世界、认识自身的发展过程，其本身的价值已远远超出“促进学生理论学习”的价值范围。它已经成为生物课程的一个重要组成部分。

《课程标准》指出：“要注重生物科学史的学习……使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学方法，学习科学家献身科学的精神……提高学生的科学素养。”并在具体的内容标准中对生长素的发现、孟德尔的研究方法、细胞学说的建立等内容作了规定。在新课程的教学实践过程中，笔者在科学史教学方面突破现行教材，做了一些尝试，并有所感悟，与大家共勉。

用科学史，学习科学家的实验设计思想，培养学生的实验设计能力

实验设计是一项比较复杂的工作，根据加涅等对知识的分类，实验设计属于程序性知识①，科学家的范例作用是不可忽视的。在这类知识的教学中，学生初次接触，设计得不太全面是正常的，教师不要太急于求成，将要求降低，力求突破一点。

例如，在“光和作用发现”一节的教学中，将简单的科学史叙述拓展为讨论课，让学生通过体验科学家的工作方法和过程，体会探索的艰辛与快乐，学习科学家的实验设计思想，培养学生的实验设计能力。在介绍普里斯特利小鼠-钟罩实验时，增加问题：许多人重复了他的实验，有人成功了，有人却没有成功，这是为什么？要求学生通过观察分析解答，从而指出实验条件—光的重要作用。在介绍萨克斯叶片遮光—碘熏蒸检验实验时，提出问题：萨克斯为什么要把叶片先放在黑暗条件下处理几个小时，不这样做会有什么影响？引导学生体会条件控制在实验设计中的重要作用。在此基础上，进一步利用恩格尔曼水绵实验来引导学生分析：①为什么选用水绵作为实验材料？②为什么把水绵装片黑暗密封处理？③为什么先用一束极细的光线照射，再完全暴露在光下？不这样做行不行？④恩格尔曼的实验设计对你有什么启发？这样一步一步引导学生逐步发现材料、条件控制、对照实验和检验手段在实验设计中的重要作用。引导学生学会从高出看问题，学方法而不仅仅是学结论。

而在介绍鲁宾和卡门的实验—同位素标记法，发现光和作用产生的氧气全部来自于水时，先不引入实验过程，而是提出问题，让学生作出假设和设计，再与教材的实验对比，从而体验了探索的过程，体会了探索的乐趣。

适时引入科学史，有取有舍

例如在“生物膜的流动镶嵌模型”一节的教学中教材上有关生物科学时的资料很少，只有一个大致的框架，中间的跨度很大，学生难以形成一个完整的认识。在磷脂分子在“空气—水”界面的铺展问题上，我先通过讲解磷脂分子的结构，在让学生自己画出磷脂分子的排布情况，再尝试画出磷脂双层的排布情况，并就几种可能的情况进行讨论，从而得出磷脂双分子层必然是“脚对脚”的排列方式。这种“史实的再现”方式能够使学生有效构建膜的结构模型。而在“暗—亮—暗”模型的建构过程中，我增加了我在教学中增加了有关电镜的工作原理的介绍，让学生明确的“三明治”模型的含义。这样学生沿着科学家的发现历程认识膜的结构，逐步搭建知识框架结构，并在此过程中能对科学家的结论的合理性做出自己的判断。

但是，科学史的引入也要注意取舍。我们不是重复史实，课堂教学也不需要重复科学史上做过的每件事情，而是要抓住主线，排除干扰。如光和作用发现史有很多比较著名的实验：希尔反应，紫硫细菌利用硫化氢作原料进行光合作用等。但是对于教学主线来讲，是个干扰，教学中就应该舍弃。

科学家生平—激励与熏陶

科学的发展史也是科学家们不计个人名利，为科学和真理奉献一生的奋斗史。科学家成长过程与当时的社会环境、科研条件、个人努力创新都是分不开的。如“遗传的基本规律”一节，教材着重归纳总结了孟德尔生平。孟德尔的成功，不仅是他积极进取、勇于创新、大胆实践的结果，同时也是与他所处的社会环境是分不开的：他所在的大学有如多普勒、艾廷豪森、昂格尔等诸多名师名家，他所在的修道院的良好的学术氛围等。

而在进化论部分教学中，达尔文的理论成功与实践失败，对学生也是一种启迪。从而让学生不仅要学习科学家严谨、求实、不舍的探究精神，还要认识到个人理论发展的局限性以及个人发展与社会环境的关系。

另外，沃森和克里克的伟大合作等又体现着“科学无国界”的公理，科学家的协作精神是全人类的宝贵精神财富。

总之，科学史教学重在展现科学史实的内在价值，是学生学习科学的途径之一。它对于学生理解相关理论知识，建构知识框架体系，以及科学态度、情感价值观的培训作用是其他方面教学所不可替代的。高中学生有一定的知识基础，会在科学史学习中有自己的理解和感悟。这对他们的科学素养的形成，乃至将来的人生规划都有重要的启发意义。

参考文献：

①皮连生，教学设计—心理学的理论与技术，知识的定义及其分类。P27-.28。北京：高等教育出版社，2000

篇(6)

关键词 科学史经典实验课堂探究 光合作用

中图分类号G633.91

文献标识码B

生物科学史本身就是一部科学探究的历史，生物科学的所有概念、原理和事实，无一不来源于客观的实践，来源于科学家科学研究的成果。这些生物科学史中不仅仅记载着生命科学知识的形成过程，还蕴含着科学家的创造性思维方式和科学的研究方法，体现着科学家的科学态度和科学精神，是培养学生生物科学素养的生动教材。学生在学习科学知识之路上，以自己的思考和方式，践行科学家们的实践之路，体验为科学真理而奋斗的艰辛历程，无疑有着极为重要的意义。

基于上述的教学理念，本课从教学目标要求和学生需求两个方面出发，组织学生分组参与了与光合作用相关的若干个经典实验的课堂探究教学。在教学时空上，教师充分利用学校现有的设施，采取课内和课外相结合的原则，让学生直接参与对课本知识的形成和验证的实验和实践活动，在过程中体验和感悟生命现象和生命的奥秘。

1 教学目标

1.1 知识目标

（1）说出光合作用发现过程。

（2）说出光合作用概念。

1.2 能力目标

（1）通过再现科学史，培养实验设计与科学探究能力。

（2）科学分析实验资料，准确获取信息，培养分析得出结论的能力。

1.3 情感、态度与价值观目标

（1）体验科学方法与科学态度。

（2）感受科学知识发现过程的艰辛和漫长。2课前准备（图1）3课堂教学

3.1 导入新课

教师：介绍亚里士多德关于植物体增重（生长）的观点：植物增重部分完全来自土壤。设问：大家认为植物的生长源自什么呢？下面有请学习小组1介绍与此相关的“赫尔蒙特的柳树实验”。

学生：介绍“赫尔蒙特的柳树实验”。

教师：该实验说明亚里士多德的观点正确吗？你认为是什么原因？

学生：不对，应该来自水和空气。

教师：运用初中所学知识分析，你认为植物利用水和空气进行了哪项生理活动呢？ 学生：光合作用。 教师：好，我们今天就要重走科学家之路，共同探讨什么是光合作用。

3.2 课堂探究活动 （1）探究普里斯特利实验（图2）。 （4）实验设计：鲁宾和卡门探究实验。 提出问题：光合作用产生的氧是来自于水还是二氧化碳？ 做出假设：光合作用产生的氧是来自于水。 实验材料：试管、小球藻悬液、H2O、cO2、H2O和C18O2。

实验设计：引导学生根据实验原理、运用所给材

3.3 师生归纳总结

（1）光合作用的基本概念。上述实验证明：光合作用的原料是水和二氧化碳，产物是有机物和氧气，条件是光照，场所是叶绿体。所以教师可以给光合作用作如下定义：光合作用是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把水和二氧化碳合成有机物并释放氧气的过程。

（2）科学家的实验方法。教师引导学生归纳总结科学家的实验方法。学生通过再现科学史经典实验，发现了科学探究的一般方法“发现问题作出假设设计实验进行实验结论交流”。

（3）科学家的科学态度和精神。教师引导学生归纳成功的科学家共有的科学态度与科学精神。如有学生总结的实事求是的科学态度，持之以恒、勇攀高峰的科学精神。

4 反思与认识

教材中存在着丰富的科学史资料，教师可以将其作为课堂中探究性学习活动的良好素材，若能整理和运用好，就会激发学生的学习兴趣，提高教学效率，更好地实现教育目标。当然学生独立完成设题、实验、归纳总结所需的能力之欠缺，令人忧虑。学生对细微现象的捕捉、相关信息的获取、实验操作上的规范等诸多方面存在着普遍性的不足，这在一个侧面上也反映了我国当代学生总体素质上的欠缺，同时使教师认识到当今深入开展“素质教育”的迫切性和艰巨程度。

篇(7)

关键词：系统论；生物学；课堂教学

中图分类号：G4文献标识码：A文章编号：1671-1297（2008）08-045-02

一 、系统论概述

系统论是20世纪40年代与控制论，信息论同时诞生的一门新兴科学，而实际上，系统思想源远流长。系统一词来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。作为一门科学的理论，人们公认是奥地利生物学家贝塔朗菲首创，它研究各种系统的共同特点和本质，采用逻辑和数学的方法综合考察整体和它的各个部分的属性、功能，并在变动中调节整体和部分的类型，选取各个部分的最佳结合方式借以达到整体上的最佳目标。

系统论认为，世界上一切事物、现象和过程几乎都是有机整体，且又都自成系统、互为系统；每个系统都是在与环境发生物质、能量、信息的交换中变化发展，并能保持动态的稳定，系统内部及系统之间保持一种有序状态。

系统论的基本思想方法，就是把所研究的对象当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者相互关系和变动的规律性。世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。大至茫茫的宇宙，小至微观的原子，都是系统，整个世界就是系统的集合。

几十年来，人们从各种角度上研究系统，对系统下的定义不下几十种，钱学森先生给出了一个能描述各个系统共同特征的一般系统定义：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。这个定义中包括了系统、要素、结构、功能四个方面的含义，表明了要素与要素、要素与系统、系统与环境三个方面的关系。

系统论的出现，使人类的思维方式发生了深刻的变化。从前研究问题，一般是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂的事物，这是几百年来在特定范围内行之有效，人们最熟悉的思维方法，但是它不能如实说明事物的整体性，不能反映事物之间的联系和相互作用，只适应认识较为简单的事物却不适合于复杂问题的研究，而系统分析的方法却能高屋建瓴，综观全局，别开生面地为现代复杂问题的解决提供了有效的思维方式。

系统论反映了现代科学发展的趋势，系统观念渗透到了每个领域，不仅为现代社会中的政治、军事、经济、科学、文化等方面的问题提供了方法论的基础，在教育领域也得到广泛的应用。

二 、从系统论的观点生物学课堂教学

（一）生命是一个系统

关于生命的本质，生物学界长期存在活力论和还原论之争，直到在20世纪30年代后，科学界才对生命的本质提出了新的认识，就是机体系统论。1952年，系统论创始人贝塔朗菲出版了英文版的《生命问题――现代生物学思想评价》，提出了机体系统论的基本原理，认为生物有机体是一个独特的组织系统，其个别部分和个别事件受整体的制约，遵循系统规律，生命有机体结构产生于连续流动的过程，具有调整和适应能力；生命有机体是一个具有自主活动能力的系统。可见，生命本身就是自然创造的一个精美的系统。在认识生命现象，探索生命活动规律的生物学教学中，利用系统概念、系统思想和系统方法来理解生物学知识，重新整合原有的生物科学知识体系，是“生物学革命”的内容之一，国际上称为“利用系统方法进行生物学革命”。

（二）生物学课堂教学的系统性

生物学课堂是学生获得生命科学知识，形成科学的理智与科学的伦理，明确科学与人文，社会和技术相互联系的重要场所。根据系统论的观点，它强调人们在研究事物时不能只是孤立地研究单一部分和过程，必须研究各部分的相互作用，应把事物作为一个整体或要素群来考虑。在上世纪90年代初就有学者曾提出课堂教学是一个多因素构成的系统，它是由教师、学生、教材、教学目标要求、教学信息流、教学手段等多种要素生成。根据系统的理论，在我们的生物课堂教学过程中，其实存在两大要素，即课堂教学活动的人和环境，课堂教学系统是在一定时空内教师、学生和教学环境相互影响、相互作用的具有信息传递功能的有机统一体。

因此，要提高生物学教学水平，进而提高学生的生物科学素养，我们必须关注我们的生物课堂教学，从根本上说也就是要关注课堂教学中的人和环境。

1、在生物课堂教学系统中，人的要素包括教师和学生。二者之间有着复杂的联系，如果他们之间的功能关系都能发挥到最好，那么在同样的外部条件下，该系统的功能将会发挥得最好。因此，需要考虑到这个系统的结构和功能关系两个方面。

(1)结构方面：主要表现在教师与学生的比例，教学环境与学生的需求等是否平衡。在实践中，因种种原因，我国很多学校的师生比例是不协调的，班额过大，常因缺少教学硬件设备，缺少实验场所而不能满足学生的需求等造成了生物课堂教学系统结构的不平衡，从而影响了生物课的教学效果。

(2)功能方面：系统内的人与环境或系统内的人与环境和外部环境的关系失调，就会导致教学的效率低下。如果教师在利用环境进行教学时，只重视知识的传授，忽视学生能力的培养，忽视学生情感、态度、价值观的培养，在这样的系统中便只能产生出存储知识的机器而不是真正高素质的人才。另一方面，外部给教师创造的条件不够，如工资待遇，竞争机制，尊重程度等同样会影响教师课堂教学的质量。

2、课堂教学环境。在特定的课堂中，以教学活动为中心并对课堂教学产生影响的所有元素都可称为课堂教学环境。对于生物课堂教学来说，它包括了教学空间、教学目标、教学内容、生物学的教学特点及教学手段、方法及氛围等，是一个有很强开放性的课堂教学的系统。因此在生物教学实践中，相关人员应努力使这个子系统的结构完善，从而使它的功能能在一定的时空和空间里得到最有效的发挥。

（1）从结构来看，与其它学科教学相比较，生命科学的教学空间更加宽广，教师在实践中应注意充分拓展，以使学生对生命现象和生命活动规律认识领域更为广阔，视野更加开阔。可以走出教室，走出校门，走进自然与社会。在新课标中，生物学的教学目标、教学内容在知识、能力、情感态度与价值观三个维度上都有系统而具体的要求。因此，新课程改革给生物学教育工作者提供了一个结构合理的环境，在这样的条件下，我们有充分的理由相信良好的教学手段、教学方法及教学氛围都能更好地服务于生物学课堂教学。

（2）从功能来看，教学环境是为环境中的人服务的。课堂教学环境是为参与教学活动的人服务的，教学活动中的人又能动地改变着这个环境。所以，作为教师就应充分认识到，在生物学教学过程中，应以学生的发展为本，选择适合学生特点的教学环境元素进行教学，以培养学生的生物科学素养，为学生终生的学习和发展打下基础，为学生步入社会，择业和确定进一步学习的专业方向提供帮助。

任何系统都离不开环境，生物学课堂教学作为一个人工系统，不仅要系统内部各要素有合理的结构和正确的关联，同时它也要求和谐健康的外在环境的有力支持，如学校、家庭、社区以至于整个社会，在精神与物质上提供一个能使它处于良好的平衡状态的大环境，使这个系统能产生最大的效益。虽然在现实中由于种种原因，我们的生物学课堂教学系统很难达到平衡状态，但教育工作者的任务就是不断地追求以努力使这个系统不断地接近理想状态。

综上所述，不仅生命本身是大自然创造的一个复杂而精美的系统，认识生命现象、探索生命活动规律的生物学课堂教学也是一个有着自身结构与功能的人工系统，我们用系统论的观点去正确地认识这个系统，重视教师、学生和教学环境及它们之间的相互作用的问题，使生物学课堂教学这个系统中的各个要素之间的功能关系发挥到最好，从而使这个系统的功能发挥到最好，最终实现全面提高学生的生物科学素养的目的。

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，2003.