科学课堂教学优化之研究
楼大伟
目前，我国新一轮基础教育课程改革进入全面实施阶段，根据《基础教育课程改革纲要（试行）》的精神，新课程改革核心理念是为了每一位学生的发展，新课程改革的灵魂是学生的积极性、主动性、创造性的挖掘、发挥和发展，这就要求教师教的行为和学生学的方式要发生根本性转变。生物新课程标准根据社会发展，科学发展和人的发展对生物学科教学提出新的要求，生物课程的根本目标是提高学生的科学素养，而科学素养不像知识那样直接“教”给学生。授之以“鱼”与授之以“渔”是不一样的，前者强调的是结果，后者强调的是方法。因此，在生物学科教学中，非常有必要优化教学内容，特别是优化教学过程、教学方法和教学手段，把生物学科课堂教学作为一个整体性的、师生相互作用动态过程来研究，让生物学科课堂教学焕发勃勃生机和活力。
一、教学内容的优化
（一）、生物课程的教学内容体系
我国中学的科学教育，一直按照学科分类，开设物理、化学、生物、地学等课程，强调为升入高一级的学校打基础，强调授予学生传统的科学体系，让学生系统地掌握科学各学科的基本概念、原理、规律等，达到对科学知识贮存、检查、迁移的目的。
这种模式的科学教育，对学生掌握较多的科学知识应该说是成功的。比如我国学生参加各届奥林匹克科学竞赛成绩优异，留学生的科学学习成绩也大多优于东道国学生。但面对知识经济的挑战，面对建国50多年还没有科学家获诺贝奖的事实，面对“教条条、背条条、考条条、考完以后忘条条”教学方法，面对以“知识立意”命题的应试教育，我们的科学教育是有问题的。
科学教育是基础教育的基本内容，也是现代文明的基础。科学教育是提高全体国民科学素养的教育，而决不是只是培养专家、学者的教育。然而，什么是科学教育？长期以来，我们对这个问题的认识是不够全面的，甚至是避重就轻的。通常，我们把科学教育理解为“系统的科学基本知识、基本技能和科学思维方法的教育”，这已经是一个不全面的理解；而在实际的教材编写、课堂教学、学业评价中，科学思维方法的教育往往又被忽视，科学教育被缩减为科学知识的教育。
科学教育的内容，随社会与科学技术的发展也在不断变化。过去，人们对科学教学内容的选取，主要着眼于向学生传授系统的知识，并以掌握知识多少和其巩固的程度来衡量培养的质量。因此，除原先的理、化、生、地等有关内容外，又不断补充环境科学、空间科学、信息技术、卫生教育等方面的内容。科学教育的内越来越多。
后来，人们终于认识到，学校教育在时间上、内容深度都有一定的限制，科学教育的内容就成为一个必须妥善解决的问题。
现在，人们已经达成共识，在一个人乃至一人国家成功的背后，起决定作用的已不再是掌握知识的多少，而是创新能力的高低。因此，我们必须把以知识摄取为主的传统教育，转变成以知识分析、判断、选择和创新为主的现代教育。
科学教育的内容应该包括科学价值、科学精神、科学态度、科学方法、科学知识等五个方面。科学教育无疑应该包含这相互关联的五个层次的教育，但事实上我们的科学教育长期与之相背离。
1、 科学知识
简单地说，知识是人们通过实践获得的关于外部世界的一种认识，是对外部世界的事物、现象的过程的反映。由于反映的深度不同，也就有不同的知识，如一般生活常识知识、经验知识、科学知识等。
科学知识不同于其他知识，它是对外部世界各种现象和过程的本质的或规律性的反映而普通的经验知识和生活常识是对客观事物的反映，还不能提供对事物的本质的规律性的认识。
例如，摩擦取火，昼夜交替，能量转换等，都是人类在很早以前就已经知道的经验知识。但这些知识只能告诉人们一些事物的外部关系，如摩擦与发热现象的关系，日落日出与昼夜现象的关系。它们不能告诉人们为什么摩擦能取火，为什么有昼夜交替，为什么能量可以转换等等。
要回答这些问题，需要通过这些现象作进一步的深入研究，而这只有依赖科学才有可能。 当化学揭示燃烧规律、天文学揭示了地球自转和公转的运动规律、物理学揭示了能量守恒和转化的规律之后，人们对上述现象的认识，才能上升为科学知识。因而，经验知识、生活常识知识是带有离散的、片面的性质，而科学知识则是系统化、理论化了的知识。
当你学过科学以后，你周围的世界仿佛就变了样子。就拿树来说吧，树的结构材料居然主要是空气。你把树焚烧了，树就会化作原来的空气，在火焰的光热中散发出来的是原来被束缚在里面用来把空气转化成树的太阳光热。在灰烬中的那一小部分残余物质，则本来不是来自空气，而是来自固体物质------泥土。
我们的科学教育把主要精力放在传授科学知识上，但传授什么知识和怎样传授知识却值得反思。中国的教育传统是伦理道德教育的传统。所谓知识主要是关于伦理规范、道德经验的知识，这就决定了我们对知识的理解有这样一些基本特征：第一，知识是预设的，而非个人主体发现的；第二，被认为都是正确的；第三，人格化的，即知识和人的品行联系在一起。
这些特征决了传统知识教育的特征：第一、是被动接受的；第二，知识的学习过程主要是记忆过程；第三，知识的学习带有社会强制性。
这些特征对现代科学教育具有难以摆脱的影响：
第一、 重结果甚于重过程。所有后续的知识都是在前有知识的基础上发展起来
的，而我们重视甚少。比如牛顿的万有引力定律是以开普勒的行星运动三定
为基础的，而我们却不重视这种重要过程，还常常毫无意义地谈论苹果落地
激发了牛顿灵感的神话。
第二、 重标准答案甚于重智慧开发。我们教学的目的和评价教学成败的标准就
是看学生是否能够获得惟一正确的答案。所有的习题都是有标准答案的，题
目中的所有数据都是必定有用的。而事实上任何现象的答案都不会是惟一
的，从不同的角度理解就会有不同的答案。在解决实际问题的过程中，重要
的并不是运用数据，而是确定什么数据才是有用的。
第三、 重教育者对知识重要性的看法甚于重社会、市场对知识的需要。 第四、 重稳定的知识甚于重新兴的知识。
2、 科学方法
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中，总结出来的正确的思维方法和行为方式，是人们认识、利用和保护自然的有效工具。从这个意义上说，科学方法的学习比科学知识的学习更为重要。
一位中学校长说，两年前，他所教四个班的学生化学高考的平均成绩是94分（满分是100分），两年后他拿同样的试卷对这些学生进行了测试，结果平均成绩只有16.32分，所得分数主要依靠与化学思维方法有关的内容，具体的知识和运算方法几乎忘光了。这虽然不是说具体的知识不重要，因为任何科学的思维方法都是不能离开具体的知识获得的。但是，在科学教学中，是把知识本身作为目的，还是把知识作为工具和手段，以掌握科学的方法、培养科学的态度与精神为目的，这是两种完全不同的教育思想。
科学并不是简单地揭示自然规律，更为重要的是找到了研究自然规律的方法，或者可以一学科不能形成自己的科学方法，这门学科就不可能成为科学。地理学以抽象地构造出地球本身并不存在的经线为起点的；物理学是把物质运动的能量抽象为功为基础的-------任何一门学科走向科学的过程都是形式化、符号化，建立数学模型、实验模型的过程。不同学科构建符合自身研究对象特性的形式、符号和数学模型的方法，就是这门学科特有思维方法和工作方法。
我们现在的科学教育没有把这种科学方法的学习放在应有的位置，使得我们的学生掌握了某一学科的许多知识，却不懂得该门学科的科学方法和其方法的价值。我们每一位教师不妨自问，自己所教学科的独特的科学方法是什么？如果我们学习了一门学科，而没有掌握这门学科的科学方法，那么，我们充其量只能说学过了这门学科，而不是掌握辽这门学科。
科学方法有四个要，即研究对象，物质手段，思维形式和方法，理论工具。
研究对象是指一定研究过程所要认识的客体。
物质手段是指人们在科学研究中所使用的各种工具和仪器。
思维形式和方法是指思维过程中所使用的概念、判断、推理、分析、归纳和综合。 理论工具是指人们在科学活动和研究中所使用的理论知识的总和。
科学方法可分为三个层次：（1）、适用于一切科学的哲学方法。（2）、一般的研究方法（观察法、实验法、模拟法等）。（3）、个别领域和科学中所采用的特殊研究方法（如物理学中光谱法、化学中的比较法）。三个层次既相互区别，又相互联系，其中哲学方法是最普遍的方法。它既对其他方法有指导作用，又能从其他方法中汲取营养和补充。三者在一定的条件下还可以相互转化。
科学方法的学习，无论对哪个年龄段的学生来说都是非常重要的：
（1）、科学方法是获得科学知识的段和重要工具，学生掌握了科学方法就能更为透彻地理解科学知识。
（2）、科学方法作为思维方式和行为方式，蕴含着极大的智力价值，学生一旦将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式就能获得智力发展。
（3）、科学方法教育有助于培养学生的创造性才华。
与科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性。从这个意义上讲，学生掌握科学方法比掌握科学知识更加重要。正如科学史家斯蒂芬.梅森所说的那样：“比起任何特殊的科学理论来，对人类的价值影响最大的恐怕还是科学方法的教育。”
3、科学态度
科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握而形成的科学信念与科学习惯。
简单地说，科学态度就是面对实际问题，能够遵循事物本身的脉络，实事求是。 科学态度是客观而公平，精益求精、存诚务实。从发现问题到建立假设，从设计实验到验证假设，不可凭主观想象，不能以自我为中心草率作结论。在科学研究过程中，不假，不作伪，不臆断，不迎合他人，而是以事实为依据，依靠合乎逻辑的理性思维，将零碎、孤立的信息结合成一个整体，从而达到追求新知识或解决问题的目的。
科学是可信的，因为它来自于经验，经过了实验的检验，具有可重复性。科学本性是拒绝权威的，更是拒绝权力的，科学是没有意识形态的。任何超验的、臆想的、传闻的东西都不能轻易进入科学的领域。科学态度就是它的防线。但是我们在教育中不太重视这种态度的培养。
科学又是发展的，相对的，任何科学知识都是要被新的知识取代的。牛顿的力学曾经统治世界200年，被奉为能够解决世界一切问题的不变真理，可是在现代物理学、在爱因斯坦的相对论面前，就显得非常的脆弱和浅薄。
三角之和等于180度似乎是无可怀疑的事实，可是在球面几何中三角之和却不等于180度。
甚至1+1=2也只是在特定的坐标系即十进位制的坐标系中才成立，而2进位制则完全是另外一种数学语言系统。正是这种语言，构成了电脑语言的基础，日益深刻发改变着人类世界。
物理学家钱三强说：“科学态度和科学作风是一个人优良品德的重要组成部分。对于一个成就事业的重要性，丝毫不亚于他们的知识和能力，甚至可以说是更重要。
科学态度是中小学科学教育的重要的学习内容。
4、 科学精神
科学精神是在对科学真理探索的过程中，在对科学本质的认识不断深化的过程中，孕育起来的推动科学进步的价值和心理取向。
现代科学哲学的研究告诉我们，科学是不断发展的。科学的本质并不是证实真理，而是不断发现以前真理的错误，不断更新真理。
科学知识强调的是确定性，而科学精神强调的是不确定性。强调科学精神就是强调怀疑的、批判的和创新的精神，就是要善于在没有问题的地方产生问题，在没有现成答案的地方寻找答案。
在科学发展史上，无数科学家以严谨的态度、辛勤的劳动、无私无畏的精神，为人类的科学事业作出了巨大贡献。在他们的影响下，在科学研究、交流地过程中，科学界逐渐地、自然而然地形成了一些约束科学家行为的价值规范或准则，即科学精神。
科学精神是彻底的唯物主义精神，其要点可以概括如下：
（1） 怀疑
善于提出问题，在一般人看来没有问题的地方提出问题。有些人能够对异常现象迅速提出有科学意义的问题，任何异常现象都是鼓励更多对此感兴趣的学生去研究这种现象的动力。
怀疑是科学所具有的特性，科学的勃勃生机来源于质疑。尽管提出一种新理论会受到人们认真的注意，但马上就得到科学上广泛承认的却寥寥无几。一种新的理论在被人们接受之前，常常需要花费几年甚至几十年的时间进行批评、验证。
科学要追求真理，不盲从潮流，不迷信权威，不把偶然性当做必然性，不把局部看作全体，不轻易相信未在严密科学方法下经过反复验证和严格科学推理的所谓新发现。
科学教育应该帮助学生认识互怀疑的价值，有怀疑科学才会有发展。
（2） 求实
科学认为，世界是不由人们主观意志决定的客观存在，要求人们一切从实际出发，来正确认识客观世界的运动规律。
科学必须以客观事实为基础，去探索事物客观规律，所以求实就成为科学精神的重要组成部分。对中小学生来说，最基本的求实就是说真话，做实事。
科学家钱学森说得更形象，他说：“在美国，一个科学家如果违背了求这一点，就没有人请他参加学术活动，也没有刊物发表他的文章，他在科枝界就没有立足这地，只能去卖冰棍。”
（3） 创新
科学认为，具体的真理都是相对真理，都有适用的条件的范围，因而是可以突破的、创新的。新的发现将拓宽原有真理，使之适用于更大的范围和更少的条件限制。如相对论和量子论都推广了牛顿力学，并适用于更大的范围。
科学又认为，事物是不断发展的，世界的变化是无穷尽的。人们对客观世界及其规律的认识也是不断深化的，所以科学必须创新。创新是科学的生命，科学的生命就在于创新。
创新应在继承的基础上进行，继承一切为科学方法所证明的客观规律理论，是科学创新精神的必要组成部分。科学教育在继承基础知识的同时，要特别重视培养学生的创新精神。
（4） 合作
现代科学的发展也越来越显示科学合作的重要性。以往重大的科学发明可以一个人或少数科学家团体的成果，而现在一项重大的科学发明往往需要成百上千的科学家的参与，合作意识已经成为科学精神中和重要组成部分。
（5） 奉献
科学家从事科学研究的目的是为了发现真理，而不是占有真理，是为了把自己的发现贡献给社会、贡献给人类，所以科学精神的最高表现是献身科学、献身社会。
实践证明，科学精神是个人与社会和重要精神财富，它对于促进人的良好个性品质的形成和社会的进步起着十分重要的作用。
由于现代科学是在救亡图存的特殊背景下传入我国的，所以我们对科学现成知识的获得，对科学的实际功用的重视，远远超出了对科学方法、科学态度、科学精神的重视，而且
在很多情况下采取了违背科学理念、科学精神的态度。这也是我们今天在科学教育中仍然对科学方法、科学态度、科学精神缺乏应有认识的原因。
5、 科学价值
科学价值是指人们对科学有一个共同的基本信念和做法。
首先，科学认为世界是可以被认知的，宇宙间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展，只要通过认真的科学的系统研究都可经被认知，并且在宇宙这个系统的任何地方，基本规律都一样适用。例如，用来解释地球表面物体运动的规律和自由落体规律，在月球和其他行星上也适用。
其次，科学知识是不断变化的。科学是一个产生知识的过程，知识的变化是不可避免的。不论哪一种理论对一种现象解释得多么完美，随着科学的发展，都要不断地进行验证、修改，有时也可能会被抛弃。
第三，科学不能为一切问题提供终答案。世界上还有许多事物不能用科学方法验证。例如，信念就其本性是不能证明否定或肯定的。在一些场合，科学方法还可能受到一些不相关的、具有某种信念的人的反对，例如，相信奇迹、算命、迷信等。
但是，科学教育能唤醒人们的理智，科学的价值观有助于人们扶正祛邪、辨别是非。对中小学生进行科学教育，有助于他们树立正确的世界观、科学价值观。
科学对综合理科教育的呼唤：
1998年，美国科学教育协会代表团访问上海，在一所著名重点中学听了一堂物理课。任课教师是一位特级教师，教学内容精当、层次清楚、节奏紧凑，学生活动充分，教师的提问经精心设计，学生的回答也清晰明了。按照我们的评价标准，这堂课上得可算是天衣无缝了。可是美国代表团成员反应很平淡，他们说，课堂上都是教师提问，学生回答，既然学生都已能回答了，这堂课干什么还要上呢？上课应该是学生有了问题，学生提问，教师回答，师生共同讨论。这里反映了两种根本不同的教育思想，反映了对科学本质认识的明显分歧。
按照传统的科学和科学教育观，科学主要是一些既成的事实、规则、定律，教育任务就是使学生掌握这些知识，形成运用这些知识解析题目的能力。在西方教育史上，赫尔巴特是将这种思想理论化的重要代表。他认为，一个好的教学过程应该分为四个步骤：
1、 明了--------给学生明确地讲授新知识；
2、 联想--------新知识要与旧知识联系起来；
3、 系统-------作概括和结论；
4、 方法-------把所学知识用于实际。
赫尔巴特的这种教学思想传入中国，与中国传统的教育观念基本相通。后经苏联的教育家凯洛夫的强化，对中国产生了持久的影响，以至于我们的教育没有能够根据科学的发展和对科学本质认识的深化而发生变化。
按照现代的科学观和科学教育观，作为结果的知识是不断发展更新的，掌握发现真理、探求结果的方法才是更重要的。知识本身不是教育的目的，而是建立科学方法的工具和手段。因此，现代教育观更关心的是怎样使传授知识的过程成为掌握科学研究方法、开发学生智慧的过程。
美国教育家杜威把这看做是现代教育与传统教育的根本分歧之一。杜威认为，赫尔巴特思想是和人的实际思维过程相悖的，它不能使人的智慧得到发展，而只能使人的头脑成为仓库。杜威分析了人们思维的过程不外乎这样五个步骤：
1、
感觉到问题；
2、
3、
4、 问题的性质和特征； 设想可能的解决方法； 通过推理，确定哪一个假设能解决问题；
5、 通过观察或实验，证实结论是否可信。
接着他认为，教学的方法思维的方法应该是一致的，为此，他提出了相应的五个教学步骤：
1、
2、
3、
4、 设计问题情景； 产生一个真实的问题； 查找资料，从事必要的观察； 有条不紊地展开所想出的解决问题的方法；
5、 检验或验证解决问题的方法是否有效。
这里关键的一步是产生一个真实的问题。所谓真实的问题，就是学生自己产生的问题，而不是教材规定的问题，不是教师提出的问题，更不是为了提问题而提问题。
杜威早就意识到任何知识的学习，既是为某一理论提供依据，又是新理论素材。除了探究，知识没有别的意义。知识不是固定的、永恒不变的，它是作为一个探究过程的一部分，既作为这个过程的结果，又作为另一个探究过程的起点。它始终有待再考察、再检验、再证实，如同人们始终会遇到新的、不明确的、困难的情景一样。
通过对杜威这一思想的回顾，我们就完全可以理解为什么对同一堂课，会有两种完全不同的评价。
中国衡量教育成功的标准是将有问题的学生教育得没问题，“全都懂了”，所以中国的学生年龄越大，年级越高，问题越少。而美国衡量教育成功的标准是将没问题的学生教育得有问题，如果学生提出的问题教师都回答不了，那是非常成功的。所以美国的学生年级越高，越富有创意，越会突发奇想。这就是以问题为纽带的教育。
以问题为纽带的教育，就是从鼓励学生产生问题开始，以学生产生新的问题结束。在这样的教学过程中，培养学生的问题意识，培养学生的怀疑精神和创新精神。由于学生的背景不同，所产生的问题自然会有差异，解决问题的程序、假设和结果也会不同。这样，科学教育的过程就不再是追求标准答案的过程，而是发展学生富有个性的综合科学素养的过程。我们没有必要对学生进行大量的知识灌输，而应该想方设法把学生引向那个无边无际的知识海洋，让学生自己去遨游。
现在，我们正逐步走向知识经济时代，知识总量迅速膨胀，知识陈旧周期日益缩短，社会观念、生活情境日益多元化，现代信息媒体的运用也越来越普及。教师和学生经常面对着同样不知到答案的问题，面对着谁也不知如何处置的情境。
因此，我们的教育能不能使学生有效地产生问题、表征问题并形成解决问题的意识、习惯和能力，能不能创造性地接受没有遇到过的挑战，这才是科学教育的基本要求和改革目标。科学呼喊我们要以科学的精神、科学的知识、科学的价值、科学的态度和科学的方法进行科
学教育。
综合理科教育中要突出以下教学内容的有机组合：
1、 系统、秩序和单元
系统是相关物体或构成整体的各个部分的有组织的集合，要帮助学生学会从系统的角度思考和分析问题。
秩序是宇宙中的物质、物体、生命体的行为规律，它可以通过统计学的方法进行描述。
单元的类型包括生命体的分类：特性是区分事物的依据，共性是归合事物的依据，在每个分类单元当中，层层有特性，层层有共性。抓住共性，可以类上归类；抓住特性可以类下分类。
荀子日：“故万物虽众，有时而欲偏举之，故谓之物，物也者，大共名也，推而共之，则共中有共，至于无共然后至；有时而欲偏举之，故谓之鸟兽，鸟兽也者，大别名也，推而别之，则别中有别，至于无别然后至。”
通过分类，不仅可使收集的资料与事物系统化、条理化，而且还可揭示某些客观规律。
门捷列夫就是用分类的方法发现元素周期律的。他把当时已知的化学元素名称、原子量、基本性质等，分别记在一张卡片上，然后对卡片进行整理分类。他先把卡片分成三组，觉得不适合，以把卡片分成几个纵行，使每个纵行中的某一元素和前一纵行中性质相似的另一元素排成一个横列。于是，他得到了出乎意料的发现：每一纵行（现代元素表为横列）中十几种元素的性质自下而随着原子量递增而逐渐变化。随后他又把这些结果整理成表格形式，这就是最初的元素周期表。它的得来完全依靠分类方法。
人们为了把对自然的调查结果加以条理化，创造了种种分类的方法。有些分类是划分植物/动物，脊椎动物/非脊椎动物，固体/液体/气体，金属/非金属，能揭示其内在的规律；有些分类是依据简单的表面的特征而设立的，如粗糙的/光滑的、有条纹的/单色的等等，往往不能揭示本质的东西，只是常常给人们提供方便而已。
在学生开始懂得分类是怎么一回事之后，必须允许他们创造自己所喜欢的分类方法。在特定的条件下，如果按照植物是生长在背阴处还是向阳处来分类、或者以这些植物按本地习惯能食用或不能食用来分类，都可能是有用的。这时不要急于让学生知道科学家是如何分类的。
为分类而分类是没有意义的。许多教师总是担心自己不太懂得动、植物的科学分类，因而怕教不好学生。其实，对中小学生来说，没有必要急于知道科学家是如何分类的。只有要对分类问题进行深入研究时，才真正需要学习科学家的分类方法。
2、 证据、模型和解释
证据包括科学解释所依赖的观察结果和数据。
模型是与真实物体、单一事件或一类事件对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。
解释则是把现有的科学知识和来自观察、试验或模型的新证据组合成具有内在一致的、符合逻辑的说明。
3、 不变性、变化和测量
大多数事物均处在不断变化的过中，但是物体的过程的某些属性仍然具有不变性特性。系统的变化可以用定量的方法进行描述。
4、 演变与平衡
演变是一系列的变化，是物体、生命体、自然系统和人造系统具有当前形式的功能的根本原因。平衡是一种物理状态。
5、 形态结构与功能
形态结构与功能是自然界中的物体、生命体和系统的互为补充的两个侧面。学生应该能够通过形态结构来解释功能或通过功能来解释形态结构。
（二）、生物课程的教学内容优化策略
1、 教学内容要体现以学生为本的思想。
一切都要从学生的实际出发，所有的活动都围绕学生的发展进行，把学生摆到主人和中心位置。
2、 教学内容要面向学生的生活世界。
教学内容设计从学生的已有的生活经验和现有的知识背景出发，尽量贴近实际。甚至手中的一张纸、呼出的一口气都是自己的研究学习的对象，这样的学习学生易接受，能使学生意识科学源于生活，科学就在身边。
3、 教学内容要反映社会科学的发展水平
人的生存离不开社会，学生最终也将走向社会，让他们了解社会的发展状况，了解科技的发展状况，让学生感受到他们所学的科学就在身边，体现科学知识与人类的密切联系。
4、 生物教学内容要注重与物理、化学、地理的组合优化。
科学课程内容从统一的科学概念与原理，不同学科领域知识与技能之间的融通与连接，让学生从整体上认识自然，从基本科学观念上，理解科学内容。
5、 教学内容要体现人文性与教育性。
科学课程的教学要达到以德育人、以智育人、以理服人、以情感人的目的。
如：早花、早果、早落与早恋的关系
二、生物学科教学过程的优化
优化教学过程，就是要让素质教育的目标、课程标准中的要求渗透到课堂教学的每一个环节。
（一）、教学设计的基本理念
以系统论、控制论、信息论和设计观为指导，探索解决教学问题的有效方案。从教为主导和学为主体的教学观出发，教学是一种创造性、交往性、产生学习经验的过程，
教育的基本功能，就是要帮助受教育者个体，不断提高的发展他们的主体性，使他们逐步地由一个自然人变为社会人，变为能够认识和改造社会行为的主体。
唤起受教育者的主体意识，提高受教育者主体的认知水平，发展受教育者主体的积极性、自主性和创造性，激发受教育者对基本价值的追求，是教育者基本职能。
尊重学生主体地位和主体人格，培养和发展学生的主体性，是全面实施素质教育必须首先遵循的一条根本规律。现代教育教学论，特别强调学生的主体地位，认为学生的学习的和发展的主体。教育和教学的过程是一种认识过程，认识的主体是学生，没有学生的主体地位，没有主体的主观能动作用，认识是不可能有效进行的。主体感知、思维、想象、体验是
别人是无法代替的，主体的认识的内化过程也是别人无法代替的。从这个意义上讲，学校的校长、教师是为学生服务的，教师的教是为学生的学服务的。学生就是我们的上帝，学生就是我们的太阳。
学生是学习的主体，那其根本的属性是什么？从人的根本需求、人的根本目的上讲，学生是这样的一个人：
1、 学生是学习怎样生存的人。
人是在不断地适应自然环境并与环境作斗争的过程中求得生存的，是在从事直接的生活资料生产的过程中生存、发展、演进的。
从人类的个体来讲，要生存下去，并维持生命，就必须学会争取生存所必须的知识、技能、经验等；从人类的群体来讲，必须将争取生存、维持生命的知识、技能、经验等传递给下一代，即对下一代进行教育，使年轻一代学会生存的本领。否则人类就难以一代一代传承下去，人类文明也就不可能演进发展。因此在人类起源时代，凡是争取生存和维持生命所必需的知识、技能、经验等都是每个社会成员必须掌握的。从这个意义上讲，当时的人们都是学习怎样生存的人。
学习怎样生存，从人类最初的状况看，主要的途径有：
观察模仿，即年轻的一代通过观察模仿成人的行为，学习成人所拥有生存本领。 劳动实践，即年轻一代参与争取生存的劳动实践活动，学会生产劳动的知识、技能与经验。
聆听教导，聆听长辈的传习教导，从中学习生存的本领。
体育锻炼，锻炼强健的体魄，学习使用武器以及作战的方法。
为了学习生存的经验与本领，人们实际上不受时空的限制，也不拘学习的形式，不限学习的内容，更不限定学习的人群。因此无论是人类个体，还是人类群体，学习怎样生存和传递生存的本领是放在第一位的。
古往今来已经证明，人之生存，首先要了解其生存的世界，故要学习关于这个世界的知识，其次要有从事某种或几种职业的技术与技能；再次要有运用知识、技术于实践对象的能力；其四有处理生存过程中诸多问题的智慧。具备了这四条，人之生存便不会有什么问题，教育者教给学生生存的本领，其主要职责、任务就在于此。
2、 学生是学习怎样生活的人。
在适应自然环境并与环境作斗争的过程中，人类为了生存下去，便结合起来，组成了族群、原始部落，形成氏族、社会，并有了家庭、家族，逐渐地形成了等级，产生了阶级。因此，作为个体的人要在越来越复杂的社会中学习处理各种关系和知识、经验，就变得非常重要。作为人类群体，也必须把群体所形成的规范、规则及行为习惯、禁忌传递给下一代，以便维持群体的秩序。这种学会如何处理各种社会关系，学习如何扮演各种社会角色的活动，就是我们所理解的学习怎样生活。事实上，我国进入阶级社会、学校产生之后，对学生所进行的诸如“三德”（志德，以道为本；敏德，以行为本；孝德，以知逆恶）、“三行”（孝行以事父母；友行，以尊贤良；顺行，以事师长）的教育，和“六德”（知、仁、圣、义、和、忠、“六行”（孝、友、睦、姻、任、恤）的教育，就是帮助受教育者学会处理好各社会关系。到战国时期，孟子用一句概括了以前的教育和他所希望的教育：学所以明人伦：“教以人伦-------父子有亲，君臣有义，夫妇有别，长幼有序，朋友有信。”即教育的目的，就是教导学生处理好人与人的各种关系和遵循社会准则。就整个封建社会占统治地位的儒家思想来讲，主要提倡传播的就是“做人”的道理，“做人”的要求，和“做人”的乐趣，表现出“做人”的精神境界。
现代的教育者的责任是让学生学习关于生活的知识、经验，具有生活的技能，能提升的质量使生活丰富、多彩、积极、健康、自由、快乐。
3、 学生是学习如何了解生命、珍惜生命和怎样使生命有价值、有意义的人 人在世界上生存、生活，实际是延续与享受生命的过程。这是人之生理的生命，失去了生理的生命，人作为肉体不复存在，人生也就因无依附而不复存在。因此人之生理的生命是有涯的、有限的，这种生理的生命是一种现实的存在。人还具有精神的生命。
人的生命实际上是生理的生命与精神的生命之统一，是有限的生命与无限的生命之统一，是现实的生命与理想的生命之统一。学生学习生存本领、生活经验之根本目的，在于使生命过程有价值、有意义，使人生幸福。
因此，教育者要给学生关于生命的认识，首先要珍惜自己与他人的生理生命。因为这种生命是有限的，是最为宝贵的，她是人之生存、生活的前提与基础。同时，人又往往期望使有限的生命变得无限，或者理想中使自己的基因遗传给后代，但这并不能阻止作为个体生命过程的终结。因此人想“死而不朽”，使有限的生命变得无限，唯有使自己精神、思想富有，对社会有所创造，超越前人而对后人有所贡献。故给学生关于生命的认识，使学生领悟生命的意义，对学生进行立志、理想教育，给学生以正确的世界观、人生观、价值观教育，培育学生的创新精神与创新能力，就显得非常重要。
学生学习怎样生存、怎样生活、怎样使生命有价值、有意义，三者是相互联系的，密不可分的。学习生存的本领中包含了生活的知识、技能与经验；学习生活的知识、经验也是生存所必需的；真正有了生存的本领，人之生活质量才会提升。但人之生存、生活的根本目的在于使人之生命有价值、有意义，使人生幸福。如果三者分离了，人生也就人分离。没有生存的本领，生活必定是艰辛的；不懂得生活的道理，生存也会是艰难的；而不了解生命、不珍惜生命、不思考怎样生命有意义，人之生存着、生活着与动物就没有什么区别了。
从上述几点人的根本属性出发，我们教师在教学过程中发挥主导作用时首先应树立这样的几种观念：
1、 应把学生看作具有生命意识的人。
所谓生命意识，就是人的生命为了适应自身生存和发展的需要，依据天的基因，
加上后天的教化而形成的具有对客观事物进行解读、摄取、表现和改造的潜在能量的灵智和欲求。
打开曾经走俏中国的《学习的革命》一书，其中有一句话，让人们怦然心动：
“头脑不是一个要被填满的容器，而是一把需要被点燃的火把。”这是哪位圣哲的至理名言？细看，原来是古希腊普鲁塔戈在3000年前说的话。3000年前的声音，洞穿苍茫的时空，给那些照本宣科、孜孜以“灌者”以无情的嘲讽！
历史发展到今天，每一个有良知的教育者，没有权利去剥夺学生的欢乐的志趣；
没有理由不归复学生应有的生命角色。我们的学校应该是一个直面生命、焕发学生生命活力的神圣殿堂。作为学生生命成长的重要支柱，学生的主导者教师，必须转变观念，认真“洗脑”。因为观念先于行动，观念指导行动。没有正确的意识，就不会有正确的行为。每个教育者都应该清醒地懂得：学生是有血有肉，充满智慧和活力，富于想象和情感，是集生活、学习、审美等为一体的活生生的人，他们是学校教育活动最为重要的因素。因此，每个教育者不仅要给学生传授知识和能力，更重要的是要培养学生具有丰富的情感和优良的品格。教师应把生命和心血融入学校的每一个角落和学生人生道路的每一个阶段，使之富于生机，充满活力。
2、应把学生看作具有社会意义的人。
人是高度社会化的有机体，不能脱离社会而存在。人的发展是一个社会化的过程。但在一切为了升学的目标下，我们痛心地发现：学校的教学活动与学生的生活严重地分离了。这种封闭式的传统教学虽然在某种意义上保证了教育对社会的一定程度的超越性，但同时又导致了学生与周围的社会生活相脱节，与知识更新的速度相脱节，抑制了学生创新能力的发展。这种教学模式中培养出来的学生，将来很难适应社会的需要。与此同时，我们的教师为了保持学生心灵的“纯洁”，总是尽量回避甚至不让学生了解社会的丑恶现象。这样，学生长期与社会相隔离，对社会缺乏全面深入的了解，结果一旦接触社会，看到某些阴暗面以后，就会感到茫然若失，无所适从。当前校园中出现的所谓学生人格扭曲现象：诸如自私、孤僻、自我过分膨胀、受挫力低等现象，就是教育活动缺乏社会必的一种必然的消极后果。为此，我们的教育必须变封闭为开放式的社会化教育。社会化不是一种机械、被动的变化，而是积极地接主动的参与的过程。在这个过程中，逐步准确地勾勒外在世界的座标，确定自己的位置与角色，把握自己的准则与方向，这就是社会化的目标。它要求我们：
（1） 打开校门，引导学生走向阔的社会生活，促进学生的社会化，学生
必须走出狭隘的学校空间，进行社会调查，参与社会实践，把握时
代脉搏。
（2） 学生的社会化能够促进课堂教学。把从社会实践、社会调查中发现
社会热点，疑点等现实问题带回课堂，通过演讲、辨论等，从而为
课堂教学注入新的活力。
（3） 学生不仅属于学校，更属于社会。应突破校园四角天空的束缚，置
学生于社会大熔炉中，让学生在不断的开拓创新中健康成长。
3、应把学生看作具有发展潜能的人。
首先坚信每个学生都是可以造就的。我们应该用积极乐观的眼光和态度来欣赏和预见学生的天性，我们要明白，每个学生都是一片有待开发或进一步开垦的土地，通过创新教育，加以挖掘和利用，把学生存在着的多种潜能变成现实。
其此，要用发展的观点来看待学生。传统教学的最大弊端上忽视人的发展。因此，在教育者眼中，学生似乎一度成为了没有思想、没有情感的“知识容器”、“两脚书橱”。课堂上教师“满堂灌”、“一言堂”更是比比皆是。这必然影响学生潜能的开掘，学生智力和创新能力的发展也将受到严重遏制。
现代教育论认为，青少年身心发展是有规律可循的。这一时期他们的明显特点是：好奇心强，容易被各种新鲜事物所吸引；接受能力强，容易吸取各种知识，模仿成年人的举动；可塑性强，容易按照务种模式进行塑造。随着身体的发育成长，在心理和生理的成熟过程中，这些特点会起到很大的作用，在这一时期创新能力的发展往往为一生的事业打下了基础。许多发挥了创造才能的人，往往在儿童时期就锋芒毕露了。教学实践证明：教学活动方式越科学，活动水平越高，活动内容越丰富，人的发展就越全面和充分。
4、 应把学生看作具有独立个性的人。
学生是具有独立个性的人。故要求每个教育者应从学生的个性出发来考虑学生的发展，培养学生的独立个性，发展学生的个性才能，从而使学生能更自觉、更充分、更主动地全面提高自身的整体素质。
然而，现今的教育过于强调统一，常常以“标准化”的方法试图把学生培养成同一模式的制成品。统一的目标、统一的内容、统一的进度必然会磨平学生个性的棱角，使他们成为千人一面、千篇一律、千腔一调的“标准件”。尤其是那些聪明活泼、爱动脑动手的学生，更易为这种“统得过死”的教学体系所害。在教学评估上，人们还习惯于一种标准，习惯于一套答案，这实际上可以说是对学生创造精神和创造力的一种扼杀，不利于学生个性生动活泼地发展。1999年7月2日的《中国化工报》刊登了一篇文章，该文提出了一个发人深省的问题：大学生与幼儿园的娃娃谁聪明？文章中有这样一段内容：有一次，女教师画了一个圆圈儿问大学生：“这是什么？”大学生思考良久，才底气不足地说了一句：“可能是零。”又一次，女教师画了个同样的圆圈儿问幼儿园的孩子：“这是什么？”孩子们立刻七嘴八舌地回答：“是太阳！”“是烧饼！”“是铁环！”“是足球！”“是布娃娃脸上的小酒窝儿！”“是西瓜！”“是老师的大眼睛！”----------女教师听了，不由得感慨万千。这个事例把传统教育的弊端揭露得淋漓尽致。是传统教育的那种模式把大学生们的思维的棱角给磨平了。为此，有人形象地比喻，学生入学时像个问号，到毕业时却像个句号。
在传统的教学活动中，我们往往过分看重其统一的一面，忽视其丰富个性的另一面，喜欢以统一模式衡量和要求学生，对有独特见解和敢于标新立异的学生，鼓励不足，压制有余；对学习困难的学生，更是处处压抑他们的好奇心，以便使他们“专心学习”。在这种氛围中成长的学生，不是越来越健康、活泼，而是越来越颓废、无生气、缺乏创造性。结果造就了一批墨守成规、人云亦云、死气沉沉的缺乏独立个性的小绵羊。
因此，在当今的科学教学活动中，我们的教育应从学生的个性出发，并以“个性充分的自由的发展”为目的，承认每个学生的个别差异，高度重视学生的个性，善于发现个性，研究个性，反对教育的整齐划一与陈旧僵化；坚持教育目的、课程、方法、教学组织等的多样化、灵活化、个别化；有效地实施因材施教，发掘每个学生的特点、优点和闪光点，为每个学生的发展提供有利的条件。
强调独立个性教学的另一方面，就是要求教师有独立个性，即要求每个教师具备自身的个性素质和个性品质。要求每个教师在教学活动中做到教学有个性，教学内容有个性，教学方法有个性，逐步形成独特的教学风格。没有个性的教学，就无法培养和发展学生的个性，学生没了个性，将来他就没有能力创新。
所以，走出标准件式教学模式，走向多样化的个性教学就成为必然要求了。只有重视学生的个性化教学，才能使学生不致于被僵化的学习所限制、被铃声所规定的学校生活磨灭了各自的差异性，才能使学生丰富多彩的个人世界展现出来。
综合考虑到上述所讲的学生的主体性和教师的主导性，教师在生物学科教学设计的过程中，应注意以下几个方面的问题：
1、 在坚持教学目标设计的全面性的同时，还应了解学生起点行为水平，并
进行个别化教学设计。
教学目标设计要兼顾认知、情感和技能这三个领域，了解学生起点行为水平，设
计好补救措施，因为在集体授课中，教育起点只有一个，而学生的起点却有多个。这就要求我们在教学开始前对学生进行起点行为测试，并对没有达到起点基础的学生进行及时的补救
性教学即进行个别化教学。
2、 在教学策略设计上要突出促进学生知识的构建。
促进学生对知识的主动构建是保证学生主动学习的重要教学策略。有效策略包
括：
（1）、创设问题情境或者设计基于学习的问题的学习，增加学生主动构建的动力。
（2）、鼓励学生亲身实践，增加学生日常生活经验，为学生的主动构建奠定基础。
（3）、加强新旧知识的联系，为学生的主动构建提供方式
3、 在学习环境设计上关注科学资源的丰富性、挑战性和开放性。
具有丰富性、挑战性和开放性的科学资源能满足学生的好奇心，吸引学生根据自己的兴趣、爱好去主动发现，主动探索。
4、 在结果性目标设计上关注与社会发展相联系的目标。
5、 在体验性目标设计上关心学生的社会性需求和社会性情感。
在教学过程中，学生的体验除了包括兴趣、爱好、愉悦、成功感、理智感等非社会性体验，还包括自尊、关怀、公平、公正等社会性体验。而社会性体验恰恰是现代教学设计不可忽视的一个方面。
6、 在学习方式设计上注重合作性学习。
合作学习是通过两个或两个以上的个体在一起互促学习，以提高学习成效的一种学习方式。在合作学习中，学生轮流扮演操作者和检查者的角色。合作学习会有效地促进学生对他人的认知和对自我的认知。
7、 在教学评价设计上鼓励学生自我评价。
学生的主动学习应贯穿于学习的全过程，鼓励学生进行自我评价是体现学生主体
性的重要方面。这就要求教师在教学中，一方面让学生明确教学目标，为学生自我评价提供参照标准；另一方面为学生提供自我评价的样例，教会学生自我评价的方法。
（二）、教学过程优化的策略
1、 创设情景，进入师生互动的教学环境。
优化教学过程，就是要精心设计引人入胜、轻松和谐，具有探索性、启发性、创造性和科学文化氛围的教学情景，鼓励学生大胆提出问题并展开研究、讨论，给予学生充分表达自己见解的机会，既要让学生学会知识，又要让学生会学知识，培养学生开拓创新的能力。
2、 对不同的课型进行教学模式的优化。
根据不同课型、不同内容、不同教学对象和不同的教学条件，可选择基本教学模式，如：着重于认知发展的教学模式；着重于探究、发现的教学模式；着眼于非理性主义的、开放性的教学模式，等等。教学过程中所采用的教学模式，也可另行设计，灵活处理，不可将一种模式僵化。在实际中，应以课型研究为突破口，运用教学模式从理论和实践两个层面，构建全面实施素质教育的课堂教学新模式。
3、 学生参与教学过程是关键。
优化教学过程就是要引导学生积极主动参与学习过程，学会学习，学会思考，学会合作，学会操作，学会探究等，使他们成为真正的学习主体。学校和教师要为他们提供更多的获信息，分析、利用信息和解决问题的机会。
4、 教是为了学，教是为了达到不教。
教学是教师的教与学生的学的统一，教师是学习活动的组织者、引导者、参与者。教师要充分做到信任学生，实验让学生做，问题让学生提，思路让学生找，错误让学生析，是非让学生比，好坏让学生评，最大限度恰到好处地给学生提供自我学习、自我调控的机会，让他们能看见东西用视觉，能听到的东西用听觉-------等，学会学习比学会知识更重要。
5、 让课堂教学充满活力。
学生在自我建构的过程中，张开思维与想像的翅膀，寻找解决问题的策略，自由、创新的气氛在课堂中弥漫--------这才是真正面向二十一世纪的课堂教学。
（三）、课堂教学优化设计步骤：
1、 首先要优化学习情境。
教师有意识创设的、优化了的、有利于学生发展的客观情境，使学生置于特定的心理场，如临其境、如闻其声、如见其人。优化了的学习情境，能够以鲜明的形象强化学生感知的真切性；以真切的性感调动学生参与认识活动的主动性；以广远的意境激发学生的想象力；以蕴含的理念引导学生提高对事物的认识。
2、 其次，教师对教材内容重新组织，采用不断提出问题，引导学生分析问题，
分步设置障碍的方法有目的地不断造成学生现有学习水平教学目标之间的不平衡和冲突，从而激起“解决问题”和“达到目标”学习欲望，使学生在课堂上保持高度的注意力和学习热情。
3、 再次紧紧围绕教学目标运用学习迁移的规律，在已有知识的基础上，以旧换
新，由浅入深，由易到难，由简到繁，由具体到抽象，由特殊到一般，循序渐进地组织教学活动。
4、 然后把学习的主动权交给学生自己。教师应提供适宜的外因条件，让学生在动口、
动手、动脑思考的过程中主动地、活泼地去获取新知识，掌握技能，形成能力。
5、 最后及时反馈，调节教学。课堂上，教师要留心观察学生的情绪，及时调节教与学
的和谐平衡；注意每一个教学层次都应伴有信息反馈的手段和矫正措施；保证信息交流的畅通无阻，善于捕捉学生学习的“兴奋点”和思维的“受阻点”，及时引导点拨；及时评价学生的学习效果，使学生正确的学习行为得以肯定，错误的行为得以纠正。
（四）、生物学知识在实际生活中应用的几个事例
1、 驱蚊器的原理
2、 飞蛾扑火
3、 花生为何在土壤中发育？
4、 四川井喷事故：硫化氢中毒
5、 就餐时在明亮的餐厅里点蜡烛
三、教学方法与手段的优化
（一）、现代教学方法和教学手段简介
探究教学法、边讲边实验教学法
“探究学习”是以培养探究性思维能力为目标，以基本教材为内容，使学生通过再发现的步骤来进行的学习。这种方法要求学生在教师指导下，象科学家发现真理那样，通过自己的探索和学习，发现事物的起因和内部联系，从中找出规律，形成概念，在这个过程中体验了现知识的兴奋感和完成任务的胜利感。
“探究教学法”的基本过程可分为：
（1）、带着问题观察具体的事实
“探究学习”始于感性的具体事实的观察，没有强烈的问题意识作为“发条”，“探究学习”难以顺利展开。这就要求教师尽量在带有诱导性的情境中提出具体事实。学生在观察具体事实时，开始只能认识事物的大体轮廓，在教师指导下，使学生逐渐把握显著的个别事实，但仍然是彼此割裂的一堆堆事实。
（2）、树立假设
通过教师的指导和学生间的讨论，将所得的片断知识从各种不同角度加以改组、
组合，树立假设，教师可首先让中、差生发表想法，相互切磋，最后让上等生提出有创造性的假设。
（3）、上升到概念
要逻辑地精取假设的内部，纠正假设内部的不完整和矛盾，还要同事实相对照，
特别注意同假设不一致的事实，并据此重构假设，使不确切的假设上升到精确的概念。这阶段需要教师“提问”引导。
（4）、转化为能力
形成的概念与实际结合起来，在现实的具体情境中使用概念解决问题。
（二）、探究教学及基本教学程序
《基础教育课程改革纲要》指出，在教学过程中应培养学生的独立性和自主性，鼓励学生对书本的质疑和对教师的超越，赞赏学生独特和富有个性化的理解和表达，爱护学生搜集和处理信息的能力，获取信息的能力，分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力，大力开展探究性学习。
探究学习是一种积极学习的过程，主要指学生在教师指导下，以主体的姿态带着探究的精神自主地参与学习过程，以尝试发现，实践体验，独立探究，合作讨论等形式探索知识，发展思维能力和学习能力。
故我们教师应从学科领域或现实和生活中选择和确定主题，在教学中创一种生活或模拟生活情境或类似于学术或科学研究的情境，通过学生发现问题、实验、操作、调查、信息收集与处理、表达与交流等探究性活动，获得知识与技能，培养情感态度和创新能力。
在探究性学习中，教师是组织者、参与者与指导者。科学课程的探究性学习是以“研究性课题”的形式开展的，目的是改变学生单纯地接受教师知识传输的学习方式，帮助学生
形成一种对知识的主动探求，体现科学过程与科学方法，并重视解决实际问题和积极的学习方式，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神。要达到以上目标，就需要认真策划，并做好以下几个方面的工作：
1、确定课题，提出问题
确定课题首先要对选题进行分析与归纳，科学课程的探究性学习主要可以根据人与自然、人与科学、人与社会这三个范畴来考虑。
（1）、从人与自然的角度选题。
要求学生懂得“天人合一”、人与自然和谐发展的重要性，关心人所赖以生存的环境，增强保护环境的责任意识，以确立人与自然的科学态度与价值观念。例如“植物与美化”“家乡的水污染”、“洗衣粉的利与弊”“探究酸雨的危害”等一些课题都是科学课程进行研究性学习的良好课题。
（2）、从人与科学的角度选题。
有利于培养学生对科学的正确态度，科学的研究方法及开拓创新的意识。例如“模拟血型鉴定”、“仿生制品的现状与未来”等课题的研究均具有很高的价值，有利于我们科学素质的发展，而且能树立“科教兴国”的战略思想。
（3）、从人与社会的角度选题。
有利于学生体验社会、了解社会、关心社会，做一个合伤格的社会成员例如“人的寿命的影响因素探密”、“区域性生态环境调查”等课题都是人类生存和生活、社会发展密切相关的课题。通过对这些课题的研究，不但认识有关问题，而且能树立“可持续发展”的科学思想。
2、作出假设，制定计划。
首先应用已有知识，对问题的答案提出可能的设想，估计假设的可检验性。
“凡是预则立，不预则废”。故其次要设计方案。好的方案往往是成功的一半，方案中要有对课题目标的清晰表述及研究方法、课题组成员的分工和整个工作程序和设计，列出所需材料和用具，选出控制变量，设计对照实验。
3、收集资料，实验探索。
方案设计完成后，根据方案中的程序，收集相关的文献资料，做相应的社会调查。
文献资料收集的途径主要有：图书馆、实验室、互联网等。收集的资料要及时做好编码、归类、整理。
社会调查的途径主要有：工厂、农村、家庭、公共场所等，可以采用走访、问询、座谈、问卷调查等形式。
有些课题的研究还需要做一定的实验探索，如“蚂蚁行为的探究”等，这些实验有别于以往的验证性实验。通过实验探索不仅可以得到可靠的数据，并且可以培养学生的观察能力、实验能力，培养学生处理实验数据、总结归纳的能力，更主要的是培养学生发现问题并解决问题的途径，学会研究问题的一些科学方法。
4、分析研究，得出结论
分析研究是对所收集的资料进行分析、提练、推导并获得一定的研究结果的过程。比如对“植物与美化”这一课题的探究，就从吸尘、隔音、遮阳、防风、降温以及赏花、观叶、品香等方面进行定性、定量的分析，找出哪些属性、类型及性质是一贯的，哪些是偶然的，并从中推理出自己对事物的本质的看法。主要的方法有：
（1）、资料研究法。将查阅、掌握的文献资料进行分析、取舍、整理、归纳得出一些结论的看法。
（2）、比较分析法。将观察、收集到的各种材料进行分析，比较它们的异同，寻找规律，从中得出结论。
（3）、问题讨论法。对于探究性学习过程中得到的不同的见解或结论，可通过讨论和辩论来求得意见一致。在不能求得意见一致的情况下，允许保留不同的见解，可以没有一定的结论，甚至就是没有结论，重在探究性学习的参与过程。
5、成果表达，汇报交流。
探究性学习的成果表达可以是小论文、科学报告，如“探究酸雨的危害”；也可以是制作的仪器、设备、多媒体课件、动植物标本等。
在老师的组织和指导下，举行学生间的汇报和交流，形式可以有成果汇报交流会、论文答辩会、小型展览会，这样一方面怒既可以分享研究成果，同时另一高面可以进行思维碰撞，使学生的认识和情感得到提升。
探究性学习具有实践性、开放性、主动性和研究性。教师在组织实施过程中要注重培养学生综合运用科学知识解决实际问题的能力，应积极提供机会让学生亲自尝试和实践，并鼓励学生就研究的问题提出自己的独特的见解，让学生学会基本研究方法，在探究性学习过程中不断发展自身的研究创造能力。
还应注意的是，探究性学习不同于正规的科学研究，它不以解决科学问题、获得科学发现为目的，而是让学生在教师的指导下，结合自己的兴趣，通过对某一课题的探究活动而培养实践能力、自主探究能力、科学研究的意识和创新精神。因此，探究性学习关注的是探究的过程，而不是注重研究结果，不能任意拨高，就是说不能超出学生的知识能力水平。当前有些学校把探究性的实施推向了一个极端，追求学生研究的结果，并大张旗鼓地宣传、展览学生探究成果，误导了探究性学习的实施，也违背了它的初衷。
（三）、教学方法与手段的优化策略
1、教法、学法的优化。
教学方法包括教法和学法。教学有法，但无定法，而贵在得法，力求新法的原则。根据不同内容，不同要求，不同过程和不同对象选择最适宜的教学方法，或在汲取各种教学方法精华的基础上，大胆构建适合本校本班教学实际，进行优化组合。人类进入新时代，知识更新加快，教会学生学习、思考的方法比教给学生多少知识更重要。
在传统的讲解式学习和接受性学习中，学习内容是以定论的形式直接呈现出来的，学生是知识的接受者。而在探究式学习中，学习内容是以问题形式间接呈现出来的，学生是知识的发现者。两种学习方式都有其存在的价值，彼此是相辅成的关系。但是，传统学习方式过分强调接受和掌握，忽略了发现和探究，学生学习成了纯粹被动地接受、记忆的过程。这种学习压抑了学生的兴趣和热情，影响了学生思维和智力的发展。
故应该改变单一的、被动的学习方式，通过讲解式学习、接受性学习、探究性学习、参与性学习、体验性学习和实践性学习，实现学习方式的多样化，从而促进学生知识与技能、情感、态度与价值观的整体发展。
教师的有效教学应具有如下几个方面的特征：
（1）、让学生明确通过努力而达到的目标，并且明白目标的达成对于个人成长的意义。
（2）、设计具有挑战性的教学任务，通过联系学生的生活实际和经验背景，帮助学生
达到更复杂水平的理解。
（3）、及时地与挑战性目标进行对照，对学生的学习有一个清楚的直接的反馈。
（4）、能够使学生对每一个学习主题都有一个整体的认识。
（5）、能够迁移并发现和提出更为复杂的问题，有进一步探究的愿望。
一言以蔽之，有效的教学能够唤醒沉睡的潜能，激活封存的记忆，开启幽闭的心智，放飞囚禁的情愫。
2、 教学手段的优化
现代信息技术与生物学科教学整合，要求采用计算机多媒体辅助教学、实物投影仪，电视录放像等现代化教学手段，以达到加大课堂教学密度，高效率地向学传递信息的目的。并实现网上学习，教学资源共享，教学评价、教学管理自动化。教学手段的多样化和现代化，改善了课堂教学效果，进一步提高课堂教学质量。
科学课堂教学优化之研究
楼大伟
目前，我国新一轮基础教育课程改革进入全面实施阶段，根据《基础教育课程改革纲要（试行）》的精神，新课程改革核心理念是为了每一位学生的发展，新课程改革的灵魂是学生的积极性、主动性、创造性的挖掘、发挥和发展，这就要求教师教的行为和学生学的方式要发生根本性转变。生物新课程标准根据社会发展，科学发展和人的发展对生物学科教学提出新的要求，生物课程的根本目标是提高学生的科学素养，而科学素养不像知识那样直接“教”给学生。授之以“鱼”与授之以“渔”是不一样的，前者强调的是结果，后者强调的是方法。因此，在生物学科教学中，非常有必要优化教学内容，特别是优化教学过程、教学方法和教学手段，把生物学科课堂教学作为一个整体性的、师生相互作用动态过程来研究，让生物学科课堂教学焕发勃勃生机和活力。
一、教学内容的优化
（一）、生物课程的教学内容体系
我国中学的科学教育，一直按照学科分类，开设物理、化学、生物、地学等课程，强调为升入高一级的学校打基础，强调授予学生传统的科学体系，让学生系统地掌握科学各学科的基本概念、原理、规律等，达到对科学知识贮存、检查、迁移的目的。
这种模式的科学教育，对学生掌握较多的科学知识应该说是成功的。比如我国学生参加各届奥林匹克科学竞赛成绩优异，留学生的科学学习成绩也大多优于东道国学生。但面对知识经济的挑战，面对建国50多年还没有科学家获诺贝奖的事实，面对“教条条、背条条、考条条、考完以后忘条条”教学方法，面对以“知识立意”命题的应试教育，我们的科学教育是有问题的。
科学教育是基础教育的基本内容，也是现代文明的基础。科学教育是提高全体国民科学素养的教育，而决不是只是培养专家、学者的教育。然而，什么是科学教育？长期以来，我们对这个问题的认识是不够全面的，甚至是避重就轻的。通常，我们把科学教育理解为“系统的科学基本知识、基本技能和科学思维方法的教育”，这已经是一个不全面的理解；而在实际的教材编写、课堂教学、学业评价中，科学思维方法的教育往往又被忽视，科学教育被缩减为科学知识的教育。
科学教育的内容，随社会与科学技术的发展也在不断变化。过去，人们对科学教学内容的选取，主要着眼于向学生传授系统的知识，并以掌握知识多少和其巩固的程度来衡量培养的质量。因此，除原先的理、化、生、地等有关内容外，又不断补充环境科学、空间科学、信息技术、卫生教育等方面的内容。科学教育的内越来越多。
后来，人们终于认识到，学校教育在时间上、内容深度都有一定的限制，科学教育的内容就成为一个必须妥善解决的问题。
现在，人们已经达成共识，在一个人乃至一人国家成功的背后，起决定作用的已不再是掌握知识的多少，而是创新能力的高低。因此，我们必须把以知识摄取为主的传统教育，转变成以知识分析、判断、选择和创新为主的现代教育。
科学教育的内容应该包括科学价值、科学精神、科学态度、科学方法、科学知识等五个方面。科学教育无疑应该包含这相互关联的五个层次的教育，但事实上我们的科学教育长期与之相背离。
1、 科学知识
简单地说，知识是人们通过实践获得的关于外部世界的一种认识，是对外部世界的事物、现象的过程的反映。由于反映的深度不同，也就有不同的知识，如一般生活常识知识、经验知识、科学知识等。
科学知识不同于其他知识，它是对外部世界各种现象和过程的本质的或规律性的反映而普通的经验知识和生活常识是对客观事物的反映，还不能提供对事物的本质的规律性的认识。
例如，摩擦取火，昼夜交替，能量转换等，都是人类在很早以前就已经知道的经验知识。但这些知识只能告诉人们一些事物的外部关系，如摩擦与发热现象的关系，日落日出与昼夜现象的关系。它们不能告诉人们为什么摩擦能取火，为什么有昼夜交替，为什么能量可以转换等等。
要回答这些问题，需要通过这些现象作进一步的深入研究，而这只有依赖科学才有可能。 当化学揭示燃烧规律、天文学揭示了地球自转和公转的运动规律、物理学揭示了能量守恒和转化的规律之后，人们对上述现象的认识，才能上升为科学知识。因而，经验知识、生活常识知识是带有离散的、片面的性质，而科学知识则是系统化、理论化了的知识。
当你学过科学以后，你周围的世界仿佛就变了样子。就拿树来说吧，树的结构材料居然主要是空气。你把树焚烧了，树就会化作原来的空气，在火焰的光热中散发出来的是原来被束缚在里面用来把空气转化成树的太阳光热。在灰烬中的那一小部分残余物质，则本来不是来自空气，而是来自固体物质------泥土。
我们的科学教育把主要精力放在传授科学知识上，但传授什么知识和怎样传授知识却值得反思。中国的教育传统是伦理道德教育的传统。所谓知识主要是关于伦理规范、道德经验的知识，这就决定了我们对知识的理解有这样一些基本特征：第一，知识是预设的，而非个人主体发现的；第二，被认为都是正确的；第三，人格化的，即知识和人的品行联系在一起。
这些特征决了传统知识教育的特征：第一、是被动接受的；第二，知识的学习过程主要是记忆过程；第三，知识的学习带有社会强制性。
这些特征对现代科学教育具有难以摆脱的影响：
第一、 重结果甚于重过程。所有后续的知识都是在前有知识的基础上发展起来
的，而我们重视甚少。比如牛顿的万有引力定律是以开普勒的行星运动三定
为基础的，而我们却不重视这种重要过程，还常常毫无意义地谈论苹果落地
激发了牛顿灵感的神话。
第二、 重标准答案甚于重智慧开发。我们教学的目的和评价教学成败的标准就
是看学生是否能够获得惟一正确的答案。所有的习题都是有标准答案的，题
目中的所有数据都是必定有用的。而事实上任何现象的答案都不会是惟一
的，从不同的角度理解就会有不同的答案。在解决实际问题的过程中，重要
的并不是运用数据，而是确定什么数据才是有用的。
第三、 重教育者对知识重要性的看法甚于重社会、市场对知识的需要。 第四、 重稳定的知识甚于重新兴的知识。
2、 科学方法
科学方法是人们在认识和改造客观世界的实践活动中，总结出来的正确的思维方法和行为方式，是人们认识、利用和保护自然的有效工具。从这个意义上说，科学方法的学习比科学知识的学习更为重要。
一位中学校长说，两年前，他所教四个班的学生化学高考的平均成绩是94分（满分是100分），两年后他拿同样的试卷对这些学生进行了测试，结果平均成绩只有16.32分，所得分数主要依靠与化学思维方法有关的内容，具体的知识和运算方法几乎忘光了。这虽然不是说具体的知识不重要，因为任何科学的思维方法都是不能离开具体的知识获得的。但是，在科学教学中，是把知识本身作为目的，还是把知识作为工具和手段，以掌握科学的方法、培养科学的态度与精神为目的，这是两种完全不同的教育思想。
科学并不是简单地揭示自然规律，更为重要的是找到了研究自然规律的方法，或者可以一学科不能形成自己的科学方法，这门学科就不可能成为科学。地理学以抽象地构造出地球本身并不存在的经线为起点的；物理学是把物质运动的能量抽象为功为基础的-------任何一门学科走向科学的过程都是形式化、符号化，建立数学模型、实验模型的过程。不同学科构建符合自身研究对象特性的形式、符号和数学模型的方法，就是这门学科特有思维方法和工作方法。
我们现在的科学教育没有把这种科学方法的学习放在应有的位置，使得我们的学生掌握了某一学科的许多知识，却不懂得该门学科的科学方法和其方法的价值。我们每一位教师不妨自问，自己所教学科的独特的科学方法是什么？如果我们学习了一门学科，而没有掌握这门学科的科学方法，那么，我们充其量只能说学过了这门学科，而不是掌握辽这门学科。
科学方法有四个要，即研究对象，物质手段，思维形式和方法，理论工具。
研究对象是指一定研究过程所要认识的客体。
物质手段是指人们在科学研究中所使用的各种工具和仪器。
思维形式和方法是指思维过程中所使用的概念、判断、推理、分析、归纳和综合。 理论工具是指人们在科学活动和研究中所使用的理论知识的总和。
科学方法可分为三个层次：（1）、适用于一切科学的哲学方法。（2）、一般的研究方法（观察法、实验法、模拟法等）。（3）、个别领域和科学中所采用的特殊研究方法（如物理学中光谱法、化学中的比较法）。三个层次既相互区别，又相互联系，其中哲学方法是最普遍的方法。它既对其他方法有指导作用，又能从其他方法中汲取营养和补充。三者在一定的条件下还可以相互转化。
科学方法的学习，无论对哪个年龄段的学生来说都是非常重要的：
（1）、科学方法是获得科学知识的段和重要工具，学生掌握了科学方法就能更为透彻地理解科学知识。
（2）、科学方法作为思维方式和行为方式，蕴含着极大的智力价值，学生一旦将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式就能获得智力发展。
（3）、科学方法教育有助于培养学生的创造性才华。
与科学知识相比，科学方法具有更大的稳定性和更普遍的适用性。从这个意义上讲，学生掌握科学方法比掌握科学知识更加重要。正如科学史家斯蒂芬.梅森所说的那样：“比起任何特殊的科学理论来，对人类的价值影响最大的恐怕还是科学方法的教育。”
3、科学态度
科学态度是通过对科学知识的正确理解和科学发展的整体把握而形成的科学信念与科学习惯。
简单地说，科学态度就是面对实际问题，能够遵循事物本身的脉络，实事求是。 科学态度是客观而公平，精益求精、存诚务实。从发现问题到建立假设，从设计实验到验证假设，不可凭主观想象，不能以自我为中心草率作结论。在科学研究过程中，不假，不作伪，不臆断，不迎合他人，而是以事实为依据，依靠合乎逻辑的理性思维，将零碎、孤立的信息结合成一个整体，从而达到追求新知识或解决问题的目的。
科学是可信的，因为它来自于经验，经过了实验的检验，具有可重复性。科学本性是拒绝权威的，更是拒绝权力的，科学是没有意识形态的。任何超验的、臆想的、传闻的东西都不能轻易进入科学的领域。科学态度就是它的防线。但是我们在教育中不太重视这种态度的培养。
科学又是发展的，相对的，任何科学知识都是要被新的知识取代的。牛顿的力学曾经统治世界200年，被奉为能够解决世界一切问题的不变真理，可是在现代物理学、在爱因斯坦的相对论面前，就显得非常的脆弱和浅薄。
三角之和等于180度似乎是无可怀疑的事实，可是在球面几何中三角之和却不等于180度。
甚至1+1=2也只是在特定的坐标系即十进位制的坐标系中才成立，而2进位制则完全是另外一种数学语言系统。正是这种语言，构成了电脑语言的基础，日益深刻发改变着人类世界。
物理学家钱三强说：“科学态度和科学作风是一个人优良品德的重要组成部分。对于一个成就事业的重要性，丝毫不亚于他们的知识和能力，甚至可以说是更重要。
科学态度是中小学科学教育的重要的学习内容。
4、 科学精神
科学精神是在对科学真理探索的过程中，在对科学本质的认识不断深化的过程中，孕育起来的推动科学进步的价值和心理取向。
现代科学哲学的研究告诉我们，科学是不断发展的。科学的本质并不是证实真理，而是不断发现以前真理的错误，不断更新真理。
科学知识强调的是确定性，而科学精神强调的是不确定性。强调科学精神就是强调怀疑的、批判的和创新的精神，就是要善于在没有问题的地方产生问题，在没有现成答案的地方寻找答案。
在科学发展史上，无数科学家以严谨的态度、辛勤的劳动、无私无畏的精神，为人类的科学事业作出了巨大贡献。在他们的影响下，在科学研究、交流地过程中，科学界逐渐地、自然而然地形成了一些约束科学家行为的价值规范或准则，即科学精神。
科学精神是彻底的唯物主义精神，其要点可以概括如下：
（1） 怀疑
善于提出问题，在一般人看来没有问题的地方提出问题。有些人能够对异常现象迅速提出有科学意义的问题，任何异常现象都是鼓励更多对此感兴趣的学生去研究这种现象的动力。
怀疑是科学所具有的特性，科学的勃勃生机来源于质疑。尽管提出一种新理论会受到人们认真的注意，但马上就得到科学上广泛承认的却寥寥无几。一种新的理论在被人们接受之前，常常需要花费几年甚至几十年的时间进行批评、验证。
科学要追求真理，不盲从潮流，不迷信权威，不把偶然性当做必然性，不把局部看作全体，不轻易相信未在严密科学方法下经过反复验证和严格科学推理的所谓新发现。
科学教育应该帮助学生认识互怀疑的价值，有怀疑科学才会有发展。
（2） 求实
科学认为，世界是不由人们主观意志决定的客观存在，要求人们一切从实际出发，来正确认识客观世界的运动规律。
科学必须以客观事实为基础，去探索事物客观规律，所以求实就成为科学精神的重要组成部分。对中小学生来说，最基本的求实就是说真话，做实事。
科学家钱学森说得更形象，他说：“在美国，一个科学家如果违背了求这一点，就没有人请他参加学术活动，也没有刊物发表他的文章，他在科枝界就没有立足这地，只能去卖冰棍。”
（3） 创新
科学认为，具体的真理都是相对真理，都有适用的条件的范围，因而是可以突破的、创新的。新的发现将拓宽原有真理，使之适用于更大的范围和更少的条件限制。如相对论和量子论都推广了牛顿力学，并适用于更大的范围。
科学又认为，事物是不断发展的，世界的变化是无穷尽的。人们对客观世界及其规律的认识也是不断深化的，所以科学必须创新。创新是科学的生命，科学的生命就在于创新。
创新应在继承的基础上进行，继承一切为科学方法所证明的客观规律理论，是科学创新精神的必要组成部分。科学教育在继承基础知识的同时，要特别重视培养学生的创新精神。
（4） 合作
现代科学的发展也越来越显示科学合作的重要性。以往重大的科学发明可以一个人或少数科学家团体的成果，而现在一项重大的科学发明往往需要成百上千的科学家的参与，合作意识已经成为科学精神中和重要组成部分。
（5） 奉献
科学家从事科学研究的目的是为了发现真理，而不是占有真理，是为了把自己的发现贡献给社会、贡献给人类，所以科学精神的最高表现是献身科学、献身社会。
实践证明，科学精神是个人与社会和重要精神财富，它对于促进人的良好个性品质的形成和社会的进步起着十分重要的作用。
由于现代科学是在救亡图存的特殊背景下传入我国的，所以我们对科学现成知识的获得，对科学的实际功用的重视，远远超出了对科学方法、科学态度、科学精神的重视，而且
在很多情况下采取了违背科学理念、科学精神的态度。这也是我们今天在科学教育中仍然对科学方法、科学态度、科学精神缺乏应有认识的原因。
5、 科学价值
科学价值是指人们对科学有一个共同的基本信念和做法。
首先，科学认为世界是可以被认知的，宇宙间的万事万物都是以恒定的模式发生和发展，只要通过认真的科学的系统研究都可经被认知，并且在宇宙这个系统的任何地方，基本规律都一样适用。例如，用来解释地球表面物体运动的规律和自由落体规律，在月球和其他行星上也适用。
其次，科学知识是不断变化的。科学是一个产生知识的过程，知识的变化是不可避免的。不论哪一种理论对一种现象解释得多么完美，随着科学的发展，都要不断地进行验证、修改，有时也可能会被抛弃。
第三，科学不能为一切问题提供终答案。世界上还有许多事物不能用科学方法验证。例如，信念就其本性是不能证明否定或肯定的。在一些场合，科学方法还可能受到一些不相关的、具有某种信念的人的反对，例如，相信奇迹、算命、迷信等。
但是，科学教育能唤醒人们的理智，科学的价值观有助于人们扶正祛邪、辨别是非。对中小学生进行科学教育，有助于他们树立正确的世界观、科学价值观。
科学对综合理科教育的呼唤：
1998年，美国科学教育协会代表团访问上海，在一所著名重点中学听了一堂物理课。任课教师是一位特级教师，教学内容精当、层次清楚、节奏紧凑，学生活动充分，教师的提问经精心设计，学生的回答也清晰明了。按照我们的评价标准，这堂课上得可算是天衣无缝了。可是美国代表团成员反应很平淡，他们说，课堂上都是教师提问，学生回答，既然学生都已能回答了，这堂课干什么还要上呢？上课应该是学生有了问题，学生提问，教师回答，师生共同讨论。这里反映了两种根本不同的教育思想，反映了对科学本质认识的明显分歧。
按照传统的科学和科学教育观，科学主要是一些既成的事实、规则、定律，教育任务就是使学生掌握这些知识，形成运用这些知识解析题目的能力。在西方教育史上，赫尔巴特是将这种思想理论化的重要代表。他认为，一个好的教学过程应该分为四个步骤：
1、 明了--------给学生明确地讲授新知识；
2、 联想--------新知识要与旧知识联系起来；
3、 系统-------作概括和结论；
4、 方法-------把所学知识用于实际。
赫尔巴特的这种教学思想传入中国，与中国传统的教育观念基本相通。后经苏联的教育家凯洛夫的强化，对中国产生了持久的影响，以至于我们的教育没有能够根据科学的发展和对科学本质认识的深化而发生变化。
按照现代的科学观和科学教育观，作为结果的知识是不断发展更新的，掌握发现真理、探求结果的方法才是更重要的。知识本身不是教育的目的，而是建立科学方法的工具和手段。因此，现代教育观更关心的是怎样使传授知识的过程成为掌握科学研究方法、开发学生智慧的过程。
美国教育家杜威把这看做是现代教育与传统教育的根本分歧之一。杜威认为，赫尔巴特思想是和人的实际思维过程相悖的，它不能使人的智慧得到发展，而只能使人的头脑成为仓库。杜威分析了人们思维的过程不外乎这样五个步骤：
1、
感觉到问题；
2、
3、
4、 问题的性质和特征； 设想可能的解决方法； 通过推理，确定哪一个假设能解决问题；
5、 通过观察或实验，证实结论是否可信。
接着他认为，教学的方法思维的方法应该是一致的，为此，他提出了相应的五个教学步骤：
1、
2、
3、
4、 设计问题情景； 产生一个真实的问题； 查找资料，从事必要的观察； 有条不紊地展开所想出的解决问题的方法；
5、 检验或验证解决问题的方法是否有效。
这里关键的一步是产生一个真实的问题。所谓真实的问题，就是学生自己产生的问题，而不是教材规定的问题，不是教师提出的问题，更不是为了提问题而提问题。
杜威早就意识到任何知识的学习，既是为某一理论提供依据，又是新理论素材。除了探究，知识没有别的意义。知识不是固定的、永恒不变的，它是作为一个探究过程的一部分，既作为这个过程的结果，又作为另一个探究过程的起点。它始终有待再考察、再检验、再证实，如同人们始终会遇到新的、不明确的、困难的情景一样。
通过对杜威这一思想的回顾，我们就完全可以理解为什么对同一堂课，会有两种完全不同的评价。
中国衡量教育成功的标准是将有问题的学生教育得没问题，“全都懂了”，所以中国的学生年龄越大，年级越高，问题越少。而美国衡量教育成功的标准是将没问题的学生教育得有问题，如果学生提出的问题教师都回答不了，那是非常成功的。所以美国的学生年级越高，越富有创意，越会突发奇想。这就是以问题为纽带的教育。
以问题为纽带的教育，就是从鼓励学生产生问题开始，以学生产生新的问题结束。在这样的教学过程中，培养学生的问题意识，培养学生的怀疑精神和创新精神。由于学生的背景不同，所产生的问题自然会有差异，解决问题的程序、假设和结果也会不同。这样，科学教育的过程就不再是追求标准答案的过程，而是发展学生富有个性的综合科学素养的过程。我们没有必要对学生进行大量的知识灌输，而应该想方设法把学生引向那个无边无际的知识海洋，让学生自己去遨游。
现在，我们正逐步走向知识经济时代，知识总量迅速膨胀，知识陈旧周期日益缩短，社会观念、生活情境日益多元化，现代信息媒体的运用也越来越普及。教师和学生经常面对着同样不知到答案的问题，面对着谁也不知如何处置的情境。
因此，我们的教育能不能使学生有效地产生问题、表征问题并形成解决问题的意识、习惯和能力，能不能创造性地接受没有遇到过的挑战，这才是科学教育的基本要求和改革目标。科学呼喊我们要以科学的精神、科学的知识、科学的价值、科学的态度和科学的方法进行科
学教育。
综合理科教育中要突出以下教学内容的有机组合：
1、 系统、秩序和单元
系统是相关物体或构成整体的各个部分的有组织的集合，要帮助学生学会从系统的角度思考和分析问题。
秩序是宇宙中的物质、物体、生命体的行为规律，它可以通过统计学的方法进行描述。
单元的类型包括生命体的分类：特性是区分事物的依据，共性是归合事物的依据，在每个分类单元当中，层层有特性，层层有共性。抓住共性，可以类上归类；抓住特性可以类下分类。
荀子日：“故万物虽众，有时而欲偏举之，故谓之物，物也者，大共名也，推而共之，则共中有共，至于无共然后至；有时而欲偏举之，故谓之鸟兽，鸟兽也者，大别名也，推而别之，则别中有别，至于无别然后至。”
通过分类，不仅可使收集的资料与事物系统化、条理化，而且还可揭示某些客观规律。
门捷列夫就是用分类的方法发现元素周期律的。他把当时已知的化学元素名称、原子量、基本性质等，分别记在一张卡片上，然后对卡片进行整理分类。他先把卡片分成三组，觉得不适合，以把卡片分成几个纵行，使每个纵行中的某一元素和前一纵行中性质相似的另一元素排成一个横列。于是，他得到了出乎意料的发现：每一纵行（现代元素表为横列）中十几种元素的性质自下而随着原子量递增而逐渐变化。随后他又把这些结果整理成表格形式，这就是最初的元素周期表。它的得来完全依靠分类方法。
人们为了把对自然的调查结果加以条理化，创造了种种分类的方法。有些分类是划分植物/动物，脊椎动物/非脊椎动物，固体/液体/气体，金属/非金属，能揭示其内在的规律；有些分类是依据简单的表面的特征而设立的，如粗糙的/光滑的、有条纹的/单色的等等，往往不能揭示本质的东西，只是常常给人们提供方便而已。
在学生开始懂得分类是怎么一回事之后，必须允许他们创造自己所喜欢的分类方法。在特定的条件下，如果按照植物是生长在背阴处还是向阳处来分类、或者以这些植物按本地习惯能食用或不能食用来分类，都可能是有用的。这时不要急于让学生知道科学家是如何分类的。
为分类而分类是没有意义的。许多教师总是担心自己不太懂得动、植物的科学分类，因而怕教不好学生。其实，对中小学生来说，没有必要急于知道科学家是如何分类的。只有要对分类问题进行深入研究时，才真正需要学习科学家的分类方法。
2、 证据、模型和解释
证据包括科学解释所依赖的观察结果和数据。
模型是与真实物体、单一事件或一类事件对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。
解释则是把现有的科学知识和来自观察、试验或模型的新证据组合成具有内在一致的、符合逻辑的说明。
3、 不变性、变化和测量
大多数事物均处在不断变化的过中，但是物体的过程的某些属性仍然具有不变性特性。系统的变化可以用定量的方法进行描述。
4、 演变与平衡
演变是一系列的变化，是物体、生命体、自然系统和人造系统具有当前形式的功能的根本原因。平衡是一种物理状态。
5、 形态结构与功能
形态结构与功能是自然界中的物体、生命体和系统的互为补充的两个侧面。学生应该能够通过形态结构来解释功能或通过功能来解释形态结构。
（二）、生物课程的教学内容优化策略
1、 教学内容要体现以学生为本的思想。
一切都要从学生的实际出发，所有的活动都围绕学生的发展进行，把学生摆到主人和中心位置。
2、 教学内容要面向学生的生活世界。
教学内容设计从学生的已有的生活经验和现有的知识背景出发，尽量贴近实际。甚至手中的一张纸、呼出的一口气都是自己的研究学习的对象，这样的学习学生易接受，能使学生意识科学源于生活，科学就在身边。
3、 教学内容要反映社会科学的发展水平
人的生存离不开社会，学生最终也将走向社会，让他们了解社会的发展状况，了解科技的发展状况，让学生感受到他们所学的科学就在身边，体现科学知识与人类的密切联系。
4、 生物教学内容要注重与物理、化学、地理的组合优化。
科学课程内容从统一的科学概念与原理，不同学科领域知识与技能之间的融通与连接，让学生从整体上认识自然，从基本科学观念上，理解科学内容。
5、 教学内容要体现人文性与教育性。
科学课程的教学要达到以德育人、以智育人、以理服人、以情感人的目的。
如：早花、早果、早落与早恋的关系
二、生物学科教学过程的优化
优化教学过程，就是要让素质教育的目标、课程标准中的要求渗透到课堂教学的每一个环节。
（一）、教学设计的基本理念
以系统论、控制论、信息论和设计观为指导，探索解决教学问题的有效方案。从教为主导和学为主体的教学观出发，教学是一种创造性、交往性、产生学习经验的过程，
教育的基本功能，就是要帮助受教育者个体，不断提高的发展他们的主体性，使他们逐步地由一个自然人变为社会人，变为能够认识和改造社会行为的主体。
唤起受教育者的主体意识，提高受教育者主体的认知水平，发展受教育者主体的积极性、自主性和创造性，激发受教育者对基本价值的追求，是教育者基本职能。
尊重学生主体地位和主体人格，培养和发展学生的主体性，是全面实施素质教育必须首先遵循的一条根本规律。现代教育教学论，特别强调学生的主体地位，认为学生的学习的和发展的主体。教育和教学的过程是一种认识过程，认识的主体是学生，没有学生的主体地位，没有主体的主观能动作用，认识是不可能有效进行的。主体感知、思维、想象、体验是
别人是无法代替的，主体的认识的内化过程也是别人无法代替的。从这个意义上讲，学校的校长、教师是为学生服务的，教师的教是为学生的学服务的。学生就是我们的上帝，学生就是我们的太阳。
学生是学习的主体，那其根本的属性是什么？从人的根本需求、人的根本目的上讲，学生是这样的一个人：
1、 学生是学习怎样生存的人。
人是在不断地适应自然环境并与环境作斗争的过程中求得生存的，是在从事直接的生活资料生产的过程中生存、发展、演进的。
从人类的个体来讲，要生存下去，并维持生命，就必须学会争取生存所必须的知识、技能、经验等；从人类的群体来讲，必须将争取生存、维持生命的知识、技能、经验等传递给下一代，即对下一代进行教育，使年轻一代学会生存的本领。否则人类就难以一代一代传承下去，人类文明也就不可能演进发展。因此在人类起源时代，凡是争取生存和维持生命所必需的知识、技能、经验等都是每个社会成员必须掌握的。从这个意义上讲，当时的人们都是学习怎样生存的人。
学习怎样生存，从人类最初的状况看，主要的途径有：
观察模仿，即年轻的一代通过观察模仿成人的行为，学习成人所拥有生存本领。 劳动实践，即年轻一代参与争取生存的劳动实践活动，学会生产劳动的知识、技能与经验。
聆听教导，聆听长辈的传习教导，从中学习生存的本领。
体育锻炼，锻炼强健的体魄，学习使用武器以及作战的方法。
为了学习生存的经验与本领，人们实际上不受时空的限制，也不拘学习的形式，不限学习的内容，更不限定学习的人群。因此无论是人类个体，还是人类群体，学习怎样生存和传递生存的本领是放在第一位的。
古往今来已经证明，人之生存，首先要了解其生存的世界，故要学习关于这个世界的知识，其次要有从事某种或几种职业的技术与技能；再次要有运用知识、技术于实践对象的能力；其四有处理生存过程中诸多问题的智慧。具备了这四条，人之生存便不会有什么问题，教育者教给学生生存的本领，其主要职责、任务就在于此。
2、 学生是学习怎样生活的人。
在适应自然环境并与环境作斗争的过程中，人类为了生存下去，便结合起来，组成了族群、原始部落，形成氏族、社会，并有了家庭、家族，逐渐地形成了等级，产生了阶级。因此，作为个体的人要在越来越复杂的社会中学习处理各种关系和知识、经验，就变得非常重要。作为人类群体，也必须把群体所形成的规范、规则及行为习惯、禁忌传递给下一代，以便维持群体的秩序。这种学会如何处理各种社会关系，学习如何扮演各种社会角色的活动，就是我们所理解的学习怎样生活。事实上，我国进入阶级社会、学校产生之后，对学生所进行的诸如“三德”（志德，以道为本；敏德，以行为本；孝德，以知逆恶）、“三行”（孝行以事父母；友行，以尊贤良；顺行，以事师长）的教育，和“六德”（知、仁、圣、义、和、忠、“六行”（孝、友、睦、姻、任、恤）的教育，就是帮助受教育者学会处理好各社会关系。到战国时期，孟子用一句概括了以前的教育和他所希望的教育：学所以明人伦：“教以人伦-------父子有亲，君臣有义，夫妇有别，长幼有序，朋友有信。”即教育的目的，就是教导学生处理好人与人的各种关系和遵循社会准则。就整个封建社会占统治地位的儒家思想来讲，主要提倡传播的就是“做人”的道理，“做人”的要求，和“做人”的乐趣，表现出“做人”的精神境界。
现代的教育者的责任是让学生学习关于生活的知识、经验，具有生活的技能，能提升的质量使生活丰富、多彩、积极、健康、自由、快乐。
3、 学生是学习如何了解生命、珍惜生命和怎样使生命有价值、有意义的人 人在世界上生存、生活，实际是延续与享受生命的过程。这是人之生理的生命，失去了生理的生命，人作为肉体不复存在，人生也就因无依附而不复存在。因此人之生理的生命是有涯的、有限的，这种生理的生命是一种现实的存在。人还具有精神的生命。
人的生命实际上是生理的生命与精神的生命之统一，是有限的生命与无限的生命之统一，是现实的生命与理想的生命之统一。学生学习生存本领、生活经验之根本目的，在于使生命过程有价值、有意义，使人生幸福。
因此，教育者要给学生关于生命的认识，首先要珍惜自己与他人的生理生命。因为这种生命是有限的，是最为宝贵的，她是人之生存、生活的前提与基础。同时，人又往往期望使有限的生命变得无限，或者理想中使自己的基因遗传给后代，但这并不能阻止作为个体生命过程的终结。因此人想“死而不朽”，使有限的生命变得无限，唯有使自己精神、思想富有，对社会有所创造，超越前人而对后人有所贡献。故给学生关于生命的认识，使学生领悟生命的意义，对学生进行立志、理想教育，给学生以正确的世界观、人生观、价值观教育，培育学生的创新精神与创新能力，就显得非常重要。
学生学习怎样生存、怎样生活、怎样使生命有价值、有意义，三者是相互联系的，密不可分的。学习生存的本领中包含了生活的知识、技能与经验；学习生活的知识、经验也是生存所必需的；真正有了生存的本领，人之生活质量才会提升。但人之生存、生活的根本目的在于使人之生命有价值、有意义，使人生幸福。如果三者分离了，人生也就人分离。没有生存的本领，生活必定是艰辛的；不懂得生活的道理，生存也会是艰难的；而不了解生命、不珍惜生命、不思考怎样生命有意义，人之生存着、生活着与动物就没有什么区别了。
从上述几点人的根本属性出发，我们教师在教学过程中发挥主导作用时首先应树立这样的几种观念：
1、 应把学生看作具有生命意识的人。
所谓生命意识，就是人的生命为了适应自身生存和发展的需要，依据天的基因，
加上后天的教化而形成的具有对客观事物进行解读、摄取、表现和改造的潜在能量的灵智和欲求。
打开曾经走俏中国的《学习的革命》一书，其中有一句话，让人们怦然心动：
“头脑不是一个要被填满的容器，而是一把需要被点燃的火把。”这是哪位圣哲的至理名言？细看，原来是古希腊普鲁塔戈在3000年前说的话。3000年前的声音，洞穿苍茫的时空，给那些照本宣科、孜孜以“灌者”以无情的嘲讽！
历史发展到今天，每一个有良知的教育者，没有权利去剥夺学生的欢乐的志趣；
没有理由不归复学生应有的生命角色。我们的学校应该是一个直面生命、焕发学生生命活力的神圣殿堂。作为学生生命成长的重要支柱，学生的主导者教师，必须转变观念，认真“洗脑”。因为观念先于行动，观念指导行动。没有正确的意识，就不会有正确的行为。每个教育者都应该清醒地懂得：学生是有血有肉，充满智慧和活力，富于想象和情感，是集生活、学习、审美等为一体的活生生的人，他们是学校教育活动最为重要的因素。因此，每个教育者不仅要给学生传授知识和能力，更重要的是要培养学生具有丰富的情感和优良的品格。教师应把生命和心血融入学校的每一个角落和学生人生道路的每一个阶段，使之富于生机，充满活力。
2、应把学生看作具有社会意义的人。
人是高度社会化的有机体，不能脱离社会而存在。人的发展是一个社会化的过程。但在一切为了升学的目标下，我们痛心地发现：学校的教学活动与学生的生活严重地分离了。这种封闭式的传统教学虽然在某种意义上保证了教育对社会的一定程度的超越性，但同时又导致了学生与周围的社会生活相脱节，与知识更新的速度相脱节，抑制了学生创新能力的发展。这种教学模式中培养出来的学生，将来很难适应社会的需要。与此同时，我们的教师为了保持学生心灵的“纯洁”，总是尽量回避甚至不让学生了解社会的丑恶现象。这样，学生长期与社会相隔离，对社会缺乏全面深入的了解，结果一旦接触社会，看到某些阴暗面以后，就会感到茫然若失，无所适从。当前校园中出现的所谓学生人格扭曲现象：诸如自私、孤僻、自我过分膨胀、受挫力低等现象，就是教育活动缺乏社会必的一种必然的消极后果。为此，我们的教育必须变封闭为开放式的社会化教育。社会化不是一种机械、被动的变化，而是积极地接主动的参与的过程。在这个过程中，逐步准确地勾勒外在世界的座标，确定自己的位置与角色，把握自己的准则与方向，这就是社会化的目标。它要求我们：
（1） 打开校门，引导学生走向阔的社会生活，促进学生的社会化，学生
必须走出狭隘的学校空间，进行社会调查，参与社会实践，把握时
代脉搏。
（2） 学生的社会化能够促进课堂教学。把从社会实践、社会调查中发现
社会热点，疑点等现实问题带回课堂，通过演讲、辨论等，从而为
课堂教学注入新的活力。
（3） 学生不仅属于学校，更属于社会。应突破校园四角天空的束缚，置
学生于社会大熔炉中，让学生在不断的开拓创新中健康成长。
3、应把学生看作具有发展潜能的人。
首先坚信每个学生都是可以造就的。我们应该用积极乐观的眼光和态度来欣赏和预见学生的天性，我们要明白，每个学生都是一片有待开发或进一步开垦的土地，通过创新教育，加以挖掘和利用，把学生存在着的多种潜能变成现实。
其此，要用发展的观点来看待学生。传统教学的最大弊端上忽视人的发展。因此，在教育者眼中，学生似乎一度成为了没有思想、没有情感的“知识容器”、“两脚书橱”。课堂上教师“满堂灌”、“一言堂”更是比比皆是。这必然影响学生潜能的开掘，学生智力和创新能力的发展也将受到严重遏制。
现代教育论认为，青少年身心发展是有规律可循的。这一时期他们的明显特点是：好奇心强，容易被各种新鲜事物所吸引；接受能力强，容易吸取各种知识，模仿成年人的举动；可塑性强，容易按照务种模式进行塑造。随着身体的发育成长，在心理和生理的成熟过程中，这些特点会起到很大的作用，在这一时期创新能力的发展往往为一生的事业打下了基础。许多发挥了创造才能的人，往往在儿童时期就锋芒毕露了。教学实践证明：教学活动方式越科学，活动水平越高，活动内容越丰富，人的发展就越全面和充分。
4、 应把学生看作具有独立个性的人。
学生是具有独立个性的人。故要求每个教育者应从学生的个性出发来考虑学生的发展，培养学生的独立个性，发展学生的个性才能，从而使学生能更自觉、更充分、更主动地全面提高自身的整体素质。
然而，现今的教育过于强调统一，常常以“标准化”的方法试图把学生培养成同一模式的制成品。统一的目标、统一的内容、统一的进度必然会磨平学生个性的棱角，使他们成为千人一面、千篇一律、千腔一调的“标准件”。尤其是那些聪明活泼、爱动脑动手的学生，更易为这种“统得过死”的教学体系所害。在教学评估上，人们还习惯于一种标准，习惯于一套答案，这实际上可以说是对学生创造精神和创造力的一种扼杀，不利于学生个性生动活泼地发展。1999年7月2日的《中国化工报》刊登了一篇文章，该文提出了一个发人深省的问题：大学生与幼儿园的娃娃谁聪明？文章中有这样一段内容：有一次，女教师画了一个圆圈儿问大学生：“这是什么？”大学生思考良久，才底气不足地说了一句：“可能是零。”又一次，女教师画了个同样的圆圈儿问幼儿园的孩子：“这是什么？”孩子们立刻七嘴八舌地回答：“是太阳！”“是烧饼！”“是铁环！”“是足球！”“是布娃娃脸上的小酒窝儿！”“是西瓜！”“是老师的大眼睛！”----------女教师听了，不由得感慨万千。这个事例把传统教育的弊端揭露得淋漓尽致。是传统教育的那种模式把大学生们的思维的棱角给磨平了。为此，有人形象地比喻，学生入学时像个问号，到毕业时却像个句号。
在传统的教学活动中，我们往往过分看重其统一的一面，忽视其丰富个性的另一面，喜欢以统一模式衡量和要求学生，对有独特见解和敢于标新立异的学生，鼓励不足，压制有余；对学习困难的学生，更是处处压抑他们的好奇心，以便使他们“专心学习”。在这种氛围中成长的学生，不是越来越健康、活泼，而是越来越颓废、无生气、缺乏创造性。结果造就了一批墨守成规、人云亦云、死气沉沉的缺乏独立个性的小绵羊。
因此，在当今的科学教学活动中，我们的教育应从学生的个性出发，并以“个性充分的自由的发展”为目的，承认每个学生的个别差异，高度重视学生的个性，善于发现个性，研究个性，反对教育的整齐划一与陈旧僵化；坚持教育目的、课程、方法、教学组织等的多样化、灵活化、个别化；有效地实施因材施教，发掘每个学生的特点、优点和闪光点，为每个学生的发展提供有利的条件。
强调独立个性教学的另一方面，就是要求教师有独立个性，即要求每个教师具备自身的个性素质和个性品质。要求每个教师在教学活动中做到教学有个性，教学内容有个性，教学方法有个性，逐步形成独特的教学风格。没有个性的教学，就无法培养和发展学生的个性，学生没了个性，将来他就没有能力创新。
所以，走出标准件式教学模式，走向多样化的个性教学就成为必然要求了。只有重视学生的个性化教学，才能使学生不致于被僵化的学习所限制、被铃声所规定的学校生活磨灭了各自的差异性，才能使学生丰富多彩的个人世界展现出来。
综合考虑到上述所讲的学生的主体性和教师的主导性，教师在生物学科教学设计的过程中，应注意以下几个方面的问题：
1、 在坚持教学目标设计的全面性的同时，还应了解学生起点行为水平，并
进行个别化教学设计。
教学目标设计要兼顾认知、情感和技能这三个领域，了解学生起点行为水平，设
计好补救措施，因为在集体授课中，教育起点只有一个，而学生的起点却有多个。这就要求我们在教学开始前对学生进行起点行为测试，并对没有达到起点基础的学生进行及时的补救
性教学即进行个别化教学。
2、 在教学策略设计上要突出促进学生知识的构建。
促进学生对知识的主动构建是保证学生主动学习的重要教学策略。有效策略包
括：
（1）、创设问题情境或者设计基于学习的问题的学习，增加学生主动构建的动力。
（2）、鼓励学生亲身实践，增加学生日常生活经验，为学生的主动构建奠定基础。
（3）、加强新旧知识的联系，为学生的主动构建提供方式
3、 在学习环境设计上关注科学资源的丰富性、挑战性和开放性。
具有丰富性、挑战性和开放性的科学资源能满足学生的好奇心，吸引学生根据自己的兴趣、爱好去主动发现，主动探索。
4、 在结果性目标设计上关注与社会发展相联系的目标。
5、 在体验性目标设计上关心学生的社会性需求和社会性情感。
在教学过程中，学生的体验除了包括兴趣、爱好、愉悦、成功感、理智感等非社会性体验，还包括自尊、关怀、公平、公正等社会性体验。而社会性体验恰恰是现代教学设计不可忽视的一个方面。
6、 在学习方式设计上注重合作性学习。
合作学习是通过两个或两个以上的个体在一起互促学习，以提高学习成效的一种学习方式。在合作学习中，学生轮流扮演操作者和检查者的角色。合作学习会有效地促进学生对他人的认知和对自我的认知。
7、 在教学评价设计上鼓励学生自我评价。
学生的主动学习应贯穿于学习的全过程，鼓励学生进行自我评价是体现学生主体
性的重要方面。这就要求教师在教学中，一方面让学生明确教学目标，为学生自我评价提供参照标准；另一方面为学生提供自我评价的样例，教会学生自我评价的方法。
（二）、教学过程优化的策略
1、 创设情景，进入师生互动的教学环境。
优化教学过程，就是要精心设计引人入胜、轻松和谐，具有探索性、启发性、创造性和科学文化氛围的教学情景，鼓励学生大胆提出问题并展开研究、讨论，给予学生充分表达自己见解的机会，既要让学生学会知识，又要让学生会学知识，培养学生开拓创新的能力。
2、 对不同的课型进行教学模式的优化。
根据不同课型、不同内容、不同教学对象和不同的教学条件，可选择基本教学模式，如：着重于认知发展的教学模式；着重于探究、发现的教学模式；着眼于非理性主义的、开放性的教学模式，等等。教学过程中所采用的教学模式，也可另行设计，灵活处理，不可将一种模式僵化。在实际中，应以课型研究为突破口，运用教学模式从理论和实践两个层面，构建全面实施素质教育的课堂教学新模式。
3、 学生参与教学过程是关键。
优化教学过程就是要引导学生积极主动参与学习过程，学会学习，学会思考，学会合作，学会操作，学会探究等，使他们成为真正的学习主体。学校和教师要为他们提供更多的获信息，分析、利用信息和解决问题的机会。
4、 教是为了学，教是为了达到不教。
教学是教师的教与学生的学的统一，教师是学习活动的组织者、引导者、参与者。教师要充分做到信任学生，实验让学生做，问题让学生提，思路让学生找，错误让学生析，是非让学生比，好坏让学生评，最大限度恰到好处地给学生提供自我学习、自我调控的机会，让他们能看见东西用视觉，能听到的东西用听觉-------等，学会学习比学会知识更重要。
5、 让课堂教学充满活力。
学生在自我建构的过程中，张开思维与想像的翅膀，寻找解决问题的策略，自由、创新的气氛在课堂中弥漫--------这才是真正面向二十一世纪的课堂教学。
（三）、课堂教学优化设计步骤：
1、 首先要优化学习情境。
教师有意识创设的、优化了的、有利于学生发展的客观情境，使学生置于特定的心理场，如临其境、如闻其声、如见其人。优化了的学习情境，能够以鲜明的形象强化学生感知的真切性；以真切的性感调动学生参与认识活动的主动性；以广远的意境激发学生的想象力；以蕴含的理念引导学生提高对事物的认识。
2、 其次，教师对教材内容重新组织，采用不断提出问题，引导学生分析问题，
分步设置障碍的方法有目的地不断造成学生现有学习水平教学目标之间的不平衡和冲突，从而激起“解决问题”和“达到目标”学习欲望，使学生在课堂上保持高度的注意力和学习热情。
3、 再次紧紧围绕教学目标运用学习迁移的规律，在已有知识的基础上，以旧换
新，由浅入深，由易到难，由简到繁，由具体到抽象，由特殊到一般，循序渐进地组织教学活动。
4、 然后把学习的主动权交给学生自己。教师应提供适宜的外因条件，让学生在动口、
动手、动脑思考的过程中主动地、活泼地去获取新知识，掌握技能，形成能力。
5、 最后及时反馈，调节教学。课堂上，教师要留心观察学生的情绪，及时调节教与学
的和谐平衡；注意每一个教学层次都应伴有信息反馈的手段和矫正措施；保证信息交流的畅通无阻，善于捕捉学生学习的“兴奋点”和思维的“受阻点”，及时引导点拨；及时评价学生的学习效果，使学生正确的学习行为得以肯定，错误的行为得以纠正。
（四）、生物学知识在实际生活中应用的几个事例
1、 驱蚊器的原理
2、 飞蛾扑火
3、 花生为何在土壤中发育？
4、 四川井喷事故：硫化氢中毒
5、 就餐时在明亮的餐厅里点蜡烛
三、教学方法与手段的优化
（一）、现代教学方法和教学手段简介
探究教学法、边讲边实验教学法
“探究学习”是以培养探究性思维能力为目标，以基本教材为内容，使学生通过再发现的步骤来进行的学习。这种方法要求学生在教师指导下，象科学家发现真理那样，通过自己的探索和学习，发现事物的起因和内部联系，从中找出规律，形成概念，在这个过程中体验了现知识的兴奋感和完成任务的胜利感。
“探究教学法”的基本过程可分为：
（1）、带着问题观察具体的事实
“探究学习”始于感性的具体事实的观察，没有强烈的问题意识作为“发条”，“探究学习”难以顺利展开。这就要求教师尽量在带有诱导性的情境中提出具体事实。学生在观察具体事实时，开始只能认识事物的大体轮廓，在教师指导下，使学生逐渐把握显著的个别事实，但仍然是彼此割裂的一堆堆事实。
（2）、树立假设
通过教师的指导和学生间的讨论，将所得的片断知识从各种不同角度加以改组、
组合，树立假设，教师可首先让中、差生发表想法，相互切磋，最后让上等生提出有创造性的假设。
（3）、上升到概念
要逻辑地精取假设的内部，纠正假设内部的不完整和矛盾，还要同事实相对照，
特别注意同假设不一致的事实，并据此重构假设，使不确切的假设上升到精确的概念。这阶段需要教师“提问”引导。
（4）、转化为能力
形成的概念与实际结合起来，在现实的具体情境中使用概念解决问题。
（二）、探究教学及基本教学程序
《基础教育课程改革纲要》指出，在教学过程中应培养学生的独立性和自主性，鼓励学生对书本的质疑和对教师的超越，赞赏学生独特和富有个性化的理解和表达，爱护学生搜集和处理信息的能力，获取信息的能力，分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力，大力开展探究性学习。
探究学习是一种积极学习的过程，主要指学生在教师指导下，以主体的姿态带着探究的精神自主地参与学习过程，以尝试发现，实践体验，独立探究，合作讨论等形式探索知识，发展思维能力和学习能力。
故我们教师应从学科领域或现实和生活中选择和确定主题，在教学中创一种生活或模拟生活情境或类似于学术或科学研究的情境，通过学生发现问题、实验、操作、调查、信息收集与处理、表达与交流等探究性活动，获得知识与技能，培养情感态度和创新能力。
在探究性学习中，教师是组织者、参与者与指导者。科学课程的探究性学习是以“研究性课题”的形式开展的，目的是改变学生单纯地接受教师知识传输的学习方式，帮助学生
形成一种对知识的主动探求，体现科学过程与科学方法，并重视解决实际问题和积极的学习方式，形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观，培养创新精神。要达到以上目标，就需要认真策划，并做好以下几个方面的工作：
1、确定课题，提出问题
确定课题首先要对选题进行分析与归纳，科学课程的探究性学习主要可以根据人与自然、人与科学、人与社会这三个范畴来考虑。
（1）、从人与自然的角度选题。
要求学生懂得“天人合一”、人与自然和谐发展的重要性，关心人所赖以生存的环境，增强保护环境的责任意识，以确立人与自然的科学态度与价值观念。例如“植物与美化”“家乡的水污染”、“洗衣粉的利与弊”“探究酸雨的危害”等一些课题都是科学课程进行研究性学习的良好课题。
（2）、从人与科学的角度选题。
有利于培养学生对科学的正确态度，科学的研究方法及开拓创新的意识。例如“模拟血型鉴定”、“仿生制品的现状与未来”等课题的研究均具有很高的价值，有利于我们科学素质的发展，而且能树立“科教兴国”的战略思想。
（3）、从人与社会的角度选题。
有利于学生体验社会、了解社会、关心社会，做一个合伤格的社会成员例如“人的寿命的影响因素探密”、“区域性生态环境调查”等课题都是人类生存和生活、社会发展密切相关的课题。通过对这些课题的研究，不但认识有关问题，而且能树立“可持续发展”的科学思想。
2、作出假设，制定计划。
首先应用已有知识，对问题的答案提出可能的设想，估计假设的可检验性。
“凡是预则立，不预则废”。故其次要设计方案。好的方案往往是成功的一半，方案中要有对课题目标的清晰表述及研究方法、课题组成员的分工和整个工作程序和设计，列出所需材料和用具，选出控制变量，设计对照实验。
3、收集资料，实验探索。
方案设计完成后，根据方案中的程序，收集相关的文献资料，做相应的社会调查。
文献资料收集的途径主要有：图书馆、实验室、互联网等。收集的资料要及时做好编码、归类、整理。
社会调查的途径主要有：工厂、农村、家庭、公共场所等，可以采用走访、问询、座谈、问卷调查等形式。
有些课题的研究还需要做一定的实验探索，如“蚂蚁行为的探究”等，这些实验有别于以往的验证性实验。通过实验探索不仅可以得到可靠的数据，并且可以培养学生的观察能力、实验能力，培养学生处理实验数据、总结归纳的能力，更主要的是培养学生发现问题并解决问题的途径，学会研究问题的一些科学方法。
4、分析研究，得出结论
分析研究是对所收集的资料进行分析、提练、推导并获得一定的研究结果的过程。比如对“植物与美化”这一课题的探究，就从吸尘、隔音、遮阳、防风、降温以及赏花、观叶、品香等方面进行定性、定量的分析，找出哪些属性、类型及性质是一贯的，哪些是偶然的，并从中推理出自己对事物的本质的看法。主要的方法有：
（1）、资料研究法。将查阅、掌握的文献资料进行分析、取舍、整理、归纳得出一些结论的看法。
（2）、比较分析法。将观察、收集到的各种材料进行分析，比较它们的异同，寻找规律，从中得出结论。
（3）、问题讨论法。对于探究性学习过程中得到的不同的见解或结论，可通过讨论和辩论来求得意见一致。在不能求得意见一致的情况下，允许保留不同的见解，可以没有一定的结论，甚至就是没有结论，重在探究性学习的参与过程。
5、成果表达，汇报交流。
探究性学习的成果表达可以是小论文、科学报告，如“探究酸雨的危害”；也可以是制作的仪器、设备、多媒体课件、动植物标本等。
在老师的组织和指导下，举行学生间的汇报和交流，形式可以有成果汇报交流会、论文答辩会、小型展览会，这样一方面怒既可以分享研究成果，同时另一高面可以进行思维碰撞，使学生的认识和情感得到提升。
探究性学习具有实践性、开放性、主动性和研究性。教师在组织实施过程中要注重培养学生综合运用科学知识解决实际问题的能力，应积极提供机会让学生亲自尝试和实践，并鼓励学生就研究的问题提出自己的独特的见解，让学生学会基本研究方法，在探究性学习过程中不断发展自身的研究创造能力。
还应注意的是，探究性学习不同于正规的科学研究，它不以解决科学问题、获得科学发现为目的，而是让学生在教师的指导下，结合自己的兴趣，通过对某一课题的探究活动而培养实践能力、自主探究能力、科学研究的意识和创新精神。因此，探究性学习关注的是探究的过程，而不是注重研究结果，不能任意拨高，就是说不能超出学生的知识能力水平。当前有些学校把探究性的实施推向了一个极端，追求学生研究的结果，并大张旗鼓地宣传、展览学生探究成果，误导了探究性学习的实施，也违背了它的初衷。
（三）、教学方法与手段的优化策略
1、教法、学法的优化。
教学方法包括教法和学法。教学有法，但无定法，而贵在得法，力求新法的原则。根据不同内容，不同要求，不同过程和不同对象选择最适宜的教学方法，或在汲取各种教学方法精华的基础上，大胆构建适合本校本班教学实际，进行优化组合。人类进入新时代，知识更新加快，教会学生学习、思考的方法比教给学生多少知识更重要。
在传统的讲解式学习和接受性学习中，学习内容是以定论的形式直接呈现出来的，学生是知识的接受者。而在探究式学习中，学习内容是以问题形式间接呈现出来的，学生是知识的发现者。两种学习方式都有其存在的价值，彼此是相辅成的关系。但是，传统学习方式过分强调接受和掌握，忽略了发现和探究，学生学习成了纯粹被动地接受、记忆的过程。这种学习压抑了学生的兴趣和热情，影响了学生思维和智力的发展。
故应该改变单一的、被动的学习方式，通过讲解式学习、接受性学习、探究性学习、参与性学习、体验性学习和实践性学习，实现学习方式的多样化，从而促进学生知识与技能、情感、态度与价值观的整体发展。
教师的有效教学应具有如下几个方面的特征：
（1）、让学生明确通过努力而达到的目标，并且明白目标的达成对于个人成长的意义。
（2）、设计具有挑战性的教学任务，通过联系学生的生活实际和经验背景，帮助学生
达到更复杂水平的理解。
（3）、及时地与挑战性目标进行对照，对学生的学习有一个清楚的直接的反馈。
（4）、能够使学生对每一个学习主题都有一个整体的认识。
（5）、能够迁移并发现和提出更为复杂的问题，有进一步探究的愿望。
一言以蔽之，有效的教学能够唤醒沉睡的潜能，激活封存的记忆，开启幽闭的心智，放飞囚禁的情愫。
2、 教学手段的优化
现代信息技术与生物学科教学整合，要求采用计算机多媒体辅助教学、实物投影仪，电视录放像等现代化教学手段，以达到加大课堂教学密度，高效率地向学传递信息的目的。并实现网上学习，教学资源共享，教学评价、教学管理自动化。教学手段的多样化和现代化，改善了课堂教学效果，进一步提高课堂教学质量。