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光合作用发展史范文1
关键词：生物科学史 新课程 光合作用
科学史的创始人乔治・萨顿认为, 科学史是自然科学与人文科学之间的桥梁, 它能够帮助学生获得自然科学的整体形象, 从而全面地理解科学与人文的关系。高中生物课程不再只限于理论知识的讲解，而是更多地引入生物发展史上的经典事例，向学生系统地介绍生命科学的起源和发展。这样不但能充分激发学生的好奇心与求知欲，同时还能培养学生科学的世界观，养成勇于探索、实事求是的科学态度。本文仅就如何应用光合作用的科学史进行生物教学展开了讨论。
早在公元前3世纪，古希腊亚里士多德就提出土壤是构成植物组分的观点。这一观点统治西方将近2000年，这也是人们对光合作用最早的认识。
1648年，海尔蒙特的盆栽柳树实验证明树木的重量增加来自雨水而非土壤，世界各地生物课本都会提到这一段记载。他所做的柳树实验说明光合作用过程中有水的参与，也是生物研究上划时代的工作，向传统的认识提出了新的挑战，为人们的研究指明了方向。
1771年，普利斯特利通过实验发现，植物可以更新空气。但是，他并不知道更新了空气中的哪种成分，也没有发现光在这个过程中所起的关键作用。问题的研究进一步深化，问题更加具体化。
1779年，荷兰科学家英格豪斯做了500多次植物更新空气的实验，并进一步证实光照是这一实验成功的秘诀，即光照是植物放氧的先决条件。
随着化学水平的发展人们发现了空气的组成，到了1782年，日内瓦教师塞尼比尔发现在煮沸过的水中放入绿叶时，即使光照充足也不能收集到氧气；只有在水中通入CO2后，才能看到气泡的出现。因此，他认为，植物在光照下如果产生O2就必须有CO2的存在，O2是来自CO2的；指出CO2是光合作用的原料，氧气是产物，而且CO2也是产物氧气的来源。
1804年，法国科学家德・索叙尔通过定量分析植物所吸收的CO2、释放的O2及植物体的增加量发现，绿色植物在阳光照射下，用CO2与H2O在植物体内合成了有机物质，并产生了与CO2大致相等体积的O2。他提出，CO2和H2O是植物体有机物质的来源，即两者是光合作用的原料。
1864年，德国科学家萨克斯用天竺葵做实验材料得出结论：天竺葵的叶子在光下制造了淀粉，同时也说明光合作用需要光，产物为淀粉。
1880年，美国科学家恩格尔曼用水绵和好氧型细菌进行实验说明：氧是叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。这就有力地说明了叶绿体是光合作用的场所，氧气是光合作用的产物。
1937年，英国科学家希尔将离体的叶绿体加到具有适当氢受体的水溶液中，光照后放出氧气，此反应称为希尔反应。氢受体有2，6―二氯酚靛酚、苯醌、NADP+和NAD+等，说明氧气是在水的光解过程中产生的，为人们研究光合作用产物氧气的来源提出了新的见解。
1939年，美国科学家鲁宾和卡门利用同位素标记法进行探究实验，有力地证明了光合作用释放的氧气来自水。
进入20世纪40年代，美国科学家卡尔文等用小球藻做实验，采用放射性同位素14C做标记，最终探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径。至此，根据科学的发展进程可归纳出光合作用的定义和反应式：
光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。即：
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要提高课堂教学质量。需要老师根据教学内容创设多样化的教学情境，使抽象的知识具体化、形象化，直观化，来解决学生认识过程中的形象与抽象、实际与理论、感性与理性、旧知与新知、背景与知识以及问题与思维的关系和矛盾，既为学生的学习提供认知停靠点，又激发了学生的学习心向。根据目前新课程理念和新课程标准的要求，结合课堂教学实践，我就如何创设教学情境进行了实际的探索与运用：
一、精心设疑，创设问题情境
学生的学习是一种思维活动，思维贯穿于学习活动的始终，离开了思维，任何能力都难以形成和发展。而思维是在一定的问题情境中产生的，思维过程就是一个不断发现问题和解决问题的过程。发现问题是思维的起点，也是思维的动力。因此在课堂教学中，通过创设新颖的问题情境，设计一些富有激趣性、启发性和探索性的问题，能够有效地引起学生注意、能引发学生积极参与的心理，、激发学生学习动机、启迪学生思维、能使学生始终保持在兴奋的状态下探索和发现知识，从而达到培养学生创新能力目的。
二、关注社会，创设时事热点情境
时事热点一直是学生十分关注的内容，时事热点包括政治的、军事的、社会的以及科学的最新发展动态。教师将这些备受学生关注的时事热点巧妙地设置成教学情境，对促进学生探究学习兴趣有很大作用。例如：如纳米科技的迅速发展，优良品种的筛选，青霉素的发现与应用，杂交水稻的培育与推广，基因工程的研究与开发，转基因食品摆上百姓餐桌，人类基因组序列图的绘制完成，克隆羊“多利”的横空出世，DNA“指纹”技术在亲子鉴定、刑事侦察中的应用，干细胞的研究与应用等等，已经并正在改变和影响着人类的生活，这些重大的科学技术的发展，都能使学生形成热爱科学、关心社会的意识。在新技术革命的浪潮中，生物技术更是挺立潮头，在21世纪的自然科学发展中独执牛耳。因此，挖掘与生物学相关的热点问题创设教学情境，有利于培养学生理论联系实际、学以致用的意识，又能更切实全面地提高学生的科学素养，渗透人、自然、社会和谐统一的思想。
三、联系生产生活，创设自然社会的真实情境
学生的现实生活世界中蕴藏着无穷无尽的教育资源，教育要通过生活才能发出力量而成为真正的教育。因此，作为新时期的生物教师，只有努力学习现代教育教学理论，密切关注新课改的发展方向，立足于课堂，着眼于学生的生产、生活实际，才能激活课堂，让生物课堂散发着生活的气息，使生物教学熠熠生辉。那么如何做到教学内容联系学生的实际生活?就是教师要善于利用学生日常生活密切相关，生产实践常见的现象来创设教学情境。例如：①观察到的生活现象。农村同学观察到的酿糯米酒现象，饭菜变馊变质现象，潮湿种子堆放久了变热现象等。②从事生产实践时观察体验到的现象。农作物栽培、养殖业等。③学生自身体验的现象。青春期心理生理变化、疾病治疗和预防等生活实践情境由于与学生密切相关。学生比较熟悉，可以增加学生的亲切度，缩短师生的距离。但同时学生对这些知识常常“知其然而不知其所以然”，教师创设情境之后，学生必然有一个一探究竟的心理。从而成功地激发学生探究的兴趣和主动性。
四、利用资料史实，创设生物学史情境
生物学史的内容包括生物科学发展史、科学发明的历史、科学实验的过程、科学家生活史。生物学史的教学可激发学生对生物学学习的兴趣和爱好，这种兴趣和自豪又能成为他们学习生物学的动力。学生受到生物学家的创造性思维的启发，也会在生物学学习中表现出创造性。生物学史的教学还有助于培养学生的爱国主义情感、辩证唯物主义世界观和顽强的意志和毅力等个性倾向和个性品质，是培养学生创造力的非智力因素的重要方法，绝不能等闲视之。例如，在“光合作用的探究历程”教学过程中，我充分利用史实这一教学资源，展示了科学知识的发展过程：
——古希腊学者亚里士多德认为，植物生长在土壤中，土壤是植物体的食物来源。
——1648－1653年，比利时医生海尔蒙特做了一个简单而有意义的试验：分别对柳树和土壤进行称重，五年后进行比较，发现柳树增重了，但土壤没减轻。
——1773年，英国科学家普利斯特利用玻璃钟罩、蜡烛、小鼠、植物做了实验。
——1779年，荷兰植物生理学家英杰豪斯利用漏斗和金鱼藻证明植物只能在光下通过其绿色部分改善空气。
——1864年，德国科学家萨克斯证明光合作用产生了淀粉。
——1880年，德国生物学家恩吉尔曼利用好氧细菌证明氧气是光合作用的原料。
——1939年，美国生物化学家卡门利用同位素180进行示踪实验证明光合作用释放的氧气来自水。
——1957年，美国生物学家卡尔文发现了卡尔文循环。
——最后我结合了中科院研究的光合作用蛋白质复合体，让学生明确光合作用的研究永远没有停止。
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一、充分利用感性材料，使抽象的概念具体化。
概念是抽象的，是用语言文字叙述的，学生理解起来比较困难，概念的获得有赖于感性材料和经验，如果学习缺乏一定的感性材料或经验的支持，容易使学生死背定义而未能理解和掌握其真正涵义。前苏联心理学家鲁宾斯坦说：“任何思维，不论它是多么抽象多么理论的，都是从分析经验材料开始，而不可能是从任何其他东西开始的。”这里所说的经验材料，主要是感性材料。总之感性材料越丰富、越全面，概念掌握越准确。例如“应激性”的教学，先演示盆栽植物含羞草，让同学亲自触摸，观察含羞草叶的反应状况；让学生自己观察草履虫在显微镜下，滴加NaCl溶液后它的运动方向；通过学生做实验亲自体验了这两个现象后，再引导学生自己总结，并对概念下定义，这样能让学生从不懂到懂，深刻理解概念。运用资料分析的策略，引导学生对资料进行分析，归纳推理，逻辑加工，生成新概念
任何一个概念的形成都经历着由感性到理性的抽象概括过程。如果这些过程在教师的指导下，学生能够主动参与形成规律的揭示，那么就能领悟到知识形成过程中蕴涵的思想方法，使学生知其然，知其所以然，避免囫囵吞枣，死记硬背。例如：在《光合作用》这节课中，教材中就引用了大量在光合作用的发现史上起着重要作用的经典实验，通过实验的层层递进，阐述光合作用的概念及其发现过程，并力图使学生在学习的过程中体会科学研究的方法。但由于文字量较多，实验的数目也较多，学生整体看下来，往往会不知所云，所以，我在课堂教学中，注意引导学生分步阅读，弄清每个实验的做法，每个实验的结论是什么？哪些实验具有层进的关系？在把每个实验得出的结论提取出来后，加以归纳提升，最终得出光合作用的概念。在此学习的过程中，学生不但生成了新的概念，而且体验科学概念生成的过程，培养了根据实验现象得出结论的能力。
三、建立概念体系，提高概念教学的有效性
对概念的理解不到位，特别是对概念之间的关系理解不到位，这是学生在概念学习中的最大的困难。因此，学生能否将学过的知识，建立概念体系显得尤为重要。例如：许多概念之间有包含与被包含，或者出现交集的情况，这些内容相关的概念可以用借助数学用直观的几何图形来表示几个概念之间的关系。如：“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质”“激素是内分泌器官（或细胞）分泌的化学物质，有些激素是蛋白质。免疫包括特异性免疫、非特异性免疫，特异性免疫又包括细胞免疫、体液免疫。
四、注重概念的运用，及时进行检查反馈，矫正，巩固概念
学生对概念的掌握并不是以学生复述、解释概念为最终目标，而是要以学生能运用概念解决问题为最终目标。因此要注重概念的应用。讲完概念后要及时布置练习，促使学生去理解概念。这是概念教学中关键的一环，是教学的成功与否的标志。
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教学设计是一门艺术，而情境创设是教学设计的重要内容之一，精心创设教学情境，是点燃学生思维火花，激发学生探究欲望的关键。在教学设计中，应提供与学习主题内容相关，与现实生活相类似的情境，帮助学生在这种环境中去发现、探索与解决问题。
1.引趣激趣，创设问题情境
创设问题情境是在教学活动中，根据学生情况、教学内容和生活实际，营造一种现实而富有吸引力的气氛，使学生在提出问题、思考问题、解决问题的动态过程中主动参与学习，使学生处于"心欲求而未得，口欲言而不能"的状态，自觉或不自觉地参与到学习活动中。一个好的生物问题情境，能集中学生的注意力，诱发学生积极思维，调动学生已有的知识、经验和感受，从而更加主动地参与知识的获取，问题的解决。
例如：在"物质跨膜运输的实例"教学设计中，可设计几个现实问题作开场白：萎焉的青菜放入清水中一段时间后为什么会坚挺？做糖醋萝卜时为什么会有大量水渗出？炒肉时为什么要临炒前拌盐才鲜嫩？学生对这几个贴近生活的问题会表现出浓厚的兴趣。再如：在学习"生物膜的流动镶嵌模型"时提出：为何脂溶性物质很容易透过细胞膜，而非脂溶性物质透过十分缓慢？通过问题引导学生思考讨论，能顺利导入新课题的学习，层层深入。
好的问题情境应符合：①能激发学生学习的热情和好奇心；②能引发学生思考，并能迅速引入主题。在教学中营造现实的、富有吸引力的、环环相扣的问题情境，可以激发学生智力、诱发思维，使课堂活起来，营造一种"韵味无穷"的教学情境。
2.做好生物实验，创设参与情境
生物是一门以实验为基础的自然科学，许多生物知识都是通过实验获取的，一些科学家为了探求规律获得真知，常常要做许许多多的的实验。"好记忆不如烂笔头"，同样道理，在教学过程中，教师再会讲解也不如让学生做一次实验记忆深刻。
2.1做好演示实验，规范实验操作。有些实验过程步骤要求严格，注意事项多，教师可在分组实验前先做演示实验，以规范学生实验操作。有些实验限于实验器材、实验场所、实验时间的要求，不能分组实验，只能由老师做演示实验，让学生观摩体会实验过程，观察实验结果。如"验证光合作用产生淀粉"实验，在实验时应提前将植物放在黑暗处饥饿处理一天，然后将叶片一半遮光一半置于光照下一段时间，检测叶片的两半是否有淀粉出现，该实验所需时间长，不便于学生分组实验，可通过教师演示实验增强感性知识。
2.2做好分组实验，体会学习的快乐。在条件允许的情况下，尽量让学生分组实验，让学生知道生物知识并不是抽象的空洞的纯理论性的东西，而是客观事实、科学规律的反映，让学生在实验中感受探究性学习的快乐，锻炼学生团结互助的精神，提高实践操作能力。
2.3鼓励学生完成社会实践，激发学生学习兴趣。教师可根据教材，结合本地情况设置一些社会实践内容，让学生学以致用，不仅可以培养学习兴趣，还可以让学生关注生活、关注社会，留心身边的事物，培养发现问题、研究问题的能力。如让学生对"山的南坡和北坡植物类群和密度进行调查"，从而了解光照、温度、水份等生态因素对生物分布的影响；让学生在阳台内侧用花盆种植木本植物，观察枝条的生长情况，通过观察，让学生知道单侧光会影响植物激素的分布，从而导致植物向光生长。
3.借助信息技术，创设逼真的虚拟情境
真实的情景创设是有效教学的前提，然而，由于教学内容和教学条件的限制，生物教学不可能全部采用真实情景进行教学活动。如减数分裂和受精作用、自然选择和生物进化等，在没有真实情景的情况下，直接和学生讨论这些问题会让学生觉得抽象，难于接受，现代信息技术为我们提供了弥补这种缺陷的可能，我们可以通过网络搜索、筛选和加工，以多媒体平台的形式进行展示，在课堂教学中创设逼真的虚拟情景，取得良好的效果。如“基因工程”的学习过程中，目的基因的获取和基因表达载体的构建是分子学水平的技术，比较抽象，如果把基因工程"四步曲"制成课件，用多媒体展示PCR技术扩增目的基因的动画过程，演示基因表达载体的构建过程，则可以把抽象的东西形象化，化繁为简，加深学生理解。
4.渗透科学史教育，再现生动的历史情境
高中生物教学中穿插了许多科学家及其科学发现的介绍，其中蕴含着丰富的科学知识、科学方法和科学精神，利用好这些材料，对学生进行科学方法、科学精神方面的教育，将对学生以后的发展具有重要意义。
4.1获得科学知识。每个科学研究都是在特定的历史条件下进行的，都是在前人研究的基础之上进行的，把不同的科学研究按时间串联起来，就构成了科学的发展史，从中可以知道知识的来龙去脉，发展变化，对整个知识体系的构建具有指导作用。
4.2掌握科学方法。科学随着历史的发展而发展，不同的历史时期、不同的研究对象，有不同的研究方法。如"萨克斯用半叶法实验证明光合作用能产生淀粉"、"鲁宾和卡门用同位素标记法证明光合作用产生的氧来自水"、"孟德尔为验证基因的分离定律和自由组合定律巧妙地设计了测交实验"、"米尔斯坦和科勒大胆想象极富创造性地用动物细胞融合来生产单克隆抗体"等等，通过这些不同研究方法的学习，可以培养学生的科学研究和创新能力。
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关键词 体验式学习 生物教学 情境创设
转变学生的学习方式，是新课程改革的重点和难点。高中生物新课程改革倡导让学生在活动、体验的过程中获取知识、自主发展，既强调了学生必须掌握的知识与技能，又强调了过程与方法、情感态度与价值观。体验学习是一种符合时代精神和青少年学生身心发展特点的教学方式。在学生生物科学素养的形成和能力发展过程中，体验式学习起着极为重要的作用。
1 体验式学习是一种以学习者为中心的教学方式
体验式学习是指学习者在学习的过程中经历从观察、思考、反思到实践的流程，从行为和感情上直接参与到教学活动中来，通过自身的体验和亲历来建构知识。体验式学习强调学习者从对事物的感性认识飞跃到理性认识，形成对事物的独特看法，在体验中让认知得以深化，情感得以升华。
体验式学习的基本特征是亲历性。亲历既包括亲身经历，也包括亲“心”经历。只有亲历，才能触动人的心灵深处；只有触动到心灵深处，才能产生情感、生成意义、发展素质。因此，可以说，体验式学习是生物科学素养形成和发展的前提条件。
体验式教学凸显了学生的主体地位。在教学过程中，教师的角色转变为学生学习和成跃的帮助者和促进者。教师关注的根本点是：怎样帮助学生进行研究式和体验式的学习；如何利用可视、可听、可感的教学媒体为学生做好体验开始前的准备工作，让学生产生一种渴望学习的冲动，自愿、全身心地投入学习过程；在体验学习过程中教师应该准确地发现学生的需求并提供恰当的帮助。
2 高中生物教学中体验式学习的教学策略
2.1创设亲“心”经历的教学情境，激发学生的学习兴趣
2.1.1利用生物科学发展史创设体验学习的情境
通过对生物科学发展史的体验学习，可以丰富学生对科学探究本质的理解，从而能够了解科学概念是如何发展变化的，了解科学概念如何受到当时流行的价值观概念和当时所具有的资源的影响。通过生物科学发展史的思维体验学习，能促使学生体验科学的艰辛，增强其探索欲望和培养其创新意识。
例如：“光合作用的发现”一节的教学可以通过发动学生自己查阅资料，课堂合作探究的方式引导学生体验学习光合作用的发现的主要历程。课堂教学活动围绕着5个思维探究体验来进行。
探究体验一：传统观念认为“土壤是建造植物体的原料”，直至1648年海尔蒙特提出了质疑：为何经过五年。树增重80多千克而土壤只减少了100克?请同学们尝试像科学家一样思考，完成海尔蒙特的探究实验并得出结论。他的结论完善吗，存在什么问题?
探究体验二：利用CAI模拟1771年普里斯特利实验，观察实验现象，尝试得出实验结论。
探究体验三：课外兴趣小组展示1864年德国科学家萨克斯的天竺葵实验。思考：为何将绿色叶片暗处理几个小时?实验时为何将叶片一半遮光一半曝光?引导学生思考后再问：实验现象是什么?能得出什么结论?
探究体验四：利用CAI模拟恩格尔的水绵实验。提问：好氧细菌集中于叶绿体受光部位，说明什么?实验的巧妙之处在哪里?
探究体验五：光合作用中放出的氧是来自水还是二氧化碳呢?请大家探讨鲁宾、卡门的实验。该实验采用了什么科学技术方法，实验现象证明了什么?
生物科学史的教学不是简单地让学生记住这段历史和结论，而是要将探究性学习的教学方法整合其中。教师选择经典的科学史料进行加工，创设的情境中蕴涵的科学本质更为鲜明，更突出了科学探究的过程与特点，更有助于探究体验学习的展开和深入，进而感悟科学家发现问题、解决问题、深化认识的过程和探索的精神。
2.1.2从生活生产实际人手创设体验学习的情境
将生物科学知识与学生的生活经验相联系，能激发学生的求知欲，驱动其知识的建构。充盈学生生活经历，丰富学生情感体验，能促进学生经验的改组，促进学生将书本知识向实践能力的转化，树立正确的自然观、世界观和价值观；生活化教学还能开阔视野、增强社会责任感，为学生的可持续发展奠定良好的基础。
比如在学“水和无机盐的平衡和调节”时，我精心设计问题情景：吃的东西过咸，为什么会感到口渴?为什么夏天尿少，而冬天尿多?大量出汗后为什么要喝点盐水?“以饮料代水”的做法科学吗?问题的提出，使学生产生浓厚的兴趣，激起疑惑，产生了探究的欲望，又引出了本节课的课题。
2.1.3利用视频、图片等媒体技术创设体验学习的情境
视听媒体较语言和文字更能为学生提供具体和易于理解的经验，并能冲破时空的限制，弥补学生直接经验的不足。同时多媒体以其形、光、声、色等多种功能作用于学生的多个感官，吸引学生的注意力，极大地调动他们的学习热情，使其积极主动地投入到学习之中，呈现最佳的学习状态。在生物教学中利用现代媒体技术可以使学生在短时间内看到动植物的生长发育、生物的进化、生命起源的连续过程；看到动物的取食、洄游、迁徙、生殖等各种行为的连续过程；看到只有通过显微摄影才能表现出来的，生物体内生理生化的变化过程：看到各种生物实验的连续操作过程。甚至可以用计算机语言程序实现模拟实验，这些都是传统的生物课堂教学无法比拟的。
2.2促使学生亲身经历科学探究过程，加深学习体验
2.2.1指导学生自己设计并操作实验
生物学是一门以实验为基础的自然科学，实验是人们认识和研究生命科学现象或验证生命科学理论的重要方法。吸引学生参与到实验中来，不仅能培养学生的观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力。也能培养学生的动手能力和实事求是、认真严肃的科学态度。学生亲自动手参与实验设计与操作是一种重要的体验学习方式。如：“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”实验教学可以这样进行：
问题情境 糖类是生物体中主要的能源物质，糖类摄取量的多少与身体健康有密切的关系。如何用科学的实验方法来验证食物中是否含有还原糖呢?
课前准备
1)在课前布置学生查阅资料调查。①哪些生物组织中糖类的含量相对较高?②其中的哪些材料更易于采用课本中的实验方法进行糖类的鉴定?
2)设计糖类鉴定的方案。
课堂实验
实验器具 ①材料准备：西瓜汁、梨汁、淀粉溶液、蔗糖溶液、葡萄糖溶液。②鉴定试剂：斐林试剂。
实验探究 学生亲自动手实施实验方案，比较各个实验组的实验现象及实验效果。
实验成败分析
学生产生误区和问题：①为什么蔗糖没有显色反应?②梨汁中有显色反应说明其中存在还原糖，西瓜汁和淀粉溶液没有显色反应，也就不存在还原糖。③梨汁中的显色反应不明显。
师生共同讨论，根据查阅的资料和实验原理得出结论：①斐林试剂鉴定的是可溶性还原糖，富含还原糖的植物材料很多，但并不是每一种材料都是可以用斐林试剂鉴定的，蔗糖和淀粉不具备还原性。因此在该实验中不显色。②西瓜汁颜色深容易将反应中出现的颜色遮蔽。最理想的实验材料是含糖较高而颜色较浅的生物组织(或器官)，如梨的果实。③斐林试剂的配制和使用方法要正确。
2.2.2组织调查访谈活动
实践出真知。适当组织社会调查活动，鼓励学生积极参与，让学生在实践中去思考、去顿悟、去感受知识。如《生态系统的稳定性》教学可以让同学们对城市湿地的环境污染做一次调查，并针对如何防治和处理提出自己的见解。将全班同学分成若干组并指定组长。对组内分工，具体怎样开展活动，均由小组成员自定。要求做到人人有事，共同参与学习活动。
2.2.3在课堂教学中组织合作学习
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一、科学素养的含义及其培养的重要性
科学素养一词源自英文“Scientific Literacy”，原意是指对科学和技术的基本知识、基本观点和科学价值观所具有基本的了解。但随着时代的发展，“科学素养”内涵被不断扩充，其最基本的含义是指人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。
《全民科学素质行动计划纲要》对科学素质作了如下界定：“科学素质是公民素质的重要组成部分。公民具备的基本科学素质一般指了解必要的科学技术知识，掌握基本的科学方法，树立科学思想，崇尚科学精神，并具有一定的应用它们处理实际问题、参与公共事务的能力。”
《全日制义务教育生物课程标准》明确提出：，以提高每个学生的科学素养为总目标，同时要求生物教育面向全体学生、提高生物科学素养、倡导探究性学习。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。
科学素养是公民素养的重要组成部分。对于教育来说，培养学生的科学素养是教育的重要目标和任务。
二、课程标准对培养学生科学素养的要求
1.科学精神和科学态度
科学是一个探索的过程，是一个不断接近真理的过程，进行科学探索就是追求真理，而追求真理不是轻而易举的，需要付出艰辛的努力，在追求真理过程中需要一种高度热情、忘我奉献的精神，需要具有不怕困难、不畏艰险、不怕挫折的顽强的意志和坚韧的毅力以及积极的进取精神等等。
学生对知识的认知和掌握是一个对知识重新建构探索的过程，是需要学生保持探索的兴趣，创新的欲望，坚持实事求是，学会合作与协作，体验探索和发现过程的艰辛与喜悦，感受科学思想形成的过程。这样才能使学到的知识真正成为认知结构的一个组成部分。
2.科学方法与科学思维
科学方法是指人们在科学发展和社会实践基础上形成的行之有效的，正确反映客观事物本质及其规律的认识世界和改造世界的方法，学生在认识和反映对象的过程中，也遵循着认识过程的一般规律并要学会恰当地采用科学的方法。如比较法、推理法、归纳法等等。
科学思维，顾名思义就是用科学的方法进行思维，它是科学方法在个体思维过程中的具体表现。如辩证思维、分析、判断、推理等等。
3.生物学知识
生物学知识包括基本的生物学概念、原理和规律。让学生掌握一定的生物学知识是生物课程所规定的基本任务之一。
生物课程要求学生了解现代生物学的进展，了解现代生物技术对人类社会和人们生活的影响，并学会运用知识，能够利用所学的生物学知识和方法去解决身边的问题。
《全日制义务教育生物课程标准》提出关于提高学生生物科学素养的理念，就是要把我们在教学中只注重对学生科学知识的传授转向全面地提高学生科学素养的教育。强调学生在科学知识、能力、方法、意识、品质等方面的全面发展。
三、中学生物教学中科学素养培养的实施途径
1.结合生物发展史，及时更新、扩充教学内容
(1)通过当代生物发展现状的学习，培养学生的科学探究意识，激发学生科学研究的兴趣
教师可充分利用课堂教学，介绍当前生物科学的一些前沿知识，如：分子病的诊断、癌基因的发现、H1NI病毒的前世今生、生物反应器、疯牛病与阮病毒等，以引起学生的关注，提高学生的兴趣。教师还可以利用课余时间开展一些专题讲座，介绍当前生物学科的一些重大事件。例如：“人类基因组计划”、“克隆”“生物工程”、“基因工程”、“酶工程”、“分子工程”等等，以调动学生对未知领域的探索欲望，激发学生的学习兴趣，培养学生的科学探究意识。
(2)通过对生物发展史上重大事件的系统学习，充分挖掘并利用其中的育人功能
教师在讲解生物知识的同时，可结合介绍知识的产生过程，充分挖掘并利用其中的育人功能。例如麦尔首先发现并命名了烟草花叶病并证明了烟草花叶病是一种传染性疾病，但他却始终没能找到致病的细菌或真菌。直到6年后伊凡诺夫斯基通过重复了麦尔的实验，并利用细菌过滤器进一步发现证实它是比任何一种细菌都小的病原体；最后由贝杰克林进行了类似伊凡诺夫斯基的工作，才首次认识和命名病毒并得到病毒的最初概念。在对这一病毒发现过程的介绍时，应强调辛勤劳动包涵了科学家对知识执着的追求精神和实事求是精神；实验在生物学研究中起着重要作用的科学方法；知识的相对性、动态性；科学研究是一种群体性活动，需要几个甚至几代科学家的等教育因素。
(3)通过介绍在生物发展史上起重要作用的科学家，有意识地培养学生严谨的科学作风
教师可通过介绍达尔文、哈维、林奈、孟德尔等科学家的事迹，让学生感受到他们在追求真理过程中的一种高度的科学探究热情、忘我奉献的精神，严谨的科学态度，不怕困难、不畏艰险、不怕挫折的顽强的意志，坚韧的毅力，精益求精的工作作风和积极的进取精神等等。如：盂德尔经过8年的辛勤劳作，才发现了生物遗传的基本规律，并得到了相应的数学关系式即“孟德尔第一定律”和“孟德尔第二定律”。虽然孟德尔清楚自己的发现所具有的划时代意义，但他还是慎重地重复实验了多年，以期更加臻于完善。
2.结合实验教学，强化培养学生科学素养
(1)通过实验课，培养学生基本的操作技能
生物学是一门实验科学，实验性是生物学的一个突出特点。在生物学实验教学中，尤其要重视操作能力的培养。
首先，实验课上，应该是以学生为主体，由学生自主完成实验。教师起引导、提示、指导学生正确地操作的作用。为了让每个学生都有动手机会，实验分组时尽量2。3人一组，这样就增加每位学生自己独立操作的时间，让每位学生都可以在教师的指导下独立完成实验。另外，如果实验没有成功，不允许学生抄袭他人实验结果，要求学生及时分析，努力找出问题所在，重新进行实验，直到成功为止。这样，通过平时的潜移默化，既培养了学生严谨求实的科学作风，也提高了学生基本的实验操作技能。
其次，结合科学家的经典实验，强调严格规范基本的实验操作的重要性。例如对于显微镜的使用很多学生不是对光不准确就是高低倍镜混用，或是观察时用眼不规范，有的甚至许久学不会调焦等等。教师可通过介绍列文虎克如何在1675年首次发现
微生物，强调显微镜是生物学最基本的研究工具。对它的正确使用是最基本的生物实验操作技能，以引起学生的高度重视。再如可结合巴斯德利用鹅颈瓶和肉汤进行微生物验证性实验、结合伊万诺夫斯基和贝杰林克通过实验创造性地发现了烟草花叶病毒等等，强调实验的设置，仪器选择和规范使用的重要性。教师还可亲自示范吸管的正确操作，液体、固体的严格称量，通过反复强调，严格要求，以避免学生随心所欲地操作，使学生都养成良好的实验习惯。
再次，通过生物史上重大事件的介绍。强调实验记录的重要性。例如通过介绍达尔文《物种起源》的出版、生物进化理论的提出，林奈人为分类体系的建立和双名制命名法的诞生，强调认真观察、如实记录实验现象的重要性。通过孟德尔的豌豆实验的介绍，强调如实记录实验结果的重要性。因此，教师在每个实验中都应要求学生每人都准备一个记录本，要求学生把实验过程中一切实验现象与实验数据必须如实记录下来，从小养成良好的科学习惯，培养实事求是的学习作风，树立对科学研究的严谨态度。
(2)创设科学研究的环境，营造科学发现的过程，引导学生参与其中
例如，在讲光合作用时。在介绍英国科学家普早斯特利和荷兰科学家英格豪斯的钟罩实验前，教师可先提出下列问题：光合作用发现的背景?其他生物学家在这方面做了哪些工作?钟罩实验的实验关键是什么?实验的注意事项有哪些?实验结论是什么?钟罩实验在实验过程中使用了哪些思想和方法?表现出哪些科学精神?钟罩实验对光合作用的发现起到了怎样的作用?等等。然后教师引导学生查找资料、进行自学，犹如亲自参与了这一研究过程。
(3)改变实验教学，鼓励学生设计实验，尝试变验证性实验为探索性实验
在生物学的实验教学中，许多实验基本上都是以老师讲解、演示为主，学生只是机械性的重复，很少对出现的问题进行思考，更多的是向预期的实验结果靠拢。教师可以积极地鼓励学生，指导学生在现有的实验基础上，有针对性地对实验重新设计，重新制定具体的操作步骤，实施实验，整理实验数据并分析其合理性，以验证或发现其他的问题。如：做馒头在口腔中变化的实验时，首先教师帮助指导设计一组实验，观察馒头在口腔中变化；这个实验完成后，教师再启发学生自己设计一组新的实验，观察温度、DH等因素对唾液淀粉酶活性的影响，通过自己设计实验使学生有独立思维及动手能力。
四、教学中科学素养培养的实施原则
1.科学性原则
我们所传授的知识和方法，不管它是显性的还是隐性的，都不能偏离科学的基本知识、基本原理，应该都是科学的，而不是经验的，这是教育教学成功的前提。
2.公平性原则
教学中经常会涉及到一个公平性的问题，教师应该尽量顾及各个层次的学生，尽量使全体的学生都有机会积极地参与到教育教学活动中去。
3.可行性原则
在执行教材中一些知识的教学要求时，可能出现学生独立完成的难度大，对教学设备要求过高，费时费力等情况，此时教师可适当转变教学策略，使之确实可行又行之有效。
4.适切性原则