序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇生物中的科學方法范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

我在課堂教學中，結合學科特點，滲透傳統(tǒng)美德，如，我國從古到今的生物學成就，《齊民要術》《本草綱目》、人工合成結晶牛胰島素、兩系法雜交水稻、轉基因山羊、繪制人類基因圖譜等，可以喚起學生的民族自豪感和愛國情懷；羊羔跪乳、烏鴉反哺、我們的食物來源、生命的延續(xù)等，使學生懂得感恩；用名言警句“不違農(nóng)時，谷不可勝食也；數(shù)罟不入洿池，魚鱉不可勝食也；斧斤以時入山林，林木不可勝用也”等，讓學生懂得尊重自然，培養(yǎng)他們的環(huán)保意識。愛國、感恩、誠實守信、敬畏自然等都是中華傳統(tǒng)美德，蘊含著濃烈的科學意識，是科學素養(yǎng)的核心內容。

用生活實際培養(yǎng)學生的科學能力

新課程改革倡導對課程資源的開發(fā)，生物科學和日常生活密切相關，如能用所學過的生物知識去探討生活實際中的現(xiàn)象和問題，對學生科學能力的培養(yǎng)定然是有好處的。如，現(xiàn)實生活中，要保存食物除冷凍冷藏等方法外，我們還可用曬干或腌漬（或糖漬）的方法。讓學生就此問題進行探究，并明白生物學的相關原理：微生物在缺水或高濃度溶液中由于失水而死亡。處處留心皆學問，生活中的許多現(xiàn)象都蘊含著一定的生物學原理，但學生觀察到這種現(xiàn)象時，要及時地引導他們用學過的相關知識、方法、技能去探究它，明白其中的道理，這樣不僅使學生掌握相關的知識，更培養(yǎng)了學生的科學能力。

用生產(chǎn)實例培養(yǎng)學生的科學方法

除日常生活實際之外，生產(chǎn)中亦有很多運用生物學的知識、技術和方法解決問題的實例，新課標的教材中也有不少介紹生產(chǎn)流程的實例，讓學生從生產(chǎn)實例中，要求做的實驗中，感知、領悟、理解和掌握科學方法，是生物科學素養(yǎng)的重要組成部分。我們是農(nóng)村學校，大多數(shù)學生對果樹栽培比較熟悉，學生常能見到果農(nóng)摘心，剪枝的做法，但不明白這樣做的道理，但學習了必修三植物激素的調節(jié)后，才明白這是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上利用植物頂端優(yōu)勢或解除頂端優(yōu)勢的措施，如科學利用這一原理，可以提高果品產(chǎn)量和質量，但摘心、剪枝必須有科學的方法和依據(jù)，何枝可剪，何心可摘，只有在生產(chǎn)實際中，運用科學的方法才是可行的，并不是見枝就剪，見心就摘。如果學生實踐了，實驗了，操作了，哪怕是成功抑或失敗，都會明白掌握科學方法的重要性。

用相關學科知識培養(yǎng)學生的科學品質

篇(2)

關鍵詞:中草藥生物轉化工程;微生物工程;酶工程;生物中藥

中圖分類號:R932文獻標識碼:A文章編號:1673-2197(2009)06-0001-04

隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的逐步推行,中醫(yī)藥發(fā)展正迎來新的挑戰(zhàn)與機遇。中國科學院院士王夔在為《中藥成分代謝分析》作序時指出:“近年來中藥現(xiàn)代化研究基本上是以產(chǎn)品為目標,以新中藥制劑開發(fā)為目的。開發(fā)有余,而研究不足。實際上,中藥現(xiàn)代化的根本是中藥學現(xiàn)代化。中藥產(chǎn)品的現(xiàn)代化可以栽培現(xiàn)代化、質檢和質量標準現(xiàn)代化、工藝現(xiàn)代化等等方面下功夫,執(zhí)行GAP、GLP、GEP、GMP、GCP等標準。但是,即使如此開發(fā)的中成藥仍然在世界藥學中不能占有舉足輕重的地位;接受這些產(chǎn)品的絕大多數(shù)是華人。我們必須強調中藥的現(xiàn)代化要以中藥學現(xiàn)代化為基礎;也就是中藥學要用世界自然科學和醫(yī)學科學能夠接受的概念和理論來闡述。”[1]要中醫(yī)藥現(xiàn)代化,首先是中醫(yī)藥理論的現(xiàn)代化,再是中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化。筆者認為,在探索中國古典哲學、中醫(yī)藥理論、現(xiàn)代科學技術與現(xiàn)代科學方法論、現(xiàn)代人體生命科學理論等相互結合的基礎上,推動中醫(yī)理論的科學化、現(xiàn)代化,并在現(xiàn)代中醫(yī)理論的指導下進行中藥現(xiàn)代化研究及其創(chuàng)新的研發(fā)[2]。

在總結古今傳統(tǒng)中藥和方劑中涉及生物轉化原理的基礎上,從中藥成分代謝分析中探析,結合化學成分組學、基因組學、蛋白組學、代謝組學、糖生物學、系統(tǒng)生物學、藥物設計學、高通量篩選技術等現(xiàn)代生命科學技術,運用生物轉化技術,尤其是運用體外生物轉化技術改善中藥制劑的療效與個體差異,提出了新的中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)工程――中草藥生物轉化工程,以及相應的創(chuàng)新中藥――生物中藥。中草藥生物轉化工程是將酶工程、微生物工程、代謝工程、基因工程、糖生物工程、藥物設計工程、生物信息學等現(xiàn)代生物工程技術合理運用到中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中,合理繼承傳統(tǒng)中醫(yī)藥理論,對中醫(yī)藥進行創(chuàng)新與傳承,并開發(fā)出相應的生物中藥。中草藥生物轉化工程的兩個主要研究內容:微生物轉化與創(chuàng)新中藥、酶法轉化與創(chuàng)新中藥。

1 微生物轉化與創(chuàng)新中藥

1.1 微生物發(fā)酵與傳統(tǒng)中藥

在研究中華醫(yī)藥史中著名中草藥及方劑的過程中發(fā)現(xiàn),利用微生物技術制備傳統(tǒng)中藥有著悠久的歷史。“酒為百藥之長”,具有通血脈、行藥勢等功效,原始的釀酒技術產(chǎn)生于4000多年前的夏禹時代,酒是酵母發(fā)酵的產(chǎn)物,是細胞內酶作用的結果[3]。約3000年前,利用麥曲含有的淀粉酶將淀粉降解為麥芽糖,制得具有緩中、補虛、生津、潤燥功效的飴糖。在長沙馬王堆漢墓出土的帛書《五十二病方》中記載了用于治病的糞便類中藥,實際上是宿主與其消化道內的厭氧微生物共同代謝與發(fā)酵產(chǎn)生的混合物。公元10世紀左右,我國有了豆醬制品,及由此工藝衍化制備出的用于解肌發(fā)表和宣郁除煩的淡豆豉,豆醬和淡豆豉均是微生物的發(fā)酵產(chǎn)物。三國時期的著名醫(yī)學家華佗創(chuàng)造了制備金汁的秘法,即利用刮青竹筒(天然膜管)從糞窖內人源性微生物與自然界微生物混合深層發(fā)酵產(chǎn)物中提取而得[4]。首載于元代《飲膳正要》中的紅曲,為微生物紅曲霉發(fā)酵梗米加工品而產(chǎn)生的發(fā)酵物,具有健脾消食、活血化瘀等功效[5]。我國是最早利用真菌防病治病的國家,早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中,就有靈芝、茯苓、豬苓、雷丸等藥用真菌的記載[6],現(xiàn)仍廣泛應用。真菌具有分解纖維素、淀粉、蛋白質、脂類等營養(yǎng)物質的強大酶系,對天然培養(yǎng)基有較強的分解利用能力,具有種類多、次生代謝產(chǎn)物多、培養(yǎng)條件簡單等特點,成為微生物發(fā)酵炮制或制備傳統(tǒng)中藥的主要功能菌。利用古老中藥中寄生真菌自身發(fā)酵的研究已成為現(xiàn)在研究的熱點,如靈芝、冬蟲夏草、云芝、灰樹花、茯苓、麥角菌等都有大量的研究報道[6]。

微生物發(fā)酵是傳統(tǒng)中藥中的一種重要炮制方法。我國人民將微生物發(fā)酵應用于中藥炮制,即將藥材與輔料拌和,在一定溫度和濕度下,通過微生物的生物轉化作用達到提高藥效、改變藥性、降低毒副作用等目的[6]。《中華人民共和國國家藥品標準》中收錄的19種曲藥,如,配方和工藝均絕密的片仔癀、六神曲、建曲、采云曲、霞天曲、黔曲、半夏曲、老范志萬應曲、泉州百草曲、沉香曲等,均是微生物固態(tài)發(fā)酵而成的中藥。不同培養(yǎng)基經(jīng)同樣微生物處理后會產(chǎn)生不同的藥性,可利用該特性生產(chǎn)具有不同適應證的中藥。例如,發(fā)酵淡豆豉時,以桑葉、青蒿發(fā)酵者,藥性偏于寒涼,多用于風熱感冒或熱病胸中煩悶之癥;以麻黃、紫蘇發(fā)酵者,藥性偏于辛溫,多用于風寒感冒頭痛之癥[7]。

微生物發(fā)酵代謝產(chǎn)物是傳統(tǒng)中藥方劑配伍中的一類重要中藥。除目前仍在方劑配伍中廣泛使用的曲藥外,糞便類中藥作為微生物發(fā)酵代謝產(chǎn)物也被古今許多醫(yī)家用于傳統(tǒng)方劑配伍中,如《五十二病方》、《黃帝內經(jīng)》、《中華人民共和國藥品標準•中藥成方制劑》等均有記載[8],最為著名的方劑有失笑散、溫病方劑神犀丹及三石湯等。在利用糞便類中藥配伍方劑治病方面,尤其值得一提的是清朝的著名溫病學家葉天士,他善于運用金汁配伍于方劑中治病救人,在黃英志主編的《明清名醫(yī)全書大成•葉天士醫(yī)學全書》中含“金汁”的臨床處方和方劑近100處之多,其中包括著名的溫病靈丹神犀丹。

1.2 微生物轉化中藥成分

微生物轉化中藥成分的研究始于20世紀90年代初,日本的小橋恭一發(fā)現(xiàn)中草藥成分如番瀉苷,可借助腸道細菌轉化為致瀉有效成分,隨后他的課題組對系列糖苷類化合物如黃芩苷、漢黃芩苷、人參皂苷等進行了研究,指出糖苷類化合物為天然前藥[9]。基本原理是利用微生物細胞產(chǎn)生的一種或多種酶把中藥中的一些化學成分轉化成結構相關的更有經(jīng)濟價值的產(chǎn)物,來完成常規(guī)化學方法難以實現(xiàn)的生化反應,其本質是利用微生物本身所產(chǎn)生的酶對外源底物進行的催化反應,改變藥物原有性能,產(chǎn)生新的功能作用,或增強原有的功能活性。如口服人參皂苷類成分的腸內微生物轉化[10]。

將微生物工程技術應用于中藥創(chuàng)新,將是中藥創(chuàng)新研發(fā)中的新熱點,其主要特點可概括如下[2]:①藥物的有效組分、活性成分最大限度地得以提取、利用;②藥物進入人體后不能直接被利用的有效活性組分,可在體外生物轉化而被直接利用,將高極性中藥成分轉化為低極性成分,改善了藥物的脂溶性,使其功效迅速發(fā)揮;③可以提高中藥制劑的普適性,腸道微生態(tài)菌群因個體存在很大的差異性,結果引起藥物的生物利用和功能作用差異明顯,而通過體外生物轉化可避免之,從而提高其普適性;④微生物轉化后與原有藥物相比產(chǎn)生了新的活性物質,從而可能產(chǎn)生新的保健、治療或預防等功能作用;⑤其具有生產(chǎn)工藝可控、所得產(chǎn)物明確、制劑方便、便于與國際接軌等優(yōu)點,因而是實現(xiàn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化戰(zhàn)略的有效途徑。

2 酶工程與創(chuàng)新中藥

酶作為生物催化劑,在許多化學反應中具有不可低估的作用,作為生物進化的高級形式,與一般的化學催化劑相比,它可以在非常溫和的條件下高效、專一性地催化底物轉變?yōu)楫a(chǎn)物,具有廣闊的應用前景。酶是由細胞產(chǎn)生的具有催化能力的物質,其化學本質主要為蛋白質,少數(shù)酶同時含有少量的糖和脂肪,也有少數(shù)是核酸等其它物質。酶大部分位于細胞內,部分分泌到體外。新陳代謝是生命活動的最重要特征,一切生命活動都是由代謝的正常運轉來維持的,而生物體代謝中的各種化學反應都是在酶的作用下進行的。酶是促進一切代謝反應的物質,沒有酶,代謝就會停止,生命也即停止。酶工程技術是現(xiàn)代生物技術的重要組成部分,其特點是利用生物酶、含酶細胞器或細胞(微生物、植物、動物)作為生物催化劑來完成某些重要的化學反應,應用范圍包括醫(yī)藥、食品、化學工業(yè),診斷分析、檢測分析和生物傳感器等。在中藥創(chuàng)新研發(fā)過程中,酶工程技術將具有舉足輕重的作用。

2.1 酶的分類與中草藥生物轉化反應類型

按照1961年國際生物聯(lián)合會酶學委員會(Enzyme Commission of International Union Biotechnology)規(guī)定的分類方法,不管酶的結構和性質如何,僅根據(jù)酶所催化反應的類型,將酶分為六大類,即氧化還原酶、轉移酶、水解酶、裂合酶、異構酶、合成酶或連接酶,對應為六大中草藥生物轉化反應類型。圖1概述了各類酶的特性與中草藥生物轉化反應類型[1,2,11]。

2.2 酶法轉化與中藥

近年來,藥代動力學研究證明,中藥成分中的糖苷類化合物在腸道內難以吸收、生物利用度低、腸內滯留時間較長,在人體內難以直接發(fā)揮藥效作用,絕大多數(shù)需經(jīng)腸道微生物酶分解為次級苷或苷元,方能發(fā)揮藥效。從糖苷類化合物的結構角度看,含糖基越多,分子極性越高,水溶性就越大,相反水溶性越低,水溶性大的物質不易被小腸絨毛吸收,不易穿過腸壁,也就不易進入血液而發(fā)揮藥效,只有被腸道內微生物酶水解后才能被吸收而發(fā)揮藥效。因此,腸道內微生物酶濃度與酶催化活性直接影響著糖苷類化合物的藥效。研究表明,個體差異性影響腸道內微生物酶濃度與催化活性[12,13],患者體溫的升高會影響酶催化活性的發(fā)揮;隨著現(xiàn)代醫(yī)學事業(yè)的發(fā)展,濫用抗生素已經(jīng)嚴重損害人腸道內的正常菌群,使腸道菌群失去平衡,不能分泌各種正常酶[14]。這些因素嚴重影響著中藥藥效的發(fā)揮。

如何將中藥材中的糖苷類化合物轉化成次級苷或苷元,將成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究中的新熱點,可通過化學轉化、酶轉化、微生物轉化等方法實現(xiàn)之。化學轉化過程中,因強烈的酸堿水解作用而引起苷類物質結構和構型的改變,導致藥效消失和產(chǎn)物不穩(wěn)定。因此,酶轉化與微生物轉化將更具潛力,微生物轉化的本質仍是酶轉化,酶轉化是中草藥生物轉化工程中的重要內容。在酶的催化作用下對中藥中的苷類成分進行系列結構修飾,引起中藥成分的共價結構發(fā)生改變,如化學基團的引入或去除、化學鍵的引入或斷裂等。修飾后,可引起藥理活性的改變,或中藥制劑(尤其是中藥口服液)風味的改善等。

有關酶法轉化中藥的研究開展時間不長,尚處于實驗研究階段。但是,不少學者已逐步認識到生物轉化技術將是中藥創(chuàng)新研究的重要方法之一。近年來,運用現(xiàn)代生物酶工程技術開展現(xiàn)代中藥研究,在酶法轉化中藥研究領域取得了一些成果。如利用自制復合酶對生曬參95%乙醇提取物、人參莖葉總皂苷、三七總皂苷、三七莖葉總皂苷等系列中藥有效部位進行了酶法轉化研究[2,15],通過HPLC和LC-MS分析發(fā)現(xiàn)可以明顯改變一些皂苷成分的結構,并降低相應化合物的極性,增加了有效部位中脂溶性含量;同時,利用這些復合酶直接酶法轉化處理人參、三七、三七莖葉等藥材,結果表明復合物酶亦能高效地轉化藥材中部分皂苷成分為低極性皂苷。這些低極性皂苷具有抗癌、免疫調節(jié)、改善微循環(huán)、調節(jié)消化機能、安神、抗衰老、抗緊張、預防消化道潰瘍、提高生命質量、增強記憶和學習能力等多種生物活性和藥效作用,還具有快速吸收、高生物利用度等特點。用酶法輔助提取清熱中藥黃芩活性成分時,HPLC分析發(fā)現(xiàn)提取物中的黃芩素和漢黃芩素等苷元含量遠遠高于藥典的提取方法,表明酶法輔助提取有助于黃芩苷、漢黃芩苷等轉化成相應的苷元[16,17]。

3 生物中藥的發(fā)展方向

上文從微生物工程與中藥、酶工程與中藥等兩方面綜述了中草藥生物轉化工程的核心內容;同時,在中藥儲存、炮制、方劑配伍煎制、體內代謝等過程中也涉及到生物轉化,囿于篇幅,不再詳述。

中草藥生物轉化工程融合了傳統(tǒng)中藥制藥工程、傳統(tǒng)發(fā)酵中藥技術、現(xiàn)代微生物技術、酶工程技術、中藥成分的代謝工程等多種工程技術,其在中藥新藥研究開發(fā)方面具有的獨特優(yōu)勢,可為改善中藥功效、加快中藥制劑的起效速度、提高生物利用度、改善制劑功效的個體差異性、創(chuàng)制新劑型、創(chuàng)制新藥等方面提供嶄新的技術手段,有望給中藥新藥研究開發(fā)注入新的活力,并將為中藥創(chuàng)新帶來革命性的變革,具有廣闊的發(fā)展前景,預計不久將成為中藥創(chuàng)新研究中的“紅熱點”。中草藥生物轉化工程的發(fā)展方向將影響生物中藥的未來發(fā)展前景,今后應在以下幾個方面進行深入研究:①中草藥儲存過程的生物轉化及霉變生物轉化機制研究;②中草藥炮制過程中的生物轉化機制研究;③方劑配伍中的生物轉化原理及方劑煎制過程的生物轉化研究;④加強微生物和酶工程技術在中藥研究中的應用;⑤加強曲劑制備過程中的生物轉化機制研究;⑥加強糞便類中藥的生物轉化機制研究;⑦加強生物中藥制藥裝備的研究;⑧利用現(xiàn)代分析技術,建立快速而靈敏的分析檢測技術手段;⑨建立有效而快速的功效篩選模型;⑩加強中藥成分體內代謝轉化及功效個體差異性的研究;(11)在生物轉化研究過程中如何合理地貫徹中醫(yī)藥理論及現(xiàn)代科學方法論的指導思想,并吸收利用現(xiàn)代科學的有益成果。

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Biotransformation Engineering of TCM and the Innovation of TCM

Yu Chunhao, Zhang Haijiang, Zhang Ping

(Huaiyin Institute of Technology, Huaian 223003, China)

篇(3)

生物學是一門實驗性很強的學科，生物現(xiàn)象和生命活動的認識都是從實驗中得來的。生物教材中各種各樣的生物學實驗拓寬了學生的視野，激發(fā)了學生的學習興趣和探究欲望。借助實驗還可以訓練學生的科學過程方法，培養(yǎng)科學思維能力，加強科學態(tài)度價值觀教育。所以，在生物實驗教學中提高科學素養(yǎng)是一條重要的途徑。

1.1實驗中能鞏固生物學知識。

顯而易見，任何一個生物實驗都包含一定的生物知識。高中生物中的實驗有直接運用所學知識的，也有通過驗證性或探究性實驗來求證獲得新知識的。不論哪一種類型的實驗，都有助于幫助學生鞏固所學的知識理論和理解科學原理。

1.2實驗是掌握科學方法與技能的重要途徑。

學生通過親自參與一些簡單的科學實驗過程，學會了如何發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，加強了對多種科學方法和技能的培養(yǎng)。

1.2．1.實驗中培養(yǎng)學生的觀察能力。

生物教材中有很多實驗都是完整的觀察實例。因此實驗教學中，要注重引導學生學會科學的觀察方法，科學的觀察方法可以使學生取得最佳觀察效果，提高觀察能力。如按順序觀察、由整體到局部或由局部到整體觀察、抓住對象的主要特征觀察、邊觀察邊思考、邊觀察邊記錄等，培養(yǎng)學生嚴謹求實的態(tài)度，掌握基本的科學方法與技能。

1.2．2.實驗中培養(yǎng)學生的思維能力。

在生物實驗中，操作和觀察還需要用腦積極思維。如觀察時，教師不能只向學生提問“看到什么”、“是什么”，“有沒有看到”等問題，還要引導學生思考“為什么”。只有借助思維對觀察和操作所獲得的表面現(xiàn)象、感性認識進行加工，才能上升到理性認識，得出科學結論。只有真正培養(yǎng)學生的思維能力，才能切實提高實驗教學效果。

1.2．3.實驗中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

教學中，教師要讓學生從設計原理、實驗方案、實驗步驟、結果分析等多方面思考，充分調動學生的發(fā)散性思維，對各個環(huán)節(jié)進行再創(chuàng)新，探索出多種實驗途徑。這樣，學生既主動參與實驗過程，又很好的提高了實驗設計水平，激發(fā)了學生的創(chuàng)造性。

1.3實驗是倡導科學精神及情感態(tài)度、價值觀的有效手段。

1.3．1.實驗有利于培養(yǎng)學生的合作精神。

無論是實驗設計，實驗操作，實驗的完善、結論的得出、結論的呈現(xiàn)形式等，都需要大家集思廣益，團結協(xié)作，要求每位同學積極發(fā)揮自己的作用，從而培養(yǎng)學生的信息交流能力和集體協(xié)作精神。

1.3．2.實驗有利于培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和堅持不懈的探索精神。

在實驗中，學生不按照規(guī)范的操作流程操作，不細致觀察實驗過程和現(xiàn)象，不具有迎難而上的挑戰(zhàn)精神;或者歪曲實驗現(xiàn)象，不尊重實驗結果，輕率得出實驗結論等，實驗都很難獲得成功。所以需要學生有嚴謹求實的科學態(tài)度、堅持不懈的探索精神，實驗才能真正發(fā)揮提高科學素養(yǎng)的作用。

1.3．3.實驗有利于培養(yǎng)學生敬畏自然、尊重生命的人文精神。

學會與自然和諧相處，保護生態(tài)，建立正確的生命價值觀。

1.4實驗能促進對科學技術與社會的關系的理解。

實驗能讓學生更加全面深刻地理解科學技術的價值，理解科學技術發(fā)展對社會的多方面影響，更辯證的看待科學、技術和社會之間的關系。理解生物科學技術和發(fā)展經(jīng)濟，生物科學技術和環(huán)境保護，生物科學技術和改善生活水平，生物科學技術的應用與倫理道德、法律規(guī)范等的關系。總之，生物實驗教學是激發(fā)學生的學習興趣、培養(yǎng)創(chuàng)新能力、鼓勵科學探究精神的最佳平臺，是培養(yǎng)學生科學方法論、發(fā)展學生創(chuàng)新思維、提高學生科學素養(yǎng)的有效途徑。

二、實驗教學中培養(yǎng)學生生物科學素養(yǎng)的途徑

2.1轉變實驗教學觀念，培養(yǎng)學生掌握科學的研究方法

當知識是靠自己的思維得來時才是自己的知識。因此，生物教學應該是生物活動的教學而不應是生物活動結果的教學，重要的不是結論而是認知過程。以實驗為基礎是生物教學最基本的特征之一。從實驗現(xiàn)象到某一生物概念、規(guī)律的形成需要一個過程，在這個過程中，教師不僅要重視教給學生如何通過實驗現(xiàn)象或結果的分析形成概念或規(guī)律，而且還要教給學生如何進一步深入理解概念或規(guī)律形成的思路和方法。傳統(tǒng)的實驗教學目的是“重結論”，而不是將實驗作為“再發(fā)現(xiàn)”的過程，視為知識的形成過程。因此，應轉變觀念，建立以實驗教學為基礎的生物教學觀，充分挖掘生物實驗的教學潛能，為實施素質教育創(chuàng)造條件，營造一個良好的生物實驗教學環(huán)境。

2.2對實驗進行拓展和延伸，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力

生物實驗在培養(yǎng)學生的科學態(tài)度、訓練學生的科學方法，特別是完善學生的創(chuàng)造思維方面，具有獨到的功能。但是在其教學方法的選擇上，還存在著一些不盡如人意的地方，阻礙著生物實驗在“完善學生創(chuàng)造思維素質”方面重要功能的發(fā)揮。因此，探索中學生物實驗的教學方法與完善學生創(chuàng)造思維素質之間的相互關系，是一個重要的研究內容。其中延伸和拓展生物實驗是一種重要的嘗試。通過這樣的活動，學生思維的廣度和深度得到了拓展，探究事物的意識得到增強，創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力得到了提高，同時學習積極性進一步高漲。

2.3加強實驗設計，追求實驗過程探究性

皮亞杰曾說過“:復制的真理只能算半個真理。”其活動建構論則指出，活動是連接主、客體的橋梁，是認知發(fā)展最直接的源泉。學生自主求知才能最大限度地發(fā)揮其自身能力，發(fā)現(xiàn)自己的學習優(yōu)勢。目前，中學生實驗主要有驗證性實驗和應用性實驗。實驗課題、實驗方案及研究步驟都由教師安排決定，有時甚至連實驗結果也由教師事先告知，學生只是機械地操作，無從感受獲取知識和應用知識的快樂。因此，學科教學應加強探索性實驗的比例，使學生在自主探究的實踐活動中逐步掌握“發(fā)現(xiàn)問題———建立模型———形成假設———設計實驗———歸納結論”的科學探索方法。而進行實驗設計和實踐，是科學探究的關鍵。近年來的高考中都增加了實驗設計能力的考核。教師在教學中應指導學生了解進行實驗設計的一些基本原則，如對照性原則、單因子變量原則、平行重復原則等。教材上往往針對實驗假設進行了實驗設計，教師可以充分利用這些實驗材料，幫助學生掌握科學實驗設計的基本方法和基本原則。在此基礎上，鼓勵學生對教材的實驗方案進行改進或重新設計，并且付諸實施。科學探究的過程往往也就是不斷完善實驗設計和不斷克服困難的過程。通過這一能力的培養(yǎng)，使學生改變“形高實低”的學習狀態(tài)，成為學習的主人。在實驗過程中，免不了會遇到一些問題和困難，關鍵是要幫助學生克服畏難情緒。

三、結語

篇(4)

顯微鏡是初中生物中重要的實驗儀器,正確使用顯微鏡并具備實驗操作能力是課程標準提出的目標,同時也是做好后續(xù)多個實驗如觀察草履蟲、觀察植物細胞、觀察人的口腔上皮細胞等的基礎。要掌握顯微鏡的正確使用規(guī)程,最簡單有效的方法就是多練習,然而由于顯微鏡屬于較精密貴重的儀器,而且學校的實驗課時有限,所以學生能夠練習的機會并不多,自然對于顯微鏡的操作知識多停留于書面知識上,而真正操作時卻無從下手。

本節(jié)課是學生學習生物以來進行的第一個分組實驗,七年級的學生活潑好動,對于周圍的新事物總是充滿新鮮感,這給教師在生物實驗室中的教學帶來了一定的困難,所以在教學中,注重學生知識和能力培養(yǎng)的同時,還要對其進行情感態(tài)度價值觀的教育和培養(yǎng)。

教學目標

知識與能力目標:認識顯微鏡的結構;學習顯微鏡的使用方法,掌握使用顯微鏡的基本步驟。

過程與方法目標:通過應用初中生物虛擬實驗平臺中的虛擬顯微鏡,學會正確規(guī)范使用顯微鏡的步驟、方法。

情感態(tài)度與價值觀目標:通過對本節(jié)內容的學習,在科學態(tài)度、科學方法的熏陶中,樹立初步的科學意識。

教學設計

本節(jié)課的內容有兩個方面:一是掌握顯微鏡的構造,二是掌握顯微鏡的使用方法。其基本思路是:首先播放精美的圖片以及豐富多彩的視頻資料,激發(fā)學生的學習興趣和學習欲望。再結合模式圖對顯微鏡的結構進行講解,完成學生的“識”。然后學生根據(jù)老師所講的操作方法自行調節(jié)顯微鏡,做到“用”。最后通過小動畫來鞏固學生對顯微鏡結構的掌握情況,即“練”。

本節(jié)課在設計上體現(xiàn)了以下幾個特點:通過識―用―練,培養(yǎng)了學生觀察、動手操作、總結的能力;通過情境的引入,培養(yǎng)了學生的學習興趣,使其對知識的學習在興趣中完成;利用初中生物虛擬實驗平臺,給學生提供了多次反復練習的環(huán)境。

整合點分析

1.創(chuàng)設情境,引入課題

師:我們已經(jīng)知道,生物體都是由細胞構成的,絕大多數(shù)細胞非常小,靠肉眼是很難看見或看清的,必須借助顯微鏡才能進行觀察。下面讓我們先來觀察一組精美的圖片。

整合點:在平臺的編輯模塊中選擇“圖片”,教師可將事先搜集好的精美的圖片插入到平臺中,來營造學習情境,引發(fā)學習熱情(如圖1)。教師也可將搜集來的關于顯微鏡的視頻資料插入到平臺中播放給學生,且可對插入的視頻進行時間控制。

2.實驗器材介紹

師:看過了精美的圖片,相信同學們已經(jīng)對顯微鏡的作用有了大致的了解,今天我們就來練習使用顯微鏡,首先來認識一下顯微鏡的構造及各部分的名稱。

整合點:常規(guī)實驗中教師往往結合實物進行講解,容易導致某些學生看不清。在平臺的編輯模塊中選擇“儀器”,展開“專業(yè)儀器”,點擊“顯微鏡”,彈出“顯微鏡”的二維圖片。可結合此圖片對顯微鏡的構造進行講解(如圖2)。

3.實驗過程

師:認識了顯微鏡的構造以后,我們來學習顯微鏡的操作方法。

整合點:顯微鏡是較貴重的器材,實驗過程中存在由于學生操作不當而導致物鏡破碎等危險情況,另外教學時間有限,是否每個學生都有充足的時間操作顯微鏡也是一個困難點。在平臺的同步實驗模塊中選擇“演示實驗”,展開“七年級上冊”,點擊“練習使用顯微鏡”,彈出“練習使用顯微鏡”實驗動畫。點擊右下角的“進入”圖標,進入到顯微鏡調節(jié)頁面(如圖3)。學生在此動畫中可反復練習調試顯微鏡。

4.鞏固練習

篇(5)

一、創(chuàng)設體驗情境，培養(yǎng)學生學習興趣

教育家夸美紐斯曾說：“應該用一切可能的方式把孩子們的求知與求學的欲望激發(fā)起來。”在生物教學過程中，教師要為學生創(chuàng)造展示自我、表現(xiàn)自我的機會，以調動學生主動參與學習的興趣。

例如，在學習“體液免疫”一課時，我們可創(chuàng)設體驗情景，讓學生主動參與學習，并角色扮演體液免疫的過程。 “教學的藝術不在于傳授本領，而在于激勵、喚醒和鼓舞”，這正是教學的本質所在。創(chuàng)設體驗情境能使學生情緒高漲，主動參與課堂展示，學生的自主學習能力和合作學習能力得到鍛煉，生物課堂實效也得到很大的提高。

二、創(chuàng)設故事情境，訓練學生思維習慣

趣味故事有利于吸引學生的注意力，刺激學生的感觀，活躍學生的思維，突破教學難點，從而提高學生的學習效率。在生物教學中，我們可以適當?shù)貏?chuàng)設故事情境，不僅能使學生在不知不覺中獲得知識，還能訓練學生良好的思維習慣。

通過故事情境可以激發(fā)學生的學習興趣，訓練學生良好的思維習慣。因此，教師要積極創(chuàng)設學生感興趣的趣味故事情境，讓學生在生動有趣的情境中認識和理解生物知識，在輕松活潑的課堂氣氛中達到預設的學習效果。

三、創(chuàng)設科學史情境，提高學生科學素養(yǎng)

生物科學史蘊涵著豐富的科學知識、科學方法、科學精神，以及科學、技術、社會三者的密切關系，是提高學生科學素養(yǎng)的生動教材。我們可以利用與教學內容有關的生物科學史創(chuàng)設教學情境，引導學生沿著科學家探索生物世界的道路，理解科學的本質和科學研究的方法，并學習科學家獻身科學的精神。

教學過程中根據(jù)科學家研究過程來創(chuàng)設情境，能幫助學生深刻記憶和理解知識。例如，學習“細胞的多樣性和統(tǒng)一性”時，就可以創(chuàng)設科學史情境，通過展示細胞學說創(chuàng)立過程中每個時期的經(jīng)典圖片，讓學生對細胞學說的創(chuàng)立過程有感性的認識。如1665年，英國科學家胡克使用誕生不久的顯微鏡觀察軟木塞切片，首次發(fā)現(xiàn)蜂窩狀的植物細胞；1838年，德國植物學家施萊登提出細胞是一切植物的基本構造，細胞不僅本身是獨立的生命，而且是植物體生命的一部分，并維系著整個植物體的生命；1839年，德國動物學家施旺受到施萊登的啟發(fā)，結合自身的動物細胞研究成果，提出一切動物組織均由細胞構成學說；1855年，德國病理學家魏爾消提出“一切細胞來自細胞”的著名論斷，完善了細胞學說。又如在學習“基因的分離定律”時，可設置以下情境引領學生從孟德爾的植物雜交實驗開始：①讓學生介紹孟德爾的生平及孟德爾所用的實驗材料豌豆的有關知識；②孟德爾的雜交實驗方法和觀察到的實驗現(xiàn)象（發(fā)現(xiàn)問題）；③孟德爾對實驗現(xiàn)象進行的分析（提出假說）；④對分離現(xiàn)象解釋的驗證（驗證假說）；⑤歸納總結出分離定律（總結規(guī)律）。以孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳因子的實驗過程為主線，突出科學史和科學研究方法的教育，讓學生沿著孟德爾的探索過程進行思考，從實驗中領悟其蘊含的科學方法。

創(chuàng)設科學史情境，有利于學生自主學習，并從中感受科學探究的方法，從而提升科學探究能力；有利于培養(yǎng)學生的生物科學素養(yǎng)，使學生學習科學家勇于創(chuàng)新的科學態(tài)度和不斷追求新知、不懈探求直理、為真理獻身的科學精神。

四、創(chuàng)設探究情境，發(fā)展發(fā)生探究能力

課堂教學應以學生的發(fā)展為主線，以學生探索性的學習為主體。所以，在課堂教學中，教師應創(chuàng)設探究性的學習情境，引導學生從多種角度、不同方向去思考問題，以激發(fā)學生的學習動力，提高學生的探究能力。

筆者認為：在生物教學中教師可把某一部分的內容創(chuàng)設成各種探究課題，讓學生自主選題，合作探究，最后向全班同學匯報學習成果。例如，在學習“光合作用的探究歷程”時，可創(chuàng)設探究情境讓學生以小組為單位從以下課題中選擇自己要探究的課題：①驗證光合作用的產(chǎn)物之一：氧氣；②驗證光合作用的產(chǎn)物之一：淀粉；③驗證光合作用的條件：光；④驗證光合用的場所：葉綠體；⑤驗證光合作用的產(chǎn)物中的氧來自水。讓學生在了解有關光合作用探究經(jīng)典實驗的基礎上，體會科學探究經(jīng)典實驗的基礎上，體會科學探究的基本方法。在教學過程中，教師不再是滔滔不絕的演講者，而是參與到學生之中，幫助、引導甚至參與學生篩選資料、分析資料，讓學生在具體的探究情境中積極思考、主動探究。

篇(6)

關鍵詞：高中物理;實驗教學;科學素質

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2014）11-0106

一、前言

物理是一門以實驗為基礎的學科，物理學的發(fā)展歷史表明，實驗是物理學發(fā)展的重要源泉，而且，實驗教學在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)上具有特殊的意義。但是，在人類探究自然規(guī)律的過程中，很長時間內都沒有認識到實驗的精髓所在，是伽利略把科學實驗發(fā)展到了一個全新的高度，他把實驗方法與物理規(guī)律的研究結合起來，使物理學走上了真正的科學之路，正如愛因斯坦贊美伽利略時說的那樣：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所運用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標志著物理學在真正開篇。”

看來，物理實驗并非只是動手的實踐活動，它同樣需要高超的邏輯思維與豐富的科學方法。實驗需要動手操作、整理數(shù)據(jù)，但更需要高級的邏輯推理過程，沒有完美邏輯思維的引導和縝密的實驗設計，是得不出規(guī)律的。例如，在生活中，合力與分力的現(xiàn)象司空見慣，兩個人抬起桌子和一個人托起桌子的效果一樣，物理教學中已把這種現(xiàn)象簡化抽象成實驗，可試想，若無教材明示的已知規(guī)律，僅從簡單的實驗，恐怕沒有人會快速得出力的合成與分解遵守平行四邊形的法則。另外，教師在講課時，常會這樣說：“奧斯特在一次做實驗時無意中發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應;法拉第在做實驗時偶然發(fā)現(xiàn)在電源開和關的瞬間，電流表在動，從而發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象”。殊不知，這些“偶然”、“無意”其實是科學家在付出幾年、幾十年的不斷探索的基礎上才出現(xiàn)的，這些看似簡單的現(xiàn)象，里面卻浸透了發(fā)現(xiàn)者探究歷程的艱辛;是科學家在思維與實驗上付出了持之以恒的艱苦努力，才凝結成了高度概括的定理與公式。教師在進行實驗教學時，絕不能忘記這些實驗的背景故事，科學實驗的方法對于提高學生的科學素質是至關重要的。

在教學中，我們不可能再現(xiàn)科學家研究的全過程，卻可以通過實驗再現(xiàn)規(guī)律呈現(xiàn)的基本過程，由于高中階段的物理知識體系已趨于完整，所以高中物理實驗與初中物理實驗相比，已經(jīng)有了質的提高，實驗不再是簡單的激趣，而是有條件地凸顯了物理的思維特質，這就為培養(yǎng)學生的科學素質提供了極好的平臺。那么，教師應如何結合物理實驗提高學生的科學素養(yǎng)呢？下面，筆者結合自身的教學經(jīng)驗談談自己的看法：

二、發(fā)掘實驗的教育功能

新課改倡導探究式學習，但在探究七要素中，“提出問題”、“進行猜想”在教學中往往被庸俗化，因為就教材中的每個實驗而言，都是針對每個具體課題設計的，所要解決的問題一般顯而易見，更無須猜想，提問時學生回答的許多“猜想”往往都很牽強。對此，教師應在教學過程中降低一個層面，對實驗中的細節(jié)或某一隱含的方法提出問題，這時進行猜想是可行的，這是把學生的眼光向實驗方法的細節(jié)處引導。長期堅持下來，學生會真正地領悟物理方法的妙處，變得心靈手巧。

教師在講具體實驗要求時，如能進行適當拓展，則會在提高學生科學素質上起到事半功倍的功效。例如，在“力和彈力”的教學中，講到使用彈簧測力計時，必然會涉及彈簧測力計不可超量程使用的規(guī)則，教師可以事先用一根普通的彈簧，拉的超出限度，看其造成的后果，再引導學生看清彈簧秤的最大量程，這時講不可量程、超規(guī)格使用等操作規(guī)則，學生就會很容易接受，并主動進行驗證。

三、凸顯實驗中的科學方法

物理實驗最重要的就是讓學生感受過程、體驗方法。而且，科學方法通常隱藏在過程之中。物理教師有責任將物理方法的巧妙點化給學生。物理學研究的對象并非像生物學中的動物，可以擺到桌上進行解剖，反復觀察、琢磨，它們雖然就在身邊，卻不可拿捉，比如聲音，出你之口，入我之耳，誰能拿出一截“聲”來研究？同樣，“光”、“熱”、“力”、“電”雖都與物質有關，卻都是抓不著、摸不到的“實物”。然而物理學都能對其進行深入細致的研究，并摸清它們的運動規(guī)律，這其中科學方法都起著極為重要的作用。這些方法包括：模擬法、累計法、替代法、外推法等，物理學家就是通過實驗，利用這些方法發(fā)現(xiàn)規(guī)律的。教師在教學中，要格外注意關注這些方法的呈現(xiàn)方式，讓學生感受并領悟到科學方法的精妙，從而提高學生的科學素質。

四、運用分組實驗

分組實驗是常規(guī)的教學形式，分組實驗的目的是讓所有的學生都能親自體驗實驗過程，培養(yǎng)學生的合作精神。但在目前的教學中，分組實驗的弊端有四個：指導過細;分工太嚴;缺乏充分的自由探究時間;合作有名無實。這些都會對培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)形成障礙，影響學生的自由發(fā)展。

教師指導過細會使學生習慣于簡單地按要求操作，束縛學生能力的順暢發(fā)展。分工太細則不能使學生體驗實驗的全過程，不利于學生物理概念的形成及理解。這些都會導致學生沒有自由探究的時間，而自由探究則是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的前提。對此，教師需要積極調整教學策略，仔細體會分組實驗的精髓 。在實驗中，教師應按照每個小組的情況，在小組成員中劃分“實驗探究目的”、“實驗探究猜想”、“實驗探究設計”、“實驗探究數(shù)據(jù)統(tǒng)計”、“實驗論證”以及“實驗結論”等任務，并通過親自做實驗，使學生做到心中有數(shù)。然后，教師通過觀察與提問匯總每個小組的實驗成果并使其積極展示出來，從而培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度，提高學生的科學素養(yǎng)。

五、開拓廣闊的探究天地

學生都有探險獵奇的心性，教師可以借此鼓勵學生從身邊的事物中發(fā)現(xiàn)新的問題進行探究。同時，要注意的是，教師要充分尊重學生的興趣，而不是以得出固定結論為目的。學生在課外探究活動中，不可能一帆風順，教師要適當引導，但是，教師也不能包辦代替，要讓學生經(jīng)受挫折，從中總結經(jīng)驗教訓，不斷改進實驗，發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，從而獲得成功，這將會增加學生學習的樂趣并得到更多的鍛煉。另外，教師還應該鼓勵學生在課外做與課堂內容有關的小實驗、小制作，這既有利于學生理解和掌握科學方法，也可以達到擴展知識面、發(fā)展創(chuàng)造力的目的。因為最簡單的儀器設備，可以反映最根本、最單純的科學結論，有時會使人們長久的困惑頃刻間一掃而光，對自然界的認識更加清晰。

六、結束語

篇(7)

關鍵詞：整體科學；定性研究法；目的啟發(fā)法；概念創(chuàng)新法

中圖分類號：N03

文獻標識碼：A

文章編號：1671-1165（2013）01-0084-06

自然科學可以分還原性科學和整體性科學。隨著科學發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)許多現(xiàn)象不能進行還原和分析研究，需要從整體維度上把握。或者對于同一個研究對象，既需要還原性研究，同時又需要從整體上研究，二者缺一不可。從整體上進行研究的學科領域可以稱之整體科學。整體科學是以獨特的整體作研究對象，這種研究對象往往具有不可還原的系統(tǒng)性和復雜性，或者把整體還原部分將會丟失整體的某些屬性，從而使得還原研究有時候價值不大。博物學、生物學、中醫(yī)、天文學、氣象學這樣一些學科在很多方面需要從整體上進行研究，從而很大程度上屬于整體科學。

傳統(tǒng)上，科學哲學將物理學作科學的基本范式，堅持認可以證實或者證偽的理論才算科學。基本思路是強調還原、分析，將研究對象簡化、純化、理想化、數(shù)學化，注重規(guī)律的可重復性和實驗的科學方法，這種傳統(tǒng)就是還原性科學。還原性科學主要是指以分析和還原思路的研究，包括物理、化學以及分子生物學等學科。物理、化學、分子生物學主要研究事物要素與要素或者要素與整體之間的關系，屬于還原性科學；博物學、進化論和中醫(yī)等學科主要研究事物整體及其關系的發(fā)展變化，屬于整體科學，適用整體科學方法。整體科學研究對象具有整體性和復雜性。“生物學的現(xiàn)象和過程是復雜的，對于復雜系統(tǒng)不能形成嚴格的定律。生物學的對象，如物種、基因都是變化的，因而不能形成普遍的概括。”

一般來說生命系統(tǒng)的整體性和復雜性程度很高，貝塔朗非的《一般系統(tǒng)論》就是從生命現(xiàn)象的系統(tǒng)性開始研究的。由部分有機地構成整體后，會有新的東西突現(xiàn)出來，整體大于部分之和。

古代科學傾向于整體科學，因古代還沒有對事物的基本組成部分進行分析研究，還沒有還原、分析的科學手段。到了近代，實驗等實證方法則成經(jīng)典物理科學的主要方法，機械力學的研究一般采用簡化、純化和理想化的方法，物質結構被還原到分子和原子層次，這時才有條件研究世界的細微結構。到了20世紀，還原方法的局限性逐漸顯現(xiàn)，有些整體性現(xiàn)象的研究很難適用還原、分析性的實驗方法，或者整體現(xiàn)象難于用分析思維進行解釋，于是系統(tǒng)論應運而生。整體科學提供了與還原思路完全不同的研究視角，補充和矯正了分析和還原研究的不足和片面性。因此從科學史上看，科學發(fā)展遵循“整體科學（古代）――還原性科學（近代）――還原性科學+整體科學（現(xiàn)代）”的路線演進，符合辯證法的正反合循環(huán)。

復雜的整體事物從結構和理論上都不能還原部分，還原性科學無法解釋整體科學所描述的復雜現(xiàn)象。整體性和復雜性使得整體科學跟物理和化學的研究方法根本不同，如進化論需要用整體科學方法進行研究，主要方法有定性方法、歷史敘述方法、概念方法、目的啟發(fā)方法等，觀察、比較和分類方法在整體科學研究中比在還原科學中占有更重要地位。

一、觀察、比較與分類方法在整體科學研究中的地位

在整體科學中，觀察、比較與分類方法是常用的方法，所起的作用很大。“包括中醫(yī)在內的中國古代的大量博物學著作，大量采取了‘類比取象’的認知方式。類比方法的本質是，在不同事物中發(fā)現(xiàn)、建構出相似的成分，以同代異。……在描述類科學（包括博物學）中，默會知識、個人知識是存在的。”

實驗方法在很多科學問題研究中并不適用或根本無法施展，如在進化生物學中觀察方法已上升到科學方法的重要地位。觀察不需要改變整體觀察對象，而實驗要改變研究的整體對象，改變對象達到實驗目的的條件。實驗的重要特點往往是純化、強化研究對象，采用分析的方法，實驗方法往往造成整體研究對象狀況的改變，而生物體或者生態(tài)系統(tǒng)等是系統(tǒng)整體，常常不容拆解，因此實驗方法往往達不到所需要的研究效果，某些情況下不適用于整體科學研究。而觀察和比較是在保留整體研究對象原貌的情況下進行的，而不是在孤立情況下進行的，比較適于復雜對象的研究。

觀察是在自然現(xiàn)象自發(fā)發(fā)生的情況下進行的。對于天文現(xiàn)象，人不可能改變它，只能用可觀察信息進行推斷，并提出假說進行辯護。觀察和實驗都是事物自然性質的呈現(xiàn)，在生物學中由觀察所產(chǎn)生的知識比實驗要多。很多生物學家就是博物學家，觀察是獲得經(jīng)驗材料的主要手段。

實驗方法要控制、改變研究對象，人設定研究條件，而整體科學對象在大多數(shù)情況下是不可以控制、人改變的，人們只能在自然發(fā)生的情況下進行研究，如天文、生物、行科學等的大多數(shù)研究對象，只能用觀察、比較和分類的方法，或者將它們結合在一起綜合運用。

整體科學中也有規(guī)律，不過整體科學規(guī)律的陳述往往不是全稱的，不具有普遍意義，而觀察、比較和分類法是獲得整體科學規(guī)律的主要方法。如果不拆解整體，只有采用保持原型的觀察和比較方法，這兩種方法實際上是不可以分開的，往往同時進行。比較法包含著類比邏輯，經(jīng)過相同和差異的比較，往往可以得出概括性結論，也可以使用類比方法進行推理，對事物進行歸類并使之條理化。

在整體科學研究中，一方面有整體性研究，如進化論和中醫(yī)研究，依賴觀察和比較進行研究，對系統(tǒng)整體的描述和解釋不可能還原成物理、化學科學的定律；另一方面，實驗方法有時也還是要使用的，不過其地位不及在物理化學中重要。還原式的分析研究在分子生物學中取得了成功，可以有效研究基因組的結構及其表達等。物理主義者往往重視分析、還原和歸納，他們認實驗才是唯一的科學方法。整體研究方法跟還原分析的研究策略十分的不同。對前者，觀察、比較和定性敘述是主要方法；對后者，實驗和數(shù)學是主要方法。只有將兩種研究思路互補利用，才有利于獲得更全面的科學認識。

二、定性研究方法

整體科學的特點在于按照整體進行研究，整體作研究對象都是獨特的、唯一的，沒有兩個完全相同的整體事物。僅僅運用數(shù)量方法并不能反映整體事物的獨特性，定性研究只能在一定程度上被采用。在對整體事物的特征和變化進行描述時，對性質的表述具有重要作用。數(shù)學計算的重要性在生物學中大大削弱，定性的說明對生物過程和性質、狀態(tài)更重要，進化生物學中大多數(shù)現(xiàn)象都是通過定性的推理來解釋。達爾文的進化研究是一種定性研究，并在此基礎上建立概念結構。博物學是定性的，分類學與解剖學也如此。

定性與定量方法在具體運用中各有優(yōu)勢，二者是互補的。達爾文的《物種起源》主要是定性研究，仍然能成改變人們世界觀的名著。經(jīng)濟學既有定量研究又有定性研究（如《資本論》）。經(jīng)過很多數(shù)學家和經(jīng)濟學家的運算，美國的經(jīng)濟體系2008年仍然發(fā)生了累及全球的金融風暴。數(shù)量經(jīng)濟學家不能通過繁雜的定量計算來預測和規(guī)避這場危機，在危機發(fā)生后倒是有很多人對馬克思的定性經(jīng)濟學著作《資本論》很感興趣。不是數(shù)學家的計算不精確，而是整體經(jīng)濟運行過程的隨機性因素太多，如果像數(shù)學方法那樣模型化，將復雜事物進行簡化、純化和理想化處理，那么繁雜的定量計算結論與現(xiàn)實之間總是會有偏差的，因此在不否認數(shù)學方法作用的同時，也不能夸大定量計算的作用。

數(shù)量模型方法也是生物學研究的重要方法，數(shù)量遺傳學可以解釋不少現(xiàn)象，但是把基因當成計算的基本單位，顯然是做了過于簡化的處理，并導致部分生物學家對它的詬病。邁爾認基因型具有整體性，基因不是理想的那種成數(shù)量計算的單位，基因型之間還有很多關聯(lián)，數(shù)量遺傳學不過是“豆袋”遺傳學。有人認：“科學研究中如果僅僅運用日常定性的自然語言，就不可能描述現(xiàn)象的內在聯(lián)系。數(shù)學語言把抽象能力和精確性帶給了科學。”這種說法對物理學是正確的，對整體科學就不一定對。

物理學的特征是將運動、力和質量數(shù)量化。數(shù)學方法是還原性科學的重要方法，促進了近代科學的產(chǎn)生和發(fā)展，數(shù)學使得模糊不清的東西變得清晰和精確起來。對比之下，進化論與此不同，它更適用于性質描述。生物個體的特征和差異、系統(tǒng)結構、信息傳遞、生態(tài)系統(tǒng)演變等都是需要定性研究的。人們如果把這些性質、特征轉換成定量描述，就會失去生物現(xiàn)象的真正意義。如果嘗試將適于定性研究的生物學現(xiàn)象轉換成數(shù)學語言，定會困難重重，不如定性表達簡潔、順暢、切合實際。習慣于定量研究的科學家認僅僅通過定性表達的知識是非科學的，只能起到模糊描述和分類的作用。其實這是對定性研究方法的偏見。當然并不否認定量研究在生物學的很多領域中是重要的，這種重要性并不能排斥其他場合的定性研究。

三、歷史方法

物理學是較早的帶頭學科，科學哲學早期是在物理學特別是力學的基礎之上發(fā)展起來的。嚴格因果決定論是機械論的理念，預測和解釋被看成是對稱的。在機械論流行的時候，時間與歷史的維度往往被忽視。而生命起源、太陽系起源、宇宙起源的各種學說都具有獨特的歷史性質，獨特性和連續(xù)性是進化歷史的突出特征。現(xiàn)代的進化生物學、生態(tài)學以及天文學離不開時間和歷史的研究。定性方法和歷史方法離不開對性質和歷史的敘述，因此進行敘述性表達非常重要。

按柏拉圖的本質論思維很難理解過程的獨特性和連續(xù)性，從而忽視歷史性敘述的重要性，并企圖按定律將之公式化。達爾文的《物種起源》就是采用歷史敘述的方法完成的，而不是進行定量研究。物理科學和力學定律對科學和哲學思想的影響深遠，然而并不是一切科學都像物理學那樣以數(shù)學基礎，在許多人看來進化論的科學依據(jù)并不充分。胚胎學、古生物學也是歷史性科學，生物性狀是由歷史形成的遺傳程序所控制，遺傳程序的演變也是個歷史性過程。

在整體科學中，不是由全稱的定律陳述來解釋現(xiàn)象，而是通過歷史性敘述作出解釋。歷史性解釋是整體科學的基本表述方式。當研究生命歷史中的獨特事件時，就需要敘述性解釋。敘述性解釋與物理學中的定律不同，進化過程中的某一事件需要作敘述性解釋時，這一事件就不是某一類中的一個例子，而是獨一無二的，它只發(fā)生一次，并按不同方式重復出現(xiàn)。歷史性敘述之所以具有解釋意義，是因較早的事件往往是其后事件的原因，歷史性敘述的目的之一就是后續(xù)事件尋找原因。

四、概念創(chuàng)新方法

整體科學的發(fā)展更多地借助于概念創(chuàng)新。整體科學的研究對象具有特異性和多樣性，整體科學具有歷史性、獨特性和復雜性，它的定律沒有理化科學那樣重要，然而定性敘述與概念創(chuàng)新卻能起到很好的概括作用。

系統(tǒng)整體層次的概念和理論很難還原到物理、化學層次的概念和理論，例如自然選擇、性選擇、競爭等概念不能還原到分子層次，因此整體科學很難在物理、化學層次上得到準確有效的描述和解釋，即使描述也是不完整的。一些整體層次的過程不可能只根據(jù)物理定律或化學反應來闡述。用生物學概念所表述的許多結構和過程在非生物界根本就不存在，因此同一事件在不同層次的概念結構中進行表達可能具有完全不同的意義。

整體科學只能在整體層次上進行概念的構建和創(chuàng)新，概念創(chuàng)新在整體科學的理論發(fā)展中顯得特別重要。整體科學研究者可以用整體層次的概念來理論化，利用敘述方法進行表達。整體科學中主要依靠概念創(chuàng)新推進科學的發(fā)展。

整體科學不僅僅是搜集新事實，創(chuàng)新性地提出一個新概念或許比發(fā)現(xiàn)新事實更能把科學推向前進。在整體科學中，大多數(shù)重要進展是由引入新概念或改進現(xiàn)有概念而取得的，如進化生物學和中醫(yī)科學都是如此。

在某種程度上，某一整體科學的突破主要在于科學概念的提出和突破，如自然選擇等概念的提出使人們對生物進化機制和過程有了新的理解。有時發(fā)現(xiàn)進行理論表達的詞匯非常貧乏，補充新概念就是豐富學科內容。然而在科學內部引進一個新概念很困難，往往受到舊范式的抵制。概念的重要創(chuàng)新往往導致范式的轉換。當然，觀察或者通過實驗獲得新的科學事實可以促進整體科學的發(fā)展。沒有新事實的發(fā)現(xiàn)，科學研究就缺少鳥兒飛翔的空氣。提出新概念與發(fā)現(xiàn)新事實是互補的，二者同等重要。

五、目的啟發(fā)法

按照邏輯實證主義的傳統(tǒng)，目的性不是一種純粹的因果關系，目的性與邏輯實證主義的原則和經(jīng)驗陳述之間是矛盾的。盡管目的論符合邏輯，但很難直接用觀察和實驗進行證實。目的性在現(xiàn)實世界是確實存在的，并且追問目的是不可替代的問題研究方式。使用目的論陳述和棄之不用的效果截然不同。目的論語言的使用可以轉化成一種方法論。

目的論語言與因果論在本質上是不同的，試圖將目的論語言轉譯成純粹因果論陳述很難成功，因在轉譯中不可避免地要損失目的論語言的一部分關鍵信息。在整體科學中的目的論陳述是一種必不可少的科學語言，目的論陳述具有鮮明的指向特征。生物學中目的論陳述很常見，如海龜上岸以便排卵，如果換成非目的論的陳述就是：海龜上岸并排卵，這時就有關鍵信息遺失了。

追問目的的方法富有啟發(fā)意義，目的啟示法是整體科學研究的重要方法。目的性不是形而上學的，而是當代科學的重要內容。適應與自然選擇是生物獲得目的性的原因，它將結構與功能、目的與現(xiàn)象連接起來。例如，當講到生物適應環(huán)境可以提高生存的幾率，“適應”就是一種目的性概念，具有啟發(fā)作用。適應主義者認生物的每一種結構必有其存在的理由，探索這種理由就成他們的任務，這正是在利用目的啟示法。進化論是從目前的生物結構與功能的相互演變關系來進行解釋，以現(xiàn)在的現(xiàn)象和理論解釋以前的事件，所以必須采用目的性原因追問的方法。不用這種方法就難以研究這種重要的因果聯(lián)系。“達爾文進化論需要提出什么的問題：通常只有由自然選擇選中的生物性狀才能進化演變。這性狀或行程序必須在生物的生存或繁殖成功上發(fā)揮作用。要承認這一前提就必須問某個性狀什么存在，也就是說它在特定生物的生命活動中起什么作用，只有這樣，才能完成動因分析。”

在探索生命奧秘中，目的論研究是十分必要的。例如，研究花朵顏色就要問蟲媒花什么長得如此鮮艷，風媒花什么沒有美感。了保持人的血壓平衡，生理上應該有什么樣的機制和化學反應？如果不了解它，我們對花的生長機制就不可能真正理解。“以理性超越、駕馭感性，被視理所當然。但博物學提醒人們要重視感性，通常感性并不比理性差。”