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我国是一个生物资源大国,有着丰富的动植物和微生物资源和广阔的市场需求,同时我国还是一个人口大国,这就为生物技术产业的发展提供了必须的条件。以医药行业为例,最近一些年,恶性肿瘤、心脑血管疾病等高发病都严重威胁着我们正常的生活水平,影响着老年人的生活质量,而这些病目前还没有有效的治疗手段。因此,在医学领域的基因治疗、肝细胞治疗和生物芯片等治疗技术就显得尤为重要。
经过我国多年的不懈努力,我们在生命科学和生物技术领域已经取得了一定的工作基础。从1965年我国在世界上首次人工合成牛胰岛素到参与国际人类基因组计划;从基因工程药物和疫苗的研制生产,在生物制药领域我们取得了颇为丰硕的成果。另外,生物技术的研发,对于农业生产和环境保护也具有相当的作用。比如水稻的杂交技术解决了世界关注的粮食难题。所以,总体来说,我国目前在生命科学和生物技术领域是有一定影响力的,而且多年的累积,也让我们有了冲击国际前沿的实力和技术。
一、我国在发展生命科学和生物技术的现状分析
我国生命科学起源于医药和农业的方面。在上个世纪50年代前后我国成立了生物化学、细胞生物学以及神经科学等研究机构。70年代的时候,我们已经具备了相对比较完整的现代生命科学和生物技术的科研体系。截止目前为止,我国已经形成了四足鼎立的局面,代表着生物技术和生命科学研究的四大基地已经形成规模:北京基地(着眼于农业和环境的研究),上海基地(人口和健康的研究),西南基地(生物多样性研究),武汉基地(水生生物和病毒学研究)。
现阶段我国优先发展的生命科学领域内容包括基因组和蛋白质组学,重大疾病相关基因的识别和克隆,分子生物学和生物花絮额,细胞学和发育生物学等等。在国际上,我国的科学家也承担了1%的人类基因组的测序,而且我国在发展中国家唯一一个加入人类基因组测序的国家,这也从侧面反映出我国在生命科学领域的实力。科学家克隆了功能新基因的全长cDNA有800多条,已经申请了一批国内外专利。
近年来,我国在生命科学领域的生物化学和神经生物学等方面取得了比较突出的科研成果。受生物科学发展的带动,生物技术也取得了长远的进步,比如,在医药生物领域,我国的基因工程药物已经有近二十种上市的产品,有二十多中种药物已经进入一、二期临床使用,处于临床试验的也有近四十种。产品的市场占有率也显著提高。
目前在国际上销量最大的医药品种,前十位当中我们能够自主研发生产八种,这说明我国的生物科技药物已经具备了自主研发的能力。在农业方面,植物基因工程的研究和杂交水稻的研究以及农业微生物基因工程研究方面,也都取得了可喜的研究成果,在很大程度上推进了我国甚至是全世界农业技术的前进。
生命科学和生物技术发展在我国虽然取得了很大的成就,但是改变不了的一点是我国的基本国情。我国是一个拥有13亿人口的大国,所以,在人口和健康领域、农业生产发展领域都面临着巨大的挑战。一些危害人类健康的疾病都已经成为社会关注的重点。农业发展在效益和质量上和发达国家也还有一定的差距,所以,这些问题都反映了我国现代生物技术产业都还处于相对较早的阶段,都需要我们向更高层次发展。
二、生命科学和生物技术发展的相应对策
要提高生命科学和生物技术的发展,我们就必须树立把握机遇的意识,要认识到这两者将对我们今后的生活产生什么样的影响和作用。生命科学和生物技术的发展关系民生,关系国家根本利益,甚至有时候能左右一个国家在国际竞争中的主动权,所以,我们必须充分认识到我们自身的优势和不足,明确我们今后生命科学和生物技术发展的重点。
要切实加强基础性研究,将基因组学、蛋白质组学等学科及其相关的新理论、新方法的放到首要的位置来抓。其次,我们花大力气来研发更新农业技术平台,改造传统农业的生态格局,促进新兴产业的发展,实现多元化经营和生产。对于先进的科技成果,我们要积极推进其应用和转化,要通过培育一批生物技术企业来提高我们的国际竞争能力。
要尽一切可能,切实加强生物资源的保护和开发利用,健全法律和法规体系,推动生命科学和生物技术发展的具体措施。1,通过保护知识产权来实现专利战略,只有这样我们才能在产业发展和国际竞争中掌控主动权,2,加速生命科学和生物技术的产业化进程,改造传统产业,使其和国际接轨,最大限度地提高其效益。3,培养行业的龙头企业,使他们在市场开发和经营方面都能够顺风顺水。4,大力发展生命科学和生物技术的同时,还要建立和完善生物安全评价保障制度,将对其保障不是一纸空文。既要让生命科学和生物科技给经济发展和人们生活带来好处,同时也要在关注生物安全方面所引起的新问题。5,通过加强和国际发达国家质检的合作和交流,开拓我们在国际市场上的合作渠道和发展空间,以此实现和世界先进技术共同发展的目的,最终造福于民。
参考文献:
[1]李学勇. 把握生命科学和生物技术发展的战略机遇. 中国软科学,2003, 3: 124.
[2]陈竺. 世纪之交的生命科学与中国生命科学界. 生命科学, 1996,8: 123.
近代生物学研究主要是以分子生物学和细胞生物学研究为主。研究方法皆采用典型的还原论方法。目前为止,还原论的研究已经取得了大量的成就,在细胞甚至在分子层次对生物体都有了很具体的了解,但对生物体整体的行为却很难给出系统、圆满的解释。生物科学还停留在实验科学的阶段,没有形成一套完整的理论来描述生物体如何在整体上实现其功能行为,这实际上是还停留在牛顿力学思想体系的简单系统的研究阶段。但是生物体系统具有纷繁的复杂性[1,2]。尽管对一个复杂的生物系统来说,研究基因和蛋白质是非常重要的,而且它将是我们系统生物学的基础,但是仅仅这些尚不能充分揭示一个生物系统的全部信息。这种研究结果只限于解释生物系统的微观或局部现象,并不能解释系统整体整合功能的来源,不能充分揭示一个生物系统的信息,且忽略了系统中各个层面的交互、支持、整合等作用,限制了生物学研究的发展。在这种现状下,20世纪末人类基因组计划完成后,生物学领域的科学家都在考虑一个问题:未来生物学研究的方向在哪里?为此学术界也不乏辩论。得出的共识是:生物学的发展未来主要面对如下问题:(1)如何弄清楚单一生物反应网络,包括反应分子之间的关系、反应方式等;(2)如何研究生物反应网络之间的关系,包括量化生物学反应及生物反应网络;(3)如何利用计算机信息及生物工程技术进行生物反应,生物反应网络,乃至器官及生物体的重建。
早在1969年,Bertalanfy LV就提出了一般系统理论(general systems theory),他在文章中指出生物体是一个开放系统,对其组成及生物学功能的深入研究最终需要借助于计算机和工程学等其他分支学科才能完成[3]。1999年,由Leroy Hood创立的系统生物学(systems biology)则是在以还原论为主流的现代生物学中反其道而行之,把这种以整体为研究对象的概念重新提出。他给系统生物学赋予了这样的定义,系统生物学(systems biology)是研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成,以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。换言之,以往的实验生物学仅关心基因和蛋白质的个案,而系统生物学则要研究所有的基因、所有的蛋白质、组分间的所有相互关系。显然,系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学,是生物学领域革命性的方法论。以胡德的观点,基因、蛋白质以及环境之间不同层次的交互作用共同架构了整个系统的完整功能。因此,用系统的方法来理解一个生物系统应当成为并正在成为生物学研究方法的主流。利用系统的方法对其进行解析,综合分析观察实验的数据来进行系统分析。具体通过建立一定的数学模型,并利用其对真实生物系统进行预测来验证模型的有效性,从而揭示出生物体系所蕴涵的奥秘,这正是生物学研究方法的关键所在。
1 系统生物学的主要研究内容
系统生物学主要研究实体系统(如生物个体、器官、组织和细胞)的建模与仿真、生化代谢途径的动态分析、各种信号转导途径的相互作用、基因调控网络以及疾病机制等[4,5]。
系统生物学的首要任务是对系统状态和结构进行描述,即致力于对系统的分析与模式识别,包括对系统的元素与系统所处环境的定义,以及对系统元素之间的相互作用关系和环境与系统之间的相互作用的深入分析。具体如生物反应中反应成分之间的量的关系,空间位置,时间次序,反应成分之间的因果关系,特别是反馈调节和变量控制等有关整个反应体系的问题等。其次要对系统的演化进行动态分析,包括对系统的稳态特征、分岔行为、相图等的分析。掌握了系统的基本演化机制,使系统具有目标性和可操作性,使之按照我们所期望的方向演化,也有助于我们重新构建或修复系统,为组织工程学的组织设计提供指导。另外,系统科学对生物系统状态的描述是分层次的,对不同层次进行的描述可能是完全不同的;系统科学对系统演化机制的分析更强调整体与局部的关系,要分析子系统之间的作用如何形成系统整体的表现、功能,而且对系统整体的每一行为都要找出其与微观层次的联系。
系统生物学的研究包括两方面的内容。首先是实验数据的取得,这主要包括提供生物数据的各种组学技术平台,其次是利用计算生物学建立生物模型。因此科学家把系统生物学分为“湿”的实验部分(实验室内的研究)和“干”的实验部分(计算机模拟和理论分析)。“湿”、“干”实验的完美整合才是真正的系统生物学。
系统生物学的技术平台主要为各种组学研究。这些高通量的组学实验构成了系统生物学的技术平台。提供建立模型所需的数据,并辨识出系统的结构。其中包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学计算生物学通过建模和理论探索。可以为生物系统的阐明和定量预测提供强有力的基础。计算生物学包括数据开采和模拟分析。数据开采是从各实验平台产生的大量数据和信息中抽取隐含其内的规律并形成假说。模拟分析是用计算机验证所形成的假说,并对拟进行的体内、体外生物学实验进行预测,最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。计算生物学涉及一些新的数学原理和运算规则,需要物理和数学来研究生物学的最基本的原理,也需要计算科学、信息学、工程学等进行生物工程重建和生物信息传递的研究。
2 系统生物学的研究思路及特点
系统生物学识别目标生物系统中的各种因素,然后构架一个系统模型,在其中赋予这个生物系统能动性。在此模型中研究细胞、组织、器官和生物体整体水平,研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用,并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学最大的特点即整合。这里的整合主要包括三重含义。首先,把系统内不同性质的构成要素(DNA、mRNA、蛋白质、生物小分子等)整合在一起进行研究;其次,对于多细胞生物,系统生物学要实现从基因到细胞、到器官、到组织甚至是个体的各个层次的整合。第三,研究思路和方法的整合。经典的分子生物学研究是一种垂直型的研究,即采用多种手段研究个别的基因和蛋白质。而基因组学、蛋白质组学和其他各种“组学”则是水平型研究,即以单一的手段同时研究成千上万个基因或蛋白质。而系统生物学的特点,则是要把水平型研究和垂直型研究整合起来,成为一种“三维”的研究[6]。
3 系统生物学的研究方法
系统生物学最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系统生物学的发展正是由于对生物系统的干扰手段不断进步促成的。干涉主要分为从上到下(top-down)或从下到上(bottom-up)两种。从上到下,即由外至里,主要指在系统内添加新的元素,观察系统变化。例如,在系统中增加一个新的分子以阻断某一反应通路。而从下到上,即由内到外,主要是改变系统内部结构的某些特征,从而改变整个系统,如利用基因敲除,改变在信号传导通路中起重要作用的蛋白质的转录和翻译水平[7]。
目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的不同可分为两类:一类是实验性方法,一类是数学建模方法。实验性方法主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统[8,9]。首先明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能,鉴别系统中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白质等,并收集所有可用的实验数据,建立一个描述性的初级模型(比如图形的),用以解释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用实现自身功能的。其次在控制其他条件不变的情况下,干扰系统中的某个元素,由此得到这种干扰情况下系统各种层次水平的一些数据,同时收集系统状态随时变化的数据,整合这些数据并与初级模型进行比较,对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释,同时修正模型。再设计不同的干扰,重复上面的步骤,直到实验数据与模型相一致为止。
数学建模[10,11]方法在根据系统内在机制对系统建立动力学模型,来定量描述系统各元素之间的相互作用,进而预测系统的动态演化结果。首先选定要研究的系统,确定描述系统状态的主要变量,以及系统内部和外部环境中所有影响这些变量的重要因素。然后深入分析这些因素与状态变量之间的因果关系,以及变量之间的相互作用方式,建立状态变量的动态演化模型。再利用数学工具对模型进行求解或者定性定量分析,充分挖掘数学模型所反映系统的动态演化性质,给出可能的演化结果,从而对系统行为进行预测。
4 当代系统生物学研究热点
基因表达、基因转换开关、信号转导途径,以及系统出现疾病的机制分析等四个方面是目前系统生物学研究的主要阵地。
基因组医学(genomic medicine)是以人类基因组为基础的生命科学和临床医学的革命。生命科学和临床医学结合,将人类基因组研究成果转化应用到临床实践中,是后基因组时代最重要的研究方向之一。人类基因组计划从完成和多种疾病相关的基因研究发现,迅速进入到蛋白质组学、染色体组和人类疾病基因的研究,通过单基因或复杂多基因疾病的相关基因研究和疾病易感因素分析,达到揭示基因与疾病的关系之目的;遗传背景与环境因素综合作用对疾病发生发展的影响;为疾病的诊断、预防和治疗、预后和风险预测提供依据。基因组医学将大大提高我们对健康和疾病状态的分子基础的认识,增强研制有效干预方法的能力。
后基因组(post-genome)的交叉学科研究是目前生命科学研究的前沿。交叉学科是一个新的研究领域,范围非常广阔,如基因组、蛋白质组、转录组等等,从而出现许多新的交叉学科。
细胞信号转导(signal transduction)的研究是当前细胞生命活动研究的重要课题。细胞信号转导蛋白质组学是功能蛋白质组学的重要组成部分。系统地研究多条信号转导通路中蛋白质及蛋白质间相互关系及其作用规律,细胞信号转导通路网络化,其作用模式、通路、功能机制、调控多样化,细胞信号转导结构、功能、途径的异常在癌症、心血管疾病、糖尿病和大多数疾病中起重要作用。对细胞信号转导机制的了解,已成为创新药物、防病治病的关键。细胞信号转导不是一门单一学科,而是多种学科,如细胞学、生物化学、生物物理学和药理学等多学科的交叉学科。
5 现阶段系统生物学存在的问题
目前的系统生物学研究还只是初步使用动力学建模方法来定量描述系统的动态演化行为,这种方法对简单巨系统是适用的,但是在运用到复杂适应性系统时就会表现出很多的局限性,有很多问题就不能解决。生物体系统的复杂程度超乎我们的想象,现阶段不宜研究整个生物体系统,可以从研究“小系统”(生物体中具有一定功能、相对独立的部分,将其看成一个“系统”)开始,当然如何正确地分析这个小系统本身也不是件易事。
5.1现有技术水平的限制
着眼于整体的系统生物学对技术、仪器的依赖性大大超过传统的分子生物学。高通量、大规模的基因组及蛋白质组等的发展都是建立于新技术、新仪器出现基础之上。就目前的技术水平来讲,距系统生物学所要求达到的理想水平还相差很远。由于技术发展的不均衡造成了系统中各个水平上的研究不均衡。基因组和基因表达方面的研究已经比较成熟,而在其他水平如蛋白质、小分子代谢物等的研究仍处于起步阶段。各种蛋白质在数量上的巨大差异是全面分析低丰度蛋白质的一大障碍。而低丰度蛋白往往是最重要的生物调节分子,如何加强对低丰度蛋白的高通量研究,将是对蛋白质组应用前景的重要保障。同样,如何研究系统内存在的非遗传性分子即细胞中存在的成百上千的独立的代谢底物及其他各种类型的大小分子,它们在基因表达、酶的构象形成等方面有着重要作用。建立适当的方法来系统检测这些分子的变化是系统生物学能否发展的关键。
5.2分析水平的限制
系统的复杂性决定了全面分析的复杂性。人类基因组计划的实施提供了庞大的信息资源,已让人眼花缭乱,而对于较核苷酸复杂得多的蛋白质及代谢物等的分析将是更大的挑战。如何系统而详尽地为公共数据库中的信息加上注解,对这些复杂数据进行储存和分析将成为系统生物学发展的瓶颈。
[参考文献]
[1]Wang Kunren,Xue Shaobai,uu Huitu.Cell Biology[M].Beijing:Beijing Normal University Press,1998.
[2]朱玉贤,李毅.现代分子生物学[M].北京:高等教育出版社,2001.
[3]Dickson BJ, Moser EI.Neurobiology of behaviour[J].Curr Opin Neurobiol,2007,17(6):672-674.
[4]Nottale L, Auffray C.Scale relativity theory and integrative systems biology:2 Macroscopic quantum-type mechanics[J].Prog Biophys Mol Biol,2008,97(1):115-157.
[5]Rho S, You S, Kim Y, et al.From proteomics toward systems biology: integration of different types of proteomics data into network models[J].BMB Rep,2008,41(3):184-193.
[6]吴家睿.系统生物学面面观[J].科学杂志,2002,54(6):26-28.
[7]Sreenivasulu N, Graner A, Wobus U.Barley genomics: an overview[J].Int J Plant Genomics,2008,486258.
[8]Price ND, Foltz G, Madan A,et al.Systems biology and cancer stem cells[J].J Cell Mol Med,2008,12(1):97-110.
[9]Bonneau R, Reiss DJ, Shannon P,et al. The Inferelator: an algorithm for learning parsimonious regulatory networks from systems-biology data sets de novo[J].Genome Biol,2006,7(5):R36.
课堂是教学的主阵地,生物教师应牢固树立对学生进行生态文明教育的观念,结合教材中与环境保护相关的内容,不失时机地对学生进行生态文明意识的渗透。例如,在七年级下册《第五章第二节 人粪尿的处理》中,以莱西市畜禽养殖业污染为例。莱西市养殖业中,以猪、牛、羊、兔和鸡、鸭、鹅为主,门类齐全,规模化养殖场增多。2005年全市畜禽存栏总数为215万头(只),畜禽产品产量达1.2万吨。畜禽产生的副产物粪尿、污水总量为72万吨,综合利用率为70%,直接排放量为22万吨,由于可资利用的环境容量小(没有足够的耕地消纳畜禽粪便),规模和布局没有得到有效控制,造成畜禽粪便还田的比例低、危害直接,对环境影响较大。清理粪便,建立人畜粪便管理制度可很好的解决这一问题。大力推进农村生活污水净化沼气池工程建设,推广利用厌氧发酵和好氧降解工程技术。人畜粪便远离水源,动物的粪便、污水一律在养殖场或养殖小区指定区域存放,配备专门的粪便储存处理设施,禁止排放未经无害化处理的粪便、污水污染环境。在养殖小区推行“畜、沼、粮”、“畜、沼、果”、“畜、沼、菜”等科学种养模式,促进种植业与养殖业的良性循环。农户通过实施退耕还林,林下种草,在地下修建沼气池,地上建猪(羊、牛)舍,养殖家畜,家畜粪便进入沼气池,发酵后产生沼气能源,农民用沼气煮饭烧菜、照明,沼肥再进入农田、草地、果园,畜禽粪尿和污水通过无害化处理后还田浇果,使养殖业与种植业良性互动,既提高了种、养殖业效益,又改善了人居环境的卫生条件。这样,一方面激发学生学习生物的兴趣,另一方面从起始教学中就向学生灌输生态文明意识。
又如很多人只知道没有树、没有草就会发生泥石流、沙尘暴等自然灾害,却不知道,许多植物的种子原本就是飞禽走兽撒播的。有本《鸟与自然》的书中讲到,有的植物是靠鸟吃了它的果实后,把种子排泄在土中才能生长。如果这种鸟全死了,这种植物也就会随着消亡。 野生动物也是如此,许多人看到野生动物在那不断地吃草,却不知道生命的活力在于更新,如果不是野生动物用吃草这种方式,像牧民割苜蓿那样帮助更新换代,那草就会老化死亡。造物主的鬼斧神工,是用平衡维系我们这个地球的存在与演进的。平衡,这两个很普通的字眼,却主宰着宇宙间的万事万物。 人的身体机能失去平衡,就要得病甚至死亡; 一个地方的生态失去平衡,别的地方也会品尝苦果; 整个生态失去平衡,人类整体的生存环境就会恶化…… 人们已逐渐认识到,人类并不是地球的主宰,野生动物和人一样,都是生物链中的一环,都有着生存的权利。对野生动物的残忍,就是对生命的漠视,保护野生动物,就是保护我们的生态环境,保护人类自己。所以,关爱野生动物,弘扬人的善心,是在更深层次的意义上体现出人类关怀自己的生存与发展,改善动物处境的同时,也完善了人类。 这不仅是一个观念问题,也是社会进步的必然要求,体现了一个国家文明的程度。正因如此,在德国、英国、印度、菲律宾等国家,不要说捕杀野生动物,就是普通动物在情感上受到了虐待,都会受到法律的追究。 在这点上,我们显然是落后了。虽然我们已经有了一些严禁捕杀野生动物的条文,但还缺少细化深化的规定。对此中国人民大学的教授杨立新认为,应当建立物格制度,就像人有人格一样,动物也有物格,根据不同的物格来确定动物在法律上的不同地位,确定不同的法律保护方法,尤其是对野生动物的保护方法。对于为人类提供服务的普通动物,也要尊重它们、善待它们。类似的例子不胜枚举,关键是教师应做一个宣传生态文明的有心人,不时地给学生以生态文明的熏陶,结合授课内容,在教学中渗透生态文明教育,从而潜移默化的培养学生的生态文明意识。
2开设生态学选修课或兴趣小组,强化学生的生态文明意识目前的生物课教学现状,决定了生物教师必须充分发挥主观能动性,利用生物学科的特长,积极建设第二课堂,以吸收那些兴趣爱好广泛,对生物有独特偏爱的学生进入选修课课堂或生物兴趣小组队伍。一方面进一步激发他们的求知欲望和学习生物的兴趣,另一方面以他们为生力军,成为校园生态文明的小小宣传员和倡导者,以带动全校师生生态文明意识的增强。
选修课和兴趣小组的活动形式可灵活多样,我们的做法是:(1)传授生态学的基本知识和基本原因。(2)专题介绍目前世界所面临的重大环境问题,如温室效应、酸雨、光化学烟雾、臭氧空洞、白色污染、自然资源破坏…… (3)结合世界日,如3月23日“世界水日”、6月5日“世界环境日”、9月16日“国际保护臭氧层日”、10月4日“世界动物日”、10月16日“世界粮食日”等,师生共同收编资料,利用墙报或黑板报的形式开辟专栏,向全校学生宣传生态文明知识。(4)开辟时事论坛。例如对长江三峡截流成功,我们开展了大型水利工程对生态平衡影响的讨论。(5)从校园环境入手,提合理化建议。美化绿化校园。(6)利用节假日,开展以环保为中心的社会调查,撰写环保小论文。(7)组织参加奥赛。(8)建立“生物园”为树木花草定名挂牌。
3教育学生保护环境应从小事做起环境的好坏与每个人的生存和发展密切相关,保护环境自然是每个人的分内之事,作为当代的一名中学生,究竟可以为保护环境做些什么呢?应教育和引导学生从自我做起,从身边的一点一滴做起,如“拒绝使用一次性筷子”、“拒绝使用一次性快餐盒”、“拒食野生动物”、“提倡观鸟,反对关鸟”、“提倡垃圾分类投放”,……小事随手可做,但这些小事与一个人的生活方式有着密切的关联。生活方式在有时的确很难改变,但也并非绝对不可改变,尤其对处于成长期的中学生来说,由于可塑性强,养成一种良好的生活方式并不是一件特别的事,只要我们有心去做,一定能为实现生态文明作出自己的贡献。从选择善待自然的生活方式做起,我们生存的土地也才能生命之水长流,青山绿野常在。在生物课教学中我们可以有选择地对学生进行生态文明教育。
如内容一:
环境保护————数据一览
1. 如果天不下雨,地球上可用淡水仅够人类用4年多。
2. 如果把地球的水装在一个5升大的水桶里,可供人类使用的只有一汤匙。
3. 由饮水引起的疾病占所有人类所患疾病的80%。
4. 在20世纪,世界人口增长了两倍,而人类的用水增长了5倍。
5. 全球1/3的家庭必须到家外去打水。现在,东非的女孩和女人们从家到打水的地方平均要走21分钟。
6. 当您的水龙头没有拧紧,一个晚上流失的水则相当于非洲或亚洲缺水地区一个村庄的居民日饮用水总量。
7. “六一”是国际儿童节,但在日本还是“节水日”。这说明节水事关子孙后代,要从娃娃抓起。
8. 我国工业用水重复利用率为40%,发达国家为75~85%。
9. 我国的森林覆盖率不到14%,却是出口一次性筷子的大国,我国北方的一次性筷子产业年向日本和韩国出口150亿双木筷,全国每年生产筷子耗材130万立方米,减少森林蓄积200万立方米。
内容二:
绿色消费——你做了吗?
1.用柠檬及碳等消除异味,代替化学空气清新剂。
2.食具不太油腻时用温水清洗,减少使用洗洁精。
3.冰箱不贮存太多食物,这样省电又减少中毒危险。
4.使用日光灯及节电灯泡。
5.离开房间时关掉电灯和空调。
6.储存足够的衣物才开洗衣机,既省水省电又省时间。
7.多用快锅或焖烧锅煮食,既省燃料又省时间,更保存营养
8.尽量用密封盒或瓶装食物,减少消耗保鲜膜。
9.采用可回收材质包装的商品,少买其他包装。
10.药物及残余食物不要冲入厕所,应包好放入垃圾箱。
11.多用乳胶漆,少用磁漆,因为水溶性油漆污染较少。
12.尽量用散装的茶叶,少泡茶包,节省资源,减少污染。
13.尽可能买有机蔬菜,减少化肥及农药的摄入
14.多用公共交通工具,必要时才乘计程车。
15.节省用纸,必要时才影印或电脑打印。
16.多做不会污染的运动,如太极、慢跑、健身等。
17.实行垃圾分类,送废纸、铝罐、铁罐、塑胶罐等去再生。
18.多用再生纸及其他可以循环再生的物质。
19.喷雾剂会破坏臭氧层,尽量用其他替代品。
20.尽量用蓄电池或可充电的电池,少用普通电池。
21.旧电池应回收,切勿随意丢弃,污染环境。
22.到商店购物拒绝不必要的塑胶袋。
近年来,要求重视和加强“生命教育”的呼声越来越高,国内外一些学者认为,人类若要避免经济上、生态上及价值偏向上的危害,就必须从人的内心深处着手改变。从学校教育来看,就是要重视培养学生的生命意识,即要教育学生热爱大自然,珍爱生命,使人与自然和谐发展。生命教育是生物教学的一根主旋律,如何让生物课堂的音符在生命教育的旋律中翩翩起舞,美轮美奂,已成为当前生物教学研究的一大热潮。本文旨在从自身教学工作出发,结合学生实际,初步探索如何在生物课堂教学中渗透生命教育。
一、引导学生热爱大自然,欣赏生命。
自然界中生物的种类繁多、形态各异、色彩斑斓。在讲授生物形态与结构等知识时,让学生感受生物所具有的形态美、结构美;通过对生物结构与功能的统一和生物对环境的适应等知识的学习,让学生感受生物及生物与自然的和谐之美,最终使学生感受或体验生命之美,从而热爱大自然,欣赏生命。
二、引导学生认识人与自然的关系,热爱生命。
本世纪以前人们还沉浸在改天换地的豪迈气概和从大自然摄取越来越多财富的激动心情中;但一夜醒来,忽然发现地球不是一个取之不尽,用之不竭的资源宝库,它所蕴藏的资源是有限的,许多不可再生的资源是一去不返的。因此,我们必须认识大自然,保护大自然,必须清醒地认识到:人是大自然的一部分,大自然永远是养育人类的母体,也是人类发展的最后界限。我在教授《生物与环境》和《生物圈中的人》时,指导学生对周边的生态环境进行调查,认识生物与环境的关系,培养学生的环保意识,懂得人与自然应和谐发展,从而热爱生命。
三、让学生认识生命,感受生命的来之不易,领悟生命的奥妙,学会感恩。
讲授人的生殖和发育时,组织学生观看有关受精卵形成的录像。该录像中展示了4亿个争取和仅有的一个卵子结合的场面,在“艰难险阻”和“重重障碍”中,只有为数不多的能游动到卵子旁边,其他大量的都因种种原因“夭折”在途中。而最终只有一个能和这个卵子结合形成受精卵,从而开始孕育一个新的生命。显然,最后的这个是4亿中最优秀最强壮也是最幸运的一个,因此每个生命都是最优秀的组合。这个录像内容可以启发学生,每一个人的生命在形成的过程中都是非常艰辛的,是来之不易的,而且每个人的生命都是这个世界上独一无二的。课后布置家庭作业:“访问母亲”,了解母亲在孕育自己过程中的心理和生理变化,体验母爱的伟大,从而对父母心存获得生命的感激,对自己生命更加珍惜,懂得感恩。
四、引导学生认识生命的短暂,珍爱生命。
生命是美好的。健康和长寿是每个人的愿望。然而疾病、战争和自然灾害等不可抗拒的灾害却不断地向人类袭来。更可悲的是许多人为的灾难也在摧残着鲜活的生命。,曾经给中华民族带来深重的灾难。今天,,像一个幽灵,正在悄悄地向我们伸出魔掌,威胁着许多风华正茂的青年,吞噬着那些深陷其中、不能自拔的人们的生命。鉴于此,对青少年进行珍爱生命教育是教师义不容辞之责。于是我在教学“健康地生活”内容时,恰到好处地渗透这个主题,让学生知道了吸烟、酗酒的危害,认识了的种类,知道是致人成瘾性极强的物质,吸毒会严重损害人的身心健康,吸毒和贩毒严重危害社会的安定和经济的发展,已成为世界性公害。所以,青少年一定要珍爱生命,远离烟酒,拒绝,让生命之树长青。同时,结合教学内容,我还组织学生参加了学校举办的禁毒展览活动。通过本次活动,学生进一步了解到对人身心健康的损害及对社会的危害,明确了健康地生活对生命的重大意义,从而树立自觉抵制、珍爱生命的强烈意识。在学习“艾滋病及其预防”后,组织学生搜集资料,开展辩论会,使学生体会到生命逝去就在一念之间。通过这些活动会使学生有直观感受,比单纯的说教更有说服力。通过这些教育,学生的生命会增加“免疫力”,自觉抵制毒素的侵袭,进一步理解生命的可贵,所以要更加珍爱。
五、鼓励学生认识生物多样性,爱惜生命,树立积极的人生观。
生命教育的最终目的在于“爱惜生命”,真正地付诸行动就要在日常生活中从爱护生命做起,教育学生不攀折花木,不践踏小草,不掏鸟窝,不欺负小动物,不食稀有的动植物,不浪费作为实验材料的动植物,不浪费资源,不过度消费,使他们养成爱惜生命的习惯,在生活中真正体现人的生存意义和价值,树立积极的人生观。
六、引导学生承受挫折,接受磨砺,让生命之花傲然盛开。
现在的中学生,心理承受能力力差,遇到挫折就灰心,不善面对逆境。要教育学生逆境当自强,坚信天生我才必有用,只要你有信心不懈努力,总有一天会展现自己的价值。在讲授生命发展史时,让学生体会学习科学家的坚韧不拔的毅力和锲而不舍的科学精神,同时也体会到只有经历苦难的生命才会有意义。在讲《血液循环》发现的故事,《血液循环》的发现经历了几代科学家不屈不挠的研究,塞尔维特被当做“异教徒”活活烧死,哈维的理论被当时的权威攻击认为是一派胡言,直到哈维逝世后的第四年,哈维的理论才被确认。引导学生承受挫折,接受磨砺,让生命之花傲然盛开。
其实,生命教育仅仅依靠在生物课堂上进行是远远不够的,还需要在很多学科教学中进行渗透,只有全方位地对学生进行此项教育,才真正有利于学生建立完善健全的人格,唤起学生尊重生命、珍惜生命和关爱生命的意识,摒弃漠视生命的潜在意识,从而有利于唤醒全社会人民对生命的守护意识。希望我们都能够用真心守护自己和他人宝贵的生命,让生命时刻绽放出它原本的美丽。
让我们不断探索,去把握生命的真谛。
让我们共同努力,去增添生命的色彩。
让我们一起携手,去享受丰盈而灿烂的生命。
在中职学校生物课堂教学中,进行生命教育时,需要遵循一定的原则才能够使得生命教育开展的更加的顺利。生命教育对中职学生的发展非常的重要,只有让学生正确的认识到生命的价值,才能够促进学生的全面发展。在进行生命教育教学时,遵循的第一个就是浅显性和广泛性原则。浅显性就是所进行的教学内容不能够过深、过难,学生能够了解知识的意思即可,不需要进行知识学理渊源的探究。中职学生的学习能力较差,如果太难的教学内容则容易让他们感到烦躁,不利于教学的进行。虽然教学内容不宜过难,但是却也不能够只局限在教材范围内,应该拓展学生的知识面。第二个就是生活性和开放性原则。将生命教学的内容和学生的现实生活有效的结合在一起,使用比较通俗鲜活的语言进行教学内容的讲解,这就是生活性原则。以往的生命教学内容没有和学生的实际生活联系在一起,课堂教学中专业术语过多,使得学生厌烦学习。只有将生命教学生活化,才能够让学生感到乐趣。在进行生命教育时,也需要具有一定的开放性,全面的对学生进行培养。第三个就是适度性和需求性原则。在进行生命教育的教学时,教师应该合理的安排学生的学习时间,让学生能够张弛有度进行知识的学习,提高学习的效率。同时还应该考虑到学生的需求,根据实际情况进行内容的增减。
二、中职生物课堂生命教育的教学设计
在中职学校生物课堂生命教育的实践过程中,为了更好的将生命教育的理念贯彻到教学中来,就需要改变以往的教学设计,以生命教育为基础进行设计。生命教育的教学设计应该从以下几个方面进行:第一方面就是确立以人为本的教学目标,在生物课堂生命教育过程中,必须体现以人为本,让学生能够感受到生命的价值,对生命有一个明确的追求。生命教育应该体现出对学生的关怀和重视,让学生在学习过程中能够变得更加充实有意义,懂得珍惜生命。第二方面就是实施动态生成的教学内容,在中职生物教学中,教师应该和学生一起对探究活动进行研究,通过合作不断的进行总结和发展,生命教育应该具有灵活性,使教学内容变得生动形象。第三方面就是巧用鲜活生动的教学资源,生命教育的教学资源比较的丰富,教师可以巧用生物之材、展示生物之美、揭示生命之道、引导自我之爱和实施生命之教对学生进行教育,让学生能够领悟到生命的价值,懂得珍惜生命。生命教育的设计是开展生命教育的保障,只有合理的进行教学设计,才能够使得教学效果更加的明显。
三、在中职生物课中开展生命教育的策略
1.引导学生认识生命的伟大,尊重、热爱生命。人类的生命诞生历经了非常漫长的一个阶段,从一个没有生机的尘埃发展到原核生物,在进行长期的发展进化到真核单细胞生物,经过非常漫长的进化才形成了结构复杂的人类。人类的生命是非常的伟大的,这不仅能够从新生命的诞生过程能够看出,也能给从人体的一些列动作和调控中看出来。因此,在中职生物课堂的生命教育过程中,生物教师应该给学生灌输生命伟大的意识,通过先进的教学手段引导学生正确的认识生命,懂得尊重生命、热爱生命。
现在的《科学》教材中,种植、养殖的内容有很多。如何以这些教学内容为载体,有效地开展“亲历”活动,需要每一位科学老师动脑筋。比如三年级“凤仙花”单元,为了让学生真正地观察到凤仙花的一生,我在校内开辟了种植基地,让学生亲身参与到种植的过程中:每天去给凤仙花浇水,定期去观察凤仙花的变化。发芽了,长叶了,开花了,结果了……学生的欣喜伴随着凤仙花生长的全过程,他们得到的快乐与成长是课堂上简单讲解或录像展示等方式无法实现的。
我们来看兰·本达教授的典型案例——《观察蜗牛》:
学生一进教室,桌上已经放好蜗牛。学生看见桌上放着蜗牛,拿起蜗牛放在手上观察;大概观察了五分钟左右,老师发现有些学生快要开小差了,就给学生发了放大镜,学生用放大镜观察蜗牛;又有五六分钟过去了,差不多了,老师又给学生发了菜叶、地瓜等食物,学生一看明白了,这不是喂蜗牛嘛。于是他们就观察蜗牛吃食物。
著名特级教师路培琦曾经这样介绍过自己的成长经历:“我小的时候就喜欢玩,种过菜,养过蛐蛐,养过蝈蝈,每年都养蚕,拆过家里的闹钟,是学校科技小组的成员。现在回想起来,正是小时候的那些种植、饲养、制作的经历使我长了见识,学了本领,这些对我今后的成长起了很大的作用。”路老师倡导,在小学科学课中,应该给学生多提供一些和他小时候那样类似的经历和机会,使他们获得一些有重要价值的、印象深刻的经验、体验和经历。
二、关注观察,理解“求真”的含义,敏察生命的本质
科学的本质是求真,实事求是。特级教师曾宝俊指出:求真是科学课堂的第一要素,教师要引导学生对周围的自然生活建立起一个“真”的理解,使学生从繁杂的世界里建立起一个属于自我却又和周围世界相吻合的认知体系。
科学观察的意义在于观察结果的分享和观察资料的积累。因此科学观察一个很重要的内容就是对“观察”进行客观真实的记录,不但要如实记录观察到了什么,观察到的东西什么样,还要说明观察者是采用什么方式进行观察的,是在什么时间、什么地方观察的,以便重新进行检验。如何才能客观真实地记录呢?请看下面这位老师的观察任务分解:
你不在校的日子里,这个动物做什么?
当你不在学校时你认为这个动物做什么?你有什么证据?
这个动物吃什么?你认为它什么时间进食?你为什么这样认为?
这个动物什么时候最活跃?什么时候最不活跃?
你通常在什么地方发现这个动物?它到哪个地方最多?它到哪个地方最少?你何以知道?
动物之间是怎样相互作用的?它们与周围的环境是如何相互作用的?
当你接触和靠近这个动物的时候,这个小动物是怎么回应你的?
观察记录需要理性,它需要客观的描述,不应该包含“个人的想法”在里面,也不应该把发现的问题和观察记录放在一起,当然也不应该包括对已有知识的复述。在探究过程中,我们的“经验”常常面临着挑战。是坚持已有的“标准答案”,还是经受学生探究活动的检验,尊重学生观察到的事实呢?答案显然是不言而喻的。
追求真理和强调实证,是科学的本义,作为科学老师,我们该细心呵护学生的质疑精神。特级教师任洪曾经讲过这样一个生动的案例:说一个学生在学完爬行动物后找到他询问,蛇与鳝鱼长得很像,为什么它们不属于同一类,是不是科学家分类的时候不小心分错了。任老师跟他解释了两者之间最大的不同:蛇用肺呼吸,鳝鱼用鳃呼吸。可这位孩子颇不服气,他认为两者有很多的相似点,而且还特意到菜市场观察小贩杀蛇和鳝鱼,发现两者的骨骼也非常像。虽然在这个问题上结论是毋庸置疑的,但这个孩子的质疑精神却令人心生敬意!在他身上,让人看到了现在的孩子特别欠缺的质疑、求真精神。作为老师,我们应该好好地表扬、鼓励这样的孩子,激起他们追求真理的信心和勇气。
三、关注自然,领悟“和谐”的真谛,体悟生命的可贵
探究的过程不仅仅是为了获得科学知识,更重要的是要培养学生的科学品质、科学素养。我们常常看到一些有关自然奥秘的录像或资料,其作者大多是外国的科学家,如《鸟类的迁徙》等,这些资料凝聚着研究者几年甚至十几年的心血。有这样一个案例,美国的一名普通科学老师林恩·兰金领着孩子围绕一个池塘(研究生态系统的多样性及相互依赖性)开展了历时一年的科学探究活动,学生们不仅坚持了下来,且好奇心和兴趣不断增强。在我们小学科学教材中,安排了一些需要长期观察的内容,如:凤仙花的生长变化记录,蚕的生长变化记录……这些内容正是培养学生的长期坚持品质的绝佳载体。
一、创设平等、民主、和谐的教学氛围
卢梭说过:“只有成为学生的知心朋友,才能做一名真正的教师。” 所以,我们要给学生以亲切感,使课堂充满温馨的气氛,让学生感到教师可亲、可敬,从而愿意与我们合作。我们在教学中要多肯定学生、少否定或尽量不否定学生,哪怕学生取得了一点点成绩,也不要放过表扬的机会,不断增强学生的成就感和自信心,努力创造一种轻松愉快、热情洋溢、生动活泼的课堂气氛。
二、良好的开端是成功的一半
良好的课堂教学氛围的创设往往取决于一堂课的起始和导入环节,它犹如社戏中的一套开场锣鼓,又像长剧的序幕和交响乐的序曲,新课一开始就把学生的“心”紧紧抓住,使之进入学习新课的最佳精神状态。
三、让现代教育技术为物理教学推波助澜
电教媒体声像兼备、图文并茂,具有强烈的感染力和震撼力,其效果显然是靠单纯的语言讲授所无法达到的。例如,学习初三物理《分子热运动》时,可将这些不易弄清楚的内容,采用动画模拟的方式,变抽象为具体,图文并茂地展现在学生的面前,让学生自己去体会、去感受,使物理课堂焕发生命的活力。
四、让物理教学源于生活、用于生活
关键词 化学观 化学学科特色 生命活动 蛋白质 葡萄糖
1 教材分析和教学理念
苏教版《有机化学基础》专题五“生命活动的物质基础”是由2个单元组成的,重点介绍了糖类、油脂、氨基酸、蛋白质等物质,与人类的生命活动密切相关。由于这部分内容与生物学科交叉,如果教师没有作好处理,会让学生感觉有重复之嫌,故如何在这个章节中突显化学的研究手段、化学的思维方式、化学的关注焦点,从而体现化学学科的特色,揭示“化学观”,就显得格外重要。
在新课程背景下,专家和教师们都越来越关注“观念教学”。“化学观”是居于学科中心,具有超越课堂之外的持久价值和迁移价值的关键性概念、原理或方法。“观念教学”有利于培养学生深层理解力和学科素养,使现在的学生、未来的公民具备并长久地运用化学这一“科学工具”。专题五的教材内容充分体现了化学中的“元素观”“分类观”“变化观”和“实验研究观”,是教师进行化学观教育的有效知识载体和良好契机。
任何一个学科都有其独特的视角和关注焦点。如何利用专题五的教学展现化学学科特色,以区别于其他学科呢?这就需要教师在教学中应用化学研究手段和思维方式,将“化学实验”、“化学思维方法”和“化学语言”这3大特色融入到学生的学习和探究中。事实上,专题五是高中化学别能让学生感受化学学科特色的部分。正是与生物学科存在内容上的交叉,才有机会让学生认识到不同学科关注的焦点是不同的,从而学会对比整合,促成自身认知结构层次的提升。
学习化学有3个层次:宏观现象、微观结构和化学符号。专题五的教材内容安排了许多学生平时生活中熟悉的现象,学生可以通过阅读教材认识到形形的宏观现象,这是化学学习的第一层次。在这之后,教师应该引导学生思考如何由常见的生活现象转入到背后微观结构的变化,领悟“结构决定性质”的化学观,再用特定的化学符号将这些过程进行表述,形成统一的化学专业语言,从而实现化学学习的3个层次。
基于上述观点,笔者将“化学观”教学融入到传统的复习课堂中,让“化学特色”成为复习课堂的方法主线,促成学生在复习课堂中实现学习化学的“3个层次”。
复习课的核心任务是让学生建构知识网络、提升知识的应用能力、掌握复习方法。笔者在教学设计时以生活现象为平台,创设情境,以实验为载体,挖掘理性思维,揭示微观结构,以化学符号的表征为抓手,训练化学语言能力,并以方法指导为重点,培养学习和解决问题的能力。整个教学过程,笔者从一瓶饮料出发,让学生挖掘其中折射出的化学知识和化学思维,再深入到生命活动,让学生体会到处处都存在化学语言和化学观念,最后将观察的视角拓宽到自然界乃至整个宇宙,发现化学原理依然渗透其中。在解决这些实际问题的过程中,提升学生的知识应用能力,掌握“分类法”、“结构决定性质”的学习方法,同时培养学生用化学的眼光去观察生活、生命和整个自然界,感受“事物是普遍联系”和“特性与共性是辩证统一”的哲学观。于是,确定了课堂的教学框架:从化学视角看食品一从化学视角看生活一从化学视角看自然界,形成了本节课的教学流程。
2 教学流程
2.1 从化学视角看食品
首先由营养快线饮料的广告(最营养的蛋白饮品+含维生素最丰富的果汁饮品=最营养的饮料、纯正果汁与香浓牛奶的完美结合)和成分等图片人手,激发学生的学习兴趣,也引发了学生关于“饮料中究竟含有哪些营养成分”的疑问。接着,笔者展示一瓶营养快线,并将它缓缓倒入烧杯中。当看到饮料缓缓流出时,学生发出“哇塞”的叫声。此时笔者提问:“你看到了什么?想到了什么?”学生说好稠,肯定很营养。笔者反问:“为什么稠就营养?”学生推测:应该富含蛋白质吧?笔者追问:“你的判断依据是什么?”学生说:“感觉吧,鸡蛋清就是黏稠的”。笔者赞许地微笑,继而启发学生:“你们能很好地结合生活经验。那能否设计显性的实验证明自己的推断呢?”学生开始议论,有的说用浓硝酸,有的说用双缩脲试剂,还有的说可以用茚三酮试剂,甚至有说丁达尔效应的。笔者在肯定学生的答案之后,选择了前面2种试剂进行演示验证。在学生期待的目光下,饮料中的蛋白质得到了检验,学生也露出了满意的笑容。笔者发问:“大家知道为什么蛋白质溶液是黏稠的吗?”学生再次陷入了思考。“平常大家看倒水,会出现这种现象吗?”学生摇头。“你能从微观的结构解释蛋白质和水倾倒出的不同现象吗?”有学生说因为蛋白质是高分子,也有学生说蛋白质溶液是胶体,还有说是不是蛋白质分子有黏性的原因。此时,教师需要鼓励学生的大胆想象。“蛋白质不仅是大分子,而且还是长条状的分子。它在水中的粒子直径在1~100 nm范围内,故形成胶体。而许多胶体在加热过程中,黏度会增强,形成胶状物质。”学生恍然大悟。
“那么,组成蛋白质高分子的基本单元是什么?为什么它们能形成高分子?能否用电子式表示出这些基本单元的官能团?”此时学生迅速回忆氨基酸的特有结构。“营养快线的厂商标明饮料中含有一种氨基酸,叫做半胱氨酸。大家能写出半胱氨酸形成二肽的方程式吗?”学生根据提供的键线式练习氨基酸的脱水反应,进而体会到氨基酸缩聚成多肽的原理。“氨基酸和蛋白质是非常重要的营养物质,是生命组成的物质基础。所以市场上有氨基酸口服液、蛋白粉等物质。大家在平常的饮食中需要适当摄入这些物质”。
“饮料主要成分中还标明有糖类,其中含有葡萄糖。大家认为该如何证实产品的这一说法呢?”学生马上想到用银氨溶液或新制氢氧化铜溶液。笔者取用了前面加入双缩脲试剂(检验蛋白质)的营养快线进行加热,结果出现了砖红色沉淀。由此,学生理解了生物中的双缩脲和化学中的新制氢氧化铜溶液在成分上是基本相同的。之后,笔者要求学生书写出现砖红色沉淀的化学方程式,再根据葡萄糖的结构列举它还可能进行的反应。在学生交流校对后,笔者投影工业中葡萄糖制备银镜、葡萄糖作电镀的还原剂、葡萄糖成酯作食品添加剂、葡萄糖检验方法在医院中的特殊作用等图片让学生感受葡萄糖在生活生产中的应用。
针对营养快线中的2种主要成分,笔者又设计了“如何分离营养快线中的糖类和蛋白质”的问题让学生对2者性质进行区别。学生提出了盐析、渗析、结晶和调节pH等方法。笔者再追问“根据这2种物质的性质,该如何保存饮料”的现实问题。学生提到了要避光避热防止蛋白质变性、密封防止葡萄糖被氧化。笔者及时展示营养快线上“低温、避光、密封”和“开盖后需冷藏,清当天内饮完”等标签让学生感受化学知识的意义。至此,学生从化学的视角分析了营养快线的成分,认识到饮料中蕴含的化学知识。这样,笔者再让学生总结蛋白质、氨基酸和葡萄糖的性质也就水到渠成了。
教学意图:利用熟悉的饮料所含成分的检验并表征过程中的变化,意在突出“微粒观”、“变化观”和“实验研究”等化学观的教育,体现“结构决定性质”,“宏观与微观联系”的学习方法,并训练化学语言,在关注“双基”的同时,促进学生化学思维的培养。
2.2 从化学视角看生命活动
在这一环节,笔者由“为什么广告商还不忘宣传营养快线中的维生素、无机盐和脂肪呢?”的问题引入。学生马上联系到这些物质在生命活动中的重要作用。于是,笔者进入到本专题的核心知识:(1)完成生命活动需要哪些物质?为什么称它们是生命活动的物质基础?(2)这些物质在生命活动中都发生了哪些化学反应?笔者让学生阅读教材并回答上述问题,解释营养快线中添加这些成分的原因。这时候学生阅读教材的心理就发生了变化,因为此时学生需要主动寻求知识解决他们遇到的实际问题。在结合油脂可以水解生成营养物质、可以水解制备肥皂,并且许多食品中都含有氢化油、单甘酯、双甘酯等添加剂后,学生认识到油脂不仅是重要的营养物质,还起着改善食品味道的重要作用。随即,笔者要求学生书写油脂的通式和水解反应式以加深对油脂应用的理解。通过这2个环节的学习,学生认识到每种营养物质在人体中都有特定作用,无论哪种营养成分不均衡都会引起生理疾病,于是学生学会用化学的眼光看待生命活动,感悟到化学能让我们的生活更美好。
为了让学生科学看待食品和生命活动,笔者在此还设计了2个实际问题:(1)如今,人们呼吁健康饮食,提倡低热量的食品,于是大面积地出现了“零脂肪”的饮料或其他食品,大家认为这些广告可信吗?为什么?(2)娃哈哈公司“用营养快线代替早餐”的广告以说明饮料的营养价值。请大家展开讨论“营养快线能否代替早餐”?
教学意图:通过2个核心问题引导学生整理归纳本章节主要知识内容,自主建构知识网络,促进融会贯通,再呈现生活中的2个实际问题,让学生学会运用化学知识,培养理论联系实际的能力。
2.3 从化学视角看自然
在完成上述2个环节后,笔者让学生思考:学了专题五,你认为该专题与前面专题有哪些联系?你在学习本专题时都应用了哪些已学知识?学生提到了“分类”、“结构决定性质”的思想方法。笔者一进行小结强化,并提出问题:在本专题中还涉及到了立体异构的知识,葡萄糖是D型,氨基酸是L型。我们的宇宙是否就存在这样的对称性呢?于是让学生阅读相关资料,提出宇宙中是否存在“有智慧的右旋氨基酸生命”的质疑,也引出了科学家们的困惑:宇宙中是否存在着一种奇特的普适性的对称规律?课堂最后鼓励学生今后继续运用科学知识的武器去探索自然之谜。
教学意图:透过化学视角看自然才能让学生感知化学无所不在,领悟化学的学科魅力。那么,如何才能解决自然界中许许多多的化学问题呢?掌握化学方法才是根本。这就需要学生学会学习,这也是复习课中非常重要的一项教学任务,正是本节课设置这一环节的目的所在。
(一)结构稳定,难度下降,比重变化。
与往年相比,2012年安徽高考物理试卷结构稳定,知识点分布和每题分值合理。难度下降,只有第20和第24题稍有难度。比重有变化,2012年选修部分约26分,超过“考试说明”的比例0.2。
(二)考点覆盖面广,突出主干知识,图形多。
2012年安徽高考物理试题紧扣“考试大纲”“考试说明”,考点知识覆盖面广,着重考查“力、电”等主干知识,如:匀变速运动,圆周运动,牛顿定律,能量守恒,动量守恒,电磁场,电磁感应,但抛体运动没考。而且基本上每题都配有图形,要求会看懂图形语言,能通过图形明确物理情境。
(三)试题设置推陈出新,突出能力考查。
2012年安徽高考物理试题较好地体现了推陈出新的命题原则。例如第20题和第24题物理情境设置新颖。第20题考查的是考生对电场强度叠加原理的灵活应用,突出考查考生的分析问题和解决问题能力。第24题涉及曲面、传送带、弹簧等物理情境,将高中阶段要求掌握的机械能守恒、动量守恒、弹性碰撞、牛顿第二定律和运动学的有关公式等物理知识有机结合在一起,充分体现了高考对考生的综合能力的要求。
(四)实验试题紧扣考纲,难度适中。
2012年安徽高考物理实验题题型常规,设问难度适中,紧扣“考试大纲”“考试说明”对物理实验的要求,主要考查考生对物理实验原理、步骤的理解和掌握情况。
2013年安徽省高考理综物理学科命题趋势预测
通过对2012年安徽省高考理综物理学科命题特点的回顾,我认为2013年安徽省高考理综物理学科命题将呈现下列趋势:
(一)稳中求变,稳中求新。
2013年安徽省高考物理学科命题将一如既往地紧扣《高中物理课程标准》、“考试大纲”和“考试说明”,题型、题量和分值将基本稳定,但会在稳定中求发展、求变化、求创新,在发展变化中体现课程改革和考试改革的方向和力度。
(二)注重基础,突出主干。
2013年安徽省高考物理学科试题考查内容将涉及《高中物理课程标准》、“考试大纲”和“考试说明”绝大多数单元及诸多知识点,考查物理学科的基本概念和规律,重点是高中物理的主干知识和核心内容。诸如力学中的物体受力分析、牛顿运动定律与运动规律的综合应用、动量和动量守恒定律的应用、机械能守恒定律及能的转化和守恒定律,电学中的带电粒子在电磁场中的运动、有关电路的分析与计算、电磁感应现象及其应用等主干基础知识,是物理知识体系中重点、难点,仍将是2013年高考命题的重点和热点。
(三)强调过程,突显能力。
新高考在考查知识的同时,更注重考查能力,并把对能力的考查放在首要位置。2013年安徽省高考理综物理学科命题必然会将突出“能力立意”的原则,重视物理情境和过程的分析,突出考查能力和素质,不仅考查五种学科能力,还要考查建模能力、理论联系实际能力、语言表达能力等。
(四)注重实验基本技能及创新。
2013年安徽省高考理综物理学科实验试题将坚持在考查基本技能的同时,考查实验的迁移能力、创新能力、创新精神和科学的实验素养。同时,实验能力中仍将增加探究能力的考查。
2013年安徽省高考理综物理学科备考策略
根据2012年安徽省高考物理试题情况和《高中物理课程标准》、“考试大纲”和“考试说明”的要求,我对高考物理备考提出如下建议:
(一)紧扣“考试大纲”和“考试说明”,紧抓课本,紧抓主干,注重基础。
高三复习要紧扣“考试大纲”和“考试说明”,紧抓课本,注重打好“双基”,一定要把主干基础知识清晰化、条理化,主干基础知识是考生提高能力的基点,是取得好成绩的保证。
必须让学生明白,备考阶段不能“以考试代替复习”和“以做题代替复习”,不能一味做各种题目,尤其不能一味抓难题、偏题和怪题。关键是要对各类典型题目深究不放,要能从一道题中把所辐射到的知识点“敲”出来,做到举一反三,触类旁通。要注重掌握通解通法,例如2012年高考物理试题就考了交流发电机的电动势推导。
(二)要注重学科内的综合训练。
高考复习备考时,对高中物理各版块知识,能够综合的地方要有充分的认识和准备,特别是力学和电磁学两大版块内容的综合练习应达到一定的深度,应将运动和力、功和能量变化、守恒思想、场的观念、电磁感应等主干知识有机地融合起来,从不同角度深入剖析,融会贯通,形成整体认识。
(三)要加强实验,重视实践,突出设计。
高考复习时不仅要使考生知道仪器的读数和使用方法,更要使考生善于运用物理知识和实验的基本技能解决情景新颖的实验问题。尤其在实验探究方面,应紧抓课本,理顺实验原理,例如“验证牛顿第二定律”这个实验,仅在教材中就提供了三种参考方案,复习备考时就应使考生熟悉各个方案的原理,这样才能以不变应万变。更重要的是要把“讲实验背实验”变为“动手做实验”。实验复习要开放实验室,让考生自己动手做,要让考生对实验操作、方案设计、数据处理、误差分析等深刻理解。
(四)加强审题和建模训练,加强综合试卷的解题能力,锻炼提高应试技巧。
生物学实验是整个生物学教学的基础。生物学实验教学是指教师根据教学目的、学生认知水平、教学条件、有目的地安排、设计一些类似科学实验的模式、程序,指导学生利用一定的材料、药品和仪器设备,按照指定的条件去进行生物学实验的教学活动。随着中小学基础课程改革的不断深化,在中学生物学教学中,人们对实验教学的认识也逐步深入。
课程改革初,人们的眼光都聚焦于探究性教学以及教师、学生在教学中角色的转变。近几年,人们开始重新关注教师的专业能力的发展,各地开展了一系列新教师的职业技能的相关比赛。但是从新教师各项比赛的发现,新教师的实验实践技能比较薄弱。在某省组织的一次青年教师实验教学比赛中,有的教师可能由于紧张,如在利用水银血压计测量血压时,未将放气的旋钮旋紧导致无法测量血压。有的教师在“设计生态瓶”实验中,虽然设计好了生态瓶,但是无法区分实验变量、实验组以及对照组等。这种现状也引起了高校对生命教育师范生实验实践技能的职前培养的反思,并引起对《生物学教师实验实践技能》课程改革的关注。
1.2 相关生命教育师范生的实验实践技能训练的高校课程改革的必要性
实验教学是高校生物学方向的学生素质养成、能力培养的重要环节,但是这一环节的教学在过去的高校教育中,尤其是对生命教育师范生的职前教育中一直是相对薄弱的环节。在高校中,传统的生物学实验的教学是对生物专业课程的补充,是对专业基础理论和知识的巩固。不少高校教师对实验教学也没有足够的重视,通常的上课模式都是教师讲授实验原理和步骤,然后学生自己做实验,最后学生上交实验报告。更有甚者,连实验原理和步骤都不讲解,直接在黑板板书或通过投影仪显示出,然后要求学生根据所示步骤做实验。因此学生更是对实验教学缺乏足够的重视,有的时候连需要交的实验报告也是互相抄袭而已。
因此,近几年大多师范院校对原来的《生物学教师实验实践技能》类似的实验课程进行了改革,目的是帮助学生将生物学科教学理论与实验教学实践技能的培养结合起来。
2 我校《生物学教师实验实践技能》课程的改革
2.1 课程设计思想的改革
以前我校《生物学教师实验实践技能》课程中所设置的实验大都是一些在中学会碰到的专业实验的重复,上课的模式也与专业实验一样采用的是教师讲授实验步骤,学生按已知步骤操作的方式。在实验的过程中,学生只是简单地“依样画葫芦”,缺乏思考的过程,学生顶多是强化了自己的实验操作技能,而缺乏对师范生的实验教学技能的培养。当这样的学生进入工作岗位,成为新教师后,中学生物实验教学就成了他们的薄弱的教学环节。这样的教师在中学生物实验教学中也无法很好地达成实验教学的目标,无法有效地培养学生的科学素养。因此为了能加强对学生的生物学科教学实践技能的培养,更好地对生命教育师范生进行实验教学的职前训练,对课程的内容和教学方式进行了改革,在保留原有重要专业实验的基础上,增设中学实验教学研究,以期通过课堂实验教学和实验技能训练相结合,促进学生理论联系实践。
在过去的教学中,生命教育师范生缺少实验教学实际体验,当他们成为新教师开始教学后,普遍会出现无法控制好中学实验教学的问题。其根源在于:首先自己的实验技能薄弱;其次生物学科教学实验技能薄弱。因此在教学中,教师以典型生物学实验案例或课例教学引路,使他们经受体验、领悟、内化等反省认知的锻炼。
教师坚持以强化教师的专业能力的培养为先导,通过调整实践教学方式、优化实践教学内容、巩固课堂教学知识、丰富实践操作技能等,培养学生实验实践的能力、综合应用能力以及创新能力,为学生更好地进入激烈的社会竞争,成为一名适应新课程的新教师起到积极的作用。改革后的课程注意结合中学基础教育课程改革实际状况、学校教育事业发展的变化与对教师的要求,引领师范生切实确立先进的教育理念,通过实验教学实践提高自身的教学、管理与科研的能力;结合中学生物学科实验教学实际,引进和开发适合中学教学需要的中学实验项目。
2.2 课程内容的改革
改革后的此门课程所安排的实验由宏观标本制作技术、显微标本制作技术、中学实验教学研究三个模块组成。对于中学生而言,显微镜的操作和各种类型的临时玻片标本的制作是必须要掌握的基本技能,生命教育师范生通过职前训练,掌握一些必备的动物和植物标本的采集、制作、动植物显微切片的制作方法,当成为新教师教学时可以更好地设计实验教学,引导中学生通过探究性教学,培养科学素养。通过学生对中学实验教学的研究的学习,才能使学生理解生物实验课程是培养中学生动手操作能力的主要途径,并且帮助学生学会如何从新教师角度培养中学生观察问题、思考问题、分析问题及解决问题的能力,使中学生在实践体验中获取知识,习得技能。
2.3 教学形式的改革
传统的教学形式是讲授加演示,学生按照教师所示步骤,机械地重复。为了使学生能更好地掌握实验教学的实践技能,充分适应新课程对教师的实验教学的要求,对授课形式进行了改革。教师采取“以教为学”的教学思想为指导,改革教学形式,从学生适应未来教师职业的工作需求出发,使学生在理解中学生物实验教学的基础上,明确教师的教育职能和自身学习目标及学习特点,从而提高新教师的专业教育能力。
生命教育师范生的身份很特殊,既是学生,又是“准教师”,在未来会承担教育育人的责任。他们在学习过程中,既要注重学习如何学,又要重视学习如何教。他们通过在高校的学习,不仅要掌握生物学的基础知识、专业理论、基本技能,还要掌握如何传授知识的原理和方法。因此教师只有采取“以教为学”为指导的教学形式,才可以使生命教育师范生毕业后适应改革后的基础教育的要求,逐渐成为一个知识面广、教师专业能力强、充满开拓性、创造性和研究性的新教师。
在“以教为学”的教学思想的指导下,本门课程的教学形式包括:
(1) 专家引领:高校教师主讲相关课程内容,并通过研讨,使学生掌握相关知识。这些知识不仅包括了实验的原理与操作,更重要地是包括了如何顺利开展中学生物实验教学的方法和技巧。
(2) 实践操作:通过专题实验,练习并掌握实验操作的基本技能。课程中所安排的实验分专题设计,将具有同样特征的实验归纳在一起成为一个专题。在学习时,先由学生找出同一专题实验的共同点,然后再根据实验的基本原则,自己设计实验,自主探究。这样培养了学生的学习兴趣,激发他们的创造性学习,而且培养了他们理论联系实践的能力,从而学会思考、学会探究,培养终身学习的能力。尤其是教师在教学时要注意对教学情境的设计,才能更好地激发学生的学习潜能。由于在中学生物教学时,中学生进行实验时有可能出现各种教师预料之外的情况,因此要求新教师必须具有很强的批判性思维和反思的能力。为了锻炼学生的反思能力,教师在设计教学时可以有意识地给学生设计陷阱,然后启发学生自己寻找问题、自己解决。
例如,在“无土栽培”这个专题中,教师所出示给学生的霍格兰氏液的配方中微量元素铁离子的含量放大了1 000倍。在学习时,学生根本没有考虑过配方中为何铁离子的含量跟其他微量元素的差别有千倍的差距。等学生用此培养液培养了植物一段时间后,植物纷纷死亡,各类植物的叶子几乎掉光。学生不解为何出现此现象。当教师要求学生自己解决问题后,学生开始学习如何进行批判性思维,他们不再盲目相信教师所给的步骤或试剂,而是每个实验都会自己认真地思考和设计。
(3) 设计实验:结合中学实验教学现状,开发研制新实验项目并实际运作实验。通过学生自己设计实验的锻炼,可以培养他们在以后工作中更好地在学校开展科技活动。由于生物学的内容比较广泛,传统的生物学只讲授其中的规律性内容,中学生也很少有观察操作的机会。中学生物学科技活动就弥补了中学生对生物学的实际应用方面。这些科技活动可以在课堂学习的基础上,通过中学生的亲身体验,完善他们的知识结构。生物学科技活动没有固定形式,没有固定内容,没有固定方法。因此这些“准教师”在学习过程中学习如何设计科技活动,如何指导中学生开展科技活动就显得非常重要。
(4) 交流评析:师生、生生交流心得体会;专家评析、学生互评、学生自评;教学反思。学生在学习时由于学习“学什么”,又学习“怎么学”,因此每个学生的学习体会各不一样,教师经常组织学生交流学习心得,可以及时发现学生的心理变化,促进他们有效的学习和职业能力的训练。
2.4 教学评价的改革
主管单位:国家教育部
主办单位:浙江大学
出版周期:双月刊
出版地址:浙江省杭州市
语
种:中文
开
本:大16开
国际刊号:1008-9209
国内刊号:33-1247/S
邮发代号:32-48
发行范围:国内外统一发行
创刊时间:1956
期刊收录:
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊荣誉:
百种重点期刊
中科双效期刊
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
期刊简介
现代生命科学是近半个世纪才发展起来的。因其研究对象的复杂性以及它与人类的生存、健康和社会发展的高度相关性及社会需求的广泛性,不仅成为众多科学领域中发展最迅速的学科而且已成为自然科学向前飞速发展的带头学科。目前人们已经越来越意识到,解决阻碍人类生存和发展所面临的人口膨胀、环境恶化、能源短缺、疑难杂症等问题必须依赖于生命科学和技术的进步。因此,在中学阶段就已经掌握部分生物基础知识的高校各专业学生通过对生命科学通识课程的进一步学习,不仅可以拓展自己的专业知识面并构建更加合理的知识结构,而且能在学会综合运用各科知识认知社会和自然的同时提高思辨创新能力。因此,在我国高等教育已经普及的条件下,有效开展生命科学通识教育能从年轻一代开始快速提高公民的科学素质。
二、生命科学通识教育现状
大学通识教育理念和实践课在美国开展较早,并有了成熟完善的通识教育课程体系和可观的开课规模。目前,在诸多知名大学的通识教育课程体系中,生命科学类课程都是不可或缺的组成部分。欧洲和日本等发达国家大学的通识教育课程体系如此,香港及台湾地区也是如此,其在较长时间都处在文化较为开放的环境,积累了较多经验,且生命科学就是通识教育选修课划定的重要范畴之一。我国教育界是近年来才接受和认同通将识教育作为一种教育理念的。目前,全国已有几十所高校开设了非生物类本科生“生命科学导论”等生物学课程,为满足非生物类专业读者的需求,不同类型的教材、教学大纲、网络课程及科普读物等被编写和出版。但在生命科学通识教育特别是在非生物专业学生生命科学通识教育的实施过程中,仍然有相当部分普通高校存在许多不足。比如:部分高校将自己的优势学科、优势教学团队的教学方向等作为通识课的教学内容,认为这就是开展通识教育的目的。还有些高校为片面追求学生就业率,干脆直接把学生比较感兴趣或者社会急需的学科作为通识课的教学内容,他们完全把通识教育当成了提高就业率和吸引生源的方式。因此,在新形势下如何从国家发展与稳定角度出发,将通识教育理念与公民科学素质的快速提高结合起来构建生命科学通识教学目标及其内容,是一个非常值得深思和探索的问题。
三、“提高公民科学素质”理念下开展生命科学通识教育的几点建议
(一)根据学生学科知识结构特点,调整教学目标
由于通识教育强调的是学生接受新知识和解决新问题的能力,因此,加强学生对基础和普适性课程基本原理及方法的学习是通识教育常采用的策略。公民科学素质的提高也可以通过把与公民日常生活、学习密切相关的生命科学基础知识、基本常识等内容列入通识教育课程中来实现,但不应把过多的生命科学领域的高新发现、发明及国家层面上的重点研究内容和方向以吸引眼球的方式“变形”地灌输给学生。建议将高校生命科学通识课的教学目标定位如下:针对与生命科学关联性较远的文科以及部分理科专业的学生,其课程目标可以设置为通过了解人类与自然环境的关系及其如何和谐相处,在增强科学世界观基础上树立现代健康意识,通过改善知识结构和拓展知识面全面提高综合素养以适应未来社会的需要。针对与生命科学关系较为密切的一些理工科专业学生,在其已经掌握的生命科学基础知识和原理基础上,完善知识结构、拓展知识面、培养创新思维能力与创新精神,并从各自的领域出发培养其对生命科学的兴趣,尤其是使他们认识多学科知识的交叉并有意识地综合利用已经掌握的知识辩证地分析问题,从而提高学生的整体素质,以利于其成长并使之成为适应未来社会需要的高层次跨学科人才。
(二)教学内容依据教学目标而定
对于生物学基础层次不同和知识结构差异较大的文理科学生,在上述教学目标的实现过程中以及在教学内容的选择上,应该优先考虑与生活、工作过程具有紧密联系的生命科学知识,在培养学生浓厚兴趣的同时提高科学素质。并且还要使相关生命科学知识系统化、层次化,以利于学生吸收、掌握,同时培养学生运用所学知识分析自身面对的自然与社会问题的能力。对生命科学的重大学科方向、重大理论和应用问题可以适当讲解,但仍应以增强学生运用多学科知识交叉分析问题的能力为主。实践中,部分高校已有不少生命科学通识教育的经验和成果,其中可供选择开设的课程很多,比如:生物学与人类文明、应用生物技术、基因工程、疾病与保健、微生物与人类健康、环境保护与人类生存和发展、性科学与性教育、遗传与优生、生理心理学、生物学前沿、遗传与健康、生物科学技术及实验等等。就我个人而言,更推崇前三个教学内容,而我们需要做的就是把这些知识系统化后有针对性地传输给学生。总体来说,通过丰富生活常识和专业知识,有选择地多模式地开展生命科学通识课程,能在满足大学生对不同专业领域知识渴求的同时,潜移默化地提高其科学素质。
(三)激发学习兴趣与改进传统教学方法并重
教师不应仅限于教授书本框定的知识,更应帮学生树立多学科知识交叉撞击所形成的现代科学观。在此基础上,提升他们的视野、科学素养和洞察能力,从而完善他们的科学思维方式和提升其解决问题的能力。由于生命科学的学科特点,学生的学习兴趣和老师的教学方法同等重要。学生的学习兴趣可以在诠释日常生活中遇到的生命科学相关问题时被触发,教学方法本身又可以在传统教学方式的基础上不断改进和革新。比如:依据教学目标开展相关内容的科普系列讲座;通过交流研讨解决学生实际生活中的问题;增加播放揭示生命奥秘和展现生命丰富多彩的可视化影像材料。辅以多样化的教学手段,把枯燥、乏味、陌生的生命科学理念、技术原理、操作过程以及生命进化过程等让学生直观地认识和理解。
(四)评价考核方法多样化
以提高科学素养为目的的生命科学通识教育应该强调多层面、多方式和多标准,重视对综合素质与综合知识运用的考核,只有这样才能反映出学生科学素养提高的程度。因此,开展多种形式的考核方法对推动教育发展有积极作用。可参考的方式除了期中与平时成绩相结合、开卷与闭卷相结合以外,还可以笔试与实验操作相结合。另外,生命科学相关的社会焦点问题和自然常识也可作为讨论的题目,以课堂交流、随堂提问、社会焦点问题小论文以及对本课程提出建设性建议和可行性操作方式等作为平时成绩。