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中图分类号:G632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)16-240-01
新课程下的物理课堂教学要求老师只能精讲,就是对知识关键点和学生疑惑加以点拨,要尽量腾出足够多的时间让学生讨论、练习,互教、互评。而最重要的是创造机会让学生在应用(实践或教别人)中学习。课堂向学生开放,大力提倡学生“动嘴”去教会别人,师生互动,生生互动,师生共同建构“学习共同体”,有利于学生自身对知识点的全面掌握。
一、开设学生动嘴在高中物理新课程教学中的实践研究必要性
新课程改革已进行了好多年,但在应试教育体制和背景下,为了提高学生的学习成绩,老师往往仍然采用“题海”战术,在有限的课堂上,尽可能地向学生灌输最多的知识。学生长期处于被动学习状态,没有积极参与到教学当中,课堂显得枯燥和低效,大多数学生的学习效率低下,只有少数的尖子生通过这样的方式提高了学习成绩。.部分老师在上级领导检查时或公开课时,才作作秀,走走过场,根本没有按照新课程的要求去做,这与我们提倡的素质教育相违背,也与新课改的理念相冲突。从美国缅因州的贝瑟尔国家培训实验室所以研究的学习金字塔我们可以知道,课堂教学中老师只能是精讲,就是对知识关键点和学生疑惑加以点拨,要尽量腾出足够多的时间让学生讨论和练习,而重要的是要创造机会,让学生在在应用(实践或教别人)中学习。教教材,照本宣科,“填鸭式”的传统“教书匠”已不能适应新课程的教学要求。根据学习金字塔的提示,需要对传统教学进行一次真正的颠覆,在课堂中“动嘴”的主要是学生而不是老师。
二、学生动嘴在高中物理新课程教学中的实践研究目标
高中物理是高中理科,即是自然学科的一项基础学科。其相对于初中的物理可以说是有了一个螺旋式上升的变化。高中物理主要涵括了力的合成 与分解,牛顿万有引力定律,动量定理,动量守恒定律,光的本性等等内容,知识面比初中物理广度范围都变得更加大,知识应用能力的要求也在不断的提高。高中物理在加深对重要物理知识理解的同时,因其引入了一些如力与运动的关系,动能概念,电磁感应,核能等等,使得高中物理由定性讨论到达了定量计算的一个新层面,所以在高中物理中在提高学习物理知识和应用物理知识能力的同时,对于学生自主学习的能力以及对物理解题的能力要求也有所提升。通过对教学方式的改革,摒弃教师拿着教材走向学生,教材至上的传统教学方式。“开发”学生这一最活跃、最丰富、最积极的“资源”,使学生的思维触角向各个方向延伸,多角度的去探索教材内容,用自己的方式解释教材内容,最大限度地做到师生换位,学生多动嘴,老师多动腿,从而达到提高课堂效率,提高学生素质的真正目标。
三、学生动嘴在高中物理新课程教学中的实践研究内容
根据高中物理这本学科本身的特性,再加上其教学中的特点,结合相关的调查以及分析,在课堂上开展学生讨论、主讲活动,让学生不再沉默,愿意“动嘴”,不再被动接受,主动学习,可让学生“动嘴”在高中物理新课程教学中的实践研究从以下这两个方面展开具体的研究。1、组织学生开展课堂讨论,积极发言,提高学习积极性。在教师的指导下,让学生围绕一个或若干个问题发表意见,相互启发、质疑、辩论和补充,共同求得比较深刻、全面的正确结论的一种学生集体活动。它可以活跃课堂气氛,提高学生学习积极性。2、组织学生开展两人互讲,提高学习主动性。将学生两人一组分为主讲和主听,由老师选定内容,要求主讲利用一定的课堂或自习时间教会主听,再由老师测试、评估效果,两周之后学生角色互换,如此循环。
四、学生动嘴在高中物理新课程教学中的实践研究过程与方法
学生“动嘴”在高中物理新课程教学中的实践研究过程主要分为前期阶段,启动课题阶段,实施阶段以及总结评定四个阶段进行,在此研究过程中所使用的研究方法主要是以行动研究、比较研究法为主,辅之以经验总结、文献研究、调查研究等方法。在课堂中,按照每个班级学生的实际情况实施讨论、主讲活动,重视过程,避免“走过场”。在行动研究基础上,通过比较研究、经验总结等方法,不断优化实施方案,使课堂教育取得良好效果。
五、学生动嘴在高中物理新课程教学中的实践研究预期的效果
根据本人从事高中物理教学多年,热心课题研究,对新课改教学方式有浓厚的兴趣,想通过此次课题的研究进一步提高教育教学的质量。再加上学校现有的良好的教研气氛,从新课改以来,学校多次组织教师学习新课改教育理论,观看专家视频讲座,更新教育观念,为开展此次课题研究创造了很好的环境。故此我能大胆的预想学生“动嘴”在高中物理新课程教学中的实践研究所能达到以下几方面的效果。1、通过此次实践活动,完善课堂以学生为主导作用,让学生讨论、主讲等“动嘴”能力得以充分发挥,使此类教学具有可操作性。2、逐步改变学生学习不积极,不主动的现象,努力提高课堂教学质量。3、形成课题研究论文、课题研究报告。
六、结语
高中物理在新课程教学中,启用学生“动嘴”的实践教学,能有效的将知识理论与实践相结合,能让学生在高中物理课堂的教学过程全方面的获取基本的,内在的,个性的和可持续发展等等相符相关的知识,摆脱以往墨守成规以教师为中心的教学模式,为每位学生造就了更多的学习机会,发挥了学生思考和创造的能力,给予了学生敢于质疑的机会。使学生一方面在获取知识的同时,还会养成知识收集处理,活用知识与交流信息的能力。
高中生物学教学使用的教材以及生物科技书籍与生物科技新进展存在较大的时差,将生物科技论文中的新观点、新作法,以及相关的新知识、新成果和新应用传播给学生,可促进学生对不断发展的生物科学及其研究的理解和应用,引导学生主动学习,提高生物学学习能力和生物科学素养。
一、科技论文的概述
所谓科技论文是指论证、描述运用科学技术,开展科学研究,获得一定科研成果的学术性文章。中国国家标准GB7713-87明确指出:“学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录;或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总结,用以提供学术会议上宣读、交流或讨论;或在学术刊物上发表;或做其他用途的书面文件。”科技论文能体现最新的科技成果及科技发展,科技成果已广泛运用于生产、生活。在高中生物学教学中,有效地运用科技论文,能激发学生的探究欲望,促进学生对生物学的认识,提高生物科学素养。
二、科技论文的选择
应选择近期发表的较高水平的科技论文,注意选择研究角度新颖、涉及生物学热点话题的研究文章。如学习有关育种知识时,介绍有关华中农业大学科研人员克隆出控制水稻光敏感核不育的基因pms3,该科研成果可加速水稻“两系”不育系培育,促进作物杂种优势利用。引导学生由此相关信息为主题,检索有关科技论文,让学生获取科学性、权威性的基因工程育种的最新科学进展。
还应注意选择有关促进社会、生产、生活等方面研究的科技论文。例如,在学习“生态环境的保护”时,根据不断加剧的“雾霾”天气,引导学生学习《北京一次持续性雾霾过程的阶段性特征及影响因子分析》,帮助学生了解北京地区持续性雾霾天气过程中的气象因素和气溶胶演变特征。学生结合“雾霾”天气亲身体验,加深了对“雾霾”天气的了解,提高保护环境的意识,有利于学生掌握生物科学知识,运用所学的知识解决现实生活中的问题。许多实验验证性的科技论文包含有实验材料、实验方法、实验结果、讨论和结论,不仅具有科学的、最新的实验技术和方法,还有翔实的实验数据,让学生易于理解实验过程、实验数据和结论之间的关系,体现科技论文的应用价值与社会意义。
三、科技论文的教学应用
首先在课堂上为每位学生提供一份论文,要求学生围绕“文章的研究的目、研究的对象、研究的结论或结果、研究的问题对社会或研究领域有什么影响”等一系列问题进行阅读,培养学生快速地获取有关信息的 能力。
然后指导学生罗列论文中相关的生物学概念和难理解的专业名词,并尝试理清生物学概念与难理解的专业名词之间的关系,通过新情境的构建,培养学生对知识的理解、分析、应用等迁移能力,为理解实验和科学进展打下良好基础。
科技论文表述的实验原理和步骤等具有前瞻性,专业性比较强,学生难以理解。课堂教学时教师应简要地解释实验过程,引导学生理解新的实验方法和实验设计,尝试用通俗易懂的文字简化复杂的实验条件和方法,设计相关类似的实验,提高学生的实验设计能力。
四、科技论文的教育价值
1.促进学生学会文献检索
指导学生从公共媒体如报纸、公共科学杂志,比如《新科学家》《科学新闻》或者中国知网等相关网站,采用“文献检索方法”“数据库检索方法”“出版物检索方法”,使用关键词搜索,在论文期刊上网站上或搜寻合适的论文,比如早期原创性研究论文,进行对比阅读,培养学生学会求知、学会学习,掌握认识世界的工具、学会最迅速、最有效地获取信息、处理信息和运用信息的能力。
2.促进学生对生物学核心概念的掌握
高中生物核心概念是建立在一般概念、原理和规律之上的对生物学核心问题认识和理解,从不同的角度阐释生命的本质,有利于帮助学生理解与掌握生物学主干知识。在有关“光合作用、呼吸作用”等核心概念学习中,以关键词“光合作用、呼吸作用、影响光合作用、呼吸作用速率等”检索到《不同营养条件对金鱼藻净化作用及其生理生态的影响》《静止和充气培养条件下光强对龙须菜光合生理效应的影响》等科技论文,通过学习,拓宽视野,加深对光合作用速率、光合效率、净光合作用速率等生物学核心概念理解和掌握。
3.提高学生图文转换和图表处理能力
生物科学经常以生物绘图或图表方式呈现科学研究方法或成果,在教学中尝试将论文的数据用简化的图表进行特殊处理,剔除冗余信息,并将图表与文字相结合,培养学生科学思维和习惯,提高图文转换和图表处理能力,加深对新的科学实验的理解。
本专业对于毕业生的专业知识和专业技能要求严格。毕业生主要在科研机构、高等院校以及国家机关等部门从事科研、教学和高级管理工作。
生物技术一直是政府所支持的重点产业领域,包括克隆在内的尖端研究都是在政府的大力支持下所进行的,所以相关生物学专业的就业状况一直以来都是趋向于良好发展。
中图分类号:G633.91 文献标识码:A
1现代生物技术教育的作用
1.1开拓学生的视野
由于现代生物技术的学习内容会涉及到众多现代生物技术的理论研究成果,尤其是基础理论,所以会一定程度上开拓学生的生物学视野。例如学习胚胎工程一定会涉及和卵子细胞的发生过程和激素调节、受精作用机制、胚胎发育过程等;学习克隆技术就一定会涉及细胞的全能性、分化与脱分化机制、细胞的核与质相互作用等原理。如此种种原理的学习,除了会增加学生的生物学知识,还会启发其进一步思考生物学未来发展方向,提高其创新思维,开拓其视野。
1.2增强科技意识
由于生物科学研究领域涉及面较广,包括农学、医学、环境科学等方面,所以在其研究日益加强的同时,应用科学也必将得到发展,反过来也可以从应用科学中汲取最新研究成果,为理论研究提供素材。例如,“水稻基因组计划”的实施会对新世纪农业的发展影响深远,更会很大程度上缓解全球各地都面临的粮食问题。除此之外,生物科学还对全球人口问题、资源短缺、食品健康等问题影响深远,只有通过将生物科学转化为绝对生产力,才能让生物技术彻底造福人类,促进社会进步。借助于生物教育,学生会系统了解到科技的内涵,并掌握生物科学对人类生产生活的重要性,促进学生对生物科学的热爱。
1.3提升对科技和社会发展的认识
在国家之间综合国力竞争日益激烈的今天,科技间的较量无疑是核心之争,各国争相发展本国的优势产业,其中生物技术的发展更是重中之重,甚至掀起了一股生物技术革命的热潮,是上世纪继蒸汽机和电能应用以来的重大科技变革,为世界发展史翻开了崭新的一页。在人类认识世界和改造世界的过程中,生物技术已被应用于资源短缺、环境污染、人口增加、生态破坏等各个重大问题的解决中。在此过程中,生物技术不断得到发展,粮食问题得到解决、人们的健康状况得以改善、生活质量得以提高,传统产业的种种弊端得以转变,更大大促进了经济的增长。展望未来,新世纪生物技术必将成为国民经济发展中的重要推动力,更能有效促进我国可持续发展战略的实施,并与信息技术一同成为经济发展的支柱,在新世纪高新技术领域中占有重要地位。对于高中生物教育而言,学生们对现代生物技术的初步了解和进一步展望都会助于他们今后在人生道路上更好的面对挑战,增强其辩证性思维,以迅速融入社会。
2现代生物技术在高中生物课程中的内容
根据教育部制定的普通高级中学《生物课程标准》(2003年)的规定,此阶段的现代生物技术课程包含36个课时,内容必须涉及到基因工程、克隆技术、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题这四部分。其中基因工程包括简述基因工程的诞生、原理、技术、应用及蛋白质工程;克隆技术包括动物的细胞培养、植物的组织培养、体细胞克隆,并举例说明细胞融合与单克隆抗体;胚胎工程包括动物胚胎发育的基本过程,胚胎工程的理论基础、应用及胚胎干细胞的移植等;最后一部分包括基因生物的安全性、生物武器对人类的威胁、生物技术中的伦理问题等。
3现代生物技术在高中生物课程中的教学建议
现代生物技术是随着社会各层面的发展而不断变化的,因此教师在教学过程中一定要持续关注最新研究成果,不断更新生物技术的最新进展,以丰富自身的知识储备,教给学生最及时科学的知识。另外除了教师的努力外,还应该培养学生自己探索的能力,教师可以引导学生查阅相关资料,可以通过报纸、杂志、网络等多种渠道探索,及时掌握现代生物技术的最新研究发现。当学生有了一定的知识储备时,教师可以组织学生开展简单的专题报告,通过口头辩论、小型研究论文等方式进行。
除此之外,在信息技术高度发达的当今社会,教师可以指导学生选择有效的网络资源进行研究,除了在日常的课堂教学中将网络搜集而来的材料整理制作成课件,以节省教学时间、提高教学效率,还可以在课外为学生提供其他自学的方式,如教会学生使用搜索引擎、关键词、相关网站等,提高学生的自主学习能力;或者教师可以就某一基因工程为专题,首先提供给学生部分网址,其次鼓励学生自己搜集有关材料,在此过程中学生不仅强化了自己的知识理解力,而且学会了新的探索方式。另外,处理课堂教学的种种方式外,还应该增加学生的实践能力。如果可以,校方可以组织学生到附近的研究单位和工厂进行实地参观生物技术的生产车间或实验室,学生可以亲自观察或体验应用过程;或者可以邀请相关的专家学者就某一专题做一次研究报告,向全体师生展示现代生物技术的最新研究成果及其发展前景。这样的实践经验远比单纯的课堂教学效率更有效、记忆更加深刻,也更能激发学生的学习兴趣和探索未知的好奇心。
4结语
就我国目前广泛流行和应用的医学体系来说,主要包括现代生物科学和传统中医药学。中医药学有着漫长的发展历史,是我国长期临证实践的积累和总结,也是我国传统文化传承和发展的重要结晶。对于现代生物科学而言,其基于现代的科学技术研究成果,以最新的科技为支撑,是由国外产生发展而来。目前我国医用治疗护理对于两种医学体系均有应用,但两者的结合性并不强,未能发挥两者的优势和长处。这就要求我国在发展不同医学体系的同时,强化两者的结合应用研究。
一、现代生物科学和传统中医药学概述
(一)现代生物科学概述
所谓现代生物科学,指的是利用一定的技术手段,对生物有机体于分子和细胞水平进行有效的设计和操作,实现物种质量的改良,并优化生命大分子的物质或特性。当前的现代生物科学包括多个核心技术,以基因工程为核心,以细胞工程、发酵工程和酶工程等为组成部分。现代生物科学的应用范围较为广泛,不仅医药卫生领域能够有效利用,化学、能源和冶金等工业领域均能有效利用。其中医药卫生领域是最早且应用最广泛、效果最为显著的一个领域。
(二)传统中医药学概述
传统中医药学以我国长期的临床实践和丰富的传统文化为基础,逐步发展形成医学理论和实践体系。中医药学以整体观念作为核心思想,并通过辨证论治作为主要的实践指导。中医药学认为人体是有机整体,通过整体和功能、时间和空间的有机统一角度,在认识人体生命现象的基础上,逐步探讨并延伸出医学命题,形成一套具有中国特色的医学体系。
二、传统中医药学对现代生物科学发展的启示
随着全球化进程的不断推进,我国与世界的交流和互动越来越频繁,在医学的探讨和交流关系上也更加密切。传统中医药学凭借其独特的医学理念,不仅在医用治疗和护理上有着显著优势,对于现代生物科学发展也有着重要的启示。
传统中医药学以整体观作为理论研究和医疗实践的指导思想,以阴和阳来概括人体生理和病理特征,通过阴阳的矛盾中和来探讨人体生命动态平衡问题,并逐步延伸到自然药物的生物属性上。中医药学中对于机体整体功能的关注以及机体病理变化与自然动植物性能的系统化分析,均与现代生物药学不谋而合。传统中医药学累积的中药复方复杂且繁多,化学成分复杂,为现代生物科学研究提供了巨大宝库。就目前而言,青蒿素和三氧化二砷等药物,均是由传统中医药学中的复方中提炼而来。通过对复方活性成分的追踪,得出能用于实践生产和医用治疗的药物。此外,从茵陈蒿汤中发现二甲基和七叶苷原等,为遗传和获得性黄疸治疗提供了新的视角和突破。
三、现代生物科学对中医药学发展的启示和帮助
现代生物科学借助于不断发展的现代科技,其不仅实现了自身医学体系的发展,还对中医药学产生巨大的推动和促进作用。尤其是现代生物科学传感技术的发展,使得中医药学的传感技术应用也有了巨大进步。
首先,现代生物科学中的物理传感器催生了中医脉诊仪。利用传感器探头采集患者的脉象信息,实现了中医脉诊的定量化和标准化。其次,在化学传感器基础上产生的经络传感针,不仅实现了中医针刺理法的医治目的,还能对人体微区进行动态监测。此外,基于仿生传感器产生的中医药嗅觉味觉研究,实现了中药药性和五味的定性分析,且通过定量描述,为中药理论现代化提供有力支持。总而言之,现代生物科学的现代技术能够极大帮助传统中医药学的延伸和发展,一方面不断提升中医诊断治疗的准确性,另一方面则极大推动了中药理论研究的现代化。
四、结语
现代医学的发展必将是优势共长和多元融合的发展方向,现代生物科学和传统中医药学有着各自的优势和长处,实现两者的共同促进和结合,是我国医学研究和实践者必须重点关注的内容。利用现代生物科学提升传统中医药学的技术水平,并以传统中医药学来拓宽现代生物科学的研究领域和范畴,才能为人类医学水平的提高提供强劲动力。
参考文献:
生物相关专业的学生对生物科学技术具有浓厚的兴趣,生物科学技术基础知识扎实,对生物技术发展持积极的肯定态度,具备良好的科技强国的信念。但是,他们对高新生物科学技术知识和先进实验技术了解较少,生物科学实验实践技能较差,对生物科学科研精神的理解和研究方法的掌握不足。有调查表明,当代大学生对于当前的一些生物热点问题有一定的了解,但是对于高新技术的应用和新的科学研究领域的认识不足。在理性上,有43%的学生是盲目的怀疑,或者是盲从专家和他人的观点,对事物较少有自己的看法;在探索求知精神上,“科学功利主义”对学生的影响最大,使得学生视野狭窄、目光短浅;在实证精神上,有62%的学生缺乏实验实证精神,偏重抽象思维,缺乏科学实验的精神和价值眼光。②此外,许多高校只注重生物专业课的常规教学,很少举办专门的科研活动,且科学技能培养与锻炼的途径缺乏,这使得大学缺乏浓郁的科学素养氛围,学生较难形成一定的科学技能,由此科学实践能力也较差。
2 细胞生物学教学中培养科学素养的意义
细胞生物学是生物学类及农林医药类本科生一门必修的专业基础课,是现代生命科学的前沿分支学科之一,它是以细胞为研究对象,从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是一门承上启下的学科,和分子生物学一起同是现代生命科学的基础,并广泛渗透到遗传学、发育生物学、生殖生物学、神经生物学和免疫生物学等的研究中,和农业、医学、生物高新技术的发展有密切的关系,是生命科学的重要支柱之一,在解决人类面临的重大问题、促进经济和社会发展中发挥重要的基础作用。同时,细胞生物学又是一门实践性很强的学科,重要理论与实践密切地联系着。随着生命科学自身和生物产业的快速发展,对生命科学相关领域创新型人才的需求也在不断增加。由此可见,细胞生物学课程中科学素养的培养对于建立与其专业层次、研究方向相符合的细胞生物学知识构架体系,培养和锻炼学生的科学思维能力具有非常重要的作用。
3 细胞生物学教学中如何培养学生的科学素养
细胞生物学作为生物学类及农林医药类的一门专业基础课程,在培养学生的科学素养方面,具有举足轻的重要作用。然而,科学素养的提高不是一朝一夕之功,教师应始终将其贯穿于自己的教学之中。如何在细胞生物学教学中培养和提高学生的科学素养,以下是笔者的一些想法和体会。
3.1 加强课堂教学中的“生活化”融合
细胞生物学的知识理论性强,内容抽象深奥、难于理解,教师可以试将抽象的内容与日常生活相联系,使学生有此联想起有趣的、熟悉的生活场景或事物,这不仅使抽象的内容具体化和动态化,使其容易理解,而且激发了学生的探究欲望和学习兴趣。例如讲解“蛋白质的分选”时,引导学生由细胞社会联想到人类社会。细胞中的各种蛋白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞的各种膜区和组分,只有当蛋白质各就各位并组装成结构和功能复合体,才能参与细胞的各种生命活动。这就好比在人类社会中,各专业的毕业生只有找到适合其自身特点的工作岗位才能发挥所长。总之,运用发散性思维,尽可能地将细胞生物学抽象的理论知识与生活实际联系起来,并配合以多媒体辅助手段,使抽象的内容变得形象生动,易于理解掌握。
3.2 侧重教学内容的前沿性和新颖性
细胞生物学发展极为迅速,随着科学家们研究成果的不断涌现,其内容处在不断更新的动态过程中。因此,教师在教学过程中,要注重联系学科的前沿和热点,讲述较先进的科学结论,跟踪国际上最新进展。此外,教师在注重教学的同时,宜以科研并举,以科研引导和促进教学;教学与培养科学研究型人才紧密结合;教学内容与最新科研进展同步,使学生在正确掌握细胞生物学基础上学会解决与之相关的科学研究问题。如将教师的主要科研成果与基础理论教学有机结合,结合教学内容介绍自己的科研成果,这样既生动又贴切,学生又很熟悉,使学生获得学习的兴趣和动力,亦可以启发学生的创新思维能力,培养学生的科研钻研精神。
3.3 增加细胞生物学实验综合性和设计性实验的比例
综合性实验注重知识的综合运用,实验原理和方法步骤较为复杂,可以使学生更好地理解实验原理,正确使用仪器设备,锻炼学生综合分析问题的能力;设计性实验是指学生根据实验项
考试方式
中学生物课程标准明确提出:“学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的”。那么,在高中生物教学中,我们应该如何进行生物学史教育呢?下面我就谈谈自己的一些基本策略:
策略一:利用生物学史的材料进行探究
施瓦布在“教师手册”中说:“作为探究的科学教学的本质是让学生理解在科学发现过程中,问题是怎样提出的,如何得到验证的,最后又是怎样得出结论的。”他把利用科学史为素材的探究称作对“探究”的探究。
利用生物学史的材料进行探究,是生物学教学中常用的一种方法。我们生物教师应该根据新课标的要求,利用生物学史的材料设计好自己的教案。在教学的过程中,利用已经收集的材料以及多媒体课件的展示,带领学生进入科学家探究的工作过程中,并能让他们领悟科学家是如何进行探究的,他们的方法,他们的思路又是如何的,同时体验科学家对科学探索的精神。例如在生长素的发现过程的教学中,我首先提出问题:为什么阳台上的盆栽植物总是弯向光的方向生长呢?向日葵的花盘总是跟着太阳转呢?让学生自己讨论,并说出他们各自的想法。此时,我就告诉学生早在1880年达尔文就利用了金丝雀藕草的胚芽鞘对植物弯向光源生长进行了研究,此后詹森、拜尔、温特等几位科学家也利用胚芽鞘进行进一步的研究。之后我利用多媒体课件分别展示达尔文及几位科学家所做的实验,让学生讨论,发现实验的不足以及总结实验的结论,跟着科学家的脚步一步步来探索生长素的发现,最后学生归纳总结植物向光性的原因。这样不仅解决了问题,还有助于培养学生运用科学的方法解决问题的能力,也让他们体验了科学发现是一个不断深化的过程。
策略二:提高教师对教育功能的认识
众所周知,教师是传授知识的主体,教材是教师教学的工具,能否发挥教材教育功能的关键在教师。同样,为了有效发挥生物学史教材的教育功能,生物教师本身也必须具有较高的生物学史素养,这样才能在掌握生物学史知识的基础上,从认识生物学史的角度,来把握生物科学的发展轨迹与规律,才能挖掘生物学史的教育功能。不仅如此,提高生物学史的认识对教师全面发展和把握生物学科的知识体系,提高自身的教学水平具有长远的意义。
策略三:对生物规律进行合理的总结
生物学史教学作为一种教学活动,必然有其自身的规律,只有掌握了这些规律,才能进行有效地教学,才能使教学达到预期的目的。生物学史教学有着多方面的规律,目前需要尽快认识和把握的,如生物学史科学与知识、技能教学之间的关系;生物学史教学内容之间的关系,如科学家故事、科学探索的背景、科学发现过程、方法论等之间的关系等。教师对这些关系的认识、协调与处理,既是提高生物教学质量的基础,也是保证其健康发展的条件。只有当真正解决好生物学史教学与知识,技能教学之间的关系,才能保证生物教学质量的全面提高,才能促进学生思想品德、科学素质、智力和操作技能的均衡发展,而不致走向顾此失彼、矫枉过正的偏颇境地,甚至阻碍了生物教学的正常开展。
策略四:开展生物教学实践研究
由于应试教育,使目前生物学史教学被相当多的生物教师所轻视,从而使教学方法较为落后,一般仅限于传统讲授的教学方法,这种教学不可能充分体现完整生物史的教育功能和思想。为此,广大教师必须重视生物学史教育,有计划地组织生物教师在实践中开展生物学史教育研究,深入分析教材内容,适当补充科学史料,积极改进教学方法,最终能真正达到素质教育的目的。例如在高中生物教材中作为课程内容要素的科学史有:植物生长素的发现过程、人类对遗传物质的探索过程、光合作用的探究历程等,而仅仅作为素材的科学史有:稳态概念的提出和发展、促胰液素的发现、细胞膜结构的探索历程等。教材中的生物学史的内容还远远不够。因此,教师应进行生物学史教材的分析,适当补充有关科学探索的背景、科学发现过程以及方法论方面的生物学史材料,挖掘教材的教育功能。提高学生学习的兴趣和能力,促使学生动手学习科学发展历史,领会科学精神,掌握科学思维方法,提高学生的科学素质。
课程群内部各门课程间存在较多重复及衔接问题
很多内容课程群内部多门课程都有涉猎,重复内容较多,如DNA的复制、基因的转录与加工、蛋白质的生物合成、原核与真核细胞的表达调控等诸多内容在生物化学、分子生物学、基因工程等多门课程都有涉猎,而且都作为重点内容,重复内容较多,造成学生在学习中重复学习,学习兴趣不高,而当前分子生物学与基因工程等最新的研究成果与进展等学生感兴趣,希望学习的内容却由于课时限制无法传授,存在较大的衔接性问题,迫切需要进行课程群各学科间教学内容进行内部优化改革。另外,课程群实验教学内容也存在诸多纰漏,实验内容仍然滞后于学科发展,大多实验课教学是与理论课教学相对应的,以验证性实验为主,缺乏综合性、设计性实验,内容单一、重复严重[6]。
课程群管理模式的滞后
虽然生物科学专业开展了课程群授课模式,但各门课程之间缺乏有效的沟通[7]。承担各门课程的各个教研室分属于不同的系科,不能充分的将各门课程有机的整合,尤其是缺少有效、科学的管理模式。重视年轻教师的培养,促进特色专业建设,推动合理的“专业课程群”课程管理模式。因此,要想在当前工作的基础上使生物科学专业学生培养质量全面提高到一个新的高度,迫切需要对生物科学课程群进行整合与优化,系统规划一个新的改革方案,切实有效的解决课程群间重复、衔接及课程群管理问题[8]。
蚌埠医学院生物科学专业工作基础
中图分类号:G642.423文献标志码:A文章编号:1674-9324(2018)12-0268-03
生物科学是21世纪的领先学科,大多数高校都设有生物科学学科,该学科的基本理论是在实验基础上建构起来的,理论与实践紧密结合。而作为生命科学的基础学科,《分子生物学实验》是一门应用广泛的学科,涵盖生物学、医学、农学乃至药学,是从事生命科学研究的必备研究技能。分子生物学是在分子水平上研究生命现象的科学,通过研究生物大分子(核酸、蛋白质)的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质。《分子生物学实验》是生命科学研究领域中融技术前沿性、创新性、挑战性于一体的大型专业实验课程,是学生直接接受分子生物学基本技能和前沿技术训练,培养学生科研技能、科研思维,进而提升学生研究素质。《分子生物学实验》是生物科学专业的一门重要专业能力实践课,为必修课程。为了使生物科学专业人才能够更好地掌握分子生物学的理论知识和实验操作能力,长江师范学院生物科学专业在很早就开展了《分子生物学实验》课程,教学内容也随着学科发展不断进行改进,但随着分子生物学的快速发展以及硬件设施的不断改进,传统的《分子生物学实验》课程教学产生了不少问题急需解决。为此,本文以长江师范学院生物科学师范专业为例,针对《分子生物学实验》教学实践中存在的不足,根据学生培养目标和课时要求,对高校《分子生物学实验》教学进行改革,将课程教学改为实践教学周,以提高分子生物学实验教学质量,增强师范生的综合素质。
一、生物科学师范专业《分子生物学实验》实践周教学特色
生物科学师范专业《分子生物学实验》课程特色。分子生物实验技术自开设以来,成为当今研究生命科学各学科和医学领域中重要的研究工具,紧跟科学前沿,在分子生物学教学中,实验教学占有举足轻重的地位。为了使生物科学专业人才能够更好地掌握分子生物学的理论知识和实验操作能力,我校生物科学专业在很早就开展了“分子生物学实验”课程,教学内容也随着生物科学的发展而进行创新与改革。实验内容从起初的几个相互独立的简单实验项目,逐步演变成综合性分子生物学实验。目前的课程内容是依据遗传信息传递的规律及教师的科研内容进行设置,并进一步整合成为系统的综合性实验,实验内容包括基因克隆、遗传多样性检测、分子标记、DNA指纹图谱构建、基因功能验证等实验项目。因此课程实验所需仪器比较昂贵,实验周期也相对较长。通过本课程实验教学的学习,使学生获得核酸物质的提取、分离、纯化与鉴定、电泳技术、引物设计、PCR扩增、分子标记、基因克隆等方面的独立实验能力或职业技能。强化学生创新思维、独立解决问题的能力和分子生物学领域基本操作技能,提高学生在分子生物学领域综合运用实验技能或职业技能分析和解決问题的能力,培养学生发现问题、分析和解决问题的创新精神。通过学习本课程使学生从分子水平认识生命现象和生物学规律,能够对学生的毕业课题研究设计和今后的科研生涯提供极大的帮助,为今后从事相关专业的研究、教学工作奠定坚实的基础。
二、生物科学师范专业《分子生物学实验》教学中存在的主要问题
(一)实验条件差,实验经费不足
由于《分子生物学实验》相关仪器和药品都较昂贵,仪器设备往往有限。而经费是限制《分子生物学实验》课程教学的重要因素,缺乏经费直接导致设备套数、药品、耗材数量不足,学生动手机会减少。上课人数较多,但仪器设备等有限,必定影响预期的实验教学效果,如多组学生共用一套移液器,有的学生上完《分子生物学实验》,连移液器都不能正确使用。另外,由于缺乏计算机机房,《分子生物学实验》中生物信息学方面的实验无法开展。
(二)教学方式单一、学生学习积极性不高
传统的教学老师讲原理和步骤,学生按老师指导进行操作,学生思考和主动参与的过程就被省略了,动手完全与动脑脱节。动手能力的培养是实验教学的一个重要内容,但不经思考地完成实验根本谈不上能力的培养。另外,实验室缺乏多媒体设备,许多教学图片及视频无法展示。由于被动参与实验、为了混学分或对分子生物学较陌生,多数学生参与实验的积极性不高,甚至有的在一旁观看别人操作自己根本就不动手,最后照抄别人的实验结果。
(三)实验教学安排、管理不合理
一是,课时安排少,随着课程改革及新培养方案的实施,长江师范学院《分子生物学实验》课程只有18个学时,如此少的课时要学生学习分子生物学实验技术,给课程教学带来了新的挑战。二是,《分子生物学实验》项目所需实验时间较长,有时需要较长时间的等待,如PCR扩增,需要3—4小时,而许多实验可以连续做完。传统《分子生物学实验》教学按周和学时划分实验,使实验连贯性差,学生在实验中不知道做的实验有什么用。而老师为了在规定时间或更短时间完成实验,往往选择简单的实验,或一些实验过程老师只向学生进行讲解,不要求学生进行操作,学生不参与实验的全部过程,导致学生只知其一、不知其二。三是,实验分组不合理,一般4—5个人一组共同完成一个实验,而实验仪器相对较少,有些仪器或实验只有部分同学进行操作,其他学生只能观望,严重影响实验的效果。
(四)课程考核单一
教师对实验教学要求较低,考核方式一般是通过学生的平时成绩结合期末实验理论及操作考试进行考核。其中,平时成绩包括:验预习报告、原始记录和实验态度;实验技能;实验报告。各部分成绩的比例如下:实验预习报告、原始记录、实验态度和实验技能占20%,实验报告占40%,实验理论及操作考试占40%。这种单一的考核方式不易调动学生的学习积极性,靠抄取他人实验结果和实验报告、临时反复操作仪器和背诵实验原理,一样可以取得较好的实验成绩,使实验课程在促进学生能力发展方面的作用有限。
三、生物科学师范专业《分子生物学实验》实践周教学建设与改革
(一)加强实验室建设,增加实验经费
实验室依托中央与地方共建特色优势学科实验室——作物遗传育种实验室、武陵山特色植物资源保护与利用重庆市重点实验室以及武陵山片区绿色发展协同创新中心的建设,购置了大量分子生物学仪器设备,教学与科研共用相关仪器设备,以科研促进教学的提升,如购置50套移液器,保证上课时每位学生人手一套移液器。建立生物科学专用机房、在实验室安装多媒体设备,可以进行生物信息学相关实验及实验课多媒体教学。同时向学校申请《分子生物学实验》实践周专用经费,保证实验相关药品的购置。
(二)多元化教学,提高学生学习积极性
实验教学以大组单位,每大组人数不超过30人,将学生分成1人1小组,独立完成实验内容。实验教学采用实验现场操作、多媒体课件教学、专题讲座、专题讨论及机房上机的方式。第一次上课时可以组织学生观看相关科幻电影或进行专题讲座,以提起学生的学习兴趣,实验中等待的过程可以组织学生就大家关心的分子生物学技术进行讨论,如转基因及安全性、你能否接受克隆人和生物武器等。“任务驱动和问题导向”,鼓励学生自主进行课前学习、独立思考,发现问题,积极解决问题,再通过课堂与教师交流,完成知识的内化。并且全天候开放实验室,作为实验教学的课外延伸,增加学生实验训练的机会,实验结果不理想时,也有机会利用课外时间快速重做,提升学生学习积极性,增强学生的动手能力,提高教学质量。实施教学科研一体化,将教师最新的课题研究内容引入实验教学。同时鼓励部分优秀学生参与教师科研项目,教师指导学生开展分子生物学方面的创新创业训练项目和科研项目。
(三)实践周教学,提升实验的连贯性
实验教学改为实践周,实验共40个学时,在一周之内完成一个综合性实验,如“玉米rDNAITS序列克隆及分析”、“胭脂萝卜花青素生物合成结构基因克隆”、“榨菜种质资源遗传多样性的SSR分子标记检测”、“胭脂萝卜新品种DNA指纹图谱构建”、“胭脂萝卜DFR基因过量表达效应分析”和“参与调控胭脂萝卜花青素生物合成转录因子MYB的筛选”等来源于教师科研的实验,提高实验的连贯性和教学质量。每学期开学之前相关老师必须讨论制定好详细的分子生物学综合实验实践周的实施方案。
(四)加强教师指导和课程考核,提高教学质量
教学需要4—5名相关教师,将学生分成两大组交叉进行相关教学。1人一个小组进行实验,多环节评价学生实验操作的过程,注重实验基本操作能力的评价。考核内容包括实验预习及原始记录、实验操作、实验报告、实验态度和学术报告5个部分,其中实验预习及原始记录占10%,实验操作占30%,实验报告占30%,实验结果占20%,学术报告占10%,实验成绩总分100分。新的考核方式更注重实验过程的考核,能有效地保证教学的质量。
中图分类号:G633.91 文献标识码:B 文章编号:1006-5962(2013)06-0250-01
新课程改革至今,使我国的基础教育发生了巨大的变化,特别是在提高教学有效性上做出了积极的努力,也取得了一定的实质性进展。那么,在新课程理念指导下,如何指导学生进行高考有效复习,既能提高成绩,又能提高学生学科素养,就生物学科,谈一下高三生物复习的三个重要环节。
1 梳理知识,夯实基础
"题在书外,理在书中"是近年来高考命题的一个重要原则,因此在高三生物复习过程中,基本概念、规律、方法、技巧要落到实处,准确掌握基础知识的内涵和外延,做到融会贯通。高三生物复习中不能脱离课本和考纲,要正确理解《考试说明》中的考试目标,针对基础知识和基础能力的培养应从以下四个目标入手:
1.1 对生物科学基础知识的理解能力。重视能力和素质的考查是新一轮高考改革的一个特点,考能力离不开知识的载体作用,离开了知识的积累,能力很难形成。强调对生物科学基本知识的考查,并不是要求学生死记硬背生物科学的某些专业名词、术语,而是要求学生能够解释和说明所学生物科学基本知识的含义,并能用适当的形式(如文字、图或表)进行表达。这个目标分为三条:⑴理解生物科学的基本概念、原理和规律。不但要知道它们的含义,还要知道它们的前因后果、适用条件,以及相关概念之间的联系和区别。⑵定量描述生物科学的现象和规律。包括用数学知识处理生物问题,以及用简单的图、表和数据描述生命活动的特征等方面。⑶了解生物科学发展的最新成就和成果及其对社会发展的影响。
1.2 设计和完成实验的能力。生物科学是实验性科学,科学概念、原理和规律都是由实验推导和论证的。生物科学的重要知识常伴有实验是现行高中教材的一个重要特点。了解实验目的、实验原理和实验步骤,会控制实验条件和使用实验仪器,会观察和分析实验现象,解释实验结果(数据),并得出实验结论,对基础知识的理解具有重要意义。
1.3 能读懂生物科学方面的资料。人们对自然界的各种现象和规律通常是用文字和图表来描述的。与文字相比,图表描述生物科学的研究成果具有直观形象的特点,要求学生能从图表中提取所需的信息,并具备基本的生物科学知识以及判断、推理和计算能力。
1.4 对生物科学基本知识的应用能力。学习生物科学的基本知识仅仅停留在理解上是不够的,还要能在理解的基础上,懂得生物科学知识的实用性和社会价值。
2 穿珠结网,构建网络体系
建构主义认为,学习的过程是学生主动建构知识的过程。美国心理学家J.S布鲁纳(J.S.Brunner)认为,只有当新旧知识密切联系在一起时,学生才容易记住这些知识,而加强知识联系的重要方式是借助知识本身建立知识体系。
2.1 构建学科知识体系 。高三生物复习时,更容易借助知识本身建立知识体系。因为高三学生对书本知识已经有一定的认识,只是这种认识可能是凌乱的、分散的,而此时若引导学生抓住主干,建构知识体系,形成知识网络,那么复习效果必然事半功倍。
弄清知识间的内在联系,是学科能力向综合能力转化的知识基础。能力是建立在知识这个载体上的。例如生命的物质和结构系统、生命的自我更新和调节系统、生命的自我复制和发育系统以及生物与环境关系系统,这四大系统共同构成全书的知识系统。在复习过程中,将知识系统化、网络化,才有利于知识的迁移,这是实现学科能力向综合能力转化的基础。
2.2 专题复习,培养综合能力。就生物本身的复习而言,先构建知识体系,配合经典题例,将主干知识、重点知识向纵横方向引申和扩展,之后再整合知识网络系统进行专题复习。
(1)按知识分专题--体系专题,利用知识辐射法和概念图建立起完整的知识体系
(2)按实验分专题--实验专题,如:验证性实验,对实验操作、原理、程序、现象和结论的分析、归纳、总结。
(3)按题型分专题--题型专题,如:曲线坐标和图形图表能力的培养,遗传规律题的数据分析和概率计算能力的培养
(4)按热点分专题--热点专题,如:基因工程、西部大开发等专题复习应有主次、轻重之分,当然各专题之间并不是独立的,而是要形成一个整体,并运用自如。在最后冲刺阶段留有一些时间进行热点问题和题型分类复习,以提高这方面的应试能力。
3 调整心态,激发潜能
健康积极的心态是提高复习效率的重要保证,也是高考成功的关键,培养良好的心理素质与科学素质的培养同样重要。高三学生具有什么样的心理特点,在平时的教学工作中针对这些特点有目的的进行调整,从而最大程度的提高生物复习的有效性。
“兴趣是最好的老师。”古今中外的教育家无不重视兴趣在智力开发中的作用。进入初中后,学生在身体和心理等方面都已经具备了接受初中教育的条件。随着知识、经验、技能的不断丰富,他们已不同程度地产生了表达自己对周围世界的认识和情感的要求,这正是对初中学生进行培养教育,促进他们身心发展的良好时机。兴趣是获得知识的内驱力,它影响着学生的学习行为与效果。学生对所学学科兴趣浓厚,其学业成绩一般都比较理想。因此,在教学中努力激发、调动学生的学习兴趣,就成了教学研究的重要课题之一。
初中学生喜欢表扬,喜欢出风头,喜欢令名在榜,我针对学生这个特点采取多种形式的教学策略,有效地激发了学生生物学习的兴趣。本文仅就生物课堂教学中如何培养学生的学习兴趣谈谈个人的一些看法和体会。
一、以实物观察、实验演示或生物事实导入新课,激发学生的求知欲
要集中注意力,不放弃偶然目标,不轻易放过那些你甚至觉得毫无关系的现象。长期训练,使之形成一种一丝不苟的科学习惯。反复观察,找出实验中产生某种现象的原因,透过现象看本质。
例如,在讲“鱼的形态”时,先让学生观察活鲫鱼的外形、体色、体表结构及其运动状态,然后分别剪掉它们的胸鳍、背鳍和尾鳍,再让学生观察其运动状态的变化。学生们看到剪掉背鳍的鱼会失去平衡而侧翻,剪掉胸鳍的鱼只能向前游动而不会转弯,剪掉尾鳍的鱼游动速度明显减慢、身体摇摆不定。这些现象使学生们异常兴奋,自然激发了他们对理论学习的浓厚兴趣。
模拟试验优点是花费少,简单,易于操作,容易使不能用感观了解的现象直观化。再例如模拟保护色的形成,利用约3厘米长度的红、蓝、绿、黄、褐等多种颜色,相同数目(每种约20条)在众目睽睽下撒到一小块草坪上(一米见方即可。范围小更能说明问题),自己或他人马上去拣回,结果不同颜色的拣回的数量不同,在同样的草坪上结果会相同。重复多次,就可以让学生认识保护色的作用。再加以说明,难以拣回的就难被敌害发现,活下来才有机会繁衍后代,经过一代又一代的积累,与环境颜色相似的就在自然选择中生存了下来。这个过程就是保护色形成的过程,此实验活动就可模拟生物保护色的形成。
二、适当介绍生物科学研究的新成就及其发展前景,给学生以启迪
生物科学是当代科学的前沿,生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,它正以空前的魅力吸引着无数科学家为之献身,生物领域中众多的未知数正期待着年轻一代去探索,去寻求答案。因此,在课堂上适当介绍生物科学研究的新成就,可以有效地给学生以启迪。
生物学基础研究方面,最新的科研成果也有很多很多。最显著的有:1、干细胞研究,尤其是其中的iPS和胚胎干细胞研究;2、测序的最新成果,能够将物种的全基因组测序缩短到几天,几万美金就能完成。3、艾滋病毒疫苗研究最近也有所突破。4、纳米生物学(尤其是研究单分子的生命科学)进展迅等等
如果人生了不可逆转的病变,生命受到威胁时,挽救生命的唯一办法就是器官移植。为了解决器官的来源问题,也为了预防移植后出现的排异现象,科学家们采用基因工程的方法,培育出带有人类某些基因的动物。经过基因工程改造的“猪心”、“猪肾”等,可望在不久的将来进入人体执行正常的生理功能。
比如在农业中转基因作物,植物抗病研究,在医学上的诊断包括肿瘤诊断,遗传病诊断。在食品上的微生物测定。然后到法医学上的鉴定DNA等等都用到。
事实证明,这种潜移默化的熏陶在学生中产生了巨大的影响,他们非常关注生物科学发展的动向,科学成就成了学生们谈论的话题。我的学生中有许多人进入高等学府的生物专业、医学专业学习,准备为21世纪生物科学的腾飞贡献毕生的精力。
加强演示实验、分组实验,培养学生的观察能力、动手能力和思维能力。