化学生物学的概念范文

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概念图(Concept map)最早是由美国康奈尔大学教育系的诺瓦克教授在20世纪60年代提出的一种科学的教学策略。自开展研究概念图以来，国外有关概念图在理论研究和应用两方面都取得了丰硕的成果。然而，我国有关概念图的研究却非常少，即使是介绍性的文章也不多。

研究表明应用概念图进行教学，能够显著地改善教师和学生教与学的效果。具体包括(1)学习者通过制作概念图，可以对所学知识进行整合，建立新旧知识间的联系。在此过程中，学习者必须搜集多方面的信息，并对其进行选择综合，从而确定它们之间的关系，因此避免了被动学习，加强了主动学习，提高了学习者的学习能力；(2)教师制作概念图，有助于其梳理教学内容之间的关系，更加准确地把多知识有效而系统地联系起来，展示给学生。这种实践有助于教师提高自身素质，更好地为学生服务等等。

生物化学课程是生物学专业类学生的基础课程，学好生物化学是学好其它生物学课程的基础。生物化学课程涉及的概念非常之多，其间的联系也甚为复杂。传统的教学方法基本属于教师讲，学生听，结果是大部分学生处于被动学习状态，学生掌握的知识要么是清楚的、零散的、分割的，要么是完全概念不清而且混乱。只有部分学生能够通过自己的努力，对所学知识进行整理，找到知识点之间的联系，从而拥有系统的、完整的知识体系。如何帮助学生克服学习中存在的问题，提高学生的学习效率和改善学习效果是困扰教师的一个难题。充分利用概念图，开展生物化学教学有利于解决上述教学中的难题。

概念图在教学上具有以下三个含义，我们将尝试其在生物化学教学中的应用。

一、概念图作为一种教学的技能

概念图作为一种教学的技能已经被许多教师广泛认可和接受。教师通过制作概念图，对所教知识进行梳理、综合，在原有将众多知识点单独、零散地展现的基础上，以包含各知识点以及其联系的体系以概念图的方式呈现给学生，从而使学生系统掌握所学的知识，摆脱众多概念无序地堆放在一起的局面。例如：糖代谢包括几个部分：糖原的合成与分解、糖酵解、三羧酸循环、糖异生以及磷酸戊糖途径等部分。对于初学者而言，每个代谢途径的反应以及催化反应的酶，以及酶的调节过程，需要花费大量的精力去理解记忆。平时在记忆这些小知识点的同时非常容易忽略各代谢途径之间的联系，产生“只见芝麻不见西瓜”的现象或者即使注重了代谢途径问的联系，也会忽略其中某一途径与另一途径的联系。如何找到各代谢途径间的相互关系，帮助学生在掌握各单个代谢途径的基础上，将糖代谢的途径联系起来形成整体概念，在学生完成糖代谢的学习任务之后，教师通过梳理总结制作了以下概念图来解决上述问题。

通过制作概念图，教师可以将生物化学中的难点和重点内容简洁明了的方式呈现给学生，帮助学生系统完整地掌握生物化学的知识。

二、概念图作为一种学习的策略

国内外研究结果指出，概念图可以有效地改变学生的认知方式，大面积的提高学生的学习成绩和自学能力。学生的认知方式主要有：记忆、规则、质疑和应用四种形式。然而，普遍认为选择规则方式进行认知的学生，比选择其他认知方式的学生，在进行有意义学习时更具优势。运用概念图进行学习的策略，学生采用的是规则的认知方式，即在学习新概念时，总是试图去分析概念之间的关系，并加以理解与记忆；而在传统教师讲，学生听的学习系统中，学生主要采用的是记忆认知方式。因此，概念图是一种有效的学习策略，能够调动学生主动学习的积极性。在教学过程中，教师的感受是只有调动学生主动学习的积极性、教会学生如何学习，才能有效地改善教学效果。例如：针对蛋白质的合成部分，教师可以要求学生制作概念图以帮助他们全面理解和掌握本章的内容。在概念图的绘制过程中，学生不得不主动地思考、总结和综合所学知识，这一过程使他们对蛋白质合成的理解不再局限在蛋白质的合成场所核糖体(rRNA)、合成的信息模版(mRNA)以及合成原料的携带者tRNA和合成所需要的因子等单个知识点，而是在掌握单个知识点的基础上更加注重了他们之间的联系，从更深层次理解蛋白质合成的全过程。

三、概念图作为评价工具

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1.1 消极影响

苏霍姆林斯基指出：“在学生的意识中，不明确的、模糊的、肤浅的表象越少，压在他肩上的负担就越轻，他的思想对于学习新知识的准备就越充分，他在课堂上的脑力劳动的效果就越好.”可见前概念对科学概念的学习很多起消极影响.所以，对物理现象的片面或错误理解而产生的前概念，将会成为学生学习物理的障碍，这些错误的前概念如果得不到及时纠正，学生就会觉得物理很难学.例如，学生的生活经验告诉他们，力是使物体运动的原因，物体运动一定是受到力的作用，所以他们会认为在空中运动的足球仍然受到脚的踢力.平时照镜子的经验告诉他们，当他远离镜子时，自已的像看起来变小了，所以学习平面镜成像特点时他们对像与物大小相等的结论深感怀疑.生活中他们认为铁比木块重，铁放入水中会下沉而木块放入水中会漂浮，所以认为重的物体受到的浮力小而轻的物体受到的浮力大.这些片面的甚至错误的前概念已经对科学概念的学习制造了许多障碍，要让学生牢固掌握科学的物理概念，就必须打破这些不正确的认知图像.

1.2 积极影响

教学实践也证明，学生头脑中的不少前概念有助于科学概念的建构与掌握，对教师和学生来说都是一种资源. 我们应把这种“资源”作为让学生理解新知识的“生长点”，引导学生从原有的前概念中生长出新的科学概念.例如“铁比木头重”是密度的前概念；“冬天，室外的铁块比木块的温度低”是热的良导体的前概念；“平面镜成的像看起来随距离的变大而变小”是视角的前概念.教师应抓住这一契机，帮助学生建构正确的物理概念.还有一些前概念本身已经很接近科学概念，只要稍作深化就能整理出科学概念.例如，学生通过推箱子的经验可以得出影响摩擦力大小的因素，通过坐车看见树木往后退得出运动的相对性原理.

2 物理前概念的成因及常见前概念举例

建构主义理论认为，个体的学习过程，是个体自己主动建构知识的过程.在这过程中，个体通过已有的认知结构对输入的新信息主动地进行选择、加工和编码，从而建构自己对新信息的理解.由于个体经验背景的差异，在特定的学习情境下，个体只能理解到事物的某些方面，没有全面、标准的理解.中学物理学习中，学生形成前概念的途径很多，常见的有以下几种.

2.1 日常生活经验

学生在日常生活中，已从大量的物理现象中获得了不少物理方面的感性知识，积累了许多生活经验，但这些凭直观感觉学习到的东西不一定都是正确的.例如，用力推桌子，桌子就运动，停止用力桌子马上停止运动，所以学生认为物体要运动就一定要受力，认为踢出去的足球能继续在草地上运动是因为足球一直受到脚的踢力；认为推物体不动是因为推力小于摩擦力；推物体时摩擦力阻碍前进，所以认为摩擦力总是与物体运动方向相反等等.

2.2 其他学科知识的负迁移

数学知识是学习和研究物理学的重要工具，能否恰当运用数学工具解决物理问题也是衡量学生能力高低的重要方面.但物理学不同于数学，物理学更重要的是物理事实、物理本质和物理关系.学生由于从小就接受数学教育，在思考物理问题时常常有“数学惯性”，用数学思维来理解物理概念.比如对公式R=U/I的理解，学生用数学思维，就认为电阻与电压成正比，与电流成反比，却忽视了电阻是导体的一种物理属性，与电压和电流没有成正比和反比的关系.类似的理解还有密度，速度，比热容，热值等.

2.3 进行不恰当类比

类比是推理的一种重要方式，是人们认识新事物或做出新发现的重要思维形式.但类比的结果是否正确，还需要经过实践检验.学生在学习一些物理概念时，运用类比思维可得到很大帮助，但有时用其它概念来类比推理一些物理概念时，会导致错误的结论.例如把电流比作水流，把电荷的移动比作水的流动，以为电荷像水一样在电路中不停地快速移动.

2.4 对词语的曲解

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一、错误概念的形成原因及特点

错误概念的形成受学生、教师、学习内容等多种因素的影响。学习的实质是学习者在已有认知的基础上对新刺激、新内容进行新的意义建构，这是建构主义关于学习的最重要观点。在这个过程中，日常概念的干扰、知识的负迁移、心像系统的替代、学生的心理发展水平等，对学生错误概念的形成具有重要影响。

1.日常概念的干扰

日常概念（daily conception）是学生在日常生活中直接观察事物的外部特征而形成的概念。它一般在专门的教学之前获得。随着儿童交往、提问的逐渐扩大，日常概念形成了儿童对于世界的观念建构和再建构。如，刚出生的儿童会认为所有事物都有生命。随着经验的积累，这一观念再次建构为：只有移动的物体才有生命。因为汽车是移动的，所以有生命，而小草是不动的，所以没有生命。由于日常概念往往没有触及对事物的本质理解，因而具有宽泛性、多义性和模糊性等特点，对学生学习科学概念往往造成干扰。例如，学生在学习几何中的“垂直”概念时，根据日常观察和狭义的理解，总是认为，一条直线水平、另一条直线与之相交成90°所形成的图形才叫垂直。又如，生物课上，学生往往认为果实都是可以吃的，鸟类就是会飞的动物等等，不一而足，从而导致错误概念的产生。

2.知识的负迁移

迁移是指一种学习情境对另一种学习情境的影响。知识的学习离不开迁移。从两种学习情境相互影响的效果方面看，迁移分为两种：正迁移和负迁移。两种学习互相促进，形成正迁移；两种学习互相干扰或冲突，则形成负迁移。知识的正迁移和负迁移取决于两种学习在内容、过程、环境、条件等方面的相似性。当学生用先前经验和心向去建构内容、环境、条件等已发生变化的新任务时，就会造成对新任务的干扰，影响当前任务的学习。如，两种不同的语言，在语法规则上有很大的差异。学生如果根据先前的语法学习经验来建构另一种语言情境中的语法知识，往往会造成对概念的错误理解。又如，同一种化学物质在不同的条件下会产生不同的化学反应。当条件发生变化后，先前化学反应过程和结果的习得性知识极易形成学生的某种心理定势，对当前的认知产生不利影响，从而导致错误概念的发生。

3.心像系统的替代

1986年，加拿大心理学家Paivio及其团队提出了人脑认知系统的“双重编码”理论[2]。该理论认为，言语系统和心像系统，作为人的大脑认知系统中的两个子系统，分别对不同信息进行编码、存储等处理。前者主要处理言语类信息，后者主要处理声音、图像等非言语类信息。两个系统既独立又联系，既分工又合作。同时运作，可以降低学习负荷，增强理解、记忆能力，大大提高学习效果。这就是人们常说的“左右脑”全脑学习。但是，这两个系统在执行任务时并不是平均运作。多数情况下，某个系统比较强大时，另一个系统就会变得弱小。在早期概念教学中，这种不均衡被教师放大了。幼儿和小学教师在教授具体事物的概念时，一般直接用概念例子进行实物直观或模型直观，启动了儿童的心像系统，却疏忽了对儿童关于概念本质特征的言语信息输入。比如，花朵、交通工具，昆虫等概念。图像等非言语类信息的过多输入使得儿童的心像系统替代了言语系统本应发挥的作用。虽然，心像系统在理解和记忆概念时，有其自身的优点，如丰富性、深刻性、形象性、整体性等，但是它并不能取代概念定义的明确性、不变性和抽象性。最主要的是，它缺少概念定义的排他性。当然，把抽象的定义硬塞给低龄儿童确实不妥，但教师不可不作为，可将反映概念本质特征的抽象语言（即概念定义）进行具体、形象地言语转化后，配合直观教学，以灵活方式呈现出来。教师对概念定义的不作为，导致学生仅仅建立了概念的整体心理映像，对概念本质特征的理解模糊、易变，知其然而不知其所以然，为错误概念的产生提供了土壤。

4.学生心理发展水平的制约

20世纪最著名的发展心理学家Jean Piaget将学生从出生到成人的认知发展分为感知运动、前运算、具体运算和形式运算四个阶段[3]。这就是著名的Piaget认知发展阶段理论。它充分反映了学生心理和认知发展的阶段性差异以及在同一阶段内发展所具有的共性。知识的教学受到学生心理发展水平的制约。因此，教师在教学时，不能无视学生的心理发展水平（即学生的知识背景和认知水平）随意选择教学内容与方法，而应与之保持同步。如果教学内容与方法低于学生的心理发展水平，就会形成无效的教学，学生将得不到发展；超出了学生的心理发展水平，就会造成学生对概念的错误理解，甚至无法理解。例如，小学生的认知发展正处于具体运算阶段，如果数学教师忽略了这一点，对学生传授方程、函数等形式运算的内容，将会导致学生对这些概念的误解甚至不解。

错误概念具有广泛性和隐蔽性。不仅是儿童，即使是在大学生和成人中也屡见不鲜，并深藏于人的观念之中。由于错误概念通常能“解释”一些客观事物的表面现象，符合直观观察，表现出“合理的”一面，因此还具有顽固性。原有的错误概念可以引发新的错误概念，形成知识学习的恶性循环，具有很大的破坏力。

二、概念转化的条件

Posner等人在认知建构理论的基础上，提出概念转化（conceptual change）的条件理论[4]。他们认为，一个人的原有观念要发生转化，应具备四个条件：

一是对原有概念的不满，即它已经无法解释当前发生的学习情境，因而使学习者感到失望。二是新概念的可理解性。学习者能够理解新概念及其组织方式，这是学习者建立新的科学概念的前提条件。三是新概念的合理性。新概念与个体的其他知识经验、信念等保持一致，能够实现有效整合，而不是相互发生冲突。四是新概念的有效性。新概念能够提供对当前学习情境更好的解决方案，体现出巨大的价值和潜力。学生认识到新概念优于原有概念，是实现概念转变的现实动力。

个体的经验背景也是影响概念转化的重要因素。Posner等人称之为“概念生态”（conceptual ecology）[4]。它包含以下几个组成因子：一是认识信念；二是原有概念；三是获取知识的方式；四是解释知识的方式；五是问题解决策略；六是情绪情感；七是对科学本质的看法。概念生态构成的要素，例如问题解决的策略、情绪情感等，对学生学习的过程产生非常重要的影响，也都可能对不同的学习者的概念转化产生影响。1992年，针对该理论由于未重视学生的学习态度和动机所引起的质疑，Posner对此理论作了一些修改，把学习的动机因素也纳入概念生态中，进一步完善了概念转化的条件理论[5]。

三、促进错误概念转化的教学策略

有效的教学策略是实现学生错误概念转化的根本途径。在研究学生的心理发展水平的基础上，根据知识建构的过程和规律，尝试“探测错误概念引发认知冲突建构科学概念运用科学概念元认知监控（反思）”的五步转化法，是促使错误概念向科学概念最终转化的完整的、行之有效的教学策略与方法。

研究学生的心理发展水平，是教育适应学生身心发展规律的必然反映，是教学促进学生发展的客观要求，也是有效教学的基本条件。一切优化的教学都必须适应学生的心理发展水平和阶段特征。中小学生的心理发展多数处于具体运算阶段，在理解和运用概念时，需要具体经验的支持。针对这一心理特点，教师在教学中应综合使用实物直观、模型直观和言语直观，引导学生动手动脑，深入观察和实验，在此基础上进行感性概括，形成感性认识，并在教师的指导下进行理性概括，从而获得正确的概念。

1.探测学生的错误概念

在教学过程中，教师需要探测学生的错误概念。这是实现错误概念转化的前提。在揭示新概念之前，教师应首先尽力去了解学生对当前情境或任务的想法，采用具有揭示力的探测性问题，让学生积极参与，根据自己的理解，大胆推测可能的结果。教师先提供一种开放的问题情境，采用“如果……将会如何”的形式，鼓励学生说出自己的观点。可以先将学生进行分组，学生通过组内讨论充分发表意见，由自选代表进行综合后发言，更有利于激发学生的积极性。

2.引发学生的认知冲突

这是实现错误概念转化的重要环节。怎样制造认知冲突呢？较可行的思路是：诱导学生暴露其原有的概念或想法，创设情境使其与科学概念发生强烈冲突，使学生认识到自己的原有概念与科学概念产生了无法调和的矛盾，让学生产生“震撼”，以动摇其顽固信念的基础，而不得不以批判的眼光审视他曾深信不疑的东西，才有可能发现其原有概念的局限性和错误之处，才能彻底地抛弃它们。

3.建构科学概念

引发学生的认知冲突不是最终目的。当认知冲突的情境发生后，教师应进一步组织学生进行讨论，引导学生去思考现象背后说明的问题，促使学生主动思考造成冲突和差异的深层次原因。在讨论中，教师不要过多地干涉，应该让学生根据自己的理解充分发表意见，自然地进行感性概括。学生通过交流一一呈现对冲突情境的理解，并去粗取精，基本达成一致意见时，科学概念的重建就开始了。教师的任务是：其一，呈现科学概念的定义，深刻揭示概念的内涵与外延。概念的内涵是对概念本质属性的界定，是此概念区别于彼概念的标志，也是解答认知冲突情境的钥匙。概念的外延是概念所反映的对象的具体范围。定义的教学是学习科学概念的关键环节；其二，综合呈现与概念本质特征相关的言语信息和图形图像信息，同时启动学生的“双重编码”系统，培养学生的全脑思维能力，提高学习和记忆效果；其三，呈现足够的概念正例和适当的反例，促使学生对概念理解的精确化。呈现正例，把符合概念本质特征的对象变化范围尽可能包括进来，可以防止“概括不足”；然后呈现适当表面相似的概念反例，可以防止“过度概括”，把不符合概念本质特征的成员排除出去。前者提供对概念的证明，后者提供对概念的辨别。二者的综合使用，则会迅速促使学生对概念定义的精确理解；其四，解释科学概念的可理解性、合理性和有效性。如上所述，新概念要被学生接受是有条件的。教师应该通过科学概念的内涵与外延、科学概念与其他相关概念之间的联系、科学概念的运用等方面的具体解释和直观呈现，使学生在主观上认识到它的种种“优点”，从而在心理上真正接纳它，实现科学概念的重建。

4.运用科学概念

熟练地运用科学概念是检验概念掌握程度的标准，也是概念学习的最终目的。但是，错误概念的彻底转化和科学概念的真正建构不是一朝一夕就能达到的，必须经过反复地运用和练习才可以实现。在概念的运用阶段，教师应考虑到概念对象各种可能的变化类型（变式），通过训练学生对概念对象各种变式的理解与运用，触类旁通，才能促使学生错误概念的最终转化和科学概念的真正建构。

5.元认知监控（反思）

元认知，就是对认知的认知。具体地说，是指认知主体对自身思维和学习活动的自我认识、自我评价、自我监督和自我调控等。元认知对学习状态的改变具有监控、评价、管理等重要功能。在错误概念转化的学习过程中，元认知的参与可以使学生激发学习动机、端正学习态度、提高注意力、选择有效的学习策略等，使学习过程从死板低效变为富有生机和高效。在学习之后，通过反思概念转化的过程及评价学习过程的得失，使概念学习得到升华，学习兴趣得到培养，学习策略得到提高。

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参考文献

[1] 陈琦，刘儒德.教育心理学.北京：高等教育出版社，2005.

[2] Clark，J.M.，Paivio，A.Dual coding theory and education.Educational Psychology Review，1991（Vol 3）.

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一、初中生物学前概念及转化策略

（一）初中生物学前概念及特征

新版生物学课程标准将生物学的概念教学提上一个重要地位，然而学生对概念的接受，绝不是靠教师加大灌输力度就能完成。因为在接受生物学科知识之前，现实生活中的经验积累已经给学习者留了下大量的感性认识，这些认识尚未经过科学的辨析和概括，就已经在学生个体的头脑中产生了与科学知识相悖或不尽一致的概念，并干扰着科学概念的形成。这就是前科学概念，它指的是个体所拥有的概念的内涵、外延及其特征与科学概念不尽一致的生物学概念。在日常教学中，老师们常常习惯将他们称为成为“前概念”，或“错误概念”、“社会概念”、“民间概念”等等。

（二）前概念转化的探究实验策略的理论基础

鉴于前概念的顽固性等特征，学者们提出种种前概念转变策略，如“合作学习”、“情景性教学”、“比较鉴别法”【3】等等。其中，探究实验法的理论基础是建构主义。建构主义的观点认为，想要学生完成对所学知识的有意义建构，让学生深刻理解该知识所反映事物性质、规律以及该事物与其它事物之间联系，最好的办法不是仅仅聆听教师关于这种经验的介绍和讲解，而是让学生到现实世界的真实环境中去探究发现、去体验，通过获取直接经验来学习。

二、“种子萌发需要光”前概念转化的实验研究

（一）关于前概念“种子萌发需要光”的调查

科学界普遍认为，大部分种子萌发是不需要光的，极少数如烟草、莴苣等萌发需要光，另外如西红柿等萌发受到光的抑制。笔者在多年的中学教学中发现，“种子的萌发过程需要外界条件――光”这一概念顽固地根植于学生心中。不论是新课讲授前、后，也不论是小学生、初中生或高中生，都有相当比例的人认同这一概念。以下是笔者在任教的七、八年段调查的结果。

此外，笔者也随机访谈了一些中学教师。28位教师中，有8人不认同“种子的萌发需要光”；19人认同。这19位教师中，有5人认为“不同种子情况不同，大多数种子萌发是需要光的”；有7人在获得答案后若有所思：“对了，种子埋在地下是可以萌发的”。

以上调查可以看出，“种子萌发需要光”这一前概念具有普遍性，顽固性和表象性。学生将自然现象表浅化，对事物的观察缺乏思辨，造成这一概念先入为主，并且在知识点学习之后仍顽固不化。对成年教师的访谈数据也从另一方面佐证了这个结论。

（二）“种子萌发需要光”概念转化的实验研究

1.实验研究的总体方案：

本研究采用等组前后测准实验设计法，图解如下：

其中O1、O3 表示前测成绩，X1是探究实验教学，X2是传统教学，O2、O4表示后测成绩，本实验采用独立样本的x2检验对实验结果进行统计分析。

2. 实验过程

笔者在实验组（10班）布置学生完成“光照（单因素）条件对种子萌发影响”的探究实验，让学生获得体验和感悟；在对照组（8班）采用传统启发、讲授分析法教学，对学生进行阐释。2011年11月新课开始实验，2012年1月期末考试结束实验。

3. 实验研究的结果

针对本次探究学习对概念形成的效果，笔者采用了实验组、对照组前后测的方式进行X2因子检验：

①实验前测：新课引入时，在对照组和实验组，教师都以启发提问的方式了解学生对种子萌发条件的已有概念：“同学们回忆日常生活中的观察，再仔细思考，种子的萌发需要光吗？”，经学生独立思考，教师让学生以举手方式回答。以下表格记录了8，10两班在这个问题学习前的认识：

前测（原始数据）

两个班的成绩无差异

②实验后测：两个月后学期结束，期末考试卷中有一道选择题涉及“种子萌发条件”这个知识点，对对照组、实验组的答题进行统计。题目如下：下列哪项环境因素是种子萌发的条件？（ ）

A、阳光、空气、水分 B、阳光、适宜的温度、水分

C、适宜的温度、水分、空气 D、水分、空气、土壤

（注：笔者认为实验是针对“光”， 答“土壤”在本实验中不计为错误，因此，答A、B属于错误；答C、D属于正确）

两个班成绩差异显著

（三）前概念转化实验研究结论

实验数据表明，在转化“种子萌发需要光”这个前概念的教学活动中，探究实验法把学生带入了真实的问题情景中，有利于激发学生的学习动机，弥补学生的课堂学习的不足。在探究实验过程中学生经过亲身的活动，发现亲眼看到的事实与头脑中的认知存在冲突，在发现、探究、解释过程中较好地实现了个体的“顺应”的过程，比起未经过探究活动的对照组来说，更好地实现了已有前概念的转化。

参考文献

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中图分类号：P5883 文献标志码：A

文章编号：672－656（202）04－000－11

0引言

大陆地壳的形成一般归结为2个典型的板块构造位置，即活动大陆边缘和板内［］。其中，板内的大陆生长与地幔柱的岩浆板底垫托作用或岩浆底侵作用（magmatic underplating）有关，而板缘的大陆生长则主要通过俯冲增生和弧陆碰撞来实现的。而且，会聚大陆边缘通常被认为是下地壳增生（包括幔源岩浆板底垫托作用和俯冲增生）的主要场所［2］。然而，很少有实例是来自活动大陆边缘的下地壳包体［2－3］。

麻粒岩包体和麻粒岩地体（尤其是高压麻粒岩）通常被认为是透视下地壳的窗口［2］。高压麻粒岩通常被认为代表高级的变基性岩，并以单斜辉石+斜长石+石榴子石+石英等矿物组合为主要特征［4－6］， 至于其他次要矿物如角闪石和蓝晶石等是否出现，取决于水活度和全岩成分［7］。高压麻粒岩不同于榴辉岩的是其矿物组合中含有斜长石和（或）贫硬玉分子的单斜辉石，而中压麻粒岩不同于高压麻粒岩的主要特征是其矿物组合中含有斜方辉石，但是高压麻粒岩在峰期之后减压过程中可能会形成以后成合晶冠状体形式存在的斜方辉石［7］。高压麻粒岩出露相当广泛，从古元古代（如华北恒山杂岩［8］）到新生代（如喜马拉雅山脉）的诸多大陆碰撞造山带中均有报道。前人研究结果显示，当变质温度超过800 ℃时，变质压力可能超过4 GPa［5］，这意味着加厚地壳（或俯冲地壳）的下部经历了高温作用。另外，高压麻粒岩有时也与中温榴辉岩共生，如华力西造山带［9］。在特定地带鉴定出高压麻粒岩有助于对涉及大陆碰撞及相关过程中下地壳演化的认识，而对高压麻粒岩相变质作用的岩石学观察和年代学测定对理解变质作用和下地壳演化之间的关系至关重要。但是，获得精确的高压麻粒岩相变质作用的时代往往比较困难。这种困难主要来自于后期多阶段变质作用叠加以及相关过程导致的矿物间同位素体系（尤其是Sm－Nd和Rb－Sr）的重置或不平衡，因此影响了对岩石的形成过程和构造背景的认识。

在过去的20年里，众多研究者对华北克拉通前寒武纪变质基底和下地壳包体岩石开展了大量的岩石学、构造地质学、地球化学和地质年代学研究，并在其形成和演化上获得了若干重要进展，进一步将华北克拉通变质基底划分为东部陆块、西部陆块及分割东部和西部陆块的中部造山带［0－］。目前就东、西部陆块沿中部造山带在大约85 Ga完成克拉通拼合已经达成共识［0－7］。拼合完成之后，在6～85 Ga期间，克拉通内部和边缘经历了一系列的拉张和裂谷事件，形成了伴随有镁铁质岩浆群侵位的拗拉槽和边缘裂谷盆地，发育有斜长岩辉长岩纹长二长岩环斑花岗岩套和A型花岗岩，以及超钾火山岩的喷发［7－22］。值得注意的是，目前已报道的古元古代高压麻粒岩相变质作用主要来自于中部造山带［8，0－3，23］，而东部陆块仅在胶东和信阳地区见有零星报道［24］。此外，对华北克拉通古元古代高压麻粒岩相变质作用的构造背景还存在2种不同的解释：一种观点认为这些高压麻粒岩形成于东、西部陆块拼合的碰撞造山环境中［8，－4］；另一种观点则认为它们是古元古代地幔柱活动的产物［8－20，24］。存在争议的一个重要原因是对高压麻粒岩相变质作用缺少直接的岩石学和年代学观察，尤其是在华北克拉通东南缘或东部陆块的南部。目前，在所研究的区域，仅见高压麻粒岩相变质作用的岩石学证据和模糊的（晚）古元古代年龄的分开报道。最近，Xu等在徐州—宿州地区发现了榴辉岩（类）捕虏体，认为它们是华北克拉通镁铁质下地壳在大约220 Ma时构造加厚形成的［25－27］。

关于华北克拉通的形成与演化，虽然受到广泛关注并日益引起国内外研究者的兴趣，但是大部分研究都集中于华北克拉通内部、北部和东、西陆块结合带或中部造山带，而东南缘下地壳的形成与演化研究则显得较薄弱。华北克拉通东南缘出露的变质基底（五河变质杂岩）和下地壳包体岩石无疑为这一研究提供了极好的天然实验室。最近的研究结果显示，五河变质杂岩中的变基性岩经历了80～90 Ga的高压麻粒岩相变质作用［28－29］。徐州—宿州一带中生代侵入体中包体的岩石学、年代学和岩石地球化学研究也表明，这些包体大部分形成于24～25 Ga并经过大约8 Ga高压麻粒岩相变质作用［25－29］。但是，有关研究区下地壳岩石的成因、形成与演化仍是亟待解决的重要科学问题。

为了更好地了解华北克拉通东南缘前寒武纪地壳（尤其是下地壳）的形成和演化过程，笔者根据近年来对蚌埠地区出露的前寒武纪变质基底和宿州附近夹沟中生代闪长斑岩中捕虏体的研究成果和进展，结合研究区已发表的相关资料，总结了华北克拉通东南缘前寒武纪幕式地壳生长和多期变质作用与改造的岩石学和年代学证据。

地质背景

华北克拉通是世界上最古老的克拉通之一，保留有大于36 Ga的古老地壳物质残留［30］。地理位置上，华北克拉通西接祁连造山带，北邻天山—内蒙—大兴安岭造山带；在南端，秦岭—大别—苏鲁造山带把华北克拉通和扬子克拉通分开（图［26］）。基于年代学、岩石组合、构造演化和P－T－t轨迹的不同，将华北克拉通划分为东部陆块、西部陆块及夹于其中的中部造山带［8，0，9，3］。笔者研究的蚌埠和徐州—宿州地区位于华北克拉通东部陆块的东南缘，距苏鲁造山带西端的郯—庐断裂带以西约00 km，距大别造山带北端约300 km （图）。区内变形的新元古代和古生代盖层，以及晚太古代到古元古代的变质基底侵入有大量小的中生代侵入体（如夹沟、班井和利国岩体；图）。这些中生代侵入体主要由闪长质和二长闪长质斑岩组成。研究区的前寒武纪变质基底主要出露在蚌埠地区（常称为“五河变质杂岩”或“五河群”［32］），并且被中生代含石榴子石花岗岩所侵入［图2（a）］；而中生代侵入体中含有大量下地壳或幔源包体或捕虏体［25－26，29，33－34］ ［图2（b）］的徐州—宿州地区则无变质基底出露。近期研究表明，变质基底出露区（荆山、怀远和凤阳等地）发育的含石榴子石花岗岩主要是由华南三叠纪俯冲陆壳岩石在59 Ma左右发生部分熔融形成的［35－36］。

研究区变质基底的岩石类型主要有（含石榴）斜长角闪岩、榴闪岩、石榴麻粒岩和片麻岩等；下地壳包体的岩石类型主要有（含石榴）斜长角闪岩、榴闪岩、石榴角闪石岩、石榴麻粒岩、含石榴角闪斜长片麻岩和花岗片麻岩等。此外，包体中还有含尖晶石石榴单斜辉石岩、含金云母单斜辉石岩和含尖晶石二辉石岩等形成于古生代（（393SymbolqB@ 7）Ma）的幔源岩石，指示北秦岭向东延伸到华北克拉通东南缘（至少到安徽宿州地区）以及在华北克拉通与扬子克拉通之间存在一个已消失的新元古代洋壳［33］。

研究区前寒武纪变质基底岩石（五河变质杂岩），主要出露于“蚌埠隆起”区（如荆山、怀远和凤阳等地），岩石类型主要有含石榴斜长角闪岩、榴闪岩、石榴麻粒岩和片麻岩等。石榴斜长角闪岩呈构造岩块或条带状产于不纯的大理岩中［29，34－36］，两者之间呈构造接触关系，反映了它们原岩的不同以及可能具有不同的演化历史，它们的原岩分别为岩浆岩和沉积岩。石榴斜长角闪岩（如样品07FY0）主要由石榴子石、斜长石和角闪石以及少量单斜辉石、榍石和微量金红石等矿物组成（图3（a）、（c）［29］）。石榴子石在成分上是均一的，为铁铝榴石镁铝榴石钙铝榴石固溶体，锰含量较低。斜长石有3种产出形式：以包裹体形式产于石榴子石中；以后成合晶形式与绿角闪石共生；以基质形式产出。富钛的棕色角闪石通常以包裹体形式产于斜长石［图3（b）［29］］或基质中，TiO2含量（质量分数，后文同）高达

382%；而产于基质中或与斜长石共生产于后成合晶中［图3（c）］的绿色角闪石几乎不含Ti。基质中残留的单斜辉石为透辉石。榴闪岩［图3（d）、（e）］主要由石榴子石、角闪石、斜长石和石英等组成，石榴子石在成分上相对均一，类似于样品07FY0的石榴子石组成；角闪石有2期，分别为早期的棕色高钛角闪石和晚期的绿色低钛角闪石，这些特征暗示榴闪岩样品也经历了类似的高压麻粒岩相变质作用及后期变质作用叠加。石榴麻粒岩的主要矿物组合为石榴子石+单斜辉石+斜长石+角闪石［图3（f）］，这种矿物组合指示其经历了高压麻粒岩相变质作用［4－6］。

研究区下地壳包体的岩石类型很丰富，如（含石榴）斜长角闪岩、榴闪岩、石榴角闪石岩、石榴麻粒岩、含石榴角闪斜长片麻岩和花岗片麻岩等（图4［29，33］）。其中，石榴斜长角闪岩（如样品07JG2）主要组成矿物为石榴子石、斜长石、角闪石、金红石、石英以及少量单斜辉石［图4（b）、（d）、（e）］。石榴子石晶体在尺度上为毫米级别，成分相对均一，为铁铝榴石镁铝榴石钙铝榴石固溶体。斜长石有3种产出形式：以包裹体形式产于石榴子石中；以后成合晶形式与单斜辉石和（或）角闪石共生；以基质形式产出。大部分金红石已退变为钛铁矿，单斜辉石被以角闪石+斜长石组成的后成合晶结构所替代［图4（d）、（e）］。有时可见裂隙中钾长石等矿物的分布［图4（b）］，可能指示晚期的溶体交代作用结果。

石榴麻粒岩（如样品07JG4、08JG5）主要组成矿物为石榴子石、斜长石、角闪石、单斜辉石、石英、金红石、榍石和少量绿泥石［图4（a）、（f）～（h）］。单斜辉石为透辉石，有2种产出形式：与金红石和石英共生，以包裹体的形式产出于石榴子石和榍石中；以残晶形式与斜长石和角闪石共生产于后成合晶中。透辉石局部被绿泥石所交代［图4（f）］。含有金红石和角闪石针状出溶体的单斜辉石有时含有角闪石退变边［图4（g）］。石榴子石的典型特征是含有定向的针状金红石出溶体［图4（g）］，成分上类似于样品07JG2的石榴子石。长石主要以基质或后成合晶形式存在［图4（f）］。基质中的金红石部分被钛铁矿所替代。

含石榴角闪斜长片麻岩（如样品07JG32）［图4（c）］主要矿物组合为石榴子石+斜长石+角闪石+金红石，金红石部分退变为钛铁矿，石榴子石被斜长石+角闪石后成合晶所环绕。此外，石榴角闪石岩的主要组成矿物为石榴子石、角闪石、金红石［图4（i）］：石榴子石有2期，包括具有针状金红石出溶体的早期石榴子石和晚期深色石榴子石；角闪石也有2期，分别为早期的褐色富铁、高钛角闪石和晚期的绿色低钛角闪石。

不同样品中的角闪石是按照Leake等的分类方案［37］来命名的。棕褐色、富TiO2角闪石为韭闪石和铁质韭闪石，而绿色、低TiO2的角闪石为镁质绿钠闪石和浅闪石［图3（b）、（e），图4（i）］。表明这2类角闪石分别形成于不同的变质条件下，如麻粒岩相和角闪岩相条件下，因为前人研究已证明角闪石中Ti含量随变质程度的增加而升高［6，38］。这种差别也得到了岩相学证据的支持：绿角闪石产出于后成合晶中，而棕褐色角闪石以包裹体形式产出。有些样品中含有较多的富钛角闪石，可能反映了它们不同的原岩成分。根据电子探针成分分析，不同类型的角闪石可能形成于不同的变质条件下（图5［39］），`这进一步证明本区下地壳岩石经历了多期变质叠加与改造过程。

综上所述，无论是变质基底还是下地壳包体岩石，它们大多数（除下地壳上部的岩石以外）都含有石榴子石、单斜辉石、金红石、斜长石和石英等峰期矿物组合，指示形成于高压（大约 GPa）麻粒岩相条件下［40］。另外，这些样品缺少诸如蓝晶石和硅线石之类的富铝矿物相，表明其原岩为岩浆岩而非沉积岩成因［4］。基于上述显微结构观察和矿物之间的关系，至少可以区分出峰期高压麻粒岩相（石榴子石+斜长石+单斜辉石+石英+金红石±富钛角闪石）变质矿物组合，以及后期角闪岩相（斜长石+绿角闪石+钛铁矿+榍石）和绿片岩相（绿泥石+方解石+磁铁矿）等退变质矿物组合。因此，研究区前寒武纪变质基底岩石以及大多数下地壳包体岩石所经历的最高变质条件为高压麻粒岩相。矿物组合与初步的温压计算结果表明，高压麻粒岩相变质阶段温度和压力分别为800 ℃～860 ℃和0～2 GPa［29］。但是，由于缓慢冷却，尤其是可能经历了缓慢折返作用的岩石（如样品07FY0），而导致矿物的Fe－Mg交换或重置［42］，所计算的温度有可能代表高压麻粒岩相变质阶段的最小估计值［43］。

3幕式地壳生长与多期改造的年代学和f同位素证据

由于受到后期多阶段变质作用叠加的影响，Sm－Nd和Rb－Sr同位素体系发生了重置和（或）矿物之间的同位素不平衡，往往难以准确测定不同变质阶段的时代，而锆石无疑是理想的定年矿物。锆石是一种难熔矿物，具有很低的Pb扩散速率［44］，因而高级变质岩中锆石常常能保留多期次的岩浆作用和变质作用记录［45－49］。因此，锆石的原位U－Pb定年是获得经历过复杂演化过程和多期变质作用岩石可靠时代的有效方法。但是，由于物理化学条件变化和每期变质时间长短的不同，导致早期的锆石结构发生改变和（或）新的锆石生长，从而造成高级变质岩中的锆石结构显示较大的变化性和复杂性［50］。锆石中的变质矿物包裹体能把年代学结果和变质作用直接联系起来，而对于那些反映岩石复杂的岩浆和变质作用历史的环带锆石所表现出的诸如不规则边界、不同的核幔边区域之类的复杂结构可以通过阴极发光（CL）图像揭示出来［5－52］。此外，锆石的Lu－f同位素体系优于其U－Pb体系，通常能抵抗后期蚀变和改造作用的影响［44，53－54］，能保存近于初始的f同位素比值，并可以用来示踪岩石成因和源区研究［55－56］。

因此，单颗粒锆石U－Pb和Lu－f 同位素的联合分析数据已被证明能提供有关岩浆和变质事件以及岩石成因和壳幔演化的可靠详细信息［53－55，57－65］。正如前文所述，华北克拉通是一个古老的克拉通并经历了复杂的演化过程，为此，笔者根据最新研究成果以及已发表的有关华北克拉通东南缘变质基底和下地壳包体的锆石U－Pb年代学和Lu－f 同位素数据，探讨了研究区前寒武纪下地壳的形成和演化过程。

根据锆石阴极发光图像（图6［29，33－34］）可以看出，研究区前寒武纪下地壳包体岩石经历了复杂的岩浆热事件和多期变质作用，大多数锆石显示核幔边结构，包括典型的岩浆锆石核和具有石榴子石+单斜辉石+金红石+斜长石等高压麻粒岩相矿物组合的8～9 Ga变质锆石［29，33］以及具有高的Ti温度（大于800 ℃）的248～249 Ga麻粒岩相变质锆石［34］。锆石U－Pb年龄结果统计（图7）显示，研究区经历了25～26、2 Ga的岩浆热事件以及25～26、2、8～9 Ga以及390、76 Ma的变质事件。其中，形成于25～26 Ga的下地壳岩石包括2类：一类是经历了2 Ga和（或）8～9 Ga高压麻粒岩相变质作用以及390、76 Ma的变质改造，而且可能是因为这类岩石位于下地壳下部，在2 Ga时靠近俯冲带，因而遭受大洋俯冲与变质作用的强烈影响而造成Pb同位素均一化，形成了具有与约2 Ga岛弧岩石一致的高放射成因Pb同位素组成；另一类岩石则形成于255～264 Ga，可能因处于下地壳上部而仅遭受了248～249 Ga麻粒岩相变质作用，但没有2 Ga和（或）8～9 Ga变质叠加的岩石学和年代学记录，表现为典型的前寒武纪下地壳岩石特点的低放射成因Pb同位素组成［34］。此外，强烈的约8 Ga高压麻粒岩相变质作用可能是由于幔源岩浆底侵于下地壳底部而导致大规模地壳加热和增厚引起的，这也与该时期华北克拉通存在广泛的拉张、裂谷作用以及相关的镁铁质岩浆侵位等相吻合［8，20－2，29］。

锆石的f同位素分析（图8［33］）指示，研究区前寒武纪下地壳经历了25 Ga和2 Ga的岩浆热事件。鉴于这2期锆石的ε-f（t）中有一部分样品为明显的正值（如5～2），反映它们的原岩来自于新生地壳，结合其原岩性质和地球化学特点，指示它们的岩石成因与2期俯冲增生事件有关［33］。此外，27～28 Ga的继承锆石U－Pb年龄（图7）和锆石f模式年龄［33－34］暗示研究区可能还存在更老的地壳物质或更早的地壳生长时期，这尚需进一步的研究。

4结语

（）华北克拉通东南缘前寒武纪下地壳的岩石组成复杂，反映一个不同形成时代和不同成因并经过多期不同程度变质作用与改造的形成、演化过程。

（2）华北克拉通东南缘在前寒武纪发生过幕式地壳生长，至少包括25～26 Ga和2 Ga这2期俯冲增生和约8 Ga的垂向增生过程。由f模式年龄和继承锆石限定的27～28 Ga可能代表另一期地壳生长时间。

篇6

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）09-0192-02

随着生物医学领域的发展和学科交叉的深入，化学生物学应运而生。化学生物学利用化学的技术和手段，从分子角度观测生命活动并开展主动干预。系统的化学生物学研究起始或学科产生应该追溯于20世纪90年代中期，领军人物为美哈佛大学的Stuart L.Schreiber教授和Scripps研究所的Peter G.Schultz教授。在我国，北京大学化学与分子工程学院最早成立了化学生物学系，涌现了一批国内化学生物学领域的领军人物。之后，越来越多的高校化学院相应成立化学生物学系和开展化学生物学的教学科研工作。如清华大学开设了“化学生物学基础科学班”，武汉大学化学院硕、博学位增设了化学生物学专业，本科应用化学专业增设化学生物学方向，目的在于培养一批即有深厚的化学知识储备并能掌握现代生物学动向和技能的综合性人才。

但是，我们也面临这样一个问题，现有化学生物学教学是否可以支撑化学生物学专业学生的培养方案，完成培养目标，顺应蓬勃发展的生物医学学科和产业需求？作者在学院承担了部分《生物化学》和《化学生物学概论》等课程的教学工作，在教学过程中，普遍发现学生对“化学生物学”相关课程选修兴趣不大，课后反馈学习难度较大、知识内容繁多复杂，难以激发起学习兴趣。因此，如何提升化学生物学教学质量，提高化学专业学生对化学生物学学习的兴趣，笔者通过教学实践中的研究探索和思考，提出以下几点想法：

一、立足化学视角，摒弃专业和学科概念

在作者教学和科研过程中，经常被询问的一个问题是什么是化学生物学，有了生物化学和分子生物学，为什么还要学习化学生物学。而且，此问题不仅来自授课的本科生对象和实验室的研究生，还包括身边的化学和生物专业的同行们，甚至一些参与授课的老师们自身也存在这种疑问。因此，在教学开始先与学生探讨如何看待化学生物学，通过介绍科学的整体发展讲述化学生物学出现的必要性非常必要。

化学生物学并没有明显的定义，目前比较广泛使用的理念是通过化学的理论和方法在分子水平上去探索研究生命现象，并通过化学的手段去干预并解决重要的生命和生物医学问题。对于化学专业的学生来说，首先要传递的信息是化学生物学是立足于化学的学科，利用化学的理论、方法、手段及策略去补充、改进现有生物医学技术所面临的技术性难题，解决现有生物医学技术还不能解决的瓶颈性问题，体现化学专业和化学手段的重要性和优越性，增加化学专业学生的归属感和责任感，从而与生物化学、分子生物学学科进行区分。化学生物学通过化学知识去干预生命活动，解答生物医学问题，体现了化学学科的科学魅力和应用潜力。

在树立专业概念之后，作者认为随后应反其道行之，让学生模糊专业和学科的概念和界限。从科学研究的整体目标来讲，科学研究是为了更好的推动社会发展，解决人类所面临的能源、环境和健康等问题。既然有了一致的目标，学科和专业的概念就显得不重要了。化学、生物、物理或者化学生物学，终究都是为了人类健康和社会发展服务。学生在解决问题的推动下，不把自己局限在某一学科界限中，避免人为划分该学和不该学的知识范围，多学科多角度的掌握知识储备和拓展学习视野，不仅对这门课程的学习有帮助，对其自身学习能力的提高也有潜移默化的作用。

所以，新课程的绪论课需要精心准备，通过宏观介绍，加强学生学习的主观能动性。同理，在化学生物学教学初期，强调化学生物学的重要作用和化学本质，对后续教学会有事半功倍的效果。

二、精炼内容，与科学前沿紧密联系

化学生物学由于其前沿性和时效性，并不像其他化学二级学科有相对成熟的理论体系和系统的知识结构，作为新兴学科，其内容广泛、结构复杂、知识点散乱，对学生的学习造成了困难，容易让学生失去兴趣。在学者们的努力之下，已经有少量相关参考教材面世，但是有些教材虽较系统，但与生物化学及分子生物学基础知识重叠较多，有的参考书采用论文合集的形式，太过分散，化学生物学专业教材的短缺增加了教学难度。为了让教学过程充实生动，需要教师在准备过程中，精炼各教材的精华内容，构建独立的授课逻辑和思路，从而吸引学生根据自己的思路来展开学习，尽可能的向系统化靠拢。

新兴学科的另一特点是知识内容更新迅速。生物体系的复杂众所周知，细胞虽小，却蕴藏了万千变化，而人类目前只能窥探一二。随着人们的认识的深入，一些经典的结论也可能会被。化学生物学也是如此，随着化学家对生物医学兴趣与日俱增，化学遗传学、多样性导向合成、蛋白进化、分子成像、生物催化、合成生物学等化学生物学技术蓬勃发展，化学手段在基因组学、蛋白质组学、疾病诊断和治疗等重要生物医学研究领域也起着越来越重要的作用。因此，如果在教学过程中密切联系科学前沿，对平时教学内容进行适当衍生，不仅能激发学生们的课堂学习热度，也能促进学生课后加强思考、进行资料查找等必备技能的锻炼。反之，若授课内容不能与时俱进，那么课程也必然会被学生边缘化。

三、提升自我，授课过程中不断自我学习

众所周知，课堂基础教学需要密切联系科研前沿，这就需要授课教师不断的提升专业素养，了解最新科研动态，并能以通俗易懂的语言转化到课堂教学中。

专业素养的提升需要教师持续不断的自我充电，尤其对于科研型院校来说，学生将来从事技术科研领域的人数众多，更需要了解较新的科研动态。作为高校教师，若专业水平停滞不前，那么学生能学到的只有教材上的基础知识和教师多年之前的专业认识。若授课教师在专业领域有着高深的造诣，同样会在整体学科发展方面有突出的大局观，对教学过程产生潜移默化的促进作用。此外，教师高度的责任心和授课态度也非常重要，四十五分钟的课堂教学需要大量的课前备课时间，才能在课堂教学游刃有余介绍知识的同时，穿插更多科研前沿来提升教学效果。对于化学生物学这种新兴交叉学科，知识的更新尤为迅速。若授课教师不能及时提升自己，势必会影响到课堂教学对学生的吸引力。反之，若学生们在掌握基础知识的同时，又受到了前沿科学进展的洗礼，教学效果将会大大提升。

四、改革模式，引导学生思考激发学生兴趣

教师有着强烈的责任心和授课态度，自然开始考虑如何在授课过程中激发学生兴趣，开展教学过程中教学方式和考核方法的改革。基于作者多年的教学经验，可以从两个方面着手改进，一是利用多媒体技术辅助教学过程多样化，二是改进传统模式，让学生参与教学过程。

多媒体技术对教学的帮助是显而易见的，尤其是对于与生物医学密切相关的各N课程。化学生物学课程涉及到大量蛋白、核酸结构以及它们与探针的相互作用，加上不断涌现的现代生物学技术，凭借传统板书已难以满足教学需要。因此教师与时俱进利用多媒体教学手段，并且借助软件或者动画短片的辅助，将大大加深学生对讲解内容的理解。第二点就是在教学过程中，虽然讲授过程占主体，若能让学生们参与到课堂教学过程中来，往往会有意想不到的效果。作者在教学过程中，尝试课程开始随机挑选学生用五分钟时间复习上次课所学内容，比仅仅由我来回顾复习的效果要好很多。其次，作者也曾经让学生自拟题目进行与化学生物学课程相关的演讲，学生表现出极大的热情，既得到了查阅资料的锻炼，无形中也加深了对课程的理解和兴趣。

总之，虽然我国的科研水平在这二十多年的励精图治的改革和发展，已经取得了飞速的进步，但是离美国的一流院校还有距离。尤其是化学生物学学科，虽然在国内已成燎原状态，但是发展势头仍然落后于国际先进水平。教学和科研相辅相成，互相促进，因此化学生物学教学还有非常大的提升空间。在化学生物学教学过程中，提升教师的自我修养，联系前沿科研进展，改进教学方法模式，才能保证教学质量和效果的提升，培养出适应时展的化学生物学人才。

Thinking on How to Improve the Undergraduate Education of Chemical Biology in Department of Chemistry

WENG Xiao-cheng

篇7

为了提高高中生物学概念复习教学的有效性，笔者认为应注意下列两方面的教学。

一、强化核心概念的复习

所谓核心概念是指位于生物学知识领域中心的概念性知识，即是与生物科学事实相对应的知识，包括了重要概念、原理、模型及理论等的基本理解和解释，在某种程度上，我们可以将核心概念等同于课标所述的“核心的基础内容”，它是生物学科结构的主干部分，有着广泛的应用且能经得起时间的检验。

高中生物课程强调核心概念的教学，这就要求进行模块备课、单元备课及课时备课时，必须学会准确地把握模块、单元及课时的核心概念。核心概念具有基础性、系统性及联系性等特征，即核心概念具有内涵丰富，可以发展其他概念、核心概念与其他概念以一定的关系组成了同类事物的整体、核心概念引领整个系统知识块的发生、发展和深化等。一般来说，每个模块的核心概念数目控制在10―15个。如生物必修Ⅱ《遗传与进化》的核心概念有：染色体、基因、中心法则、减数分裂、性状、突变、重组、遗传规律、基因频率、物种、种群、自然选择、隔离等。此处直接用生物学名词术语代替了概念的表述，是鉴于读者知道这些生物术语的内涵和外延，而在课堂教学中，应该要用适当的陈述句、科学地表达这些概念，才能有利于学生分析、理解、掌握与应用。

强调核心概念教学的目的是避免传统的对繁杂的生物学事实性知识的记忆教学，转变为追求对核心概念的理解学习和深度学习，体现了国际科学教育倡导的“少而精”（less is more）的教学原则。

开展核心概念复习教学时，除了关注核心概念的内涵、外延、例证、前科学概念等科学概念的要素以及核心概念与一般概念、核心概念与核心概念之间的关系之外；应注意下列问题。

1.概念与术语不同

名词术语仅是标记概念的符号，学生能说出光合作用、呼吸作用、生态系统等生物学名词术语，但不知道如何提出和解答相关的问题，这意味着他只是知道了这些“字眼”，却没有真正理解这些生物学概念。

2.概念与定义不同

通常人们将概念的含义直接与定义相对应，这观点从上世纪70年代起受到质疑：有一些概念如等边三角形有明确的定义，但更多的概念特别是更为抽象复杂的概念，它们所包含的意义无法用一句定义确切表达。同时，随着时代的发展、科学的进步，人们对它的理解不断地发生变化。如现代遗传学尚没有给基因一个统一的定义，多数分子遗传学著作阐述现代基因的概念时，主要从基因与性状的关系、与染色体的关系、与DNA分子的关系、与遗传信息的关系、基因的结构特征以及基因的分类等六个方面上进行界定。此外，对学生而言，随着学习的深入，“定义”的描述会不断变化、加深。如光合作用这一概念，初中阶段的定义是绿色植物利用光提供的能量，在叶绿体中合成了淀粉等有机物，并且把光能转变成化学能，储存在有机物中，这个过程就是人们常说的光合作用。高中阶段的定义是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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。光合作用的过程是十分复杂的，它包括一系列化学反应。根据是否需要光能，这些化学反应可以概括地分为光反应和暗反应两个阶段。可见，高中阶段对光合作用要求提高了。

明确概念与名词术语及定义的区别，就要求概念复习教学过程中，杜绝将概念以孤立的名词解释的方式让学生死记硬背，这是一种无意义的学习。长此以往，学生可能知道或记得某个生物学名词术语或定义，但不理解概念及概念之间的联系，无法构建良好的生物知识结构，就谈不上在新情境中运用这些知识。另外，随着学生年龄的不同，“定义”的描述会不断变化、加深。所以“定义”可能会让学生在后续学习时产生困惑。

概念复习教学还应通过生物图、生物表、概念图等形式帮助学生构建概念之间的内在联系，形成知识链、知识网。

二、注意区分生物学事实和生物学概念

生物学基本事实包括动物、植物等生物的名称；大小、形状、颜色等生物的外部特征以及生物、生命现象的发生和发展的过程等。概念是人脑在感觉、知觉和表象的基础上，对感性材料进行去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里的思维加工和改造的产物。总之，事实是客观的，是通过感官或者一定的仪器器材进行观察测量得到的。概念往往是主观的，是人的思维活动的结果，即是由众多的事实归纳推理得出的。

请分析下列陈述句哪些表述的是生物学事实？哪些表述的是生物学概念？“细胞核控制着细胞的代谢与遗传。”“有丝分裂中期每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上。”“由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。”根据上述对事实和概念的认识，我们不难作出判断：“有丝分裂中期每条染色体的着丝点排列在细胞中央的一个平面上。”这个陈述句表述的是生物学事实，它是可以通过显微镜、细心观察得到的；“细胞核控制着细胞的代谢与遗传”及“由细胞外液构成的液体环境叫做内环境”这两个陈述句表述的是生物学概念，它们是通过众多的生物学基本事实归纳推理得出的，符合客观实际的。

区分生物学基本事实与生物学概念的目的是教师在设计课堂教学方案时，必须将生物学核心概念作为每节课的知识目标与教学重点，引导学生通过一定的生物学事实构建正确的生物学概念及合理的概念体系，并以此解决所面临的实际问题。这就要求教师在教学活动中必须采用恰当的教学手段开展概念复习教学。如通过设置问题串：“为什么用果蝇作为实验材料？根据哪一个杂交组合可以判断出果蝇的显性性状?为什么?果蝇的白眼性状遗传是否符合孟德尔的分离定律?与孟德尔分离定律相比较，这个实验中有什么特殊的情况吗?和性别有关吗？如果控制果蝇眼色的基因用字母A表示，你能写出摩尔根的两组果蝇杂交实验的遗传图解吗?如果你是摩尔根，你将如何解释果蝇白眼性状的遗传?需要设计一个测交实验来验证你的解释吗?为什么?如何设计?”等引导学生深入理解并应用知识。应避免出现类似：“减数分裂发生的场所在哪？减数分裂过程，染色体复制几次，在哪个时期复制？细胞分裂几次？减数第一次分裂染色体的行为、数目、形态有何变化？减数第二次分裂染色体的行为、数目、形态有何变化？减数分裂中染色体的“减数”发生在什么时期？”等仅仅是识记生物学事实的设问，这将导致学生死记硬背，违背了生物科学教学的“做中学”原则，学生不是通过观察、实验、思考、交流等方式学习生物学，那么，提高学生的生物学科学素养这一课程理念就会落空。

同理，区分生物学基本事实与生物学概念也有利于教师在命制试题时，关注生物学核心概念的考查。

试题1西瓜消暑解渴，深受百姓喜爱，其中大籽（B）对小籽（b）为显性，红瓤（R）对黄瓤（r）为显性，两对基因位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律，已知西瓜的染色体数目2n=22，请根据如图所示的几种育种方法的流程图回答有关问题：（注：甲为黄瓤小籽，乙为红瓤大籽，且甲乙都能稳定遗传）

（1）二倍体西瓜子房发育成果实，与种子产生的 有关，该化学物质发挥生理作用的特点是 。

（2）②过程常用的试剂2是 ，③过程得到的无子西瓜B果实的基因型和表现型分别为 ， 。

（3）若甲乙为亲本，杂交获得F1，F1相互授粉得到F2，在F2中两对性状均为显性个体所占的比例为 。⑥过程进行原生质体融合得到杂种体细胞，该过程需要用到的酶是 ，⑦过程的原理是 。

（4）过程⑧是花药在MS培养基所提供的特定条件下脱分化，发生多次细胞分裂，形成 ，然后，最后长成单倍体植株。

该试题围绕核心概念“基因的自由组合定律”考查学生是否把握了单倍体、二倍体、三倍体、育种方法等相关概念间的内在联系，形成知识的网络结构；考查了学生能否运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论。

试题2已知西瓜红色瓤（R）对黄色瓤（r）为显性。第一年将二倍体黄瓤西瓜种子种下，发芽后用秋水仙素处理，得到四倍体西瓜植株；以该四倍体西瓜植株为母本，以二倍体纯合红瓤西瓜为父本进行杂交，所结西瓜中有种子，第二年种下该种子得到三倍体植株，开花后授以二倍体西瓜的成熟花粉，即可结出无籽西瓜。请回答以下问题：

（1）秋水仙素作用于 ，可诱导四倍体的产生，秋水仙素的作用机理是 。

（2）四倍体母本的基因型是 ，三倍体的种子位于

（3）三倍体西瓜的基因型是 ，第二年对三倍体植株的花要授以二倍体西瓜成熟花粉，目的是 。

（4）三倍体西瓜无子的原因是 无子形状能否遗传 （能或不能）。

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关键词：概念教学；初中生物；教学方法；体系图；实验

中图分类号：G633.91 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2017）18-0062-01

生物学概念作为生物学的基本单位，是在分析和归纳大量生物学事实的基础上而得出的结论性表达，这决定了生物学概念本身具有抽象性。时下，生物课程引入了许多生物学概念，对初中生而言理解难度较大。概念教学要求：理解和掌握概念本身，并在掌握概念本身的基础上，对概念形成背后的依据，即对生物学事实加以认识，并熟悉概念形成的过程。在初中生物教学实践中，生物概念教学是一个关键环节，把握好这一环节是进行其他生物教学环节的基础。

一、采用多样化的教学方法释析生物学概念

生物学概念繁多且各具特点，没有任何一种教学方法可以“毕其功于一役”。在生物概念教学中，教师应从生物概念的特点出发，结合教学内容，采用不同的教学方法释析生物学概念。

（1）采用形象化语言的方法。在以往的教学过程中，教师多是基于概念本身解释概念，即采用生物学来阐明生物学概念。这种方法虽然体现了生物教师的专业性，但并不利于学生的理解，甚至会加重学生的理解负担。实际上，生物学与生活紧密相关，一些常见的易于理解的谚语背后都是对生物学概念的形象表达。比如，教师在讲授“遗传”这一生物学概念时，就可以引用“种瓜得瓜，种豆得豆”这样形象化的语言加以阐明。

（2）采用比较分析的方法。在初中生物教学过程中，时常遇见极易混淆的生物学概念。一旦不能理解生物学概念之间的差别，学生就会掌握不了相关的生物知识。因此，生物教师应当善于用比较分析的方法，将容易混淆的生物学概念向学生进行对比呈现。在生物学概念的对比中，教师应帮助学生发现概念之间的不同点，从而区分不同的生物学概念。比如，比较分析“种群密度”和“种群丰富度”这两个生物学概念，学生通过对比，就很容易区分出种群密度是种群的个体数，而种群丰富度是物种数目。

二、构建生物学概念体系图

学习一门知识应当从宏观和微观两个维度来掌握，而其中构建宏观的学科框架体系又具有把握全局的重要作用。学生在学习初中生物知识时，首先应当从宏观角度把握生物学体系。在生物学概念教学中，教师可以构建生物学概念体系图来帮助学生加强对生物知识的深化理解。生物学概念体系图是以生物学概念为基本单位构建而成的生物学知识体系图。学生利用概念图，既可以从宏观视角把握整个生物学框架，理清知识之间的联系，又可以从微观视角比较分析生物学概念之间的差异。生物学概念体系图将众多的生物学概念直观地呈现，对于学生进行知识整合、完善认知结构具有极大的帮助。因此，构建生物学概念体系图是进行生物学概念教学的不可缺少的手段。以“动物的行为”为例，生物学概念体系图可以以动物的行为为中心，以主要类型和行为性质为分支进行构建（见图）。

值得注意的是，生物学概念体系图的构建并没有固定的格式，教师可以提供参照，多鼓励学生自己按照自己的理解去构建。这样，既能深化学生对生物知识的掌握，又能培养学生的分析能力。

三、进行生物实验强化对生物学事实的认识

生物学概念本身就是对众多生物学事实进行分析归纳而得出的结论。要深刻理解生物学结论，就必然要了解隐藏在结论背后的事实依据以及推演过程。生物学习是学生主动构建知识的过程。而主动构建知识的最佳途径莫过于让学生自己动手进行实验，以获得对生物学事实及生物学概念的感性认识。感性认识是形成概念的基础。生物学概念是在具体的生物学事实的基础上抽象而来。因此，在生物概念教学中，教师应当创造实验条件让学生在生物实验中直观感受生物知识。在生物学实验中，学生可通过观察、分析、归纳等一系列过程，理解生物现象，进而抽象概括出生物规律，并由此初步建立生物学概念。例如，在教学“多种组织构成能行使一定功能的器官”这一生物知识时，教师可以给学生提供菜豆、橘子、菠菜叶等材料，引导学生进行观察，分析并总结出植物体各部位的组织构成。再如，为了帮助学生理解“光合作用”这一概念，教师可以指导学生进行“探究光合作用的产物”实验或者“光合作用的放氧”实验。

四、结束语

在初中生物概念教学中，并没有固定的教学方法可供教师遵循，教师应当按照实际情况探索适合自己的教学方法。值得注意的是，虽然教学方法不同，但教学理念和教学思路是一致的，一些通用的教学理念同样适用于生物概念教学。而教师在生物概念教学中采用形象化语言与比较分析方法、构建生物学概念体系图以及进行生物实验三个策略，正是通用教学理念与生物学科相结合的产物。

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中职生物学概念较多，是中职生物学教学的重点、难点。正确的生物学概念，既是生物学知识的组成部分，又可为获得更系统的生物学知识奠定基础。传统的教学就是教师讲、学生背的过程。新型的教学不仅仅是让学生学习、掌握了某个概念，更重要的是通过概念的学习，培养和提高学生的学习能力。在教学过程中，教师可以根据不同的教学内容以及学生的不同认知情况，采取不同的教学组织方式来实现生物课堂教学。

一、扎扎实实打好基础，拼命赶进度不可取

重视和加强基础知识和基本技能的学习仍然是职业高中首要的学习任务。

抓基础知识，就是要抓生物课本知识，教学中力求每章节过关。由于各学生之间的智力差异和学习基础不同，学生对生物的知识的掌握能力不同，教师应针对学生实际情况因材施教，尽量降低落后面。那种为了留更多的复习时间而在平时教学中拼命赶进度的做法，必然造成学生对知识的“消化不良”，甚至使部分学习跟不上的学生对生物失去兴趣。

抓基本技能，要抓好生物用语的使用技能和实验基本技能。平时的实验教学中，要让学生真正了解每个实验涉及的生物反应原理、装置原理和操作原理，多给机会让学生动手做实验，体验通过实验进行观察和研究的过程和乐趣，切实提高学生的实验能力。

二、重视获取知识的过程和科学探究能力的培养

要提高学生的能力，就要在教学中加强学生科学素养、发现问题、分析问题和解决问题能力的培养。平时教学与复习，都不能“重结论，轻过程，重简单应用的机械操练、轻问题情景和解答思路分析”。而应该重视获取知识的过程，让学生掌握学习生物的“基本学科思维方法”。

三、抓住关键字、词，理解概念的内涵和外延

生物概念是用简练的语言高度概括出来的，其中每一个字、词，每一句话、每一个注释都是经过认真推敲并有其特定的意义，以保证概念的完整性和科学性。在教学概念时，教师可指导学生自己分析概念，并从关键性字词入手学习。这样的学习过程学生不仅强化了概念，有利于加深对概念的理解，而且提高了学生对文字的处理和分析能力。如学习光合作用的概念时，书上给出的定义是：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着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。教师可以先让学生讨论，找出关键字词，从中概括出进行光合作用的场所、条件、原料、产物。再引导学生进一步了解光合作用的探究历程和具体的两个阶段。

四、重视相似概念的辨析、比较，把握概念之间的本质区别

在学习过程中，我们会遇到很多概念，致使我们在学习时易混淆不清，在运用时产生错误的理解，或把一个概念的某些属性运用到另一个概念中去。因此，在学习时要运用辨析、比较的方法区别易混淆的概念，通过列表格等方式对相关概念进行比较和联系，找出概念之间的本质属性，区别概念之间的差异以达到对概念的正确理解和区别。由于表达概念的词语基本相同（如生长素与生长激素），或内容上有共同的因素（如半透膜与选择透过性膜）。例如：生长素与生长激素，可从它们产生的部位、化学本质以及生理功能等方面进行比较，生长激素是由动物的脑垂体前叶分泌的一种动物激素，其化学本质是蛋白质，具有促进生长的作用，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长；生长素是由植物体的特定部位产生的一种植物激素，其化学本质是吲哚乙酸，具有促进和抑制植物生长的双重作用。又如：半透膜与选择透过性膜进行概念教学时，半透膜是指一些物质可以透过，另一些物质不能透过的多孔性薄膜，如猪肠衣、鸡卵的卵壳膜、离体的膀胱膜、蚕豆种皮、青蛙皮等。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜。选择性透过膜是具有活性的生物膜，它对物质的通过既具有半透膜的物理性质，还具有主动的选择性，如细胞膜。因此，具有选择透过性的膜必然具有半透性，而具有半透性的膜不一定具有选择性透过，活性的生物膜才具有选择透过性，从而使这两个概念的区别一目了然。在生物学中，还有很多概念属于这种情况，如反射和应激性、先天性疾病和遗传病、性激素和性外激素等等，均可用比较法进行学习、巩固。

五、理论联系实际

生物学是与生产、生活、社会现象密切相关的，中职校生物教学要注意与生活实际联系，加强应用和实践环节，以此提高学生学以致用的能力。这可在教学中创设一些相对新颖的情境来实现。通过真实、全面地模拟和再现生产生活的实际场景、科学研究的过程、科学上的重大发现、高科技成果等把生物知识与生活实际紧密结合在一起，增强生物问题的应用性和实践性。

要把生物理论知识生活化，让学生去实践，去调查、探讨，达到锻炼能力的目的。让学生运用生物学知识解释和印证生活中的一些实际问题，如让学生开展“糯米酿酒的研究”，学生就可在研究中印证和掌握温度对糯米甜酒制作的影响、不同原料对糯米甜酒制作的影响、酒曲对糯米甜酒制作的影响、酒曲的成活对糯米甜酒的影响等知识和技能。

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关键词：

生物学；核心概念；生物学概念；课堂教学

前言

随着社会的不断进步与发展，我国的教育体制改革也得到了不断的深化。新课程改革更加注重学生综合素质的培养以及学生对学科概念更深层次的理解，不再单方面追求学生对科学知识的信息量把控，更多强调学生对科学概念的深入理解。生物学的概念较为抽象，因此，学生在学习生物学时，加强对生物学理论概念的深入了解便尤为重要。从生物学的学习角度看，能够让学生把学到的知识转化为终身受益的观念才是根本，能够真正影响学生“三观”的不是课堂上的实验和计算，而是学习过程中所形成的生物学观念，能够准确的把握生物学的核心概念是新课程改革对学生提出的新要求。

1生物学核心概念与其重要地位

1．1什么是核心概念：概念是具有某些特性物体或现象的抽象概括，是相近或相似的人、物和事的总结。生物学的概念是对抽象概念的整合，是生物学现象本质特征的反映，如“酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质”，这个概念主要反映的是酶在化学本质上的共同属性。核心概念是对概念性知识的总结，包括了对理论知识的解释和阐述，是生物学学科的主要部分。其作为生物学知识的领域核心，不仅能经受得住时间的考验，更在实践的过程中得到了广泛的应用［1］。综上所述可知，核心概念并不是普通的学科概念，它是对所有概念的统一概念，可以解释学科知识的本质和学科知识之间的联系，具备将学科知识进行整合统一的功能。

1．2核心概念在教材研发和课堂教学中的地位：学生在对生物学学科进行学习的时候经常会忽视教材中的概念分析，实质上，不同版本的教材就是一系列的核心概念所构成的知识体系，加强对教材概念的理解不仅有助于学生理解生物学学科知识，更能培养学生学习的严谨科学态度。教材的版本繁多，但核心都在阐述核心概念的发展、更新和变化的过程。新课程改革后，在对生物学学科进行教学时把学生对生物学核心概念的理解作为了教育的重点，确立教学目标之后，教学的活动也必须围绕着该核心来进行，如在《生态系统的信息传递》一节中，在生态系统中，信息进行传递具有哪些实际作用就作为一个重要概念进行学习，为了能让学生更好的进行对概念的理解，摆脱传统教学方式的死记硬背，可以通过课堂相互讨论、分析并亲自查阅相关资料等方式来进行预习。首先让学生对教材之中的资料进行探讨，讨论在调整蛾、天敌两者之间的关联与发生的的不同反映，进而得出其在生态系统中的重要作用。学生通过这种方式能够自然得出调节生物之间关系信息，以维持生态系统的稳定”这一概念。再如对“光合作用”这以核心概念进行教学时可以先向学生们展示一系列的光合作用的实验，让学生亲眼目睹光合作用下所发生的现象［2］。然后提供生物学家的实验数据给学生进行参考，让学生通过对实验现象的分析，并结合生物学家们的实验结论来对概念进行理解，这样的教学方式一方面能够让学生对生物学科的学习方法产生一定的兴趣，更会加深学生对核心概念的深刻理解。

2区别生物学核心概念的方式

生物学学科中心理论是生物学的主要部分，而且是生物学的根本属性特征，不仅能够揭示生物学学科的基本面貌，更能统一学科知识。学生对生物学学科核心概念的理解程度是对生物学的基本学习素养的反映，如何才能从众多的学科之中将生物学核心概念区别出来呢？区别生物学概念的方式主要有以下几方面。

2．1生物学的核心概念是学科概念的总和：生物学是研究生命活动的科学，所有的研究分析都是对事物的现象进行一定的描述，可以揭示学科知识的本质以及学科之间知识的相互联系。在这样的信息结构中，学科之间的信息相关片段联系就不能彰显出来［3］。因此，在生物学学习的过程中一定要充分的汇集知识结构，在这个结构中的节点就是学科的核心概念，也正是如此，核心概念才被称为学科的基本框架的构成概念。

2．2生物学核心概念具有文件夹功能：如果教师能够完整的对教学中所遇到的核心概念进行有效的提炼，并把他们进行整合并反映出生物学学科的基本发展体系，然后围绕着这个体系进行知识内容的选择，让学生淡化与体系没有直接关系的知识，比在课程中给学生灌输复杂的知识具有更强的学科教育功能。

2．3生物学核心概念具有整合统一功能：对生物学的核心概念进行提炼需要对知识进行整体化、条理化，构建出一条脉络清晰的有机联系体系，但这样的体系在构建的过程中对整体思维的把握提出了新要求和新标准。

2．4生物学核心概念具有信息转移的功能：任何科学领域都存在反映事物内在联系与规律的核心观念，学生可以将生物学核心概念的理解转移到其他的科学领域，从而学会以整体的、发展联系的角度去看问题。结语：通过以上对中学生生物信息概念的界定可以确定，生物学概念不同于一般的学科概念，它是学科知识点整合的基本框架。学生要加强对生物学核心概念的理解，不断深入并强化对生物学核心概念的学习，不仅有助于学生对生物学本质的理解，更能使学生学习的知识逐渐具有持久性和迁移性的价值。

参考文献：

［1］王健，王聪，刘志爽．生物学科能力及其表现研究［J］．教育学报，2016，08（04）：64－72．

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教师要更新观念，具备科学创新意识科学创新人才需要科学创新教育，教师作为教育者是否具有科学创新意识是实施创新教育的关键。首先，作为生物化学与分子生物学教师要意识到自己是生物化学与分子生物学的教师，是当今世界最前沿学科的教师，在本科或本科以上的学生进行科学创新教育是我们义不容辞的责任。我们生物化学与分子生物学教师不仅仅是传授生物化学与分子生物学基本理论和基本概念(这些基本理论和基本概念是继续学习其他学科的基础)，也是科学创新教育的最前沿。为此我们教师要不断学习，用最新的知识武装自己，紧跟科学的最新进展，要有教育的学术性、前瞻性和权威性［2］。要求教师要有现代化的素质，掌握本学科和相关学科最新的学科思想和最前沿的科研成果，做到教到老学到老，不然就不能成为大学生物化学与分子生物学合格教师。其次，教师要树立正确评价学生的观点。知识经济时代对人才的要求不再仅仅是具有积累和掌握知识的能力，更重要的是具备创造知识的能力。因此，不仅要评价学生的学习成绩，还要评价他们的思维品质，要改变过去只看重学生的学习成绩，而忽视培养学生创造力的做法。再次，教师要树立师生平等的观念。在这种和谐、平等的关系下，教师和学生都能够自由地展现自己的丰富性，充分地展现自己的创新能力，以各自的知识、经验、情感、个性投入教学活动中，相互影响，相互促进。激发学生学习生物化学与分子生物学兴趣学习兴趣是学生有选择地、愉快地力求探究某些事物而进行学习的心理倾向，是学习的一种动力。浓厚的学习兴趣能有效地激发学生的学习积极性，从某个角度上讲，是培养和发展学生创造性思维的重要条件，也是教师完成教学任务，达到教学目的的前提［3］。为此我们从以下三个方面激发学生学习生物化学与分子生物学兴趣。学科进展和科学家故事相结合:杰出科学家的经验教训、人格力量、科学态度、奉献精神、团队意识以及世界观、人生观、价值观等都可能对学生起到潜移默化的感染和教化作用。教育心理学认为个体的创新性与其人格力量紧密相关。

在生物化学教学活动中，适当地向学生展示和评点科学家的人格力量，尤其是其批判精神和怀疑精神，有助于塑造学生良好的人格特征，进而促进学生创新精神的提高。例如，在讲授被认为是分子生物学诞生标志的DNA双螺旋模型时，我们讲授了沃森(JamesWatson)、克里克(FrancisCrick)、威尔金斯(MauriceWilkins)和富兰克林(RosalindFranklin)建立了DNA的双螺旋模型使生命科学从细胞水平的研究深入到分子水平的研究的过程以及他们的个人恩怨。我们也讲授了艾弗里(OsvaldAvery)永远的遗憾，他是DNA遗传本性的发现者而未获诺贝尔奖。联系临床使基础知积实用化:在讲解氨基酸代谢时，讲解肝功能衰竭的患者为什么会出现肝昏迷的现象。在讲授核酸杂交和探针时，结合爱滋病和H1N1型流感病毒的诊断。在讲授DNA多态性和PCR时结合亲子鉴定和疾病诊断等。我们在教学实践中通过讲座课相应增加了功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学、系统生物学、生物芯片、现代生物工程等前沿学科内容、国内外最新研究成果及其在临床医学上的应用。这样，既加强了生物化学与临床课之间的横向联系，又可以调动学生的学习积极性［4］。采用直观教学的方法，使抽象知识通俗化和形象化:(1)以多媒体等教学设备为支撑，把信息技术当作教学过程中不可或缺的资源、手段和环境，使生物化学与分子生物学教学与信息技术有机地结合起来，教师用教育信息化的最新理念来指导教学活动［5-6］;(2)利用PowerPoint和Flash设计制作教学课件，例如我们利用Flas将蛋白质生物合成起始过程按教材中的文字信息和图片信息创造成连续的动画，生动准确地刻画生物体微观世界的蛋白质生物合成过程;(3)利用生物化学和分子生物学精品课程网站，我们生物化学和分子生物学课程是安徽省精品课程，学生利用网络可以浏览课件、视频等，并可进行互动交流。建立创新教学模式培养人的创新能力，最重要的是培养人的创造思维。在创造思维活动中，发散式思维起主导作用。因此，我们在教学中要改变单一教师讲授基本理论和基本内容的做法，突破思维定势的束缚，唤醒学生的创新意识［7］。我们在讲课中增加问题的设立、讨论教学和进展或问题解决的设想。我们的具体做法:提出问题—讲授内容(基本理论、基本概念和基本技术)—讨论—学术进展或问题解决的畅想。我们鼓励学生突破习惯思维的限制，敢于发表自己思考后所产生的看法。学生提出的观点越奇特，越标新立异，说明于进行发散式思维，我们予以充分的肯定。最后，引导学生通过查询各种信息资料和进行逻辑推理和总结。对于疑难和有争论的问题教师尽力阐明自己的看法，但允许学生保留意见。例如在讲授蛋白质生物合成时，先提出问题，例如提出生命如何将核酸的核苷酸序列的信息变成蛋白质的氨基酸序列信息?密码子为什么是3个核苷酸，而不是2个、4个等?接着让学生短暂思考，教师讲授主要内容，接着让学生讨论，最后让学生畅谈第二套遗传密码(尚未完全解迷)能否被解迷?如何解迷?实践证明这种模式教学，绝大多数同学不仅理解了DNA遗传物质—基因—基因表达、密码子—反密码子—(第二套密码)—氨基酸的关系，而且激发了学生科学发现的浓厚兴趣。

同时增加自主性、创新性实验的比例，争取在临床7年制学生的自主性、创新性实验达到40%。例如我们给临床学生开设了基因工程的综合性实验，实验中运用现代生物化学与分子生物学技术，如DNA提取、琼脂糖电泳鉴定、回收、RT-PCR、DNA重组连接转化，基因的表达等。改革实验考核模式，激励学生的创新精神改变实验考核模式，决不能流于形式。鼓励学生进行实验设计、科学探索和创新，对学生自己设计的实验主要看重思维，淡化实验结果。鼓励学生参加科研团队鼓励和引导在校学生早期接触科研，参与教师的科研团队，进行科研训练和创新，并将其作为或替代部分实验教学，给予实验成绩，对成绩突出者给予奖励和课程成绩加分。总之，生物化学与分子生物学教育工作者要催生的个性化创新教育，将颠覆传统的教学理念和模式，要敢于打破教条、挑战权威，为培养高质量的临床医学研究人员做出应有的贡献。

作者：秦宜德 许功林 顾芳 单位：安徽医科大学生物化学与分子生物学教研室

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中图分类号 G633.91 文献标志码 B

生物学概念是生物学课程内容的基本组成，因此概念教学是初中生物学教学的一项重要任务。义务教育生物学课程标准对课标实施提出建议：针对学生的不同年龄特点和认知能力以描述概念内涵的方式来传递概念。教学中教师因本身对概念内涵的理解不同，决定了开展概念教学的方法、方式与结果差异较大。有的教师强调死记硬背术语、定义这种做法抑制了学生学习的兴趣在主动性概念的学习中产生畏难情绪。

1 概念教学与类比法

概念是共同具有某些特性或属性的事件、物体或现象的抽象概括，是一种由相近、相似的事件、想法、物体或人所组成的集合。反映事物的本质属性，具有抽象性和概括性，生物学概念也不例外。但生物学概念不同于生物学术语，术语仅是词汇，标记概念的符号，掌握了术语绝不意味着理解掌握了概念。生物学概念也不同于定义，“定义”是对术语十分肯定的表述；“概念”通过内涵及外延，描述一类事物的本质，且随时展描述会不断修正完善。生物学概念也不完全等于生物学知识点，知识点有侧重事实和侧重概念之分；概念具抽象性和概括性，比事实更需要理解与活用。据此，概念教学不能只局限在帮助学生识记某些专业词汇或术语的定义，应着眼在学生深层次的理解。特别是生物学概念都是一些鲜活的生命现象中携载的规律性的内容，课堂教学中教师应加强学法指导，帮助学生建立、理解和应用生物学概念。

根据一类事物已知属性推测到与其类似事物也应有此属性的推理方法称类比法。其特点是“先比后推”，通过“比”出类同地方和不同地方，并在此基础上进行合理推理。这种方法运用于教学，即类比教学法。教学时教师帮助学生建立、理解生物学概念可联系学生熟悉的事物、经历或经验，采用类比推理的方法将新概念与已形成相似的概念联系起来，让学生较短时间内感知、理解并形成新概念，帮助教师优化教学过程。类比方法根据类比对象的特征类型类比方法可分为结构类比、功能比、生理类比、形态类比和生活习性类比等；根据类比源类比方法可分为生活化类比、自然现象类比、新旧概念类比等；根据思维方法类比方法可分为联想法、论理法和异类类比法等；根据思维方向类比方法可分为正向类比和逆向类比等。

2 结构类比优化生物结构教学

结构类比是一种常见的类比推理方法，学习生物学知识离不开生物的各层次的结构，有些结构的表述形成了相对稳定的生物学概念。在概念形成中借助已有概念进行类比有助于新概念理解掌握；运用实物或模型等进行类比，可将抽象内容直观化、概括内容具体化、微观内容宏观化，有助于科学概念的理解和构建。

2.1 生物体有相同的基本结构

通过显微镜观察洋葱鳞片叶表皮细胞、人口腔上皮细胞等细胞结构，可发现细胞由细胞膜、细胞质和细胞核构成，由此类比推理到与洋葱鳞片叶表皮、人口腔上皮细胞类似的其他植物动物细胞有相似的结构。从而归纳出细胞的基本结构有细胞膜、细胞质和细胞核三部分。通过观察与分析发现绝大多数生物体都由细胞构成，引出概念：细胞是生物体结构和功能的基本单位。

2.2 生物体有相似的结构层次

通过观察一株完整的植物体如桃的构成，类比到与桃相似的高等植物有相似的四个主要结构层次：细胞、组织（分生组织、保护组织、薄壁组织等）、器官（根、茎、叶、花、果实和种子）和植物体。由于动物与植物都是由细胞构成的，因此，可推理到动物体有相似的结构层次。这种类比是“以类推类”式的普通性类比。

2.3 生物体结构多次涉及“结构和功能的基本单位”

学习生物结构最基本的概念为：细胞是生物体结构和功能的基本单位。在以后的学习中，涉及到其他“结构和功能的基本单位”有：神经元、肺泡、小肠绒毛和肾单位等。神经元又名神经细胞，所以由细胞概念类比出“神经元是构成神经系统的结构和功能的基本单位”这一概念不难，这是演绎推理。“结构和功能的基本单位”的阐述较抽象概括，由细胞概念来类比可缩短学习时间，同时能巩固细胞概念。

2.4 实物模型法类比法直观明了

实物或模型是生物结构教学中常用的直观教具，运用模型进行结构类比教学最典型的例子是人体心脏的结构，心脏结构看似简单――左右心房和左右心室四个腔，但必须同时掌握与他们相连的血管，这是学习“人体血液循环”的基础。运用心脏模型具有直观、简明、扼要的特点，通过结构类比帮助学生建立人体心脏结构空间概念，防止混淆。

3 功能类比优化生理教学

生命体都在进行着复杂的生理活动，这些生理活动与机制常常很难用一些直观的教具展示出来，因而是学生学习的难点，教学中可借助类比法化解教学难点，优化生理教学过程。

3.1 联想法将光合作用与呼吸作用类比