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二、蛋白質組學在林學研究研究領域中的應用研究
時至今日,世界范圍已經開始應用蛋白質組學這門技術,來對林木的生長、發育、繁殖,以及當林木受到了生物以及非生物的脅迫后產生的反應展開研究。這些研究為人們增加了眼界,使得當前人們對有關林木生物學產生了更為深刻的了解。在今天,蛋白質組學已經滲透到了農學基礎領域的多個方面,例如:在林木的遺傳育種領域、林木病蟲害的防止領域等等。通過對蛋白質組學的應用,解決了以往讓諸多從事這一研究領域科學家頭疼的問題。以下作者將結合上述幾種應用領域進行分別應用研究:(1)林木的遺傳育種領域。著名生物學家Huang在其文中建立了具有高分辨率的和高穩定性的一種雙向的電泳式的圖譜,并以經過矮化處理過后的杉木葉片中蛋白質為例,運用蛋白質組學技術對其展開了有關研究。其發現,經過矮化處理的杉木其葉片蛋白質的數量較野生杉木葉片蛋白質的數量更低。(2)關于林木的逆境應答研究。著名生物科學家Renaut等人,采用情景模擬的方式,為林木設置逆境的環境,經過研究發現,在擁有六百個蛋白質的植物經過環境變化,其內部蛋白質的數量減少了百分之十,并且這些消失的蛋白質主要是與林木的新陳代謝有關。(3)關于林木病蟲害領域研究。著名科學家Fan等人,以毛泡桐、白花泡桐為例,通過設置同齡和同方位的產生病蟲害的部位切片,對這一切片中的蛋白質進行了單項和雙向兩種方式的電泳分析。其研究結果發現,這兩種類型的泡桐的病蟲害切片當中均找尋不到蛋白多肽這種物質,從而他們得出了這一的研究結論,即:林木的病蟲害與林木中所含的蛋白多肽存在負相關的關系。
三、蛋白質組學在其他農業生物科學領域中的應用研究
蛋白質組學還可以應用于研究水產業和畜牧業的研究,例如:可以利用蛋白質組學技術,研究水產業和畜牧業的肉類不同品質、不同性狀時其內部所含有的蛋白質的數量,從而判斷哪種元素能夠促進蛋白質總量的增加,從而改變肉質和性狀。另外,也可以利用蛋白質組學技術去研究這些產業中神經組織中蛋白組的問題、逆境脅迫的應答反應,或者是用于其他領域,例如:研究分離和鑒定農藥蛋白質中所包含的靶分子的結構等等。
生物技術 vs 生物工程
這兩個專業都屬于生命科學學院,差別在于“技術”和“工程”,從字面上,基本無法很清晰地分析出區別。它們在學習的前兩年的基礎課程有很多重疊的部分,但是進入專業課的學習后,就開始走上不同的道路。
最大的區別在于,生物技術是理科,而生物工程是工科。前者偏理論,后者注應用。
生物技術學習的是生命科學的基本理論和系統的生物技術的基本理論和技能,學習的內容偏于理論,從微生物到細胞到分子到基因,一切都是為了向更高端的生命科學發展而努力,所以很多學生都會考研或是在研究機構做研究工作。
而生物工程相比生物技術來說,誕生的時間要晚一點。它是以生物科學為基礎,應社會之需要而興起的,所以更注重應用。簡單來說,就是對生物進行創造和設計,在分子、細胞、組織和個體這些不同的層面上,對生命有機體進行新的改造,比如利用固定化菌體或固定化酶來大規模生產果糖漿來代替蔗糖。生物工程需要學習不少藥學相關的課程,很多學生畢業后都進入了生物醫藥這樣的高新技術產業做工藝和裝備的研究、開發和設計工作。或者是進入政府的工商稅務、海關、藥檢等部門從事監管工作。
高分子材料與工程 vs 材料科學與工程
想必大家已經發現這兩個專業最大的差別了:“高分子”和“材料”。有機高分子材料是材料中種類非常豐富的一個大類,橡膠和塑料都屬于高分子材料。材料科學與工程的“材料”里并不包括有機高分子材料,它研究的是金屬材料和無機非金屬材料(如陶瓷、水泥、混凝土材料)。
雖然都是材料,不過最大的區別在于,高分子材料與工程和化學的關系緊密,而材料科學與工程和物理相伴。這一點看看它們的課程設置就明白了。前者要學習無機化學、分析化學、有機化學和物理化學,基本涵蓋了所有基礎化學課程。后者則要學固體物理、量子力學和材料物理等課程。在學習的內容上,它們就很不一樣。
就業方面,高分子更注重新型材料的運用和研發,反而是一些和化學沾邊的公司更需要這一專業的學生,比如著名的陶氏化學。當然,說到橡膠和塑料,化工、汽車、電子、航空等行業同樣需要相關人才。而材料科學與工程專業的學生在傳統機械制造類行業更有優勢,比如航天、船舶、重工業的相關企業。
環境科學 vs 環境工程
讀到這里,也許你已經猜到了,這兩個專業最大的區別在于前者偏理論,后者重實踐,理學vs工學。的確,前者更多地注重在科研方面,而后者則注重在工程上。
環境科學專業的學習內容比較宏觀,比如一個地區的生態環境的營造、環保的規劃。學的是理學,對環境化學、環境毒理、環境微生物等方面的研究,偏重于理論上的學習。
相比之下,環境工程屬于工程類專業,它的應用性要強得多,很多課程都是實打實地去學如何控制污染,比如水污染控制、大氣污染控制、固體廢棄物全過程管理,以及環境的評測。
有人開玩笑地說,這兩個專業的區別在于,環境科學是指認垃圾的,而環境工程則是處理垃圾了。這種說法或許不完全正確,但可以給我們參考。
計算機科學與技術 vs 電子信息科學與技術 vs 電子科學與技術 vs 光信息科學與技術
首先,讓我們鎮定一下,千萬別被這一連串的“科學與技術”給繞暈了。這四個專業,都和物理、計算機密不可分,但是細究起來,差別卻不小。
一、引言
隨著社會的進步和科技的發展,初中生物課程這門實驗性學科也得到了很大程度的發展,與人類生活的聯系越來越密切。初中生物課程開設的目的不是去培養生物學家或者生物科學的人才,而是旨在提高中學生的生物科學素養,培養他們熱愛大自然,熱愛生物科學的感情。但由于受傳統觀念的制約,初中生物課程的地位總是不及傳統的語文、數學,再加之一些學校硬件條件的制約,導致生物課程在很多初中的教學效果不理想,教師興趣不高,學生學習積極性也不高。本文旨在通過多措并舉的深化初中生物課堂教學改革,不斷創新與豐富教學實踐,構建適合初中生物課堂的教學體系,提高初中生物課程的教學效率。
二、初中生物課堂教學創新與實踐的主要思路
1.推進開放式教學,創新教學思路。開放式教學就是廢止傳統的“封閉式”的學習指導,代之以差異的、動態的、開放的學習指導。教學目標是動態的、開放的,教學內容是動態的、開放的,教學組織形式也是動態的、開放的。這相對傳統教學中滿堂灌、注入式的方法,嚴重束縛學生創造力的發展的教學模式有著巨大的進步。初中生物課程的開放式課堂教學是由課程本身決定的,因為生物課程本身就是一個更新速度快、不斷發展完善的學科,需要以開放的理念對待。初中生物課程的開放式課堂教學環節包括:教學目標的開放、教學資源的開放、教學時間和空間的開放、作業的開放、評價的開放等五個方面。比如學習綠色植物相關部分內容時,教師就可以利用開放式教學進行,把學生帶進大自然中,讓學生親自觀察不同類型綠色植物的異同,比如一年生和多年生植物的異同;草本和木本植物之間的異同;單子葉與雙子葉植物之間各器官的區別等等,通過親自觀察,加強印象;在環境的污染與保護的教學中,把學生帶到校外,讓學生自己調查研究環境污染的原因以及給人類的影響,在學生能真正理解環保的重要性后制定環保措施等等,加深理解;考核方式也可以采取開放式,把考場挪到大自然之中,通過對學生實驗操作技能、科研的素養、科研的態度等方面的考核來衡量學生成績。
2.逐步實現分層教學,注重學生差異。以往我們的教學都是講究公平,不論學生知識背景、智商高低、情感因素等差別,一律實行統一的教學模式,其實這種方式很難實現因材施教。但我們應該清醒地認識到,一個班里幾十名同學分別來自不同的家庭、不同的小學校,受過的教育差別以及自身的智力發育、潛力傾向各不相同,這種個體與個體之間存在差異,這是我們必須承認的。所以,只要學生已經盡力,能達到自己的目標,這種教學效果就是最好的,因為教學的目的應該是不同的人在教學上得到不同的發展。分層教學,這種根據學生知識體系、能力水平和潛力傾向把學生科學地分成幾組各自水平相近的群體并區別對待的方式,是對學生差異的最大化尊重,而且能讓學生樹立自信,進而提高教學效率的目的。比如把班里學生根據生物成績分成A、B、C、D四級,或者把整個年級的若干個班按學生具體成績重新分小班組合上課。在初中生物教學過程中的分層教學一般要把握以下幾點原則,即:教學目標分層、課堂教學分層、課后作業分層、考核評價分層等幾方面。
3.提高教師自身素養,端正學習態度。孔子說過,“其身正,不令而行。其身不正,雖令不從”。教師,作為課堂秩序的第一責任人,其一言一行,對學生的影響都是巨大的。我們會發現,很多年之后,某位老師曾經說過的一個觀點或者一些特殊的動作,我們依然可以清晰地記得。甚至,以后的一些興趣與價值觀的取向,都明顯地受到之前某位老師的引導。所以,初中生物課程教學思路的創新,還是要從教師自身的行為開始,要改變以往課堂支配者的形象,取而代之的是不斷提高自身素養,豐富自己的學識,而且好學習如何與學生相處,如何與學生進行良好有效的溝通。教師要不斷地完善與學生相處的方法,通過自身嚴謹的教學風格和和藹可親的工作態度來影響學生。尤其對于生物這種課程,很多需要的是一種對科學的探究態度,所以我們要給學生灌輸一種精益求精、嚴謹務實的科研精神,讓學生對生物學科有一個正確而且積極的態度。
三、結束語
總而言之,在對初中生物課堂教學思路的創新與改革上,沒有固定什么的教學模式,也沒有一成不變的思路。只要是能夠提高教學有效性,能更大限度地讓學生得到鍛煉和提高,都是成功的方式。所以,初中生物學科的教師,應該是不拘一格、各盡其能地對生物課程教學的改革進行深入探究,才能使初中生物課堂教學思路得到不斷的革新與進步。
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生物技術是應用生命科學研究成果,以人們意志設計,對生物或生物的成分進行改造和利用的技術。現代生物技術綜合基因工程、分子生物學、生物化學、遺傳學、細胞生物學、胚胎學、免疫學、有機化學、無機化學、物理化學、物理學、信息學及計算機科學等多學科技術,可用于研究生命活動的規律和提品為社會服務等。當今,越來越多的國家把教育的目標放在改善和提高學生的科學素質上,以期適應社會的進步和科學的發展。要提高學生的科學素質,生物學教育意義重大。隨著生物學的發展,生物被越來越多的學生所認識。近些年來,以基因工程、細胞工程、酶工程、發酵工程為代表的現代生物技術發展迅猛,并日益影響和改變著人們的生產和生活方式。
二、生物教學與發展現狀
在1991年公布的《普通高等學校本科專業目錄》中,與生物有關的科目有生物化學、微生物學、遺傳學;到1998年,調整生物學科,設置生物科學、生物技術專業;再到2012年的重新調整為生物科學、生物技術、生物信息學、生態學、生物工程。1998年之前,全國生物類專業本科招生規模較為穩定。自2001年之后,生物學科的發展帶動了生物類專業的招生人數,由于擴招帶來了一系列問題,2005年招生趨于平穩。生物技術專業近年來就業率持續走低,目前面臨的主要問題有:
1.師資隊伍不足、教學資源欠缺、教學質量下滑。在2002年全國性大學擴招后,生物專業也不例外,招生規模訊速擴大,隨之出現一系列問題。教學經驗豐富,學術水平較高的教師隊伍短缺,高校對教師的評價體系重科研、輕教學也使得師資隊伍不穩定;教學資源欠缺,特別是直接用于本科教學的實驗設備與資金嚴重不足,影響了教學質量。這些都對高校的教學質量產生了不良影響。在這種情況下,保證教學質量已經成為目前高校生物學教學面臨的一個重大問題。
2.高校對于生物專業的專業定位不明確。目前,許多高校都設置了生物專業,但對其專業定位和培養目標卻不明確。創新型人才、研究型人才和應用型人才的培養有何區別、如何定位專業發、培養目標和在新形勢下如何適應,都是高校生物教學不可回避的問題。
3.本科生與研究生培養銜接問題。生物專業本科教學與研究生的培養之間的銜接有很大問題,不利于學生的繼續深造,使得學生的就業壓力增大,而且不利于生物專業高級人才的培養。
4.教學內容急需更新。目前,生命科學的發展日新月異,知識急速膨脹,新技術、新理念不斷涌現,而目前的培養方案中專業課程的學分和學時都是十分有限的,并呈壓縮的趨勢;另外,在這種情況下,哪些內容是專業教學的核心內容?隨著科學的進展,學科的知識體系在不斷變化,在這種情況下教學內容應如何更新,已經成為高校生物學教育教學工作中的亟待研究和解決的課題。
三、改革措施
1.觀念的改變。教改成功的關鍵是改變教師的觀念。教改首先是改變人的觀念和認識,然后才能實現真正意義上的教學改革。對于參與高校教學改革的人來說,接受有關的教學理論,了解新的教學觀念是十分必要的。生物學的研究方法和思維方法,是構成這門科學的重要組成部分,是生物學最精彩的內容之一。如果我們在教學中只告訴學生生物學的結論(科學中靜態的部分),而不讓學生了解科學研究的思路和接受科學方法訓練(科學中動態的部分),學生就很難真正地認識科學的本質和它的全貌。我們也很難實現培養具有良好科學素質、具有創新能力的高水平人才的目標。
2.應用教學輔助設備,激發學生興趣。興趣是最好的老師,也是學習的動力。教學方法的靈活多樣,不斷整體優化教學方法,用符合教育規律的科學方法及教學手段,秉承“授之以魚,不如授之以漁”的教學理念,完善教與學的有機統一,達到最佳的學習效果。在教學活動中,以多媒體技術作為現代教學手段,可以將文字、圖形、聲音、動畫等多種資源整合優化。由于其豐富多彩的畫面的切換使學生置身于教學中,激發了學生的好奇心,使教學表現的內容更充實,更形象生動,更具吸引力。通過這些形象生動的圖畫和視頻內容,學生對這門課程產生了濃厚的興趣,不但容易掌握和鞏固新內容,也激發了學生的求知欲望,讓學生感受到生物技術與日常生活、實際應用是息息相關的一門學科。
3.教與學結合,激發學生主動性。生物技術概論內容涵蓋面廣泛,但教學時數有限;在有限的教學學時內,將所有內容都進行精講是不現實的。因此,根據教學大綱要求,教師可安排一些內容讓學生課后自學。同時,輔以某種形式進行,多可以分成小組形式進行討論,或者以正反兩方的形式組織辯論,或者以小組形式選派代表闡述自己的觀點等,通過這種教學方式,學生的獨立思考、創新能力得到培養,并且充分發揮了其團隊協作能力,為今后的學習和工作奠定了基礎。
4.多樣化的考核方式。現如今,許多高校生物專業只憑借期末考試進行考核,忽略了生物專業的實驗性與操作性。為此,各高校應該實施綜合考核方案,將平時成績和期末成績相結合。將課堂討論、辯論、回答問題等都作為平時成績,同時根據平時章節安排、布置了一些相關的論文開闊學生視野。這種考核方式的變革,在增加學習興趣的前提下,加強學生自主學習、創新等能力的培養。
5.確定人才培養目標。目前,雖然許多高校提出了“厚基礎,寬口徑”的本科生的培養目標,但實際上對生物技術專業本科生的培養目標還是不明確的,這就要求教育者要用更寬廣的眼界,切實把握好生物技術專業人才的培養目標,落實人才培養的可持續發展理念。在處理人才培養與社會需求的關系上,注重培養“有知識、有技術、懂業務、會管理、會開發,并有市場意識與競爭意識”的“復合型”人才;在理論與實踐關系上,加強學生專業課試驗設計與操作能力、結果分析與整理能力、文獻查詢與消化能力、生物產品的研發能力,努力將實驗內容、學位論文和生產實習等教學環節有機地結合起來。
參考文獻:
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2017.01.072
0引言
初中生物是對初中生進行基本的生命科學知識的教學,初中階段的生物知識教學進入了微觀化的階段,生命科學知識的基本原理成為主要的教學內容。然而,在實際的教學當中,受教學條件和教學方法的限制,學生對生物科學的微觀原理與宏觀表現之間的聯系理解并不深刻;另外,生物教學對學生個人素質教育表現在環境意識、探索精神等方面,而觀察學生的日常行為和學習狀態,這些教育結果展現的也并不完全。因此,立足于生物教育理念,從學科理念建構的角度入手探討細節性的教學策略應用,成為目前初中生物教學發展的方向之一。
1 生物教育理念概述
1.1 尊重生物科學發展的基本原理
生物科學是研究生命體產生和發展的學科,是一門基礎的自然科學,生物教育理念建立于對生物科學發展的基本原理上,即對自然事物進行細致的觀察、產生疑問,通過科學的、客觀的方式去研究、探索并解答疑問,得到生命產生和發展的因果關系,尋找自然界的基本原理并形成科學的事物認知能力。因此,在初中生物教學中,以生物教育理念為基礎,就要對學生進行科學研究的能力培養和科學的認知方法培養。
1.2 尊重自然和生命
人類是自然界的一份子,人類的生命與其他物種的生命對自然界來說并無根本區別,人類成為世界的主宰,必須立足于自然,尊重自然,尊重生命。這不僅是正確的生命理念,也是自然的客觀規律。因此,在生物教育理念指導下的初中生物教學,必須對學生的生命觀念、個人修養以及公德心進行培養教育。
2 生物教育理念指導下的初中生物教學策略
2.1 指導自學培養形成基本的生命意識
自學能力的產生和發展是現代教育對學生培養的重點,在初中生物教學中,學生的自學能夠直接實現學生對自然的主動認識和探索,對生命形成理解并構成基本的生命意識。因此,在生物教育理念指導下,初中生物教師應對學生的自學進行指導和引導。例如,進行“蚯蚓”相關內容的學習時,教師在課前布置學生利用課余時間尋找蚯蚓,然后將蚯蚓抓回家。抓蚯蚓的過程一定要親自動手,抓回家之后進行飼養,然后將尋找、飼養以及抓蚯蚓的整個過程感受體驗都記錄下來。課堂教學時教師讓學生將自己飼養的蚯蚓帶來,邊觀察邊進行學習。這樣一來不用花費過多的時間和精力就很輕松的將實驗中的問題一一解決掉。因為通過學生親自動手尋找、抓回、飼養便很輕松的了解到蚯蚓的生活習性,通過親自動手抓蚯蚓,學生能夠感受到蚯蚓身上的粘滑,以及蚯蚓蠕動的情況。這樣比以往觀察蚯蚓試驗中,將蚯蚓裝在解剖盤內,呈現在學生眼前的教學效果更好。在尋找蚯蚓的過程中,學生挖掘土壤,發現其他動物和植物;在飼養的過程中,學生觀察蚯蚓的食物和活動規律,他們自然而然對蚯蚓與人類生活不同,但生命狀態保持一致這個觀點形成認同,生命平等并值得尊重的意識也逐漸形成。
2.2 使用翻轉課堂實現探究學習
生物科學的整體發展來源于對生物界的探索、質疑和不斷發現問題、解決問題,這也是生物科學的基本研究理念。在初中生物教學中,這種研究理念要體現在教學過程里,要使學生勇于、樂于、善于對生物現象進行探究學習。在實際的教學過程中,翻轉課堂能夠幫助教師實現這一教學目標。例如講解“傳染病和免疫”這一章時,使用翻轉課堂教學模式,請學生先搜集一些關于天花的資料,并引導學生朝著中國古代帝王的方向去搜集,請學生就收集到的材料提出問題,自主尋找問題的答案,將不能理解的問題帶回到課堂上。在課堂上,讓學生將搜集到的資料分享給其他同學。通過小組合作討論的方式分享和解決問題,并整理成研究報告作為學習作業。翻轉課堂教學模式的應用,可以使學生通過搜索,建立基本的關于傳染病和人體免疫的認識,課堂的討論能夠使這一認知得到全方位的深化,探討問題的過程以及形成學習報告的過程,實際上模擬了生物科學研究的產生過程。這一教學策略的使用,不僅能夠促進學生對生命的熱愛,還能夠使學生掌握基本的生物知識探究方法。
2.3 利用多媒體展示生物課程的精神教育價值
生物理念指導下的初中生物教學應該體現出對學生的精神教育價值,不僅在于通過生物教學使學生產生對生命的敬畏之心,理解生命平等、自然平衡的意義,還包括通過了解生命的本質,了解生物的屬性,去體會自然賦予這些生物的精神,通過了解和研究生物現象,生物的精神也會被學生感悟到。但是日常教學并不能夠使學生全面地了解生物,此時,教師可以借助多媒體設備,向學生展示奇妙的大自然,揭示不同生物的生命精神。例如,在學習“生物圈中其他生物”這一章時,教師可以到網絡上下載三文魚洄游的視頻或紀錄片為學生進行播放。三文魚洄游屬于正常的生物現象,但洄游過程卻非常勵志。通過對視頻紀錄片的觀看,使學生意識到生命的寶貴,啟發學生珍愛生命,在有限的生命時間里努力學習,為實現自己的理想抱負不懈奮斗。
2.4 以任務教學法的應用提升學生的環境意識
生物教育理念體現在實際生活中,就是使學生認識到人類對自然發展和生物平衡的任,在城市生活中,能夠突出體現這種責任性的活動是環境保護工作,因此,在教學過程中,教師應該對學生的環境意識進行培養。環境意識的形成是通過社會生活實踐點滴積累起來的,課堂說教效果不大,教師可以使用任務教學法達成這一目標。例如,在周末或者期末作業的布置方面,設定這樣一個任務活動:了解自己家鄉的生態環境有沒有什么污染情況發生,污染對于人們的生存和生活造成了什么樣的影響,之后做一個可靠的家鄉環境情況調查表,并且提出自己的想法和建議。通過這一形式的實踐性作業,使學生真正走入了大自然,利用自己的實際行動,了解到了保護環境的實際意義,使他們明白,保護環境并不只是一個口號,而是一個切切實實能夠影響到很多人的活動,所有的人都應該停止對環境的傷害,每一個人都應該擔負起建設家鄉、保護環境、美化環境的責任。
3 生物教育理念下初中生物教學應注意的問題
3.1 培養學生的學習方法和習慣
良好的學習方法及習慣是高效學習效率的前提和保障,在實際的教學實踐中教師應注重引導學生形成自己的知識結構的習慣,使學生能夠積極的發現、認識和構建新的知識。自主學習過程中,教師應指導學生進行自我認識,對自己的學習過程進行反思、評價及審視,應做到心中有數,自我激勵;應積極的制定學習計劃,選擇適合自己的學習的方法,從而達到最佳的學習效果;學習過程中應積極的投入情感,注重內驅力的作用,從而在學習中獲得積極的情感體驗,促進保持長期良好的學習狀態。教師在課堂上構建學生感興趣的教學情境,從而激發學生積極的投入到教學活動中來。教師在學習任務達成之后應積極的給予學生鼓勵贊揚;在學生遇到困惑時教師應進行適當的引導使其看到成功的希望;在學生感X所學知識枯燥乏味時,教師應設法激發學生的興趣,使其感到學習的挑戰性;教師應積極的將書本上的知識與生活實踐相連系,讓學生感受到知識的可用性及深刻體會學習知識的意義;使學生富有成效感,同時也富有成就感。
3.2 提供充足的生物教學資源
生物理念教學策略的實施需要有充足的教學資源為基礎,而教學資源缺乏也正是目前初中生物教學中最明顯的問題。學校能夠為學生和教師提供的資源多屬于微觀方面,例如顯微鏡、細胞實驗器皿等,但是,站在宏觀的角度,學生需要更廣闊的空間進行生物觀察和實踐,這意味著,生物教師和學校應為學生提供充分的探究資源。學校可以利用現有的教學空間為學生提供一部分生物教學資源,例如,在學校中開辟一小塊地作為生物實驗園,允許學生進行各種養殖和種植性的生物實驗,這既滿足學生探究學習應用的需要,又能夠為生物教學提供方便;另外,中學也可以尋求當地博物館、動物園的幫助,為學生開辟專門的參觀游園觀察日,這樣可以使學生實地了解生物科學知識,接觸自然,進行直觀的觀察學習。
4 結語
綜上所述,初中生物教學應該立足于生物教育理念,從教學策略方面進行改進,以突出生物教學對學生的生命意識培養、科學探索精神培養、人文精神發展培養和社會公德培養價值。在應用這些教學策略的同時,應該重視從教學技巧方面培養學生的學習能力和學習習慣,為學生提供充足的教學資源,以使生物教學的學科價值發揮出來。
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古人云:授人之魚,只供一飯之需;教人之漁,則終生受益無窮。可見教師必須注重學法指導,讓學生“學會學習”,以提高學習能力,達到葉圣陶先生所說的“教是為了不教”,“自求得之”的目的。中學生物教學面臨教材內容多,課時少等問題,這就促使并要求生物教師更加高效率、高質量地進行教學。在教學中滲透學法指導,利用“學法”這一杠桿,提高教學質量。下面,就生物學科如何滲透學法指導談談筆者在教學實踐中的幾點做法。
一、加強生物學概念教學,指導學生加強對概念的理解
在高中生物教學中.加強概念的教學是一項非常重要的教學內容。可以說,高中生物課的教學,就是對生物概念的教學;高中生物課的學習,就是對生物概念的學習。學生對概念掌握正確與否.直接關系到對生物學知識的理解應用.以及今后的創造性活動。
概念是反映思維對象特有屬性或本質屬性的思維形式。概念包括內涵和外延兩個基本特征。概念的內涵是指反映在概念中的思維對象的特有屬性或本質屬性,又叫概念的含義。概念的外延是指具有概念所反映的特有屬性或本質屬性的對象.又稱概念的適用對象。教師在教學中,一定要通過各種手段幫助學生理清概念的內涵與外延,即概念的含義和使用范圍。只有當學生真正地把握了概念的內涵和外延時,才能夠運用概念去解決問題,從而達到教學目的。
對于一些概括性高、較抽象的概念,教學中如果直接切入概念,則不利于學生的理解和掌握。教師可以先用豐富的實例使學生掌握相關的概念,然后從中總結出它們的共同特點,得出新概念。如無性生殖是一個概括性較高的概念,教學時可以先用豐富的實例使學生掌握分裂生殖、出芽生殖、營養生殖等概念,然后啟發學生嘗試著從中總結出它們的共同特點:不經過生殖細胞的結合,由母體直接產生新個體。通過這種方式得到的無性生殖的概念能讓學生舉一反三.理解深刻。
二、重視相關生物科學史教學,指導學生學會科學的思維與方法
在過去的生物教學中,科學史沒有得到足夠的重視,傳統的科學史教育.往往是把科學史作為一種知識附加在科學教學內容上,而新的高中生物課程在這方面有了明顯的改進。在《課標》第四部分“實施建議”中.明確提出“注重生物科學史的學習”.首次提出知道生物科學發展史上的重要事件的要求.反映出新課程對知識的“來龍去脈”的重視。事實上,生物科學史不僅僅是生命科學發展歷程中的一系列人物和事件.更重要的是它蘊含著豐富的科學思想、科學方法、科學的世界觀以及科學精神和科學態度等內容,具有很高的教育價值。生物科學史的知識不僅可以讓學生體驗到科學家們的探索精神與科學態度.而且它也是學生開展探究活動的極好素材,從中可以領會科學的思維與方法。
在過去的科學史教學時,教師一般都以講故事的方式進行。實踐證明,這種科學史的教學方法是低效的。對科學史實施探究教學,有利于學生了解科學研究的歷史及科學本質。在教學中,教師可以引導學生假想自己就是當時的科學家.讓學生大膽地去提出問題.想辦法解決問題并得出結論.讓學生真正的成為學習的主體。比如,《光合作用的探究歷程》是必修一中的重要內容,筆者按照時間順序將一些光合作用發現史中重要的科學實驗作為背景資料呈現給學生.設置一些問題串讓學生分組討論.分析實驗現象并提出自己小組的推斷.在此基礎上引導學生提出進一步想探究的問題等,再與前人所得結論進行比較。通過對這段科學史的探究學習,學生不僅了解光合作用知識的來龍去脈,經歷人類探究光合作用的漫長過程,牢固掌握了相關知識,還學會了如何依據資料作出科學結論。
三、靈活應用圖表,指導學生善于總結
遺傳學(Genetics)是研究自然界中生物的遺傳和變異規律的科學,是生命科學領域中最為重要和基礎的學科之一。它也是生物科學中一門最具活力,發展最迅速的理論科學,又是一門緊密聯系生產實際的基礎應用科學,對探索生命起源和本質,推動整個生物科學的發展起著巨大的作用。因此,遺傳學作為生命科學相關專業的一門重要主干課程,在教學中起著舉足輕重的作用。
一、生物信息學專業開設遺傳學的必要性
20世紀80年代末,由分子生物學、計算機科學以及信息技術等學科的交叉和結合產生了生物信息學(Bioinformatics),它是基于分子生物學與多種學科交叉,以計算機為工具對生物相關信息進行儲存、檢索和分析的科學,是當今生命科學和自然科學的重大前沿領域之一。近20年,特別是隨著人類基因組計劃(human genome project,HGP)不斷拓進,生物信息學作為跨越和融合生命科學與信息技術的新興學科已成為生命科學核心領域和最具活力的前沿領域之一。生物信息學專業應運而生。國內單獨設立生物信息學本科專業的高校較少,且普遍較晚。
遺傳學與生物信息學兩個學科之間關系密切。有國內學者利用美國《科學引文索引》(SCI)數據庫web of science,運用文獻計量學方法對8種權威生物信息學期刊2001年至2010年于2011年1月15日之前上傳至wed of science的全部文獻進行統計及分析。對施引文獻按跨學科強度排列的結果顯示,遺傳學及基因與生物信息學跨學科文章發表量居第二位,僅次于生物化學與分子生物學。這說明,生物信息學與遺傳學直接的跨學科研究較多,二者交叉學科的發展關系密切。因此,生物信息學專業開設《遺傳學》課程十分必要。
二、遺傳學教學中存在的問題
多年來,不同專業的《遺傳學》課程的教學過程中涌現出一些共性問題,這些問題在生物信息學本科專業的教學過程中也存在。一是,學科拓展深化與課時壓縮之間的矛盾。隨著遺傳學研究范疇的不斷拓展,新的學科分支相繼涌現,信息量逐步擴增,待教授內容逐漸增加且顯得零散。但隨著大學素質教育改革的進行,更多新的選修課、實驗課被引入,遺傳學理論課時被壓縮,課時減少與內容增多的矛盾日益突顯。二是,遺傳學與其他課程教學內容設置與組織易重復。學科交叉為科研工作提供源源不斷的動力,但在教學工作中學科滲透也造成教學內容重疊,基礎和關緊技術重復教學的問題。例如,分子遺傳學是遺傳學重要組成部分,是目前遺傳學研究的重點和熱點,與生物信息學關系最為緊密,它包括的遺傳物質的本質,基因的調控,基因重組等內容也在基因工程、分子生物學、細胞學等課程中作為講授重點。如何利用有限的理論課時,合理安排教學內容,提高教學效率值得思考。
與此同時,生物信息學作為比較新的本科專業,開設各課程之間的銜接問題也比較突出。生物信息學專業的學生在大二開始全面生命科學和信息技術相關程學習。在理論知識在實際中如何應用缺乏概念,學生達不到共鳴,這也是生物信息學專業低年級學生面臨的通病。遺傳學課程安排在大學二年級上學期講授,對于剛剛接觸專業課程的學生而言本來就陌生,而且信息技術和生命科學相關課程獨立講授,二者貌似是兩條平行線,怎樣相交碰撞出火花,對于學生來說很難結合,必須由任課老師在授課過程中充分引導。傳統的《遺傳學》課程教學注重以雜交分析為主的經典遺傳學理論的講解,很大篇幅集中在三大定律(分離定律、自由組合定律以及連鎖和互換定律)的教授上。遺傳學課程教學重點集中在經典遺傳學定律,經典案例跟不上學科發展。這個問題已經被一線教育工作者認知。
綜上,由于學科本身發展迅速,涵蓋知識范圍越來越廣,課時壓縮等原因,容易讓學生在學習過程中對該課程產生“內容太發散”“課時進程快”“知識跨越大”等認識,不利于課程的學習。由此可能造成,內容廣泛且繁雜“抽象且深奧”枯燥無味,容易讓學生覺得難或者枯燥。學生學習主動性不高。因此,在教學實踐中,針對不同專業性質和培養目標存在的差異,不同專業《遺傳學》課程教學應在知識體系、內容側重點、教學方法等方面在各專業間有所區分。特別是生物信息學這種學科交叉性強的專業,如何實施該專業本科生遺傳學的教學,以達到即符合本科教學難易程度的要求,又被大多數同學接受,同時能符合生物信息學學科自身特點,需要在教學過程中逐步的探索與實踐。本文將結合資深授課教師經驗及筆者生物信息學本科專業《遺傳學》教學經歷對這一問題進行闡述。
三、教學過程中的探討與實踐
1.制定具有專業特色的教學內容
(1)優化教學內容,關注專業需求
生物信息學專業的課程教學中,遺傳學相關知識是需要講授的重點。傳統遺傳學課程教學將重點內容集中于經典遺傳學定律及其相關知識的講授,其優點在于能夠幫助學生打牢遺傳學知識基礎,缺點在于教學內容過于單一,沒有包含遺傳學重要分支的最新知識,無法與當前的研究熱點聯系起來,學生學習興趣不高。隨著國際遺傳學研究的深入,分子遺傳學和群體遺傳學得到長足發展,極大地豐富了遺傳學的知識體系。為了緊跟國際研究前沿,國內許多高校對遺傳學課程進行了教學改革,在經典遺傳學教學的基礎上,紛紛加入了分子和群體遺傳學的教學內容,為后續開展更深入的專業研究和學習奠定了良好的知識基礎。為了幫助學生對遺傳學知識體系形成全面而系統的認識,結合生物信息學專業特點,在教學設計時借鑒了以“遺傳信息”為主線的教學思想,教學內容涵蓋了“經典”“分子”和“群體”三類主體遺傳學內容。在現實教學中,受遺傳學課時限制,對所有遺傳學知識點進行了梳理和必要的刪減,既把握三種遺傳學知識的內在聯系,做好各部分知識的教學銜接,同時注意區分三者的不同,突出教學重點,做到“主題鮮明,重點突出,點面結合,結構清晰”,使學生在掌握經典基礎理論知識的同時了解最新的遺傳學研究進展。
(2)生物信息學專業遺傳學課程與其他課程的銜接
遺傳學是研究生物遺傳和變異的科學,以遺傳物質結構和功能為研究對象,是生命科學的主干。因此,與其他學科在內容上有交叉或重疊無法避免。同中求異,突出遺傳學的特色,是教學中值得研究的問題。遺傳物質的本質、染色體畸變、基因突變、遺傳調控等章節與微生物學、細胞生物學、生物化學內容重復較多,可以強調知識結構的完整性,淡化這些內容的分子結構和生化過程的講解。例如,結合孟德爾定律和摩爾根定律案例,著重從染色體和基因角度切入,增強遺傳學色彩,同時對其他課程起到提綱挈領的作用。
(3)結合生物信息學,引入最新研究成果,體現前沿性
在處理好學科銜接之后,還需要關注的就是內容與生物信息學的結合。學生在學習過程中,最想了解的莫過于,這門課程與我的專業有什么聯系?因此,在講授內容中加入生物信息學手段解決遺傳學問題的新成果既體現前沿性,又能提高遺傳學課程的專業針對性。教師平時要多注意積累教學素材,對于現階段比較熱點且與生物信息學相關的、應用性強的問題,要在課程基礎知識講授后,進行一定拓展。例如,在講授基因定位和遺傳圖繪制時,引入用EST進行基因定位及遺傳圖譜繪制等內容;在講到遺傳家譜時,引入通過對患病群體或家系進行外顯子組測序分析,對小家系孟德爾遺傳病的致病基因進行鑒別和定位的例子。通過引入生物信息學教學例子,不僅可以使學生加深對遺傳學知識的理解,還可幫助學生了解生物信息學最新進展,激發對后續生物信息學專業課程的學習興趣。
2.教學方法多樣化,提升學生學習興趣
遺傳學教學內容繁雜、理論性強,不易理解。為了提高教學效果,在教學模式上必須變“以教師為主體”為“以學生為主體”,注重采用靈活多樣的教學方法和手段,開展多媒體教學、案例教學和研討教學等,將傳統抽象、枯燥的說教式教學轉變為具體、生動的參與式教學,增強教與學的雙向互動。
(1)多媒體教學方式
計算機多媒體輔助教學改變了傳統的黑板加粉筆,以教師為中心灌輸式教學模式。多媒體通過實時可交互的多維動畫及圖像展示,可以增強教學內容的展示效果,提高課堂教學的信息量和容積率,提升學生學習興趣,加深對枯燥晦澀知識點的理解,提高教學效率。充分利用多媒體課件的超文本功能、交互功能、網絡功能的優勢,比如Holliday模型是分子水平上關于遺傳重組機制的重要模型,很好解釋了基因轉變現象。在講到Holliday模型時,為了讓學生直觀了解單鏈交換重接及分支移動后的Holliday交叉旋轉180度形成Holliday異構體的過程,采用了動畫、圖片、電子板書相結合的方式,很容易讓學生理解空間旋轉互換的過程,以及基因轉變產生的原因等較難理解的知識點,反響較好。此外,聲音、視頻、動畫、圖片等便于學生拆解枯燥內容。
(2)案例教學
案例教學是一種創新型的教學方式,主要通過開放課堂、增強互動,培養學生運用所學知識解決實際問題的能力。案例教學需要結合本課程的專業理論知識,著眼于達成課程教學目的,編寫和準備基于一定事實且具有一定場景的教學案例,這些教學案例要能夠啟發學生的思考,促進學生將從外部學習的知識吸收轉化內在的專業素養和能力。在教學實踐中,教學案例是“教”與“學”互動的橋梁和紐帶,使枯燥乏味的學習過程變得活潑有趣;“教”不是告訴學生怎么去做,而是啟發學生如何去思考,對學生針對案例問題提出的解決思路進行引導和評價,鼓勵學生創新性思考,找到最優的問題解決方法;“學”不是被動的接受,而是主動的思考和創造,通過與他人而不僅僅是老師進行互動和交流,加深對知識的理解,培養解決實際問題的能力。
案例教學的核心是精心設計教學案例,將知識內化在符合實際又富于想象的故事情景中,使得學生通過身臨其境將抽象的理論知識具體化,學會如何用概念性和原理性知識在實際工作和研究中解決問題,進而加深對特定原理和概念內涵的理解。在教學實踐中,先以典型案例提高學生興趣,把抽象的東西具體化,讓學生變被動接受為主動思考,激發學生的求知欲。注重培養學生創造力和解決問題的能力。通過案例的分析,深化學生對基本原理、基本概念的理解。案例教學能很好地啟發學生進行自主思考,對于理論性較強,比較枯燥的內容,通過案例式教學能激發學生學習興趣。所舉案例應具有針對性,要考慮案例產生的時間、背景和條件,要貼近生活,耳熟能詳,與時俱進。在處理問題的同時,獲取知識。進行案例教學過程中,要注重與學生的互動。圍繞教學目的,選擇合適案例,進行啟發式教學,調動學生參與性。教師不能一味平鋪直敘的講案例,還要注意學生的參與度。只有學生和教師共同參與,才能達到預期教學效果。
(3)以學生為主體的教學
以往課程中,往往針對經典類型習題進行講解,參考“標準答案”。在實際教學中發現,這樣往往造成學生思想禁錮,學科交融性不夠。特別是對于生物信息學專業的學生來說,傳統習題課或者討論課,沒有實用效果。習題課及討論課應注重實用性,關注遺傳學與生物信息學學科發展與融合,設置開放性答案,突出培養學生創新性的應用能力。
課堂教學不僅要“授業”,更要“傳道”,即培養學生如何學習和如何思維。根據教學內容和學生的認知水平,研究、討論、交流式的教學模式的引入,有助于調動學生積極性。采用專題自學,規定材料與學生自學有機的結合起來,開展研討,充分體現學生觀點。同時,教師只起到點評引導作用,能培養學生獲取信息、分析問題、創造性的解決問題的能力,有利于學生形成科研創新意識。教師如何正確引導是開展研討式教學的重點。首先,應明確課程在相關領域中的作用和地位,了解課程的教學內容,選擇課程中適合研討的內容,并將研究與討論貫穿教學的全過程。在選擇題目時,要考慮專業相關程度及考慮不同學生層次的需求,考慮學生個體間的差異,難度適宜。
四、結語
生物信息學本科專業遺傳學的教學,以孟德爾定律為基礎,分析遺傳物質的存在形式、傳遞、保存及變化,課程脈絡更加清晰,通過案例教學的等教學模式,激發興趣,并有利于與后續課程連接,在實踐教學中體現了比較好的教學效果。因為生物信息學專業的需求與傳統生物專業有差異,教學內容側重點不同這給教師備課增加了難度。同時,在期末考核時,由于講授側重點不同,考試側重點也應有所區別,在師資允許的前提下,引入小班教學,有利于教學側重點突出。后續課程如果設置分子遺傳學,將使知識體系更加完整。
參考文獻:
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生物科學前沿知識要盡可能的和學生所學的知識有聯系,這樣既可以鞏固他們所學的知識,又可以擴展他們的知識面。比如他們的課本在講解遺傳物質在細胞核中,就是從克隆羊多利引入,其中講到了將融合的細胞在另外的母羊代孕,不是很明白,如講解動物胚胎工程技術,這樣就可以讓學生知道代孕的含義。在講解基因是DNA上的有效遺傳片段,講解轉基因技術就可以讓學生明白基因就是控制生物的性狀,如人的高矮,頭發的卷直。生態系統由生物因素和非生物因素組成,生物因素包括生產者、消費者和分解者,其中分解者是微生物,這時候就可以講解微生物發酵,讓學生明白大多數物質的分解是通過微生物發酵進行分解的。
下面我以《基因工程》為案例,闡述怎么利用生物科學前沿知識吸引學生積極學習。
資料準備:基因工程(DNA重組及轉基因技術)——外源DNA與載體分子的連接就是DNA重組,這樣重新組合的DNA叫作重組體或重組子。DNA重組技術(也稱基因工程、分子生物學技術或克隆)純化、處理和使用遺傳材料的技術總和。這些技術主要基于對從細菌和動物細胞里純化出的酶的使用,使得DNA復制、轉化為RNA、轉譯為蛋白質都可以在實驗室完成。這些步驟包括在DNA特異位點切割,連接和切斷DN段和很多其它修飾直至對單個堿基對的處理。這些技術使得DNA的處理、在細菌和酵母體內將這些基因通過表達轉化成蛋白質、病毒生物工程等生物工程產物、基于DNA的法庭診斷測試的發展成為可能。 轉基因技術是生命科學前沿的重要領域之一。它是指用人工分離和修飾過的外源基因導入生物體的基因組中,從而使生物體的遺傳性狀發生改變的技術,可分為轉基因動物與轉基因植物兩大分支。主要介紹轉基因植物:抗除草劑轉基因植物、抗病毒轉基因植物、抗蟲轉基因植物、抗逆境轉基因植物等。
導入:大家都看過鯉魚和鯽魚嗎?它們有什么區別?學生回答后總結,我們都知道鯉魚比鯽魚大,但是鯽魚味道鮮美,如果有一種魚既有鯉魚的大個頭,又有鯽魚的美味這樣就很完美了。有這種可能嗎?這就是我們今天講的轉基因技術。
基因:DNA上的有效遺傳片段,代表生物的性狀,如人的高矮,胖瘦。
根據基因的概念我們可以知道鯉魚的大個頭由基因控制,鯽魚的美味也有基因控制,當我們把鯉魚和鯽魚的基因整合到一起,這時的魚就表現出鯉魚大個頭和鯽魚的美味,我們可以把它叫做轉基因鯉魚,像這樣的技術就是轉基因技術。
轉基因技術:指用人工分離和修飾過的外源基因導入生物體的基因組中,從而使生物體的遺傳性狀發生改變的技術。
既然我們現在知道這種技術,那么它有什么作用,主要應用在哪些方面?
轉基因技術的應用:轉基因動物與轉基因植物。我們開始講的轉基因鯉魚就是轉基因動物,還有植物方面的應用,有以下兩個方面:
1.抗蟲性 將具有殺蟲活性產物的基因導入植物后, 其表達產物可以影響取食害蟲的消化功能, 抑制害蟲的生長發育甚至殺死害蟲, 從而使植物獲得對取食害蟲的耐性, 減少或替代農藥的使用,如棉花的棉鈴蟲,當棉花導入此基因就可以減少棉鈴蟲的危害,提高產量。
因此,要真正讓生物學科在中學課程體系中占有一席重要地位,讓社會、學生真正重視中學生物學教學, 我們必須切實重視中學生物學科教育價值的實現,這樣無論考與不考、怎么考,中學生物教學一定會有穩步可 持續的發展。
一、生物學科的教育價值
課程理論告訴我們,課程牽涉到各種價值取向。目前社會上各種不同的價值取向已經開始對學校課程產生 了較大的影響,教育者若要在價值日漸多元的社會形勢下擔負起課程價值整合和實現的使命,必須成為理性的 行動者。生物學科教育價值可從學科教育價值關系中的主體(社會需要、個體需要)和客體(生物學科教育價 值屬性)來分析。
就生物學科來說,社會需要體現在中學生物學科設置和生物學科教學總體要求上。目前的生物學科教學大 綱中,生物學科教育的社會需要尚未充分體現,主要原因是其能力目標、技能目標、德育目標等太過原則、籠 統,而知識目標過分強調系統、嚴密。從中學生物教學具體情況而言,生物學科的教育目標應放在人與自然的 開放系統中,從生物科學自身發展、生物科學對社會發展的巨大貢獻,以及社會與自然和諧發展等角度,提出 體現當代社會需要的生物學科教育的知識、能力、技能、德育等目標。而生物學科教育的個體需要來自于個體 生存與發展的內在需求。這種內在需求對生物學科教材和教學方法,提出了挑戰。只有當中學生物學科的教育 誘發了學生對自然的好奇心,激發了探究的興趣和欲望,習得了分析解決有關問題的能力,這種內在需求才是 持久的,才能激發出無盡的學習力量。
生物學科教育本身亦具備其特有的價值屬性。除了生物學基礎知識和基本技能的學習、培養外,它在唯物 觀點、辯證統一觀點培養,用動態、變化、發展的觀點觀察研究自然的思想方法的培養,創造性思維培養等方 面,有獨到的價值屬性。此外,由于生物科學與人及自然界的緊密聯系,生物學科教育在STS教育,以及科學教 育, 尤其是科學價值觀培養方面,有其獨特的價值屬性。
二、生物學科教育價值的實現
作為中學教育第一線的教師,我們不能左右生物學科在中學課程體系中的設置及教學總體要求,但我們可 以通過生物學科教育價值的整合,在基礎知識、基本能力教育培養的基礎上,通過生物學科教育的改革實踐, 在充分實現生物學科教育價值上有所作為。
(一)小課堂、大自然、大社會
讓生物課的課堂成為“小課堂、大自然、大社會”是生物學科實現其教育價值的基礎。一本生物教材的信 息量是有限的,且很多信息是滯后的,其知識相對也是基礎的。教材不經教師精心處理,教法、教學模式不經 教師精心設計,不把教與學的知識、內容融入自然、融入社會,不把運動的、變化的、活生生的生命及生命現 象,盡可能多地直接或間接地呈現給學生,讓學生“觸摸”,生物課將不是真正意義的生物課,其本身亦將缺 乏生命力。
因此,在生物課堂教學過程中,我們要重視以下幾個問題:
1.精心設計好教學媒體的應用,盡可能多地給學生呈現實物、標本、模型,充分運用現代教育媒體,尤其 是電視、錄像、影碟、多媒體電腦等。現代教育媒體輔助生物教學,除了能提高課堂教學效率,提供一定的交 互性外,更明顯的是它可以讓學生獲得書面教材無法出現的聲像信息。它可恰當地呈現大到生態系統,小到生 物分子結構的圖像,也可以把復雜的或微觀的生理活動、生命現象簡潔地、直觀地表現出來。總之,教育媒體 ,特別是現代教育媒體可以讓課堂更活起來,更有生命力,更富想象力。
2.讓書面教材無法承載的或是變化、發展了的有關生物科學知識,以及與生命科學有關的自然、社會知識 、材料經過精心篩選后再進入課堂。如細胞學說的創立史、哈維和血液循環理論、 克里克和沃森與DNA雙螺旋 結構、達爾文和進化論、卡爾文和光合作用、關注海洋、克隆羊、DNA重組技術、保護臭氧層、無磷洗衣粉推廣 、控制“白色污染”、 赤潮成因及防治等等。
3.以各種生物興趣活動、社會實踐等形式,讓學生到大自然、到大社會中去觀察、調查、實驗,從愛護一 草一木,飼養小動物到參與生物科技活動,使其體驗到生物科學知識、技能之于人、自然、社會的價值。
(二)培養生物學科基本觀點
生物科學中,有許多樸實而又博大的基本觀點。這些基本觀點不僅對學好生物學有非常關鍵的作用,而且 能對學習者的求知、生活、做人等都有指導價值。教師必須充分地利用每項生物教學活動,讓學生在學習過程 中,逐步明確、認同、確立這些基本觀點。
1.唯物的觀點。一切生命和生命現象都有其物質基礎:生命起源的物質性——最初的生命是由非生命物質 在極其漫長的時間內,經過極其復雜的化學進化過程演變而成的。生命的物質性——C、H、O、N、S、P等元素 組成了核酸、蛋白質等化合物,這些化合物構成了生物體結構和功能的基本單位——細胞。生命現象的物質性 ——生物的新陳代謝、生長、應激性、生殖發育、遺傳變異等一切生命現象、生理過程均可給以物質基礎上的 解釋。
2.辯證統一的觀點。自然界、生命、生命現象是相互聯系、相互制約、辯證統一的:生物界和非生物界的 統一性——生物有明顯區別于非生物的基本特征,但一切生命均由非生物界中的普通元素組成,且與非生物界 進行著物質和能量的交換。細胞和生物體自身結構的統一性——這些自身結構各有其結構和功能的特點,但同 時又相互聯系組成一個統一的整體。生物體結構和功能的統一性——這是生命科學最基本的觀點之一。如葉綠 體、線粒體的結構分別與光合作用、呼吸作用相統一,脊椎動物前肢的結構與其各自特有的功能相統一,魚的 形態結構適于水中生活,家鴿的形態結構適翔生活,等等。生命活動的辯證統一——同化作用和異化作用 ,光合作用與呼吸作用,遺傳與變異,生長與衰老等,正是在這一系列的矛盾、對立中,生命及生命活動才有 了其完美的、和諧的統一。生物之間及生物與環境之間的辯證統一——生物與生物之間、生物與環境之間進行 著生存斗爭,而生存著的生物均在一定程度上適應了環境,正是這種既斗爭又統一的各種復雜關系,構成了生 態系統,建立了動態平衡。
3.動態、變化、發展的觀點。組成生物的物質、生物體本身、生物界都是在不斷的運動、變化、發展的。 生物的組成物質是動態變化的——生物體的新陳代謝使生物體每時每刻進行著新舊更換。細胞和生物個體是動 態、變化的——他們都有一個發生、成長、衰老、死亡的動態變化過程。細胞和生物個體的結構與生理、生物 和環境的關系等也是動態、變化、發展的。
(三)培養創造性思維
創造性思維是創造力的核心,它是指改組已有知識、經驗,從而產生新穎的、具有社會價值的成果的思維 。其特征是具有高度的主動性與積極性、獨特性與求異性、流暢性與變通性、抽象性與形象性的統一,邏輯性 與非邏輯性的統一。結合這些特征及生物學科教學的特點,我們可以建立培養學生創造性思維的有效途徑和方 法。
1.充分重視教師主導、學生主體的思想,努力實現課堂教學民主。課堂教學民主是師生共創的,符合“主 導主體”思想,存在于課堂教學中的師生間的平等、互助、參與、進步的“精神民主”。它可以創設出一種民 主、和諧、開放的課堂氣氛,極大地調動學生學習的積極性、主動性,大膽地思考、質疑和創新。根據課堂教 學民主化思想,生物學科教學可以結合教學內容,靈活運用其兩大主要形式,即直接式和間接式教學,開展課 堂教學改革實踐:教師的直接指導可以在前,起開路帶頭作用,可以在教學過程中,起輔助學習作用,也可以 在后,發揮點撥、解惑答疑作用;教師也可以應用不明示的、非命令式、非結論式、不作詳細指導的間接指導 ;教師可以講,可以不講,可以多講,也可以少講。這樣,讓學生有足夠的時間、空間去主動思考、質疑:這 個生物學概念是否準確、完整,有無例外?這個生物學實驗的設計是否科學、有什么干擾因素?該觀察結果、 生命活動或生理現象如何從本質上作出規律性的解釋?等等。
因此,要真正讓生物學科在中學課程體系中占有一席重要地位,讓社會、學生真正重視中學生物學教學,我們必須切實重視中學生物學科教育價值的實現,這樣無論考與不考、怎么考,中學生物教學一定會有穩步可持續的發展。
一、生物學科的教育價值
課程理論告訴我們,課程牽涉到各種價值取向。目前社會上各種不同的價值取向已經開始對學校課程產生了較大的影響,教育者若要在價值日漸多元的社會形勢下擔負起課程價值整合和實現的使命,必須成為理性的行動者。生物學科教育價值可從學科教育價值關系中的主體(社會需要、個體需要)和客體(生物學科教育價值屬性)來分析。
就生物學科來說,社會需要體現在中學生物學科設置和生物學科教學總體要求上。目前的生物學科教學大綱中,生物學科教育的社會需要尚未充分體現,主要原因是其能力目標、技能目標、德育目標等太過原則、籠統,而知識目標過分強調系統、嚴密。從中學生物教學具體情況而言,生物學科的教育目標應放在人與自然的開放系統中,從生物科學自身發展、生物科學對社會發展的巨大貢獻,以及社會與自然和諧發展等角度,提出體現當代社會需要的生物學科教育的知識、能力、技能、德育等目標。而生物學科教育的個體需要來自于個體生存與發展的內在需求。這種內在需求對生物學科教材和教學方法,提出了挑戰。只有當中學生物學科的教育誘發了學生對自然的好奇心,激發了探究的興趣和欲望,習得了分析解決有關問題的能力,這種內在需求才是持久的,才能激發出無盡的學習力量。
生物學科教育本身亦具備其特有的價值屬性。除了生物學基礎知識和基本技能的學習、培養外,它在唯物觀點、辯證統一觀點培養,用動態、變化、發展的觀點觀察研究自然的思想方法的培養,創造性思維培養等方面,有獨到的價值屬性。此外,由于生物科學與人及自然界的緊密聯系,生物學科教育在STS教育,以及科學教育,尤其是科學價值觀培養方面,有其獨特的價值屬性。
二、生物學科教育價值的實現
作為中學教育第一線的教師,我們不能左右生物學科在中學課程體系中的設置及教學總體要求,但我們可以通過生物學科教育價值的整合,在基礎知識、基本能力教育培養的基礎上,通過生物學科教育的改革實踐,在充分實現生物學科教育價值上有所作為。
(一)小課堂、大自然、大社會
讓生物課的課堂成為“小課堂、大自然、大社會"是生物學科實現其教育價值的基礎。一本生物教材的信息量是有限的,且很多信息是滯后的,其知識相對也是基礎的。教材不經教師精心處理,教法、教學模式不經教師精心設計,不把教與學的知識、內容融入自然、融入社會,不把運動的、變化的、活生生的生命及生命現象,盡可能多地直接或間接地呈現給學生,讓學生“觸摸",生物課將不是真正意義的生物課,其本身亦將缺乏生命力。
因此,在生物課堂教學過程中,我們要重視以下幾個問題:
1.精心設計好教學媒體的應用,盡可能多地給學生呈現實物、標本、模型,充分運用現代教育媒體,尤其是電視、錄像、影碟、多媒體電腦等。現代教育媒體輔助生物教學,除了能提高課堂教學效率,提供一定的交互性外,更明顯的是它可以讓學生獲得書面教材無法出現的聲像信息。它可恰當地呈現大到生態系統,小到生物分子結構的圖像,也可以把復雜的或微觀的生理活動、生命現象簡潔地、直觀地表現出來。總之,教育媒體,特別是現代教育媒體可以讓課堂更活起來,更有生命力,更富想象力。
2.讓書面教材無法承載的或是變化、發展了的有關生物科學知識,以及與生命科學有關的自然、社會知識、材料經過精心篩選后再進入課堂。如細胞學說的創立史、哈維和血液循環理論、克里克和沃森與DNA雙螺旋結構、達爾文和進化論、卡爾文和光合作用、關注海洋、克隆羊、DNA重組技術、保護臭氧層、無磷洗衣粉推廣、控制“白色污染"、赤潮成因及防治等等。
3.以各種生物興趣活動、社會實踐等形式,讓學生到大自然、到大社會中去觀察、調查、實驗,從愛護一草一木,飼養小動物到參與生物科技活動,使其體驗到生物科學知識、技能之于人、自然、社會的價值。
(二)培養生物學科基本觀點
生物科學中,有許多樸實而又博大的基本觀點。這些基本觀點不僅對學好生物學有非常關鍵的作用,而且能對學習者的求知、生活、做人等都有指導價值。教師必須充分地利用每項生物教學活動,讓學生在學習過程中,逐步明確、認同、確立這些基本觀點。
1.唯物的觀點。一切生命和生命現象都有其物質基礎:生命起源的物質性——最初的生命是由非生命物質在極其漫長的時間內,經過極其復雜的化學進化過程演變而成的。生命的物質性——C、H、O、N、S、P等元素組成了核酸、蛋白質等化合物,這些化合物構成了生物體結構和功能的基本單位——細胞。生命現象的物質性——生物的新陳代謝、生長、應激性、生殖發育、遺傳變異等一切生命現象、生理過程均可給以物質基礎上的解釋。
2.辯證統一的觀點。自然界、生命、生命現象是相互聯系、相互制約、辯證統一的:生物界和非生物界的統一性——生物有明顯區別于非生物的基本特征,但一切生命均由非生物界中的普通元素組成,且與非生物界進行著物質和能量的交換。細胞和生物體自身結構的統一性——這些自身結構各有其結構和功能的特點,但同時又相互聯系組成一個統一的整體。生物體結構和功能的統一性——這是生命科學最基本的觀點之一。如葉綠體、線粒體的結構分別與光合作用、呼吸作用相統一,脊椎動物前肢的結構與其各自特有的功能相統一,魚的形態結構適于水中生活,家鴿的形態結構適翔生活,等等。生命活動的辯證統一——同化作用和異化作用,光合作用與呼吸作用,遺傳與變異,生長與衰老等,正是在這一系列的矛盾、對立中,生命及生命活動才有了其完美的、和諧的統一。生物之間及生物與環境之間的辯證統一——生物與生物之間、生物與環境之間進行著生存斗爭,而生存著的生物均在一定程度上適應了環境,正是這種既斗爭又統一的各種復雜關系,構成了生態系統,建立了動態平衡。
3.動態、變化、發展的觀點。組成生物的物質、生物體本身、生物界都是在不斷的運動、變化、發展的。生物的組成物質是動態變化的——生物體的新陳代謝使生物體每時每刻進行著新舊更換。細胞和生物個體是動態、變化的——他們都有一個發生、成長、衰老、死亡的動態變化過程。細胞和生物個體的結構與生理、生物和環境的關系等也是動態、變化、發展的。
(三)培養創造性思維
創造性思維是創造力的核心,它是指改組已有知識、經驗,從而產生新穎的、具有社會價值的成果的思維。其特征是具有高度的主動性與積極性、獨特性與求異性、流暢性與變通性、抽象性與形象性的統一,邏輯性與非邏輯性的統一。結合這些特征及生物學科教學的特點,我們可以建立培養學生創造性思維的有效途徑和方法。
1.充分重視教師主導、學生主體的思想,努力實現課堂教學民主。課堂教學民主是師生共創的,符合“主導主體"思想,存在于課堂教學中的師生間的平等、互助、參與、進步的“精神民主"。它可以創設出一種民主、和諧、開放的課堂氣氛,極大地調動學生學習的積極性、主動性,大膽地思考、質疑和創新。根據課堂教學民主化思想,生物學科教學可以結合教學內容,靈活運用其兩大主要形式,即直接式和間接式教學,開展課堂教學改革實踐:教師的直接指導可以在前,起開路帶頭作用,可以在教學過程中,起輔助學習作用,也可以在后,發揮點撥、解惑答疑作用;教師也可以應用不明示的、非命令式、非結論式、不作詳細指導的間接指導;教師可以講,可以不講,可以多講,也可以少講。這樣,讓學生有足夠的時間、空間去主動思考、質疑:這個生物學概念是否準確、完整,有無例外?這個生物學實驗的設計是否科學、有什么干擾因素?該觀察結果、生命活動或生理現象如何從本質上作出規律性的解釋?等等。
2.創設問題情境,培養創造性思維方法。從心理學角度,可以抽引出許多種創造性思維的方法,具有普遍性意義的有:發散思維法、集中思維法、逆向思維法、側向思維法、治弱思維法、統攝思維法、組合思維法、辯證思維法等。生物教學中,這些思維方法的培養途徑很多,其中創設問題情境,通過探究、分析、歸納、綜合、推斷等過程,是最基本最重要的途徑。我們可以在新課導入時創設問題情境,培養學生的發散思維、側向思維等,可以在解決教材的重、難點問題時創設問題情境,培養學生的集中思維、逆向思維、辯證思維等,可以在新舊知識的聯系教學時創設問題情境,培養學生的治弱思維、集中思維、側向思維等,可以在學習生命現象研究的進一步深化、概念內涵進一步豐富及外延進一步拓寬的過程中,創設問題情境,培養學生的統攝思維、集中思維、辯證思維等。
3.加強觀察、實驗和實踐活動。生物科學是一門以觀察和實驗為基礎的科學。在生物學科教學中,創造思維的培養離不開觀察、實驗和實踐活動。在生物教學過程中,我們須十分重視課內外的觀察、實驗教學和實踐活動,結合教材內容和教材有關觀察、實驗和實踐活動,師生共同設計、開展驗證性實驗、探索性實驗、平行實驗、反向實驗及有關生物科技活動,讓學生學習如何去有意、有效、有發現地觀察,如何規范、科學、有創造性地進行實驗和實踐活動,學會完整科學地設計實驗、分析實驗結果,并積極開展思維活動,發展創造思維、培養創新能力。
(四)培養科學的價值觀
科學教育在學校教育中占有極其重要的地位,而生物學科教育在學校科學教育中,尤其是對學生進行科學價值觀的教育培養中具有非常重要的作用。
傳統的唯科學主義的科學教育認為,科學技術能解決人類所面臨的一切困難和問題,它強調征服自然,強調把他人自然化、物化、對象化。這些偏面的觀念和行為,在人與自然的關系上,表現出人對自然的一味“征服、改造、利用",造成人類生存環境的破壞;在人與人的關系上,表現出彼此的不理解、不信任、甚至自私自利,使人產生不同程度的心理問題,并由此導致了某些社會問題。因此,完整的科學教育,在強調對科學知識和科學方法的學習、理解和掌握的同時,更應重視科學精神(客觀精神、理性精神、實證精神等)和科學價值觀的培養。
科學價值觀,是人們對于科學價值的基本看法,即解決科學有什么用、怎么用的問題。生物學科教育中,可采用多種形式和途徑,幫助學生形成正確的科學價值觀。
1.結合教學內容,向學生介紹生物科學的發展對人類逐步正確地了解自然、了解自己、了解生命,改善人類生活質量,促進人與自然和諧發展等方面的重要作用,激發學生熱愛生物科學,乃至獻身生物科學事業的決心和精神動力。
生命性是中學生物學科區別于其他學科最根本的特點,它是由生物科學研究對象的獨特性決定的。自然界中生物與非生物的根本區別就在于生物能夠進行新陳代謝,在此基礎上表現出生長發育、生殖、遺傳變異、生命活動的調節等生命現象。對于中學生物科學教育目標的研究和確定、課程教材的建設、教學的實施、教學的評價,都不能游離于生命科學的特征以外。所以應從生命性的視角審視生物學課程,通過教學實踐提升學生對生命世界的理解,建構學生生命的價值和意義。
2.高三復習過程的有效性
在課堂中,學生作為一個個活生生的生命體,總帶著自己的知識、經驗、思考、需求、興趣等參與課堂,并成為課堂活動不可分割的一部分,所以在課堂教學設計中要以學生為主體。高三生物復習時間就相當緊迫,任務又重。如何突出重點,上出新意,充分調動學生的積極性,高效率地完成復習工作,在有限的時間里讓學生既鞏固基礎知識,又能提升解題能力呢?根據教學實踐,我認為在教學設計中應注意以下五方面:(1)內容的組織要有一定的高度。可以從生物的本質特征理解生命性的統一以及生物所進行的生命活動。(2)知識的建構要有新的方法。要善于借助信息處理的方法幫助學生建構知識體系,如圖表、圖解、曲線圖、思維導圖及概念圖等,提高復習的吸引力。(3)提問的方式要能激發起學生的求知欲,對于概念的辨析最好不要讓學生簡單地重復概念,可以設計判斷或選擇,直擊學生錯誤的要點,讓學生有一種豁然開朗的感覺。(4)立足課本,選好例題。典型例題的選擇、解剖要有新的高度,要能緊扣知識點,并在分析時要求學生說出考查的知識點,這是一種積極的思維訓練,類似于經常做“記憶體操”,充分體現學生的主體性,體現精講精練的教學要求。(5)復習課中一定離不開當堂訓練(即變式訓練),一定要讓學生有新的收獲,獲得成功的體驗。
二、教學設計
1.生命的多樣性和統一性
生命這么復雜、這么美麗,而生命與生命的連接點竟這么簡潔,這個連接點就是DNA和基因。生命代代相傳,就是通過基因把遺傳信息傳遞給下一代的。正是基因表達原理的嚴謹美、簡約美,保證了遺傳信息傳遞的準確無誤,從而造就了基因表達過程的有序美、和諧美,乃至創造出生命的絢麗與多姿。
【問題1】DNA通過控制什么來控制生物的多樣性?
【問題2】DNA控制不同蛋白質的合成過程是相同的還是不同呢?你能通過實例來說明嗎?引出DNA控制蛋白質都要通過轉錄和翻譯過程,并讓學生能夠結合轉基因技術(如乳腺生物反應器及利用大腸桿菌生產人的胰島素、干擾素等)來感受生命的多樣性和統一性。
2.突破教學重點、難點和易錯點
(1)列表比較DNA復制、轉錄和翻譯。借助于圖表的形式處理信息,幫助學生建構知識體系。
對于“特點”提示學生從生命活動的高效性去歸納:DNA是邊轉錄邊復制,轉錄是邊解旋邊轉錄,翻譯是一個mRNA上結合多個核糖體(每一個核糖體合成一條肽鏈),同時合成多條肽鏈,所以少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質,從而可以促使生命活動的高效進行。
(2)化解教學中關于“密碼子”的難點和易錯點
【例1】(多選題)下列關于密碼子的敘述不正確的是 ( ACD )
A.密碼子位于DNA上 B.1個密碼子由mRNA上3個連續的堿基組成
C.每個密碼子都有與之對應的氨基酸 D.密碼子與相應的氨基酸發生堿基配對
通過此題學生可以理解密碼子存在于mRNA上的三個相鄰的堿基決定一個密碼子,并引出對起始碼、終止碼,反密碼子等問題的研究和探討,學生通過回歸課本,相互討論來解決問題。
【變式訓練】(多選題)下列有關RNA的敘述中正確的是( ABD )
A.有些生物體中的RNA具有催化作用 B.轉運RNA的堿基組成不僅僅有三個
C.信使RNA上有多少個密碼子就多少個轉運RNA與之對應
D.在翻譯過程中既需要mRNA,還需要tRNA和rRNA
通過此題,既能幫助學生聯系必修1的酶的本質除了蛋白質外還有RNA,還能學生復習tRNA的三葉草結構,以及RNA的三種類型。
【例2】(2008年 江蘇高考)下圖為原核細胞中轉錄、翻譯的示意圖。據圖判斷,下列描述中正確的是( )
A.圖中表示4條多肽鏈正在合成
B.轉錄尚未結束,翻譯即已開始
C.多個核糖體共同完成一條多肽鏈的翻譯
D.一個基因在短時間內可表達出多條多肽鏈
通過此題指導學生①如何從圖中有效地獲取信息②注意與課本P67圖的區別③回應開始提高的特點―― 一個mRNA上結合多個核糖體(每一個核糖體合成一條肽鏈),同時合成多條肽鏈,所以少量的mRNA分子就可以迅速合成出大量的蛋白質。④對于原核生物,轉錄尚未結束,翻譯即已經開始,體現了生命活動的高效性。
【探究】在基因工程中常用細菌等作為工程菌,請就基因表達的特點說明理由?(組織學生展開討論)(細菌是原核生物無細胞核,轉錄尚未結束,翻譯就已經開始,從而使代謝活動有序而高效,由于其代謝速度快,產生的轉基因產物多,所以常作為基因工程的受體細胞)
請同學們聯系基因工程中作為受體細胞還有什么特點?(對于轉錄和翻譯過程中的堿基數目,及氨基酸數目等之間關系的計算可在評講練習時講解)
3.中心法則
中心法則是遺傳信息傳遞一般規律的表示方法,了解了中心法則就大致理解了遺傳信息的傳遞規律,所以我要求學生上黑板寫出人體內的中心法則,兩位同學上黑板寫出了兩種,我請學生評價。其實好多學生都寫了第二種,當我要求他們評價時學生重新審題,找到了關鍵詞“人體內”,通過學生的解釋,大家恍然大悟!
【變式判斷】病毒侵入宿主細胞后,在宿主細胞提供的逆轉錄酶作用下合成DNA。(×)
此判斷主要目的是讓學生回歸課本P69對資料分析的再認識,從而讓學生理解RNA復制酶和逆轉錄酶都是病毒自帶的。
4.基因對性狀的途徑
通過此知識的復習,既是對前面所講內容的高度概括,又是進一步把微觀和宏觀的生物性狀聯系起來,使知識升華、理解升華。結合課本實例讓學生總結基因對性狀控制的兩種方式。
【例5】(多選題)下圖為脈胞霉體內精氨酸的合成途徑示意圖,從圖中可得出(ABD)
A.精氨酸的合成是由多對基因共同控制的
B.基因可通過控制酶的合成來控制代謝
C.若基因②不表達,則基因③和④也不表達
D.若產生鳥氨酸依賴突變型脈胞霉,則可能是基因①發生突變
此題檢測學生對間接控制的理解,并讓學生開闊視野,某項生命活動的進行往往需要多次基因的表達。