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高中人教版新课标生物课本教材的编写注重与生物科学史的融合,这在教材的编写上与老教材是一个明显的区别,《普通高中生物课程标准》明确规定,应注重学习生物科学史的内容,例如, “必修一:分子与细胞”模块中, “分析细胞学说建立的过程” 生物膜流动镶嵌模型 “说明光合作用以及对它的认识过程”;“必修二:遗传与进化”模块中, “总结人类对遗传物质的探索过程” “分析孟德尔遗传实验的科学方法”;“生物3:稳态与环境”模块中,具体内容标准包括“概述植物生长素的发现和作用”等内容。教学过程中,教师可以利用生物科学史,有目的的引入教学活动中,将间接指知识转化为具体的知识,培养学生对生物的兴趣,促使他们探索生命的规律。
一、通过生物科学史培养学生的兴趣,调动学生思维的积极性。
生物科学史中,有很多重大的成就,都来源于生物的兴趣,比如说讲解沃森和克里克的DNA双螺旋结构模型的构建,克里克不是生物学家,反而是物理学家,但是两个人为什么能取得如此巨大的成功呢?学生自然会有此疑问,虽然具有不同的知识背景,但他们对DNA双螺旋都具有浓厚的兴趣,经过和沃森的合作,反复验证,终于构建出DNA的双螺旋模型,学生通过学习,就知道要获得成功,自己就应该对知识有兴趣,才会研究,才会探索,也才能取得成功。
二、通过对生物科学史的学习培养科学的精神价值
生物科学史不仅是科学的奋斗史,而且是一个艰难曲折的过程,例如, 生物科学史中“光合作用的探究历程”从十八世纪普利斯特的实验一直到二十世纪40年代探明卡尔文循环,光合作用的探究经过200多年的时间,才基本完成探索过程,又如,孟德尔的豌豆杂交试验,其研究成果是遗传学的两大定律,对后人研究遗传学具有很大的实用价值,但是很遗憾,这一伟大理论在当时孟德尔时,却没有得到人们的认可,被人认为是无稽之谈,知道埋没了三十年后才被人认可.通过这些实例的学习,学生认识就能认识到,成功并不是一蹴而就的,深刻体会到科学之路并不是一帆风顺的,而是充满了艰辛与挫折,要想获得成功,就必须树立正确的科学价值观,勇于面对挫折和失败,培养百折不挠、坚忍不拔的意志和品质。特别是学习上后进的学生,能从真实的例子受到思想教育. 科学无坦途,每一次的发现,无不经历无数次的挫折,不迷信权威,敢于向权威乃至强权挑战的勇气;甘于寂寞的牺牲精神;为科学不计个人得失的宽广胸怀;高尚的人格情操对学生潜移默化的影响.
三、通过生物科学史培养学生的探究精神
生物科学作为众多生物学事实和理论组成的知识体系,是人们在不断探究的过程中逐步发展起来的。就是说,整个生物学的历史就是一部探究的历史。生物学家的探究过程,是学生模仿探究性学习方式的最好材料。在教学中运用生物学史是对学生养成探究式学习方式的最好熏陶,从而提高学生的探究意识和探究能力,例如,促胰液素的发现过程,1902年,斯他林和贝利斯从小肠黏膜提出液中发现了促使胰液分泌的物质促胰液素。1905年,他们提出了“激素”这一名称,并提出激素在血液中起化学信使作用的概念,从而发现了人类认识的第一种激素,促胰液素的发现本身就是一个探究过程,其实科学史的内容在很大程度上反映了科学家的探究活动与方法,能够作为学生理解科学探究、掌握科学方法的范例。
四、通过生物科学史培养学生学习生物探索生物的方法
生物科学史中讲述了很多科学的方法,这些方法都是比较经典的科学研究的方法,例如,孟德尔豌豆杂交试验中,运用的假说-演绎法,摩尔根试验中的类比推理法等,这些都是非常好的科学方法,学生通过学习,了解这些方法,对以后的生物探索就会进行模仿性学习,运用到生物探索中。
总之,生物学史是人类从古至今对生命研究的过程,不仅包含了复杂深邃的科学知识又具有丰厚的人文底蕴。通生物科学史的学习是学生们接触这门自然科学的第一步,对于培养学生的生物学兴趣以及树立学生正确的科学态度和价值观具有重要的意义。教师在教学过程中要注重学生科学知识的学习,更要注重学生情感目标的教育,提高他们的科学素养,以史为鉴,培养他们的观察能力、识别能力、探索精神。
参考文献:
[1]玛格纳.生物科学史[M].百花文艺出版社,2002.
[2]张迎春,汪忠主. 生物教学论[M] .陕西师范大学出版社,2003.
新课程标本中的必修模块是生物科学的核心,对于提高学生的生物知识必不可少,选修模块能够满足学生的多样化学习,为学生进一步学习生物科学知识奠定基础。因此这就要求高中生物教师具备一定的专业知识技能和素养才能在教学中起到引领的作用。尤其是选修教材,可能对于部分教师来说自己都是摸着石头过河,仍处于摸索之中。
选修课注重的是理解和应用,理论结合实际,所以教师在讲解的时候不需要过于深和专,只要学生能理解即可。每个工程的重点在于基本概念和原理的讲解,比如生态工程的原理就是一个重点知识,要求学生在记住这几个原理的同时学会应用。在教学中还要注意知识点之间的衔接,比如基因工程和蛋白质工程就是紧密联系在一起的,动物细胞培养和动物组织培养的区别,等等。有些知识点是比较难理解的,比如胚胎工程——《受精阶段》,所以教师要想办法把这部分内容以通俗易懂的形式呈现给学生。最重要的是要结合高考的要求,要求学生多做题,进行不定时的检测等有针对性的强化训练,以不变应万变。以下是我总结的每个专题的学习和教学建议,不足之处还请各位同仁批评指正。
1.基因工程
由于基因工程在必修教材的学习中已经打下了一定的基础,因此学生比较熟悉这部分内容,学习起来也容易得多。本章教学既要使学生应用已有的遗传学知识解决新问题,又要启发学生将理论知识应用于实践,懂得无论是获得目的基因,还是进行蛋白质改造,基因工程的最终目的都是造福人类。
本章的重点是基因工程的概念,工具和操作过程。在导入新课的时候可以从现实生活入手,例如:抗虫棉在当今社会生活中的应用,我们日常生活中吃的大米、植物油等好多都是转基因食品,引发学生的思考,从而得出基因工程的概念。基因工程涉及必修教材中DNA的结构、复制、表达酶等基础知识。所以在教学中教师有可以向学生提问:DNA是靠什么把一个个脱氧核苷酸连接起来的?要使DNA分子断裂需要用什么处理?等有关的问题,既复习原来的知识,又可以引出基因工程的工具酶等。由于基因工程的操作过程比较抽象,学生难以理解,教师可以借助多媒体辅助教学,使学生加深对基因工程的理解。
2.细胞工程
细胞工程包含了植物细胞工程和动物细胞工程两大块。突出了细胞工程的发展和基本技术在实际中的应用等方面的知识。重点在于微生物的细胞融合技术,植物体细胞培养,单克隆抗体的制备技术。本专题看似抽象神奇,但是也有很多我们熟悉的内容。
在教学中教师要注意不同知识之间的衔接,例如:植物组织培养和植物体细胞杂交的区别和联系,动物细胞培养和动物体细胞克隆的区别于联系,动物细胞融合和单克隆抗体的制备的区别和联系,等等。高考中不可避免会考查到相关知识。单克隆抗体的应用是个热点问题,与当今社会的生物科学发展联系紧密。学生要熟练掌握该项技术的原理和制备过程,因为这也是高考选修题的一个考点。
细胞工程是在学生学习必修一细胞与分子的基础上进行的,教学中可以引导学生先回忆细胞有关的知识,从而引出细胞工程的内容,对于比较抽象的部分尽量做到借助多媒体辅助教学,以动态直观的形式呈现给学生,使其便于理解。不要采用“满堂灌”的形式,给学生留出一部分的时间让他们理解。同时对学生提出一些问题如:(1)植物组织培养的过程中影响脱分化和再分化的条件有什么异同点?(2)动物细胞融合和植物细胞融合常用的促融合因子是什么?(3)杂交瘤细胞的特点是什么?单克隆抗体的优点是什么?(4)常用什么方法去除细胞壁?原生质体和原生质层有什么区别,等等。这样可以培养学生分析解决问题和交流与表达的能力,也加深了他们对知识的记忆能力。
3.胚胎工程
本专题是在动物生殖与发育的基础上,了解动物早期胚胎发育的规律,即哺乳动物胚胎发育的基本过程和胚胎工程的主要原理,技术,以及在生产上的应用。同时结合现代生物技术中的最新热点,阐述了胚胎干细胞及其研究进展。本节的重点是胚胎发育的基本过程,胚胎工程的原理和技术。该专题对于学生和老师来说都比较陌生,所以教学中要从日常生活中学生已有的理论知识出发,激发学生的学习兴趣。
受精过程的两个阶段是个难点,学生不容易理解,可以提出:必修教材中的受精过程,胚胎移植的基本程序,以及生理学基础,要求学生掌握,教学中应注意多举例子来说明问题。关于胚胎分割应强调分割的时期(桑葚胚或者囊胚)和注意的问题(胚胎分割时应注意对内细胞团均等分割且分割的分数不宜过多)。对于体外受精这部分知识,教师可以通过试管婴儿的介绍很自然地引入,教授过程最好图文结合,让学生明确这是有性生殖过程。
胚胎干细胞的技术及应用可以借助多媒体教学,同时让学生通过阅读教材总结交流三类干细胞的特点和功能。
中图分类号:G420 文献标识码:A
1教育目标及相关概念辨析
通过比较《现代汉语词典》《辞海》(教育心理分册),以及《教育学辞海》等多家看法,归纳其一致之处,教育方针就是由国家规定的教育工作的总方向,其依据是政治、经济的需要,为的是实现教育目的;教育目标等同于狭义的培养目标,即指各级各类学校或专业的培养要求或培养标准;教育目的是指把受教育者培养成为一定社会需要的人的总要求,即教育想要大大的结果。三者既有区别也有联系。
1.1 三者的区别
教育目的比较抽象,实际上是理论术语,不由国家或政党来规定,而要由理论界探讨以求共识,因而具有不可操作性。
教育方针高度概括,是工作术语,由国家和政党规定,体现国家和政党的意识,直接面向教育实践、面向教育工作者,具有一定程度的可操作性,但无直接的衡量指标。
教育目标是教育方针的具体和分解,也是工作术语,由国家规定,并具有更进一步的可操作性,有直接的衡量指标,如人才培养的数量目标、质量目标、结构目标等等。
1.2 三者的联系
教育目的是教育方针的理论表述,实际上就是确立教育方针、教育目标的直接理论前提,教育目的的任何不科学、不完整必然带来教育方针、教育目标的不科学和不完整。
教育方针是教育目的的操作定义,它本身取决于教育目的的深度和广度,而它的实际操作将产生对教育目的的反馈。
教育目标是教育方针的具体化,相对来说是教育方针的操作层面,更是教育目的的操作层面,其具体执行结果有助于直接检验教育方针是否切合实际,判断教育目的是够正确科学。
基于以上辨析,我们认为,无论是从时间跨度还是从国家跨度上,对教育方针的比较都比对教育目标的比较更加宏观、有效,更具有反思价值和现实指导意义。
2课程目标
2.1 课程目标的概念
课程目标是在课程设计与开发过程中,课程本身要实现的具体要求,它期望一定阶段的学生在发展品德、智力、体质、素养等方面所达到的程度。它是现代课程理论中一个十分重要的概念,是教育目的的下位概念,是教学目标的上位概念,介于教育目的和教学目标之间,起着桥梁转换作用。
2.2不同科目间课程目标的比较(见表1)
分析原因:
(1)生物、物理与化学三门学科都隶属于自然科学,在课程改革后其课程总目的是更加注重提高全体学生的科学素养。物理和化学这两门学科更加关注培养学生的科学素养,而科学素养的培养要通过实验,在科学方法、问题判断、文化素养素质方面得到训练。所以物理和化学的课程目标在三个维度上是:①知识与技能;②过程与方法;③情感态度与价值观。生物科学虽然是自然科学中的一门基础学科,在课程目标或课程目的上当然也旨在提高全体学生的科学素养,但生物科学的研究经历从现象到本质,定性到定量的发展过程,所以,生物学课程目标更多的是要求学生了解生物科学,技术和社会的相互关系,所以在高中阶段更多地关注学生在采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能和利用多种媒体搜集生物学的信息,学会鉴别、选择、运用和分享信息等方面的能力培养,而非课程目标的三个维度中的过程与方法,这点值得注意。
(2)生物学科学习的内容大都是生物学现象和事实,生物学概念(包括原理法则规律、理论等),以及相关的科学方法和能力,并形成一些至关重要的观点和态度。所以,对于生物科学的学习时课程标准对于知识这一维度更多的要求是获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,在能力方面要求能够正确使用一般的实验器具,掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能。
3教学目标
3.1教学目标的概念
教学目标:是指教师在实施课程的计划过程中,在完成某一阶段的教学工作时所期望达到的要求或结果。是教师在教学实践中根据实际情况制定的教师教的目标和学生学的目标的统称。是课程目标在教学过程中的具体体现,实现教学目标是实现课程目标的保障。
3.2教学目标的功能
其一,导向功能;其二,控制功能;其三,激励作用;其四,中介功能;其五,测度功能。
3.3教学目标表述的方式
表述教学目标时一般要包含以下四个要素:
(1)行为主体:教学目标表述的应该是学生的行为,因此行为主体是学生。
(2)行为动词:具体教学目标应采用可操作、可测评的行为动词来描述,如“认出”、“说出”、“背诵”、“辨认”、“描述”、“解释”、“说明”、“拒绝”等词,使其意义明确、易于观察、便于检验。
(3)行为条件:教学目标需要在表述中指明行为的条件,即影响行为表现的特定的限制或范围等,如“根据地图”、“不靠帮助或参考书”、“在十分钟内”、“利用网络环境”等。对条件的表述包括四种主要类型,即允许或不允许使用参考资料或辅助手段、是否提供信息或提示、时间的限制、行为完成的情境。
(4) 表现程度:是指学生对目标所达到的表现水准,用以测量学习表现或学习结果所达到的程度。
4三者之间的关系
教育目标、课程目标一旦确定后,基本是静态的、不变的,而教学目标要依据学习情景、学生水平及个性差异不断进行调整。教育目标的实现要通过每门具体的课程,而课程目标的实现需要更加具体化的教学目标。
教学目标课程目标教育目标
参考文献
[1] 何宝安.“教育方针”、“教育目标”和“教育目的”的区别和联系[J].江苏教育研,1992(4).
[2] 王道俊,郭文安.教育学[M].人民教育出版社,2009.
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[4] 汪忠,刘恩山.生物课程课程标准解读.全日制义务教育走进新课程丛书[M].北京师范大学出版社,2002.
[5] 中华人民共和国教育部.普通高中物理课程标准(实验)[M].人民教育出版社,2003.
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。
教学实践证明,利用学生的好奇心,精心设计好新课的导入,一开始就能紧紧地吸引学生的注意力,激发起他们浓厚的学习兴趣,促使他们积极主动地学习。
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。
例如,当人们的器官发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。
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。
三、加强演示实验、分组实验,培养学生的观察力、动手能力和思维力
生物学是一门实验科学,研究它的主要方法是科学实验。通过验证性实验可以巩固课堂知识,通过探索性实验可以使学生主动获取知识。加强实验不仅提高了学生的学习兴趣,使学生掌握一定的技能,同时也培养了学生敏锐、细致的观察力和分析问题、解决问题的能力。
1 加强演示实验,凡是应该让学生看到的,尽量让他们看到。
例如,讲光合作用的产物有氧气时,我们经常演示的是金鱼藻的放氧实验。这个实验虽不复杂,但常因季节的关系-不能成功的演示,如因季节不合适,这部分内容可提前讲或用适宜强度的灯光代替阳光实验。当学生看到成串的气泡从叶片表面冒出时,兴奋得不得了,当收集在试管中的气体使余烬木条复燃时,这些接触实验甚少的初一学生中有的竟吃惊的“啊!”了出来。又如,讲血液凝固的原因时,补充了下列实验:用粗糙的木条不断搅动刚刚从动物体内流出的新鲜血液,木条就会缠上许多丝状物,其上粘有一些红细胞,洗去红细胞,丝状物呈现白色,这就是纤维蛋白,余下的血液不再凝固。学生感到很新奇,纷纷发问:“这是怎么回事?”教师顺理成章地讲述血液凝固的原因,并就此讲清血浆和血清的区别。特别要说明血浆中有的是纤维蛋白原,它是一种小分子蛋白质,在血小板释放的某种物质的作用下。才转化为纤维蛋白。
做上述实验的同时,让一部分新鲜血液凝固,将凝固的血块切开,让学生观察切面和外表面的红色有何不同,启发他们思考原因,他们说,类似的问题以前想都不曾想过,现在会想了,觉得很有意思,对于血红蛋白的特性今后再也不会忘记,判断动脉血和静脉血的标准也不会搞糊涂了。
2 边讲课边实验,尽量做到先做实验后得结论。
例如,讲骨的成分时,每个学生取两条鱼肋骨,分别放在火上烧和放进稀盐酸中浸泡。实验过程中利用学生初一时学过的无机物和有机物的知识,引导他们观察骨的变化,启发他们自己总结骨的成分及无机物和有机物的特性。并且实验前后分别称重,计算出无机物和有机物的比例,进而让学生分析骨的成分与比例和骨特性的关系,归纳出骨的特性。课本中大多数的验证性实验,我都将其提前与新课的讲授结合进行。这样的授课方式使学生的无意注意和有意注意相交替,在轻松愉快的气氛中学习,不会感到疲劳,难怪学生们说:“一堂课45分钟,怎么这么快就下课了?”
3 增加实验,给学生尽可能多的动手机会。
只要课时允许,生物课可增加的实验很多,如初一的植物课我增加了以下一些实验:利用紫色洋葱外表皮细胞的质壁分离现象,直接观察细胞膜的存在;把菠菜叶下表皮置于不同温度的水滴中,观察气孔的开闭;观察黑藻叶肉细胞中细胞质的流动,并做不同温度下流动速度的对照实验;观察红辣椒果皮细胞间的胞间连丝;观察一滴水中的各种藻类等等。
四、讲究教学语言艺术
教师在讲授自然科学知识时,首先注重的是语言的科学性,其次才是语言的艺术性,但决不能忽视语言的艺术性,因为它是提高学习兴趣的重要因素之一。它有利于唤起学生的无意注意,吸引学生集中精力。语言的艺术性主要表现在:①语言要简炼,逻辑性强,听起来顺理成章,且一环扣一环,层层深入。②教师的语言要生动,可运用形象的比喻将难以理解的问题变得通俗易懂。如讲血液循环系统具有调节体温的作用时把血管比喻为暖气管道,而毛细血管就相当于暖气片。③语言有节奏,快慢适度,注意语气、语调,并有适当停顿。凡是重点、难点知识的讲授,速度一定要放慢些,语气要加重些,语调要放低些。④教师的语言富有感染力,生物教师以自己对生物科学的热爱、对生物科学家的崇拜、为生物科学成就所激励而产生的激情去感染学生,鼓励学生努力学习,并立志于生物科学的研究。
五、加强理论联系实际
生物学是一门实践性非常强的学科,它联系社会、生产实践及日常生活等各方面的实际,它不仅可以解释一些现象,还可以指导我们的实践活动。
1.引言
初中生物课程,是一门不断地发展的实验性学科,且与人类生活有着密切的联系。初中生物课程开设的目的不是去培养生物学家或者生物科学的人才,而是旨在提高中学生的生物科学素养,培养他们热爱大自然,热爱生物科学的感情[1]。但由于受传统观念的制约,初中生物课程的地位总是不及传统的语文、数学,再加之一些学校硬件条件的制约,导致生物课程在很多初中的教学效果不理想,教师兴趣不高,学生学习积极性也不高。本文旨在通过多措并举的深化初中生物课堂教学改革,不断创新与丰富教学实践,构建适合初中生物课堂的教学体系,提高初中生物课程的教学效率。
2.初中生物课堂教学创新与实践的主要思路
2.1 推进开放式教学,创新教学思路。开放式教学就是废止传统的“封闭式”的学习指导,代之以差异的、动态的、开放的学习指导。教学目标是动态的、开放的,教学内容是动态的、开放的,教学组织形式也是动态的、开放的。这相对传统教学中满堂灌、注入式的方法,严重束缚学生创造力的发展的教学模式有着巨大的进步。初中生物课程的开放式课堂教学是由课程本身决定的,因为生物课程本身就是一个更新速度快、不断发展完善的学科,需要以开放的理念对待。初中生物课程的开放式课堂教学环节包括:教学目标的开放、教学资源的开放、教学时间和空间的开放、作业的开放、评价的开放等五个方面。比如学习绿色植物相关部分内容时,教师就可以利用开放式教学进行,把学生带进大自然中,让学生亲自观察不同类型绿色植物的异同,比如一年生和多年生植物的异同;草本和木本植物之间的异同;单子叶与双子叶植物之间各器官的区别等等,通过亲自观察,加强印象;在环境的污染与保护的教学中,把学生带到校外,让学生自己调查研究环境污染的原因以及给人类的影响,在学生能真正理解环保的重要性后制定环保措施等等,加深理解;考核方式也可以采取开放式,把考场挪到大自然之中,通过对学生实验操作技能、科研的素养、科研的态度等方面的考核来衡量学生成绩。
2.2 逐步实现分层教学,注重学生差异。以往我们的教学都是讲究公平,不论学生知识背景、智商高低、情感因素等差别,一律实行统一的教学模式,其实这种方式很难实现因材施教。但我们应该清醒地认识到,一个班里几十名同学分别来自不同的家庭、不同的小学校,受过的教育差别以及自身的智力发育、潜力倾向各不相同,这种个体与个体之间存在差异,这是我们必须承认的。所以,只要学生已经尽力,能达到自己的目标,这种教学效果就是最好的,因为教学的目的应该是不同的人在教学上得到不同的发展。分层教学,这种根据学生知识体系、能力水平和潜力倾向把学生科学地分成几组各自水平相近的群体并区别对待的方式,是对学生差异的最大化尊重,而且能让学生树立自信,进而提高教学效率的目的[2,3]。比如把班里学生根据生物成绩分成A、B、C、D四级,或者把整个年级的若干个班按学生具体成绩重新分小班组合上课[3]。在初中生物教学过程中的分层教学一般要把握以下几点原则,即:教学目标分层、课堂教学分层、课后作业分层、考核评价分层等几方面。
2.3 提高教师自身素养,端正学习态度
孔子说过,“其身正,不令而行。其身不正,虽令不从”。教师,作为课堂秩序的第一责任人,其一言一行,对学生的影响都是巨大的。我们会发现,很多年之后,某位老师曾经说过的一个观点或者一些特殊的动作,我们依然可以清晰地记得。甚至,以后的一些兴趣与价值观的取向,都明显地受到之前某位老师的引导。所以,初中生物课程教学思路的创新,还是要从教师自身的行为开始,要改变以往课堂支配者的形象,取而代之的是不断提高自身素养,丰富自己的学识,而且好学习如何与学生相处,如何与学生进行良好有效的沟通。教师要不断地完善与学生相处的方法,通过自身严谨的教学风格和和蔼可亲的工作态度来影响学生。尤其对于生物这种课程,很多需要的是一种对科学的探究态度,所以我们要给学生灌输一种精益求精、严谨务实的科研精神,让学生对生物学科有一个正确而且积极的态度。
3.结语
初中生物课堂教学思路的创新与改革,没有固定的教学模式,也没有一成不变的思路。只要是能够提高教学有效性,能更大限度地让学生得到锻炼和提高,都是成功的方式[3]。所以,初中生物学科的教师,应该是不拘一格、各尽其能地对生物课程教学的改革进行深入探究,才能使初中生物课堂教学思路得到不断的革新与进步。
参考文献
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)03(b)-0044-02
生物科学代表着21世纪自然科学的前沿,是孕育关键性突破的学科之一。生物科学是研究生物的形态,结构,生理,分类,遗传,变异和进化的科学,它以培养基础性,研究性人才为主。海南医学院是一个地方性本科医学院校,为了适应地方经济的发展需求和学校本身的发展,我校于2009年开设了生物科学专业,学制四年,同时,为了适应就业市场的需要,将生物科学专业设定为健康教育方向。
在专业开设之初,我们通过对一些院校的调研后发现,多数学校的生物科学专业普遍存在着没有明确的学科定位,专业设置雷同,没有具体的研究方向和针对性等现象。在教学过程中仅仅以理论课教学为主,缺少实验教学和专业实践。这种不顾自身特色和条件,追求时髦,一哄而起,搞形式主义的办学,既保证不了教学质量,扩大不了办学规模,又不能办出其自身特色,也极大的浪费了教育资源。
本文在总结以上专业建设方面遇到的问题和分析国内医学院校生物科学专业建设与就业市场趋势的基础上,阐述了我校在生物科学专业建设的一些做法和体会,以期为医学类院校生物科学专业建设提供发展思路。
1 明确学科定位
在教育部2001年颁布的“高等学校本科专业目录”中与生命科学有关的专业主要有三个:生物科学,生物技术和生物工程。许多学校都设置有其中的二个或者二个以上的该类专业。因此,人才培养方案中应使这三类专业有所区别。生物科学是一门基础学科,它是研究生物的形态,结构,生理,分类,遗传,变异和进化的科学,它以培养基础性,研究性人才为主;生物技术是应用自然科学及工程学原理,依靠生物作为反应器,将物料进行加工,以提品为社会服务的技术,它是侧重理科,理工管结合的复合型专业,以培养应用性人才为主;而生物工程则是生物技术研究中侧重于后期产品处理的部分,是侧重工科,理工管结合的复合型专业,仍以培养应用性复合型人才为主。这一分类特点决定了生物科学是基础性学科,其他两门应用性学科是在其基础上,结合其他学科的研究成果发展出来的。
生物科学包括了微生物学,生物化学,细胞生物学,免疫学,育种技术等几乎所有与生命科学有关的学科,同时又与化学,化学工程学,数学,微电子技术,计算机科学等生物学领域之外的尖端基础学科相结合,从而形成一门多科学互相渗透的综合性学科。因而作为生物科学专业的本科生经常面临哪些基本知识,基本理论应该优先掌握的困惑;而作为教师也经常需要考虑哪些基本知识,基本理论应该优先重点向学生讲授,如何培养出适应时展,紧随世界潮流的生物科学专业人才。在一般综合性大学中,这个专业的人才是以研究性的培养模式进行培养的,在一般本科医学院校生物科学专业办学总体思路是:“夯实基础,拓宽知识面,立足于现代生物科学技术改造提升传统产业,因地制宜,办出特色,面向现代生物技术产业主战场培养应用型,复合型生物科学人才”。
海南医学院是地方性医学院校,其办学宗旨是为地方培养实用技术应用型人才,因此,生物科学专业建设不能像综合性大学一样,而应该从生物科学基础理论入手,在专业方向上选择由生物科学衍生的相关实用技术性方向,以就业为导向,培养适应市场需求技术型人才。从应用的角度来认识,生物科学是人类对生物资源的利用,改造并为人类提供服务的一门学科。在此认识的基础上才能建立科学可行的教育体系,科研体系和管理体系。目前这三个体系涉及的主要研究领域和方向有如下几个方面:(1)生物化工与材料;(2)环境与环境生态;(3)农业生物技术;(4)生物医学医药工程;(5)食品生物技术;(6)能源生物技术;(7)生物制药;(8)基础生物技术;(9)生物工程技术仿生;(10)生物战剂及其防御;(11)生物检测检验技术。从以上专业方向发展分析,适合医学院校生物科学应用技术型的专业方向有生物医学医药工程、生物制药和生物检测检验技术。其中适合我校生物科学发展方向的是生物检验检测。
综合以上分析,我校的生物科学专业的学科定位是:以培养应用型人才为主的专业,是理工管结合,以理为主的新兴复合型专业。通过培养使学生具有扎实的生物科学理论知识,掌握生物技术基本实验技能,了解学科发展前沿,能在工业,医药,食品,环保等行业的企业,事业和行政管理部门从事与生物检验检测有关的应用研究,技术开发,生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。
2 完善课程体系设计
2.1 扩大基础课教学,增加选修课比例,优化课程体系结构
调整课程结构是课程体系优化的前提。基础课程一般都具有较高的稳定性和较宽的适应性,是培养和发展学生智能,增强毕业后发展潜力的重要基础。为此要特别注意加强公共基础,专业基础课的教学。同时根据生物科学毕业生去向和我校的学分管理制度,我们在构建生物科学专业课程体系中,大量增设选修课,主要涉及人体解剖生理学,药理学,细胞生物学,药物化学,生物技术制药,微生物检验等。通过增设选修课,可以增加专业基础知识,加强素质教育与能力培养,拓宽专业口径,使学生更能适应市场需求。
2.2 重视教学内容的改革
在改革课程结构的同时,重视课程内容的调整。教学大纲是进行课堂教学的基本依据,编好教学大纲是进行课堂教学的关键环节,对规范课程教学和保证教学质量具有重要意义。课程内容的改革要从教学大纲着手,通过调查,研究和讨论,对每门课编制出切实可行的教学大纲,大纲强调突出重点,难点,加强了实践环节,强调实验,实习基本技能的掌握。细化各章内容,明确课程交叉内容所属,例如基本原理部分前面课程已讲授,后面应用的课程时就不再细讲,确保课程内容不重复,实验内容不雷同。
2.3 增强师资队伍建设
根据教学体系和课程体系的教学需要培养和引进理工结合的高层次人才。在学科建设经费和学院的支持下,加强专业基础课和专业课老师在教学及科研方面能力的提升。对年轻教师特别是非生物背景的教师进行了全方位的培养。建议全体在岗教师加速知识结构调整和知识更新。高素质师资队伍的建设,有利于推进课程体系和教学内容的改革。为该学科专业的发展奠定了坚实基础。
2.4 加强实习及毕业环节教学体系的建设
进行素质教育是时代对高等教育人才培养的基本要求。素质教育的核心是培养学生的创新精神和实践能力。教学实践环节在培养学生的工程实践观念,提高学生的素质,启迪学生的创新思维,开发学生创新潜能,锻炼学生创新能力,巩固理论知识,提高学生实践动手能力与独立工作能力,以及培养学生理论联系实际,分析问题,和解决问题的综合能力方面具有其它教学环节无法替代的重要作用。在实习及毕业教学环节中,我们主要做了以下两方面的工作:
(1)制定生产实习的动态监控措施及成绩评定体系。评价指标体系是搞好评价工作的基础,它不仅是对生产实习进行评价的依据,而且会对实习教学环节中的各项工作起到引导和推动作用。因此,一个科学的评价指标体系不仅应能客观,全面地反映实习教学的水平及其效果,而且还应遵循科学性和可操作性。根据上述原则,我们设计了生产实习评价指标体系。修改,制订了详细而具体的生产实纲。摒弃了传统的提纲式指导大纲,改为具体的以车间或工段为单位的实习要求内容和指导,让学生充分明确实习的内容和要求,同时,可起到督促实习指导教师的作用。
(2)规范毕业设计(论文)开题报告,提高毕业设计(论文)质量。以表格形式,要求本科毕业论文之前,充分明确该课题的背景、意义、主要研究内容方法、技术路线、工作进度和技术指标等内容,并在全院范围内进行公开的,正规的开题报告,给该专业的师生提供了一次较好的学术交流机会,有助于拓宽学生的专业视野,活跃学术气氛,全面提升生物科学专业的毕业设计(论文)质量。与此同时,我们还制定了毕业设计(论文)批改方案,以规范毕业设计(论文)的撰写,提高毕业设计(论文)质量。
参考文献
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生命科学史是以生物科学产生和发展的过程为轮廓,以科学发展历程中带有重大转折作用的课题及事件为主线,用翔实的资料论述科学家的创造性劳动,生动地描述科学家科学探索的思维过程和方法。它作为学生实施科学探究的范例无疑是实施科学方法教育的一个有效途径。高中生物教材中有许多关于生物科学史的教学内容,如酶的发现、光合作用的发现、生长素的发现、遗传物质的发现等。这些科学发现本身就是科学家科学实验(探究)的过程,教师可以充分利用这些素材,帮助学生寻着先人的足迹,在享受科学探究的快乐中受到科学方法的教育。应注意的是,用科学史对学生进行科学方法训练,要防止将科学探索的过程固定化,应以活泼多样的形式诱发学生的创造性思维。例如,孟德尔分离定律的发现过程以教师的简述为主,而自由组合定律则应以学生讨论为主,特别是孟德尔应用正交和反交两组测交实验的结果来检验假设的合理性,对学生的思维训练具有重要作用。
二、通过知识(包括概念、原理、规律)的教学“渗透”科学方法,培养学生科学探究品质
生物学概念是反映生命现象和生命过程本质属性的一种思维方式,是生物事实的抽象。借助于这种概括、抽象的思维方式,人们找到了复杂的自然世界的简单规律,建立了假说、模型等抽象的思维方式。
生物科学方法教育就是要帮助学生生动活泼地、主动地从诸多事物及其变化中去寻求规律、构建科学概念。科学概念的形成,常用的科学方法策略有以下几点。
1.建立在丰富的事实基础上,运用归纳法提炼生成。只有相关的事例越丰富,才有可能抽象、概括,从而形成一种理性的解释和表述,即概念的初步建立。例如,“细胞是构成生命的基本结构和功能单位”,这是一个基于大量观察,观察动物、植物、其他生物的身体结构,运用归纳推理得出的一个结论。并不是只有施莱登、施旺分别用显微镜观察植物、动物的结构,还有其他许多学者先后观察了各种生物材料,才总结出这一科学概念。这样的教学目的是引导学生认识到必须在观察植物、动物等多种细胞基础上,也才有可能建立这一概念。
2.概念教学时要注意联系生产生活实际,通过举例演绎生成。如在学习“顶端优势”时,可呈现几个生活现象:园林工人修剪行道树,对盆栽花卉进行造型等,从分析这些生活现象中获得对顶端优势的感性认识。以此引导学生进一步列举自己所熟悉的例子,诸如“果树整枝修剪”、“茶树摘心”、“棉花打顶”等例子,通过这些事例帮助学生理解概念。
3 .概念教学时要重视实验。观察和实验是研究自然科学的基本方法,通过实验,可以提高学生对概念的认识。例如,在学习“渗透作用”概念时,教师可先进行渗透装置的演示实验:根据观察渗透装置中长颈漏斗内液面的上升或下降,指导学生进行分析和讨论,对两组实验现象进行比较与分析,引导学生将问题的焦点集中于半透膜两侧的物质分子大小的差异,最后得出渗透作用即水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散。并让学生设计坐标系,用数学模型(坐标曲线)表示三种运输方式过程中物质的浓度梯度、氧气供应量与物质的运输速度之间的关系。这样的概念教学中充分“渗透”科学方法,便于生成概念。
三、通过实验“体验”科学方法,感受科学探究过程
生物学是以实验为基础的科学,回忆和解读生物科学史中的实验仅是生物教学中的一小部分,学生亲历实验是实验教学的主要内容。新课标中安排了大量的“演示”、“实验”、“做一做”,把实验与其他教学内容紧密地结合在一起,使实验成为高中生物教学中“教”的手段,也成为“学”的手段,更是学习、认识科学方法的手段。例如,人教版必修1教材中“酶在细胞代谢中的作用”一节,教材重点安排学生做过氧化氢在不同条件下分解速率的实验,教师要通过引导学生做实验并得出结论,从而切身体会到酶具有很高的催化效率及其生理意义。通过实验使学生充分体会控制变量(理解自变量、因变量、无关变量以及什么是对照实验),假说方法以及用图像法(绘坐标图区别酶和无机催化剂催化效果比较等)等科学实验方法,这样的教学有助于培养学生的科学探究能力。同时利于培养学生敢于质疑、敢于创新、大胆猜想的科学精神和态度价值观。
四、通过解题“理解”科学方法,形成“生物思想方法”
“学以致用”,科学方法教育的最终目的无非是提高学习者的科学探究能力,而在高中生物教学中一个重要的落脚点无非是解题和运用能力。近年来的生物高考试题更加重视对学生生物学科素质和能力的考查,如科学态度、意志品质、合作精神、观察能力、动手能力、分析和解决问题的能力和科学探究的方法等。以实验题为例,从实验设计的角度,挖掘科学研究方法教育的合理因素,帮助学生归纳科学方法的基本过程,并加深学生对这些过程的理解,就是十分有效的科学方法指导。
①生物实验设计的过程就是科学方法理论的应用过程,分析并完成典型的高考生物实验设计题实际上就是一次科学方法知识的实践和检验。
②高考试题的设计都比较严密,尤其是生物实验的设计有较强的逻辑性,有利于培养学生科学缜密的逻辑思维习惯。
生物科学素养是学生科学素养的重要组成部分,是指一个人对生物科学领域中核心、基础的内容的掌握情况。中学生物科学教育是生物科学素养的养成教育,培养学生的生物科学素养是新时
期生物科学教育工作者的最主要任务,在教学过程中应注意学生
科学素养的培养。
一、创设问题情境,培养学生的问题意识
古人说过:“学贵有疑,小疑则小进,大疑则大进。”设疑、释疑是人生追求真理、获取知识、增长才干的重要途径。通过创设问题情境,培养学生的科学素养。以“植物的矿质营养”一节为例,在整个课堂中,我设计了这样一些问题:什么是矿质元素?什么是植物必须的矿质元素?用什么方法来证明?怎样操作?土壤中的矿质元素是以何种形式被吸收的?矿质元素以什么方式进入植物细胞的?用什么样的材料证明?根吸收矿质元素和根吸收水分有何联系和区别?这说明了什么?植物吸收的矿质元素被再利用的情况如何?请列表说明。合理施肥的依据是什么?怎样操作?就这样,在整节课中,层层设疑,以疑唤思,以思推进课程的进行。在这一教学过程中,学生掌握了基础知识,学会了如何提出问题、做出假设、解决问题和得出结论,学会了尊重事实和科学,更具有严密性。
二、创设多种体验活动,培养学生的协作精神
例如“细胞的增殖”中,染色体行为的变化微观、抽象、复杂,给学生的学习带来了一定的困难。上课时,我给学生提供了面团(代表蛋白质)、细线(代表DNA分子和纺锤丝),让学生两人一组制作有丝分裂过程各时期的模型,学生的探索欲望一下子就被调动起
来了。在积极研读课本、观察植物细胞有丝分裂模式图,讨论确立各时期染色体活动的特点后,人人参与,携手制作。二十分钟后,实验桌上出现了两种结果;一种是只有两个细胞(代表有丝分裂形成的两个子细胞),另一种有六个细胞(代表间期、前期、中期、后期和末期)。只有两个细胞的同学叙述了他们在一个细胞内完成操作的各个步骤及依据,而有六个细胞的同学指着每一幅图讲述有丝分
裂各个时期的典型特点及各时期间的联系。对学生的精美模型和精彩绪论,我给予了高度的评价并指出两种模型的制作过程各有优点,但第一种更科学、更符合实际情况。这一体验活动,培养了学生的观察能力、动手能力、辩证思维能力及语言表达的能力,培养了学生的协作精神、实事求是的科学态度。
三、利用生物科学史,培养学生的生物科学品格
生物科学是一门实验性很强的科学,一些结论的得出和规律的发现是许多科学家前赴后继、努力不懈的结果,如酶的发现过程、光合作用的发现过程等。但教材中所列举的科学家的研究过程都是成功的典范,而忽略了一些科学家在探索过程中不成功的实验,在教学中如能补充一些这方面的内容,让学生知道科学研究的过程是艰辛而曲折的,需要有坚忍不拔的精神和坚持不懈的毅力。
四、重视实验过程,培养学生的生物科学素养
生物科学是一门实验性很强的科学,学生做实验往往只停留在重结果轻过程的验证式实验,我们应该鼓励学生通过仔细观察思考、不断探索,提出改进实验的方法,用所学知识解决实际问题,这样做既提高了学生学习生物的兴趣,也培养了学生的生物科学素养。如在做“渗透作用”的演示实验时,有的学生议论说实验进度太慢了,能否快一点。我抓住学生的这一问题,布置了一道实验设计题:怎样使渗透作用发生得快一些?从学生的设计思路中得知,有的人增大了蔗糖的浓度,有的人使长颈漏斗的颈更细一些,有的增大了半透膜的有效面积。在师生共同讨论的基础上,学生尝试把三种方法结合在一起,对原渗透装置进行了改造,虽不成功,但整个操作过程已培养了学生各方面的生物科学素养。
五、与实际生活相联系,培养学生的科学价值观
走进新课标,首先要领会其精神实质,把握其核心思想,进而在教学中采取丰富而有效地教学方式,最终提高学生的综合素质,这是每个生物教师义不容辞的责任和义务!新课标在许多方面都有突破,从理念到目标、从实施到评价都呈现出全新的面貌,也给我们提出了更新的目标、更高的要求、更大的挑战。
一、“生物科学素养” 的核心理念
“生物科学素养”的提出可以说是新课标的核心理念,新课标规定的课程目标、内容和评价都是围绕“生物科学素养”展开的,都是为了有利于提高每个学生的生物科学素养。现在的生物科学素养较之以前的教学大纲中提出的教学目标有了本质的区别,原大纲中的目标强调对生物学知识的撑握,注重学科本身的知识性、系统性,而新课标中的生物科学素养更加关注人的发展,加强了人对环境的认识、理解以及人与环境的和谐发展。
二、掌握规律
规律是事物本身固有的本质的必然联系。生物有自身的规律,如结构与功能相适应,局部与整体相统一,生物与环境相协调,以及从简单到复杂、从低级到高级 、从水生到陆生的进化过程。掌握这些规律将有助于生物知识的理解与运用,如学习线粒体就应该抓结构与功能相适应:①外有双层膜,将其与周围细胞分开,使有氧呼吸集中在一定区域内进行;②内膜向内折成嵴,扩大了面积,有利于基粒、酶在其上有规律地排布,使各步反应有条不紊地进行;③内膜围成的腔内有基质、酶;④基粒、基质、内膜上的酶为有氧呼吸大部分反应所需,因而线粒体是有氧呼吸的主要场所。这样较易理解并记住其结构与功能。学习生物同其他学科一样,也要遵循认识规律和大脑活动规律。
三、精讲巧练,解决好教与学的矛盾
课本是教学之本,学生知识大部分来源于课本。在教学中,根据教学内容面向全体学生提出明确的学习目标,让学生有针对性地阅读,寻找答案,培养其自学能力。但教师的讲授时间也相应缩短,教学任务难于完成,这与学生自学的时间的矛盾也就更加突出。这一矛盾解决不好,课堂自学的指导也就无法开展。
经过一段时间的实践和调查研究,我觉得要解决好教与学的矛盾,首先教师要真正明确开展课堂自学是为了教会学生怎样学,“授之以鱼,不如授之以渔”,相信学生有一定的自学能力。其次是要深入分析大纲和教材,列出章节精讲的内容和必讲的重点和难点,将讲全讲细改为讲准讲精,给学生留下较充裕的自学时间。如“细胞质的结构和功能”一课,内容丰富,学生感兴趣,但内涵复杂,在教学中,将学生分成七个小组,分别研究一种细胞器,通过阅读,小组讨论研究进行自学,教师只作启发引导,这样充分调动了每个学生主体参与的积极性。
四、精心设计,让学生带着问题自学
自学的主要形式是阅读,在教学中,不论采用怎样的阅读方法,总要先布置思考题,让学生带着问题自学。首先,可以指导探索发掘课文内容的方向;其次,可以引导学生通过课文阅读思考得出正确答案;再次,可以促使学生发现自己一时解决不了的问题,充分调动学生的主动性和内驱力,使学生带着欲望进入学习境界。
例如“光合作用的发现”一课中,前人做过很多实验,在学习“恩吉尔曼的水绵实验”时,先投影出示准备好的问题①选用水绵做实验材料有什么好处;②为什么选用黑暗没有空气的环境;③为什么先用极细的光束照射水绵,而后又让水绵完全暴光;④好氧细菌只集中在叶绿体被光束照射到的部位。说明了什么问题 让学生带着问题自学,并要求能简要回答每个问题,然后用较少的时间提问归纳,这样不仅调动了全体学生学习的积极性,而且还有了完成课堂练习的时间。
五、检查评价,激发自学热情,提高自学能力
通过课堂自学,可以培养学生的自学能力,但学生的能力和水平有限。如单有自学布置而没有检查,自学就无法落实,而有检查没有评价也会打击学生自学的热情。在教学中,对一些较易混淆的概念和较难懂的问题先让学生讨论,再由学习基础较好的学生进行回答,并当场给予评价,对回答好的予以鼓励。同时对于基础较差的学生则多指导如何区分重点,如何进行归纳分析等,多给他们发言的机会,充分肯定优点,以激发其自学的信心和兴趣,从而提高自学能力。当然对学生课堂自学的指导,并非一朝一夕的事情,需要我们不断地努力,从点滴的教学做起,遵循循序渐进的原则,这样才能不断提高学生自学能力。
培养学生的生物科学素养是普通高中生物学教学重要的目标。我国现行的普通高中生物课程标准所描述的课程基本理念中明确提出,提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施的核心任务。因此,作为高中生物教师,应该充分利用各种课程资源,着力于提高学生的生物科学素养,合理挖掘当前与生命科学密切相关的热点事件,开展教学不失为一种有效的选择。
一、解读生物科学素养的主要内容
我国现行的《普通高中生物n程标准》指出:生物科学素养是指公民参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感态度与价值观,它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平,以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。1993年,美国生物科学课程研究所(简称BSCS)出版了名为“发展生物学素养”的生物学课程指南,对生物学素养作了详尽的论述,并把它作为生物学课程的基本目的。BSCS认为,一个具有生物学素养的学生需要对科学的本质和特点有起码的理解。学生对科学知识特点的认识和理解,对科学的价值以及科学探究的过程和方法的理解与掌握,是生物学素养的基本要点。比较两者对生物科学素养的界定,虽然在表述上略有不同,但总的来说,两者对生物科学素养的认识是趋同的。概括地说,生物科学素养可以从知识、能力、情感态度和价值观三个维度来定义:在知识层面上,要求学生掌握基本的生物科学知识,能够用所学习的生物学知识理解或解释发生在身边的生物科学现象;在能力层面上,要求学生具有一定的生物科学探究和创新能力,具有将生物学知识用于解决实际问题的应用能力;在情感、态度、价值观层面上,要求学生形成正确的世界观和价值观,对生命现象和生物科学知识具有关注和探究的热情,对生物学技术及其他与生物学相关的问题具有正确的判断力,并且能根据自己的判断做出正确的抉择。
二、学科热点事件在培养学生生物科学素养中的作用
当今,随着信息传播手段的不断发展,人们获得各类信息的渠道增多,不少事情得到人们的关注而成为社会热点事件,这其中就有一些事件与生物学具有一定关联的,我们称之为学科热点事件。这类学科热点事件本身或者与事件相关的背景可能蕴涵着生物学的知识和原理,可能关系到生物学知识和技术的研究、发展和应用,也可能涉及对生物多样性、现代生物技术应用等方面的态度和价值判断。这就使得这些学科热点事件具备了成为有利于培养学生生物科学素养的课程资源的条件。
引导学生关注和探究这些学科热点事件,对于广大教师来说,也是培养学生的生物科学素养的应然之举。一方面,学生对于与生命科学有关的现象和事件的关注,乃至于愿意着力于对它们进行探索和研究,本身就是生物科学素养的一部分。2016年1月7日的《南方周末》发表的《核心素养:素质教育的新起点》一文中指出:现在的高中生中知道当红影视明星的学生要远多于知道屠呦呦的学生。此文提出,培养学生的核心素养需要用现实的情景及问题来激活教材知识,并借此将综合实践能力与情感、态度等加以整合;需要用人类最前沿的科普性知识,不时对“核心素养”予以淬炼和激活。另一方面,热点事件得到了社会层面较多的关注,在各种媒体中出现的频率也比较高,往往能够激发起学生去了解甚至去研究的兴趣。由于学科热点事件关联着学科的知识、技能和价值判断,只要老师引导得法,学生就有可能围绕这些热点事件有所疑、有所思、有所感、有所得,学生的生物科学素养就会在这个过程中得到有效的提高和发展。
一段时期以来,与生物科学相关的热点问题是很多的,笔者略举两个例子来说明其在培养学生的生物科学素养中的作用。
(一)屠呦呦研究员获得2015年诺贝尔医学和生理学奖
2015年,我国生物科学领域最引入注目的事情当属我国科学家屠呦呦与两位外国科学家分享了本年度诺贝尔医学和生理学奖,这是我国科学家因为在中国本土进行的科学研究而首次获诺贝尔科学奖。获奖消息传来,可谓举国沸腾,中国科学界多少年的诺贝尔科学奖的梦想这一刻终于成为了现实。笔者认为,我们每一位生物老师都应该在第一时间与同学们分享这份喜悦。同时,教师也需要挖掘这一事件在培养学生生物学科素养上的价值。
首先,教师应利用这一事件努力激发学生对生物科学的兴趣和热情。虽然学习及科学研究的本身并不是为了获奖,但获得诺贝尔科学奖毕竟代表了学界对科学家工作的充分肯定,是科学家本人以及他所代表的国家的一种无上的光荣。一个国家获得诺贝尔奖的多少,在很大程度上反映着这个国家科技创新能力的高低。我们国家在获得诺贝奖的道路上才刚刚起步,但我们有理由相信会有更多的诺贝尔奖花落中华大地。屠呦呦研究员获得诺贝尔医学和生理学奖,而在生物学领域还有无穷尽的未解之谜等待着人类去发现。21世纪正是“生命科学”获得巨大发展的世纪,“生命科学”发展的美好愿景一定能够吸引更多的同学关注或者投身于生物科学的研究中。因此,生物教师应该做好学生的领路人和宣传员。
其次,屠呦呦获得诺贝尔奖这一事件能够帮助学生形成正确的价值观。诺贝尔奖的颁奖词中提到,“屠呦呦发现了青蒿素,这种药品可以有效降低疟疾患者的死亡率”,“这三人的科研发现的全球影响及其对人类福祉的改善是无可估量的”。教师应该组织学生从这些颁奖词的角度去分析和讨论学习生物学知识以及进行有关生命科学研究的目的和价值取向。经过探讨,学生能够认识到学习知识、发展能力的重要性,力求用所学的生物学知识解决人们生产、生活中的实际问题。关注整个人类的生存和发展是学习生物学的根本目的,也是每一名学生立志要去实现的目标。屠呦呦研究员在解释当年她选择就读北京大学医学院药学系的原因时说:“药物是治疗疾病的主要手段,我认为只有生药学专业才最可能系统地探索中医药领域。”这段表述说明了屠呦呦年轻时候的志向和追求。显然,她获得诺贝尔奖与她所具有的正确的价值观是密不可分的。
这一事件在培养学生的科学创新意识和精神、引领学生理解生物科学探究历程和方法等方面都具有重要的作用。
(二)施一公教授带领的研究团队揭示剪接体结构及工作机理
在生物科技前沿领域,我国也有一些重大的发明和发现成为人们关注的热点。2015年8月,中国结构生物学家施一公教授带领的研究团队在《科学》周刊同时在线发表了两篇文章,揭示了剪接体的结构及工作原理。这是中国科学家在有关基因表达过程研究领域中的一项重大发现,清华大学为此项科研成果召开了新闻会。生物科学界很多科学家都认为这一发现是有望@得诺贝尔奖的成果。美国科学院院士、美国斯隆-凯特琳癌症研究中心教授丁绍・帕特尔说:“剪接体的结构是完完全全由中国科学家利用最先进的技术在中国本土完成的,这是中国生命科学发展的一个里程碑,它将影响并鼓励下一代青年人进入生命科学研究领域。”这一事件无疑是人们尤其是与生物科学相关的各界人士关注的热点,而帕特尔教授的评论,提示我们这一热点事件富含着培养学生生物科学素养的价值。
首先,教师可以充分利用这一事件培养学生的创新精神和创新能力。创新是一个民族的灵魂,创新精神和能力也是生物科学素养中至关重要的一个部分。围绕这一事件,我们不仅要向学生介绍施一公教授的团队研究的成果和意义,更重要的是要引导学生关注他们在技术和方法上的创新之举,要让学生深刻理解创新对于科学发现的重要意义。RNA剪接体的结构是长期困扰科学家的一个难题,而施一公教授的团队正是创造性地运用了冷冻电镜技术,并运用了新的计算方法才最终得到了科学的结果。也许,同学们并不能理解这些技术的原理,但同学们一定要有勇于创新的意识。同时,我们要让学生对创新有一个正确的理解,创新并不一定就是“无中生有”,如上文提到的冷冻电镜技术已经产生了几十年了,施一公教授的团队是创造性地运用了冷冻电镜的最前沿技术。因此,教师要让学生认识到创新可能是一种技术的改良,可能是一种新方法的运用。只要我们勤于思考,在科学的基础上勇于革新,创新并不是遥不可及的。对于学生来说,只有增强了他们对创新的理解,创新能力的提升才成为可能。
其次,教师也可以有意识地引导学生去关注施一公教授以及他的研究团队。在中国科学界,施一公教授无疑是一颗耀眼的明星。他那些丰硕的科学研究成果,他略带传奇色彩的求学和科研之路,他对生命科学研究的执着追求,他对中国科学研究及教育状况的真知灼见等,都可以成为学生去了解、研究和感悟的素材。在这个过程中,同学们可以更真切地理解科学的价值以及科学探究的过程和方法,这显然有益于提升学生的生物科学素养。施一公教授带领的研究团队同样值得我们的学生去关注。这个研究团队非常年轻,但是,他们用他们的智慧和努力创造了惊人的业绩,这也许更能激起学生向他们学习的热情和向他们靠近的激情和勇气。
再次,在学生对生物知识学习的层面上,这一热点事件对于激发学生学习相关知识的兴趣和信心、促进学生掌握相关知识是大有益处的。RNA剪接体是在真核生物基因表达过程中对前体RNA加工成成熟RNA过程中发挥其作用的。这个作用的机理,高中学生不必要知道。但与这个过程相关联的真核基因与原核基因在结构上的区别、外显子和内含子、基因的转录和翻译、基因表达的调控等知识是在高中阶段需要学生了解甚至掌握的。教师可以在适当的时机给同学们介绍这一热点事件及其有关背景,便会很顺利地为教学创造一个有利于学生学习的情境,学生的学习和探究就能更加投入和主动,这显然有利于学生对相关知识的学习。
当然,与学科密切相关的热点事件是层出不穷的。生物教师应该持续地关注这类事件,并积极探索其在培养学生生物科学素养方面的应用价值,为顺利完成高中生物课程的核心任务做出自己的努力。
[参 考 文 献]
[1]中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准(实验)[M].北京:人民教育出版社,2003.
在学生看图的过程中展示图1。
引出细胞分化的概念,得出细胞分化的意义。
在个体发育中,相同细胞的后代,在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程。细胞分化是生物个体发育的基础。细胞分化过程中遗传物质没有变化,是基因选择性表达的结果。需要提醒的是细胞分化贯穿在整个生命周期中,不只出现在胚胎时期,为干细胞做铺垫。
分析得出细胞分化的特点:普遍性、持久性、稳定性、不可逆性。
接着,引导学生比较细胞分化与细胞分裂的区别。
通过对插图和表格的分析,使学生分清了细胞分化与细胞分裂的区别;了解了细胞分化的过程和特点;知道了细胞分化的生物学意义。
二、利用科学发展史了解科学的发展,正确看待科学技术对社会的影响
1.从科学发展史中学习科学与技术的关系
结合课本插图P118图6-12植物组织培养过程。通过对植物组织培养研究的历史发展过程的分析来总结科学发展的历史经验并揭示其规律。
1902年德国植物学家哈伯兰特(Haberlandt)提出细胞全能性概念,并用叶肉和其他多种细胞进行离体培养。在自制的营养物质中培养,仅出现一些细胞增大,未出现增殖和分化现象。
1934年荷兰植物学家(温特)F.W.Went发现了吲哚乙酸(IAA),随后又有人相继发现了IBA,NAA和2.4-D人工合成的生长素。
1934年怀特(White)用无机盐、糖类和酵母提取物配制成怀特培养基,用番茄根进行离体培养形成愈伤组织。其后证明了生长素和维生素对组培的作用,提出了细胞全能性学说。
20世纪40-50年代,斯库格(Skoog)和崔等人利用添加了腺嘌呤和生长素的培养基进行烟草培养,诱导根、芽等器官,并确定腺嘌呤和生长素诱导根和芽生长的作用。
1958年美国斯图尔德(Steward)等和德国赖纳(Reinert)等分别将培养的胡萝卜根细胞诱导形成了胚状体,形成新植株。用实验证明了植物细胞的全能性。
从以上植物细胞全能性的研究历史,我们可知培养基是影响成功的重要的因素,正是因为科学和技术的相互支持,才使组织培养技术能够获得成功和完善。
通过植物组织培养,我们可以获得大量的克隆体,保持优良特性,缩短生产周期。为我们的生活提供丰富的物质保障,如花卉和蔬菜培育。
2.科学与技术对社会的影响
植物细胞的全能性,引发了人们对于动物细胞是否具有全能性的猜想,经过许多科学家的努力,动物细胞的体外培育不能实现细胞的全能性。几经周折后,科学家终于通过细胞重组技术证明出了动物细胞核具全能性。因为细胞核具有生物体的绝大部分遗传物质。
证明动物细胞核具全能性的就是克隆技术,也称核移植。
1996年7月5日,世界上第一只克隆羊多利(Dolly)由英国爱丁堡大学的伊恩・维尔穆特博士培育成功,但这成功并不是利用一个细胞就实验成功了,而是利用了上千个卵细胞才成功一个,其中过程也是很复杂的,是科学理论的指导下进行的。
克隆可以用于造福人类,比如说治疗性克隆,利用胚胎干细胞进行器官移植。要是被别有用心的人利用,克隆也可以影响人类的正常秩序,那后果将不堪设想。比如说克隆优等人种组成军队统治世界。
所以,科学是技术发展的理论基础,技术是科学发展的手段。科学技术是社会进步的动力,然而科学技术的也会给人类带来负效应,应正确处理好科学技术和社会的关系。
三、与现实生活的联系,进行STS教育
本节课有个探究模块,就是干细胞的知识。课标要求学生能自主搜集资料,并与同学分享成果。通过查找资料让学生及时理解关注对科学、技术和社会发展具有重大影响的生物学新进展,激发学生学习生物学的积极性。
学生分享:移植弟弟脐带血治好血癌,3岁女童健康成长;姚明加入中华骨髓库等案例。
引导学生通过讨论得出:白血病就是骨髓中的造血干细胞在分化的过程当中出现问题,导致不能正常增殖、分化出血红细胞。我们可以用正常的造血干细胞替代有问题的细胞,达到治疗的目的。脐带血里含有造血干细胞,通过移植造血干细胞就可以慢慢恢复造血功能。
干细胞可以分为三大类:全能干细胞、多能干细胞,专能干细胞
这里的脐带血就是专能干细胞,可以分化成红细胞、白细胞等各类血细胞。
引导到目前人类遇到的重大科学难题――器官移植。器官移植需要先配型,后移植,移植成功后还需要终生服用抗免疫排斥的药。有没有能绕过免疫排斥的方法呢?那就是利用自身的干细胞培育出所需要的器官移植是最好的选择,它不会产生免疫排斥反应。
干细胞培育的方法还有望用于拯救珍稀、濒危动物。适当的介绍干细胞新进展,诱导多功能干细胞(iPS)的研究在生物和医学领域具有广阔的应用前景,有望成为实施再生医学和细胞治疗的重要细胞来源。
上述实例的介绍,让学生深刻体会到科学与技术对社会的影响力,从而激发学生强烈的好奇心和学习生物科学的兴趣。
四、课堂教学渗透STS教育的效果