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关键词:生物化学实验;教学改革;基本科研素质培养;本科生
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)33-0270-02
实验教学是培养大学生实践动手能力的重要教学环节和途径,因此,实验教学质量关系到学生动手能力、科研创新能力和解决问题能力等综合素质的培养[1]。生物化学实验课是生物学及其他相关专业的一门学科类通修课程,是学习生物化学实验技术的一门实验课。它是生物化学理论学习的重要环节,对于学生理解和掌握生物化学理论知识有着举足轻重的作用[2]。例如在生物化学理论教学中提到的电泳实验时,学生会觉得是一个非常神奇且高大上的技术手段,通过实验课的学习,才知道电泳真实面目,其实是一种最常用的生物化学实验技术。生物化学实验课更主要的任务是让学生学习和掌握生物化学实验的基本操作技能,同时注重学生科研素质培养,让学生能够运用所学的生物化学实验技术分析和解决实际问题,提高他们的思维能力和实践能力,为他们能够成为具备创造型科研能力的科研人才奠定基础。但生物化学实验课一般是生命科学学院的学生开设的第一门专业类实验课,要让第一次接触生物类专业实验的学生经过一个学期的实验课学习就从生物学实验技能零基础到具有独立开展课题研究能力并不是一件很容易的事。
一、传统生物化学实验教学存在的问题
传统的生物化学实验课实验项目多偏重于验证性实验,实验项目之间相对孤立,而且在验证性实验过程中,因为有预期的实验结果,学生缺乏探索的兴趣,往往主动性较差,一般是被动地按照实验操作步骤机械性的进行,大多数学生没有主动思考的意识[3],致使学生不容易将学习到的方法综合应用和解决问题。综合性实验是将多个具有相关性的单一实验按照一定顺序安排进行。通过综合性实验,能够把原来相互独立的研究对象彼此联系起来,有助于学生更深刻、更全面地理解所学知识,从而提高本科生生物化学实验学习质量[4]。于是,我们设计了一个模拟科研的综合实验训练,把原来孤立的实验项目串在一起,上一个实验获得的材料,作为下一个实验的材料,使学生不得不认真对待每一个实验,不然他可能就无法完成后续的几个实验项目。但在课程开展过程中,我们很快发现,对于不少学生来说,由于很多实验方法都是第一次接触到的,在综合实验中,既要学习新方法,又要采用新方法获得较好的结果,有一定的难度。例如,第一次接触到移液器的学生,由于使用不熟练,很容易出现第二档吸液的情况,造成量取体积误差,从而影响实验结果。而且由于所有的实验准备工作都是老师准备的,学生进入科研实验室后连试剂都不会配制,更有甚者,竟然有学生不知道所使用的溶液试剂是通过固体试剂配制得到的。而且综合性实验涉及的知识技能多,要求学生在实验过程中具备全面的实验操作技能。如果一下就让学生进行综合实验训练,他们可能实验失败,不仅打击了实验的积极性,而且没有实验样品进行下一个实验,甚者还有学生可能编造出虚假的实验结果来,这显然违背了我们希望通过实验课训练学生动手能力,培养科研创新能力和解决实际问题能力等综合素质的初衷,起到拔苗助长的反效果。
二、实验教学内容改革
经过了多年的摸索实践,我们将生物化学实验课内容设计成三个模块:基本生物化学实验技术训练模块,综合实验训练模块,以及自主设计实验模块。
(一)基本生物化学实验技术训练模块
在基本生物化学实验技术训练模块中,通过几个相对简单的实验,对学生进行生物化学基本实验技能训练。例如设计了高锰酸钾吸收曲线测定及标准曲线制作的实验,通过这个实验,既训练了学生配制试剂并正确书写标签,又学习了移液器及分光光度计的使用。蛋白质含量测定实验则向学生介绍了标准溶液配制的几种方法,实验空白对照的设置,以及分光光度法。通过该实验学生不仅仅学习到标准溶液的配制,还初步学习了实验对照的设计方法,将科研素质的培养贯穿于实验课教学之中。通过基本技术训练模块的训练,学生具备了进行综合训练实验的基础。
(二)综合实验训练模块
综合实验训练模块包括了配制缓冲液,从牡蛎中制备碱性磷酸酶,并进行纯化,纯度鉴定,动力学性质研究等实验项目。学生学习了生物大分子制备纯化方法,酶活力分析方法,以及基本酶动力学研究方法。由于在基本技术训练模块,学生已经训练了离心机、移液器、分光光度计等常用仪器的操作,并掌握了试剂配制方法,蛋白浓度测定等基本生物化学实验技术,因此大大提高了学生综合实验的成功率,以及学生独立开展实验的能力。而且学生对于这种较大型的综合性实验表现出浓厚的兴趣,同时初步体验到了科研探究的乐趣,以及从事科研的艰辛,并训练了学生合理安排实验时间,以及分工合作的能力。例如,电泳鉴定碱性磷酸酶纯度实验,耗时较长,指导教师在讲授结束后,学生开始自己做电泳实验,如果时间安排不好,或者出现失误,就得重新进行,很可能就错过吃饭的时间。但是通过自己的努力,终于获得了结果,学生就会觉得无比喜悦。因为综合实验是探究的实验,不存在所谓的正确结果,学生们想知道自己的结果是否正常,他们就得根据相关知识自己分析。如果分析得出结论是结果不合理时,他们就需要进一步分析造成这个结果的可能原因是什么,是否需要重新进行这个实验,这时老师也会给予适当的帮助,提示他们思考的方向。通过该模块的训练,使学生不仅掌握了生物化学实验四大经典技术(电泳技术、离心技术、层析技术和比色技术),并训练了独立分析问题、解决问题的能力,为后续实验课的学习,以及进入科研实验室奠定了良好的基础。
(三)自主设计实验模块
自主设计实验模块是让学生独立设计一个实验并完成。在综合训练实验获得碱性磷酸酶以后,就提前布置学生独立设计关于碱性磷酸酶研究的实验方案。学生通过文献查阅,结合已掌握的实验技术及实验室提供的条件,自行设计实验方案,并将设计好的实验方案给指导教师审核、调整方案至可行。在这个模块中,学生从准备仪器、试剂配制开始,独立完成他们设计的实验方案,并对结果进行处理分析,然后在课堂上进行交流汇报,展示自己研究结果,并探讨收获和不足之处。根据学生的反馈,大多数学生很喜欢这个模块的设计,因为给了他们自主设计实验以及展示自己的机会。通过这个模块,训练了学生查找文献资料,设计实验,分析问题,合理安排时间的能力,同时也训练了学生的表达能力。一个好的科研工作者不仅要能做好实验,还要具备一定的口头表达能力,以及与同行交流的能力。
三、生物化学实验教学中基本科研素质的培养
科研意识、科研方法和科研精神三个方面是现在公认的主要科研素质[5]。除此之外,笔者认为实事求是、严谨、不弄虚作假是科研工作者应具备的最基本的科研素质。因此,生物化学实验教学应该在训练学生基本技能训练同时,还注重培养他们的基本科研素质。这首先要求学生在做实验过程中一定要如实记录实验现象和实验数据,绝对不能出现篡改实验结果的情况。但是实验课与自己做科研不同,实验课会涉及到学生成绩问题,而且实验课的每个实验都是学生第一次进行的,难免会出现失败的情况。有的学生为了获得更好的实验课成绩,当发现自己的结果和预期不同时,就有可能发生篡改记录的情况。因此,我们需要通过适当的方法引导学生正确对待实验获得异常结果的问题,告诉学生实验课注重的是学习过程,而不是单纯只看结果。如果实验获得了与预期不同的结果,要分析思考,而不是立刻就判定实验失败。
文献查阅也是培养学生科研素养的有效方法和途径之一,通过文献查阅培养学生获取、整理、分析和利用文献能力[6]。但由于实验教学的特性,传统的实验课学生几乎没有查阅文献的需要。我们的课程通过综合性实验以及自主设计实验的设置,让学生有机会查阅文献。在综合实验中,学生无法像以往的验证实验一样预先知道实验结果是什么样的,因此他们只能借助查阅文献的手段才能很好地分析结果。而自主设计实验更需要学生通过查阅文献,并结合自己的能力,设计出可行的实验方案。因此学生体会到查阅文献对科研工作者的重要性。如果科研只是闭门造车,既浪费人力物力,而且很难做到领先。牛顿说过“如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩膀上。”充分利用文献,就是“站在巨人的肩膀上”的一种方式。
经过注重基本科研素质训练的生物化学实验课的培养,学生具备了进入科研实验室接受进一步科研训练的基本生物化学实验技能及基本科研素质,达到了实验教学培养学生科研实践能力和综合素质的目的。
参考文献:
[1]刘勇军,梁爱玲,侯敢.生物化学实验课教学改革之综合性实验与基础性实验相结合[J].中国医药导报,2009,6(35).
[2]王伟.生物化学实验课教学中对学生科研素质的培养[J].科教文汇,2010,(3).
[3]何小兵,刘连生.生物化学实验教学中关于如何设置综合性实验项目的策略和设计[J].长江大学学报(自科版),2013,10(30).
[4]唐宁,周梅仙,张红琳.开设生物化学综合性实验的改革与探索[J].生物学杂志,2007,24(6).
关键词:新课程改革;初中生物;教学方法;改进策略
生物作为一门重要性愈加凸显的学科,已经纳入了学生考核的体系之中,这不仅是素质教育发展的需要,也是培养全面型人才的必由之路。如何创新我们的教学方法,让学生真正重视起生物课程的同时,逐渐培养他们的兴趣,进而爱上生物,学好生物,这是我们生物教育工作者应当努力的方向。笔者已经从事了多年的生物教学工作,见证了生物学科的变迁和不同学生的特点,仅就如何在素质教育改革的大背景下改进初中生物教学策略谈一谈看法。
一、在互动教学中让学生变“被”为“主”
提高学生在教育教学中的主体地位是新课程改革的重要目标,让学生能够主动学习、主动探究是实施素质教育,培养探究型人才的重要环节。在教育教学中增加师生活动,让学生在这样的互动中逐渐掌握学习的主动性,是非常有效的方法。教师和学生进行互动的方法多种多样,在课堂教学中,我不会急于见解知识点,而是通过一定的情景引入当天所学内容,并通过简单实验的方式和学生一起探究生物问题;在课下,我会通过一些生活现象和学生沟通生物知识。在这样的互动中,师生互通有无,能够极大地激发学生的学习主动性。
二、在夯实生物基本知识的基础上开展其他教学
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1 提高生物学科阅读素养,促进学生自主学习
绝大多数教师都非常重视学生的自主学习过程。然而,在实际教学工作中,往往由于学生缺乏良好的生物学科阅读素养而难以落实或深入到一定的学科知识本质。而目前在生物教学中往往出现这样的情况,学生在课堂上很少自己去认真仔细地阅读生物知识,即使阅读也只是浮光掠影式进行的阅读;或是阅读生物学科教材和阅读小说、故事一样跳读和浏览性阅读;或是直奔主题式的阅读。相当一部分学生在阅读时喜欢带着问题直接找答案。教师在教学中往往也不重视阅读,没有提高学生生物学科阅读素养的意识,只注重课堂深入浅出的讲解,认为与其在阅读上浪费时间,不如将教材内容“掰开了,揉碎了”讲给学生听,这势必影响到学生自主对教材的思考和理解。这一现象不解决,那么提高学生自主学习能力,变被动学习为主动学习,培养学生可持续发展学习则成为一句空话。
为此,教师必须有计划有步骤地培养学生生物学科阅读素养,指导学生在生物文本的阅读过程中,如何发现问题,深入思考、认真分析,解决问题。培养学生自主学习生物知识前提就是学会阅读生物文本资料,提高生物学科阅读素养。如伴性遗传,学生要完成这部分内容的自主学习,必须要有对这部分内容深入思考的阅读,理解知识的本质,并能应用于实际,解决具体问题。否则只是表面内容的识记不是真正的生物知识的自主学习,也达不到生物学科发展对学生的应有要求。这就要求教师通过各种教学设计提高学生带有生物学科特点和学科思维的阅读素养。
2 提高生物学科阅读素养,锻炼学生学科思维
近几年的江苏高考和各地模拟试卷的质量分析表明,构成一些学生感到解题困难的主要因素之一是他们的学科阅读素养的不足,往往导致题干信息不能有效提取,图文信息不能很好地把握和转化,知识不能有效地整合和迁移。按照认知学习的说法,阅读是一种知识的重建过程。生物学科里的符号、公式、方程式、流程图、示意图、表格等内涵丰富,具有一定的抽象性,同样需要相应的学科思维的阅读才能理解、转化新知。因此,带有生物学科特点的阅读是生物学习活动形式之一,是生物学科思维构建的基础。
对于生物学科而言,有效的阅读是建立生物学科知识模型和解决生物学科问题的语言基础。提高生物学科阅读素养有助于学生生物文本阅读技巧与能力的发展,有助于学生生物学科思维的形成与转换,有助于培养学生提取、整理、整合信息的能力,分析、解决问题的能力,从而提高学生的学科思维能力。
例如很多课本生物学知识的内在逻辑关系就能很好得体现生物学科思维,如光合作用探究历程。阅读这些资料的本身就能使学生对如何进行生物科学研究和生物学科思维的过程有了一定的思考。这样的内容的深入研究有利于学生提高生物学科阅读素养,掌握生物学科方法,锻炼学生生物学科思维。
3 提高生物学科阅读素养,提高生物课堂效率。
教师在课堂上必须十分重视提高学生生物学科阅读素养,运用多种形式对学生进行阅读技能训练。
对于学生来讲,学习压力使得不能有很多的时间进行学科阅读训练,同时学生的思维惰性也影响学生的学科阅读活动。此时,教师需要在学生阅读前,提出一些指向明确的问题,让学生带着问题去阅读、去思考。学生通过阅读有关资料、去找寻问题的答案,在任务的驱动下,使阅读更有效。
如在教学中教师随教学进程可提出问题让学生阅读一个或几个重点的相关段落。为了使学生对所阅读的重点段落做到字斟句酌,要常变换形式提出问题让学生阅读思考。如阅读减数分裂概念时,可提出这样一些问题:① 什么样的生物进行减数分裂?② 什么时候发生减数分裂?③ 减数分裂的结果和有丝分裂有什么不同?④ 染色体减半发生在在第几次分裂?⑤ 除数量变化外染色体种类的变化有什么规律?这些问题会使学生产生强烈的好奇心,学习兴趣极浓。教师指导学生阅读教材,使他们带着问题听课,这样就能很容易地突破难点,掌握重点。同时注意前后知识的联系,使学生在旧知识基础上掌握新的知识,既提高了课堂效率,也可促进学生生物学科阅读素养的提高。
4 提高生物学科阅读素养,实现生物知识的高效建构
具备一定生物学科特点和学科思维的阅读可以控制和调节学生主体的注意力和信息加工过程,从而提高生物知识的建构效率。
比如在学生生物知识建构中,往往有许多相关或相近的知识点,学生在理解这些内容时较易混淆。教师指导学生在阅读容易混淆的概念时,要运用对比法加以区分,通过提高学生生物知识对比阅读素养,找出异同点,从而掌握概念的实质。如线粒体和叶绿体、原核细胞和真核细胞,有氧呼吸和无氧呼吸,减数分裂和有丝分裂等。通过对比阅读,使学生辨析异同,可培养学生分析比较能力、综合思维能力、归纳概括能力、求异思维能力,有助于学生高效建构知识。
【摘 要】作为一名生物教师,应充分利用学科优势,重视培养学生的科学素质,使学生更透彻地理解科学规律。【关键词】科学
素质
方法科学素质主要指人们在认识自然和应用科学知识的过程中所表现出来的内在素质,包括人们所掌握的科学知识、技能、方法及在此基础上形成的科学能力和科学品质。作为一名生物教师,应充分利用学科优势,重视培养学生的科学素质,使学生更透彻地理解科学规律,将科学方法内化为自己的思维和行为方式,努力推进素质教育。我们中学生物教师,担负着培养下一代的重任,教师科学素质的高低直接关系到未来学生的科学素质,因此我一方面注重自身科学素质的培养,更要注重学生科学素质的培养。一、注重科学方法教育,培养学生的科学素质科学方法是人们认识和改造客观世界的实践活动中总结出来的正确思维方式和行为方式。只有让学生掌握了科学的方法,才能更快更好地获得科学知识,提高其智力水平和基本素质。教师也可以指导学生运用探索、归纳、观察等科学方法进行学习,切实提高学生的科学素质。生物基础知识的形成无处不隐含着生物学家在生物活动中研究和解决问题的各种方法,这些正是我们希望真正教给学生的东西。教师可以将生物学家研究问题的基本方法和基本思路展现给学生,通过精心设计探索性的问题引导学生学习,从而培养学生科学的思维方法和探索求知欲。如学习“基因的分离规律”内容时,教师应精心讲解孟德尔科学家求索的过程,使学生掌握其科学的思维方法,再通过精心设计诸如下列问题:F1代为什么只表现一个亲本的性状?F2代为什么又出现了性状分离?表现型和基因型的关系如何?等等,从而引导学生去积极思考,引导他们定向思维,调动其学习的积极性。另外教师还应该善于引导学生将分散的知识通过归纳整理成知识串,使其脉络化,尤其诸如植物的形态、结构和生理部分,遗传的基本规律等教学内容,应按照一定要求进行归纳总结,既能使学生对基本的生物学概念加深理解,又能培养学生的思维能力。生物学是以实验为基础的科学,在实验教学中注重观察能力的培养也是其科学能力培养的重要方面,因为科学地观察是科学发现的基础,要学好生物学,一定要学会科学观察,善于发现自然界形形的生物和生命现象,善于观察实验结果、实物模型等,努力做到既注意观察,又善于观察,最后将观察与思考相结合,使知识和能力达到升华。教师在生物教学过程中,只有注重对学生的科学方法教育的纵深发展。二、注重生物实验技能的训练,努力提高学生的科学素质通过生物学实验,可以使学生通过实践获得大量的感性知识,才能真正培养其创新能力。也只有通过动手实践,才能将“教”与“学”真正的有机结合起来,从而将素质教育与能力培养有机地结合。首先,教师应将实验教学与知识传授融为一体,增强课堂教学的实验性。如讲授种子的结构,教师可以将诸如花生、大豆、蓖麻、玉米等之类的种子(或果实)分发给学生,让他们区分胚乳种子和无胚乳种子,再让他们观察种子的各部分结构,并比较两种种子的异同。这样课堂教学与课堂实验的有机结合,培养了学生的 观察、思考等诸多能力。其次,教师应指导学生进行探索性实验,培养学生的探索意识。如光合作用的实验,可以指导学生设计多种实验方案,进而组织学生进行不同的分组实验,可通过观察分析实验结果而得出一致的结论。教师应充分利用生物第二课堂活动这块阵地,以书本上的实验为基础,但又不拘于其中,去大胆创新,进一步激发学生的学习兴趣和科学的求知欲。另外,在生物学实验中除了要培养学生的基本生物技能,还要培养他们认真动脑思考、仔细观察、一丝不苟和锲而不舍的精神,培养学生的科学态度,注重其思想教育,全面提高学生的科学素质。三、培养学生分析问题和解决问题的能力,提高学生的科学素质在向学生传授生物科学基础知识的同时,必须有效地指导学生在实践中应用这些知识,培养学生分析问题和解决实际问题的能力。为此教师必须设计一些联系实际的新情境习题。如结合遗传规律的学习,让他们想想为什么禁止亲近婚配?国家为什么提倡优生优育?农作物优良品种为什么具有优良性状?这些习题无疑能培养学生理论联系实际和分析解决问题的能力。另外,教师还可以将达尔文、孟德尔等诸多生物学家的科学的思维方法展现出来,让他们了解科学家的实验思路、方法和过程,从中有效培养他们分析问题和解决问题的能力。总之,生物学教学与培养学生科学素质有着非常密切的关系,我们应在课堂教学和实验教学中努力将科学方法论有机渗透进去,积极探索更多培养学生科学家素质的途径,从而为祖国培养一代具有优良科学家素质的人才,为实现中国梦作出贡献。
一、认识生物学科的教育价值
课程理论告诉我们,生物课程牵涉到各个学科。例如:运动是如何形成的就是利用物理的杠杆原理来解释的,理解了杠杆原理就理解了这个知识。通过学习从而使学生认识到学科间的关系。布鲁纳曾经说过:“教育的核心是迁移。”教师要教会学生本学科内的知识,还要促进其他学科在生物学科中的迁移和扩展,促进学科联系。中学所学各科知识都是最基本的知识,不要轻易放弃某一学科。
从生物科学自身发展,生物科学对社会发展的巨大贡献来看,生物学在社会进步中做出了巨大的贡献。例如:光合作用的发现,血液循环的发现,试管婴儿的培育成功等等,都说明了生物学在社会进步中的巨大贡献。
二、实现生物学科教育价值
(一)小课堂、大自然、大社会
一本生物教材的信息量是有限的,且很多信息是滞后的,其知识相对也是基础的。教材经过教师精心处理,精心设计,将知识融入自然、融入社会,把运动的、变化的、活生生的生命及生命现象,尽可能多地直接或间接地呈现给学生。作为一线教师,为了达到这样的目的,我们在教学中应该这样重视以下方法:
1.我们要精心设计好教学媒体的应用,尽可能多地给学生呈现实物、标本、模型,充分利用现代教育媒体。
2.让书面教材无法承载的或是变化、发展了的有关生物科学知识,以及与生命科学有关的自然、社会知识、材料经过精心筛选后再进入课堂,作为课堂有力的补充。
3.还可以利用各种生物兴趣活动、社会实践等形式,让学生到大自然、到大社会中去观察、调查、实验,从而体验它的社会的价值。
(二)培养科学的价值观
科学教育在学校教育中占有极其重要的地位,而生物学科教育在学校科学教育中,尤其是对学生进行科学价值观的教育培养中具有非常重要的作用。
1.结合教学内容,向学生介绍生物科学的发展史,让学生认识人类是怎样正确地了解自然、了解自己、了解生命,改善人类生活质量,促进人与自然和谐发展的,从而激发学生热爱生物科学,乃至献身生物科学事业的决心和精神动力。
2.我们要善于运用生物学蕴含的人文素材,尤其是涉及我国科学家的杰出贡献,例如:袁隆平的杂交水稻,让学生关注生物科学对中华民族振兴和中国崛起的影响,增强学生的民族自豪感,鼓励学生立志为我国的生物科学做出贡献。
3.运用探究性教学策略和合作学习教学策略,即注重科学探究的方式对学生进行教育,充分培养学生的团队合作精神。
4.重视生物学科教育社会目标的达成。教学过程中,我们可以引入关于价值观的社会争执、科学的伦理道德等问题,如人口控制、安乐死、库、克隆羊等问题,“打虎英雄、伐木劳模”的评价问题,从而引发讨论。
5.结合生态知识教学,开展生态教学活动――生态德育:教师从人与自然相互依存、和睦相处的生态道德观点出发,启发引导学生为人类的长远利益和更好地享用自然、享用生活,自觉养成关心爱护自然环境和生态系统的生态保护意识、思想觉悟和相应的道德文明行为习惯。在人口、环境、资源问题越来越突出的今天,生态德育应充分被重视,使其成为生物学科德育、正确的科学价值观培养的重要形式。
(三)培养创造思维
创造思维能力指思维活动的创造意识和创新精神,不墨守成规,求异、求变,表现为创造性地提出问题和创造性地解决问题。
1.充分重视教师主导、学生主体的思想,努力实现课堂教学民主。课堂教学民主是师生共创的,符合“主导主体”思想,存在于课堂教学中的师生间的平等、互助、参与、进步的“精神民主”。它可以创设出一种民主、和谐、开放的课堂气氛,极大地调动学生学习的积极性、主动性,大胆地思考、质疑和创新。
2.创设问题情境,培养创造性思维方法。从心理学角度可以引出许多创造思维的方法,如:发散思维法、集中思维法、逆向思维法、侧向思维法、辩证思维法等。在生物教学中,这些思维方法的培养途径很多,其中创设问题情境,通过探究、分析、归纳、综合、推断等过程,培养创造思维。
3.加强观察、实验和实践活动。生物科学是一门以观察和实验为基础的科学。在生物学科教学中,创造思维的培养离不开观察、实验和实践活动。发展创造思维、培养创新能力。
总之,生物学知识与生活紧密联系,应用十分广泛,在生物学小课堂上反映的是多姿多彩的大社会。作为一名生物学教师,不仅要使学生理解学习生物学知识的重要性,认识生物知识在社会生活中的重要作用,更要引导学生关注生物学的最新发展,使学生将所学生物知识与当前的社会实践和生活实际结合起来,坚持与时俱进的科学发展观,利用生物学知识推动社会和谐发展,更好地造福于人类。
参考文献:
1.生物学教学.2007(5).
2.教学与管理.2012.
3.薛燕.初中生物学教学中的情感态度与价值观教育.
关键词:医学细胞生物学;教学;实践
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)42-0100-03
医学细胞生物学是从细胞整体、显微、亚显微和分子水平等多个层次,来研究细胞结构及功能的学科[1],其理论及技术已经渗透到基础和临床医学的各个方面,是当前医学生物研究最活跃的前沿地带。作为高等医学院校重要的必修课,它起到承上启下的作用。
如何通过教学内容和组织形式的优化整合,来提高教学质量,让学生在掌握基础理论的情况下,形成系统的全局观,提高知识迁移能力和实践综合能力,培养良好的科学素养,成为高校医学细胞生物学教改的重要内容之一。为此本文结合实践教学过程,谈谈在教学中的一些心得体会。
一、精选教学内容
精选教学内容包括教学中教材的选择组合、教学内容的优化和更新[2]。
细胞生物学是生命科学的基础学科,内容涉及许多相关领域,如生物化学、遗传学、分子生物学、组织胚胎学、生理学、病理学等[2]。因此现行医学细胞生物学教材普遍篇幅较大、知识覆盖面很广,以人民卫生出版社陈誉华主编的《医学细胞生物学》为例,分为细胞生物学概论、细胞结构和功能、细胞的社会学、细胞基本生命活动、细胞工程五个部分,共17个章节。而目前临床专业的细胞生物学的理论学时安排为40学时,如果授课时每章面面俱到,不但与后继学科内容重复,而且学生势必觉得内容繁杂,重点不突出。因此在有限的学时内,如何对教学内容进行合理取舍,如何将条理清晰、重难点分明、容量较大的知识点系统地传递给学生,是应该首先进行思考的。
在教学实践中,首先在教材选用上,进行主教材和辅助教材的结合使用。主教材采用科学出版社杨抚华主编的《医学细胞生物学》。其最大特点在于线条清晰、内容浓缩、重点突出、框架分明。对于刚从中学进入大学的学生来说,这种风格让其容易很快掌握所学知识点的整体框架和相互关系,不会陷入过多繁冗的细节之中而迷惑。辅助教材采用人民卫生出版社陈誉华主编的《医学细胞生物学》。其优点在于各个知识点讲解得透彻详实,知识面辐射广,案例较多。在授课上,以主教材拉章节线条和框架,在对重要知识点扩展时,让学生参阅辅助教材的相关内容,进行知识拓展和迁移。让其在学习中慢慢地参悟自我学习的思维方式,学会如何有效学习。
其次,优化和更新教学内容。备课时,查阅下游课程,如生物化学、分子生物学、组织胚胎学、生理学、病理生理学,了解细胞生物学与它们的衔接、渗透、重复部分,做好对后继课程的铺垫作用。对重复的内容要淡化或舍去,对延伸的内容要讲透。比如细胞膜与物质转运这部分,离子泵内容涉及到生理、病理、药理的一些知识点,因此这一部分必须讲透讲深,结合案例进行分析。比如核糖体章节中的蛋白质合成过程的内容,在生物化学课程中,会深入学习,因此在这里只需要简单地介绍核糖体的结构和功能,其余设为学生自学内容[1]。再如信号转导部分,这部分新名词较多,转导路线繁杂,内容有一定难度。虽然在生物化学中将详细学习,但由于该内容会影响学生对后继课程如生理学、药理学等知识点的理解,因此在细胞生物学教学中,应该抓主线轻细节,让学生建立一个受体、配体、信使、细胞信号转导特点和路线的宏观整体印象即可。此外,对于教材内容要及时更新,将各个章节的一些最新动态、前沿专题引入。
二、优化教学方法和形式
(一)重视案例引入,增强学生学习兴趣,加强基础学科的学习[1]
由于授课的学生将来都要进入临床,他们关注的重点常为所学的知识是否有利于未来的临床工作。因此,经常会有初学者问我,学习细胞膜、细胞器这些内容,到底和今后的临床或者科研工作有多大关系?
因此在绪论部分,重点介绍了细胞生物学的发展沿革,特别是近年来的前沿领域和重大发现,同时特别介绍了在医学领域的应用实例。如2001年以来的生理或医学诺贝尔奖、化学奖的获奖内容,包括2001年生理或医学奖“发现细胞周期调控的分子机制”、2002年生理或医学奖“器官发育的遗传基础和细胞的程序性死亡”、2003年化学奖“细胞膜水通道、离子通道结构”、2007年生理或医学奖“胚胎干细胞、基因敲除技术”等,通过这些对生物医学发展具有深远意义奖项的介绍,让学生切实地感受到细胞生物学一直活跃在科学研究与应用的前沿,并非只是过时、毫无价值的基础理论,从而增强学生的好奇心和学习兴趣。
其次,在理论教学中,设立细胞生物学的研究技术和方法这一章节,而此部分是很多院校细胞教学中的删除内容。在教学实践中发现,学生对教材中各种细胞与亚细胞结构图的来源,以及细胞组分的分离与培养过程,好奇而充满兴趣。生物学本来就是一个实践性学科,任何数据的产生,都以实验为基础,因此在有限的课时内,以案例引入的方式简要介绍常规研究技术和方法。其重点集中在以显微镜介绍为主的细胞形态研究技术、细胞的分离与培养、细胞组分和亚组分的分离、测定技术。让学生对细胞的研究过程有一个系统、整体的了解,有利于对后续理论教学和实验操作步骤的理解。
再次,在教学中加强病案的分析。医学细胞生物学与临床密切相关。在教学中,分章节讲述后进行相关的病案分析,将增强学生的兴趣,加大与所学专业的联系。比如在细胞膜与物质的跨膜运输中,引入家族性高胆固醇血症的介绍,让学生对膜受体的作用有深刻的认识。在讲授内膜系统中的溶酶体时,以“矽肺”和“痛风”为例进行讲解。引发学生探究发病机制,加深对溶酶体的认识和理解。在细胞周期的讲解中,将与细胞周期有关的肿瘤治疗策略贯穿其中,举例讲述肿瘤细胞的化疗药物作用机制和使用原则,加深学生对细胞周期运行机制的理解。
(二)加强多媒体辅助教学
细胞生物学的研究对象(如细胞及细胞器结构,各种生理过程)多集中于细胞的微观水平,学生理解起来较为抽象和枯燥。因此在医学细胞生物学的教学中应强调图形、动画、文字的三结合。如膜转运蛋白介导的跨膜运输中,学生很容易混淆离子通道和离子泵这两种运输的原理。在讲解中应对比图形并引入动画,将两者差异变得直观可辨,一目了然。在细胞连接中,涌现出许多关于连接的新名词,如紧密连接、锚定连接、通讯连接、桥粒、半桥粒等等,光从语句上辨析,容易混淆。通过细胞连接总图的展现,各个连接类型的区别及其功能便清楚可辨,让学生在脑海中建立一个立体完整的细胞连接通讯网络。又如细胞微丝和微管的装配,很多学生无法通过文字在脑海中呈现出“踏车行为”这种动态的组装过程,一个几秒的动画,能让学生获取直观的印象。细胞信号转导的动画演示,能强化转导线路中的每个传输节点,能形象展示信号传递中蛋白修饰或结构的改变,以及之后信号级联放大的生物事件,让学生从冗长枯燥的文字表述中脱离出来,得到一个完整的印象。因此,在一些不易区分、不易理解的微观水平的分子事件的教学上,加大图形和动画的使用频率,通过动画图形之间的对比,区分相似事件,建立动态的概念,形成相互联系的全局观,促进学生进一步理解生命活动的本质规律[3,4]。
(三) 适当应用PBL教学方法
以问题为中心,培养学生分析解决问题的能力,养成终生自我学习的能力,是PBL教学法的特点[6]。在医学细胞学教学中,适当穿插PBL教学法。如细胞骨架中的阿尔茨海默病的病因、诊断、治疗的讨论。在内膜系统教学中,在讲述内质网和高尔基复合体的功能及相互动态关系时,以“胰岛素如何合成、分泌”为中心问题,引导学生提出“胰岛素如何翻译合成”、“如何加工修饰”、“如何分泌出细胞”这三个问题,从而具体到“这个过程和哪些细胞器有关”、“每个细胞器扮演的什么角色”这些细节问题。通过讨论这些细节问题,最终完成对中心问题的学习[7]。
三、加强实验教学中学生的科学素质的培养
在实验教学中应根据不同时期学生的特点,循序渐进地展开教学。对于刚进大学的学生来说,医学细胞生物学实验是第一门与动物相关的实验课程,学生对仪器、动物充满好奇感,容易忽略对知识点的关注和理解。在初期实验教学上,应加强学生对实验的基本认识和基本操作能力的培养。将预实验所拍摄的照片及录像穿插在课件中,在操作关键点上进行讲解,将学生的兴奋点引入到所学的知识中。在中期实验教学上,应着重培养学生主动学习的能力,强调实验的逻辑性和严密性。以提问的方式,让学生通过预习了解使用药品和操作步骤的目的性,得出实验的流程图。在实验过程中,提倡能够丢开书本,按流程图,有逻辑地进行独立操作,使学生了解细胞生物学拥有一个系列性、完整性较强的实验体系,并非依葫芦画瓢的简单模仿就能做好实验。此外,还应加强实验课堂最后10分钟的实验小结,让学生分组讲述实验的心得体会,并由老师进行点评,增强学生的学习积极性和协助精神,培养学生的知识迁移能力和创新能力[2,8]。
教学中还应有意识地培养学生的实验习惯和心态,对于部分有专业兴趣倾向和喜爱科研的学生,可开放实验室,让其根据相关的课题进行实践,过程中采用方式多种多样,包括查文献、写综述、写实验方案、实验小结、注意事项,培养学生的科学思维,提高其实验综合能力。
综上所述,通过细胞生物学的教学内容及形式方法的初步探索,在一定程度上能加强学生对理论知识的理解,提高知识迁移能力和实践综合能力,培养一定的科学素养。
参考文献:
[1]郭慧芳,肖桂芝,刘朝晖.多元化教学方法在医学细胞生物学教学中的应用[J].承德医学院学报,2012,29(3).
[2]张锦宏.曾军等,医学院校临床专业医学细胞生物学的教学实践与探索[J].西北医学教育,2012,20(4).
[3]王艳杰,孙阳等.“多元化”整合与优化教学模式在医学细胞生物学教学中的初步实践及应用[J].中国中医药现代远程教育,2011,13(9).
[4]李玲.秦军等.浅谈多媒体技术在医学细胞生物学教学中的应用[J].西北医学教育,2012,20(6).
[5]杨飞.向光盛等,细胞生物学事件主导的医学细胞生物学教学探讨[J].基础医学教育,2013,15(2).
[6]李正荣.朱栋梁等,启发式教学模式在医学细胞生物学教学中的探索[J].基础医学教育,2013,15(5).
[7]方瑾.于敏等.构建多元化的细胞生物学PBL教学模式[J].中国细胞生物学学报,2013,35(1).
【关键词】江苏;高考;生物实验试题;备考策略
前言
在近些年的江苏高考生物试题中实验试题的比重一直居高不下,针对高考生物实验题进行研究,探索试题特点及备考策略对于提高课堂教学效果,提高学生学习成绩具有重要的作用。
1.江苏省高考生物实验试题的特点
在新大纲要求下,实验内容较之前有了明显提高,原来的几个课时现在陡然增加到几十个课时。新要求下的实验内容几乎分布在教材中的各个章节,选修课本中的实验内容和实验形式也有了很大改变,基本实现了较为完整的实验组成体系,对于培养学生严谨的科学态度和正确的价值观和方法论具有极其重要的作用,经过实验锻炼后学生的动手操作能力、观察能力和自我思考能力和探究学习的能力都有所提升。
(1)近年的江苏生物实验试题的特点。实验试题的来源一般为教材中明确的学生实验、演示实验、拓展实验等,实验试题的分值通常保持在三十分上下。从每年的试题中可以看出生物知识的考察逐渐多样化,不再是简简单单的知识的罗列和填充,更加注重试题中的创新性,在考察基本的生物知识的同时侧重考察学生的实际应用能力,适当的引入最新的生物学发展实际,保持生物学考察的开放性,坚持将课内教学和课外知识相融合。
(2)教材实验是生物实验试题来源的基本点。教材实验一直都是生物实验试题考察的重中之重,这是考察和评价学生对课本基本生物实验知识掌握程度的重要方法。对于来源于教材本身的实验,需要能够独立完成考试大纲中明_列出多所有生物实验,包括实验的原理、实验的目的、实验方法和实验操作步骤等,了解相关的操作技能,同时能够综合的运用这些知识和技能。通常该类试题的考察侧重于实验原理、实验器材和实验方法的理解,考察学生能够合理使用实验条件和仪器,能否进行客观的分析实验现象或数据并得出正确的结论。
(3)教材实验拓展是实验试题的重点来源。由于教材拓展实验的形式丰富多样,通常都是对课本实验的改变和重新设计,如将原来的验证性实验改为探究性实验。这些试题都是来源于课本的拓展实验中,并在原来的实验基础上进行了改进,因此都能在改后的试题中找到拓展式实验的影子。
2.高中生物实验试题备考策略探析
在高考生物试题的考察中主要包括了两个方面的内容,一方面是学生能够运用已学的生物学知识设计简单的生物学实验,解决实际应用问题,另一方面需要学生对实验结果有着正确的认识,了解实验结果发生的原因并能进行分析。学生要根据这一命题趋势科学备考。以下具体分析高中生物实验试题备考策略。
(1)用理性和积极的态度面对实验试题。学生为了更好的准备高中生物实验考试,需要保持良好的心态,用理性和积极的态度复习学过的知识。学生要领会考试大纲要求,并树立新型备考观念,在理性思维的支配下有计划的复习,减少盲目复习对自己产生的困扰。具体来说,教师可以引导学生熟悉考试大纲,将其作为复习的主要依据,并选择有针对性的复习资料进行复习。学生在复习过程中有任何问题都要和教师积极沟通,制定科学的备考方案,并将其落实到复习中。
(2)列出教材中的显性实验,加强实验知识点的掌握。于教材中明确标明的实验都需要进行重点掌握,这些实验是一切其他实验的来源,只有将这些基本实验深入透彻的了解,才能打下坚实的生物实验理论基础,如教材中的酶的发现的实验、光合作用发现的实验、生长素发现的实验等。这些实验需要学生在教材中一一找出,了解前人在科学探索的历程,培养学生科学的实验思维方法,同时要学会自行进行安排实验和设计。
(3)收集教材中的隐性实验,学会科学的生物思维方法。 这些隐性实验虽然在教材中没有明确表明,却同样包含了深刻的生物学实验精神,这些隐形实验通常包含在教材内容的正文中、拓展资料部分和课后习题中。学生在找出这些隐性实验后需要将其余课本中的显性实验结合起来一起复习,从实验的原理、实验目的、实验材料、实验步骤和数据处理等角度进行对比分析,了解这样的实验方法的科学道理。
(4)开放生物实验室,提高学生对实验操作的掌握程度。在学生的课余时间可以开放生物实验室,允许学生进行生物实验,允许和鼓励学生按照自己的思考自行设计实验,检验自己思考的实验方案的准确性和可行性,帮助学生更深刻的了解实验精神,培养实验能力,真正弄懂实验结论的实现步骤,掌握实验设计的方法和技巧。
(5)在复习基础知识的基础上注重实验能力的提升。高中生物实验考试中基础知识占到较大的比重。因此学生应该重视基础知识的复习,将各个单元的知识点融会贯通,并重点掌握核心知识点,同时学生要将理论和实际联系起来,提升自己的学科思维能力和实践水平。教师要引导学生训练生物实验操作技能。教师可以给学生布置一些生物实验练习题,让学生灵活应用类比,演绎和归纳等思维模式,提升学生分析问题和解决问题的能力,让学生加强学科探究训练,从而更好的应对高中生物实验考试。
(6)在复习过程中要充分利用纠错本。纠错本是学生复习的重要资源。学生在平时学习过程中,可以把自己容易错的题目整理到纠错本上,再详细记录自己错的原因和正确的解题方法。学生在复习过程中需要查缺补漏,浏览纠错本是一个很好的查缺补漏的方法,可以让学生再次看到自己的易错点和知识点掌握不牢固的地方,可以让自己在考试中避免出现类似的错误。同时纠错本上总结的典型的解题方法可以应用于考试中。
结语
在复习生物实验部分时需要对实验的目的、方法、原理、步骤等作深入详细的掌握,掌握科学的复习方法,要知其然更要知其所以然,培养举一反三的思维能力和创新的实验方法。
【参考文献】
[1]沙丽萍.江苏6年高考生物试题分析与备考策略探究[J].中学生物教学,2013,11:60-63
素质教育历来是高等教育阶段的主要任务,提升学生的科学素养是素质教育中一项最基本的内容,尤其是对生物学而言,更应该注重提高和培养学生的生物科学素养,这样才能够培养出能适应当代生命科学发展需要的应用型专门人才。所谓生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力,包括人们所掌握的生物科学知识、技能和方法,以及在此基础上形成的生物科学能力、科学观以及科学品质等方面。①细胞生物学是研究细胞基本生命活动规律的科学,是21世纪自然科学的三大前沿学科之一,是当前生命科学领域中最活跃、最富有发展前景的学科,是生物类专业的主干课程之一。因此,在细胞生物学教学中如何提高学生的科学素养对于培养新时期的生物人才至关重要。本文主要对当代大学生生物科学素养现状、实施生物科学素养教育的重要意义以及如何在细胞生物学教学之中提高学生的科学素养进行了综述,旨在为生物教学提供一定的参考价值,以供方家借鉴。
1 当代大学生的生物科学素养现状及其存在问题
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,使得学生视本文由收集整理野狭窄、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目,自主设计实验方案,自主准备实验材料,自主配制实验所需试剂,根据自己的时间自主安排实验进程,设计性实验可以充分调动学生的实验积极性,培养学生的创新思维和勇于探索的精神。由此可见,综合性和设计性实验可以锻炼学生综合分析问题和解决问题的能力。③然而目前许多高校由于实验条件和课时安排的限制,细胞生物学实验主要以基本操作和验证性实验为主,综合性和设计性实验较少甚至没有,这在一定程度上限制了学生综合素质和创新思维的培养。④因此,教师应根据科学性、可行性和实用性原则增大综合性和设计性实验的比例。如我们精选了真核生物基因组的提取、纯化、鉴定、扩增、酶切、重组、转化、筛选的大实验,膜蛋白的分离与鉴定等综合设计型大实验,这些实验中的每个实验都构成了一个综合性整体,同时,在实验材料的选择上尽量做到由学生自主选择。通过每一次的综合设计实验,使学生进一步巩固了已学习的知识和已掌握的技术,并能够对实验结果进行合理的正确的资料采集、整理、分析和归纳,有效地培养了学生的科学素质、科学精神、创新思维及分析问题和解决问题的能力。
3.4 组织各种“科学小组”,布置学科发展前沿的讨论,与全程科研训练对接,以培养学生的科学态度和科学精神