時間:2023-08-25 17:07:53
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自20世紀80年代以來,STS的理念和教育模式作為科學教育領域內的一種新的嘗試得到了世界眾多國家的認同,成為世界科學教育改革的一個重要方向。STS是“Science,Technology and Society”(科學、技術和社會)的英文縮寫,是研究科學、技術與社會的相互關系,以及科學技術服務于社會生產、生活及發展的科學教育思想,它要求學生懂得科學知識的應用,知道科學技術與社會之間的相互影響和作用,培養學生關注社會的意識,并能以正確的價值觀和方法解決科技發展所帶來的社會問題。
《普通高中生物課程標準(實驗)》在課程性質部分明確指出:“高中生物課程將在義務教育基礎上,進一步提高學生的生物學素養。尤其是發展學生的科學探究能力,幫助學生理解生物科學、技術和社會的相互關系,增強學生對自然和社會的責任感,促進學生形成正確的世界觀和價值觀。”
“遺傳與進化”是高中生物必修模塊,它是生物學的一個基礎和核心內容,也是生物科學與社會、個人生活關系最密切的領域,在本部分內容里包含遺傳的細胞基礎、分子基礎、遺傳的基本規律、生物的變異、人類遺傳病、生物的進化六部分,該模塊主要從細胞水平和分子水平闡述生命的延續性及生物進化的過程和原因。本文以該模塊為切入點,對STS教育在生物學中的滲透進行探討。
一、系統化生物學知識,在教學中貫穿STS教育
生物具有嚴整的結構,通過代謝表現為生長、繁殖等生命現象,具有應激性,能夠適應并影響環境,因此生物學的基本概念和原理不是孤立的,而是彼此有著一定關聯。在教學中,教師應心中有STS理念,在有意識地引導學生在學習生物學知識、技能的同時,建立起生物科技與社會的教育觀念。
例如:學習細胞分裂知識后,分析細胞分裂中DNA、染色體變化規律,推導DNA與生物的遺傳相關,通過“Avery實驗、噬菌體侵染細菌實驗”證明“DNA是主要的遺傳物質”,繼續追問思考:作為遺傳物質應該具備什么條件?為什么DNA可以作為遺傳物質?通過了解沃森和克里克成功的奧秘引出DNA結構、功能、中心法則這些遺傳學的基本知識,由此引導學生關注:人類基因組計劃、中國超級雜交水稻基因組計劃、親子鑒定、基因診斷與治療、生物技術制藥和研制疫苗、艾滋病病毒的遺傳機理、基因工程、酶工程、發酵工程、蛋白質工程、轉基因食品、害蟲和病原體抗藥性形成、干細胞的應用、克隆技術、人體器官移植、組織培養、朊病毒等,這些都是極好的STS教育素材,教師只要隨心巧用,必可達到良好的STS教育效果。
可遺傳的變異為生物的進化提供選擇的材料,在生存斗爭過程中適者生存,不適者淘汰,有利變異不斷積累和加強,推進了生物的進化,學生沿著達爾文的思路,能了解達爾文的自然選擇學說模型,教師提示學生達爾文進化學說的局限,能激發學生深入探究了解現代生物進化學說。不同的物種之間,生物和環境之間,在相互影響中不斷進化和發展,即共同進化。至此,又很自然地把生物與環境的相關知識水到渠成的聯系起來,在生物與環境里,生物性污染、生物凈化、生物資源合理利用、綠色消費等又是滲透STS教育的良好素材。
以上的知識梳理只是一個示例,在任何一個模塊的學習中,任何一個生物學的基本概念和規律的拓展,均可以作為主線將STS生物學知識框架建構。教師心中應有生物整體的概念,善于從不同角度把STS教育落實于生物教學實踐中。
二、穿插應用生物科學史,滲透STS教育
生物科學史是一部科學發展的歷史,它揭示了人類生命科學的發展規律,蘊含著豐富的STS教育材料。如孟德爾、摩爾根在經典遺傳學上的貢獻、我國首次人工合成結晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉運核糖核酸、袁隆平兩系雜交水稻法、DNA雙螺旋結構提出、《寂靜的春天》帶來的環保革命等,生物科學史為我們展示了生物科學事實、概念、原理、方法,以及技術發明的歷史背景、發展歷程、現實應用,對于學生深入了解生物學原理、生物學實驗設計的基本思路、掌握科學研究的一般方法,提供了極好的范例,同時,從生命科學的發展史來看,每一項成就的獲得無一不是生物學家們不斷思考、不斷探索,甚至是不斷失敗后反復實驗而獲得的成功,因此生物科學史在教學中的融合,既有助于學生理解知識和概念,培養科學思維,形成良好的知識結構,理解科學研究方法,掌握生物科學概念原理,又有利于培養學生科學態度和形成正確的價值觀。
例如,“基因的分離定律”可以采用以下教學步驟:(1)問題引導,設疑激趣:簡單解釋“融合遺傳”的觀點,預測孟德爾豌豆雜交實驗F1會是什么樣顏色?實際結果F1紫色,與“融合理論”不符合,怎么解釋?(2)設問:在孟德爾豌豆雜交實驗里為什么F1全是高莖?矮莖消失了嗎?F2為什么會出現3∶1這樣的結果?是偶然的嗎?怎么解釋孟德爾的發現?(3)帶著疑問,引導學生思考孟德爾對該實驗現象的解釋;它與“融合理論”的本質區別是什么?孟德爾的解釋是否合理呢?怎么檢驗它的正確性?(4)介紹“假說―演繹法”,指導學生繪制一對相對性狀的遺傳圖解,理解測交實驗過程,預測測交實驗結果,領悟“假說―演繹法”在科學實驗研究中的價值。(5)師生共同歸納總結孟德爾基因分離定律的實質,并組織模擬性狀分離比實驗,體會模型意義。(6)介紹孟德爾定律在生產實踐上的應用。通過設疑探究模擬孟德爾關于基因分離定律的過程,再現生物學家的實驗設計和操作,讓學生親身體驗和感受科學探究過程,學生能夠較好理解基因的分離定律實質,理解“生物―技術―社會”之間的關系,并對“觀察、發現問題―分析問題、假設―實驗設計、驗證―歸納總結”的一般研究過程有了真實的體驗,實現知識(分離定律)、技能(科學研究方法)目標的達成。
三、情境創設、課堂引導,落實STS教育
建構主義觀點認為:知識是從情境和活動中來的,學習是在真實的活動和社會性的互動里發生的,情境教學是教學研究中的一個重要問題,所謂“情境教學”,就是“從情與境、情與辭、情與理,情與全面發展的辯證關系出發,創設典型的場景,激起兒童熱烈的情緒,把情感活動和認識活動結合起來,所創建的一種教學模式”,即“情境教學”指的是教師人為“創設”的情境中所進行的教學。[1]創設情境的目的或激發學習興趣,或啟迪思維,總的來說是為實現有效的教學服務,因此創設恰當的教學情境,開展STS教育活動,是生物教師的基本素質和能力體現。如學習“性別決定和伴性遺傳”的內容時,我先給學生展示一位男明星和一位女明星的照片,設問:人都是由受精卵發育而來,為什么有的發育成雄性,有點發育成雌性?再講述“色盲的發現”“月亮的女兒”的故事,提問:色盲和白化病的患病人群有什么不同?為什么會出現這樣的情形呢?面對可能出現的不同的遺傳病,如果你是一個遺傳咨詢師,你怎么給一個懷孕的母親進行遺傳咨詢?在這樣創設的提問情境,學生產生了價值取向,注意力集中,認真思考,為相關知識的學習做好了準備。隨著一個個問題的解決,學生較好掌握了知識,同時在假設的情景里應用所學習知識分析問題,解決問題,“科學、技術、社會”的意識也自然地融入在教學活動中。
四、活動延伸,課外拓展STS教育
課堂教學的時間是有限的,因此教師在做好課堂教學的活動的同時,應充分組織學生圍繞與生物學有關的科學、技術及社會問題開展以學生為主體,以實踐性、趣味性為主要特征的活動課,對生物學課堂教予以必要延伸和拓展補充。如舉辦“基因工程和轉基因技術”“克隆技術與人類未來”“人類基因組計劃”等專題講座,進行“生物與人類未來”“環境污染”“健康與生命”“健康與營養”等專題調查,推薦適合中學生的科普讀物,收集報刊雜志上最新科技發展動態,開展閱讀競賽活動,進行小制作、小發明、小實驗等豐富多彩的活動。學生通過活動的參與,能鞏固已學的生物學知識,學和合作與分享,認識體會生物學科學的重要性,養成關注與生物學有關的社會問題的習慣,自覺運用生物學的相關知識解決人類面臨的社會問題。
當今世界,生命科學日新月異,生物工程、克隆技術、轉基因技術、人類基因組計劃的研究在環境保護、醫藥生產和疾病預治等方面發揮巨大作用的背景下,在新課程理念的指導下,生物教學與STS教育相結合,把知識與應用、科技進步與社會發展,價值觀與關注社會的理念融于教學過程中,能使生物教學的內容更趨于完整。教師應立足于社會生活中的實際情況和問題,利用好教材,使學生能夠積極思考,理解生物科學與技術在社會中的作用及反作用,作出判斷和決策,主動學習,尋求當今社會發展中的生物科學、技術運用的最佳方案,培養科學的價值觀,具有對社會問題進行預測、判斷、決策和解決的能力,使生物學科教學真正著眼于每個學生的全面發展和終身發展的需要,真正全面提高學生的生物科學素養。
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。
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中圖分類號:G4 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2013)03(b)-0044-02
生物科學代表著21世紀自然科學的前沿,是孕育關鍵性突破的學科之一。生物科學是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主。海南醫學院是一個地方性本科醫學院校,為了適應地方經濟的發展需求和學校本身的發展,我校于2009年開設了生物科學專業,學制四年,同時,為了適應就業市場的需要,將生物科學專業設定為健康教育方向。
在專業開設之初,我們通過對一些院校的調研后發現,多數學校的生物科學專業普遍存在著沒有明確的學科定位,專業設置雷同,沒有具體的研究方向和針對性等現象。在教學過程中僅僅以理論課教學為主,缺少實驗教學和專業實踐。這種不顧自身特色和條件,追求時髦,一哄而起,搞形式主義的辦學,既保證不了教學質量,擴大不了辦學規模,又不能辦出其自身特色,也極大的浪費了教育資源。
本文在總結以上專業建設方面遇到的問題和分析國內醫學院校生物科學專業建設與就業市場趨勢的基礎上,闡述了我校在生物科學專業建設的一些做法和體會,以期為醫學類院校生物科學專業建設提供發展思路。
1 明確學科定位
在教育部2001年頒布的“高等學校本科專業目錄”中與生命科學有關的專業主要有三個:生物科學,生物技術和生物工程。許多學校都設置有其中的二個或者二個以上的該類專業。因此,人才培養方案中應使這三類專業有所區別。生物科學是一門基礎學科,它是研究生物的形態,結構,生理,分類,遺傳,變異和進化的科學,它以培養基礎性,研究性人才為主;生物技術是應用自然科學及工程學原理,依靠生物作為反應器,將物料進行加工,以提品為社會服務的技術,它是側重理科,理工管結合的復合型專業,以培養應用性人才為主;而生物工程則是生物技術研究中側重于后期產品處理的部分,是側重工科,理工管結合的復合型專業,仍以培養應用性復合型人才為主。這一分類特點決定了生物科學是基礎性學科,其他兩門應用性學科是在其基礎上,結合其他學科的研究成果發展出來的。
生物科學包括了微生物學,生物化學,細胞生物學,免疫學,育種技術等幾乎所有與生命科學有關的學科,同時又與化學,化學工程學,數學,微電子技術,計算機科學等生物學領域之外的尖端基礎學科相結合,從而形成一門多科學互相滲透的綜合性學科。因而作為生物科學專業的本科生經常面臨哪些基本知識,基本理論應該優先掌握的困惑;而作為教師也經常需要考慮哪些基本知識,基本理論應該優先重點向學生講授,如何培養出適應時展,緊隨世界潮流的生物科學專業人才。在一般綜合性大學中,這個專業的人才是以研究性的培養模式進行培養的,在一般本科醫學院校生物科學專業辦學總體思路是:“夯實基礎,拓寬知識面,立足于現代生物科學技術改造提升傳統產業,因地制宜,辦出特色,面向現代生物技術產業主戰場培養應用型,復合型生物科學人才”。
海南醫學院是地方性醫學院校,其辦學宗旨是為地方培養實用技術應用型人才,因此,生物科學專業建設不能像綜合性大學一樣,而應該從生物科學基礎理論入手,在專業方向上選擇由生物科學衍生的相關實用技術性方向,以就業為導向,培養適應市場需求技術型人才。從應用的角度來認識,生物科學是人類對生物資源的利用,改造并為人類提供服務的一門學科。在此認識的基礎上才能建立科學可行的教育體系,科研體系和管理體系。目前這三個體系涉及的主要研究領域和方向有如下幾個方面:(1)生物化工與材料;(2)環境與環境生態;(3)農業生物技術;(4)生物醫學醫藥工程;(5)食品生物技術;(6)能源生物技術;(7)生物制藥;(8)基礎生物技術;(9)生物工程技術仿生;(10)生物戰劑及其防御;(11)生物檢測檢驗技術。從以上專業方向發展分析,適合醫學院校生物科學應用技術型的專業方向有生物醫學醫藥工程、生物制藥和生物檢測檢驗技術。其中適合我校生物科學發展方向的是生物檢驗檢測。
綜合以上分析,我校的生物科學專業的學科定位是:以培養應用型人才為主的專業,是理工管結合,以理為主的新興復合型專業。通過培養使學生具有扎實的生物科學理論知識,掌握生物技術基本實驗技能,了解學科發展前沿,能在工業,醫藥,食品,環保等行業的企業,事業和行政管理部門從事與生物檢驗檢測有關的應用研究,技術開發,生產管理和行政管理等工作的高級專門人才。
2 完善課程體系設計
2.1 擴大基礎課教學,增加選修課比例,優化課程體系結構
調整課程結構是課程體系優化的前提。基礎課程一般都具有較高的穩定性和較寬的適應性,是培養和發展學生智能,增強畢業后發展潛力的重要基礎。為此要特別注意加強公共基礎,專業基礎課的教學。同時根據生物科學畢業生去向和我校的學分管理制度,我們在構建生物科學專業課程體系中,大量增設選修課,主要涉及人體解剖生理學,藥理學,細胞生物學,藥物化學,生物技術制藥,微生物檢驗等。通過增設選修課,可以增加專業基礎知識,加強素質教育與能力培養,拓寬專業口徑,使學生更能適應市場需求。
2.2 重視教學內容的改革
在改革課程結構的同時,重視課程內容的調整。教學大綱是進行課堂教學的基本依據,編好教學大綱是進行課堂教學的關鍵環節,對規范課程教學和保證教學質量具有重要意義。課程內容的改革要從教學大綱著手,通過調查,研究和討論,對每門課編制出切實可行的教學大綱,大綱強調突出重點,難點,加強了實踐環節,強調實驗,實習基本技能的掌握。細化各章內容,明確課程交叉內容所屬,例如基本原理部分前面課程已講授,后面應用的課程時就不再細講,確保課程內容不重復,實驗內容不雷同。
2.3 增強師資隊伍建設
根據教學體系和課程體系的教學需要培養和引進理工結合的高層次人才。在學科建設經費和學院的支持下,加強專業基礎課和專業課老師在教學及科研方面能力的提升。對年輕教師特別是非生物背景的教師進行了全方位的培養。建議全體在崗教師加速知識結構調整和知識更新。高素質師資隊伍的建設,有利于推進課程體系和教學內容的改革。為該學科專業的發展奠定了堅實基礎。
2.4 加強實習及畢業環節教學體系的建設
進行素質教育是時代對高等教育人才培養的基本要求。素質教育的核心是培養學生的創新精神和實踐能力。教學實踐環節在培養學生的工程實踐觀念,提高學生的素質,啟迪學生的創新思維,開發學生創新潛能,鍛煉學生創新能力,鞏固理論知識,提高學生實踐動手能力與獨立工作能力,以及培養學生理論聯系實際,分析問題,和解決問題的綜合能力方面具有其它教學環節無法替代的重要作用。在實習及畢業教學環節中,我們主要做了以下兩方面的工作:
(1)制定生產實習的動態監控措施及成績評定體系。評價指標體系是搞好評價工作的基礎,它不僅是對生產實習進行評價的依據,而且會對實習教學環節中的各項工作起到引導和推動作用。因此,一個科學的評價指標體系不僅應能客觀,全面地反映實習教學的水平及其效果,而且還應遵循科學性和可操作性。根據上述原則,我們設計了生產實習評價指標體系。修改,制訂了詳細而具體的生產實綱。摒棄了傳統的提綱式指導大綱,改為具體的以車間或工段為單位的實習要求內容和指導,讓學生充分明確實習的內容和要求,同時,可起到督促實習指導教師的作用。
(2)規范畢業設計(論文)開題報告,提高畢業設計(論文)質量。以表格形式,要求本科畢業論文之前,充分明確該課題的背景、意義、主要研究內容方法、技術路線、工作進度和技術指標等內容,并在全院范圍內進行公開的,正規的開題報告,給該專業的師生提供了一次較好的學術交流機會,有助于拓寬學生的專業視野,活躍學術氣氛,全面提升生物科學專業的畢業設計(論文)質量。與此同時,我們還制定了畢業設計(論文)批改方案,以規范畢業設計(論文)的撰寫,提高畢業設計(論文)質量。
參考文獻
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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。
在制定不同專業生物化學教學大綱時重點考慮:一是課時區別;二是實踐教學區別;此外還有理論基礎知識的難度、深度區別。生物科學、生物技術專業本科班的生物化學教學因相關學科微生物、分子生物學、遺傳學等學科教學的需要增加了理論教學的課時數、深度與難度,實踐教學則關注與其他學科的聯系與互補。生物技術及應用專科專業要求的是掌握基本的理論知識,重在實驗實踐技能的掌握與了解。而化學專業強調學生除了了解生物化學的基礎知識外,著重掌握與化學研究密切相關的如有關物質的合成、物質分析測定等方面的知識與技能。總之,教學大綱是課程教學工作的指南以及對該課程掌握程度的反映,各專業應根據專業人才培養目標的不同擬定不同的教學大綱。
教材選擇與教學參考書推薦
如上所述,不同專業的生物化學教學內容、教學難度深度、不盡相同。如何使教學內容落到實處,教材選擇和教學參考書推薦顯得尤為重要,教材體現了課程主要內容和教學的基本要求,作為教師傳授知識的重要媒介,它是確保有效教學的重要依據[2],一本好的教材不僅學科特色鮮明、重點突出,還反映了學科的研究水平和研究進展、研究前沿,能有助于提高學生的科學思維能力和創新能力,提高學生自主學習能力[3]。而教學參考書是對課堂教學內容的重要補充與延伸,能有效指導學生進行科研活動,有利于學生開闊視野,對培養學生的自學能力、創新能力有顯著效果。在教材與教參選擇上除了考慮不同專業的需求,總體原則還要把握的是盡可能選擇國家規劃教材、優秀教材和精品課程教材,此外還要注意教材、教參的更新與教參量的要求,不能應付了事而只隨便列舉一本兩本教學參考書,也不能廣而泛大量要求學生閱讀,而應該是針對不同專業學習程度的需求盡量精而簡,這樣才能達到事半功倍的效果,有效提高學生對專業知識和專業技能的掌握程度,增強學生的自學能力和創新能力。
教學模式與方法的探討
在教學模式與方法探討這個問題上,已經有很多作者對不同專業、不同學科甚至是不同院校的教學改革做了大量的研究工作。筆者也曾對普通高校生物化學教學方法進行了初步探討,提出了激發學生學習自主性的幾點有效教學方法和教學途徑[4],可以說對各專業的生化教學都有一定的促進作用,但通過教學對比,發現相同教學模式與教學方法下,各專業的教學效果還是有區別的,究其原因,主要是不同專業學生的基礎學識水平不一樣、相關學科知識量不一樣、學習習慣也不一樣。比如,高職高專層次的學生因基礎知識掌握相對薄弱,學習上習慣等待老師發出相應指令才行動,課堂信息量就不宜過大,否則極易產生厭學心理,所以,高職高專的教學以適量、注重實踐性和應用性、簡單明了為主,而本科專業的學生入學基礎較好,求知欲也較強,就可適當加大課堂信息量及布置較多的課后自主性學習內容。總之,不同專業的學生采取不同的教學模式與教學方法,更有利于教學的開展、學生知識的掌握和能力的提高。
注重不同專業先修學科與后修學科間的聯系
(2)更加重視對學生科學素質的培養。培養學生的科學素質包括:科學知識、科學態度、科學方法、科學手段、解決問題的能力等。新大綱在教學目的中明確指出:“要使學生掌握生物科學的一些基本方法,具有較強的觀察、實驗、思維、自學等能力,提高科學素質。”明確了觀察、實驗、思維、自學方面的能力,提出有“較強”的能力要求。比原大綱只提出“自學”、“觀察”、“分析和解釋”的“初步能力”有更進一步的提高。在教學目標中進一步將科學素質培養目的具體化:在能力要求中提出了要求“比較熟練地掌握顯微鏡的使用”;要求“能夠運用語言、文字、圖、表正確描述所觀察到的生物體和生命現象”;要求“初步形成分析、綜合、比較、判斷和推理的能力”;要求“初步掌握基本的生物科學研究方法,并逐步確立適合自己的一套學習方法,養成良好的自學習慣”;要求有“初步的研究能力和創造能力”。 在知識教育目標中增加了“使學生了解現代生物科學研究主要的新成就和發展趨勢”的要求。
新大綱在思想教育目標中增加了“養成實事求是的科學態度,培養不斷探求新知識的精神和合作精神”的要求。 對學生科學素質培養的加強,還突出表現在增加了較多的實驗、實習的數量和類型。原大綱高中心修部分只有5個實驗、實習,新大綱增加到了24個。原大綱中的實驗大多是觀察實驗,新大綱增加了“生物組織中可溶性糖、脂肪、蛋白質的鑒定”,“酶的高效性和專一性”,“DNA的粗提取與鑒定”,“幾種果蔬V[,c]含量的測定”等定性和定量實驗。此外,還安排了“性狀分離比例幾率的模擬”,“模擬通過分子雜交鑒定人與猿間的親緣關系”等模擬實驗,特別是增加了“植物的向性和感應性現象的實驗設計和觀察”,“設計并制作小生態瓶,觀察生態系統的穩定性”,“根據當地農業生產情況,設計一個農業生態系統”等讓學生自己設計實驗的項目。 實驗數量的增加,使學生具有更多的動手操作、進行實驗的機會,實驗類型的豐富可使學生接觸到更多的生命科學實驗、研究方法,因而有利于培養其科學素質。大綱還在“教學中應注意的幾個問題”中對思想品德教育的方法和手段提出了要求。要求“努力挖掘教材中的德育要素,做到教書育人。
新大綱在教學中要做到潛移默化,寓德于教。”“要堅持教學的科學性和思想性相統一,增強思想品德教育的針對性和實效性。”提出了幫助學生樹立科學的世界觀,對學生進行生態學觀點和環境保護意識的教育及生物進化觀的教育,增強學生的民族自豪感,教育學生熱愛祖國、熱愛家鄉,幫助學生樹立科學的價值觀,培養學生良好的道德情操、行為習慣和心理素質等的方法和途徑。
1.要認真學習新大綱,深刻領會新大綱的精神 如前所述,新大綱與原大綱無論在教學目的要求、教學目標、知識內容選擇及教學要求、思想品德及能力培養等方面均有較大的區別。只有深刻領會這些精神,才能使大綱的精神得到充分的體現,落到實處。
作為基礎教育的一部分,新大綱在內容選擇上十分重視知識內容的實用性。如必修部分的“細胞的癌變”、“植物激素的調節及其應用”、“人類遺傳病與優生”、“環境與人體健康”、“無公害綠色食品”等;選修部分的“人體生命活動的調節和免疫”、“生物固氮在農業生產上的應用”、“細胞質遺傳及其在育種中的應用”、“地球、生物圈與人”等。這些內容與生產、日常生活和自然實際密切相關。通過這些知識的學習有利于使學生認識生物學知識在生活、生產、科學技術發展等方面的應用,獲得有利于增強體質、加強自我保健的知識。
更加重視對學生科學素質的培養。培養學生的科學素質包括:科學知識、科學態度、科學方法、科學手段、解決問題的能力等。新大綱在教學目的中明確指出:“要使學生掌握生物科學的一些基本方法,具有較強的觀察、實驗、思維、自學等能力,提高科學素質。”明確了觀察、實驗、思維、自學方面的能力,提出有“較強”的能力要求。比原大綱只提出“自學”、“觀察”、“分析和解釋”的“初步能力”有更進一步的提高。在教學目標中進一步將科學素質培養目的具體化:在能力要求中提出了要求“比較熟練地掌握顯微鏡的使用”;要求“能夠運用語言、文字、圖、表正確描述所觀察到的生物體和生命現象”;要求“初步形成分析、綜合、比較、判斷和推理的能力”;要求“初步掌握基本的生物科學研究方法,并逐步確立適合自己的一套學習方法,養成良好的自學習慣”;要求有“初步的研究能力和創造能力”。
在知識教育目標中增加了“使學生了解現代生物科學研究主要的新成就和發展趨勢”的要求。
在思想教育目標中增加了“養成實事求是的科學態度,培養不斷探求新知識的精神和合作精神”的要求。
對學生科學素質培養的加強,還突出表現在增加了較多的實驗、實習的數量和類型。原大綱高中必修部分只有5個實驗、實習,新大綱增加到了24個。原大綱中的實驗大多是觀察實驗,新大綱增加了“生物組織中可溶性糖、脂肪、蛋白質的鑒定”,“酶的高效性和專一性”,“DNA的粗提取與鑒定”,“幾種果蔬VC含量的測定”等定性和定量實驗。此外,還安排了“性狀分離比例幾率的模擬”,“模擬通過分子雜交鑒定人與猿間的親緣關系”等模擬實驗,特別是增加了“植物的向性和感應性現象的實驗設計和觀察”,“設計并制作小生態瓶,觀察生態系統的穩定性”,“根據當地農業生產情況,設計一個農業生態系統”等讓學生自己設計實驗的項目。
實驗數量的增加,使學生具有更多的動手操作、進行實驗的機會,實驗類型的豐富可使學生接觸到更多的生命科學實驗、研究方法,因而有利于培養其科學素質。
大綱還在“教學中應注意的幾個問題”中對思想品德教育的方法和手段提出了要求。要求“努力挖掘教材中的德育要素,做到教書育人。在教學中要做到潛移默化,寓德于教。”“要堅持教學的科學性和思想性相統一,增強思想品德教育的針對性和實效性。”提出了幫助學生樹立科學的世界觀,對學生進行生態學觀點和環境保護意識的教育及生物進化觀的教育,增強學生的民族自豪感,教育學生熱愛祖國、熱愛家鄉,幫助學生樹立科學的價值觀,培養學生良好的道德情操、行為習慣和心理素質等的方法和途徑。
大綱首次對“考試、考查、教學評估”以及“教學設備”提出了明確要求。規定必修課的考試,第一學期由學校進行;第二學期屬會考性質的水平考試,要求學生能達到教學大綱的基本要求,考試由各省(自治區、直轄市)教育行政部門統一安排。選修課的考試由各校安排,一般每學期一次。大綱對生物實驗考查也提出了要求。大綱還對教學評估提出了要求,提出了教學評估的目的,明確了課堂教學評估及實驗教學評估的主要項目。課堂教學評估包括:目的要求;教學內容;教學結構;方法、手段;教學效果。實驗教學評估項目包括:目的要求;教材用具;實驗操作;實驗效果;實驗開設率等。大綱在“教學設備”中提出,要“配備各項有關實驗設備,使之達到國家教委制訂的高中生物教學大綱和教學儀器配備目錄規定的要求”,要保證按質按量完成高中生物課堂教學、觀察、實驗、探究、實習、演示等教學活動。
此外,大綱還對生物教師、實驗員及學校在充分利用現有教學設備,合理和科學地管理、使用現有設備上提出了要求。
貫徹新大綱精神應注意的幾個問題
新大綱的頒布,為開創我國高中生物教學新局面創造了良好的條件,但是要貫徹新大綱的精神,實施大綱的教學要求,還必須解決好以下幾個問題:
1、要認真學習新大綱,深刻領會新大綱的精神
如前所述,新大綱與原大綱無論在教學目的要求、教學目標、知識內容選擇及教學要求、思想品德及能力培養等方面均有較大的區別。只有深刻領會這些精神,才能使大綱的精神得到充分的體現,落到實處。
2、要加強學習,更新知識,適應新的教學要求
生物概念是人類在學習和探索生命科學的過程中,通過觀察、實驗、分析、綜合后對生物表象及其內部生理機制的概括總結。生命科學中的原理、規律和生命現象都是通過概念得以清楚闡釋,新課改下的生物課程標準對概念教學提出了更為詳細的要求和指導,旨在將概念與生活實踐或實驗活動緊密聯系,并提出了具體的活動建議。針對不同的生物學概念,教師采用恰當的方法幫助學生探究,更有利于學生學習生物學的理論知識和研究方法,發散思維、積極創新。
一、概念教學的策略
1.類比法
類比法就是將抽象的生物概念類比成學生已經掌握的概念,并且兩者的某些特征相似,使概念具體形象化。例如,將細胞有絲分裂的周期比喻成時鐘的周期,強調周期的起點終點相同、連續性、順序性。又如,氨基酸的相關公式,氨基酸的數目減去肽鏈的數目等于肽鍵的數目,簡單類比為人的手,氨基酸的數目類比為五個手指,肽鏈數類比為一只手,肽鍵數目就為指縫連接處,這樣就可以很直觀地理解公式。
2.創設情境法
教師要運用恰當的實例,創設一定的情境,闡釋概念的具體內容,體現概念的本質和延伸,讓學生注重生物科學與實際生活之間的聯系,意識到生物學的重要性。
例如,種群、群落、物種、生態系統這些概念易被混淆,教師可以讓學生觀察一些圖片或視頻,創設情境,如觀察一座山上的生物,這座山上所有的山羊可以稱為一個種群;這座山上的山羊種群、松樹種群、老虎種群等所有種群組成群落;這座山上的群落和它的無機環境包括水、陽光、空氣等組成生態系統。又如,反射弧的講解,可讓學生體驗膝跳反射,引導學生找出反射弧的結構,加深印象。
3.比較法
比較法是通過比較事物的相同或不同特征,分析得出事物的本質特征。有許多概念字面意思、內部含義或屬性比較相似,通過比較后找出概念的突出特點,避免混淆相似概念。例如,比較減數分裂和有絲分裂的異同(見下表)。
減數分裂和有絲分裂比較
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續表
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從表1中看出減數分裂的概念中強調了“生殖細胞”“子細胞染色體數目減半”,而有絲分裂強調“周期性”“細胞的增值”,通過觀察染色體的行為可以判斷一個正在分裂的細胞處于某個時期。
4.概念圖法
概念圖法指用方框、圓圈、箭頭把相關的概念有機地聯系起來,并說明兩個概念之間的關系,將這些有關概念整合成網絡結構,有利于學生形成知識網絡。例如,動物和人體生命活動的調節(見下圖)。
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動物和人體生命活動的調節
5.實驗探究
通常按照提出問題、做出假設、設計實驗、得出結論、分析結果等一般探究過程引導學生學習概念生成。讓學生從觀察疑問中獲得興趣,然后積極思考,增強學生的動手能力、實驗探究能力、分析解決問題的能力。例如,光合作用、酶的探索過程和生長素的發現過程等,都可以通過實驗探索歸納總結生命物質的來源、功能和本質。滲透作用可以通過滲透模擬實驗、動物紅細胞吸水失水實驗、植物細胞的質壁分離實驗探究。
二、各種方法的綜合利用
根據課程需要,教師應該從不同的角度思考和理解概念,運用多元教學方法,靈活運用概念教學的方法,發掘學生的潛力,在教學中列舉一些科學實例,使學生領會生物學的重要性,創新思維,探索新的學習方法。
例如,講解減數分裂時,可用圖片展示其每個時期的特點;用動畫展示其整個變化過程;用比較法辨析有絲分裂和減數分裂的異同,增強學生的分辨能力。又如,光合作用的講解,用實驗探索分析總結概念,用動畫視頻深入分析其內部機制,比較光反應和暗反應的有關概念,找出兩者的區別和聯系。
三、總結及展望
一、哲學與生物科學的關系
生物科學和哲學之間有一定的聯系,也有一定的區別,一部生物科學的發展史,同時也是一部唯物史觀和唯心史觀斗爭的歷史。生物科學研究的是生物的產生、發展變化的客觀規律,回答的是客觀世界中某一領域的局部問題,而哲學則是對自然科學和社會科學的高度概括和總結,回答的是整個客觀世界的普遍規律,是有關世界最普遍、最本質的問題。因此,哲學是對世界總的根本看法,是世界觀。從這個角度上來看,生物科學是哲學探究整個物質世界的一個分支。在生物研究中要用辯證唯物主義的觀點和方法去研究生物,才能符合客觀世界的規律,避免“形而上學”。在生物教學中,不但要使學生獲得相關的生物學基礎知識,還必須通過情感價值教育使學生逐步形成辯證唯物主義的基本觀點和方法,幫助學生獲得用科學方法論解決實際問題和科學問題的能力。在強調素質教育,注重培養能力的現代教育中,“授人以魚,不如授人以漁”,使學生獲得科學的方法論,比單純獲得知識要重要的多。
二、唯物辯證思想在生物教學內容中的滲透
生物界的一切事物都是客觀的,一切現象都是符合客觀規律的,各事物之間又是相互聯系,相互制約,辯證統一的。這是哲學的基本思想,體現在生物教學中的主要內容有:
(1) 生物體結構和功能的統一。例如細胞內各細胞器的特殊結構與其行使的不同生理功能的統一,結構上相互獨立,在功能上卻相互聯系;DNA 分子的堿基互補和雙螺旋結構與遺傳物質復制和傳遞相統一;RNA的轉錄與翻譯與其結構的統一性;鳥類、魚類的外部形態和內部結構與生活環境的相適應等。
(2) 生物體局部與整體的統一。例如人體和動物體中各個器官、系統分別擔負著不同的生理功能,但相互密切配合、協調一致,組成一個統一的整體;生物體內承擔個助攻生活活動的生化反應,通過各個循環的反應,保證整個在、生命體的正常生命活動等。
(3) 生物與生物之間相互聯系;生物體與其生活環境相統一。例如生態系統中非生物物質和能量、生產者、消費者、分解者4種成分在生態系統的物質循環和能量流動中,各自以獨特的方式相互影響,相互依存,通過復雜的關系緊密結合成一個整體。各種生物體通過競爭、互利共生、種內互助等方式彼此相互作用。再者,各種生物的結構特征都是與其生活環境相統一的結果。
這樣的例子還不勝枚舉,充分說明了生物教學內容中滲透著諸多的唯物辯證思想,需要教師去發現并引導學生去學習思考。
三、 生物教學實踐中滲透哲學思想
? 既然生物教學內容中滲透著這么多的唯物辯證思想,這就要求教師在教授知識的教學實踐中,要抓住一切時機主動地、全方位地滲透唯物辯證思想。
① 滲透物質世界的多樣性和統一性觀點:辯證唯物主義指出:世界是物質的,自然、社會都是物質世界的不同形態,統一于世界的物質性。在教學中涉及整個生物界的生物都是客觀存在的物質實體,除病毒等少數種類外,生物體都是由細胞構成的。通過研究細胞的化學成分可以發現構成細胞的幾十種化學元素,在無機自然界都能找到,闡述了世界的物質統一性觀點。事實說明生物界和非生物界的統一性,也證實了世界的物質性的觀點。
② 滲透物質世界普遍聯系和發展的觀點:唯物辯證法中指出:世界是相互聯系、永恒發展的,因而要求用全面聯系的觀點、發展變化的觀點來看待世界,承認矛盾是事物的動力。生物界中的任何個體,生命活動中一切生理活動在個體水平、器官水平、細胞水平或分子水平上都是相互聯系的,這是事物內部之間的聯系;另外,任何生物在進化上具有一定的統一性。人類自身也是進化的產物,在解剖生理上跟動物即有區別又有聯系,這是事物間的聯系。物體結構和功能相適應,部分和整體相協調的觀點以及生物界統一性和多樣性相結合的進化論觀點都是詳細地闡述和滲透世界的聯系和發展的很好的題材,這類知識在生物教學中無不涉及。
四、 培養生物教師在教學中加強哲學教育的思想意識
中學階段的生物教學,學生的學習都計劃性、目的性地學習生物學知識,在一定程度上限制了學生的辯證思維和創新思維的能力。因而生物教師應看到這個薄弱環節,努力鉆研教材,探討教材,培養和提高自己的哲學意識,將生物知識的傳授與哲學知識聯系起來,真正幫助學生學會運用辯證的觀點和方法學習生物學知識。
例如:在初一生物課,教材內容首先安排的是學習生物體的基本結構,講述植物體的構成和動物體的構成。在授課過程中,教師常借助顯微鏡觀察洋蔥表皮細胞和人體口腔上皮細胞來講述這一方面的內容,這樣雖然很容易使學生接受生物體是由細胞成的,細胞是生物體的結構單位和功能單位整個觀點,但也會產生一定的誤解,所以教師在講述這方面內容時可穿插講述病毒等一些非細胞構成的生物體,培養學生養成全面看問題、辯證看問題的能力。再如在講述人類遺傳病這一節內容中的人類基因組計劃,既要讓學生看到科學的先進性也要讓學生看到科學所帶來的一些道德倫理方面的爭議;再如教師在教授人類的遺傳這方面內容時還可穿插講述生物體不是上帝和神創造的,生命是由物質構成,是客觀存在的,讓學生真正理解客觀實在的含義。這些知識點的教學過程無不需要滲透世界的本質是物質的、運動的等唯物辯證主義思想。 又如,在講授種子植物和孢子植物知識時,教師可以讓學生自己總結出植物的生活環境由水生、陰濕、陸生、結構由單細胞、多細胞,生殖方式由孢子、種子的變化規律,最后總結概括出植物進化發展過程,從而使學生認識到物質世界不是孤立的而是發展變化的,既為生物進化論的學習打下了基礎,又培養了物質世界是普遍聯系與變化發展的思想意識。
因此,生物教師在教學中,首先培養自己的哲學意識,才能將這種哲學意識潛移化,耳濡目染地傳授給學生,培養學生正確的世界觀和方法論,使社會上的偽科學無法影響我們具有免疫力的年輕一代。
五、 在教學中滲透辯證唯物主義思想的幾種途徑和方法
一、新課標圖文并茂的教材編排為生活化教學奠定了基礎
課程標準明確指出:“生物課程應植根于現實、面向未來。”翻開生物新教材,我們驚喜地發現,新教材在內容上和舊版教材有了天壤之別。每個必修模塊的開篇處,都有專門的科學家訪談錄,以采訪當今卓越的科學研究者的形式,向我們展示生物科學的發展現況及前景。如《分子與細胞》中的《探索生物大分子的奧秘──與鄒承魯院士的一席談話》。每一章節內容的開篇處,又配以精美的畫面、名人名言或對生命活動的精彩描述來誘導我們沉迷于生命科學的魅力。例如,《走進細胞》這一章引用了美國細胞生物學家威爾遜的話:“每一個生物科學問題的答案都必須在細胞中尋找。”《細胞的能量供應和利用》中,在蚱蜢綠葉的畫面上,編者采用了一段生動活潑的文字描述:“新葉伸向和煦的陽光,蚱蜢覬覦綠葉的芬芳。它們為生存而獲取能量,能量在細胞里流轉激蕩!”所有這些嶄新的內容,大大開闊了學生的視野,讓他們欽佩于科學家睿智的思想,沉迷于多彩的知識內容,從而迫不及待地想要去揭開生物科學神秘而又美麗的面紗。學生思想上主動要求學習,無疑對教師的教學工作起到了很大的減負作用。
生物新教材中為我們介紹了一系列與生物學有關的職業,如醫院里的檢驗師、生物技術產業的研發人員、化石標本的制作者、神經外科醫生、景觀設計師等。這方面的內容在舊版的生物教材里是完全沒有的,這是一個偉大的創新,把學生最關心的問題呈現出來。在教學中,教師可以指導學生通過互聯網或課外書籍查閱相關內容,或者讓學校組織感興趣的同學去參觀從業人員的工作環境,讓學生了解相關職業的特點,對指導他們將來從事自己感興趣的、適合自己的工作有很大幫助,這無疑讓我們的教育更加現實化、更加貼近生活。
二、課堂教學生活化是實現生活化教學的重要舉措
新教材內容的編排已經體現出本次課程改革在內容上強調聯系生活、社會、學生實際。新課程實施過程中也進一步強調關注學生的經驗,強調教學要反映社會科技的進步,滿足學生多元化的發展需求。因此在教學過程中,教師應充分關注學生的生活經驗,加強書本知識與生活的聯系。不難發現,在生活中蘊藏著巨大的甚至可以說是無窮無盡的教學資源,如果教師能將生活中的教學資源與書本知識兩相融通,讓學生感受到書本知識學習的重要意義和價值,就能激發學生的學習興趣和動機,從而主動地、深入地進行探究性學習。
1.課堂教學生活化,可以激發學生的學習興趣
愛因斯坦曾說:“興趣是最好的老師。”在教學中聯系生活創設問題情境,能很好地激發學生的興趣。高中生物教材中有許多基本概念和基本原理需要學生理解記憶并學會應用。如果僅憑教師課堂上一味地灌輸,必然會讓學生感覺乏味甚至失去興趣。因此,在生物教學中,設計恰當的教學情境,對于課堂教學起著很重要的影響作用。
例如在學習《植物生命活動調節》時,通過創設這樣的問題情境導入新課:大家平時看到放在陽臺上的植物的枝條生長會出現怎樣的現象呢?(向光性)大風過后,水稻植株倒伏,過一段時間又出現怎樣的現象,這又是為什么呢?(根向地性,莖背地性)要回答以上問題,就得學習植物生命活動的調節。
又如《細胞呼吸》一節的內容理論性強,要把整個過程徹底理解,不少學生會存在一定困難。在教學中,就一些日常生活例子,創設情境,讓學生思考:酸奶是怎樣制成的?為什么新鮮水果、蔬菜放在冰箱中能保存時間長些?腐爛的橘子為什么會散發酒味?米酒和葡萄酒釀造的原理是什么?通過這些與生活息息相關的現象,不僅引起同學們的思考,更激發了學生探究與細胞呼吸有關知識的內在動力,在教師的引導下,積極主動地對細胞呼吸的原理、過程、外界影響因素、實際應用等一系列相關知識進行深入探討。
2.課堂教學生活化,可以營造寬松的學習氛圍
課堂教學,絕不是教師一味地講、寫,學生埋頭聽、記,而應注重師生之間的相互學習與交流。教與學,是師生雙方的事,這種高級思維活動的交流,沒有一種相互融洽、相互尊重的情感氛圍,就很難有默契的配合。課堂教學生活化,可打破課堂沉悶的局面,營造出一種寬松的學習氛圍,有利于師生之間的交流,有利于學生對知識的掌握。
比如在講到《人類遺傳病與優生》時,筆者一上課就跟學生講:“學習本節課的內容對你今后的生活具有重要的指導意義。”學生面露會心的微笑,“請大家認真學習,仔細聽講,不然的話到時候犯了錯誤可就慘啦!”學生大笑,精神也為之一振。在講到近親結婚的危害時,筆者又及時拋出兩位名人達爾文和摩爾根的婚姻家庭的案例,并發問:“達爾文和摩爾根生物學學得那么好,怎么也會犯這種嚴重的錯誤呢?小說《紅樓夢》中賈寶玉與薛寶釵結婚最終以悲劇而告終,如果我們將結局改為賈寶玉與林黛玉結婚,從現代遺傳學角度來分析就一定會是喜劇嗎?”就這樣,整節課在輕松愉悅的氣氛中順利地完成了預定的教學目標。
這些源自生活的例子,都能緊緊牽著學生的“鼻子”,既活躍了課堂氣氛,又引起學生的深思,可收到極佳的效果。
3.課堂教學生活化,可以提高保持自身健康的意識
“一切為了學生發展”是新課程改革的根本理念,學生的發展是全面的發展,包括知識、技能、情感、價值觀等方面的發展。生物學課程的目標是提高每個學生的生物科學素養,其別注重生物科學意識的培養。結合課本知識,使課堂教學生活化,能有效地提高學生保持自身健康的意識和能力。
比如在講到《細胞的癌變》時,教材介紹了癌癥發生主要是外界致癌因子誘導使機體發生基因突變所致。學生對癌癥產生的原因以及怎樣預防癌癥發生的措施是很感興趣的。教師可多搜集一些資料來介紹或布置家庭作業:如根據致癌因子誘發基因突變原理,談談生活中我們采取哪些措施來預防癌癥的發生。在講到《血糖平衡的調節》時,順帶介紹糖尿病的發生與人的飲食習慣和生活方式之間的關系。在講到《免疫失調引起的疾病》時,重點介紹了艾滋病的發病機理和預防措施。通過這些生活中的例子,使學生保持自身健康的意識大大提高。教學生活化不僅體現在知識傳授上,還體現在情感、態度、價值觀的培養上。上課時針對社會上一些人談“癌”色變的現象,筆者給學生介紹了一些地方評選出來的“抗癌明星”,在醫生下了死亡通知書后,照樣十幾年、二十幾年活下來。讓學生明白,得了疾病并不可怕,最重要的是不能喪失對生活的信心。
三、聯系生活實際,深化知識應用是生活化教學的鞏固和拓展
現實生產生活中蘊含著大量的生物學問題,生物學知識在現實生活中有著廣泛的應用。因此,學習了生物學知識后,教師應及時帶領學生在課堂內外走進生活,嘗試用所學的知識分析、解釋日常生活中的生物現象,解決日常生活中的生物學問題,使學生更深刻地體會到生物學巨大的應用價值及其魅力,逐步培養學生的應用意識和解決實際問題的能力。這與素質教育的要求是完全符合的,與高考的能力要求也是符合的。
比如學完高中生物《光合作用》的知識后,引導學生思考“農業生產中怎樣提高光合作用效率?”并將這個問題具體化:“樹影下的小麥為什么生長不好”“為什么種植密度過大過小都降低產量”“為什么溫室大棚栽培要適當增加二氧化碳”等問題。在學習《物質的跨膜運輸》后,隨即提問“為什么要中耕松土”“為什么鹽堿地上植物不能生長或生長不好”等問題。學生在分析思考并解決這些問題的過程中學會對知識的應用。運用所學知識,解決生產生活問題是生物學教學永恒不變的主題,是培養具有一定生物學素養的合格人才的需要,也是素質教育和新課程的要求。
四、讓生物學教學植根于生活的土壤中,也是順應新課程標準的要求
新課程標準已在我省的中小學全面實施。新舊課程觀的最大區別是:新課程標準摒棄了舊課程觀中那些過于強調知識的傳授,過分重視學科的本位性,教學內容繁、難、偏、舊,缺乏與社會生活、學生生活的密切聯系等種種弊端,取而代之的則是把認知、情感與實踐技能作為一個完整的體系統一于教學的整個過程中。課堂教學生活化,讓生物學教學植根于生活的土壤中也是順應新課程標準的要求。實現課程生活化、社會化和實用化,用生活化的內容充實課堂教學,可以為我們的課程增添時代的源泉和生活的活力。在高中生物課堂中如何開展生活化探究教學,促進學生書本知識向實踐能力的轉化,促進學生的全面發展一直是我們研究的課題。要做到課堂教學的生活化,做一個有心人,實現從“教書匠”到“教育的研究者”的轉變,對教師來說確實很辛苦,要花大量的時間和精力在資料的收集與整理上,但這也是當今社會對教師的基本要求。
缺少生活經驗的生物課是不完整的課,缺少生活經驗的生物教學是不完整的教學。生物學教學生活化的實質就是密切生物學教學與學生生活、經驗的聯系,理論聯系實際,重視學生生活經驗在教學中的運用、拓展和提升。但并非所有生物學知識都能“生活化”,也并非所有生活素材都能為生物學教學服務。教師不能為了“生活化”而生拉硬扯,應該具體情況具體分析,深入挖掘生活素材,尋找教材和學生生活的最佳結合點,讓學生在平常生活中學習生物學,學好生物學后更好地造福于生活,這是生物學教學“生活化”的真諦。
參考文獻:
[1]謝建中.新課程背景下的高中生物學生活化教學.生物學教學,2006(11).