生物学论文(收集5篇)
时间:2024-06-30
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在以往高考制度的影响下,生物学科一直被边缘化,导致我们的教育管理部门、教师、学生对生物课形成了一种错误的认识,认为生物课是一门可有可无的副课,没有必要进行系统的学习。如果这一错误的思想不能得到及时纠正,要想教好生物课、学好生物课都是不现实的。因此,在新的学习阶段开始前,我都会和学生进行思想交流,这种交流不是简单的说教,而要进行多种有预设、有准备的交流。如生物学为什么变得越来越重要?我不会直接用说教的方式进行讲解,而是让学生自己去找资料,用写论文的方式解决。我要求学生搜集整理详实的论据和事例,并让他们在课堂上进行展示和交流。这种交流活动不仅能够提高学生自主学习的能力,而且提升了他们的分析能力。又如,我会根据学生所处的生活环境找出与教学内容相关的问题,让他们利用生物学的知识进行解决。如在生态系统教学的过程中,我会让学生用自己所学的知识解决猫和老鼠数量变化所产生的后果。这种问题与生活环境紧密相连,会激起学生主动学习的欲望,还会让学生感受到生物知识的用途,他们自然而然地产生了学习的兴趣,并且认识到学习生物的重要性。
二、教师要学会把课堂交给学生,让学生成为课堂的主人
新课程标准要求生物教学要以实践为主,如果教师不把课堂交给学生,学生自主实践就很难实现。在具体的教学中,我经常采取的办法就是先让学生进行预习,对要学的内容提出假设,然后根据假设设计实验方法和步骤,最后对实验结果进行猜想。在课堂中,我会把具有相似理论的学生分成一组,让他们在组内对自己的假设进行再次论证和补充。当学生完成再次补充和论证后,我就会组织学生按照自己的想法进行实验操作,最后让不同的小组进行对比。这种方法就是把学习的过程都交给学生,学生因为有了较大的自主性,所以学习的积极性很高,而且学生通过自己的研究和实践体验到了学习的乐趣。此外,教师也会有更多的时间对学困生进行指导,从而达到教学效益的最大化。
三、创设问题情境,激发学生学习生物的兴趣
一、加强和改革实验教学,激发学生学习物理的兴趣
物理学是一门实验科学,物理概念的建立与物理规律的发现,都以实验事实为依据。实验是物理学的重要研究方法,只有重视实验,才能使物理教学获得成功,学生只有通过实验观察物理事实,才能真正理解和掌握知识。
1.通过趣味新奇的物理实验演示,激发学生的好奇心理,从而激发他们思索的欲望。
例如,在讲授"大气压"一节时,可在装满水的杯上用硬纸片盖住并倒过来,发现水并不流出,纸片也不下落,使学生确信大气压的存在。接着让两个学生做马德堡半球实验,使他们感觉到巨大的大气压力,这样就会使学生对这节课感兴趣、印象深、易理解、记得牢。又如在讲授水不善于导热的内容时,在装满水的大试管里,放入一条小金鱼,并用网状物将其隔在试管的底部。当在试管上部加热直到沸腾时,底部的鱼还在自由自在地游动,说明水不善于导热。当在试管底部加热时,不一会小金鱼就会肚子朝天--死了,这说明水传热主要是通过对流来实现的。通过实验演示,能激发学生的兴趣,使学生的注意力集中。
2.用实验导入新课的方法,使学生产生悬念,然后通过授课解决悬念。
每节课的前十几分钟,学生情绪高昂,精神健旺,注意力集中,如果教师能抓住这个有利时机,根据欲讲内容,做一些随手可做的实验,就能激发他们的学习兴趣,使学生的注意力集中起来。如在讲动量和冲量时,让两支相同的粉笔分别从同一高度直接落到桌面上和落到有厚毛巾铺垫的桌面上,可以发现直接落到桌面上的粉笔断了,落到厚毛巾垫上的另一支却完好无损,老师由此引人动量和冲量知识的讲授。又如在讲圆周运动的向心力时,可用易拉罐做成"水流星"实验,按照常规认识,当易拉罐运动到最高点时,水必往下洒,但从实验结果看却出乎意料之外,水并没有下落。接着使转速慢下来,学生们会发现慢到一定程度后水会下落,接着提出问题:要使水不落下来,必须满足什么条件?从而引入课题,使学生在好奇心理的驱使下进入听课角色。
3.用具有惊险性出乎学生意料之外的实验激发学生的学习兴趣。
人类的兴趣与好奇心紧密相联。培养好奇心的关键在于使新信息的刺激出乎学生已有的"认知结构"之外,即出乎学生的意料之外。例如,在讲授机械能守恒定律时,可用一个单摆来做实验。先将摆球拉个较大的角度使之贴近眼睛,人站着不动,然后放手,使单摆摆动起来。很多学生都替老师担心,生怕摆球会碰到老师的眼睛。实验结果却出乎学生的意料之外。通过实验,把学生的注意力集中起来,为下一步解决"为什么"作好准备。
4.把实际生活中的现象跟物理实验联系起来,使学生感悟实际生活的奇妙和规律性。
根据学生求动、求知、求趣、求异、求新等心理特点,精心组织和设计课堂讲授内容和实验内容,把课本知识和生活实际联系起来。例如,在讲到圆周运动的线速度方向时,利用电影《刘三姐》里"抛绣球"的故事,并准备好"绣球"进行实验,一定会引人人胜、妙趣横生。抛"绣球"时,只有"绣球"和接球人的连线是"绣球"在该时刻的切线方向时,才能够接到"绣球",这个方向就是"绣球"在该时刻的线速度方向。通过这个实验,学生很快就理解和掌握了,而且也记得牢,直到几年后,有些学生还说这个实验很有趣,印象深刻。
通过演示实验,使抽象枯燥的知识变得生动而富有刺激性,可以使学生感兴趣,从而调动学生的积极性,主动参与学习,增加"实用时间",变被动学习为主动学习,提高学习效果。
二、教师授课时要有良好的教学艺术
在教学中,教师富有哲理的幽默,能深深地感染和吸引学生,使自己教得轻松,学生学得愉快。
1.生动风趣,激发和提高学生的学习兴趣。
教学是一门语言艺术,语言应体现出机智和俏皮。课前,教师要进行自我心理调整,这样在课堂上才能有声有色,才能带着愉悦的心情传授知识,从而使学生受到感染。事实表明,教师风趣的语言艺术,能赢得学生的喜爱、信赖和敬佩,从而对学习产生浓厚的兴趣,即产生所谓"爱屋及乌"的效应。
例如,在讲"核外电子离核越远能量越高"时,向学生打比方:"这好比你们小时候还是婴儿时,你爸爸将你抱在怀里;你学会走路了,你爸爸将你牵在手上;你再大一点,你爸爸则说:''''走,外面玩''''。"又如在讲楞次定律时,可以这样比喻:在被太阳晒过的烂泥塘里,当人踩上去时,稍硬的表面会阻碍你下沉;当下沉后,你想拔出腿来,烂泥又会阻碍你拔出腿来。再如,在讲理想气体等温变化的微观解释时.可这样比喻:你们班五十人,在教室里显得很挤,容易产生碰撞;而当把你们放在大礼堂时.碰撞的机会就减小了。
教学生动风趣,不但能活跃课堂气氛,而且能加深学生对知识的记忆。例如:在讲势能时,可向学生说,当天花板上有一根鸡毛向你头顶上落下时,你将怎样?学生肯定会说:"这有什么可怕的。"如再问,若你头顶上的电风扇落下呢?学生肯定会下意识地手盖头顶,"那还不快跑"。从而说明物体的势能和质量有关。在讲势能和相对高度有关时,可以用从课桌上跳下来和从三楼上跳下来进行比较,肯定会收到良好的课堂效果。
风趣的语言,还可以增强学生的自信心。例如,讲评试题时,先不说答案,而是伸出右手食指和中指,说,"是这个",学生当然会明白这表示第二个答案正确,同时还明白这还表示"胜利"的意思,然后接着说:我们班永远是"这个",从而使枯燥无味的教学变得生动活泼而有趣,逐渐把教学活动推向高潮。
在授课时,如果在适当的时机故意讲错,也会收到良好的教学效果,使学生记得牢。例如,在讲到绝对温度的单位是"开尔文"时,故意说成"就是那个发现进化论的开尔文",讲完后,学生们先是一楞,然后几乎全班同学齐声回答"那个是达尔文",这样整个课堂气氛就都活跃起来了。
2.教师授课时,要有丰富的情感,从而激励学生的学习情趣。
丰富的情感,是课堂教学语言艺术的运用,也是教师道德情操的要求。一个教态自然的优秀教师,走进课堂应满脸笑容,每字每句都对学生有一种热情的期望。大多数学生的进步都是从任课教师的期望中产生的。富有情感色彩的课堂教学,能激起学生相应的情感体验,能增强他们的理智感,能激发他们的求知欲,能使他们更好地感受和理解教材。
教学一方面是进行认知性学习,另一方面是情感交流,两者结合得好能使学生在愉快的气氛中,把智力活动由最初简单的兴趣,引向热情而紧张的思考。所以教师要热爱学生,消除学生对老师的恐惧心理。当师生之间形成了一种融洽、和谐、轻松、愉快的人际关系时,就能更好地调动学生的学习积极性,同时指导学生改进学习方法,让学生在物理学习中变被动为主动。
教师授课时的语言、声调、动作要富有感染力。准确的措词、生动的语言、形象的描绘、柔和的声调、富有表现力的动作表情融为一体,可使学生在45分钟内不仅学到物理知识,而且还有一种美的享受。在对物理概念、物理现象和物理规律进行叙述时,要做到抑扬顿挫,声音的高低、发音的长短、感情的运用等,都要求教师根据具体内容进行精心设计。
3.讲述有趣的物理现象、物理学史和物理学家的故事,激发学生学习物理的兴趣。
介绍物理学史的发展、物理学家的情况,是对学生进行辩证唯物主义、爱国主义教育的好教材。如"指南针"是我国古代四大发明之一,会使学生有很强的民族自豪感和自信心。再如"爱迪生和白炽电灯"的故事使学生了解了科学家的成才之路,并深深地体会到"天才等于百分之一的灵感加百分之九十九的汗水"这一道理。
给学生适时讲授有趣味的故事是满足学生学习兴趣的一种补偿方式。例如在讲到玻意耳--马略特定律的时候,介绍定律的来历以及不同国家对定律的不同称呼可以吸引学生的注意力,为进一步学习创造良好的氛围。当讲到历史上曾有一位学者叫赫曼,为了验证天电(闪电)与他电是否是同种电,竟被雷电击死在实验台上时,课堂一片寂静。当讲到秦始皇在建阿房宫时用磁石来防刺客时,课堂上又是一片活跃气氛。
4.教育学生留心观察现实生活中的物理现象,从现象中感知物理意义。
物理学是以观察和实验为基础的科学,很多物理定律和规律都是从观察中发现的。例如,牛顿通过对苹果落地的思索,发现了万有引力定律;伽利略通过观察吊灯的摆动发现了单摆的等时性。通过举例,引导学生观察实际生活中的物理现象。例如,油罐车为什么要拖一条尾巴--铁链?在干燥季节里,在黑暗中脱下化纤衣服,往往能看到火星闪烁,这是什么现象?通过引导,学生会在生活中发现各种各样的物理现象。有一位学生问过我,在他家附近的抽水站,当通电抽水的瞬间,会发现几根通电导线抖动起来,为什么呢?我并没有直接给出答案,而是引导他思索,最后使他恍然大悟。
5.给学生创造成功的机会,增强学生的自信心。
每个人都有一种自我实现、获取承认、取得成功的愿望和需要。成功时,会情绪高昂、兴趣倍增;多次努力仍然失败时。就会产生畏难情绪,影响积极性。其实,中学生感到学物理难并不都是学生的智力问题,相比之下,非智力因素的影响更大。因此,给学生创造一个成功的机会,是提高学生学习情绪的一种有效方法。
在教学中,可以结合教材和学生实际,设置教学内容的层次与梯度、适应学生的智力发展创设更多的条件让每个学生都能取得学习上的成功,使他们获得心理上的满足。例如.在设置课堂提问的内容与对象时,可根据不同的学生提出不同的问题,难的问题不应提问差生,以免他们由于答不出而处于尴尬的境地,从而产生自卑感。在布置作业时,要根据不同的班级、不同的学生布置不同层次的题目,使不同层次的学生都能获得成功的喜悦。在每单元授课完后,要认真进行单元归类复习,精心设计测试题,对于较难的题目在复习时可进行一些暗示,对差班甚至不惜"漏题",使他们在复习时具有针对性,在测试时获得一定的成功,从而激发和巩固他们的学习兴趣。
所谓的GMOs(Geneticallymodifiedorganisms),是指经遗传修饰了的生物体。转基因作物就是GMOs中的一种。目前在国际上对GMOs存在下列截然不同的观点。
一种是赞同大力发展GMOs的观点,其理由是基于下列几点。
1)具有明显的经济效益
下面有几个数字能说明问题。如美国,1996年时70%的转基因Bt棉花不再喷洒杀虫剂,产量提高70%,每公顷节约140~180美元;美国原来每年约有一半的玉米田(3200万hm2)受棉铃虫危害,丧失金额达10亿美元,但种植转基因Bt玉米后,产量提高9%,而经济效益1996年是190万美元,1997年达1900万美元;在加拿大,在1996年种植了1200万hm2耐除草剂油菜后,产量提高9%,经济效益达600万美元;中国种植转基因抗虫棉花,从1997~2000年的4年,总的经济效益达3亿3千7百万美元。全世界2000年转基因作物产品的价值为30亿美元,预计到2010年时价值可达300亿美元。由此可见,经济效益是十分明显的。
2)解决发展中国家人民的饥饿问题
世界人口,特别在发展中国家,会不断增长是肯定的,而粮食如何能随着增长的人口同时增加,是一个全世界关心的严重问题。不少人认为,基因工程技术,特别是转基因技术,将是解决21世纪不断增加人口对粮食需求的唯一途径。1999年,在英国皇家学会曾召开过一次世界上有关科学院共同讨论GMOs问题的会议,会议上一个发展中国家科学院院长认为:"我们与欧洲的一些发达国家不一样的是他们国家人口少,已经有足够的粮食,可以不发展转基因技术。而我们是发展中国家、人口多,需要大力发展转基因技术来解决我国的粮食问题"。转基因技术不仅能提高粮食或作物的产量,并可提高其品质。全球每年由于维生素A缺乏症导致50万人失明,100万儿童死亡,这类事件多数是发生在以稻米为主食的发展中国家的贫困人口中,特别是非洲。瑞士科学家IngoPetrykus领导的研究组用基因工程技术培育出一种称为"金稻"的水稻,这是一种具高含量维生素A原物质的水稻,有可能解决维生素A缺乏症问题。
3)可能大大缩短作物生长期
西班牙科学家从拟南芥菜中提取一种基因插入柑橘树中,使原来要5~6年才能成熟的柑橘树,在一年内就开花结果(Penaetal.,2001);又如德国科学家培育的马铃薯在栽种后15周就能收获马铃薯,比普通马铃薯块茎收获时间要提早7周之多,这种新品种并能产生一种细菌酶,可以把能使马铃薯萌芽的焦磷酸盐分解而阻止其出芽(Farreetal.,2001)。
2001年7月联合国开发计划署(UNDP)的第12期《2001年人类发展报告》中对基因改良技术的可利用性的一面也是充分肯定的。《报告》指出,尽管充满争议,基因改良生物(GMOs是一种翻译方式)可能成为发展中国家的突破性技术。在承认需要面对基因改良技术所带来的环境和健康等方面风险的同时,仍要注意到这一技术在生成抗病毒、抗旱和富有营养的作物方面具有的独特潜力,这些作物能够大幅度减少目前仍困扰着全球8亿人口的营养不良现象。《报告》认为基因改良生物带来的风险可以得到控制。
另一种观点是全面对GMOs持否定的态度。特别是"绿色和平组织"等一些非政府组织,他们不仅游行、抗议,有时甚至采取行动。2001年8月28日中央电视台新闻30分节目中播出了法国的反对GMOs的群众,拿起了镰刀大量的砍除已长得很大的转基因玉米,因为法国食品安全机构在递交给政府的一份报告中说,"在受测试的玉米种子中,大概41%的样品含有转基因物质成分。此外,一小部分油菜种子和大豆种子也含有转基因物质"。报告还指出,"我们观察到的一些现象使我们得出结论,常规食品含有转基因物质的现象并不仅限于我们所研究的种子。现在常规谷物的种子或作物含有微量转基因物质的可能性已成为现实"。
绿色和平组织在对一片赞扬声中上述的"金稻"也持截然相反的立场。当然他们对任何转基因产品都是反对的,他们认为转基因技术存在着不可预测、不精确、和不可逆转等问题。与其他基因工程技术一样"金稻"没有解决根本的安全问题,对环境有潜在的威胁。他们引用营养学家的意见说,贫困人口的饮食结构中缺乏脂肪,为之才影响了他们吸收大米中维生素A。因此"金稻"解决不了维生素A缺乏症。从营养学角度考虑,转基因技术能够解决饥荒的理论是没有充分依据的。他们甚至认为不论是在发达国家或是发展中国家,想仅仅凭借某一种技术力量解决复杂的社会和经济问题是不可能的。对上述能使传统产品大大缩短生长期的转基因技术,环境保护主义者也持强烈反对的态度,他们认为这些作物对环境和健康的长期影响还不得而知。在他们的强烈反对下,西欧目前实际上禁止对转基因作物作商品化的种植。
2转基因作物的潜在生态风险
关于转基因作物的潜在生态风险早在1992年公布的《生物多样性公约》条款中就已明确提出来,要求制定或采取办法酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物(LMO或GMO)在使用和释放时可能产生的危险,既可能对环境产生不利影响,从而影响到生物多样性的保护和持续利用,也要考虑到对人类健康的危险。对环境产生不利的影响,包括了对农田生态系统的影响,以及自然生态系统的影响,影响是多方面的,我们已有文章报道(钱迎倩等,1998),在Kjellsson(1997)的基础上列了表1。
表1中所列的不少是生态风险,转基因作物因为是人工制造的品种,我们可以把这些品种看作为自然界原来不存在的外来种。一般说来,外来种对环境或生物多样性造成威胁或危险会有一段较长的时间。有时需10年的时间,或更长的时间。转基因作物商品化种植至今最长也就是5~6年的时间,一些潜在风险在这么短的时间内不一定能表现出来。可是有些风险在实验室水平上已经证实。如Mikkelsen等证实抗除草剂转基因油菜的抗除草剂基因可以通过基因流在一次杂交、一次回交的过程已转到其野生近缘种中(Mikkelsenetal.,1996)。这就是表中所指出的在农田生态系统中可能产生新的农田杂草。没有预料到的是转基因作物自身变为杂草成为现实的时间来得如此之快。根据2001年8月的报道,在加拿大主要的转基因作物是耐除草剂的GM油菜,但它们正在变成杂草。农民们正在与他们农田里的一种新的有害植物作斗争。因为在他们农田里已出现了未种植过的GM油菜,而这种植物能抗常规使用的除草剂,要杀死它们还较困难。曼尼托巴大学的植物科学家MartinEntz说,"GM油菜传播的速度要比我们想到的要快很多,而要控制它是绝对不可能的"。加拿大食品检验署已劝告农民们用另外的药剂来杀死他们。可是其它的药剂能把农民种的作物杀死,在某些情况下,GM油菜对这些药剂却具有抗性。这些GM油菜真正成为所谓的"超级杂草"。
表1转基因植物释放到环境后潜在的风险
对环境有害的影响造成影响的过程
农田生态系统Agro-ecosystem
增加杀虫剂的使用抗性的选择和转运到可相容的其它植物中
产生新的农田杂草基因流和杂交
转基因植物自身变为杂草插入性状的竞争
产生新的病毒不同病毒基因组和转基因作物的病毒外壳蛋白的重组
产生新的作物害虫
病原体-植物相互作用
食草动物-植物相互作用
对非目标生物的伤害食草动物的误食
自然生态系统Naturalecosystem
侵入到新的栖息地花粉和种子的传播
干扰
竞争
丧失物种的遗传多样性基因流和杂交
竞争
对非目标物种的伤害改变了互惠共生关系
生物多样性的丧失竞争
环境的胁迫
增加的影响(基因、种群、物种)
营养循环和地球化学过程的改变与非生物环境的相互作用
(如转基因植物与N2固定系统)
初级生产力的改变改变了物种的组成
增加了土壤流失增加的影响(与环境、物种组成的相互作用)
再举一个例子是GMOs对生物多样性的影响。Losey等(Loseyetal.,1999)的实验结果在Nature上发表后引起了很大的轰动。他们在实验室中用加有Bt玉米花粉的马利筋叶片来喂饲大斑蝶幼虫,加普通玉米花粉及不加玉米花粉的马利筋叶片作为对照,结果说明喂饲加有Bt玉米花粉的马利筋的幼虫第二天死亡10%以上,4天后死亡44%,而对照全部存活。此外,对加有Bt玉米花粉的马利筋摄取量小,幼虫生长缓慢,重量只有喂饲无花粉叶片的幼虫的一半。从另外一角度也可能威胁大斑蝶的生存,在无转基因抗除草剂作物前,除草剂一般只能在作物种子萌发前喷洒一次。在种植抗除草剂作物后,就可在作物生长期多次喷洒除草剂,杀死杂草而对作物无威胁,随着多次除草剂的喷洒,马利筋就大量减少。由于大斑蝶的惟一的食物是马利筋,随着马利筋大量减少,也就威胁到大斑蝶的物种的生存。大斑蝶是一种非常漂亮的蝴蝶,深受美国人民的喜爱。还有另外几个对生物多样性造成威胁的例子,已在另外文章中报道了(钱迎倩等,2001)。GMOs对环境的其它方面影响,我们也作过报道(钱迎倩、马克平,1998),国际上近年来普遍重视生物安全的研究工作,随着时间的推延,会不断有新的报道。顺便也要提到关于对人体健康问题,据报道,美国市场上已有千种以上的食品是从GM作物来源的,因为至今还没有一个实验证据证明被政府批准作商品化种植的GM产物对人身健康造成危害。即使这种情况,美国农业部对某些GM产物还不允许作为人类的食物,只能作为牲口饲料。2000年美国曾发生一事件,StarLink公司培育的抗虫的Bt玉米,农业部担心一部分人可能对这种玉米内含有Cry9C蛋白质而引起过敏反应,因此只允许作为动物饲料。但是StarLink公司却把这种玉米出售给生产人类食品的工厂,从而在杂货店的食品架上就出现了含转基因玉米成分的煎玉米卷、玉米点心和其它玉米食品。美国农业部发现后,不仅迫使这些食品从货架上收回,把去年生产的所有玉米都作为转基因玉米来处理。因为转基因玉米的价格要比常规玉米的低,因此造成种植常规玉米的农民及中间商蒙受损失,也影响到整个玉米出口量下降。
上面提到法国食品安全机构在普通玉米种子中已检测到转基因物质,其含量通常不超过0.1%,安全机构负责人声称,"食用这些谷物生产的食品对消费者造成危险的可能性非常小"。
3拟采取的对策
生物技术这门高新技术在解决医药、农业、环境等各个方面问题确实是一条重要的途径,并会带来巨大的经济效益和社会效益,这一点是不容置疑的。但GMOs对环境及人体健康的安全性也是不能忽视的。UNDP《2001年人类发展报告》呼吁,人们应对基因改良生物的长期影响做进一步研究,并提倡对基因改良产品做标记,以便使顾客做出知情的选择。《报告》并指出,生物技术和食品安全问题往往是政策欠妥、法规不当和缺乏透明度的结果。
提出下列几点对策:
1)2001年5月23日国务院总理朱镕基签署第304号中华人民共和国国务院令,公布了《农业转基因生物安全管理条例》,规定了国务院农业行政主管部门负责全国农业转基因生物安全的监督管理工作,并建立农业转基因生物安全部际联席会议制度;还规定列入农业转基因生物目录的农业转基因生物,由生产、分装单位和个人负责标识、未标识的,不得销售。农业转基因生物标识应当载明产品中含有转基因成分的主要原料名称等等。《条例》的颁布,为转基因作物及其产品的安全使用打下了重要的基础。下一步有两个重要的工作可能应该重视的,一个是转基因作物的安全问题涉及的部门多,部门之间的合作与协调是一个重要而复杂的问题;第二个是宣传、教育、贯彻落实问题,转基因作物将涉及到广大农民,目前中国农民对什么是转基因作物、转基因作物可能带来的潜在风险,为什么要采取标识制度等等方面的教育十分重视。
2)切实加强生物安全的科学研究工作。发达国家,尤其是欧洲一些国家,在生物安全方面较早就开展了研究,而中国在这方面还处于刚起步或尚未开始的阶段。对农田及自然生态系统中一系列的生态风险的研究如何起步,如何切入,得到的结果往往既有正面效应、又有负面影响。对此又如何作分析等等一系列问题有待研究。在对人体健康影响问题,可能与生态效应一样,得到结论有一个时间问题。可能在短期内得不到结论。这些问题都是在考虑生物安全科研时可供思考的问题。
3)提高粮食产量,解决饥饿问题有一个创新的问题。前面已经肯定,转基因技术是解决粮食短缺的一条重要途径,但应该说不是惟一的途径。中国育种家袁隆平培育出来的"超级稻"最高亩产可达1139kg,他的杂交水稻提高的产量可解决5000万人的吃饭问题。因此研究新的提高粮食产量及品质的途径,走创新之路是非常重要的。
考试(中考、高考)能提高社会、学生对生物学科的重视,但实质上那只是对其“分数”的重视。有了考试,未必一定能让社会、学生体会到生物学科的不可替代的价值,教师也未必能真正实现生物学科的教育价值。事实上,生物学科的高考说取消即取消,从某种程度上也反应了即使在属高考科目的年月中,生物学科也并没有凸现其重要的或不可替代的学科教育价值。
因此,要真正让生物学科在中学课程体系中占有一席重要地位,让社会、学生真正重视中学生物学教学,我们必须切实重视中学生物学科教育价值的实现,这样无论考与不考、怎么考,中学生物教学一定会有稳步可持续的发展。
一、生物学科的教育价值
课程理论告诉我们,课程牵涉到各种价值取向。目前社会上各种不同的价值取向已经开始对学校课程产生了较大的影响,教育者若要在价值日渐多元的社会形势下担负起课程价值整合和实现的使命,必须成为理性的行动者。生物学科教育价值可从学科教育价值关系中的主体(社会需要、个体需要)和客体(生物学科教育价值属性)来分析。
就生物学科来说,社会需要体现在中学生物学科设置和生物学科教学总体要求上。目前的生物学科教学大纲中,生物学科教育的社会需要尚未充分体现,主要原因是其能力目标、技能目标、德育目标等太过原则、笼统,而知识目标过分强调系统、严密。从中学生物教学具体情况而言,生物学科的教育目标应放在人与自然的开放系统中,从生物科学自身发展、生物科学对社会发展的巨大贡献,以及社会与自然和谐发展等角度,提出体现当代社会需要的生物学科教育的知识、能力、技能、德育等目标。而生物学科教育的个体需要来自于个体生存与发展的内在需求。这种内在需求对生物学科教材和教学方法,提出了挑战。只有当中学生物学科的教育诱发了学生对自然的好奇心,激发了探究的兴趣和欲望,习得了分析解决有关问题的能力,这种内在需求才是持久的,才能激发出无尽的学习力量。
生物学科教育本身亦具备其特有的价值属性。除了生物学基础知识和基本技能的学习、培养外,它在唯物观点、辩证统一观点培养,用动态、变化、发展的观点观察研究自然的思想方法的培养,创造性思维培养等方面,有独到的价值属性。此外,由于生物科学与人及自然界的紧密联系,生物学科教育在STS教育,以及科学教育,尤其是科学价值观培养方面,有其独特的价值属性。
二、生物学科教育价值的实现
作为中学教育第一线的教师,我们不能左右生物学科在中学课程体系中的设置及教学总体要求,但我们可以通过生物学科教育价值的整合,在基础知识、基本能力教育培养的基础上,通过生物学科教育的改革实践,在充分实现生物学科教育价值上有所作为。
(一)小课堂、大自然、大社会
让生物课的课堂成为“小课堂、大自然、大社会”是生物学科实现其教育价值的基础。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。教材不经教师精心处理,教法、教学模式不经教师精心设计,不把教与学的知识、内容融入自然、融入社会,不把运动的、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,让学生“触摸”,生物课将不是真正意义的生物课,其本身亦将缺乏生命力。
因此,在生物课堂教学过程中,我们要重视以下几个问题:
1.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,充分运用现代教育媒体,尤其是电视、录像、影碟、多媒体电脑等。现代教育媒体辅助生物教学,除了能提高课堂教学效率,提供一定的交互性外,更明显的是它可以让学生获得书面教材无法出现的声像信息。它可恰当地呈现大到生态系统,小到生物分子结构的图像,也可以把复杂的或微观的生理活动、生命现象简洁地、直观地表现出来。总之,教育媒体,特别是现代教育媒体可以让课堂更活起来,更有生命力,更富想象力。
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。如细胞学说的创立史、哈维和血液循环理论、克里克和沃森与DNA双螺旋结构、达尔文和进化论、卡尔文和光合作用、关注海洋、克隆羊、DNA重组技术、保护臭氧层、无磷洗衣粉推广、控制“白色污染”、赤潮成因及防治等等。
3.以各种生物兴趣活动、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,从爱护一草一木,饲养小动物到参与生物科技活动,使其体验到生物科学知识、技能之于人、自然、社会的价值。
(二)培养生物学科基本观点
生物科学中,有许多朴实而又博大的基本观点。这些基本观点不仅对学好生物学有非常关键的作用,而且能对学习者的求知、生活、做人等都有指导价值。教师必须充分地利用每项生物教学活动,让学生在学习过程中,逐步明确、认同、确立这些基本观点。
1.唯物的观点。一切生命和生命现象都有其物质基础:生命起源的物质性——最初的生命是由非生命物质在极其漫长的时间内,经过极其复杂的化学进化过程演变而成的。生命的物质性——C、H、O、N、S、P等元素组成了核酸、蛋白质等化合物,这些化合物构成了生物体结构和功能的基本单位——细胞。生命现象的物质性——生物的新陈代谢、生长、应激性、生殖发育、遗传变异等一切生命现象、生理过程均可给以物质基础上的解释。
2.辩证统一的观点。自然界、生命、生命现象是相互联系、相互制约、辩证统一的:生物界和非生物界的统一性——生物有明显区别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组成,且与非生物界进行着物质和能量的交换。细胞和生物体自身结构的统一性——这些自身结构各有其结构和功能的特点,但同时又相互联系组成一个统一的整体。生物体结构和功能的统一性——这是生命科学最基本的观点之一。如叶绿体、线粒体的结构分别与光合作用、呼吸作用相统一,脊椎动物前肢的结构与其各自特有的功能相统一,鱼的形态结构适于水中生活,家鸽的形态结构适翔生活,等等。生命活动的辩证统一——同化作用和异化作用,光合作用与呼吸作用,遗传与变异,生长与衰老等,正是在这一系列的矛盾、对立中,生命及生命活动才有了其完美的、和谐的统一。生物之间及生物与环境之间的辩证统一——生物与生物之间、生物与环境之间进行着生存斗争,而生存着的生物均在一定程度上适应了环境,正是这种既斗争又统一的各种复杂关系,构成了生态系统,建立了动态平衡。
3.动态、变化、发展的观点。组成生物的物质、生物体本身、生物界都是在不断的运动、变化、发展的。生物的组成物质是动态变化的——生物体的新陈代谢使生物体每时每刻进行着新旧更换。细胞和生物个体是动态、变化的——他们都有一个发生、成长、衰老、死亡的动态变化过程。细胞和生物个体的结构与生理、生物和环境的关系等也是动态、变化、发展的。
(三)培养创造性思维
创造性思维是创造力的核心,它是指改组已有知识、经验,从而产生新颖的、具有社会价值的成果的思维。其特征是具有高度的主动性与积极性、独特性与求异性、流畅性与变通性、抽象性与形象性的统一,逻辑性与非逻辑性的统一。结合这些特征及生物学科教学的特点,我们可以建立培养学生创造性思维的有效途径和方法。
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。根据课堂教学民主化思想,生物学科教学可以结合教学内容,灵活运用其两大主要形式,即直接式和间接式教学,开展课堂教学改革实践:教师的直接指导可以在前,起开路带头作用,可以在教学过程中,起辅助学习作用,也可以在后,发挥点拨、解惑答疑作用;教师也可以应用不明示的、非命令式、非结论式、不作详细指导的间接指导;教师可以讲,可以不讲,可以多讲,也可以少讲。这样,让学生有足够的时间、空间去主动思考、质疑:这个生物学概念是否准确、完整,有无例外?这个生物学实验的设计是否科学、有什么干扰因素?该观察结果、生命活动或生理现象如何从本质上作出规律性的解释?等等。
2.创设问题情境,培养创造性思维方法。从心理学角度,可以抽引出许多种创造性思维的方法,具有普遍性意义的有:发散思维法、集中思维法、逆向思维法、侧向思维法、治弱思维法、统摄思维法、组合思维法、辩证思维法等。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,是最基本最重要的途径。我们可以在新课导入时创设问题情境,培养学生的发散思维、侧向思维等,可以在解决教材的重、难点问题时创设问题情境,培养学生的集中思维、逆向思维、辩证思维等,可以在新旧知识的联系教学时创设问题情境,培养学生的治弱思维、集中思维、侧向思维等,可以在学习生命现象研究的进一步深化、概念内涵进一步丰富及外延进一步拓宽的过程中,创设问题情境,培养学生的统摄思维、集中思维、辩证思维等。
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。在生物教学过程中,我们须十分重视课内外的观察、实验教学和实践活动,结合教材内容和教材有关观察、实验和实践活动,师生共同设计、开展验证性实验、探索性实验、平行实验、反向实验及有关生物科技活动,让学生学习如何去有意、有效、有发现地观察,如何规范、科学、有创造性地进行实验和实践活动,学会完整科学地设计实验、分析实验结果,并积极开展思维活动,发展创造思维、培养创新能力。
(四)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。
传统的唯科学主义的科学教育认为,科学技术能解决人类所面临的一切困难和问题,它强调征服自然,强调把他人自然化、物化、对象化。这些偏面的观念和行为,在人与自然的关系上,表现出人对自然的一味“征服、改造、利用”,造成人类生存环境的破坏;在人与人的关系上,表现出彼此的不理解、不信任、甚至自私自利,使人产生不同程度的心理问题,并由此导致了某些社会问题。因此,完整的科学教育,在强调对科学知识和科学方法的学习、理解和掌握的同时,更应重视科学精神(客观精神、理性精神、实证精神等)和科学价值观的培养。
科学价值观,是人们对于科学价值的基本看法,即解决科学有什么用、怎么用的问题。生物学科教育中,可采用多种形式和途径,帮助学生形成正确的科学价值观。
1.结合教学内容,向学生介绍生物科学的发展对人类逐步正确地了解自然、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等方面的重要作用,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.在达成认知、技能目标的同时,重视情感目标的达成和人文精神的培养,使学生更富于爱心,关心他人,热爱生命,关爱自然,乐于为社会服务。
构建了以实验教学和课程设计为基础,实习和实训为核心,社会实践和科研创新活动相结合的实践教学新体系.理工并重,产、学、研有机结合,全面提高学生的创新能力和实践应用能力.
1.1改革实验课程体系,构建新的实验教学方式受重理论、轻实践传统教学思想影响,实验教学以教师为主导,学生没有真正融入教学过程.对此,建立了以学生为主体的实验教学方式,采用启发式和引导式教学,培养学生问题意识,形成积极的思维方式,促使学生有目的、自主地进行实验操作,在实践中寻找解决问题的方法,提高实验技能.将多媒体引入实验教学,使整个教学过程更加直观、具体.1.1.1加大综合性、设计性实验比例传统实验教学中以简单的验证性实验为主,内容分散、陈旧.综合性、设计性实验开出率低,不利于学生综合能力的提高.为此,加大涉及多学科、多因素的综合性实验,以及由学生自行设计实验方案的设计性实验,减少验证性实验,促进学生知识、能力和素质的全面提高.如生物工程专业设置的“DNA的重组、转化及筛选”综合性实验,全面综合了从目的基因获得、重组、转化及筛选的整个DNA重组技术的原理和操作.此外,开设的生物技术大实验,综合了天然药化、生化工程等实验课程,解决了专业实验课程内容重复、衔接不当等问题.设计性实验是对综合性实验的进一步提升,强调自主性,为学生提供了更大的发挥空间.为进一步提高实验综合性,实施了模块化实验教学.结合生物工程产业发展趋势,整合多门实验课,将实验分为三大模块:以产品的提取、分离为主的生化工程模块,以微生物发酵为主的发酵工艺模块及以DNA重组及表达为主的基因工程模块.减少了实验门数,强化知识的衔接和融合,全面促进了学生综合能力的提高.1.1.2构建多层次、立体化的开放性实验教学改革传统的实验教学方式,构建开放性实验教学模式是提高学生实践动手能力和综合应用知识能力的重要途径.开放性实验教学是以能力培养为核心,以学生为主体,变被动学习为主动学习,提高学生综合素质的一种教学体系.其教学模式包括时间开放和空间开放(实验室场所,资源开放),也包含开放式的实验教学方式.实行分层次开放性实验教学,将实验内容分为基础型、提高型和研究创新型,循序渐进地提高学生全面素质.
1.2加强实践教学,加大实训、实习基地建设
生物工程专业是为实际生产服务,其特点是实践应用性强.实验室教学具有其局限性,它与实际生产存在较大距离.因此,培养工程实践人才,应加强实践教学环节,建设良好的实习和实训基地.以社会和市场需求为导向,以专业技能训练为主要目标,构建了面向生产实际的,集技能实训、工艺设计、产品研发于一体的任务驱动式综合化实践教学体系.为解决实践教学基地不足的问题,与多家企业、工厂建立合作关系,成立多个校外实践基地.校企合作是使学生接触生产实际的有效途径,克服了传统办学模式中人才培养与社会需要相脱节的现象.学生通过深入生产一线,熟练大型设备操作,掌握基本生产流程,增强了工程意识,提高了实践应用能力和创新能力.因此,应进一步实行校企联合,通过结合企业最新研究及发展方向,确定专业技术课程和技能实训模块,使教学更具实践性,培养学生理论知识转化为实际生产力的意识和能力.此外,校企共建技术中心共同研究开发课题,加速了科技成果的产业化,促进了学校与企业共同发展,推动了区域经济建设.
1.3实行双师型教学
建立“双师型”师资队伍.聘请企业高级技术人才作为兼职教师,激励教师到企业学习,建立高素质的教学师资队伍.使学生了解企业运行机制,巩固理论知识,提高工程素质.
2将科研引入教学,培养学生创新能力
科研带动了生物工程行业的发展,没有科研就没有创新.培养学生创新能力的关键是使学生掌握科学研究的思想和方法.教不研则枯,科研融入教学,有利于及时地将新技术、新知识注入实验教学,培养学生积极主动的探索精神,激发创新思维.
2.1引入科研课题
将教师的科研课题引入实验课或毕业论文的选题中.教师给定实验的目的与要求,由学生根据实际条件,查阅文献并制定实验方案,由指导教师核定后实施.
2.2建立创新实验室,设立专项科研基金
建立本科创新实验室,为学生的研究设想提供理想的平台,充分调动了学生的自主性,培养学生的创新思维.通过设置大学生创新项目基金,为创新实验提供经费支持.该项目由学生自主申请、组织开展课题研究.对于结题及取得良好成果的采取记学分、奖励等措施,激发学生积极性.这种探索性科学研究,培养了学生分析与综合、抽象概括、归纳演绎等科学的思维方法,提高了学生创新能力,已有一些成果在高水平的科学杂志上发表.
2.3实行大学生导师制
从低年级开始,由学生根据自己的兴趣,选择导师及研究方向.通过加入教师的课题,在导师指导下开展实验研究,培养学生的科学精神和科学素养.导师制为学生提供宝贵的智力资源,学生可以自由地与高层次的科研人员进行学习交流,实现了因材施教,有利于学生积极性的提高及个性发挥.科研训练环节作为高层次实验教学环节,是实现培养创新型人才目标与定位不可缺少的途径.由科研一线教师担任指导老师,对学生进行科研训练,提高学生的科研能力,是创新型人才培养的一个特色.
2.4开放科研实验室
高校科研实验室是高校科学研究、学术交流和产品研发的重要场所,是科研成果和创新思想的重要产地.为充分利用科研实验室的资源优势,对其实施开放,将科研实验室融入本科教学,构建科研与教学有机结合的创新人才培养模式.资源生物重点实验室开放以来,激发了学生创新能力,提高了学生操作技能,使学生形成了良好的科研素质.此外,深化教学管理制度的改革,优化教学过程控制,是提高教学效果的保障.为此,建立了以能力考核为核心,多元化的、全面的考核评价体系.加强过程考核,使学生注重平时的学习和实验操作.把学生的发展情况作为衡量教学成果的主要标准、突出创新和应用能力的评价,全面考核学生的综合素质.
3结语
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