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關鍵詞 學科思想 學科方法 教育價值 實驗探究
中圖分類號 Q-49 文獻標識碼 E
在當代科學技術領域中,基因工程、生物芯片、克隆技術等生物技術在社會發展中顯示出強大的經濟力量,其中所蘊含的生物科學思想、原理和方法,正在對其他學科和社會變革產生廣泛而深遠的影響。對學生進行生物學科思想教育能在很大程度上影響著學生未來知識儲存和能力發揮的狀況,對提升生物課程的教育價值有一定意義。
1 生物學科思想與學科方法的教育價值
1.1 生物學科思想與學科方法的思辨
生物學科思想是人們對生命科學本質規律的理性認識;而生物學科方法是在解決生物學科問題過程中所采用的各種手段和途徑。二者既有聯系又有區別,生物學思想是生物學方法的理論基礎,生物學方法是實施有關生物學思想的技術手段。運用學科方法解決問題的過程,是感性認識不斷積累的過程,當這種積累達到一定程度就會產生飛躍,從而上升為學科思想;而生物學科思想是生物學知識的精華,又反過來對學科方法起著指導作用,為學生理解和掌握生物學的本質提供了優化的途徑。
1.2 生物學科思想與學科方法的教育價值
長期以來,生物學教育過分注重知識的傳授,對生物學概念和定律的發生發展過程揭示不夠,更忽視了讓學生通過體驗去思考知識背后的思想和方法,因此學生所學的知識很難在不同情境中靈活地遷移,束縛了學生創造性思維的發散。學科思想相對于零散的知識點而言,更易內化為人的主觀認識,因此在生物教學中,以大量的知識為載體,讓學生在認同和理解學科思想和方法的基礎上,通過實踐形成自身的情感、態度和價值觀,這將直接影響他們對生命本質認識的敏銳性和準確性,對學科思維的形成有一定的指導作用。
2 生物學科思想的內涵
生物學科思想指那些對學科學習最具影響力的觀念、思想和見解,它們內隱并不外顯,積淀在生物學知識的形成過程中。從這個意義上說,教師在講解生物學知識時,應該挖掘這些思想內涵,并將其自然而然地呈現出來并獲得認同。這也是教師引導水平與課堂智慧的體現。
2.1 辨證唯物主義思想
在生物學中包涵著許多自然辯證法思想,其核心就是對立統一的思想,在生命活動的過程中,普遍存在許多矛盾的運動,例如同化作用與異化作用、遺傳與變異、生物適應性的普遍性和相對性等。這些都表現出對立統一的關系。同化與異化作用的對立統一是生命活動的基礎,而生命繁衍過程中的遺傳和變異,在維持物種穩定性的基礎上發展生物的多樣性,是推動生物進化的內在動力。
生命運動的基礎是生物體內物質的化學變化,生命科學研究中越來越多地運用物理和化學手段來揭示生命運動的規律恰恰基于世界的物質觀,因為細胞和組織都是物質的、運動的。
從病毒、細菌、植物、動物直至人類,生物世界盡管表現形式千姿百態,但不同的生物卻高度統一,其最基本的組成物質都是核酸和蛋白質,并且無論生物的進化位置如何,幾乎都在遺傳表達中使用同一套遺傳密碼。教師在教學中適時向學生展示在分子進化上所體現的“大一統”的格局,有利于促進學生形成辯證的思維方式,客觀而理性地看待生物的適應性與多樣性。
2.2 自組織與非因果決定性思想
奧地利物理學家薛定諤曾在《生命是什么》中指出:“用經典物理學和化學去描述生命現象是不可能的,經典物理學中一種原因只能產生一種結果的機械決定論模式并不適應生命世界。”
生命系統最基本的特性是開放性和自組織,即通過與外界環境交換物質和能量,通過自身的演化而形成的一個穩定而有序的系統,但這種穩定不是封閉系統中的平衡,而是一種動態的平衡,是一種相對穩定的狀態。因此復雜的生命系統在與環境共同作用的過程中,既有規律可循,同時也存在很多不可預測的“變數”。例如傳統遺傳學認為一種性狀由一對基因決定,二者之間有決定性的因果關系,但是,這種簡單的模式不利于了解生物大多數復雜的性狀,許多性狀由多對基因控制,它們控制著生物體內成千上萬的化學反應,同時反應的產物又會反作用于基因的表達,這些基因的傳遞并不簡單地遵循孟德爾遺傳定律,這種基因與環境之間高度復雜的交互作用決定某種性狀出現的傾向性和易感性,并非因果關系。生命運動的每一個過程都有非常多的發展方向,生物體內中某個微小的變化就可能改變這個系統的演化方向,正是因為生命系統具有混沌和非線性的特點,生命現象和生命活動的規律往往并不遵循因果決定原則,大都表現為統計學意義上的規律,這種概率性源于生物的個體差異和隨機性,與機械運動有著明顯的不同。
教師在教學過程中滲透自組織與非因果決定性思想,可以幫助學生從整體觀來認識生命運動的不確定性,用多元、理性和寬容的觀點來看待生命科學的發展。
2.3 信息流思想
生命系統是物質、能量和信息的統一體,掌握生命活動的規律,不僅要研究生命活動中的物質和能量的變化,還要研究系統內部的信息傳遞作用。生命活動中的許多過程,如生長發育繁衍過程、免疫反應以及生態平衡等,雖然外部表現為物質或能量的變化,但本質都是信息的傳遞和交流的過程。
生命活動的信息流主要包括遺傳信息流、生命活動信息流與生態系統信息流。遺傳信息流即“中心法則”,指遺傳信息的傳遞與表達的過程,該過程指導著細胞中物質和能量的一系列變化從而控制生物的性狀;生命活動的信息流即生物體的應激調節,通過特定細胞釋放的激素、乙酰膽堿等化學信號分子經體液運輸到達靶細胞,啟動靶細胞一系列生化反應,以適應不斷變化的外部環境;生態系統信息流指生態系統內部的信息交流,即生物之間通過物理、化學和行為信息等調節生物的種內與種間關系,從而維持生態系統的穩定性。教師在教學中幫助學生從信息論的視角認識生命現象,有利于使學生認識不同層次生命系統的反饋調節機制,使他們形成一個較全面的動態平衡思想,從而更好地理解生產生活實踐中相關原理的運用。
2.4 生物演化思想
生物進化是指生命形態發生、發展演變的過程。高中生物教材中不僅有專門的章節表述(人教社必修2的第七章“現代生物進化理論簡介”),而且整個教材不管是內容編排還是知識結構上,都折射出進化的思想。
現代達爾文主義認為,變異、選擇和適應貫穿在任何一個物種的演化過程中,這是生物與環境相互作用的結果。例如在有性生殖的過程中,由于配子形成過程中染色體組成的多樣性與精卵結合的隨機性,同一雙親的后代呈現幾乎無限的多樣性,另外由于性別、年齡、免疫系統以及在開放系統中所收集到的信息不同,有性生殖的種群中不存在兩個完全相同的個體。再比如高等生物每105~108個生殖細胞才有一個發生基因突變,但在擁有大量個體的群體中就足以提供豐富的變異來源,多樣性為生物進化提供大量的選擇材料,生物圈就在這樣的物種演變中維持著自身結構與功能的穩定性。
教師在教學過程中融入進化的觀點,可幫助學生認識到生物進化是物種演變而非物種進步,因此人類只不過是自然界眾多物種的一個分支,人類的行為作為自組織系統的一個部分也將影響自然界中物種的演變,從而最終改變人類自己。
3 生物學科方法示例
認識生命現象,探究生命活動本質的過程離不開科學的方法。從方法論的角度看,生命科學研究的方法包括一般科學方法和具體科學方法。一般科學方法包括觀察、調查、分類、實驗、分析等。具體科學方法指控制變量法、假說演繹法、模型構建法等。生命科學的研究往往是通過大量的實驗證據來支持某個生物學的觀點,圖1以實驗探究為例說明生命科學研究的特殊方法。
實驗探究是針對研究目的,在人為控制條件的基礎上,對研究對象進行干預或處理后,觀測所產生效應的研究方法。該過程包括提出問題、作出假設、設計實驗方案、實施實驗、分析實驗結果等(圖1)。
案例:探究鉛中毒對大鼠學習記憶的影響。
步驟一:提出問題,做出假設。
汽車尾氣及工廠排放出的廢氣使空氣中聚集大量的鉛塵,鉛塵懸浮物離地面大約0.8 m,因此鉛會輕易地通過呼吸道和消化道進入兒童體內;另外兒童喜食的膨化食品、經常用的蠟筆、鉛筆和一些色彩特別鮮艷的圖書、餐具以及用油漆刷過的積木等玩具,都含有鉛的成分,經常接觸鉛的孩子行為活動能力減慢。由該背景作出假設:鉛中毒可能影響動物的神經活動。
步驟二:設計實驗方案并實施。
選擇大鼠為實驗對象,分為四組,設置三個醋酸鉛溶液飲用水平:0.05、1、2 g?L-1,對照組飲用蒸餾水。連續飼喂60 d后,進行水迷宮實驗,在池水中加入少量墨水使大鼠無法看到水下隱蔽平臺。讓大鼠從四個方向入水點入水,訓練其尋找水面下隱蔽平臺。重復訓練4 d后撤去平臺。
本實驗醋酸鉛染毒組為實驗組,飲水組為對照組,測定從入水點到原平臺水域的時間用以反映大鼠學習記憶的能力。如果條件許可,還可測定腦組織勻漿鉛含量及乙酰膽堿酯酶(AchE)活性。
步驟三:記錄與整理數據。
本實驗可能受到的影響因素很多,大鼠的個體差異、水浴溫度、入水方向、人為操作與觀察角度的變化等因素均可能干擾大鼠尋找平臺。為減少誤差,由同一人采用固定的操作模式,大鼠訓練時不要有人在場,在另一處用視頻探頭跟蹤觀察。應盡可能采集足夠的樣本數量,及時記錄并整理。
步驟四:分析實驗結果是否支持假設。
飲用水中醋酸鉛濃度越高,大鼠到達原平臺水域的時間越長,說明鉛中毒可能影響大鼠的學習記憶能力,支持假設。
該活動涉及到生命周期、環境控制、變化緩慢等問題,實驗數據的離散度比較大,得出結論并非易事,。在討論交流的過程中,學生認識到對于復雜的生命系統的研究,不能只進行單因子分析,還應分析無關變量對實驗結果的影響,揭示控制條件與觀測結果的對應關系必須有大量的樣本支持,該活動的結果表現為統計學意義上的規律。
該案例為2013年全國高考福建生物卷第27題的背景,其中所蘊含的生物學科思想和方法非常豐富,校本選修活動借鑒該背景開展實驗探究,有利于培養學生科學探究的能力和勇于探索的科學精神。
總而言之,學科思想方法的教育理念對教師的專業素養與引導水平提出了更高的要求,教師有意識地通過生物學科知識引發學生思考,讓學生在“方法”或“哲學”層面上認識生命運動的一般規律,是生物課程教育價值的重要體現。
參考文獻:
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[2] 李琳,鄭曉蕙.構建學科思想達成情感態度與價值觀培養目標[J].生物學教學,2011,36(8):13-14.
華東理工大學資源與環境工程學院所開設的環境生物學大類選修課程(2學分,32學時)深受全校同學歡迎。由于環境生物學課程涉及領域寬泛,任何高校都無法培養出全面涵蓋環境生物學知識的人才,因而我校環境生物學課程建設必須彰顯學校的化工學科特色和優勢。作為上海市重點課程和校精品課程,環境生物學課程教學團隊針對發展目標、教學內容與手段、教學隊伍建設等系統開展了研究,已初步形成了符合我校化工特色的環境生物學人才培養模式,在各方面取得了顯著成效。
一、確定課程發展目標
課程教材是課程的主要依托內容,既是教師授課的主要結構框架,又是學生學習的基本材料。然而,傳統教材由于知識體系的限制性和科技更新的滯后性,已難以滿足學生對教學與時俱進的要求。課程建設團隊結合學校、學生和自身實際,為環境生物學制訂了全新的發展思路:堅持理論知識與實際、廣度與深度、難度和易度相結合的方式,以扎實的化學和生物背景知識為基礎,培養學生專業思想和綜合素質為目標,引入現代信息技術等先進手段,以教材講義編制和多媒體課件開發為主軸,緊密結合社會熱點和典型案例更新課件內容,并借鑒國內外類似課程的成功經驗,推進課程教學體系改革與時俱進,力求實現我校環境生物學課程教學模式與國內外先進水平接軌。
二、構建專職教學團隊
為提高人才隊伍培養質量,教學團隊曾專門選送中青年學術骨干到中科院和清華大學等國內重點科研院所進修,學習他們在環境生物學教學科研領域取得的成果,彌補了自身知識結構的欠缺,也避免了學術近親繁殖導致的研究停滯,從而建立起一支年齡梯隊合理、醉心教學事業、具備較高學術層次的環境生物學教學團隊,使學生僅憑聆聽一校課程即能了解兄弟學校的教學精華。目前,課程教學團隊擁有教授(博導)2人,副教授(碩導)3人,講師2人,他們都常年工作在本科和研究生培養的第一線。團隊中所有教師在教學和科研領域雙肩挑,相輔相成,從而有效促進了課堂教學效果。
課程教學團隊成員主動到學校生工學院、藥學院和化工學院等兄弟院系交流,使自身專業結構更加完善,知識得到實時更新,從而把學科發展前沿和環境生物學課堂教學內容有機聯系起來,將課程中與其他學科相關的重點、難點與兄弟院系老師探討,力求掌握最適合學生理解的授課方式。課程教學團隊成員近年來從國家基金委、科技部、環保部和上海市科委等多個層面連續獲得項目支持,針對多溴聯苯醚(PBDEs)、多環芳烴(PAHs)、氯代烴(CAHs)和含氟化合物(PFCs)等環境中熱點化學污染物的生物毒性和修復技術系統開展了研究,從而為課堂教學提供了良好素材和案例。
三、優化教學手段
課程教學團隊成員學習借鑒其他院校使用多媒體課件教授的課程,購買與環境生物學課程相關的教材、講義、VCD等文本和聲像資料,全程采用多媒體課件講課。PPT課件盡量多采用圖片、視頻和動畫,力求形象生動,以幫助提高聽課學生的興致,促進其對教學內容深入理解。例如,播放“水俁病”、“倫敦煙霧和印度博帕爾事件”、“SARS”、“禽流感”、“甲型流感”、“超級細菌”和“日本地震核輻射”等熱點問題的視頻錄像,能使學生直觀地認識到環境污染對人類社會的傷害,對把握環境問題的本質與原理收效顯著。講述環境激素危害的時候播放《越戰遺孤》視頻片斷,使學生從畸形兒童身上看到環境激素對生物的影響可能是世世代代的深遠問題。中央電視臺科教頻道的《綠色空間》欄目深受同學們歡迎,是良好的視頻資源庫。為了激發和培養學生的學習興趣,主講教師在教學過程中積極引導學生關注近年來全球發生的主要環境問題。例如,討論阿富汗戰爭給全球造成的生態破壞,世博園城市最佳實踐區對國民環保意識的促進和管理者治理水平的借鑒意義,美國墨西哥灣石油泄漏對海洋生物的影響等,變注入式學習為學生主動參與的互動式學習。
老師適當增加和學生的互動,可以活躍課堂氣氛,使學生逐漸成為教學主體。任課教師采用啟發式教學,引導學生參與課堂教學,并借助于綜述討論、讀書報告和專家講座等輔助手段配合執行教學任務。例如,要求學生在課下針對課堂理論在實際中的應用案例寫讀書報告,然后在課堂上分成不同小組進行交流發言;組織學生到崇明生態園區和東灘濕地等景點進行參觀考察;組織與環境生物學相關的課堂演講比賽和野外調查(如垃圾回收、利用和處理)等,豐富多彩的活動形式確保了上課形式的多樣性。[11]環境生物學教學過程中注意突出化工特色,緊緊圍繞學校其他知名教授正在研究的新型危險化學物質,跟蹤學科發展前沿。PPT課件在教學過程中經常收集反饋意見,組織相關專業教學人員不定期聽課,對教學過程進行現場全程錄像,到網上讓廣大師生和家長進行監督、指導,征集意見、要求和建議,在內容和形式上持續進行優化和完善。[12]課程教學團隊成員定期組織業務學習,針對教材重點和難點開展討論,集成學校相關學科老師的知識和經驗。課外熱情回答學生疑問,及時解決教學中暴露的各種問題。科學編制教學日歷能有效指導任課教師安排課堂教學內容,促進教學任務高質量實施。任課教師在編制教學日歷過程中考慮到各章節內容的具體要求和特點,有所側重,分配學時盡量做到客觀科學。
環境生物學是一門實驗性學科,只有結合實驗教學才能更好完成教學任務。2008年,環保部在華東理工大學正式批準成立了以本課程教學團隊成員為學術骨干的“國家環境保護化工過程環境風險評價與控制重點實驗室”,為環保部在上海市所設立的唯一重點實驗室。學校通過“卓越計劃”、“985”平臺、“211”三期和上海市重點學科建設等投入大量資金,初步建立起環保行業標準化實驗室。目前,環境生物學課程相關實驗大綱已經撰寫完畢,正在實踐和完善之中。實驗室現有硬件條件完全能夠保證環境生物學實驗正常進行,有效促進課堂教學目標的實現。
任課老師鼓勵選課學生圍繞課程內容積極申報畢業小設計、USRP和大學生創新性實驗計劃,在實驗中自主思考并親手設計實驗方案。迄今為止,已有10余名學生在老師指導下自主開展課余實驗活動,探索環境生物學基本理論在實踐中的實際應用,研究活動反過來促進了學生對課堂基礎理論知識的理解掌握。[8-10]
關鍵詞: 初中物理 學習氛圍 童話故事
初中生是最具潛力的青春少年,在他們的世界里,總是充滿各種各樣的幻想。在生活中,他們剛剛完成從童年到少年的蛻變,在課堂上,他們心隨課堂,但思想卻在飛。他們的世界里有著童話般的夢想,更樂于沉迷在童話的世界里不愿醒來。在學習中,初中生極易被周圍的環境氛圍吸引,全身心地投入難以自拔,因此,結合初中生的心理特點,在初中物理課堂教學中營造童話氛圍,有助于調動學生的積極性,提高他們的學習效率。筆者基于初中生的心理,重點探討初中物理教師如何在課堂上營造童話氛圍,以放飛學生想象的翅膀,旨在為提高初中物理教學質量獻計獻策。
1.課堂環境的創造
結合初中生的心理特點,同時緊密聯系課題,創造能夠滿足學生心理需求的課堂環境,有助于提高學生的學習興趣,構建高效課堂[1]。對初中生的心理研究證明,他們對課堂環境的創造、內容、色彩、協調比例等首先呈現的是好奇心理,其次受學習的影響,這種好奇會逐漸減弱,一旦不能讓學生產生興趣,他們就會將注意力再次從學習轉移到環境創造上,由此,課堂環境的創造不僅不能激發學生的學習興趣,反而會起到一定的負面作用。克服這一弊端的方式是將環境創造聯系課題的內容,或反映內容,或反映問題,或形成一個系列,與課堂學習進度成正比,或首先反映結果,將課堂設計為推理或驗證的過程。
如“聲音的特征”一課,在課前,筆者在課室的墻上懸掛了“大弦嘈嘈如急雨,細弦切切如私語”、“空山不見人,但聞人語響”、“兩岸猿聲啼不住,輕舟已過萬重山”和“夜半鐘聲到客船”的山水畫和卡通圖片,配上相應的詩句。當學生步入課堂,首先被這些畫作吸引,而在課堂學習過程中,當這一課的主題“聲音具有哪些特征”被提煉出來,學生則立刻將這一主題與這些畫作描繪的場景和聲音聯系起來,展開聯想,仿佛每一種聲音都在耳邊響起,猶如置身于畫作描繪的童話世界。最重要的是由此聯系到的其他不同聲音,引導學生對這些聲音進行歸納和總結,表現聲音的特征,如此既能激發學生的學習興趣,又能放飛學生想象的翅膀,并提高學生的學習效率,全面吸收課題知識。
2.童話故事的導入
對中學生來說,富含浪漫主義色彩的童話故事是一劑良藥,它能撫慰中學生的心靈,激發他們暢想的思路,發展他們的想象力,讓思緒在充滿童話色彩的課堂上飛翔。對于教師來說,在初中物理課堂上導入童話故事應結合課堂氛圍和學生的心境,他們是否因課堂環境的渲染而震動?是否因興趣盎然而全身心地投入?是否對知識的展現充滿期待?等等。綜合多個因素,導入童話故事要把握時機,力求全面發揮童話故事的作用和價值,將課堂氛圍推向。
如“杠桿”一課,模仿阿基米德“假如給我一個支點,我能夠撬起整個地球”,在講臺上放置一個地球儀、一個支架和數根長短不一的小木條。在課堂教學中,筆者讓學生分別用不同長度的小木條嘗試撬起地球儀,感受杠桿的作用,當課堂氣氛達到頂點時,隨即導入一個小故事:傳說埃及國王制造了一條大船,但因為船身龐大,所以試了很多方法都不能將船移到海邊,于是國王下令,誰能將大船移到海岸,就給他很多獎勵。一天,阿基米德前來應征,他設計了一套復雜的杠桿和滑輪安裝到船上,最后將繩索交到國王手中,當國王拉動繩索,奇跡出現了,大船竟然緩緩地移動起來。最后,船成功地移到海邊,而阿基米德也獲得贊譽。導入故事后隨即提出問題:想一想,阿基米德是用了什么方法將船移到海邊的?大家是否也能夠設計一套杠桿系統,移動平時搬不動的重物?
3.創設趣味實驗,激發學習興趣
實驗是物理教學必不可少的一個重要環節,用實驗營造童話氛圍,激發學生的興趣和放飛學生想象的翅膀,是構建高效課堂的重要途徑。例如“物體的沉與浮”一課,在這一課中,筆者設計了這樣的趣味實驗。
實驗道具:盛滿水的水盆、天平、道具木船、小石塊和高于天平最大刻度的鐵球。
故事情境:曹沖稱象的故事大家都耳熟能詳,那么,他是怎樣稱出大象重量的呢?什么是其中的關鍵因素?現在,我們就來還原這個實驗,看曹沖是怎樣稱出大象體重的。
實驗過程:客觀因素是天平無法稱出鐵球的重量,因此必須利用小石塊、天平、木板和水盆。第一步,將鐵球喻為大象,放在漂浮在水盆的木船上,標出水面的刻度;第二步,將鐵球取出,放入小石塊,使船身上的刻度與鐵球的刻度保持一致;第三步,取出小石塊,用天平分別稱出石塊的重量,計算出總和;第四步,計算鐵球的重量。
從心理學的角度看,人們對熟知的卻又沒能親身體驗的事物是充滿好奇的,如很多人都知道飛機的存在,但大多坐過飛機;同樣,很多學生都知道曹沖稱象的故事,可能也有學生知道其中的原理,但在課堂上進行演示,卻是第一次體驗。因此,利用學生的好奇心,將物理實驗與趣味故事相融合,會使陳舊的故事迸發新的光彩,而學生不僅從中掌握知識,更對物理產生學習興趣。因此,這種方式值得嘗試,值得推廣。
關鍵詞:生物科學專業 分流模塊式 人才培養模式
中圖分類號:G6420文獻標識碼:A文章編號:1009-5349(2016)13-0019-02
生物科學專業基本定位屬于教學研究型專業,在人才培養模式的構建中,必須適合社會對人才知識面寬、應變能力強、開拓能力強、具備多種素質特征的要求,培養的人才既要具有共性,又要有個性,具有較強的知識基礎、創新精神和實踐能力。[1]通化師范學院生物科學專業正是秉承了這樣的人才培養理念,在人才培養模式的選擇中,充分利用教學與地方資源結合,得到了良好的人才培養效果。
一、分流模塊式人才培養的內涵
分流原指河流分道而流,用在人才培養概念里,主要是指同專業不同的培養方向。模塊是指為培養人才設置的載體。分流模塊式人才培養是利用不同載體對人才進行培養后,選擇不同培養方向進行分流培養。生物科學專業的模塊是根據其專業特色而設置的,以科技活動小組的形式而呈現,是以服務于地方經濟建設為目的的,選擇考研和就業兩個方向進行分流培養,而形成的因材施教的人才培養模式。
二、分流模塊式人才培養模式的必要性
生物科學專業以植物學、生物化學與分子生物學兩個學科為重點研究方向,主要圍繞長白山生物資源的開發、利用和保護展開研究,以服務于地方經濟建設為目標,實現了科研成果的轉化。為拓寬畢業生的就業渠道,注重理論教學與科研開發并重,強化學生實踐和創新能力的培養,積極探索推動生命科學的創新與創業人才培養的新模式,培養實踐性應用型人才。
因材施教是培養學生學習興趣,使學生更好地理解專業內涵的有效方式。以生為本是生物科學專業人才培養的基本信條,而根據不同學生的認知水平、學習能力以及自身素質,選擇適合每個學生特點的學習方法有針對性地開展教學,發揮學生的長處,彌補學生的不足,促進學生的個性發展,是生物科學專業培養人才的基本目標。
因此,建設生物科學專業分流模塊式人才培養實踐基地和實踐平臺,是因材施教的載體,是本專業積極探索生物科學人才培養模式的創新之路。基地堅持知識、能力與素質的辯證統一,注重素質教育,重視創新與創業能力的培養,利用基地采用分流模塊式的培養方法,依照學生的稟賦、潛能和興趣分流到實踐人才培養模塊進行分流培養。實施理論與實踐的有機結合、學生自主選擇方向的學生發展模式,即學生根據自己的興趣、意愿和今后的發展,分成若干小組,分別到不同模塊基地進行實訓,以培養學生創新、創業等方面的能力和潛力。
三、模塊式人才培養模式的實踐
以大學生課外科技活動為運作主體,根據學生的個性特點、學生的興趣和就業需要,因材施教,著力培養學生的創新精神和實踐能力,不斷提高學生的專業技能。生物科學專業長期致力于培養中等教育生物師資,具有成熟的教育經驗。利用生物科學專業的優勢,依托長白山資源特色,為學生配備導師給予技術和技能指導,設置從教技能培養、長白山珍稀瀕危植物組培與快繁、藥用植物栽培與繁育、經濟動物飼養、花卉培育與欣賞、食用菌栽培六個模塊。
1.從教技能培養模塊
針對生物科W專業學生,采取常規訓練(大一、大二學生)與重點培訓(大三學生)相結合、分組訓練和教師階段性點評相結合的方式,通過試講、觀摩、點評、比賽等手段來提高學生從教技能。在生物學教學論課程的基礎上,組織“三尺講臺不是夢”從教技能大賽、生物繪圖比賽、演講比賽、三筆字競賽等活動,使學生的從教能力得到了展示和鍛煉。通過訓練,學生無論在講課技巧上還是心理素質上都得到了鍛煉和提高,特別是為參加教育實習的學生能盡快進入教師角色奠定了基礎。
2.長白山珍稀瀕危植物組培和快繁模塊
充分發揮學校坐落在長白山區的地域優勢,在植物組織培養課程的基礎上,利用實踐基地和組織培養實驗室,進行長白山珍稀瀕危植物紅豆杉、朝鮮崖柏、牛皮杜鵑、短梗杜鵑等植物的組培和快繁。鼓勵學生參與教師的相關科研項目,以第一作者,培養學生的科學研究思想和能力。在實踐過程中,可提高學生的動手能力,了解長白山瀕危植物的組培快繁技術和生長習性。
3.藥用植物栽培與繁育模塊
通化市是著名的醫藥城,諸多藥廠尤其重視從事中藥材的開發和利用的人才。藥用植物的栽培與繁育是開發和利用的基礎,是生物科學專業的植物學方向的優勢。特開設了長白山藥用植物栽培技術特色課程,學生以此課程學習為基礎,建立桔梗、刺五加、大株紅景天、苦碟子等藥用植物的育苗基地,開展遼本的無性繁殖實驗、苦碟子生物學特性及栽培技術的研究和穿龍薯蕷物候期調查、種子生物學特性及品種特性研究等,不僅培養學生從事田間調查、田間管理的能力,而且對學生未來就業開辟了新路徑。
4.經濟動物飼養模塊
經濟動物飼養是以動物學課程體系為基礎,培養學生養殖的實訓技能。開展蟾蜍、生態雞等經濟動物養殖,研究人工養殖技術,便于學生畢業后進行自主創業,使學生能系統地掌握重要經濟動物的飼養技術和管理方法,為本地區特種經濟動物的發展培養技術人才。同時蟾蜍、生態雞等用于學生實驗課的教學,節省了實驗經費。
5.花卉培育與欣賞模塊
充分利用實踐基地智能日光溫室中已經栽培了鳳梨科、紅掌、一品紅和蝴蝶蘭等觀賞花卉,并陸續引進新品種,利用組培技術來摸索一些珍稀花卉品種的繁殖方法,并且掌握一些名花的栽培技術。以植物學和花卉園藝栽培學課程為基礎,培養學生培育花卉、鑒賞花卉的能力,為今后學生在花卉的生產、管理、科研和鑒賞等方面打下基礎。
生物課程是高中階段重要的科學課程。在當代科學技術領域中,生物科學和技術的發展尤為迅速,成果顯著,影響廣泛而深遠。例如DNA分子結構和功能的揭示、體細胞克隆哺乳動物技術的突破、人類基因組計劃的實施、干細胞研究的進展、腦科學的深入發展、生物工程產業的興起等,正在改變人類的生活。尤其是生物科學技術和信息科學技術正在逐漸融合并顯示出強大的經濟力量,已成為科學發展和技術革命的世紀標志。生物科學和技術不僅影響人類的生活、社會文明和經濟活動,還深刻影響著人們的思想觀念和思維方式。高中生物課程應當與時俱進,以適應時代的需要。
自1978年起,我國高中生物課程歷經多次改革,取得了顯著的成績。為適應時展的需要,《普通高中生物課程標準(實驗稿)》(以下簡稱《標準》)在吸納現行高中生物學教育優點的基礎上,更尊重學生多樣化發展的需求;更貼近社會實際和學生的生活經驗;更多地反映生物科學和技術的新進展;更重視發展學生的創新精神和實踐能力;更強調學習是一個主動建構知識、發展能力、形成正確的情感態度與價值觀的過程。
一、課程性質
生物科學是自然科學中的一門基礎學科,是研究生命現象和生命活動規律的科學。它是農業科學、醫藥科學、環境科學及其它有關科學和技術的基礎。生物科學的研究經歷了從現象到本質、從定性到定量的發展過程。當今,它在微觀和宏觀兩個方面的發展都非常迅速,并且與信息技術和工程技術的結合日益緊密,正在對社會、經濟和人類生活產生越來越大的影響。
高中生物課程是普通高中科學學習領域中的一個科目。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科學素養。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。
二、課程的基本理念
提高生物科學素養 生物科學素養是公民科學素養構成中重要的組成部分。生物科學素養是指公民參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學知識、探究能力以及相關的情感態度與價值觀,它反映了一個人對生物科學領域中核心的基礎內容的掌握和應用水平,以及在已有基礎上不斷提高自身科學素養的能力。提高每個高中學生的生物科學素養是本課程標準實施中的核心任務。
面向全體學生 《標準》的設計面向全體學生,著眼于學生全面發展和終身發展的需要。課程的內容標準有較大的靈活性,以適應不同學校的條件和不同學生的學習需求,促進學生有個性地發展。
倡導探究性學習 生物科學作為由眾多生物學事實和理論組成的知識體系,是在人們不斷探究的過程中逐步發展起來的。探究也是學生認識生命世界、學習生物課程的有效方法之一。《標準》倡導探究性學習,力圖促進學生學習方式的變革,引導學生主動參與探究過程、勤于動手和動腦,逐步培養學生搜集和處理科學信息的能力、獲取新知識的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力,以及交流與合作的能力等,重在培養創新精神和實踐能力。
注重與現實生活的聯系 生物科學與人們的日常生活、醫療保健、環境保護、經濟活動等方面密切相關。《標準》注重使學生在現實生活的背景中學習生物學,倡導學生在解決實際問題的過程中深入理解生物學的核心概念,并能運用生物學的原理和方法參與公眾事務的討論或作出相關的個人決策;同時注意幫助學生了解相關的職業和學習方向,為他們進一步學習和步入社會做準備。
三、課程設計思路
高中生物課程是根據《基礎教育課程改革綱要(試行)》和《普通高中課程改革方案》的精神和要求設計的。
高中生物課程分為必修和選修兩個部分。必修部分包括“生物1:分子與細胞”、“生物2:遺傳與進化”、“生物3:穩態與環境”3個模塊;選修部分有“選修1:生物技術實踐”、“選修2:生物科學與社會”和“選修3:現代生物科技專題”3個模塊。每個模塊36學時、2學分。
必修模塊選擇的是生物科學的核心內容,同時也是現代生物科學發展最迅速、成果應用最廣泛、與社會和個人生活關系最密切的領域。所選內容能夠幫助學生從微觀和宏觀兩個方面認識生命系統的物質和結構基礎、發展和變化規律以及生命系統中各組分間的相互作用。因此,必修模塊對于提高全體高中學生的生物科學素養具有不可或缺的作用。
選修模塊是為了滿足學生多樣化發展的需要而設計的,有助于拓展學生的生物科技視野、增進學生對生物科技與社會關系的理解、提高學生的實踐和探究能力。
學生在學習了生物1的內容之后,既可以先學習生物2的內容,也可先學習生物3的內容。在修完必修模塊的基礎上,進行選修模塊的學習。
每個模塊在高中生物課程中的價值如下。
“生物1:分子與細胞”模塊有助于學生較深入地認識生命的物質基礎和結構基礎,理解生命活動中物質的變化、能量的轉換和信息的傳遞;領悟觀察、實驗、比較、分析和綜合等科學方法及其在科學研究過程中的應用;科學地理解生命的本質,形成辯證唯物主義自然觀。
“生物2:遺傳與進化”模塊有助于學生認識生命的延續和發展,了解遺傳變異規律在生產生活中的應用;領悟假說演繹、建立模型等科學方法及其在科學研究中的應用;理解遺傳和變異在物種繁衍過程中的對立統一,生物的遺傳變異與環境變化在進化過程中的對立統一,形成生物進化觀點。
“生物3:穩態與環境”模塊有助于學生認識發生在生物體內部和生物與環境之間的相互作用,理解生命系統的穩態,認識生命系統結構和功能的整體性;領悟系統分析、建立數學模型等科學方法及其在科學研究中的應用;形成生態學觀點和可持續發展的觀念。
“選修1:生物技術實踐”模塊重在培養學生設計實驗、動手操作、收集證據等科學探究的能力,增進學生對生物技術應用的了解。本模塊適于繼續學習理工類專業或對實驗操作感興趣的學生學習。