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1 科学研究方法
著名理论物理学家、诺贝尔奖获得者费恩曼说过:“科学是一种方法,它教导人们:一些事物是怎样被了解的,什么事情是已知的,现在了解到什么程度(因为没有事情是绝对已知的),如何对待疑问和不确定性,证据服从什么法则,如何去思考事物,作出判断,如何区别真伪和表面现象。”科学教育中的“科学过程”主要是指在一般的科学研究中,那种普遍适用的系统化的操作方法和步骤。美国《国家科学教育标准》中把科学过程与方法看成一个系统,是指一系列的相互联系的科学家普遍使用的研究方法和程序。我国的基础教育课程改革强调科学探究,强调让学生亲历科学,在体验中学习。这种新型学习方式的提倡意在改变传统单纯接受式的被动学习方式。学生不是被动地记忆科学的结论,而是经历这种结论得到的过程和懂得获取的方法。
科学家认为对自然现象的认识不能停留在事实的层次上,需要进一步透过现象,深入内部,抽取有关事物的本质,并且舍弃一切非本质属性的结论,即提炼出反映事物本质属性的内在的客观规律的各种“概念”和“定律”来。这个过程是通过探究来完成的。但科学家不管用何种探究模式,其基本的环节是共同的:科学问题的提出,科学事实和资料的收集,猜想和假设的建立,检验与评价,表达与交流。科学教育中的科学探究学习方式的主要环节也与此相类似,表明探究学习体现了科学教育与科学研究本质上的一致,反映了科学教育与科学研究内在的统一。科学探究强调知识获取中的体验,强调过程与方法,既是对我国传统教育的纠偏,也反映了科学素养的核心要素。
2 高中生物课程中基本的科学研究方法
科学方法可分为多个层次,这里所指的生物科学研究方法主要是指科学研究的一般方法,如科学观察方法、科学实验方法和科学调查方法,特别是指科学实验方法。科学研究总是从观察开始,通过观察发现问题,然后提出假设,并对假设做出基本预测,最后设计实验来验证假设。如果实验结果与假设不一致,则说明原来的假设是错误的,要修改假设,重新实验;如果实验结果与假设一致,则说明原来的假设是正确的,可将假设上升为学说或理论。科学方法教育应包括科学研究中“过程技能”(观察——问题——假设——实验——结论)的教育,还应包括观察、调查、实验等具体的方法技能。科学方法教育中尤其要重视科学思维的训练,即努力使学生将科学方法内化为自己的思维方式和行为方式。
2.1 观察实证的方法
观察实证是指通过对研究对象大量的观察、实验和调查,获取客观材料,从个别到一般,归纳出事物的本质属性和发展规律的一种研究方法。
2.2 假说—演绎法
假说—演绎法是指在观察和分析的基础上提出问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的;如果不符,就说明假说是错误的。所以假说—演绎法的根本过程是:发现问题——提出假说——演绎假说——实验证明——提出结论。在孟德尔的一对相对性状的杂交实验中很好地展现了假说—演绎法,也正是由于他采用这种方法才获得了科学上不朽的成绩,为人类揭示了遗传之谜。“假说—演绎法”是形成和构造关科学理论的一种重要思维方法。对学生来讲是“授之以渔”的重要手段之一;学完课程以后,他们对别的都可以忘记,但这些方法会存留下来,这就是真正的素养和能力。
2.3 建立模型的方法
新课标中建立模型被列为一项技能目标,并作为高中学生必备的生物科学素养。国家和地方的新高考大纲(说明)也已明确将这一技能素养的掌握水平作为考核对象,2007年全国高考生物江苏卷中就已出现涉及模型构建问题的考核尝试。因此,在平时的教学和高考复习中,教师和考生都要予以重视。由于新课标要求学生学会建立的模型主要是思维形式的模型,因此笔者拟针对几种常见思维模型的构建方法提出如下建议。建立模型的一般程序:(1) 掌握原理。掌握模型所代表的知识、过程、规律、机理等,弄清模型的构成要素或包含内容之间的逻辑关系。(2) 明确类型。明确所构建的模型属于哪种类型,知道该种模型的特点及表现形式。(3) 构建草图(框架)。选择适当的图形、文字、符号勾勒出草图,或用适当的文字符号搭建框架。基于模型的通适性、典型性,所以在构建时只需要考虑大多数情况即可,一般不考虑极少数情况或特例。(4) 修饰完善。对照原理查验所构建的草图(框架),确保其科学性;然后进一步修饰完善模型,力求规范、简洁、直观、有美感;最后构建出正式的模型。(5) 补充诠释。对一些模型要添加必要的文字说明、示例、图注等,使模型更科学、更清楚、更规范。
2.4 系统分析法
系统分析方法是指把要解决的问题作为一个系统,对系统要素进行综合分析,找出解决问题的可行方案的方法。它从系统的着眼点或角度去考察和研究整个客观世界,为人类认识和改造世界提供了科学的理论和方法。它的产生和发展标志着人类的科学思维由主要以“实物为中心”逐渐过渡到以“系统为中心”,是科学思维的一个划时代突破。系统分析是一种研究方略,它能在不确定的情况下,确定问题的本质和起因,明确咨询目标,找出各种可行方案,并通过一定标准对这些方案进行比较,帮助决策者在复杂的问题和环境中作出科学抉择。
3 生物教学中开展科学研究方法教育的途径
生物学是一门实验科学,有着众多的可以渗透科学方法教育的内容。教师在努力钻研教材的基础上,要充分挖掘教材中对学生进行科学方法教育的素材,将科学方法教育渗透到教学过程和学生的学习过程中。
3.1 通过生物学实验开展科学研究方法教育
高中生物教材中有着众多的学生实验,每做一个实验都是学生亲身体验科学研究方法的过程。在教学中尽教师要可能地将验证性实验变为探究性实验,要求学生通过明确实验目的、自己设计实验、讨论完善实验、最后实施实验步骤等过程,使学生体验到科学研究的方法和过程。另外,教师在备课和教学中应将科学研究方法很好地贯彻到每一个实验中,根据实验内容的不同有目的的让学生体验科学研究的过程,接受全面而完善的科学研究过程和方法的认识与训练,使学生认识、经历科学研究的过程,理解科学方法的本质,并训练其使用有关的具体方法完成每一步骤。这是培养学生发现问题、分析问题、解决问题能力的有效思维方式和操作方式。教师要注重鼓励学生得出自己的结论、畅述自己的观点。
3.2 通过生物科学史开展科学研究方法教育
“读史使人明智”,生物科学的每一项重要发现都是科学方法正确应用的典范。科学的方法是人类探索真理,发现新理论和获取新知识的重要手段,生物教学也离不开科学方法的探索、理解和学习。
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。
3.3 通过探究性教学开展科学研究方法教育
在新一轮的课程改革中,科学探究不仅被作为重要的理念强调,作为教学建议提出,而且被列入了课程目标和内容标准之中。在现代教育文献中“科学探究”、“探究式教学”、“探究式学习”都是指学生在学习过程中模仿科学家进行科学探究的思维方式来主动构建知识、形成科学观念、领悟科学研究方法的学习方式。这种学习方式在学习内容上,不但包括事实、理论等陈述性知识,还包括科学过程和方法等程序性知识。在教学策略上,教师通过创设一定的探究情景,让学生发现问题,做出猜想与假设,并通过实验、调查、查阅文献等方式搜集与处理信息,对猜想与假设进行论证,最后通过表达与交流活动对自己的探究过程进行反思与评价。在这一过程中学生获得知识与技能,掌握解决问题的方法,获得情感体验。一般情况下,探究式学习环节分为:提出问题——猜想与假设——方案的设计与选择——收集证据——解释与结论——评价与反思——交流与表达等7个方面。
3.4 通过研究性学习开展科学研究方法教育
研究性学习是一种以学生的自主性、探索性学习为基础,从学生生活和社会生活中选择和确定研究专题,主要以个人或小组合作方式进行的一种学习方法。学生通过亲身实践获得直接经验,养成科学精神和科学态度,掌握基本科学方法,提高综合运用所学知识、解决实际问题的能力。科学是一门具有崭新教学理念的学科,学习的核心便是科学探究。科学探究也涉及到提出问题,并通过猜测、计划、观察等活动,亲历解决问题(科学探究)的过程,获得科学知识,形成科学价值观。研究性学习与科学探究都是通过学习者从提出问题到解决问题的探索实践过程来实现科学知识的掌握和科学价值观的形成,以提高学习者解决问题的能力的学习方式。哈佛大学就有这样一句名言——教育的真正目的就是让人不断提出问题和解决问题。它较好地说明了研究性学习、科学探究在教育活动中的重要性,学生亲历科学探究的过程是获取科学知识和培养科学价值观的主要途径。
研究性学习是现在高中学生的一门必修课,利用研究性学习使学生实践科学研究方法,可以使学生真正体会到科学研究方法的重要性,学会如何将一些科学研究的理论知识应用到实践中,研究性学习既是学生对科学方法的实践,也是教师进行科学方法教育成果的检验。
3.5 通过实验设计开展科学研究方法教育
【关键词】生物课程 学科素养 科学探究能力
一、问题提出
新课程以来,生物学科的教学模式更加注重培养学生发现问题与解决问题的能力,发展学生的综合实践能力、创造性学习能力和创新精神,培养辩证唯物主义的科学观念和思想方法。农大附中位于南昌主要风景区梅岭的脚下,位于美丽的江西农业大学校园内。这里物种丰富多样,学生的实践学习资源丰富,同时,江西农业大学有林学院和农学院,其师生都是专家,方便实际工作者与研究者共同参与,这样良好的外部环境更有助于培养学生的生物学科素养。《提高中学生生物学科素养的途径与方法的行动研究》这一课题的研究目的是使学生在实践中学会自主、合作,乐学、会学,使生物学课堂真正充满生命活力,并为初中生物学教师的教学提供一点帮助。
二、生物科学素养的内涵
生物科学素养是指参加社会生活,经济生活,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,包括理解科学、技术与社会的相互关系,理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。培养学生的生物学素养,它反映了学生对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平,以及在已有的基础上不断提高自身科学素养的能力,并逐步形成科学的世界观,这是一个艰巨而意义深远的任务。
三、生物学科素养对学生未来学习、工作和生活的意义
知识经济时代,是学习型、创新型时代。只有具备一定科学素养的人,才能实现终身学习。只有终身学习,才能不断创新,才能不被知识经济时代淘汰。具备生物学科素养的人才能形成科学的态度和价值观。可见,从小对孩子进行生物学科素养培养意义深远。
1.生物学科素养关系到中学生创新能力的培养
创新,是对原来知识技能基础上的超越。创新能力的高低,与人的知识积累密不可分。没有一定的知识积累,创新也是海市蜃楼。一个人的生物学科素养在创新能力的培养中举足轻重。中学生如果以一定的生物知识为根基,掌握了一定的操作技能,他们就有可能产生超越自我的冲动。因此,在生物学科实际教育教学实践中,我们不能忽视生物学科素养在创新教育中的特殊作用。
2.生物学科素养关系到中学生自主、合作、探究能力的提高
一个人获得知识的途径很多,学校教育是受条件制约的,人的一生,自主、合作、探究是获取知识的重要途径。因此,在学校教育过程中,教师要把培养学生的自主、合作、探究能力摆在首要位置。大量事实证明:学生良好的生物学科的学科素养,能为今后的自主、合作、探究学习赢得主动,为实现终身教育保驾护航。
3.生物学科素养关系到生物科学领域的研究水平
学生在生物学课程的学习中,通过参与和解决现实世界中具体问题,来获取科学和技术的知识,形成正确的态度、价值观和社会责任感。这样,在日常生活中,他们就知道如何把所学的知识和方法与实践相结合,如何对科技引起的新问题进行思考和判断。当他们参与社会活动时,就能够采取适当的个人行为。
四、提高中学生生物学科素养的途径与方法
培育生物学科素养,可使学生具备对生命现象及生命本质的好奇心,这种好奇心一旦转变成对科学和对学习科学的积极态度,将受益终身。因此,生物学科信息素养的培养要以生物课堂为主阵地扎实、稳步推进。
1、提高教师的科学素养
一个教师的教学理念对教学效果的影响是深远的。教师作为教学的第一生产力,他们在具体到实施教学活动,教师的知识储备和教法方法,都是教学效果提高的保证。具有较高科学素养,是一名教师必备的素质。作为生物教师,如果不看百家之言,吸收更多养分,给自己不断充电,就不能将最新的生物科研成果带到课堂;如果不写作、不反思、不梳理自己的成败得失,就不能提升自己的教学理念及学科素养。这样的教师怎能培养出具有良好科学素养的学生呢?为改变这一被动局面,教师要主动参加学习,利用好图书馆、互联网、校园网等信息渠道,提高自身学科素养。
2、激发学生探究意识
生物教学是研究生命现象的科学,中学生物教学是为学生未来的生物研究打下基础。新课程标准也大力提倡培养学生的探究意识,学生有了探究意识和探究能力,才可以有探究的实践活动。探究意识离不开学生的感受力、判断力和洞察力。作为一线的生物教师,要利用生物学科和地域优势,给学生提供更多的亲历生物生活的机会,让知识和学生已有的生活经验相联,与美丽的大自然相联。学校可以考虑在校园内建立适宜的生物园,为学生提供广阔的实践空间和丰富的生物信息,还可以在郊外深入乡村的地方选择实验田,为学生实践探究搭建平台。
3、提高学生实验操作技能
生物学是一门以实验操作为主的自然科学。在实际实验中,教师可直接演示实验,让学生重复;也可讲解实验过程、要领,让学生亲自去做。或者鼓励学生自己设计、操作实验,启发学生自己发现问题、解决问题。其中最能培养学生学科素养的是让学生根据某一原理设计实验步骤,增强生物学实验研究技能,生物认知能力、动手能力和探究能力都得到提升。
【结束语】提高生物学科素养并非一朝一夕的事,它需要我们教师在日常教学中从点点滴滴做起,有目的有意识地帮助学生熟悉生物学知识,了解科学技术与社会进步,掌握科学探究方法与技能、树立科学态度和科学的世界观。教学是一门艺术,在生物教学实践中我们要把这种教学理念贯彻到教学的每一个环节中,以积极的姿态、切实的行动去实践,去总结,去反思,才能真正,拓宽学生视野,锻炼学生能力,潜移默化地提高学生生物学科素养。
【参考文献】
1.杨莉.浅谈生物学科素养的形成[J]中国科教创新导刊
关键词:生物科学 健康教育 专业建设方向
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
[1] 高等教育司编.普通高等学校本科专业目录和专业介绍[M].北京:高等教育出版社.
[2] 蔡婀娜,李夏兰,陈宏文.生物工程专业实验课教改探讨[J].高等理科教育,2000(4):48-50.
[3] 刘斌,吴茜茜,吴克,等.开放实验室培养生物工程学生能力[J].合肥联合大学学报,2000(4):12-13.
[4] 吴克,蔡敬民,张洁,等.生物工程学科发展中的人才培养模式探索[J].生物学杂志,1999,16(5):35-36.
[5] 赵晴.加强课程建设切实提高教学质量[J].高等理科教育,2001(6):75-78.
[6] 周满生.当前国际教育改革的若干动向和趋势[J].比较教育,1999(6):17-21.
[7] 林连兵,陈朝银,余旭亚,等.把课程教育融于网络教学之中[C]//发展与探索.2001云南省现代教育技术优秀论文集,昆明:云南科技出版社,2002.
[8] 余旭亚,林连兵,李涛,等.多媒体与实验教学相结合的理论与实践[M]//发展与探索―― 2001云南省现代教育技术优秀论文集.昆明:云南科技出版社,2002.
关键词:应用创新型人才培养;生物医药研究方法;教学探索
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)51-0139-02
广东是我国生物医药产业大省,生物医药产业已被国家和广东省确定为战略性新兴产业行业之一[1]。广东药科大学生命科学与生物制药学院培养的学生毕业后主要从事生物医药领域基础及应用研究、技术开发服务和管理工作,因此他们应认识生物医药研究的基本理论和方法,掌握具体的实验操作技能,具备一定的创新素质,以适应生物医药相关行业对应用型人才的需求。所谓学生的创新精神和实践能力,并非都要像科学家或发明家那样,在学习活动过程中有惊人的发现或伟大的发明,只要让他们在学习过程中不拘泥书本,不迷信老师,不死记硬背,敢于标新立异,大胆思维质疑,有所发现,有所发展地掌握所学知识,即是他们创新精神和实践能力的体现。培养学生的创新精神和实践能力的途径很多,其中课堂教学是培养学生创新精神和实践能力的最根本的有效途径。在课堂教学中必须坚持不懈、多渠道、多方面地努力和探索,选取以学生为主体、适应行业实际需求的教学内容;采用灵活多样、激发学生学习兴趣、同行业实际对接的教学方法,建立应用型人才的教学模式。
因此,在开设通识教育课程、基础教育课程、专业教育课程的同时,广东药科大学生命科学与生物制药学院又为生物科学专业大学三年级本科生开设了侧重实践创新能力培养的专业限选课程《生物医药研究方法》。从2010级生物科学专业本科生开始授课,至今已完成了四个年级的教学工作,经过四年来的探索和实践,取得比较好的教学效果,学生的学习兴趣和科研能力得到了有效提高。在教学主管部门对于用人单位、教师和学生的调查中获得一致好评。下面就已经开展的课程教学探索进行具体介绍。
一、充分l挥教师科研优势,构建优秀教师团队
由于方法学的内容比较枯燥,加上课程没有实验课,学生理解起来有困难。因此课程选择具有丰富科研经验的教师承担教学工作,由三位左右的教师组成授课团队,分别讲授不同内容。参与授课的教师全部主持过省级以上课题,主讲教师需主持过国家自然科学基金项目。结合教师个人科研经验,以生动具体的实例从选题、实验设计、观察、总结四个阶段为学生全面介绍生物医药领域研究的流程、关键问题和注意事项。教师根据自己的实际经验,具体为学生介绍在科研过程中遇到的各种问题,以及如何解决问题。从道德、能力和安全三方面对学生进行教育,使学生明确作为科研工作者的基本素质,即严肃的治学态度、严密的科学手段和严格的工作作风,为大四的本科毕业实习打下良好的基础。集中介绍组织学、电生理学、药理毒理学及分子生物学等生物医药研究中的常用技术,并具体介绍其在科研工作中的应用,帮助学生更加全面了解学科前沿发展和最新技术手段。同时利用6个学时的授课时间为学生集中介绍各级基金项目的分类和具体申请方法,课题标书的构成和书写要点,以及申请课题成功和失败的经验,为学生提供更加具体和直观的印象。课程内容设计和教材使用上摆脱了传统意义上的照本宣科,增加趣味性的同时拓宽了学生的视野,开拓了学生的思路。同时,通过课程教学,也让学生对于教师的科研方向有一定的了解,鼓励有兴趣的学生直接参与教师课题组的科学研究,完成从基础、专业知识积累到专业实践训练的过渡。
二、结合课程特点,确立以互动式教学为特征的教学模式
互动式教学是引导学生思考,提高学生创新能力的重要教学方式[2]。传统的“灌输式”教学模式已不适应现代高等教育的发展要求。如何提高生物医药研究方法这门课程课堂的教学效果,一直是课程授课教师们研究的主要课题。为激发学生的求知渴望和学习热情,使学生由被动学习转变为主动学习,授课教师们注意充分调动学生的思维,加强师生的课堂互动。结合应用创新型人才的专业培养目标,生物医药研究方法课程的授课教师注重强调对于学生实际应用能力的培养,让学生参与到教学中,采取以学生为中心、师生双向交流的互动式教学模式。教师采取灵活多变的教学方法吸引学生,如启发式教学、讨论式教学、多媒体教学,等等,可最大限度地调动学生的学习热情。
在教师完成理论内容讲授后,由学生自由分组,通过查阅文献结合个人兴趣自选生物医药研究领域相关课题,根据选题查阅相关的参考文献,了解该课题研究领域的研究现状,拟订研究方案和研究计划,并撰写科研标书。在学生标书设计中强调课题的创新性和应用性,特别鼓励学生挑战传统科研思维,进行大胆新颖的课题设计。课后,授课教师根据分工,分别和不同小组选出的学生负责人通过网络、电话及面谈等方式进行沟通,对学生的选题和标书撰写进行具体指导,包括题目的文字表述是否准确,研究内容与前人的研究成果相比的相同性和创新性,拟采用研究方法和技术路线的可行性。通过标书撰写的训练,使学生基本掌握科学研究的基本思路和方法,把所学的理论知识与科研实践相结合,为其今后从事生物科学研究工作打下良好的基础。
在标书撰写完成后,学生还要根据课题标书内容制作相应ppt,随后在课堂上由每组学生用ppt进行汇报。除课程授课教师外,邀请生命科学与生物制药学院具有丰富科研经验的教师作为评审,根据学生的标书和ppt汇报提出问题,由学生进行解答。通过这种教学模式,有效地调动了学生的学习热情,培养了学生的表达能力、创新能力及实践能力,同时也促进了他们的协作精神。这种互动式教学方法明显增强了学生的学习兴趣,课堂教学质量也得到了有效提高。
要更好地完成基于创新能力培养的互动式教学,要求教师具备较高的教学组织能力和创新性教学的能力。因此,生物医药研究方法的授课教师在教学实践中积极探索,在完成教学一线工作的同时积极向具有丰富教学经验的教学名师请教,在四年的教学过程中不断总结经验,使授课形式更趋合理,教学能力不断提高。通过教学过程中的授课准备和与学生的交流,教师的知识储备也相应增加,学生富有想象力和创意的想法,有利于激发教师的科研思路,真正意义上实现教学相长。
三、建立以检验学生的综合能力、实践能力和创新能力为主的考核方式
检验学生对知识的掌握程度和应用能力的有效方式是考核。改变传统标准化笔试试卷形式的单一考核方式,学习和借鉴国外大学考试模式,树立以能力为核心的考试观念[3]。增加平时成绩的比重,对学生进行综合成绩评定。总评成绩由期末考试成绩和平时成绩组成,各占50分。其中平时成绩中课题标书撰写占30分,教师根据学生上交的标书立论依据、研究方案和标书写作中的分工评价学生的创新能力、文字书写能力和协作能力。ppt汇报占20分,由几位评审教师根据各组学生ppt的内容、制作与板书运用、Z言表达考核学生的实践能力,几位老师分数的平均值作为学生的最终成绩,增加了考核的公正性。期末考试以学生解决研究中具体问题的能力为考核重点,从实验分组、每组所需实验对象数量计算、统计分析等几个方面设计应用题来考查学生的具体掌握情况,减少基本理论和概念的考试比重。
综上所述,生物医药的授课团队通过改革传统的教学手段,实现师生互动的教学实践,使学生对生物医药领域的前沿动态和研发趋势有了一定的了解,初步具备查阅文献、完成创新性科学实验设计和撰写课题标书的能力。但学生在提出问题及深层次的科研问题讨论方面仍需要进一步的锻炼和提高,因此要培养和造就高素质的创新型人才,应进一步设计和完善科研与教学相互促进的方式,以构建适应市场需要的生物医药特色教学模式。
参考文献:
[1]曹蓓,胡炜,李海燕.优化产业布局 完善创新机制 推动广东生物医药产业发展[J].科技管理研究,2013,(9):48-52.
[2]于浩淼.互动式教学对学生创新能力培养的推动作用研究[J].教育与职业,2010,(21):141-143.
[3]史楠,刘柏霞.应用型本科课程考试模式改革研究[J].教育与职业,2015,(12):115-117.
The Teaching Exploration of "Biomedical Research Methodology" Based on Applied and Innovative Talents Cultivation
WANG Hui
(School of Life Science and Biopharmaceutics,Guangdong Pharmaceutical University,Guangzhou,
Guangdong 510006,China)
【关键词】物理学史科研方法 渗透
从物理学的发展历史来看,随着物理学研究内容的变化,物理学的研究方法也在变化着,并不断得到丰富和提高。在古代,人们主要是靠不充分的观察和简单的推理,直觉地、笼统地去把握物理现象的一般特性。随着近代自然科学的兴起,观察方法就从以自然观察为主发展为以仪器观测为主。科学实验和数学方法相结合,使精确的、定量的物理学研究有了很快的发展。整理事实材料的需要,也促进了分析、归纳和演绎等逻辑方法的发展。这一时期科学方法的发展,使物理学作为一门实验科学的特点显著地呈现出来。
物理学家们的科学研究方法很多,在教学中我们可以向学生渗透以下几种:
一、观察
物理学是一门实践性很强的学科,概念的建立和物理规律的发现往往离不开对自然现象的观察。所以培养学生学会观察、勤于观察的习惯,对物理课的学习肯定会有较大的帮助。物理学史中许多重要发明、发现同样是科学家善于观察的结果。比如意大利物理学家伽利略,1853年在比萨教堂注意到一盏悬灯的摆动受到启发,用线悬铜球模拟单摆实验,确证了微小摆动的等时性和摆长对周期的影响;德国物理学家伦琴在进行阴极射线实验时,注意到放在射线管附近氰亚铂酸钡的小屏上发出微光,从而发现了X射线(伦琴射线)。这些事例都说明观察的重要性。培养学生观察能力和观察习惯,可以起到巩固消化、加深理解的作用。
二、实验
物理学是一门以实验为本的科学,物理理论来源于实验,并且还必须经过实验的检验,可以说没有实验就没有物理学。比如富兰克林的风筝实验,在风雨交加的情况下,利用风筝将大气中的电收集到莱顿瓶中使其充电,证明了“闪电和静电的同一性”;比如光的颜色问题,从亚里士多德到迪卡尔都认为“白光是纯洁的、均匀的,是光的本质”,而色光只是光的变种,但是他们都没有像牛顿那样做过认真的实验验证,大约在1666年牛顿用棱镜进行光的色散实验,终于得出“白光是由各种折射程度不同的彩色光组成的非均匀混合体”的科学结论。
三、类比
类比是根据两个事物在某些方面的相同、相似推论它们在其他方面也可能相同相似。比如荷兰物理学家惠更斯,就是用类比的方法根据光也像声波那样能发生反射、折射,而提出光是一种波动的假说的,从而为光的波动理论奠定了基础;法国物理学家德布罗意用类比的方法根据光的波粒二象性而推论微观粒子也具有波动性,提出了物质波的概念;库仑就是从牛顿的万有引力定律中得到启发,把电荷之间的作用力类比万有引力,推论电力也像万有引力一样服从平方反比定律,从而发现了库仑定律。如果没有类比的方法,单靠实验数据的积累不知到何年何月,才能得到严格的库仑定律的表达式。类比推理是科学研究中行之有效的方法之一,在物理教学中可以启迪学生思维,寻找思维途径。当然,类比推理的结论要经过实践的检验,这里不再赘述。
四、假说
物理学中的发现往往先建立在假说的基础上,再经过理论推导或者实验验证最后证实。麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论,预言了电磁波的存在。而这种理论预见后来得到了充分的实验证实(赫兹实验)。假设推理在物理教学中经常应用的方法,如静电场中电场线,等势面是否相交,还有建立在假说基础上的一些理想实验等。
五、模型
中学物理教学中涉及到大量的建立模型的研究方法,其主要目的是忽略次要因素,抓住主要矛盾,便于发掘事物的内在规律从而使抽象的假说的理论形象化,便于思考问题。物理学史中涉及的模型是很多的。
力学中的质点、单摆、弹簧振子、光滑平面、完全弹性碰撞……
热学中的理想气体、平衡态绝热过程……
电学中的电荷、无限长导线、电力线、磁力线、纯电容和电感电路……
原子物理学中的原子“核式结构”、玻尔模型、基本粒子的各种模型……
在物理学史上,一些物理模型的提出、修正、完善和被新的模型所取代的过程,就是人类认识自然能力不断提高的过程。
物理学的思想和方法是在物理学发展过程中,在物理学家长期的科学实践中,逐步摸索、积累、形成和发展起来的,是人类智慧的结晶。它已经渗透到许多学科的研究中去,成为现代科学研究和处理问题的重要思想和方法。学生了解和掌握这些思想和方法,对于今后从事任何研究和工作,对于解决和处理各种问题,都是很有用的,是终生受益的。
【参考文献】
关键词: 细胞生物学 考试方法 改革策略
细胞生物学作为生物学相关专业的基础课程,其考核环节一直为我国高校相关专业所重视。传统细胞生物学课程的考试环节主要以闭卷检测作为考核方式,以考试分数作为标准对学生的学习能力及学习成绩进行评定。这种考核方法难以有效地反映学生的综合素质,因此对细胞生物学课程考试方法进行改革具有一定的必要性。
一、细胞生物学课程考试改革的原则与思路
(一)考试方法改革原则
由于细胞生物学课程专业性及理论性较强,对该课程考试的改革应以培养学生的自主创新能力及动手实践能力作为切入点,根据学生的实际专业需求及个人能力的差异性对学生能力进行评价[1]。对专业成绩的评述不应单纯地以闭卷理论试卷成绩为最终成绩,应当综合评价学生日常课堂表现、实验课表现及课堂讨论等环节表现出的能力,并对成绩比例进行合理分配,具体考试方案由各专业教研部门自行确定。通过引入综述论文、课堂发言、实验课表现等环节的成绩评定,可以有效提高学生的学习兴趣。
(二)考试方法改革思路
对细胞生物学课程考试方法的改革,主要将考试成绩合理地划分为“闭卷理论考试(60%)+论文综述(10%)+实验课表现(20%)+日常课堂表现(10%)”四个部分。
1.对学生日常课堂表现进行评价
学生的学习活动以课堂学习为主,因此对学生日常课堂表现进行客观评价可以有效地反映学生细胞生物学课程的知识水平及能力基础。因此,将细胞生物学课程考试成绩中的10%作为日常课堂表现的分值,主要对学生课堂参与程度、讨论问题积极性、师生互动与沟通、课堂出勤率等方面进行考察,从而有效地提高细胞生物学课程教学质量。
2.对学生实验课表现进行考核
细胞生物学课程主要由理论课及实践课构成,实践课教学可以有效地对理论进行验证,是学生深化理论、接触生物学领域的重要途径。传统细胞生物学课程的考试主要侧重期末闭卷考试的考试成绩,对实验课考核重视程度不足,导致绝大多数生物教师在教学过程中缺乏相应的重视。将细胞生物学课程考试成绩中的20%作为实验课表现的分值,可以有效地提升学生实验操作的积极性。
3.设计论文综述环节进行考评
为了提升细胞生物学课程的考评的合理性,可以设计相应的论文综述环节,对学生整体知识结构的掌握能力进行考核。论文综述环节可以在考试周前一周至两周进行,由教师提前布置相应的论文论述主题,给予学生充足的时间撰写论文、制作幻灯片,在考核过程中由学生自主上台进行论文汇报,再由其他学生进行自主提问。在评分过程中,可以将细胞生物学课程考试成绩中的10%作为论文综述环节的分值。
二、细胞生物学课程考试改革应注意的问题
(一)加强相关教师的素质培训
随着新课程改革的深化,虽然学生成为课堂教学活动的主体,但教师仍然处于主导者地位,教师的职业素质及教学观念直接影响细胞生物学课程考试方法改革的贯彻效果。因此,为了保证细胞生物学课程考试改革的有效性,我国高校相关专业应当开展周期性培训,培养生物教师相应的职业素养,相关专业教研室应根据教学活动的推进对教师进行跟踪性的培训,积极开展教学前期培训、教学中期检测及教学末期总结,保证生物教师可以明确细胞生物学考试方法改革的必要性,并从考试改革入手提高课堂教学质量。
(二)贯彻落实相应的考核操作
在明确了细胞生物学课程考试方法改革的原则与思路之后,应当将相应的方案与思路落实到实践中,用实践检验理想化的方案,提高细胞生物学课程考试方法改革的合理性[2]。在实际考核操作过程中,教师应当制定相应的规章制度明确相应的考核流程,并对学生课堂表现、课堂出勤情况等评价因素进行了解。在实际考核过程中,可以打破传统单一性由教师评价学生的教学模式,引入相应的学生互评、学生自评评价机制,尊重学生实际能力的差异性,对学生成绩进行合理的评估。
(三)在考核过程中加强教师的协作
由于细胞生物学课程考核具有较强的专业性及理论性,且考试改革涵盖面与考察面较为广泛,学生成绩考核工作难以由一个教师单独完成,因此应当以过程性目光看待细胞生物学课程考核工作,加强各环节教师的协作与沟通。在学生成绩评价过程中,由不同的教师负责学生日常表现统计、学生论文综述情况、学生试卷批阅等环节。在过程性评价中教师之间进行合理化分工,可以有效提升学生成绩考核的合理性。
(四)引导学生注重日常学习过程
细胞生物学课程考核不仅具有检测教学成果的功能,还具备评价功及引导功能[3]。传统侧重期末考试成绩的考核模式对教学成果的评价较单一,很容易导致学生陷入学习时仅注重考点的学习误区。对细胞生物学课程考试方法的改革对学生日常表现、实验课表现等方面进行综合考核,因此教师应当注重引导学生的日常学习课程,尽可能地消除功利性的学习目的。
总而言之,细胞生物学不仅是一门集理论性、创造性为一体的学科,而且是临床医学及生物学的学科基础。在教学考核过程中,相关教师应当明确考试的评价功能及引导功能,树立素质教育理念,利用多种形式的综合性考核内容对学生学习情况进行考评。
参考文献:
[1]窦晓兵,高佳,范春雷,胡林峰,钱颖,沃兴德.细胞生物学课程考试方法改革的研究与实践[J].经营管理者,2009,23:327.
[2]肖明珠,毛建文,李红枝.医学细胞生物学考试方法的改革与实践[J].中国现代教育装备,2010,15:172-173.
[3]杨丽,张君,谢菁,徐文静,王岩.医学细胞生物学考试方法改革的探讨与实践[J].教育教学论坛,2014,31:69-70.
关键词:生物制药工艺学;教学改革;研究型教学
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)02-0156-02
研究型教学是以培养学生的研究意识、研究能力和创新能力为目标,教师从学科领域、课程内容或现实生活中选择和确定专题,在教师的帮助下,使学生按照科学研究的模式来分析、解决这些问题,最终达到学生获取知识、提高能力的一种教学过程。研究型教学方法在教学目的上不仅仅注重结果,更重要的是关注学习的过程,使学生通过课题研究,掌握学习方法,提升自学能力。《生物制药工艺学》是生物制药、生物工程、生物技术等专业的主干课程,要求学生能够掌握各种分离纯化技术的原理和方法,培养学生从事生物药物生产、新产品研发的知识和能力,为今后从事相关工作奠定基础。该课程实践性很强,在教学上我们除了突出实践训练外,还在理论课程教学上,探索和实施研究型教学方法,使学生由被动的知识接受者转变为学习的积极参与者,发挥学生在学习中的主体性作用。
一、《生物制药工艺学》课程实施研究型教学的总体方案
研究型教学除了课堂上的教学与讨论外,在课程规划及课后的准备上对教师提出了更高的要求。从总体上看,生物制药工艺学课程研究型教学的总体方案如图1所示,包括了课前、课堂上及课后三部分:课前需要教师设计合适的项目(研究课题)并布置课题;在课堂上要进行相关的案例讲解,并与学生互动讨论;在课后还需要总结和整理反馈的意见,对研究的课题进行调整和优化。对学生而言,则课前需要查找资料,确定课题的研究方案;在课堂上学习并与教师讨论,进行课题研究;在课后则需总结和归纳,对所学知识和研究方法进行巩固并提高。
二、研究型教学的方法
1.问题引导,激发学习兴趣。研究型教学方式特别注重问题在教学过程中的重要性。一方面通过问题来进行学习,把问题看作是学习的动力、起点和贯穿学习过程的主线;另一方面通过学习来生成问题,把学习过程看成是发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的过程。在教学过程中,我们结合科研实践,让学生通过解决问题学习基础知识,并提高解决问题的能力。例如在讲述基因工程药物时,提出“如果表达的产物是包涵体形式存在的,该如何得到有活性的蛋白质产物?”这一问题,让学生先自行寻找答案回答,然后再在课堂上讲解。由于学生在学习本课程时已经学过蛋白质的变性和复性,很多同学都能从课本上找到包涵体复性的方法,进行解答,但是这是不全面的,至少包含两个层面,一是防止包涵体的形成,另一是包涵体的复性。通过提问和解答,学生会发现自己思维上的局限性,加深印象,提高学习的兴趣。
2.案例教学,促进灵活应用。在案例教学中,学生拿到案例后,先进行自学,通过查阅必要的理论知识,提出解决方案,加深对知识的理解,然后在课堂上进行讨论,教师再对案例进行深入的分析和讲解。这一方法可以充分调动学生学习的主动性,起到举一反三的作用。例如在介绍青霉素的制备工艺中,我们结合实验课程中得到的经验,为学生提供案例,如“在操作过程中,部分学生没有得到青霉素产品,请分析试验失败可能的原因”。因为这个案例源自实验课“青霉素的分离纯化”,如果实验操作中未能得到产品,那么对失败可能原因的分析就非常重要。在理论课教学中引入这一案例,一方面可以让学生通过学习,掌握青霉素分离纯化工艺中的关键点,深入理解工艺过程对产物稳定性的影响,另一方面,在今后的实践中,学生也可以灵活应用所学知识,避免一些常见的错误。
3.项目引导,培养研究能力。项目导向教学法的教学目标不在于现成知识的传授,而是教给学生获得这一结果的方法和途径,着眼于培养学生可持续发展能力,充分发挥学生学习的主动性和积极创新精神。在项目实施过程中,应以学生为主体,教师起辅助和引导作用。例如在讲述抗体类药物的制备时,要求学生去查找一种人源化抗体的设计和制备方法。学生自行去网上检索论文资料,然后翻译实验方法部分,整理并归纳某一种人源化抗体的设计方案,然后用流程图说明其制备方法。这些工作由学生在课余时间进行,在课堂上,部分学生到讲台上讲解,其他学生和老师对其工艺过程进行提问和讨论,课后学生再进一步补充和完善。通过项目引导的方法,使学生参与整个教学过程,培养研究能力。
三、多元化考核评价方式
考核是学生学习当中非常重要的一个环节,也是激励和推动学生自主学习的重要因素。在传统的闭卷笔试中,试题内容集中于课本或课件中讲授的内容,并一般都会有标准答案,这一考核方式使得学生只要死记硬背书本上的知识,就可以通过考核,不利于学生发挥创造性,也不能反映知识的灵活应用情况。因此,在考核上,应使用多元化的方式,如从平时作业的完成质量、参与课堂讨论的情况、课后师生互动情况、期末考试成绩等多方面进行考核和评估。同时,在期末试卷中,也要增加试题的灵活性与综合性,并以答题参考的知识点代替传统的标准答案,从而对学生的学习能力、研究能力以及创新能力等进行综合评价,引导学生更主动地去学习和思考。例如在本课程的期末试卷中,试题使用了灵活多样的形式,可以采用工艺改错、工艺设计、试验结果分析等多种形式,而且期末成绩占总评成绩的60%,平时成绩占40%,其中,平时成绩涵盖了作业、到课率、课堂讨论等方面。通过多元化的考核评价方式,调动学生学习的主动性,推进研究型教学方法的实施。
四、总结
研究性教学是以学生为主体的,教学的重点在于培养学生学习运用知识、提出和解决问题的能力,教学中如何设计教学情境,如何给予学生适当的指导,对教师来说是新的挑战。因此在课程的建设上,需要教师系统地对课程教学内容进行梳理,结合教学目标以及教师科研实践经验,设计合适的研究课题;而为了便于学生自学,还要建设课程相关的支撑体系,如在线课程、网络课程等,使学生可以在课余学习和掌握必要的知识;相应地,我们建立了《生物制药工艺学》精品课程网站,在爱课程网站上建设了该课程资源共享课,录制了授课视频、微课、实验操作录像以及企业生产工艺视频等,为本课程研究型教学方法的探索及实施奠定了良好的基础。作为生物制药等专业学生的骨干专业课程,《生物制药工艺学》课程的教学不仅需要传授学生专业知识,更重要地要从学习能力、团队合作及交流能力、创新能力等多方面地培养学生,拓宽其学术视野,提升专业技能和科研素质,为从事生物药物制造和研发奠定基础。研究型教学方法的实施,将在学生的综合能力培养中将发挥越来越重要的作用,成为综合性课程教学中的重要方法。
参考文献:
[1]赵洪.研究性教学与大学教学方法改革[J].高等教育研究,2006,(2):71-75.
[2]郑珩,劳兴珍,何书英,等.生物制药工艺学课程教学改革与实践[J].教育教学论坛,2015,(9):121-122.
Construction and Application of Study-based Teaching Method in the Course of Biopharmaceutical Process
ZHENG Heng,LAO Xing-zhen,HE Shu-ying,KONG Yi,TONG Yue,GAO Xiang-dong
(School of Life Science and Technology,China Pharmaceutical University,Nanjing,Jiangsu 210009,China)
【关键词】课题研究;生物学原理;生物科学素养;能力
笔者参加了我校报批的《初中生物教学中培养学生生物科学素养的途径与方法的研究》市级课题研究。“利用生物学原理,培养学生的生物科学素养”是其研究的项目之一。为了通过实际的课堂教学实践验证“利用生物学原理,培养学生的生物科学素养”是“初中生物教学中培养学生生物科学素养的途径与方法的研究”中的一种切实可行的方法和手段。兹将本人负责的项目作如下总结:
生物学原理是生物科学素养的主要载体,而生物学原理的教学则构建了培养学生生物科学素养的主要平台。生物学原理科学课程倡导培养学生的科学素养,科学素养的中心特点是,理解重要的科学观念,懂得科学技术潜含的力量及各自的局限性;具备科学思考的能力;能够将科学知识和科学思维方式运用于个人决策或参与公共文化事务之中 。生物学原理是观察、实验、思维相结合的产物,它不仅呈现了生物科学的事实观念和特点,而且还呈现了生物科学的探究方法和探究方法。因此,生物学原理是生物科学素养的重要载体,而生物学原理的教学则构造了培养学生生物科学素养的重要平台 。
生物学原理的重要特点生物学原理反映了生物界中的现象、过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律,反映了生命活动中的本质关系,是生命活动的基本规律及形成机理 。生命性生物学原理重要阐明生物生命活动的规律,而生命活动规律重要表现在新陈代谢、应激性、生长发育、繁殖、遗传变化、进化及系统发生等方面 。生命性是生物学的根本特性,生物学原理是围绕生命活动这个中心展开的。综合性生物界具有少样性,生命系统具有少层次性,而且是高度组织化的,如生命系统的层次有细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统和生物圈 。在生物系统不同层次上有着各自的生物学原理,但每一具体的原理都不是孤立存在的,它们之间存在着一定的关系 。许少原理不仅超越了生物科学单一学科分支的范畴,涉及到各种生物类群,而且涉及数学、物理、化学等其它学科,特别是近代生物科学的综合性发展更加注重了学科知识与技术的综合运用 。因此,生物学原理的综合性特点为培养学生的生物科学素养提供了更为广泛的资源和空间 。
加强生物学中心观念的教学生物学原理是建立在生物学观念基础上的更深一层次的生物学知识,它反映了生物学事实或观念之间的相互关系 。学生形成生物学观念和掌握生物学原理之间存在着不可分割的辩证关系 。一方面,形成生物学观念是掌握生物学原理的基础,观念不清就无法掌握生物学原理;另一方面,掌握生物学原理可以使学生从生命活动变化中去进一步地理解巩固生物学观念 。教师引导学生建立正确的生物观念是使学生掌握生物学原理的前提,没有这个前提生物学原理的教学就无从谈起 。加强观念教学必须使学生获得足够的感性认识 。教师要创设便于理解观念的良好环境,提供探索生物学观念所必须的感性材料或典型事例 。
教育的目的在于提高公民的素质,提高素质不等于片面追求高学历,教育必须与生产劳动相接合,必须为现代化建设服务,培养德、智、体、美、劳全面发展的建设者和接班人。但在现实的教育形式下,学校片面的追求升学率的提高,而普遍忽略其他方面的教育及培养。在很大程度上与素质教育相背,教育与素质教育和实践相互脱节,学生毕业走入社会,技术、技能等能力极其低下,创新意识薄弱,知识面狭窄,应用能力不足等缺陷。学生的生物科学素养极其低下,严重影响了教育事业的发展进程,中学生物教学中存在的问题严重制约着学生生物素养的培养和提高。因此,利用生物学原理培养学生的生物科学素养显得尤为重要。
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,包括理解科学、技术与社会的相互关系,理解科学的本质以形成科学的态度和价值观。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。其最基本的含义是指学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会及个人生活中。生物学素养是公民科学素养中重要的组成成分。是人们在认识自然和应用生物科学知识的过程中表现出来的内在本质,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。是公民参加社会生活、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,以及在已有的基础上不断提高自身科学素养的能力。
良好的科学素养是一个人成功的基石。科学素养是一个人综合素质和能力的体现。需要在长期的学习、工作和生活中逐步培养和建立起来。作为一名从事一线教学的生物学教师,深知自己的责任和义务,必须更新观念、改进教法、改进评价方法、重视理论和实践的联系、全面提高学生的素质和能力。
在科学技术不断地改变着我们的生活,改变我们周围世界的今天,具有科学素养是现在每个初中生毕业后必不可少的能力。通过此课题的研究,转变教学观念,将生物教学与个人和社会相联系,加强书本知识与生活相联系,使学生从生活中走进书本,再从书本回归生活,使生物学与学生生活之间架起桥梁,引导学生善于思考生活中的生物学,善于捕捉、获取、积累生活中的生物学知识,使抽象、枯燥的生物学知识具体化、生活化,使学生进一步对生物学产生亲切感、真实感,同时感受到生物学的趣味与作用,领悟科学探究的各种技能,培养科学精神,形成良好的科学态度和科学情感,进而增强对生物学知识的应用意识,有效地提高生物科学素养。
在教学中要使学生通过生物课学习能在以下四方面得到发展:科学的态度和科学的世界观, 科学探究方法与技能 ,科学、技术和社会,生物学的知识和技能。
生物学属于一门自然科学课程,是一个内容丰富的知识体系。其中包括人类认识自然界的一些途径和方法,这些方法反映出自然科学与其他领域认知模式的不同,也体现了科学最基本的特征和本质。生物学教育的宗旨是培养学生的生物科学素养,不仅要传播科学的事实和概念,更要体现科学是一个探究的过程。理解这一新的课程理念,将有助于生物教学改革和实践,通过生物课培养学生兴趣、动手能力,以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。
生物科学素养的提高并非一朝一夕就能实现的,它需要我们教师在日常教学中从点点滴滴做起,切实把新课标的理念贯彻于课堂教学之中。有目的有意识地培养学生的科学精神、态度和价值观,重视方法、技能的提高和训练,使学生养成良好的科学行为和习惯,提高学生的综合素质和能力,潜移默化地提高学生的生物学科学素养。
生物科学是21世纪发展最为迅速的学科之一。生物科学素养的教育内容应主要包括科学知识、科学方法、科学态度、科学精神和科学价值五个方面。培养学生具备一定的生物科学素养和创新精神,掌握生物研究的科学方法,才能够适应社会经济和生命科学的发展。笔者根据参加课题研究的实际教学经验,将义务教育阶段有关利用生物学原理能提高学生生物科学素养的教学内容大致分为植物、动物、人体生理、微生物、实验等五个方面。例如实验教学方面,众所周知,生物学是一门实验性很强的学科,科学实验是生命科学最基本的研究方法,是培养和提高学生生物科学素养的最佳方法之一。通过实验锻炼学生的动手能力,进而提高学生的社会生存能力。同样对生物学知识的学习、生物学能力的获得和生物科学素养的达成同样也离不开实验。实验教学既是生物学教学的重要内容,又是一种有效的教学手段,更是培养学生科学素养的重要环节。在中学生物学实验教学过程中重视学生科学素养的培养,有利于学生获得系统生物学知识,掌握科学的实验方法,发展各种能力,树立良好的科学态度,养成科学的协作精神。生物实验教学为学生提高生物科学素养搭建了一个发展平台。
生物学课程中的实验教学是学生积极主动地获取生物科学知识,领悟科学研究方法而进行的各种活动。通过设计实验过程、收集和分析资料并得出结论,使学生认识、经历科学研究的过程,并训练其使用有关的具体方法完成每一个步骤,是培养学生发现问题、分析问题、解决问题等能力的有效操作方式。
把实验课和理论课、活动课、课外实习、野外考察及社会实践结合起来,使实验课教学开放空间向课外和校外延伸,突出地方特色,充分利用当地的生物资源。如:植物学实验中植物各器官形态结构的观察,可以和野外考察结合起来,以野外的植物为材料,观察记录不同植物根、茎、叶的形态特征,花及果实的类型,植物各器官系统的功能,以及植物形态结构和功能与植物生活环境适应性,使学生以新的目光新的角度,发现一些课堂上没有接触到的新知识新问题,开阔学生学习和思维的空间,将学到的知识应用于实际,培养学生热爱大自然、热爱生命科学和思想情怀。充分发挥学生在生物学实验教学过程中的主观能动性,提高学生对生物学实验课的兴趣,增加师生之间、同学之间沟通与交流,学生的学习由“被动注入式”变成“主动吸收式”,有利于培养学生的观察力、动手能力、科研创新能力、独立思考获取知识能力、信息收集鉴别处理能力、合作交流能力;有利于培养学生的团队精神、协作精神、进取精神、创新精神和科学探索精神,加深学生对生物科学过程和科学方法的理解,切实提高学生生物科学素养[1]。
生物科学知识与我们的现实生活密切相连,通过生物科学素养的培养可以使学生从现实的生活当中体验到科学的重要性,意识到只有自己的科学素养提高了才能用科学的眼光看待周围的事物,用科学的行为来对待周围的事物,用科学的思维约束自己的行为,当他们能够认认真真地对待这一切并能不断地反思自己的所作所为时,自身的科学素质也就自然而然的提高了,而科学素质的提高对于我们国家建立和谐社会以及执行可持续发展的战略决策具有极为重要的意义,因此学生科学素养的提高对于我国的现代化建设以及国家精神文明的提高有着举足轻重的作用。
生物学新课程开创了科学、技术和社会(STS)教育的新局面,新的课程标准把了解科学、技术、社会的相互关系,关注和参与生物科学技术有关的社会问题的讨论和决策,作为生物科学素养和重要组成部分。在STS教育中,如何培养学生的科学素养,如何培养学生对自然和社会的责任感,是每一位教育工作者必须思考和面临的问题。通过实际的教学实践,体会到教师对活动内容的选择很大程度上决定着STS教育的效果。课堂上若选择一些学生感谢到亲切、实在、能接触到相关问题或与社会生产、生活、发展有关的热点问题组织教学活动,通常能取得较好的教学效果[2]。
参考文献
随着《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》及《普通高中生物课程标准(实验稿)》的颁布,新一轮的基础教育课程改革正在越来越广阔的范围展开,给传统的中国基础教育带来了前所未有的冲击。新课程标准在基本理念、课程目标、课程内容、课程评价、教学建议等方面都有了较大变化,同时在教学的内容要求上也有了较大的突破,新课改的理念之一就是“注意学科渗透,关心科技发展”,新增内容的教学要求虽不高,却有助于弥补生物教学长期存在的不足。
我国新一轮课改也适当加大了前沿生物知识的比重,在确保基础性的前提下,对教学内容进行了一定的扬弃。如何让生命科学前沿知识更好的服务高中生物教学,如何把握前沿知识和基础知识的过渡和衔接,如何通过前沿知识向学生传达生物科学的研究方法和思考方式,更好的服务基础知识的教学,是每个生物教师都在思考的问题。
以下是本人在三年的新课改背景下在实际教学工作中摸索出的几点心得和体会:
一、了解当代生物科学的发展方向,化繁为简,帮助学生构建生物学科学习的脉络
当代生物科学在朝着微观和宏观两个方面向纵深发展。在微观方面,主要是在分子水平上研究生命过程和现象;在宏观方面,主要是生态学的研究,特别是生物多样性的研究日益引起人们的关注。正如邹承鲁院士《生物学走向21世纪》一文所言,“当前凡是研究生命现象的学科,不可避免地要深入到分子水平去进行本质规律的探讨,这使分子生物学很快就渗入生物学的各个领域,改变了整个生物学的面貌;同时也对医学和农业科学及其应用产生了巨大的影响。生物学的全新面貌最突出地表现在出现了一系列新的分支学科,如分子遗传学,分子细胞学,分子分类学,分子神经解剖学,分子药理学、分子病理学,分子流行病学等等,影响到生命科学的所有领域,即使生态学、古生物学和分类学也不例外。……作为生命体基本单位的细胞,和作为生命活动最高形式的神经活动是现代生物学研究的最活跃的领域,但是今天,这两门学科由于采用了分子生物学的新的研究思想和新的研究手段而获得新的生命力,研究步伐大大加快,与分子生物学一起发展成为当代生物学研究的三大热点。”(《面向21世纪生命科学发展前沿》,广东科技出版社,1996,p.20)。
新课改分为必修本和选修本,构成知识涉及到生物学知识的方方面面,在学习开始之初就向学生介绍生命科学前沿的方向,除了可以培养学生的学习兴趣,还可更好的帮助学生构建学习脉络。而生物学科学习的方向可结合生命系统板块的教学展开,即紧贴课本有拓展知识范围。
二、关注生物科学的发展对课程理论的影响,使学生熟悉生物科学的研究方法
生物科学对课程理论的影响主要表现在思想方法上,并且正处于日益彰显的过程中。课本的设置也体现这样的亮点,模型构建、归纳演绎法、假说推理法、数理统计、原来大学甚至是研究生阶段才能接触到的研究方法、思维方式纷纷引入中学课本。
前沿知识纷纷引入中学课本,课堂上接触的是让学生眼前一亮的高科技、新发展,学生不仅能了解这些前沿知识,还能了解这些新知识的来龙去脉,发现历程和研究方法,知道真理在被无限接近,不断修正,自然学习起来兴趣高涨。
三、让生物课程反映生物科学的发展,让学生了解生物科学的前沿
(一)让学生了解生物科学的前沿发展,全面提高科学素质
关于什么是科学素质,国内外学者提出了不少大同小异的定义。《美国国家科学教育标准》认为,“所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”国内不少学者提出更为简明的定义,即科学素质包括科学知识、科学的过程和方法、科学态度、科学精神、科学价值观、科学的思维习惯和行为习惯。根据前面的论述可以看出,生物科学前沿知识不仅在自然科学中的地位和作用不断提升,而且在认识论、方法论和世界观等方面都具有独特的价值,因此,生物科学前沿对于全面提高学生科学素质是非常重要、不可或缺的。
(二)了解课程内容中基础知识的更新和生物科学前沿知识发展的关系,更好的把握教学