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1 科學研究方法
著名理論物理學家、諾貝爾獎獲得者費恩曼說過:“科學是一種方法,它教導人們:一些事物是怎樣被了解的,什么事情是已知的,現在了解到什么程度(因為沒有事情是絕對已知的),如何對待疑問和不確定性,證據服從什么法則,如何去思考事物,作出判斷,如何區別真偽和表面現象。”科學教育中的“科學過程”主要是指在一般的科學研究中,那種普遍適用的系統化的操作方法和步驟。美國《國家科學教育標準》中把科學過程與方法看成一個系統,是指一系列的相互聯系的科學家普遍使用的研究方法和程序。我國的基礎教育課程改革強調科學探究,強調讓學生親歷科學,在體驗中學習。這種新型學習方式的提倡意在改變傳統單純接受式的被動學習方式。學生不是被動地記憶科學的結論,而是經歷這種結論得到的過程和懂得獲取的方法。
科學家認為對自然現象的認識不能停留在事實的層次上,需要進一步透過現象,深入內部,抽取有關事物的本質,并且舍棄一切非本質屬性的結論,即提煉出反映事物本質屬性的內在的客觀規律的各種“概念”和“定律”來。這個過程是通過探究來完成的。但科學家不管用何種探究模式,其基本的環節是共同的:科學問題的提出,科學事實和資料的收集,猜想和假設的建立,檢驗與評價,表達與交流。科學教育中的科學探究學習方式的主要環節也與此相類似,表明探究學習體現了科學教育與科學研究本質上的一致,反映了科學教育與科學研究內在的統一。科學探究強調知識獲取中的體驗,強調過程與方法,既是對我國傳統教育的糾偏,也反映了科學素養的核心要素。
2 高中生物課程中基本的科學研究方法
科學方法可分為多個層次,這里所指的生物科學研究方法主要是指科學研究的一般方法,如科學觀察方法、科學實驗方法和科學調查方法,特別是指科學實驗方法。科學研究總是從觀察開始,通過觀察發現問題,然后提出假設,并對假設做出基本預測,最后設計實驗來驗證假設。如果實驗結果與假設不一致,則說明原來的假設是錯誤的,要修改假設,重新實驗;如果實驗結果與假設一致,則說明原來的假設是正確的,可將假設上升為學說或理論。科學方法教育應包括科學研究中“過程技能”(觀察——問題——假設——實驗——結論)的教育,還應包括觀察、調查、實驗等具體的方法技能。科學方法教育中尤其要重視科學思維的訓練,即努力使學生將科學方法內化為自己的思維方式和行為方式。
2.1 觀察實證的方法
觀察實證是指通過對研究對象大量的觀察、實驗和調查,獲取客觀材料,從個別到一般,歸納出事物的本質屬性和發展規律的一種研究方法。
2.2 假說—演繹法
假說—演繹法是指在觀察和分析的基礎上提出問題以后,通過推理和想象提出解釋問題的假說,根據假說進行演繹推理,再通過實驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符,就證明假說是正確的;如果不符,就說明假說是錯誤的。所以假說—演繹法的根本過程是:發現問題——提出假說——演繹假說——實驗證明——提出結論。在孟德爾的一對相對性狀的雜交實驗中很好地展現了假說—演繹法,也正是由于他采用這種方法才獲得了科學上不朽的成績,為人類揭示了遺傳之謎。“假說—演繹法”是形成和構造關科學理論的一種重要思維方法。對學生來講是“授之以漁”的重要手段之一;學完課程以后,他們對別的都可以忘記,但這些方法會存留下來,這就是真正的素養和能力。
2.3 建立模型的方法
新課標中建立模型被列為一項技能目標,并作為高中學生必備的生物科學素養。國家和地方的新高考大綱(說明)也已明確將這一技能素養的掌握水平作為考核對象,2007年全國高考生物江蘇卷中就已出現涉及模型構建問題的考核嘗試。因此,在平時的教學和高考復習中,教師和考生都要予以重視。由于新課標要求學生學會建立的模型主要是思維形式的模型,因此筆者擬針對幾種常見思維模型的構建方法提出如下建議。建立模型的一般程序:(1) 掌握原理。掌握模型所代表的知識、過程、規律、機理等,弄清模型的構成要素或包含內容之間的邏輯關系。(2) 明確類型。明確所構建的模型屬于哪種類型,知道該種模型的特點及表現形式。(3) 構建草圖(框架)。選擇適當的圖形、文字、符號勾勒出草圖,或用適當的文字符號搭建框架。基于模型的通適性、典型性,所以在構建時只需要考慮大多數情況即可,一般不考慮極少數情況或特例。(4) 修飾完善。對照原理查驗所構建的草圖(框架),確保其科學性;然后進一步修飾完善模型,力求規范、簡潔、直觀、有美感;最后構建出正式的模型。(5) 補充詮釋。對一些模型要添加必要的文字說明、示例、圖注等,使模型更科學、更清楚、更規范。
2.4 系統分析法
系統分析方法是指把要解決的問題作為一個系統,對系統要素進行綜合分析,找出解決問題的可行方案的方法。它從系統的著眼點或角度去考察和研究整個客觀世界,為人類認識和改造世界提供了科學的理論和方法。它的產生和發展標志著人類的科學思維由主要以“實物為中心”逐漸過渡到以“系統為中心”,是科學思維的一個劃時代突破。系統分析是一種研究方略,它能在不確定的情況下,確定問題的本質和起因,明確咨詢目標,找出各種可行方案,并通過一定標準對這些方案進行比較,幫助決策者在復雜的問題和環境中作出科學抉擇。
3 生物教學中開展科學研究方法教育的途徑
生物學是一門實驗科學,有著眾多的可以滲透科學方法教育的內容。教師在努力鉆研教材的基礎上,要充分挖掘教材中對學生進行科學方法教育的素材,將科學方法教育滲透到教學過程和學生的學習過程中。
3.1 通過生物學實驗開展科學研究方法教育
高中生物教材中有著眾多的學生實驗,每做一個實驗都是學生親身體驗科學研究方法的過程。在教學中盡教師要可能地將驗證性實驗變為探究性實驗,要求學生通過明確實驗目的、自己設計實驗、討論完善實驗、最后實施實驗步驟等過程,使學生體驗到科學研究的方法和過程。另外,教師在備課和教學中應將科學研究方法很好地貫徹到每一個實驗中,根據實驗內容的不同有目的的讓學生體驗科學研究的過程,接受全面而完善的科學研究過程和方法的認識與訓練,使學生認識、經歷科學研究的過程,理解科學方法的本質,并訓練其使用有關的具體方法完成每一步驟。這是培養學生發現問題、分析問題、解決問題能力的有效思維方式和操作方式。教師要注重鼓勵學生得出自己的結論、暢述自己的觀點。
3.2 通過生物科學史開展科學研究方法教育
“讀史使人明智”,生物科學的每一項重要發現都是科學方法正確應用的典范。科學的方法是人類探索真理,發現新理論和獲取新知識的重要手段,生物教學也離不開科學方法的探索、理解和學習。
高中生物教材中有許多關于生物科學史的教學內容,如酶的發現、光合作用的發現、生長素的發現、遺傳物質的發現等。這些科學發現本身就是科學家科學實驗(探究)的過程,教師可以充分利用這些素材,幫助學生尋著先人的足跡,在享受科學探究的快樂中受到科學方法的教育。
3.3 通過探究性教學開展科學研究方法教育
在新一輪的課程改革中,科學探究不僅被作為重要的理念強調,作為教學建議提出,而且被列入了課程目標和內容標準之中。在現代教育文獻中“科學探究”、“探究式教學”、“探究式學習”都是指學生在學習過程中模仿科學家進行科學探究的思維方式來主動構建知識、形成科學觀念、領悟科學研究方法的學習方式。這種學習方式在學習內容上,不但包括事實、理論等陳述性知識,還包括科學過程和方法等程序性知識。在教學策略上,教師通過創設一定的探究情景,讓學生發現問題,做出猜想與假設,并通過實驗、調查、查閱文獻等方式搜集與處理信息,對猜想與假設進行論證,最后通過表達與交流活動對自己的探究過程進行反思與評價。在這一過程中學生獲得知識與技能,掌握解決問題的方法,獲得情感體驗。一般情況下,探究式學習環節分為:提出問題——猜想與假設——方案的設計與選擇——收集證據——解釋與結論——評價與反思——交流與表達等7個方面。
3.4 通過研究性學習開展科學研究方法教育
研究性學習是一種以學生的自主性、探索性學習為基礎,從學生生活和社會生活中選擇和確定研究專題,主要以個人或小組合作方式進行的一種學習方法。學生通過親身實踐獲得直接經驗,養成科學精神和科學態度,掌握基本科學方法,提高綜合運用所學知識、解決實際問題的能力。科學是一門具有嶄新教學理念的學科,學習的核心便是科學探究。科學探究也涉及到提出問題,并通過猜測、計劃、觀察等活動,親歷解決問題(科學探究)的過程,獲得科學知識,形成科學價值觀。研究性學習與科學探究都是通過學習者從提出問題到解決問題的探索實踐過程來實現科學知識的掌握和科學價值觀的形成,以提高學習者解決問題的能力的學習方式。哈佛大學就有這樣一句名言——教育的真正目的就是讓人不斷提出問題和解決問題。它較好地說明了研究性學習、科學探究在教育活動中的重要性,學生親歷科學探究的過程是獲取科學知識和培養科學價值觀的主要途徑。
研究性學習是現在高中學生的一門必修課,利用研究性學習使學生實踐科學研究方法,可以使學生真正體會到科學研究方法的重要性,學會如何將一些科學研究的理論知識應用到實踐中,研究性學習既是學生對科學方法的實踐,也是教師進行科學方法教育成果的檢驗。
3.5 通過實驗設計開展科學研究方法教育
【關鍵詞】生物課程 學科素養 科學探究能力
一、問題提出
新課程以來,生物學科的教學模式更加注重培養學生發現問題與解決問題的能力,發展學生的綜合實踐能力、創造性學習能力和創新精神,培養辯證唯物主義的科學觀念和思想方法。農大附中位于南昌主要風景區梅嶺的腳下,位于美麗的江西農業大學校園內。這里物種豐富多樣,學生的實踐學習資源豐富,同時,江西農業大學有林學院和農學院,其師生都是專家,方便實際工作者與研究者共同參與,這樣良好的外部環境更有助于培養學生的生物學科素養。《提高中學生生物學科素養的途徑與方法的行動研究》這一課題的研究目的是使學生在實踐中學會自主、合作,樂學、會學,使生物學課堂真正充滿生命活力,并為初中生物學教師的教學提供一點幫助。
二、生物科學素養的內涵
生物科學素養是指參加社會生活,經濟生活,生產實踐和個人決策所需的生物科學概念和科學探究能力,包括理解科學、技術與社會的相互關系,理解科學的本質以及形成科學的態度和價值觀。培養學生的生物學素養,它反映了學生對生物科學領域中核心的基礎內容的掌握和應用水平,以及在已有的基礎上不斷提高自身科學素養的能力,并逐步形成科學的世界觀,這是一個艱巨而意義深遠的任務。
三、生物學科素養對學生未來學習、工作和生活的意義
知識經濟時代,是學習型、創新型時代。只有具備一定科學素養的人,才能實現終身學習。只有終身學習,才能不斷創新,才能不被知識經濟時代淘汰。具備生物學科素養的人才能形成科學的態度和價值觀。可見,從小對孩子進行生物學科素養培養意義深遠。
1.生物學科素養關系到中學生創新能力的培養
創新,是對原來知識技能基礎上的超越。創新能力的高低,與人的知識積累密不可分。沒有一定的知識積累,創新也是海市蜃樓。一個人的生物學科素養在創新能力的培養中舉足輕重。中學生如果以一定的生物知識為根基,掌握了一定的操作技能,他們就有可能產生超越自我的沖動。因此,在生物學科實際教育教學實踐中,我們不能忽視生物學科素養在創新教育中的特殊作用。
2.生物學科素養關系到中學生自主、合作、探究能力的提高
一個人獲得知識的途徑很多,學校教育是受條件制約的,人的一生,自主、合作、探究是獲取知識的重要途徑。因此,在學校教育過程中,教師要把培養學生的自主、合作、探究能力擺在首要位置。大量事實證明:學生良好的生物學科的學科素養,能為今后的自主、合作、探究學習贏得主動,為實現終身教育保駕護航。
3.生物學科素養關系到生物科學領域的研究水平
學生在生物學課程的學習中,通過參與和解決現實世界中具體問題,來獲取科學和技術的知識,形成正確的態度、價值觀和社會責任感。這樣,在日常生活中,他們就知道如何把所學的知識和方法與實踐相結合,如何對科技引起的新問題進行思考和判斷。當他們參與社會活動時,就能夠采取適當的個人行為。
四、提高中學生生物學科素養的途徑與方法
培育生物學科素養,可使學生具備對生命現象及生命本質的好奇心,這種好奇心一旦轉變成對科學和對學習科學的積極態度,將受益終身。因此,生物學科信息素養的培養要以生物課堂為主陣地扎實、穩步推進。
1、提高教師的科學素養
一個教師的教學理念對教學效果的影響是深遠的。教師作為教學的第一生產力,他們在具體到實施教學活動,教師的知識儲備和教法方法,都是教學效果提高的保證。具有較高科學素養,是一名教師必備的素質。作為生物教師,如果不看百家之言,吸收更多養分,給自己不斷充電,就不能將最新的生物科研成果帶到課堂;如果不寫作、不反思、不梳理自己的成敗得失,就不能提升自己的教學理念及學科素養。這樣的教師怎能培養出具有良好科學素養的學生呢?為改變這一被動局面,教師要主動參加學習,利用好圖書館、互聯網、校園網等信息渠道,提高自身學科素養。
2、激發學生探究意識
生物教學是研究生命現象的科學,中學生物教學是為學生未來的生物研究打下基礎。新課程標準也大力提倡培養學生的探究意識,學生有了探究意識和探究能力,才可以有探究的實踐活動。探究意識離不開學生的感受力、判斷力和洞察力。作為一線的生物教師,要利用生物學科和地域優勢,給學生提供更多的親歷生物生活的機會,讓知識和學生已有的生活經驗相聯,與美麗的大自然相聯。學校可以考慮在校園內建立適宜的生物園,為學生提供廣闊的實踐空間和豐富的生物信息,還可以在郊外深入鄉村的地方選擇實驗田,為學生實踐探究搭建平臺。
3、提高學生實驗操作技能
生物學是一門以實驗操作為主的自然科學。在實際實驗中,教師可直接演示實驗,讓學生重復;也可講解實驗過程、要領,讓學生親自去做。或者鼓勵學生自己設計、操作實驗,啟發學生自己發現問題、解決問題。其中最能培養學生學科素養的是讓學生根據某一原理設計實驗步驟,增強生物學實驗研究技能,生物認知能力、動手能力和探究能力都得到提升。
【結束語】提高生物學科素養并非一朝一夕的事,它需要我們教師在日常教學中從點點滴滴做起,有目的有意識地幫助學生熟悉生物學知識,了解科學技術與社會進步,掌握科學探究方法與技能、樹立科學態度和科學的世界觀。教學是一門藝術,在生物教學實踐中我們要把這種教學理念貫徹到教學的每一個環節中,以積極的姿態、切實的行動去實踐,去總結,去反思,才能真正,拓寬學生視野,鍛煉學生能力,潛移默化地提高學生生物學科素養。
【參考文獻】
1.楊莉.淺談生物學科素養的形成[J]中國科教創新導刊
關鍵詞:生物科學 健康教育 專業建設方向
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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關鍵詞:應用創新型人才培養;生物醫藥研究方法;教學探索
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)51-0139-02
廣東是我國生物醫藥產業大省,生物醫藥產業已被國家和廣東省確定為戰略性新興產業行業之一[1]。廣東藥科大學生命科學與生物制藥學院培養的學生畢業后主要從事生物醫藥領域基礎及應用研究、技術開發服務和管理工作,因此他們應認識生物醫藥研究的基本理論和方法,掌握具體的實驗操作技能,具備一定的創新素質,以適應生物醫藥相關行業對應用型人才的需求。所謂學生的創新精神和實踐能力,并非都要像科學家或發明家那樣,在學習活動過程中有驚人的發現或偉大的發明,只要讓他們在學習過程中不拘泥書本,不迷信老師,不死記硬背,敢于標新立異,大膽思維質疑,有所發現,有所發展地掌握所學知識,即是他們創新精神和實踐能力的體現。培養學生的創新精神和實踐能力的途徑很多,其中課堂教學是培養學生創新精神和實踐能力的最根本的有效途徑。在課堂教學中必須堅持不懈、多渠道、多方面地努力和探索,選取以學生為主體、適應行業實際需求的教學內容;采用靈活多樣、激發學生學習興趣、同行業實際對接的教學方法,建立應用型人才的教學模式。
因此,在開設通識教育課程、基礎教育課程、專業教育課程的同時,廣東藥科大學生命科學與生物制藥學院又為生物科學專業大學三年級本科生開設了側重實踐創新能力培養的專業限選課程《生物醫藥研究方法》。從2010級生物科學專業本科生開始授課,至今已完成了四個年級的教學工作,經過四年來的探索和實踐,取得比較好的教學效果,學生的學習興趣和科研能力得到了有效提高。在教學主管部門對于用人單位、教師和學生的調查中獲得一致好評。下面就已經開展的課程教學探索進行具體介紹。
一、充分l揮教師科研優勢,構建優秀教師團隊
由于方法學的內容比較枯燥,加上課程沒有實驗課,學生理解起來有困難。因此課程選擇具有豐富科研經驗的教師承擔教學工作,由三位左右的教師組成授課團隊,分別講授不同內容。參與授課的教師全部主持過省級以上課題,主講教師需主持過國家自然科學基金項目。結合教師個人科研經驗,以生動具體的實例從選題、實驗設計、觀察、總結四個階段為學生全面介紹生物醫藥領域研究的流程、關鍵問題和注意事項。教師根據自己的實際經驗,具體為學生介紹在科研過程中遇到的各種問題,以及如何解決問題。從道德、能力和安全三方面對學生進行教育,使學生明確作為科研工作者的基本素質,即嚴肅的治學態度、嚴密的科學手段和嚴格的工作作風,為大四的本科畢業實習打下良好的基礎。集中介紹組織學、電生理學、藥理毒理學及分子生物學等生物醫藥研究中的常用技術,并具體介紹其在科研工作中的應用,幫助學生更加全面了解學科前沿發展和最新技術手段。同時利用6個學時的授課時間為學生集中介紹各級基金項目的分類和具體申請方法,課題標書的構成和書寫要點,以及申請課題成功和失敗的經驗,為學生提供更加具體和直觀的印象。課程內容設計和教材使用上擺脫了傳統意義上的照本宣科,增加趣味性的同時拓寬了學生的視野,開拓了學生的思路。同時,通過課程教學,也讓學生對于教師的科研方向有一定的了解,鼓勵有興趣的學生直接參與教師課題組的科學研究,完成從基礎、專業知識積累到專業實踐訓練的過渡。
二、結合課程特點,確立以互動式教學為特征的教學模式
互動式教學是引導學生思考,提高學生創新能力的重要教學方式[2]。傳統的“灌輸式”教學模式已不適應現代高等教育的發展要求。如何提高生物醫藥研究方法這門課程課堂的教學效果,一直是課程授課教師們研究的主要課題。為激發學生的求知渴望和學習熱情,使學生由被動學習轉變為主動學習,授課教師們注意充分調動學生的思維,加強師生的課堂互動。結合應用創新型人才的專業培養目標,生物醫藥研究方法課程的授課教師注重強調對于學生實際應用能力的培養,讓學生參與到教學中,采取以學生為中心、師生雙向交流的互動式教學模式。教師采取靈活多變的教學方法吸引學生,如啟發式教學、討論式教學、多媒體教學,等等,可最大限度地調動學生的學習熱情。
在教師完成理論內容講授后,由學生自由分組,通過查閱文獻結合個人興趣自選生物醫藥研究領域相關課題,根據選題查閱相關的參考文獻,了解該課題研究領域的研究現狀,擬訂研究方案和研究計劃,并撰寫科研標書。在學生標書設計中強調課題的創新性和應用性,特別鼓勵學生挑戰傳統科研思維,進行大膽新穎的課題設計。課后,授課教師根據分工,分別和不同小組選出的學生負責人通過網絡、電話及面談等方式進行溝通,對學生的選題和標書撰寫進行具體指導,包括題目的文字表述是否準確,研究內容與前人的研究成果相比的相同性和創新性,擬采用研究方法和技術路線的可行性。通過標書撰寫的訓練,使學生基本掌握科學研究的基本思路和方法,把所學的理論知識與科研實踐相結合,為其今后從事生物科學研究工作打下良好的基礎。
在標書撰寫完成后,學生還要根據課題標書內容制作相應ppt,隨后在課堂上由每組學生用ppt進行匯報。除課程授課教師外,邀請生命科學與生物制藥學院具有豐富科研經驗的教師作為評審,根據學生的標書和ppt匯報提出問題,由學生進行解答。通過這種教學模式,有效地調動了學生的學習熱情,培養了學生的表達能力、創新能力及實踐能力,同時也促進了他們的協作精神。這種互動式教學方法明顯增強了學生的學習興趣,課堂教學質量也得到了有效提高。
要更好地完成基于創新能力培養的互動式教學,要求教師具備較高的教學組織能力和創新性教學的能力。因此,生物醫藥研究方法的授課教師在教學實踐中積極探索,在完成教學一線工作的同時積極向具有豐富教學經驗的教學名師請教,在四年的教學過程中不斷總結經驗,使授課形式更趨合理,教學能力不斷提高。通過教學過程中的授課準備和與學生的交流,教師的知識儲備也相應增加,學生富有想象力和創意的想法,有利于激發教師的科研思路,真正意義上實現教學相長。
三、建立以檢驗學生的綜合能力、實踐能力和創新能力為主的考核方式
檢驗學生對知識的掌握程度和應用能力的有效方式是考核。改變傳統標準化筆試試卷形式的單一考核方式,學習和借鑒國外大學考試模式,樹立以能力為核心的考試觀念[3]。增加平時成績的比重,對學生進行綜合成績評定。總評成績由期末考試成績和平時成績組成,各占50分。其中平時成績中課題標書撰寫占30分,教師根據學生上交的標書立論依據、研究方案和標書寫作中的分工評價學生的創新能力、文字書寫能力和協作能力。ppt匯報占20分,由幾位評審教師根據各組學生ppt的內容、制作與板書運用、Z言表達考核學生的實踐能力,幾位老師分數的平均值作為學生的最終成績,增加了考核的公正性。期末考試以學生解決研究中具體問題的能力為考核重點,從實驗分組、每組所需實驗對象數量計算、統計分析等幾個方面設計應用題來考查學生的具體掌握情況,減少基本理論和概念的考試比重。
綜上所述,生物醫藥的授課團隊通過改革傳統的教學手段,實現師生互動的教學實踐,使學生對生物醫藥領域的前沿動態和研發趨勢有了一定的了解,初步具備查閱文獻、完成創新性科學實驗設計和撰寫課題標書的能力。但學生在提出問題及深層次的科研問題討論方面仍需要進一步的鍛煉和提高,因此要培養和造就高素質的創新型人才,應進一步設計和完善科研與教學相互促進的方式,以構建適應市場需要的生物醫藥特色教學模式。
參考文獻:
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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)
【關鍵詞】物理學史科研方法 滲透
從物理學的發展歷史來看,隨著物理學研究內容的變化,物理學的研究方法也在變化著,并不斷得到豐富和提高。在古代,人們主要是靠不充分的觀察和簡單的推理,直覺地、籠統地去把握物理現象的一般特性。隨著近代自然科學的興起,觀察方法就從以自然觀察為主發展為以儀器觀測為主。科學實驗和數學方法相結合,使精確的、定量的物理學研究有了很快的發展。整理事實材料的需要,也促進了分析、歸納和演繹等邏輯方法的發展。這一時期科學方法的發展,使物理學作為一門實驗科學的特點顯著地呈現出來。
物理學家們的科學研究方法很多,在教學中我們可以向學生滲透以下幾種:
一、觀察
物理學是一門實踐性很強的學科,概念的建立和物理規律的發現往往離不開對自然現象的觀察。所以培養學生學會觀察、勤于觀察的習慣,對物理課的學習肯定會有較大的幫助。物理學史中許多重要發明、發現同樣是科學家善于觀察的結果。比如意大利物理學家伽利略,1853年在比薩教堂注意到一盞懸燈的擺動受到啟發,用線懸銅球模擬單擺實驗,確證了微小擺動的等時性和擺長對周期的影響;德國物理學家倫琴在進行陰極射線實驗時,注意到放在射線管附近氰亞鉑酸鋇的小屏上發出微光,從而發現了X射線(倫琴射線)。這些事例都說明觀察的重要性。培養學生觀察能力和觀察習慣,可以起到鞏固消化、加深理解的作用。
二、實驗
物理學是一門以實驗為本的科學,物理理論來源于實驗,并且還必須經過實驗的檢驗,可以說沒有實驗就沒有物理學。比如富蘭克林的風箏實驗,在風雨交加的情況下,利用風箏將大氣中的電收集到萊頓瓶中使其充電,證明了“閃電和靜電的同一性”;比如光的顏色問題,從亞里士多德到迪卡爾都認為“白光是純潔的、均勻的,是光的本質”,而色光只是光的變種,但是他們都沒有像牛頓那樣做過認真的實驗驗證,大約在1666年牛頓用棱鏡進行光的色散實驗,終于得出“白光是由各種折射程度不同的彩色光組成的非均勻混合體”的科學結論。
三、類比
類比是根據兩個事物在某些方面的相同、相似推論它們在其他方面也可能相同相似。比如荷蘭物理學家惠更斯,就是用類比的方法根據光也像聲波那樣能發生反射、折射,而提出光是一種波動的假說的,從而為光的波動理論奠定了基礎;法國物理學家德布羅意用類比的方法根據光的波粒二象性而推論微觀粒子也具有波動性,提出了物質波的概念;庫侖就是從牛頓的萬有引力定律中得到啟發,把電荷之間的作用力類比萬有引力,推論電力也像萬有引力一樣服從平方反比定律,從而發現了庫侖定律。如果沒有類比的方法,單靠實驗數據的積累不知到何年何月,才能得到嚴格的庫侖定律的表達式。類比推理是科學研究中行之有效的方法之一,在物理教學中可以啟迪學生思維,尋找思維途徑。當然,類比推理的結論要經過實踐的檢驗,這里不再贅述。
四、假說
物理學中的發現往往先建立在假說的基礎上,再經過理論推導或者實驗驗證最后證實。麥克斯韋在物理學中的最大貢獻是建立了統一的經典電磁場理論和光的電磁理論,預言了電磁波的存在。而這種理論預見后來得到了充分的實驗證實(赫茲實驗)。假設推理在物理教學中經常應用的方法,如靜電場中電場線,等勢面是否相交,還有建立在假說基礎上的一些理想實驗等。
五、模型
中學物理教學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,便于發掘事物的內在規律從而使抽象的假說的理論形象化,便于思考問題。物理學史中涉及的模型是很多的。
力學中的質點、單擺、彈簧振子、光滑平面、完全彈性碰撞……
熱學中的理想氣體、平衡態絕熱過程……
電學中的電荷、無限長導線、電力線、磁力線、純電容和電感電路……
原子物理學中的原子“核式結構”、玻爾模型、基本粒子的各種模型……
在物理學史上,一些物理模型的提出、修正、完善和被新的模型所取代的過程,就是人類認識自然能力不斷提高的過程。
物理學的思想和方法是在物理學發展過程中,在物理學家長期的科學實踐中,逐步摸索、積累、形成和發展起來的,是人類智慧的結晶。它已經滲透到許多學科的研究中去,成為現代科學研究和處理問題的重要思想和方法。學生了解和掌握這些思想和方法,對于今后從事任何研究和工作,對于解決和處理各種問題,都是很有用的,是終生受益的。
【參考文獻】
關鍵詞: 細胞生物學 考試方法 改革策略
細胞生物學作為生物學相關專業的基礎課程,其考核環節一直為我國高校相關專業所重視。傳統細胞生物學課程的考試環節主要以閉卷檢測作為考核方式,以考試分數作為標準對學生的學習能力及學習成績進行評定。這種考核方法難以有效地反映學生的綜合素質,因此對細胞生物學課程考試方法進行改革具有一定的必要性。
一、細胞生物學課程考試改革的原則與思路
(一)考試方法改革原則
由于細胞生物學課程專業性及理論性較強,對該課程考試的改革應以培養學生的自主創新能力及動手實踐能力作為切入點,根據學生的實際專業需求及個人能力的差異性對學生能力進行評價[1]。對專業成績的評述不應單純地以閉卷理論試卷成績為最終成績,應當綜合評價學生日常課堂表現、實驗課表現及課堂討論等環節表現出的能力,并對成績比例進行合理分配,具體考試方案由各專業教研部門自行確定。通過引入綜述論文、課堂發言、實驗課表現等環節的成績評定,可以有效提高學生的學習興趣。
(二)考試方法改革思路
對細胞生物學課程考試方法的改革,主要將考試成績合理地劃分為“閉卷理論考試(60%)+論文綜述(10%)+實驗課表現(20%)+日常課堂表現(10%)”四個部分。
1.對學生日常課堂表現進行評價
學生的學習活動以課堂學習為主,因此對學生日常課堂表現進行客觀評價可以有效地反映學生細胞生物學課程的知識水平及能力基礎。因此,將細胞生物學課程考試成績中的10%作為日常課堂表現的分值,主要對學生課堂參與程度、討論問題積極性、師生互動與溝通、課堂出勤率等方面進行考察,從而有效地提高細胞生物學課程教學質量。
2.對學生實驗課表現進行考核
細胞生物學課程主要由理論課及實踐課構成,實踐課教學可以有效地對理論進行驗證,是學生深化理論、接觸生物學領域的重要途徑。傳統細胞生物學課程的考試主要側重期末閉卷考試的考試成績,對實驗課考核重視程度不足,導致絕大多數生物教師在教學過程中缺乏相應的重視。將細胞生物學課程考試成績中的20%作為實驗課表現的分值,可以有效地提升學生實驗操作的積極性。
3.設計論文綜述環節進行考評
為了提升細胞生物學課程的考評的合理性,可以設計相應的論文綜述環節,對學生整體知識結構的掌握能力進行考核。論文綜述環節可以在考試周前一周至兩周進行,由教師提前布置相應的論文論述主題,給予學生充足的時間撰寫論文、制作幻燈片,在考核過程中由學生自主上臺進行論文匯報,再由其他學生進行自主提問。在評分過程中,可以將細胞生物學課程考試成績中的10%作為論文綜述環節的分值。
二、細胞生物學課程考試改革應注意的問題
(一)加強相關教師的素質培訓
隨著新課程改革的深化,雖然學生成為課堂教學活動的主體,但教師仍然處于主導者地位,教師的職業素質及教學觀念直接影響細胞生物學課程考試方法改革的貫徹效果。因此,為了保證細胞生物學課程考試改革的有效性,我國高校相關專業應當開展周期性培訓,培養生物教師相應的職業素養,相關專業教研室應根據教學活動的推進對教師進行跟蹤性的培訓,積極開展教學前期培訓、教學中期檢測及教學末期總結,保證生物教師可以明確細胞生物學考試方法改革的必要性,并從考試改革入手提高課堂教學質量。
(二)貫徹落實相應的考核操作
在明確了細胞生物學課程考試方法改革的原則與思路之后,應當將相應的方案與思路落實到實踐中,用實踐檢驗理想化的方案,提高細胞生物學課程考試方法改革的合理性[2]。在實際考核操作過程中,教師應當制定相應的規章制度明確相應的考核流程,并對學生課堂表現、課堂出勤情況等評價因素進行了解。在實際考核過程中,可以打破傳統單一性由教師評價學生的教學模式,引入相應的學生互評、學生自評評價機制,尊重學生實際能力的差異性,對學生成績進行合理的評估。
(三)在考核過程中加強教師的協作
由于細胞生物學課程考核具有較強的專業性及理論性,且考試改革涵蓋面與考察面較為廣泛,學生成績考核工作難以由一個教師單獨完成,因此應當以過程性目光看待細胞生物學課程考核工作,加強各環節教師的協作與溝通。在學生成績評價過程中,由不同的教師負責學生日常表現統計、學生論文綜述情況、學生試卷批閱等環節。在過程性評價中教師之間進行合理化分工,可以有效提升學生成績考核的合理性。
(四)引導學生注重日常學習過程
細胞生物學課程考核不僅具有檢測教學成果的功能,還具備評價功及引導功能[3]。傳統側重期末考試成績的考核模式對教學成果的評價較單一,很容易導致學生陷入學習時僅注重考點的學習誤區。對細胞生物學課程考試方法的改革對學生日常表現、實驗課表現等方面進行綜合考核,因此教師應當注重引導學生的日常學習課程,盡可能地消除功利性的學習目的。
總而言之,細胞生物學不僅是一門集理論性、創造性為一體的學科,而且是臨床醫學及生物學的學科基礎。在教學考核過程中,相關教師應當明確考試的評價功能及引導功能,樹立素質教育理念,利用多種形式的綜合性考核內容對學生學習情況進行考評。
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關鍵詞:生物制藥工藝學;教學改革;研究型教學
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)02-0156-02
研究型教學是以培養學生的研究意識、研究能力和創新能力為目標,教師從學科領域、課程內容或現實生活中選擇和確定專題,在教師的幫助下,使學生按照科學研究的模式來分析、解決這些問題,最終達到學生獲取知識、提高能力的一種教學過程。研究型教學方法在教學目的上不僅僅注重結果,更重要的是關注學習的過程,使學生通過課題研究,掌握學習方法,提升自學能力。《生物制藥工藝學》是生物制藥、生物工程、生物技術等專業的主干課程,要求學生能夠掌握各種分離純化技術的原理和方法,培養學生從事生物藥物生產、新產品研發的知識和能力,為今后從事相關工作奠定基礎。該課程實踐性很強,在教學上我們除了突出實踐訓練外,還在理論課程教學上,探索和實施研究型教學方法,使學生由被動的知識接受者轉變為學習的積極參與者,發揮學生在學習中的主體性作用。
一、《生物制藥工藝學》課程實施研究型教學的總體方案
研究型教學除了課堂上的教學與討論外,在課程規劃及課后的準備上對教師提出了更高的要求。從總體上看,生物制藥工藝學課程研究型教學的總體方案如圖1所示,包括了課前、課堂上及課后三部分:課前需要教師設計合適的項目(研究課題)并布置課題;在課堂上要進行相關的案例講解,并與學生互動討論;在課后還需要總結和整理反饋的意見,對研究的課題進行調整和優化。對學生而言,則課前需要查找資料,確定課題的研究方案;在課堂上學習并與教師討論,進行課題研究;在課后則需總結和歸納,對所學知識和研究方法進行鞏固并提高。
二、研究型教學的方法
1.問題引導,激發學習興趣。研究型教學方式特別注重問題在教學過程中的重要性。一方面通過問題來進行學習,把問題看作是學習的動力、起點和貫穿學習過程的主線;另一方面通過學習來生成問題,把學習過程看成是發現問題、提出問題、分析問題和解決問題的過程。在教學過程中,我們結合科研實踐,讓學生通過解決問題學習基礎知識,并提高解決問題的能力。例如在講述基因工程藥物時,提出“如果表達的產物是包涵體形式存在的,該如何得到有活性的蛋白質產物?”這一問題,讓學生先自行尋找答案回答,然后再在課堂上講解。由于學生在學習本課程時已經學過蛋白質的變性和復性,很多同學都能從課本上找到包涵體復性的方法,進行解答,但是這是不全面的,至少包含兩個層面,一是防止包涵體的形成,另一是包涵體的復性。通過提問和解答,學生會發現自己思維上的局限性,加深印象,提高學習的興趣。
2.案例教學,促進靈活應用。在案例教學中,學生拿到案例后,先進行自學,通過查閱必要的理論知識,提出解決方案,加深對知識的理解,然后在課堂上進行討論,教師再對案例進行深入的分析和講解。這一方法可以充分調動學生學習的主動性,起到舉一反三的作用。例如在介紹青霉素的制備工藝中,我們結合實驗課程中得到的經驗,為學生提供案例,如“在操作過程中,部分學生沒有得到青霉素產品,請分析試驗失敗可能的原因”。因為這個案例源自實驗課“青霉素的分離純化”,如果實驗操作中未能得到產品,那么對失敗可能原因的分析就非常重要。在理論課教學中引入這一案例,一方面可以讓學生通過學習,掌握青霉素分離純化工藝中的關鍵點,深入理解工藝過程對產物穩定性的影響,另一方面,在今后的實踐中,學生也可以靈活應用所學知識,避免一些常見的錯誤。
3.項目引導,培養研究能力。項目導向教學法的教學目標不在于現成知識的傳授,而是教給學生獲得這一結果的方法和途徑,著眼于培養學生可持續發展能力,充分發揮學生學習的主動性和積極創新精神。在項目實施過程中,應以學生為主體,教師起輔助和引導作用。例如在講述抗體類藥物的制備時,要求學生去查找一種人源化抗體的設計和制備方法。學生自行去網上檢索論文資料,然后翻譯實驗方法部分,整理并歸納某一種人源化抗體的設計方案,然后用流程圖說明其制備方法。這些工作由學生在課余時間進行,在課堂上,部分學生到講臺上講解,其他學生和老師對其工藝過程進行提問和討論,課后學生再進一步補充和完善。通過項目引導的方法,使學生參與整個教學過程,培養研究能力。
三、多元化考核評價方式
考核是學生學習當中非常重要的一個環節,也是激勵和推動學生自主學習的重要因素。在傳統的閉卷筆試中,試題內容集中于課本或課件中講授的內容,并一般都會有標準答案,這一考核方式使得學生只要死記硬背書本上的知識,就可以通過考核,不利于學生發揮創造性,也不能反映知識的靈活應用情況。因此,在考核上,應使用多元化的方式,如從平時作業的完成質量、參與課堂討論的情況、課后師生互動情況、期末考試成績等多方面進行考核和評估。同時,在期末試卷中,也要增加試題的靈活性與綜合性,并以答題參考的知識點代替傳統的標準答案,從而對學生的學習能力、研究能力以及創新能力等進行綜合評價,引導學生更主動地去學習和思考。例如在本課程的期末試卷中,試題使用了靈活多樣的形式,可以采用工藝改錯、工藝設計、試驗結果分析等多種形式,而且期末成績占總評成績的60%,平時成績占40%,其中,平時成績涵蓋了作業、到課率、課堂討論等方面。通過多元化的考核評價方式,調動學生學習的主動性,推進研究型教學方法的實施。
四、總結
研究性教學是以學生為主體的,教學的重點在于培養學生學習運用知識、提出和解決問題的能力,教學中如何設計教學情境,如何給予學生適當的指導,對教師來說是新的挑戰。因此在課程的建設上,需要教師系統地對課程教學內容進行梳理,結合教學目標以及教師科研實踐經驗,設計合適的研究課題;而為了便于學生自學,還要建設課程相關的支撐體系,如在線課程、網絡課程等,使學生可以在課余學習和掌握必要的知識;相應地,我們建立了《生物制藥工藝學》精品課程網站,在愛課程網站上建設了該課程資源共享課,錄制了授課視頻、微課、實驗操作錄像以及企業生產工藝視頻等,為本課程研究型教學方法的探索及實施奠定了良好的基礎。作為生物制藥等專業學生的骨干專業課程,《生物制藥工藝學》課程的教學不僅需要傳授學生專業知識,更重要地要從學習能力、團隊合作及交流能力、創新能力等多方面地培養學生,拓寬其學術視野,提升專業技能和科研素質,為從事生物藥物制造和研發奠定基礎。研究型教學方法的實施,將在學生的綜合能力培養中將發揮越來越重要的作用,成為綜合性課程教學中的重要方法。
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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)
【關鍵詞】課題研究;生物學原理;生物科學素養;能力
筆者參加了我校報批的《初中生物教學中培養學生生物科學素養的途徑與方法的研究》市級課題研究。“利用生物學原理,培養學生的生物科學素養”是其研究的項目之一。為了通過實際的課堂教學實踐驗證“利用生物學原理,培養學生的生物科學素養”是“初中生物教學中培養學生生物科學素養的途徑與方法的研究”中的一種切實可行的方法和手段。茲將本人負責的項目作如下總結:
生物學原理是生物科學素養的主要載體,而生物學原理的教學則構建了培養學生生物科學素養的主要平臺。生物學原理科學課程倡導培養學生的科學素養,科學素養的中心特點是,理解重要的科學觀念,懂得科學技術潛含的力量及各自的局限性;具備科學思考的能力;能夠將科學知識和科學思維方式運用于個人決策或參與公共文化事務之中 。生物學原理是觀察、實驗、思維相結合的產物,它不僅呈現了生物科學的事實觀念和特點,而且還呈現了生物科學的探究方法和探究方法。因此,生物學原理是生物科學素養的重要載體,而生物學原理的教學則構造了培養學生生物科學素養的重要平臺 。
生物學原理的重要特點生物學原理反映了生物界中的現象、過程在一定條件下必然發生、發展和變化的規律,反映了生命活動中的本質關系,是生命活動的基本規律及形成機理 。生命性生物學原理重要闡明生物生命活動的規律,而生命活動規律重要表現在新陳代謝、應激性、生長發育、繁殖、遺傳變化、進化及系統發生等方面 。生命性是生物學的根本特性,生物學原理是圍繞生命活動這個中心展開的。綜合性生物界具有少樣性,生命系統具有少層次性,而且是高度組織化的,如生命系統的層次有細胞、組織、器官、系統、個體、種群、群落、生態系統和生物圈 。在生物系統不同層次上有著各自的生物學原理,但每一具體的原理都不是孤立存在的,它們之間存在著一定的關系 。許少原理不僅超越了生物科學單一學科分支的范疇,涉及到各種生物類群,而且涉及數學、物理、化學等其它學科,特別是近代生物科學的綜合性發展更加注重了學科知識與技術的綜合運用 。因此,生物學原理的綜合性特點為培養學生的生物科學素養提供了更為廣泛的資源和空間 。
加強生物學中心觀念的教學生物學原理是建立在生物學觀念基礎上的更深一層次的生物學知識,它反映了生物學事實或觀念之間的相互關系 。學生形成生物學觀念和掌握生物學原理之間存在著不可分割的辯證關系 。一方面,形成生物學觀念是掌握生物學原理的基礎,觀念不清就無法掌握生物學原理;另一方面,掌握生物學原理可以使學生從生命活動變化中去進一步地理解鞏固生物學觀念 。教師引導學生建立正確的生物觀念是使學生掌握生物學原理的前提,沒有這個前提生物學原理的教學就無從談起 。加強觀念教學必須使學生獲得足夠的感性認識 。教師要創設便于理解觀念的良好環境,提供探索生物學觀念所必須的感性材料或典型事例 。
教育的目的在于提高公民的素質,提高素質不等于片面追求高學歷,教育必須與生產勞動相接合,必須為現代化建設服務,培養德、智、體、美、勞全面發展的建設者和接班人。但在現實的教育形式下,學校片面的追求升學率的提高,而普遍忽略其他方面的教育及培養。在很大程度上與素質教育相背,教育與素質教育和實踐相互脫節,學生畢業走入社會,技術、技能等能力極其低下,創新意識薄弱,知識面狹窄,應用能力不足等缺陷。學生的生物科學素養極其低下,嚴重影響了教育事業的發展進程,中學生物教學中存在的問題嚴重制約著學生生物素養的培養和提高。因此,利用生物學原理培養學生的生物科學素養顯得尤為重要。
生物科學素養是指參加社會生活、經濟活動、生產實踐和個人決策所需的生物科學概念和科學探究能力,包括理解科學、技術與社會的相互關系,理解科學的本質以形成科學的態度和價值觀。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。其最基本的含義是指學生能夠合理地將所學到的科學知識運用到社會及個人生活中。生物學素養是公民科學素養中重要的組成成分。是人們在認識自然和應用生物科學知識的過程中表現出來的內在本質,包括人們所掌握的生物科學知識、技能和方法,以及在此基礎上形成的生物科學能力、科學觀以及科學品質等方面。是公民參加社會生活、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,以及在已有的基礎上不斷提高自身科學素養的能力。
良好的科學素養是一個人成功的基石。科學素養是一個人綜合素質和能力的體現。需要在長期的學習、工作和生活中逐步培養和建立起來。作為一名從事一線教學的生物學教師,深知自己的責任和義務,必須更新觀念、改進教法、改進評價方法、重視理論和實踐的聯系、全面提高學生的素質和能力。
在科學技術不斷地改變著我們的生活,改變我們周圍世界的今天,具有科學素養是現在每個初中生畢業后必不可少的能力。通過此課題的研究,轉變教學觀念,將生物教學與個人和社會相聯系,加強書本知識與生活相聯系,使學生從生活中走進書本,再從書本回歸生活,使生物學與學生生活之間架起橋梁,引導學生善于思考生活中的生物學,善于捕捉、獲取、積累生活中的生物學知識,使抽象、枯燥的生物學知識具體化、生活化,使學生進一步對生物學產生親切感、真實感,同時感受到生物學的趣味與作用,領悟科學探究的各種技能,培養科學精神,形成良好的科學態度和科學情感,進而增強對生物學知識的應用意識,有效地提高生物科學素養。
在教學中要使學生通過生物課學習能在以下四方面得到發展:科學的態度和科學的世界觀, 科學探究方法與技能 ,科學、技術和社會,生物學的知識和技能。
生物學屬于一門自然科學課程,是一個內容豐富的知識體系。其中包括人類認識自然界的一些途徑和方法,這些方法反映出自然科學與其他領域認知模式的不同,也體現了科學最基本的特征和本質。生物學教育的宗旨是培養學生的生物科學素養,不僅要傳播科學的事實和概念,更要體現科學是一個探究的過程。理解這一新的課程理念,將有助于生物教學改革和實踐,通過生物課培養學生興趣、動手能力,以及發現問題、分析問題和解決問題的能力。
生物科學素養的提高并非一朝一夕就能實現的,它需要我們教師在日常教學中從點點滴滴做起,切實把新課標的理念貫徹于課堂教學之中。有目的有意識地培養學生的科學精神、態度和價值觀,重視方法、技能的提高和訓練,使學生養成良好的科學行為和習慣,提高學生的綜合素質和能力,潛移默化地提高學生的生物學科學素養。
生物科學是21世紀發展最為迅速的學科之一。生物科學素養的教育內容應主要包括科學知識、科學方法、科學態度、科學精神和科學價值五個方面。培養學生具備一定的生物科學素養和創新精神,掌握生物研究的科學方法,才能夠適應社會經濟和生命科學的發展。筆者根據參加課題研究的實際教學經驗,將義務教育階段有關利用生物學原理能提高學生生物科學素養的教學內容大致分為植物、動物、人體生理、微生物、實驗等五個方面。例如實驗教學方面,眾所周知,生物學是一門實驗性很強的學科,科學實驗是生命科學最基本的研究方法,是培養和提高學生生物科學素養的最佳方法之一。通過實驗鍛煉學生的動手能力,進而提高學生的社會生存能力。同樣對生物學知識的學習、生物學能力的獲得和生物科學素養的達成同樣也離不開實驗。實驗教學既是生物學教學的重要內容,又是一種有效的教學手段,更是培養學生科學素養的重要環節。在中學生物學實驗教學過程中重視學生科學素養的培養,有利于學生獲得系統生物學知識,掌握科學的實驗方法,發展各種能力,樹立良好的科學態度,養成科學的協作精神。生物實驗教學為學生提高生物科學素養搭建了一個發展平臺。
生物學課程中的實驗教學是學生積極主動地獲取生物科學知識,領悟科學研究方法而進行的各種活動。通過設計實驗過程、收集和分析資料并得出結論,使學生認識、經歷科學研究的過程,并訓練其使用有關的具體方法完成每一個步驟,是培養學生發現問題、分析問題、解決問題等能力的有效操作方式。
把實驗課和理論課、活動課、課外實習、野外考察及社會實踐結合起來,使實驗課教學開放空間向課外和校外延伸,突出地方特色,充分利用當地的生物資源。如:植物學實驗中植物各器官形態結構的觀察,可以和野外考察結合起來,以野外的植物為材料,觀察記錄不同植物根、莖、葉的形態特征,花及果實的類型,植物各器官系統的功能,以及植物形態結構和功能與植物生活環境適應性,使學生以新的目光新的角度,發現一些課堂上沒有接觸到的新知識新問題,開闊學生學習和思維的空間,將學到的知識應用于實際,培養學生熱愛大自然、熱愛生命科學和思想情懷。充分發揮學生在生物學實驗教學過程中的主觀能動性,提高學生對生物學實驗課的興趣,增加師生之間、同學之間溝通與交流,學生的學習由“被動注入式”變成“主動吸收式”,有利于培養學生的觀察力、動手能力、科研創新能力、獨立思考獲取知識能力、信息收集鑒別處理能力、合作交流能力;有利于培養學生的團隊精神、協作精神、進取精神、創新精神和科學探索精神,加深學生對生物科學過程和科學方法的理解,切實提高學生生物科學素養[1]。
生物科學知識與我們的現實生活密切相連,通過生物科學素養的培養可以使學生從現實的生活當中體驗到科學的重要性,意識到只有自己的科學素養提高了才能用科學的眼光看待周圍的事物,用科學的行為來對待周圍的事物,用科學的思維約束自己的行為,當他們能夠認認真真地對待這一切并能不斷地反思自己的所作所為時,自身的科學素質也就自然而然的提高了,而科學素質的提高對于我們國家建立和諧社會以及執行可持續發展的戰略決策具有極為重要的意義,因此學生科學素養的提高對于我國的現代化建設以及國家精神文明的提高有著舉足輕重的作用。
生物學新課程開創了科學、技術和社會(STS)教育的新局面,新的課程標準把了解科學、技術、社會的相互關系,關注和參與生物科學技術有關的社會問題的討論和決策,作為生物科學素養和重要組成部分。在STS教育中,如何培養學生的科學素養,如何培養學生對自然和社會的責任感,是每一位教育工作者必須思考和面臨的問題。通過實際的教學實踐,體會到教師對活動內容的選擇很大程度上決定著STS教育的效果。課堂上若選擇一些學生感謝到親切、實在、能接觸到相關問題或與社會生產、生活、發展有關的熱點問題組織教學活動,通常能取得較好的教學效果[2]。
參考文獻
隨著《全日制義務教育生物課程標準(實驗稿)》及《普通高中生物課程標準(實驗稿)》的頒布,新一輪的基礎教育課程改革正在越來越廣闊的范圍展開,給傳統的中國基礎教育帶來了前所未有的沖擊。新課程標準在基本理念、課程目標、課程內容、課程評價、教學建議等方面都有了較大變化,同時在教學的內容要求上也有了較大的突破,新課改的理念之一就是“注意學科滲透,關心科技發展”,新增內容的教學要求雖不高,卻有助于彌補生物教學長期存在的不足。
我國新一輪課改也適當加大了前沿生物知識的比重,在確保基礎性的前提下,對教學內容進行了一定的揚棄。如何讓生命科學前沿知識更好的服務高中生物教學,如何把握前沿知識和基礎知識的過渡和銜接,如何通過前沿知識向學生傳達生物科學的研究方法和思考方式,更好的服務基礎知識的教學,是每個生物教師都在思考的問題。
以下是本人在三年的新課改背景下在實際教學工作中摸索出的幾點心得和體會:
一、了解當代生物科學的發展方向,化繁為簡,幫助學生構建生物學科學習的脈絡
當代生物科學在朝著微觀和宏觀兩個方面向縱深發展。在微觀方面,主要是在分子水平上研究生命過程和現象;在宏觀方面,主要是生態學的研究,特別是生物多樣性的研究日益引起人們的關注。正如鄒承魯院士《生物學走向21世紀》一文所言,“當前凡是研究生命現象的學科,不可避免地要深入到分子水平去進行本質規律的探討,這使分子生物學很快就滲入生物學的各個領域,改變了整個生物學的面貌;同時也對醫學和農業科學及其應用產生了巨大的影響。生物學的全新面貌最突出地表現在出現了一系列新的分支學科,如分子遺傳學,分子細胞學,分子分類學,分子神經解剖學,分子藥理學、分子病理學,分子流行病學等等,影響到生命科學的所有領域,即使生態學、古生物學和分類學也不例外。……作為生命體基本單位的細胞,和作為生命活動最高形式的神經活動是現代生物學研究的最活躍的領域,但是今天,這兩門學科由于采用了分子生物學的新的研究思想和新的研究手段而獲得新的生命力,研究步伐大大加快,與分子生物學一起發展成為當代生物學研究的三大熱點。”(《面向21世紀生命科學發展前沿》,廣東科技出版社,1996,p.20)。
新課改分為必修本和選修本,構成知識涉及到生物學知識的方方面面,在學習開始之初就向學生介紹生命科學前沿的方向,除了可以培養學生的學習興趣,還可更好的幫助學生構建學習脈絡。而生物學科學習的方向可結合生命系統板塊的教學展開,即緊貼課本有拓展知識范圍。
二、關注生物科學的發展對課程理論的影響,使學生熟悉生物科學的研究方法
生物科學對課程理論的影響主要表現在思想方法上,并且正處于日益彰顯的過程中。課本的設置也體現這樣的亮點,模型構建、歸納演繹法、假說推理法、數理統計、原來大學甚至是研究生階段才能接觸到的研究方法、思維方式紛紛引入中學課本。
前沿知識紛紛引入中學課本,課堂上接觸的是讓學生眼前一亮的高科技、新發展,學生不僅能了解這些前沿知識,還能了解這些新知識的來龍去脈,發現歷程和研究方法,知道真理在被無限接近,不斷修正,自然學習起來興趣高漲。
三、讓生物課程反映生物科學的發展,讓學生了解生物科學的前沿
(一)讓學生了解生物科學的前沿發展,全面提高科學素質
關于什么是科學素質,國內外學者提出了不少大同小異的定義。《美國國家科學教育標準》認為,“所謂有科學素養是指了解和深諳進行個人決策、參與公民事務和文化事務、從事經濟生產所需的科學概念和科學過程。有科學素養還包括一些特定門類的能力。”國內不少學者提出更為簡明的定義,即科學素質包括科學知識、科學的過程和方法、科學態度、科學精神、科學價值觀、科學的思維習慣和行為習慣。根據前面的論述可以看出,生物科學前沿知識不僅在自然科學中的地位和作用不斷提升,而且在認識論、方法論和世界觀等方面都具有獨特的價值,因此,生物科學前沿對于全面提高學生科學素質是非常重要、不可或缺的。
(二)了解課程內容中基礎知識的更新和生物科學前沿知識發展的關系,更好的把握教學