很多学生在学习时只知道从小到大一点点积累知识,却不会从大到小整体把握和梳理知识,因此很难形成知识体系,造成知识的碎片化。这就是很多学生学习非常努力,却得不到应有收获的主要原因,也是学生学习生物学的最大困境。教学实践表明,从学生已有的知识经验出发,整体设计教学内容,分析知识间的逻辑关系,是突破该困境的有效途径之一。 1整体性教学的内涵 南京师范大学教授李如齐、胡林成的观点是:教学整体性由教学内容、认知结构、学习策略和教学活动4个部分构成,集学生、教师、教学内容和教学环境等多种要素于一身,是系统论思想在教学过程中实践的结果。厦门教育科学研究院伯海英教授则认为:中学课程具有系统性的特点,教师若能将课堂教学任务转变为学习任务,以整体为核心,分层次呈现给学生,与此同时,设置情境启发学生完成任务,构建知识体系,则能够提升课堂教学的效果,推动学生能力发展。整体论认为,宇宙不是一台由许许多多个零件所构成的机器,而是一个和谐的不可分割的整体。它提示我们看待事物时,不能将它分成一个个“碎片”逐一研究,而应该将其看作一个整体,加以研究。所以,笔者以为:学习任务应该是一个复杂的整体,也称为整体性任务,学生的学习过程应以整体的形式进行;教师在目标、内容、方法、评价等方面进行整体性设计,引导学生形成知识的整体框架,形成知识间的逻辑联系,最终达到应用所学知识解决实际生活中碰到的问题的能力。 2整体性教学的具体实施 2.1整体教学的目标引领 教学目标设计是教学设计的首要任务,是课堂教学的出发点。教学目标中的核心素养的培养需要长期坚持能实现。这就要求教师站在整体的高度,研究学情、研读课程标准、整合教材,制定符合本校学情的教学目标。《普通髙中生物学课程标准(2017年版)》指出,“分子与细胞”模块要让学生建立细胞是生物体结构与生命活动的基本单位及细胞的生存既需要能量和营养物质,并通过分裂实现增殖这两大核心概念。此模块的整体教学目标是让学生了解生命的物质性和生物界的统一性,细胞生活中物质和能量信息变化的统一,细胞结构和功能的统一,生物体部分和整体的统一等,形成辩证唯物主义自然观等。结合本校学情,将此教学目标细化到人教版必修1第3章第2节“细胞器——系统内的分工合作”中,设计的具体教学目标是:(1)说出细胞器的结构和功能;(2)制作观察叶绿体的临时装片;(3)概述分泌蛋白的形成过程;(4)确立结构和功能相统一的思想。整体教学目标,不仅将知识目标落到实处,而且将需要长时间养成的核心素养目标细化到具体的课堂教学中,提升了课堂教学的质量和教学效果。 2.2整体教学的内容设计 教学内容整体性,主要是针对部分教师教学中按部就班地教教材的倾向而提出的。这种倾向具体表现为:不考虑前后知识的联系与衔接,不考虑学科局部知识与学科框架的连接,忽视知识间的联系,导致教学效率低。教学中把握教学内容整体性的重要方法是梳理知识内部的逻辑关系,深人挖掘与知识相关的学生生活世界的知识,帮助学生把零散的知识以整合态、情境化的方式,纳入原有的知识系统中。现以人教版必修1第3章第2节中“细胞器之间的协调配合”这一内容为例,谈谈笔者对如何聚零为整、构建系统知识框架的。“细胞器之间的协调配合”的内容,是细胞整体性的重要表现。一方面,它体现了细胞各种结构之间的联系;另一方面,它也体现了细胞内的生理活动是由多种结构共同配合完成,充分体现了生物学科结构与功能相统一的基本观点。它是学生学习过程中难以攻克的障碍。在教学中,笔者以细胞膜的化学组成、基本骨架、结构特点和功能特点为基本内容,通过生物膜系统的概念(细胞中细胞膜、细胞器膜、核膜共同构成细胞的生物膜系统)进行联系和迁移,让学生明白:这些生物膜有类似的化学组成和基本骨架,但由于膜上蛋白质种类的差异造成各种膜功能上的不同,再通过分泌蛋白的合成、加工、运输过程,让学生理解生物膜在结构和功能上的紧密联系,形成结构和功能相统一的生物学科基本生命观念。这样,我们将这些知识点通过“生物膜系统”整合在一起,向学生展示事实性知识、概念性知识、过程性知识,引导学生建立一个知识体系(图1)。这样,学生不仅可以更加透彻和深人地理解知识,还可以形成“对事情进行全面思考,把事情放在普遍联系中”的系统思维方法。学生利用思维导图、概念图、对比图等学习工具,使学习内容具备“框架化”特征,借助于形象思维进行记忆,为知识的提取和应用打下坚实的基础。 2.3整体教学的策略推进 2.3.1建立“学习任务群” 所谓“学习任务群”是指在真实情境下,教师组织学习内容,设计多样的学习任务,让学生通过自主学习、小组讨论、成果展示等活动进行自主思考、自主体验、合作与交流、评价与反思。例如,在“生物膜结构和功能”的复习过程中,笔者设置了如下任务。任务一理解生物膜的结构和功能。(1)说出图2丙表示的生物膜名称。(2)图2乙表示的膜上有受体蛋白,若与受体蛋白结合的是促甲状腺激素,那么靶器官是什么?(3)图2甲表示的生理过程是什么?其主要的生理意义是什么?(4)图甲?丙表示3种生物膜结构在叶肉细胞和人体肝脏细胞中都存在的是哪个?(5)图甲 ̄丙说明生物膜具有哪些功能?任务二理解生物膜之间的协调配合。图3表示细胞内物质运输过程,观察并思考:(1)写出A,B,C,D代表的膜结构的名称。(2)写出a从合成到分泌到细胞外的过程。(3)COPII由B产生与结构C结合,体现了生物膜系统在结构上具有什么特点?(4)科学家研究发现,如果酵母菌细胞中某个基因发生突变,则该细胞的内质网和高尔基体间积累大量的未融合小泡。由此可知,该基因控制合成的蛋白质的功能是什么?(5)如果上述情况发生在胰岛B细胞内,则人体肌细胞对葡萄糖的利用将会发生什么变化?在传统教学中,一问一答式的学习过程,不仅导致教师对学生的关注面小,而且将较为完整的知识零散化、碎片化,不利于学生对知识的整体掌握。在教学中,笔者依据渐进性原则,将整体内容以“任务群”形式,逐步呈现给学生,并给出每一个层次的学习目标,让学生从整体上理解学习内容,并通过充分、完整的自主学习,找出疑点,在小组内讨论,互助解决,然后将讨论结果进行投影展示。最后,教师根据学生学习的情况,进行点评、归纳、总结。这种以图解为背景,由浅人深的“任务群”,不仅能激发学生思考,还能引导学生深人发现和解决问题,保持学生思维的连贯性。实践证明:基于整体认识论的教学设计,可以保持学生思维完整与连贯,有利于其对知识的掌握。 2.3.2创设“一例多情境” 所谓“一例多情境”是指教师在组织课堂教学时,利用“一例”设置多个教学情境,设计多个具有一定联系的任务,将所学内容联系成一个统一整体。相比于同一个主题设计多种情境,这种方式过渡自然,教学结构紧凑,不会给人“东一榔头西一棒槌”的感觉。例如,在髙考生物学试题中,生物膜知识的内涵与外延的呈现方式与考査要求是多角度、多层次的。在特定的情境下,以一定的线索将相关的核心内容呈现出来进行复习是非常必要的。笔者通过国家癌症中心的中国最新癌症数据和传奇人物“苹果之父”乔布斯的患癌经历,给学生强烈的震撼,接着说明癌细胞的恶性增殖、转移与癌细胞膜成分的改变密切相关,以此导人,调动学生研究生物膜的积极性,最后依次设计了如下情境:情境一:以癌细胞形态和特点为切入点,提供细胞膜蛋白分布结构图,让学生逐一分析膜上蛋白质的功能,全面梳理膜上糖蛋白、载体、酶的特定功能。情境二:以癌细胞增殖的特点为落脚点,提供细胞中囊泡运输的过程图,让学生理解细胞中合成的蛋白质和脂质是如何运送到细胞膜上的,充分体会细胞结构和功能的统一,以及细胞的整体性、动态性。情境三:以癌细胞的治疗手段为应用点,提供携带药物的脂质体模型,启发学生思考:如何尽可能多地杀伤癌细胞,减少正常细胞的伤亡,进一步体会生物膜的“神奇”。实践发现,学生的生物学学科素养只有在尽力解决真实情境问题的过程中才能逐渐养成。因此,课堂设计的关键之一在于创设真实的任务情境。这里的任务情境不是教学中的一个导人环节,而是结合学习的主题,将整个学习内容、学习进程都置于情境之中,使之具有一定的综合性、开放性和挑战性。 2.4整体教学的评价 近年来,国际教育评价理念转变为“评价即学习”。其观点是:课堂评价应贯穿于教与学的全过程,体现在教学过程的各个环节;课堂评价应服务于课堂,要能激发学生主动参与的积极性,调控教学进度,随时把握教学效果;课堂评价应是“无痕的”,巧妙地融合于课堂,使其与教学形成“你中有我,我中有你的”状态。笔者实施了“小组积分评价法”这一贯穿整节课的评价机制,具体方法是:按照“组间同质,组内异质”的原则,进行分组,一般6人为一组;以小组的成绩作为每个组员的成绩,围绕课堂“学习任务群”展开评价,既对学习任务的完成情况、过程中存在的问题进行评价,也对小组合作情况(参与讨论、踊跃展示、专心倾听等)进行评价。课堂学习任务中的要求作为评价标准。例如,上述“理解生物膜的结构和功能”这个任务中,有5个小任务,分别要求学生认识各种生物膜的结构,理解生物膜上蛋白质的功能及生理意义,总结生物膜具备的生理功能。这既是要求又是标准,还具有引导学生由浅人深、明确知识理解方向的功能。这样的评价标准,可以衡量学生的学习情况,可以指引学生学习的方向,还是支持学生完成学习任务的“支架”。然后,将学习任务中的问题赋分,由学习小组自评或小组间互评,小组长负责记录。学习任务结束,评价过程也就“不露痕迹”地完成了。评价者和被评价者均在评价现场,评价的过程也是评价结果反馈到个体的过程。当然,课堂教学的评价离不开教师的评价。教师要密切关注课堂,深人各小组,收集学生在完成任务过程中的知识遗忘点、思维障碍点等,及时进行点评,促进学生学习。例如,学生知道在叶肉细胞和人体肝脏细胞中都存在的生物膜是细胞膜和线粒体膜后,教师及时追问“类囊体膜不存在于人体肝脏细胞”的原因,让学生作进一步解释,可以明晰该问题的本质。如此,将学生的评价和教师的点评交错进行,使评价与教学达到交融状态。 整节课后,教师和学生将给各小组打出的分数写到黑板一角的记录表中,将小组学生合作表现(参与讨论、踊跃展示等)、小组成员课堂整体表现(倾听、质疑、尊重、包容)以加分的形式记入。一堂课、一个单元后可对得分高的小组和进步大的小组进行奖励。这样可调动全体学生争创优秀小组的积极性,形成“组内成员合作,组间成员竞争”的新格局,发挥每个学生的最大潜力,树立学生主动参与的意识、增强学生的集体荣誉感,从而全面提升教育教学效果。总之,整体理念指导下的生物课堂教学,是整体“内容设计、任务串联、评价跟进”的系统实践过程,有助于师生积极主动、循序渐进地建构学科知识体系,综合发展学科思维力。
生物科学论文:生物科学史在生物教学的作用 摘要:生物科学史作为一种教育资源,已经成为生物课程不可或缺的组成部分[1]。在生物教育教学过程中,准确运用适合课堂教学内容的生物科学史材料,并结合适当的教学方法,既丰富了教学内容,又充分调动了学生学习的积极性,把传统的“教与学”的模式转变为使学生积极主动去获取知识的模式,同时也培养了学生科学的研究精神和思维方式,促进了学生的全面发展。因此,加强生物科学史的教育既是生物课堂教学的需要,也是教师教学实践中的切实需求。 关键词:生物科学史;生物教学 生物科学史是生物科学发生和发展的历史[2]。它用详实的历史资料描述科学家们在生物学领域的创造与发现,以及进行科学探究的思维过程和研究方法。在生物教育教学过程中,重视生物科学史例证材料的应用,能够引导学生追寻生物科学成果的产生及生物科学发生发展的历史过程,尝试理解其本质,明晰其研究方法,探寻其研究的路径。由于生物科学史即有丰富的科学思维、科学方法,又包含有科学精神等内容,因此,将生物科学史运用于生物课堂教学过程中的优势就明显地呈现出来。 一、有利于创建良好的学习情境,激发学生学习兴趣 生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学,专业性较强,其中就包含很多逻辑性强且较难理解的生物学专业术语。而这些专业术语恰恰是学生觉得枯燥无味、缺乏学习兴趣的最基础的教学内容,因此,在教学中涉及到这些知识点时,就要积极探寻能够激发学生学习兴趣、调动学生学习积极性的方法和手段。而恰当引用教材中出现的科学史料,不但能有效地建立学生学习生物学知识的情境,而且还会在生物科学史事的叙事情境中自然顺畅的将学生引入到教学内容上来,使学生即会被轻松吸引,也会带着浓厚的兴趣进入学习的佳境,形成了积极主动探究的学习动机,推动了教学内容的实施。例如,在学习伴性遗传时,介绍英国著名的化学家物理学家道尔顿发现色盲的故事,以此为线索,引出什么是伴性遗传、伴性遗传的特点;在讲述条件反射时就向学生介绍巴普洛夫的实验过程:利用狗吃东西时会分泌唾液的现象,在每次喂食之前都发出铃声,将铃声和给狗喂食结合起来,通过一段时间训练后,只要铃声一响,狗就分泌唾液,条件反射建立,进而揭示了什么是条件反射,条件反射建立的过程及条件反射形成的原理.由此可见,恰当的引人生物科学史能够把学生的学习兴趣充分的调动起来,激发学生对学科知识的渴求与了解,促进了教学内容的完成。 二、有助于理解生物学课堂教学内容,掌握重点和难点 生物科学史不但展示了生命科学研究成果发现过程的史实,也揭示了生命本质的探究过程。在生物课堂教学中,将生物科学史作为教学材料,可以充分详实的引导出教学内容中生物学知识的演变、发生、发展过程,渗透生物科学的研究方法和思维方式,帮助学生积累更多的经验,提高分析解决问题的能力,这样有益于学生对知识的消化理解,有益于切合认知规律。例如我们在讲授植物《光合作用》时,将光合作用的发现史贯穿于课堂教学中,“1771年,英国科学家普利斯特利通过实验证实植物可以更新因燃烧或呼吸而变得浑浊的空气;1779年荷兰科学家英格豪斯通过500多次的实验证实了只有在阳光照射下植物绿叶才能更新污浊的空气,到1785年才明确绿叶在光下放出的是氧气,吸收的是二氧化碳;1845年德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律指出光合作用过程中光能转化成了化学能储存起来;1864年德国植物学家萨克斯通过实验证明了光合作用的产物除氧气外还有淀粉;光合作用所释放的氧气源自于水的结论,在1939年被科学家鲁宾和卡门使用氧同位素标记的实验所印证。”[6]这一史料的介绍,阐明了光合作用的过程(重点),明晰了光合作用的本质(重点与难点),学生对光合作用有了透彻的理解;在“遗传的物质基础”一节,DNA分子的结构与复制是遗传学的核心内容,既是重点,也是难点,将DNA分子双螺旋结构模型的发现过程贯穿于课堂教学中,利用教学软件,让学生观察DNA分子的结构和复制过程,这样使复杂问题简单化、直观化,既突出了重点,也突破了难点,提高学生对重点和难点知识的掌握和理解,并为后续内容的学习奠定了扎实的基础。 三、有利于培养自主探究能力,掌握科学的学习方法 生物课的教学过程中,学生不但要掌握生物学的基础知识和基本技能,科学的学习方法、自主探究的学习能力的培养也是生物学的教学目标之一。而运用生物科学史中的经典实验例证进行生物教学,是培养学生自主探究学习能力的一个有效途径。生物科学史中的经典实验史实,其中蕴涵着独特的生物学思维和科学研究方法[3]。生物学家萨顿运用“类比推理”的研究方法提出了孟德尔假设的遗传因子在染色体上的假说,这让学生对类比推理有了一定的认识,知道这种科学方法存在局限性,也就是结论没有通过实验的验证。学生就会带着疑问“如何证明染色体是基因的载体”,巧妙的引入了生物科学史中摩尔根用假说演绎法及其实验研究证明了这一结论的成立,并发展成为遗传学理论。摩尔根无论对自己还是对他人的学说,都以实验来检验正确与否。这样学生可以感悟科学发现与探究的过程、方法和科学态度,有利于学生培养自主探究能力和科学的学习方法。 四、有利于塑造学生的科学素养,培育崇尚科学精神 科学素养是对科学知识、科研过程和方法、科学技术对社会及个人的影响的了解程度[4]。生物学课堂必须让学生摒弃被动学习的传统陋习,注重运用生物科学史中的具有严谨科学研究态度的例证,让学生了解科学成果产生的过程,有意识地培养学生一丝不苟、实事求是的科研精神,独自分析解决问题的能力及团队合作能力。从生物科学史中可以看到,青霉素的发现是英国细菌学家弗莱明求真务实态度的成果;孟德尔遗传规律是奥地利生物学家孟德尔以豌豆为实验材料,克服重重困难、坚持不懈潜心研究了八年,最终总结出的科学理论;由此看出科学史料的渗透,利于塑造科学素养,培育崇尚科学精神。 五、有利于培育理想信念,促进学生成长成才 生物科学史料见证了生物科学发展与进步的历程,展现了科学家求真求实的科学精神。每一个科学成果的产生都是科学家们坚持信念、积极探索、无私奉献的结果。课堂教学中引入生物科学史料,就是充分重视它在学习过程中的积极促进作用。有效选择适合的材料、运用恰当的教学方法,有利于帮助学生掌握生物科学知识的同时,真正了解科学家发现生物科学本质结论背后的顽强意志和信念[5],其始终如一的探索精神,勇于为生物科学毕生奋斗的高尚情操。“遗传学三大基本定律”的问世是孟德尔、摩尔根以坚韧顽强的意志,分别在豌豆杂交实验和果蝇性状的遗传试验中最终发现的三大遗传规律,这正是一种人生理想信念的体现。学生正处于人生观世界观形成时期,对未来充满了好奇和想象,生物科学史料在教学中的恰当运用,使学生不仅掌握了丰富的生物科学知识,还学到了科学家们为生物科学奉献的理想信念,有助于培养学生持之以恒坚忍不拔的思想品格,这对学生的成长成才都是至关重要的。在生物教育教学过程中,教师应充分认识到生物科学史的重要作用。将生物科学史准确运用的课堂教学中,不但可以完善学科体系,还可以促进学生对生物学知识的理解和掌握,提高了课堂教学效率和效果;同时在生物科学史的学习过程中,也培养了学生科学的思维及解决问题的方法和手段,燃起了学生科学探究的热情,培养了理想信念,促进了学生的全面发展。 作者:王纳新 单位:营口职业技术学院特师分院 生物科学论文:高中生物教学如何提高生物科学素养 摘要:随着我国新课程改革的不断深入,生物作为高中教学中的一门学科越来越得到教育部门的重视,提高生物科学素养是高中生物教学中的重要理念之一,对于提高学生的生物成绩有着积极作用,有利于促进学生全方面能力的发展,这也是新课程改革的基本要求。为此,本文将对高中生物教学中提高生物科学素养的途径进行探索,以期提高高中生的生物科学素养。 关键词:高中生物教学;生物科学素养;途径 随着我国教育事业的不断发展,生物学科在学校教育中的地位也越来越高。提高生物科学素养是高中生物课程中的重要理念,对于提高学生的生物成绩,促进学生全方面能力的发展有着重要的意义。但是,高中生长期受到应试教育的影响,对于生物学科的学习都是注重理论知识的学习,而忽略了生物科学素养的培养,已经很难适应时展的教育理念需要,因此,在高中生物教学中提高生物科学素养的途径已经成为生物教学中研究的重点和难点,我们要努力探索高中生物教学中提高生物科学素养的途径,不断提高高中生的生物素养。 一、倡导探究性学习,建立科学思维 探究性学习是一种能够体现学生自主学习的学习方式,在高中生物教学中,让学生自主选择一些与学科相关的研究性问题,然后通过教师的引导和促进,使学生能够自主完成发现问题、分析问题和解决问题等一系列的学习活动。不仅有助于学生构建生物学知识,还可以培养学生的科学思维能力,也是高中生物新课标中的重要理念之一。在探究性学习的过程中,学生和教师之间的关系可以得到有效的结合,由学生积极思考发现问题,再由教师积极引导和促进学生分析问题,最后解决问题,对于提高学生的综合学习能力有着非常重要的作用。因此,在生物教学中,教师要积极倡导研究性学习,建立学生的科学性思维,让学生自主的参与学习,从而解决一些实际问题,从中获得新的生物知识,促进学生的解决问题能力、分析能力和思考能力等全方面的综合能力的发展。 二、重视生物科学史,领悟科学精神 生物科学史是由很多生物学家在历史中不畏艰辛、勇于探索出来的智慧结晶,是一部科学的探究史。它需要学生在生物教学的过程中主动的去学习其中丰富的教育内容,有利于培养学生的态度、科学精神。例如,达尔文冒着生命危险历经5年环球航行进行探索,写出了《物种起源》,从而推动了生物进化的发展,在生物史上奠定了基础。这就需要教师在进行生物教学的过程中,善于挖掘教材中的生物科学史的内容,重视生物科学史的教育,培养学生的生物科学精神,让学生感受到生物科学家们拿着为了科学勇于献身的精神,以及科学家身上的那种坚持不懈、持之以恒的科学态度,有助于充分激发学生的学习热情和创造性思维,对于提高学生的生物科学素养有着重要的意义。 三、重视实验教学,提高学生生物实验的技能 高中生物学科是一门以实验为基础的学科。学生可以通过实验接触到生物体本身,可以直接的对生物现象进行研究,对于激发学生的学习兴趣和培养学生的动手能力、思维能力、研究能力等有着重要的意义,学生还可以通过生物实验对已学的理论知识进行巩固,是理论与实践的有效结合,从而有效的提高高中生的生物素养。因此,在高中生物教学中,一定要重视实验教学,充分发挥实验教学的作用。教师应该充分利用好学校的生物实验资源,积极开设生物实验课,并在实验过程中对学生进行引导和指导,让学生自主的动手完成实验的内容;同时还应设计更多的探究性实验,让学生自己去发现问题,经过思考和分析,通过实验进行验证,从而解决问题,提高学生的实验能力和探究水平。 四、加强其他学科的渗透,培养学生的综合运用知识的能力 高中生物是一门综合性较强的学科,在生物学科中所涉及的知识内容包括物理、数学、化学等方面。因此,在生物教学中,一定要加强其他学科的渗透,加强学科与学科之间的联系,在把握生物学知识重点的同时,善于发挥其他学科的优势,利用学生学过的其他学科的知识来解决还未学习的生物学问题,从而培养学生的综合运用知识的能力,也有利于学生巩固已学的知识,从而提高学生的生物科学素养。五、渗透“科学、技术、社会”教育理念,树立正确科学意识“科学、技术、社会”的教育理念强调的是科学技术与实际社会之间的联系。在高中生物教学中渗透“科学、技术、社会”教育理念,可以将抽象的生物知识与现实生活中的问题联系起来,使抽象具体化和简单化,运用生物概念和生物原理等知识来解决实际中的问题,让学生学会学以致用,使学生树立正确的科学意识。只有将科学技术和实际社会联系起来,才能让学生更好的学习生物知识,提高学生的生物科学素养。另外,生物学是21世纪发展最为迅猛的学科,特别是基因工程、细胞工程等已经成为科学领域中研究的重要课题,为人类社会带来巨大的社会效益和经济效益,教师在进行生物教学时,应注重给学生多教授一些生物发展的实际案例,不仅有效的提高学生学习生物的兴趣,对于学生树立正确的科学发展观更有着深远的意义,也可以有效的提高学生的生物科学素养。 小结 综上所述,高中生物教学中提高生物科学素养对于提高学生学习生物的兴趣、自主学习能力等有着重要的作用,有助于促进学生的创新能力、解决问题的能力、动手能力和应用能力等全方面的发展。 作者:李超 单位:安徽省枞阳县浮山中学 生物科学论文:生物科学人才市场需求及培养模式 【摘要】随着生物科学行业的发展,人才市场的扩需和培养成为教育行业发展的重中之重。本篇文章以教育市场供需矛盾性为背景,针对当前生物科学人才市场需求与培养的问题而言,建立科研性、复合型和应用型人才,以当前的行业状况出发,对市场格局提出健全的构想和设计,从而进一步为我国生物科学事业拓宽市场。 【关键词】生物科学;人才培养;高等教育;市场 1行业发展与人才需要 在我国教育事业中,现阶段的生物科学人才培养朝着以基础理论出发的科研型、以技术操作为主的应用型和以市场所需为基础的具有经营管理通才的复合型三类模式为主,同时具有经营、管理、市场、财务等方面的基础知识和强烈的市场意识,可以在灵活多变的市场中逐步摸索,展现自我价值,找到适合自己的定位。只有在各方面人才的互相配合下,我国的生物技术产业才能真正走上学术、研发、产业的良性循环。与传统生物技术相比,现代化的生物产业具有科技含量含量高、人力资源投入大、回报风险成正比的高风险的特征等。早期的生物科技产业主要以制药、基因工程为主体,其目标为实现高效益、高收入。但随着时代的进步与发展,以生物制药为专利,投入到股市当中的项目类型与日俱增,大多数企业虽不具备自主研发一类新药的资本和能力,但也非常青睐生物股。现阶段,生物医学逐步迈进基因组和蛋白质组研究的时代,对于新药研发的门槛就更高了,生物科学整个市场开拓的也更加广阔。当今的生物技术行业其实是一个传统与前沿并存的行业,即有老的发酵工业、生化制剂、酶制剂工业,也有新兴的生物技术药物、生物芯片、临床诊断试剂、生物技术服务等高科技企业,还有从事生物试剂、器材的贸易型企业;用人单位的体制包括大型国企、私企、外企、风险投资企业、国家科研机构、教育部门、政府部门等等;涉及的行业有基因工程药物、临床诊断试剂、生化药物等;洗涤酶制剂、生物化妆品;各类保健品、食品等。因此,在不断改善和提高人类生存条件的大前提下,各种老行业的科技革新和不断涌现的科研新成果,给生物技术产业留下了巨大的发展空间。 2目前人才培养中存在的问题 2.1重理学而轻人文素质 在生物教学的课堂分配上,主要以个人专业基础和知识素养的学习为重点,缺乏实地的考查和实践,对市场竞争和就业压力认识不够全面,个体为人处世的能力不健全,学校也忽略对其的培养和认知。除此之外,大量课内的作业,使得在有限的课余时间内大学生无法参加各类有关于本专业的兴趣活动和实践小组,缺乏最基础的人际交往能力和社会活动能力,人文素质塑造环境匮乏,难以调动学习的主动性和兴趣性。由于基础课程设置过多、课余生活单一、诸如此类都会导致大学生产生厌学弃学的抵触心理,从而沉溺电脑游戏和网络低级趣味,影响学习[1]。 2.2学生缺乏学习自主性 现阶段,我国生物科学教育教学的方式下多以应试教育,“满堂灌”的教育方法为主,通过教师的依照课本的传授,学生通过记笔记的方法将知识进行累计,成为学生主要的学习方法。然而,该类教学方法不能够调动学生学习的自主性和积极性,导致学生产生依赖性和懒惰的心理。随着生物科学市场人才需求量的扩大,多数学生将未来的出路投入到考研和出国留学的层面上,忽略最基础的知识积累,对专业知识了解的更是模糊不定。 2.3专业面狭窄 对于生物科学专业的培养,多数以所学的专业课程为主,注重行业内部知识结构体系的传授,忽略其他相关专业的讲解。由于生物科学涉及范围广泛,物理、化学、数学、电子及信息学都参与其中,对于培养专业综合性人才而言,缺乏最基础的管理能力和知识体系。 2.4缺乏必要的职业指导 大学毕业后面临的首要问题就是工作、就业,学生自身对未来也是十分茫然彷徨。因此,缺少必要的职业指导是当前生物科学专业的弊端之一。学生往往在就业、留学、读研之间徘徊不定,从而失去对专业学习的兴趣。 3生物科学市场培养模式的建议和构想 3.1培养模式多样化 以上述材料为前提,学校教育需要以多样化的培养模式为主。学校的教育者应该改变以往片面强调培养人才的教育方式,以建立科研型人才、应用型人才和复合型人才为主,合理分配教育资源和师资力量。除此之外,在大学一年级或二年级以后,指导教师可以根据职业指导和学生本人意愿进行分类交流。科研型、应用型和复合型三种模式在生物课程设置上可以有所差别,在学位要求上也可以有所不同。 3.2灵活教学管理制度,增强学习自主性 建立健全的教学管理体制,以提升学生自主学习能力和创新能力为侧重点,从教学基础抓起,以专业的核心内容,对整体课程进行详尽的编制分配,拓展课外知识,注重学生的实验探究能力,设置实验课讲座,激发学生学习的主动性、积极性,从多个领域入手,采用灵活的教学方法,因材施教,开拓学生的视野和思路,引起学生的兴趣。设立生物课程难度级别,对不同培养目标的学生制定不同的课程计划[2]。 3.3改进教学方式 对于学生教学的方法,作为教育者应该从自身出发,提升自身的综合素质,站在学生的角度考虑学生的想法,由单项教学升级为多面教学,从知识的传授者转化为知识的谈论者,同学生一起学习理论知识,引导学生学习,提高学生的自学能力和创新能力。对于生物科学专业课教学中也可以对产业现状和相关企业发展案例进行必要的介绍,重视市场意识的培养,使学生有更多机会接触到社会现实[3]。 3.4加强职业指导 可开设辅导性课程或讲座,使学生了解行业发展现状和当前市场对人才的需求;可以通过网站等形式为学生选择专业、了解学校管理政策、就业等提供信息,也可为学生、师生之间的对话提供平台。 4结束语 综上所述,从高校教育者的角度出发,以义务教育为大前提,随着时代步伐的迈进拓宽人才培养方式方法及策略,适应市场对人才的需求度,不断壮大我国的教育事业的规模。与此同时,生物科学最为新型行业急需市场观念的支持,树立牢固的市场意识,不断提升学生自我的认知度和归属感,树立正确的人生观、世界观和价值观,使学生能够适应市场的变化,从而满足社会对人才的需要。 作者:苗峣 单位:吉林油田农业开发公司 生物科学论文:海洋生物科学人才培养模式研究 [摘要]为响应国家海洋战略,地方本科院校琼州学院由综合性高校转型为海洋类高校,更名为海南热带海洋学院。要办出有地方特色的应用型海洋类大学,需有相应的海洋类专业与学科支撑,该学院在学校转型与定位的基础上把生物科学专业作为学校第一批试点专业。作者围绕该专业在课程体系的设置、实践教学的改革、师资队伍的建设、教学方法的改进等方面进行了探索,为学校培养海洋特色人才开创了先例,为海洋类相关专业的发展奠定了基础,为其他向海洋转型的高校提供了示范。 [关键词]地方本科院校;生物科学;海洋;人才培养 为贯彻落实国家21世纪“海上丝绸之路”“一带一路”的海洋战略部署,培养热带海洋人才,地方本科院校琼州学院于2015年9月更名为海南热带海洋学院,实现了由一所综合类院校向海洋类院校的转型。其办学宗旨与办学定位变为立足海南、服务南海、面向东盟,建设成为国际化、开放性、应用型、有特色、高水平的热带海洋类大学。随着陆地资源的开发,临海各国已将目光投向资源丰富的海洋,围绕海洋能源、海洋资源的开发利用与海洋权益的维护等方面展开不同程度的竞争。为了实现我国建设海洋强国的目标,国务院频布了《全国海洋经济发展规划纲要》,部署了全国各沿海省份的海洋经济发展战略(港、澳、台除外)。而海南海洋面积200万平方公里,占我国海洋面积三分之二的领海,已成为我国海洋资源与海洋战略十分重要的一个海洋省份。位于我国最南端的海南省,担负着国家实施“海洋强国战略”的重要责任。自《国务院关于推进海南国际旅游岛建设发展的若干意见》以来,海南的海洋建设上升为国家战略,海南已开始成为我国海洋经济发展新的增长区。“海洋战略”由此也成为海南新经济发展的引擎,培养海洋类应用型专业人才已成为实现海南海洋蓝色经济可持续发展的紧迫任务。琼州学院在原有办学基础上,转型发展成立一所海洋类院校,为南海海洋经济的发展提供智力支撑,成为海南热带海洋学院未来发展的重要使命。利用海洋生物资源,开发海洋资源,保护海洋生态环境,生物科学专业成为学校转型背景下第一批培养热带海洋类人才的12个试点专业之一。如何在现有人才培养体系下实现海洋类生物应用型人才培养,本文围绕课程体系的设置、实践教学的改革、师资队伍的建设、教学方法的改进等方面进行了探索。 一、课程体系的结构性调整与优化 (一)以专业基础课程与专业核心课程为基石,构建多元化的海洋类特长选修课程,凸显海洋特色 根据海南热带海洋学院教务处2015年对人才培养方案的指导性意见的修订要求,生物科学专业以教育部本科专业目录为指导,结合学校的实际情况和培养热带海洋人才的特色理念,除了通识课程、基础课程、专业核心课程必须开设外,通过设置特长类课程及实验(实践)等教学环节来确保在生物科学专业的基础上培养具有海洋特色的海洋生物类人才。将以前培养热带果蔬花卉栽培专长、生物技术专长等的课程改为海洋水产养殖专长如海洋生物学、鱼类学、鱼类遗传育种、水产营养动物与饲料、鱼类养殖学等课程,海洋生物技术专长如海洋生物制药、海洋调查与监测技术、海洋资源学、海岸带开发与管理、海洋生态等富有海洋特色的课程,使学生在知识结构上拥有较为丰富的海洋生物知识。 (二)开发校本教材,优化课程设置,更新教学内容,凸显热带优势 生物科学的专业基础课程与专业核心课程包含植物学、动物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、植物生理学、动物生理学、微生物学、分子生物学、生态学等。此类课程教学要求授课教师对课程内容进行取舍,结合海洋环境更新教学内容,赋予这些课程更多的海洋知识。比如植物学、动物学等课程要求教师在引导学生掌握基本理论的基础上,根据南海的海洋资源特色,侧重讲授南海海洋动植物的认识与分类及标本的制作;野外实习要求带领学生在海湾、海水养殖基地去实地考察与了解。微生物学课程侧重提高学生对热带海洋微藻等海洋浮游生物的认识。生态学课程注重让学生掌握海洋生态与海水养殖环境的关系等。目前海洋类书籍很多,但其知识内容比较零散,一些课程内容需要整合多本教材方可达到教学目标,且许多知识内容中缺少热带海洋资源介绍,这样教师所传授的知识、学生所学课程均缺少整体性与系统性。为了满足教学要求,体现课程知识体系的系统性、完整性与前沿性,开发立体化的校本特色教材尤为重要。校本教材开发应以南海海洋资源开发与利用、保护为侧重点,注重理论与实践相结合,聘请行业和企业的一线技术员参与教材的合作编写,以南海海洋资源开发利用为素材,突出区域资源优势,以培养区域特色人才。 (三)优化课程性质比例,注重实践实训,强调知识应用,突出个性培养 生物科学专业在人才培养上探索比较多,但课程性质比例在地方院校仍然采用以理论教学为主体、实践教学为补充的教学模式。为了培养海洋类应用型人才,实现与企业、行业接轨,生物科学专业调整与增加了实践教学比例,增加实践实训课时,以突出实践教学环节,提高学生的技能。鼓励学生参加实践类、职业类课程的培训与技能竞赛,在经费上支持学生根据自身兴趣参加三亚举办的各类企业、行业及协会的海洋类专业技能竞赛与学术论坛。比如参加蓝色海洋经济论坛,学生可通过学术平台将教师承担的一些与企业合作的横向课题成果进行分享,也可以自己家庭养殖为基础进行创新创业。学生也可根据个人爱好利用暑期去红树林保护区、海虾养殖场、鲍鱼养殖场等基地实习,以实践活动的多元化提高实践技能,突出专业的应用性,注重将所学到的理论知识应用于生产实际当中,解决实际问题。 二、实践教学体系的不断拓展与完善 传统的实践教学模式以满足生物科学专业学生的基本技能为出发点,而培养海洋类应用型人才,完善的实践实训基地与仪器设备,对培养学生解决海水养殖、开发利用与保护海洋生物资源等实际问题的能力十分重要。生命科学本来是实验性和实践性很强的学科,向培养海洋类人才转型,改革实践教学模式,突出实践技能是实践教学改革的突破口。生物科学专业在原有东岛、西岛等认知海洋动植物实践实训基地的基础上,先后在三亚周边及陵水、海口、东方等多个海水养殖场建立了以技能型人才培养为主体的实习实践基地;实验室建设在现有生物仪器设备的基础上,通过对海洋大楼实验室的新建,原有基础实验室的扩建,与中国海洋大学兄弟院校实验室的共建等多种途径,为学生在海洋类领域基本技能训练提供了良好的实践环境。同时与中科院深海研究所实现了仪器设备等资源共享,部分学生可跟随老师搭乘深海研究所的科考船进行远洋考察与探索。为加强学生的技能,突出学生的应用能力,学校在转型过程中增设冬季小学期,要求各专业以职业技能为导向,应用型人才培养为落脚点,创新实践教学模式,通过开展技能竞赛、创新创业大赛、职业规划等方式革新实践教学体系。本专业在冬季小学期针对不同年级开展了集中性的以突出实践教学为主要目的的不同程度的技能比赛与学术论坛,聘请校外海洋专家、行业的公司总裁来校授课,学生去企业实地考察,为培养多元化的海洋应用型人才奠定了基础。学生毕业论文逐步由传统的以论证性实验室研究为主体向解决实际生产问题为主体方向转型。海南热带海洋学院结合学校的规划建设,以海洋生物资源利用开发为大背景,将在原有海洋食品研究的基础上,与海南大学组建教育部热带海洋资源开发与利用功能重点实验室,围绕海岸带生态资源保护平台、海水养殖与病害防治研究平台、海洋药物资源开发利用平台等多个研究方向开展工作。本科生的毕业论文将围绕海洋生物展开研究,为培养以海洋生物为背景的生物科学人才创造良好条件。 三、以专业特长为基础的平台搭建 海南热带海洋学院在生物科学专业基础课程与专业核心课程的基础上突出海洋特长,设置海洋资源开发与利用、海洋渔业养殖、海洋生态环境保护、海洋观赏鱼养殖等特长方向,学生根据个人兴趣爱好,选择专业方向特长,为专业人才培养的分流就业创新了人才培养模式,为学校新办海洋类专业的申报与筹办搭建了平台。学校在生物科学海洋方向人才培养的基础上成功申报了水产养殖专业、海洋渔业等新专业。在生物科学海洋方向的基础上,学校以转型发展为突破口,对一些传统专业进行了重组,通过组建新的学院,如对传统专业食品专业,通过与生物科学海洋方向组建在一个学院,使生物科学、海洋渔业、水产养殖等食品专业在海洋领域的拓展提供原材料,食品专业也为海洋生物资源的深入开发利用拓展了更加广阔的人才培养空间。 四、以海洋为特色的教学改革与职业育人 生物科学专业在应用型人才培养上以传统的教学模式、经典的教学方法、原有的实践实训场地等能够满足社会对专业的需求,而海洋生物科学更注重海洋理论知识的应用,传统的教学模式、现有的师资队伍在很大程度上不能满足海洋生物类人才的培养与企业行业对人才的需求。在学校转型的背景下,专业与企业行业搭建平台,签订协议,通过专业教师与企业行业专家、一线技术员共同实施课堂教学,减少满堂灌,注重讨论、案例分析,以行业企业中遇到的技术难题为契机,由学生来处理问题,并通过实践实训与竞赛等教学活动来促进学生技能技术的提升。考核模式上改变传统“唯分是举”的重理论轻实践的考核方式,注重学生学习的过程考核、实践考核、技能考核,以提高学生的业务综合素质。海南热带海洋学院的生物科学职业育人的具体做法主要是学生进校一年后根据自己的兴趣爱好,把职业教育纳入其人才培养体系中,根据海南海洋类企事业对海洋类人才的需求,依托学校大学生科技园,与企事业单位共同制定就业创业培养计划,共同编写实用的实践实训教材,共同寻找与推荐就业岗位,初步实现了校企合作培养与全程职业育人的目标。五、应用性双师型师资队伍的构建与优化在学校转型后,海南热带海洋学院生物科学专业原有教师队伍的转型、分流、构建与海洋生物科学相适应的双师型师资尤为重要。首先是培训与提升。年长的师资根据个人意愿,可以外出培训或承担基础课程或分流从事行政。而青年教师可以借助学校与海洋类高校加强合作的平台来提升自己。学校聘请国家海洋局丁德文院士、国家海洋食品工程中心主任朱蓓薇院士、中科院广东分院陈勇院士等打造学校的“双聘院士”或特聘教授的平台,将青年教师送到国内的海洋研究所、中国海洋大学、院士工作单位等机构学习深造。有海洋教育或工作经历背景的青年教师,学校通过与周边的企事业加强联系,将青年教师送到相应的实践基地积累生产经验,参与到企业行业中去解决实际的生产应用问题。其次是聘用。将有专业技能证书的企业行业技术人员聘到本校对学生进行实践实训的指导,改变传统的单向引进人才策略,实现对教师人才构建与利用的多元化途径。再次是引进。对新进的人才如博士,不仅要求他们理论知识丰富,还需要对他们进行实践锻炼,如学校统一实行的挂职锻炼或是选派去实践基地锻炼,以提升他们的实践能力。目前海南热带海洋学院生物科学专业的教师通过分流、培训、聘用、引进等方式,师资队伍建设不断加强,教授为学生授课,校外著名院士学者、教授来校讲学,青年教师进行实地训练、组建教学团队,为海洋生物科学专业师资队伍的优化、海洋类人才的培养奠定了坚实的基础。六、结语生物科学在国内高校中为开设时间长、开设数量较多的一个经典专业,从总体看,其毕业生就业适应面不是很广,就业率不是很高,而且不同高校毕业生缺少各自特色和竞争优势。为办出与众不同的特色,海南热带海洋学院生物科学专业近几年以海洋生物为背景和材料,对课程体系的调整、实践教学的改革、师资队伍的重组优化、教学方法的改进等方面开展了开创性的探索,取得了一定的成效。在教学内容上,突出了应用性,体现了职业性,达到“培养目标的职业性、课程设置的应用性、教学过程的实践性”。但是在办学过程中我们发现该专业人才培养目标的规格要求与企业行业对海洋类人才要求相比仍有许多不完善之处。比如生物科学海洋渔业养殖特长类人才培养,学生在生物科学专业的背景下,除了掌握基础的遗传育种知识外,还需掌握与养殖相关的育苗、饲料喂养、鱼药(疫苗)使用、海洋生态等理论和技术知识。海洋动植物资源的开发利用,如生物活性物质的提取,需要学生既要熟悉海洋药用生物的特性,还要具有化学、生化分离、结构解析等知识。而在生物科学的基础上增设这些课程,一方面会加重学生的学习负担,另一方面会增加专业的办学成本。因此生物科学海洋人才培养这一新课题仍需不断探索。 作者:贺立静 周述波 林伟 史云峰 马军 李由明 单位:海南热带海洋学院生命科学与生态学院 海南热带海洋学院教务处 海南热带海洋学院教育学院 生物科学论文:生物科学类专业实践教学模式与路径 摘要:生物科学类专业实践教学改革具有重要意义,不仅顺应教学工作需要,还能促进学科有效发展,提高学生实践技能。因此,实践教学中,应该认识现有实践教学模式的缺陷,从教学科研平台、教学资源、校企合作、师资队伍建设、教学管理等方面采取完善措施。从而更好规范和引导教学活动,促进生物科学教学活动顺利进行和人才培养质量提高。 关键词:生物科学;实践教学;创新平台;校企合作;管理体制 一、引言 随着社会发展和就业市场对人才培养要求的提高,生物科学教学过程中,除了让学生掌握基本理论知识之外,还要加强实践教学活动,促进学生实践技能提升,让他们有效顺应时展需要,努力提高实践技能和人才培养质量。但目前实践教学存在不足,制约生物科学人才培养效果提升,需要采取措施改进和完善。 二、生物科学类专业实践教学改革的意义 根据教学目标和人才培养需要,创新生物科学实践教学活动,不仅顺应时展需要,同时也是提高人才培养质量的要求,其重要意义表现在以下方面。第一,顺应教学工作需要。在整个社会对生物科学专业人才培养质量要求提高的前提下,很多学校注重加强基础设施建设,改善教学条件,完善实训基地建设,创建实践教学示范中心。在这样的背景下,学校应该更新思想观念,创新教学模式和人才培养方式,完善实践教学基地建设,从而顺应教学工作需要。第二,促进学科有效发展。生物科学的有效发展,离不开实践教学活动。为此,学校应该根据实践教学工作需要,注目整个社会对专业人才培养的需要。合理设置实践教学课程,拓展实践教学基地,加强师资队伍建设,完善教学管理工作,为生物科学这门学科的有效发展注入生机和动力。第三,提高学生实践技能。毫无疑问,生物科学实践教学是提高学生实践技能的重要手段。作为任课教师,应该创新教学方式,健全实践教学课程设置,增进校企合作,提高任课教师的综合素质,并完善教学管理和考核评价体系。进而让学生有效融入学习活动,促进学生实践技能提高。 三、生物科学类专业实践教学的模式路径 虽然实践教学活动具有重要作用,但一些学校没有充分认识其重要意义,教学管理不到位,校企合作没有落实,制约实践教学工作的有效进行,有必要从以下方面采取完善措施。第一,搭建教学与科研创新平台。根据生物科学的教学目标和人才培养需要,以教学资源共享和科研活动顺利进行为目标,科学合理构建生物科学实践教学与科研平台。要修订和完善实践教学大纲,考虑专业发展要求和人才培养需要,加大综合性实验、设计性实验所占的比例,最大限度发挥平台的优势,满足学生获取最新研究成果的需要,让学生接触最先进、最前沿的生物科学知识。从而激发学生的创新思维,提高知识应用技能,促进实践技能提高。第二,整合教学资源和仪器设备。优化整合生物科学的教学资源,合理安排仪器设备,强化实验室建设和科研平台建设。这样既能提高教学资源的利用效率,还能推动实践活动顺利进行。要根据生物科学实践教学需要和人才培养目标,搭建实践教学示范中心,既满足学生开展实践学习活动的需要,还能为毕业论文设计,开展科研活动创造便利,推动实践教学效果和人才培养质量提升。第三,创新理念并增进校企合作。充分利用校内资源开展实践活动,增进与校外企业、科研单位的联系,为学生参加实践锻炼提供条件。例如,可以与动植物保护站、动植物研究所、生物制药企业等增进联系,为学生参加实践锻炼提供保障。并且还要加强实践教学的管理考核工作,增强学生实践技能,促进他们的综合素质提升。第四,加强师资队伍的建设工作。学校应该加强师资队伍建设,引进生物科学专业知识扎实,实践技能强,教学水平高的任课教师,为实践教学活动开展准备师资力量。同时还要注重对任课教师的管理培训,构建完善的培训管理体制,采用进修、访问、观摩同事教学等活动形式,不断提高任课教师的综合技能和实践教学水平。可以邀请企业的优秀教师来学校讲学,为任课教师到企业参加训练创造条件,有效培养“双师型”教师队伍,让他们更好适应实践教学需要,促进生物科学实践教学效果提升。第五,健全实践教学的管理体制。针对实践教学工作需要,构建完善的教学管理体制,有效约束和规范实践教学活动。要明确管理目标,规范实践教学活动流程。同时在实验室建立完善的管理制度,明确工作人员职责,保证实践教学活动顺利进行。改进考核评价体系,注重对学生实践活动过程的考核,真实记录学生参与实践活动全过程的基本情况,确保考核评价的科学性与合理性。实践过程中还要加强安全管理,推动实践活动有效开展下去,促进生物科学专业学生实践技能不断提升。 四、结束语 综上所述,实践教学是生物科学专业教学不可忽视的重要环节。作为任课教师,应该充分认识加强实践教学的重要作用,并结合人才培养目标,创新思想观念,整合优化教学资源,完善课程设置,并加强实践教学管理。从而有效规范和引导生物科学的实践教学活动,激发学生兴趣和热情,促进生物科学专业学生的实践技能提升,让他们更好适应将来的工作和学习需要。 作者:吴玉德 吕冬云 宋文超 丁玉萍 许龙 生物科学论文:研究性学习在生物科学的应用 摘要:生物科学专业的专业课具有更新迅速的特点,研究性学习在学生自主探究的模式下获取新知识,可以满足该类专业课前沿知识的补充的需要。从教育教学单位及学校的支持和鼓励、教师的观念转变和能力培养以及学生的配合的方面,对研究性学习在生物科学专业专业课有效开展进行探讨,为生物科学专业学生掌握专业课内容,提高综合素质提出建议。 关键词:生物科学专业;专业课;研究性学习 研究性学习是在教师指导下,从社会和生活中选择研究题目,在类似科学研究的过程中,学生主动获取新知识的活动方法。其核心思想是倡导学生在学习过程中的主动性,锻炼学生的创新性和探索性,是培养学生综合素质的有效手段。研究性学习在生物科学专业的专业课中的应用,可适应该专业专业课发展更新速度快的特点,课程研究内容与生活实践联系密切,选题易于引起学生的学习兴趣,是该专业专业课教学的有效辅助形式,如何在生物科学专业有效开展研究性学习一直是该专业教师研究的热点和难题。本研究研究性学习在教学实践应用的基础上,对其有效实施提出几点建议。 一、教育教学主管单位和学校的支持 新的教学理念的开展和实施离不开教育教学主管部门和校方的宣传和鼓励。开展研究性学习方法的宣传讲座、案例介绍、将其列入研究课题中等多种形式,能够有益于该方法的应用和教师的观念的转变。在研究性学习开展过程中涉及到的软硬件设施需要主管单位和校方的支持。比如以课题的形式提供经费支持;提供网络查询平台、图书馆、实验室或各种实践基地等相关设施。做好一线教师的培训和交流工作;与学生家长沟通,展示研究性学习的成果,获得家长的支持和认可。 二、教师观念的转变和能力的培养 (一)教师观念的转变 专业课的讲授教师尤其是具有多年经验的主讲教师,对于课程内容和体系已有完整的把握,按照教学大纲制定教学计划已有固定模式,课程的重点难点把握准确,能够将课程中主体固有知识讲解清楚,但学生学习兴趣很难调动,前沿知识扩展有难度。而研究性学习没有固定的教学模式,教师要投入大量的经历重新研究课程内容、设定研究题目、设计研究性学习形式、指导开展并提供协调软硬件设施等,对于已成定式的授课教师是一个新的挑战,坚定创新的思维,积极开拓的观念转变是对教师的首要克服困难。 (二)教师能力的培养 1.指导学生的能力在研究性学习过程中,学生成为了学习的主体,教师一改传统的“威严和统治地位”,转变为学习过程的辅助者,疏导着,指导者,重点要该向学习过程的指导、启发和诱导上。无论是从课题题目的选定还是收集资料的形式,再到合作推断和获取新知识的过程,都需要教师根据学生选题的内容和学生的知识结构和性格特点给予指导和帮助。2.教学设计的能力选题上,研究性学习题目的确定是开展的关键,既要引起学生的兴趣,又要结合专业知识的特点,还要考虑推断的难易。这就要求教师熟练掌握课程内容,学生已有知识基础以及课程的前沿发展动态。选取课题要与课本内容相关,为有效掌握专业知识打好基础。题目选择上不能有教师包办,引导学生根据课程内容编排选定题目。课题大小难易适中,即达到预期效果又有利于下一阶段内容的开展。还要联系实际,培养学生发现问题、解决问题的能力。形式上,研究性学习没有固定的形式,根据课程内容的特点和学生数量及性格状态,可开展讨论、汇报、参观、考察等多种形式。还要考虑课时等因素,合理安排研究性学习所占比例,在有效完成教学任务的前提下,培养学生的综合素质。3.知识结构更新的能力研究性学习对教师的知识结构和基础有了更高的要求,教师在实施的过程中不断更新和拓展自我的知识结构的深度和广度。要求教师不仅具有该专业的深厚和高端知识内容,还要具有能够融会贯通多学科的能力。具有广阔的视野和深厚的底蕴。另外,教师的不断学习的精神状态能够给学生以示范作用,推动学生主动学习的兴趣。4.运用信息的能力现代教学已进入网络化时代,利用计算机、网络、信息平台辅助教学已成为今后教学的必然趋势。大学生对网络的热情和掌握程度更是教师要考虑的要素,研究性学习获取方式中,网络是学生重要的利用手段,这就要求教师掌握和熟练运用现代教育技术相关知识,对信息进行加工、整理和总结。并利用多种网络沟通手段与学生交流和指导。 三、学生的积极配合 学生是研究性学习的主体,学生首先要明确学习的目的和自身的社会定位,只有学生知道了“为什么学”之后,才能克服“网络的诱惑”,转变观念,主动学习,锻炼自己发现问题、研究问题和解决问题的能力。在教师的指导下,小组合作是常用的形式,不断发掘他人的特点和长处,接受同学间的观念差异,学会与他人交流,锻炼团队合作的能力。总结和反思研究性学习过程中出现的问题。生物科学专业专业课的研究性学习的开展和实施,没有先例没有固定模式,是广大教育工作者不断探索、总结和前进的过程,需要更多的实践和修正,更离不开各个部门和每一个教师和学生的共同努力。 作者:李修平 张丽敏 吴恒梅 张卫东 赵雪 单位:佳木斯大学生命科学学院 东北农业大学大豆研究所 生物科学论文:大学生物科学类人才培养模式研究 摘要:在我国开始提出人才强化国家的发展战略时,研究型大学也开始面临很多的挑战和压力。在当前的研究型大学中的人才培养状况不能满足目前国家的发展需要。因此,全面的培养人才是目前研究型大学共同注重的问题。本文从大学的生物学科出发,对其领域的人才进行培养模式的研究和探索。这项研究对研究型大学的教学发展有着实际性的作用。 关键词:研究型大学;生物科学;人才培养 在当前经济快速发展的时代中,生物科学和人类的生活和文明产业等发展紧密相连,直接关系到人类的粮食、医药、能源等方面的问题。所以,在研究型大学中对生物科学类人才进行培养,是目前具有压力和潜能的一项重要课题。从教育方看,要全面的注重学生的未来发展,让学生逐步的加强知识和能力方面的意识,在素质方面要兼并广和专的结合。教学发展均建立在“基于研究的教学”的基础上进行,提倡自主、高效以及研究性教学,致力于培育出具备国际性的人才。 一、精英人才作为培养目标,创造本科生培养理念 精英人才和一般的人才是不同的,精英人才是在国家的人才中处在最高地位的。在每个行业和领域中,尤其是在科学技术的领域中的人才,要培养其创新精神和能力,培养能够为国家做出大贡献的人。研究型大学一般都具有极强的专业性。研究型大学要借助这一特点培养专业的人才。生物科学的专业有加强基础、拓宽口径以及增强技能,能够等适应广大人才发展的培养理念。学生要具有非常厚实的生物学基础知识,同时也要实行生物学的应用研究。在有些研究型大学中还设立有机生命基地和理科基地这两个培育基地,都具有着这些特点。生物学领域的学生必须要具备着创新和实践的能力,同时也要具备能够独立进行生命研究、生物技术研究以及调查和组织管理的能力。 (一)增强生物学科学生科研训练,提升学生的实验能力 对大学生进行科研训练是改革本科教学模式的关键方式,同时也是培养与提升学生科研能力的有效措施。在研究型大学中,校方可以激发学生多多参加一些科研训练项目的比赛,通过科研训练锻炼学生的科学研究能力。在另一方面还可以让学生进行自主建设相关的项目。培养其主动意识。在学校设立相关课题的基础上建设支持基金,为更多的学生提供参加训练的机会,提前让学生投入到科研训练中。科研训练在一些优秀的导师团队的共同指导之下,进行仔细的开题、考核以及结果汇报等工作,进而有效的提高了学生的实践能力,增加学校学生在发表刊物上的效率。 (二)改变学生评估制度,建设选拨优秀人才的综合性体系 在实际的教学中,后期的学习水平结果评价工作一定要做到位。要实行全面的学分制管理。在比较低的年级只能够每个班级要配一名指导教师,在高年级中就是三到五人配一名。基础班级要进行滚分式管理,依据学生平时的学习基础和相关的综合性素质,以此作为考核的方式和条件。没有达到要求的学生就没有在基地班学习的机会,随即安排到普通班进行学习。在对人才的培养中,可以进行优秀学生的选拨制度。这是为研究生培养优质的学生源。生物学科的学生可以在校内以及校外研读相关的硕士学位;基地班学生可以在本校研读,进行进一步的学习和研究。唯有建设合理性和科学性强的综合性评价制度,才能够有效的呈现学生的自我发展和创新的能力。建设全面的优质学生选拔考核体系,普通班照样实行。改变传统的用考试分数对学生的学习结果进行评价的方式,其中学习成绩在综合考核中占据百分之七十,综合素质能力占据百分之十五,以此方式帮助学生培养综合素质。在进行面试的时候主要是对学生的科研训练状况以及语言表达水平等进行考核,在这样的选拨过程中就有效的激发学生对科技创新的兴趣,提升学生实践能力。 二、为培养人才建设优质的科研平台 (一)创新性实验技能训练为学生夯实实验基础 进行综合性的创新基础。这种实验室在原有的实验的基础上进行整体性的设计。使用整合课程资源的方式,把贯穿整个学科的实验依照实际的内容关联在一起。要建设出符合学校的的生物实验教学体系。比如像一些农业型的学校就是基础类实验,其中包含有动物学、植物学等。在生物科学的实验中有遗传以及分析等。在生物技术方面有基因工程以及动植物生产技术等,其中就包括了生物科学的最基本最重要的内容。进行适当的改革,让原本独立和不连贯的实验变成了一个整体。学生在设立研究小组的时候,在专业教师的指导之下进行钻研。想要实验获得全面的成功,学生就会自主的、仔细的做好每一步的实验,仔细的记录每一次实验的结果,在实验中才能够更加的深入,以此提升学生学习的主动性。教师还应该多多鼓励学生参加相关的比赛和活动。 (二)增强开放性实验教学 对学生进行实验室的全面开放是当前学校培养人才、提升专业素质的新措施。进行实验室的开放能够加学生的创新意识、为其拓宽相关能力。把教学实验室以及科研实验室为学生全面的开放,在教学的时候生物实验室中的相关仪器和设备也供学生观察。对一些对科研兴趣比较高的学生,可以依据教学的内容使其自主的选择实验的课题以及方案。以此方式让实验教学从注重结果变成注重过程。这对生物科学人才的培养有着非常实际的作用。 (三)生物学实验中心创造优良的设备条件 在生物实验中心可以对相关的实验设备进行优化,很多学校在实验设备上有着奖金2000万的仪器和设别。按照基础、综合以及研究这几个方面建设实验教学平台,把生命科学的体系相融。在创新技能的训练中,可以举办一些培训的活动。其中可以包含蛋白质研究技术以及生物信息分析技术等。这些实验基本上都概括了生物学相关的实验技能,为大学生的科学研究夯实了基础。进而增加了大学生的学术能力,每一个模块的技术都应该让校内外的专业人员进行知识讲座。其中主要详细的介绍这个模块中所牵涉的相关技能以及理论知识,然后再实行试验操作的技能锻炼。 三、改革学生课程,提升学生培养水平 (一)学生的培养实行导师负责制 学生在培养和科学实践中都由导师负责。导师要指导学生的全过程,其中要对其思想品质和科学道德进行监督。导师要用诚信教学对学生进行任务素养的培育。建设完善的学术规章以及道德标准,把科学和学风融入导师的培训中。运用有效的方式对学生的政治思想以及学术伦理方面实行教学,进而惩罚一些学术上的不端行为。在生物学的领域中导师要全程的参加到学生的招生工作中,高年级的学生可以在导师的实验室进行科研训练,优秀的本科生可以继续读研究生。通过考试、面试的双向选择进而录取优质的学生。 (二)浓厚的学术气氛为学生创造好的交流平台 学校要培养专业人才,每年应当恰当的邀请一些比较著名的专家为学生做一些讲座或者学生报告。实验室方面也可以定期做一些课堂学术讨论。以此方式为研究生提供优质的交流平台。学院可以请一些网络技术人员,建设一些相关的学术论坛,制定合理的新课程进行培养。学校的学生最起码要在学校的论坛上做一次学术报告,并且需要参加一次国际性的会议,用这种方式来激发学生参加活动。 四、为培养生物科学人才做提前工作 在生物学的领域中,人才培养的效果是十分显著的。学生的创新实践能力在各大院校和单位中都有好评。优秀的毕业生在相关的企业和单位也成为了中坚力量。因此,在生物科学人才培养中做提前工作需要从以下几方面增强。 (一)改革新生源的选报制度,提高生源质量 生源的质量是保障研究生培养的重要方面。把学校的优势资源进行整合,在学术的科研团队方面进行增强。进而吸引生源,提供学生科研锻炼的给水,使其尽快的对实验室进行了解,快速的和导师熟络。通过相关的讲座以及夏令营的方式进行招生宣传,以此增强学校之间的交流。在招揽学生方面的制度上可以进行一定的改革和优化,比如可以建设优秀生源的奖学金之类的制度,吸引校外的优秀学生。 (二)试着实施本研课程相通,增强对外的交流与合作 试着把本科与研究生的专业课程进行整合,然后形成一个完整的课程系统。依据课程的设计模块与难易的程度进行分类设置。本科生和研究生可以依据其实际的需求进行相关的课程选择。有能力的本科生可以选择更加专业和深入的课程,进而提升自己的学习质量。 五、结语 总之,每个研究型的大学要根据自己学校的实际情况进行生物科学的人才培养。其中主要坚持人才培养的目标,建设良好的实验平台以及在人才的后继力量上做相关的工作。以此培养出更加优秀的生物科学类人才。 作者:黄睿 单位:阿坝师范学院 生物科学论文:生物科学专业实践教学改革策略 摘要:大类招生背景下,生物科学专业实践教学改革存在不足,主要表现为实践教学方法陈旧、内容单一、师资队伍建设不足、实践教学场地缺乏。为弥补这些不足,顺应大类招生的时代背景和要求,应该采取措施推动实践教学改革:创新实践教学方法、完善实践教学内容、提高任课教师素质,并加强实践教学场地建设。 关键词:大类招生;生物科学;实践教学;改革策略 一、引言 随着整个社会对生物科学专业学生实践技能要求的提高,课程教学中应该顺应这种趋势,合理安排实践教学内容,创新教学模式,提高人才培养质量,从而让学生更好适应将来工作需要。但不能忽视的是,在大类招生背景下,一些学校没有充分认识实践教学的重要作用,教学创新不足,课程安排不合理,需要采取措施改进和完善。本文结合大类招生的时代背景,探讨生物科学实践教学的不足,并提出改革创新策略,希望能为实践教学活动开展提供借鉴。 二、大类招生下生物科学专业实践教学改革的不足 实践教学是生物科学教学的重要组成部分,这对提高人才培养质量,增强学生的实践技能,让学生更好适应将来工作需要具有积极作用。但在实践教学中,一些任课教师的思想观念没有更新,实践教学设计不合理,教学方法创新不足,制约生物科学实践教学效果提升,存在的不足表现在以下几点。第一,实践教学方法陈旧。一些任课教师的实践教学方法陈旧,常常根据教学目标对实践教学步骤进行简单演示。先介绍实践教学的目的、步骤和方法,然后根据已有教学材料和实验场地,对实践教学内容进行演示,由学生观察并撰写实践报告。这种方式比较落后,不利于培养学生的创新能力和动作操作技能。[1]第二,实践教学内容单一。生物科学知识发展迅速,更新较快,但很多学校在开展实践教学活动时,忽视及时更新教学内容,所采用的内容比较单一,不利于激发学生的兴趣和热情。再加上先进的生物科学技术没有被融入教学活动当中,难以有效调动学生的学习热情。验证性实验和设计性实验不足,制约学生实践技能和创新思维能力提升。[2]第三,师资队伍建设不足。一些任课教师的课堂组织能力、创新能力不足,也制约生物科学实践教学效果提升。例如,任课教师的年龄较大,忽视及时更新生物科学知识,科研实践不足,职业技能训练被忽视。再加上忽视培训和进修,没有观摩并学习其他任课教师的优点,对生物科学实践教学活动开展产生不利影响。[3]第四,实践教学场地缺乏。生物科学实践教学离不开场地建设,但由于经费拨付不足,制约场地建设和设备更新,难以满足生物科学新技术和新实验的需要,不利于学生的实践技能提高。[4] 三、大类招生下生物科学专业实践教学改革的策略 为顺应大类招生工作需要,创新实践教学模式,结合生物科学专业教学存在的不足和人才培养目标,可以从以下方面采取完善措施。第一,创新生物科学实践教学方法。创新思想观念,努力推动实践教学效果提升。例如,生物实践教学活动中,应该注重教学方法创新,综合利用情境教学法、合作学习法、任务驱动法、参与式教学法等,调动学生的参与热情,激发学生学习生物科学知识的兴趣。要重视验证型实验、设计型实验的应用,力求实验内容新颖,实验方法先进,能让学生有效参与生物科学实验锻炼活动当中,促进实践教学效果提升。第二,完善生物科学实践教学内容。根据生物科学专业特点以及社会需要,及时调整并更新生物实践教学内容,增强教学内容的时代感。在生物实验教学中,要善于把握前沿和最新的问题,利用互联网下载最新学习资源,更新教学内容,从而满足学生的学习需要。要重视微课和慕课的利用,补充新的教学资源,方便学生学习,进而深化对生物科学知识的认识和理解。有效掌握生物科学的前沿知识,增强实践技能,取得更好的学习效果。第三,提高任课教师队伍整体素质。注重引进生物科学专业知识扎实、实践技能强、课堂组织能力强的任课教师,充实生物科学教师队伍。建立完善的管理培训机制,让他们有效开展培训和学习活动,通过访问、进修、观摩优秀教师授课等方式,不断提高综合技能。为任课教师进入科研单位、实训基地参加锻炼创造条件,不断增强任课教师的实践技能。从企业选派优秀人才来学校讲座,进行课堂授课,帮助生物科学专业学生解答疑惑,加强对学生的指导,促进学生实践技能提高。第四,重视生物科学实践场地建设。根据生物科学实践教学活动需要,加大实践教学场地建设的资金投入,合理划拨各项经费,为设备购置、场地设施建设创造条件。要科学安排各项资金支出,用于购置实验器材,改善实验场地环境。同时还要学习先进的生物科学技术知识,加强实验室管理,让学生有效开展实践活动。拓展校外实训基地,将教学、科研和生物科学实验有效结合起来,实现有效提升学生的生物科学实践技能的目的。 四、结束语 综上所述,在大类招生背景下,为促进生物科学专业实践教学活动顺利进行,提高人才培养质量,应该采取措施推动教学改革创新。从而顺应时展需要,创新人才培养模式,激发学生的兴趣和热情。让生物科学专业人才培养与市场需求接轨,促进教学效果和人才培养质量提升。 作者:吴玉德 吴恒梅 许龙 生物科学论文:生物科学专业创新性实践教学体系研究 摘要:结合大类招生的时代背景和生物科学专业教学基本情况,就如何构建创新性实践教学体系提出相应对策,主要包括明确创新性实践教学目标、搭建创新性实践教学平台、加强创新性实践教学管理等内容,可为实践教学活动的有效开展提供启示。 关键词:大类招生;生物科学专业;创新性实践教学体系 一、引言 实践教学是生物科学专业不可忽视的内容,尤其是在大类招生背景下,随着学生人数增多和就业市场对人才培养要求的提高,更应该完善实践教学体系,搭建创新性教学平台。从而激发学生兴趣,让学生有效融入实践锻炼活动,提高知识应用技能和综合素质,为以后的学习和工作打下坚实基础。 二、明确创新性实践教学目标 结合大类招生的背景和生物科学专业教学要求,以培养学生的创新能力和实践技能为出发点,明确课程教学目标。教学目标主要包括基本实践能力、综合实践能力、科学实验能力、创新实践能力四个层次。通过这样设置层层递进的目标,循序渐进,有效规范和引导教学活动,加强学生基本技能训练,有效培养学生的创新实践能力。 三、搭建创新性实践教学平台 根据人才培养目标和教学要求,以提高学生的专业基础知识水平、科研能力、实践技能、知识应用水平为目的,教学中要从以下方面搭建创新性实践教学平台。第一,基本能力实践教学。基本技能训练包括动植物学实验,无机、有机和分析化学实验,微生物学、细胞生物学、分子生物学实验等。通过这些课程和实验内容设置,让学生掌握生物学的基本操作技能。课程教学前要制定系统的大纲,明确实验训练任务。例如,微生物实验主要包括无菌操作技术和微生物分离鉴定技术训练,要围绕教学目标精选实验内容,减少重复实验,增加综合实验,搭建生物科学实验专业训练平台。第二,综合能力实践教学。一方面,开展综合性实验。提高学生的综合实践技能,既能有效满足教学需要,还能训练学生的综合实践技能。例如,分子生物学可以开设DNA纯化、DNA重组与鉴定等实验,让学生加强综合训练,有效融入实验活动。还可以开设研究法实验课程,探讨动植物体功能的活动规律、产生机理、内外部环境变化所带来的影响等。这样既能激发学生兴趣,还能提高学生的探究技能,培养学生的分析、判断、综合与推理能力,有利于增强学生的创新技能。另一方面,改革实习环节。实习包括课程教学综合实习、专业实习和综合实践,让学生亲自体验和验证课本上的概念和原理,并到校内外研究室的实践基地实习,或者组织实践活动,提高学生的动手操作能力,提高知识应用技能。第三,创新能力实践教学。包括科研训练和毕业实习。科研训练主要包括参考文献的查阅,了解本专业和生物科学的研究现状,拟订研究方案和研究计划,明确思路,让理论知识与实践结合,为以后从事科研活动打下基础。还可以开展科研活动和生物科学实验竞赛,系统培养学生的生物科学理论水平、专业技能和科研能力。另外还要认真撰写毕业论文,补充知识,提高学生的创新能力和知识应用技能,提高资料搜集、整理和应用能力,为学生以后学习和开展科研活动奠定基础。 四、加强创新性实践教学管理 健全完善管理机构和管理制度,为创新性实践教学体系的有效执行和落实提供保障,主要采取以下有效措施。第一,制订创新性实践教学计划。结合实践教学内容和方法完善教学计划,在培养计划中中注重搭建实践教学平台。同时还要合理安排课程内容和教学课时,整合并优化专业课程和实践课程设置,突出生物科学的专业特色,强化对学生基本技能的训练,让学生努力参与实践教学,逐渐提高实践教学技能。同时还要加强每个实践教学环节的管理,明确实践教学的内容、课程安排、实践形式、课程考核等内容,为实践活动的有效开展和实效性提升奠定基础。第二,加强创新性实践教学师资队伍建设。注重专业基础扎实、实践技能强、教学水平高的任课教师引进,不断充实生物科学专业实践教师队伍。鼓励任课教师到企业参加实践锻炼,增强综合技能。并观摩和学习其他任课教师的优点,利用访问、进修等形式提高专业知识水平和教学技能,打造“双师型”教师队伍,为教学活动的有效开展奠定基础。还要组织教学和技术人员到其他学校观摩教学活动,开展示范教学。并发挥“传、帮、带”的作用,促进任课教师的教学技能、实践能力等综合素质提升,优化教师队伍结构,有效开展生物科学实践教学工作。第三,健全创新性实践教学考核评价体系。重视校内和校外实践基地建设,为实践教学准备条件。改进教学评价,认真做好实践教学的考核与记录工作,提高考核评价的科学性与合理性。例如,生物科学专业考核时可以尝试采用“笔试+口试+实验”的形式,有利于更好规范和引导教学和学习活动,增强学生创新能力和实践技能。实现以考促教的目的,对提高生物科学专业教学效果也具有积极作用。 五、结束语 综上所述,通过构建完善的创新性实践教学体系,有效规范和引导教学工作。不仅顺应大类招生的要求,还有利于创新人才培养模式,提高学生的实践技能,让学生有效把握生物科学专业知识。进而提高人才培养质量,也为学生更好从事将来的工作奠定基础。 作者:许龙 吴玉德 吴恒梅 庄树文 生物科学论文:生物科学专业核心课程群构建策略 摘要:从生物科学专业核心课程群构建的必要性分析入手,本文提出了应用型生物科学专业核心课程群构建的总体目标和构建策略,在产教融合背景下,为培养学生的专业技能和应用创新能力,提高学生的综合素质提供参考。 关键词:产教融合;生物科学;核心课程 群产教融合是高校根据自己所开设的专业开办专业产业,使专业产业与实际教学密切结合、相互支持,形成集人才培养、科学研究,科技服务为一体的校企合作办学模式。随着我国现阶段高等教育的改革,以学术研究型人才培养为主的高校会越来越少,而侧重于培养社会急需的、应用型人才的高校越来越多,且将逐步成为我国高等教育结构的主体。相对于学术型人才培养而言,应用型人才培养除了一定的理论知识外,更注重其实践性、应用性和技术性。安徽科技学院作为一所地方性高校,2009年被安徽省教育厅遴选为“示范应用型本科院校”建设单位,2014年被遴选为“地方应用型高水平大学”建设立项单位。其中生物科学专业的应用型人才培养方案实行“平台+模块”的课程架构,构建两个平台(通识教育课程平台、专业教育课程平台)和三个模块(专业方向课程模块、创新创业教育课程模块、个性化拓展课程模块)组成的“2+3”课程体系。生物科学专业教育课程平台包含专业基础课程(植物学、动物生物学、生物化学、微生物学、遗传学、生物统计学)和专业核心课程(细胞生物学、人体解剖生物学、分子生物学、植物生理学、生态学),在应用型人才培养方面起到了一定的促进作用。但这11门课程中有许多课程内容出现重复,部分课程的开设由教师自主选择教材、自行开展教学活动,缺乏交流和沟通,常常会出现课程之间的教学内容高度重复或脱节现象。例从理论层面来看,蛋白质和核酸结构、功能及其代谢、DNA复制、转录、蛋白质翻译和基因表达调控等内容,生物化学、分子生物学教材均要讲述。如果不能对上述教学内容进行有效重组,就不能形成专业知识的系统性,不利于应用型人才的培养。 一、构建生物科学专业核心课程群的目的 课程群是高等学校深化教育教学改革、提高教学质量的一种课程建设模式,它能够发挥课程的综合效应,优化配置教学资源,提高学生的专业水平。课程群建设是近年来课程建设与改革的发展方向。进行专业课程群建设,就是要推动专业课程的优化整合,改变过去课程改革单兵作战的做法,注重教学资源的优化配置及课程的规模效应和整体效应。为提高生物科学专业应用型人才的培养质量,以安徽省《生物化学》精品资源共享课程建设为契机,根据生物科学专业人才培养的特点,要整合理论课程内容,强化课程群观念,专业基础课程和核心课程之间要做到整体性和连贯性,使学生从整体角度掌握生物科学专业的基本知识。实践教学方面,要减少验证性实验,增加综合性、设计性实验,加大专业综合实习力度,使学生从理论和实践层面掌握生物科学专业的基础理论和基本技能,提高人才培养质量。 二、构建生物科学专业核心课程群的总体目标 结合目前人才培养的现状及对我校应用型人才培养的要求,研究生物科学专业核心课程群的构建策略,加强专业核心课程群内容建设,优化课程群建设的措施,重构教学质量评价体系,提升教师教学水平,提高教学质量,为生物科学专业应用型人才培养奠定坚实基础。因此,以产教融合为基础,构建以生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等五门课程形成生物科学专业核心课程群,通过研究实践,逐渐形成一个有序的、统一的整体;以整合后的教学内容及探索出的新的教学方法、教学手段为切入点,创建新的相关课程,引进新的思路和教学模式;建立新的实验实践教学方式,体现学科交叉优势,培养应用型创新创业人才,符合应用型本科院校人才培养目标。 三、构建生物科学核心课程群的策略 1.充分调研,深入分析,积极推进产教融合。深入企事业等用人单位,调研生物科学专业毕业生的人才培养质量,收集用人单位对毕业生素质的需求,调研省内外相关院校生物科学专业人才培养方案中的课程设置情况,通过比较,对我校及校外应用型生物科学专业课程设置的现状及存在问题进行分析,构建符合我校生物科学专业应用型人才培养的核心课程群。产教融合可以推进校企合作办学。推动高校与企业间的深度合作,积极开展校企一体化办学实践,推动专业与企业、岗位对接。遴选本行业相关专业教师进企业实践基地教学培训,企业技术人员到学校教学,促进院校与企业的合作共赢。高校改革人才培养模式,实现教学与生产过程对接,着力探索专业核心课程群的建设,提升专业教学水平。2.重新修订生物科学专业人才培养方案。根据学校自身特点制定生物科学专业人才培养目标、人才培养规格和专业核心课程群,认真修订人才培养方案,并在实践中不断进行总结和完善。拟将生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等课程组建成生物科学专业核心课程群。人才培养方案的修订经相关专家论证后报学院审定后,再报经学校审批。3.整合与优化课程群各门课程内容,构建核心课程群新的理论教学体系。生物科学专业核心课程群涉及的知识面广、内容多,学生理解难,且课程之间有些内容高度重复。因此,要对教学内容进行整合和优化,避免交叉、重复,同时要做到详略得当、重点突出。组建生物科学核心课程群教学团队,定期开展教研活动,充分研讨教学内容,构建核心课程群理论教学体系,并重新制定相关课程的理论教学大纲。4.优化、改革生物科学专业核心课的实践教学内容,构建新的实践教学体系。应用型本科专业要以应用性能力培养为目标构建实践教学体系,提高学生实践动手能力。实验性课程是检验学生对所学理论知识的掌握情况,是培养学生实践技能的重要手段。为此,整合、优化实验教学内容,构建新的实践教学体系,通过研究逐步形成基础性实验、综合性实验、设计性实验的“层次化”实验教学体系。基础性实验不同课程之间相对独立,目的是使学生掌握相应的基础理论和基本操作。设计性实验要独立授课,单独考核,可以以项目为载体进行设课,培养学生的创新能力、综合能力和实践动手能力。5.改革教学方法和教学手段。教学方法和教学手段是提高教学效果的一个重要因素。教师要引导学生掌握好的学习方法,养成良好的学习习惯。学生除了在课堂上听老师讲解外,还要学会自学。老师要鼓励学生自学,激发学生自主学习的热情和积极性。因此课题组要进行教学方法改革研究。拟采取:采取问题探究式教学方法,根据课程有关内容设计教学问题,引导学生思考并开展讨论,最后教师进行点评、总结;选出一些较为合适的章节,让学生分组备课、登台讲解,体验讲课过程,调动学习热情,增加趣味性。通过比较分析要进一步固化新的教学方法和教学手段,并加以推广。6.改革考试考核评价办法。评价是教育管理中实施控制的特殊手段,是教育管理的重要环节。传统的考核方式其弊端主要是评价体系采用简单划一的方式,未能反映出学生的真实水平和能力。要加大课程过程考核力度,研究可操作的公平公正的考核办法。对学生的评价不仅要重视理论知识考查,更要重视其动手操作、创新等能力的考查。考试方式要采取多样化,考试时间要自主化,通过写专题报告、撰写学术论文、参与科研项目等多种形式评价学生的学习效果。 四、结语 通过梳理应用型专业生物科学专业基础课程之间的关系,在产教融合背景下构建科学合理的展业核心课程群。整合教学内容、改革教学手段和教学方法,形成一套行之有效的人才培养方案。通过对生物科学核心课程群的建设与实践,制定核心课程群合理的教学大纲,提高教学效率,培养学生的专业技能和应用创新能力,提高学生的综合素质。 作者:孙玉军 王松华 张晓龙 周成 单位:安徽科技学院 生命科学学院 生物科学论文:基础教育生物科学人才的创新型培养 摘要:本文拟对于基础教育阶段的生物科学人才的创新型培养进行研究和分析,针对我国现阶段基础教育水平的具体要求,总结我国生物科学人才培养方面在生物科学素养与素养测评方面的现状和问题,并根据国际通行的生物科学人才素养标准进行对照。向基础教育教学和人才培养工作中,旨在面向高等教育阶段如何更好地就生物科学人才输送问题提出建议和对策。 关键词:生物科学;人才;培养 一、引言 在知识经济时代和经济全球化的今天,一个国家劳动者的素质,尤其是脑力劳动者的知识和科技水平,已经成为衡量一个国家经济实力和发展潜力的首要指标。然而,在信息技术引领科技创新飞速发展的当代,知识创新和技术创新的步伐,随着人类生产力水平和科学技术更新换代的日益加快,对于一个国家劳动者的知识背景和创新能力的要求也越来越高。因此,对于我国新生代科学技术领域人才的培养和挖掘,必须以当今国际通行的标准来评价和考量。因此,培养创新型人才必须牢牢把握人才成长和发展的黄金年龄段,在时间上抢占先机,才能更好地参与国际经济技术的竞争,提升我国的科技水平,巩固和稳步提升综合国力。 二、把握生物科学人才培养的战略机遇期 根据有关专家的科学研究,人类的黄金学习期处在17岁到23岁这一阶段。这一阶段的人智力发育快,学习能力最强,最有利于在某一专业领域成才。因此,如果把生物科学这一基础性学科的人才培养重点都放在升入高等院校之后,将错过学生进行专业定位和专业教育的黄金时期。因此,为了能与升入大学后的高等教育培养工作进行更好的衔接,并打好以义务教育为基础的生物科学教育工作,在我国最新推出的《普通高中生物课程标准》中,第一层次将"生物科学素养"这一概念引入到我国基础教育阶段的生物课程教育日常工作中。 三、基础教育阶段是生物科学创新型人才培养的重点 培养生物科学创新型人才工作,在基础教育阶段,生物科学人才的培养应以打好生物科学学科知识基础,提升生物科学素养为主。对于生物科学素养这个概念的认识,目前主要以培养生物科学知识和学科问题探究能力,建立生物科学探究精神,增进生物科学相关问题的情感态度价值观为主要依托,通过参加社会经济生活中的生产实践和生物科学教学中的科学实验,获得对于生物科学知识和能力的掌握和运用。并在此基础上不断学习和试验,以应对在日后的专业学习中的生物学研究的进一步深化,运用创新能力解决生物科学分支学科中的前沿性学术和技术难题。如今,伴随着生物科学素养这一概念的引入,成为基础教育生物课程的重要教学任务和关键词,学生生物科学素养水平的提高与否,成为近年来评价和衡量生物科学教学质量的重要环节。由此引发了生物科学创新型人才培养的另一个急需解决的问题———如何衡量和界定具备生物科学创新型技能的学生在生物科学方面的创新型潜能?界定一名学生是否具有生物科学素养和潜能是一项涉及到自然科学和社会科学双重内容的课题。既事关“素养”“潜能”等心理学和社会学的内容,有涉及到对于生物科学基础性知识和实验操作能力等方面的具体归类和划分。众所周知,在西方具有上百年研究历史的生物科学学科的内涵十分的丰富和复杂,如何结合现代心理学和人类学知识对人的生物科学领域创新型潜能进行摸底和测评中会造成一些标准上的难以统一,造成针对生物科学创新型潜能的测评相当困难。因此,对测评生物科学素养水平工具和方法的研究是对于挖掘基础教育阶段学生是否具备生物科学创新型潜能的关键环节。对此高中阶段的生物学课程指南中对于生物科学素养和潜能的具体特征和表现做了一个宏观的规定。共涵盖六个方面。这六个方面的内容虽然在精确性上不够完善,但基本上建立了高中阶段对于生物科学学科要求学生在具备掌握和研究相关知识和课题中需要具备的几项基本素质,以及部分具备生物科学研究潜力的学生能够达到的标准。首先是要能够了解和掌握生物学的中学阶段生物课教学大纲中提出的关于生物学的一些基本原理和重要概念。这些内容是生物科学人才培养需要完成的基础性工作,如果学生难以对生物学的基本原理和重要概念在头脑中形成系统化的框架性认识,就无法在日后的生物科学学习和研究中走的长远。二是对人类对生物圈的影响具备现实了解和理性的认识,并对人类活动对日后生物圈的影响趋势有较高的关注和兴趣。创新型人才的最大特征不在于对旧的知识能够有多么牢固的掌握,而是能够利用现有的知识和积累探索未来,保持对人的活动与生物圈的发展之间的关系和趋势进行探究和思考的浓厚兴趣,才是具备创新意识的生物科学人才需要具备的素质。三是对生物学研究的历史和发展过程有所研究和了解,通过对前辈学者进行科学实验以及课题研究、专业考察等科研活动的方法和过程有所了解和认知,领悟科学探究的过程并非一朝一夕,可能会充满各种艰难险阻,才能在日后更为深奥的生物科学研究工作中不畏困难,保持良好的科研信念和工作态度。四是能够对生物多样性特点具备观察和探究的能力,在我们生存的地球上,生物多样性是文化、种族、国家制度、意识形态等诸多多样性存在的源泉。对于生物多样性的客观认识是日后开展生物科学研究的基础。五是建立好科学探究的基本方法,树立客观的科学研究精神,避免唯心主义和不可知论等思想。六是对于现今的生物科学先进技术保持关注,并能够尝试运用先进技术尝试解决学科研究中出现的问题。相信日后在对基础教育阶段生物科学学生创新型潜能的研究不断深入的基础上,我国在生物科学人才培养方面一定会开创新的局面。 作者:刘语 单位:沈阳师范大学 生物科学论文:生物科学史在高中生物教学的作用 摘要:在高中生物教学中融入生物科学史,并将其贯穿于整个高中生物的学习过程中,通过对生物科学史的讲解,能让学生了解到生物学科的发展过程与生物知识的应用价值,进而发挥生物科学史在高中生物教学中的育人作用,能保证高中生物课堂的教学效果。 关键词:生物科学史;高中生物;育人作用 生物科学史作为一种宝贵的教育资源,其独特的视角以及丰富的内涵使它具备多种的教育价值。选择在课堂教学中合理的引进相应学科的学科史料,不仅能有效提升学生的学习兴趣,还能进一步激发学生的求知欲,有利于培养学生严谨的科学态度以及永不厌倦的探索精神。 一、生物科学史在高中生物教学中的育人作用 1.引导学生,加强生物学知识体系的构建所谓生物科学史,即生物学知识与理论成果的形成过程。只有让学生充分了解了知识的形成过程,才能帮助学生构建完整的生物学知识体系。因此,高中生物教师在开展教学活动时,应将生物科学史贯穿于教学过程中,通过对生动事例的讲述,引发学生的好奇心,激发学生的学习兴趣,让学生在了解生物科学史过程逐渐培养起科学积极的情感态度。如,在《高中生物选修2》及《选修3》中便有着许多的生物科学史材料,如“抗生素史话”“核移植技术发展简史”与“试管婴儿之父张明觉”等。这些极具趣味性的生物科学史材料极易激发学生的兴趣。对此,教师可在实际的教学过程中,引导学生深入讨论这些问题以吸引学生的注意力,使学生在学习生物学相关知识时始终保持着强烈的好奇心,这样能够在提升课堂教学效率的同时增强学生的生物学素养。2.领会生物,形成学科唯物辫证、发展与和谐思想对待生活唯实不唯上,对待科学研究唯真不唯前是每一位科研工作者都应具备的基本素养,也唯有如此才能让科研工作取得更加辉煌的成果。因此,高中生物教师在实际的教学过程中,也应有意识的培养学生这种求真务实的科学态度,以推动生物学科的健康发展。如,在《高中生物必修2》中有关于法国博物学家拉马克与英国博物学家达尔文在信奉神创论时代,通过大量的观察与思考后所提出的进化学说与自然选择学说的相关记载。并在此中着重强调了达尔文的进化论是以丰富的事实为依据,经过论证生物的变化过程,让生物学摆脱了神学的束缚逐渐靠近科学。由此可见,任何科学上的重大发现都离不开科学家们“勇于质疑、敢于探索、求真务实”的科学精神。并且,通过对以上案例的研究我们不难发现,发现科学的基本在敢于怀疑。因此,高中生物教师在日常教学过程中应积极引进生物科学史,以培养学生这种“勇于质疑、敢于探索、求真务实”的科学精神。 二、生物科学史在高中生物课中的应用探讨 1.利用生物史引入课题在高中生物教学中积极利用生物科学史,不仅有效吸引学生的注意力,还能激发学生的求知热情,进而保证课堂教学的效果。例如,在进行《高中生物必修2》第一章“遗传因子发现”的相关内容学习时,教师便可先引导学生思考:“为何只能‘种瓜得瓜、种豆得豆’,而不能‘种瓜得豆,种豆得瓜’?”为何孩子与自己的父母有如此多的相似之处等。通过提问的方式引发学生思考,并鼓励学生勇敢阐述自己的观点。此外,学生在思考过程中,教师可顺便为其讲述遗传之父孟德尔的相关故事,激发学生对孟德尔的了解兴趣,促使学生主动关注他所进行过的豌豆试验,学会遵循前人的胶布去探寻遗传学的奥秘。通过这样的教学方式,不仅加深了学生的学习印象,还促进了学生对知识的理解与掌握。因此,面对丰富的生物史资源,作为生物教师应考虑如何才能将这些资源充分利用于高中生物课堂,以激发学生的学习兴趣,保证课堂教学效率。2.直接利用史料讲解生物概念、理论在进行一些生物相关概念的讲解时,通过对其发展历史的讲解,能让学生清楚地掌握概念的来龙去脉,进而理解该概念的意义。因此,高中生物教师在教学过程中,可通过引进生物科学史的相关资料来阐述部分生物学观点,促使学生更深入的掌握与理解。例如,在进行《高中生物必修2》中“现代生物进化理论”的相关概念教学时,教师可先为学生讲述达尔文的相关事例,让学生了解前人是如何看待生物进化这一问题的。然后为学生讲述该理论经过了怎样的验证与推导才形成了现代的进化理论,又是经过了怎样的发展才被人们普遍接受与理解。由此向学生证明,任何重大的科学发现都是基于“勇于质疑、敢于探索、求真务实”的科学精神。总之,良好的生物科学史教学,应从中选取适当的教材材料,运用恰当的教学手段,才能达到最佳的教学效果。因此,高中生物教师在教学过程中引进生物科学史资源时,应注重材料的选择,并有意识的培养学生敢于质疑、勇于探索、求真务实的科学精神,为学生未来的发展打下坚实的基础。 作者:陈飞 单位:江苏省洪泽中学 生物科学论文:生物科学专业毕业生对专业情感的调查 摘要:采用问卷的方法对150名生物科学专业毕业生进行了专业情感的调查。调查内容包括:对本专业的认同程度、学习态度、学习兴趣、是否欣赏以及个人价值体现五个方面。调查结果显示:75%的生物科学专业的毕业生的学习态度是积极的、98%的毕业生能感受到个人价值的存在、60.7%的毕业生对本专业存在浓厚的学习兴趣、只有50%的毕业生对本专业的认同度较高等。反思:建议应该提高学生的专业实践能力,加强学生入学的认知,改革考核方式,增加教育见,实习的时间,使生物科学专业在各方面能够得到更好的发展。 关键词:生物;专业情感;调查;反思 1引言 专业情感是描述对某一学科专业具有深刻而稳定的感情。在教学活动中,积极的专业情感容易激活人的兴奋中心,消极的专业情感则会抑制人的正常心理活动,从而导致截然不同的教学效果。生物专业的专业情感则是生物专业学生对于自己选择此专业是否能满足自身心理上或社会性需要而产生的内心体验。通过对生物专业毕业生的专业情感的调查,有利于提高学生学习质量和效果,而且能使本专业在学院将来的发展、学生的就业等方面起着很好的指导作用。 2问卷调查及结果分析 2.1调查对象调查对象为重庆长江师范学院生物专业的2011级和2012级毕业生。2011级的学生人数为70名,2012级的学生人数为80名。2.2研究方法及研究内容本课题的研究方法主要是采用问卷调查法,对2011级的学生大多采用网上问卷调查的形式,对2012级的学生则采用发放问卷的方式。参照布鲁姆和加涅制定的教育目标和情感教育目标分类理论,并结合实际,主要从生物科学专业毕业生对本专业的认同度、是否主动参与学习、学习态度、专业欣赏度及个人价值观五个方面进行设计,共设计25个问题。共发放150份问卷,实际回收的有效问卷为150份,有效回收率为100%。 3结果及分析 3.1对生物科学专业认同度的调查结果(表1)与分析由表1可知:38.7%的毕业生认为当初选择本专业是因为爱好,其余毕业生基本是由于一时兴起或被调剂而选择了本专业。69.4%的毕业生喜欢本专业,其中有54.7%的毕业生对本专业的就业前景比较有信心。在毕业生是否会从重选择本专业就读的信念上有52%的毕业生选择会继续在本专业就读。而毕业生在是否会在本专业上继续深造的这个问题上有53.3%选择了不再继续深造,但还有28.7%的毕业生不清楚自己的想法,没有规划好自己的未来。导致这些结果的原因是:生物学专业竞争力大,就业压力大,使他们对本专业的发展前景很失望,对本专业不喜欢或厌倦。另外,还有一部分学生是调剂入此专业,对所学专业不够了解,专业相关知识有所欠缺,导致专业认同度不够稳定。3.2对主动参与学习生物科学专业知识调查结果(图1)与分析由图1可知:75%的毕业生认为自己能够积极主动参与教学活动,并完成自己的学习任务;12.3%的毕业生只是为了通过考试而学习;还有12.7%的毕业生是根据自己的心情决定学不学习,不愿意学习的学生基本没有。以上结果显示:毕业生学习态度整体倾向是积极的,但大多数学生学习目的较模糊,追求学习的功利价值倾向比较明显。产生的原因可能是:本专业学生受外在促发力影响过多,欠缺内发性学习动力,不能全面认识本专业的价值取向;本专业开设的课程吸引力不够,实用价值差。3.3对生物科学专业学习兴趣的调查结果(图2)与分析由图2可知:通过4年生物专业的学习,部分毕业生对生物科学专业的学习兴趣并没有逐渐提升,只有28.7%的毕业生认为自己对本专业的学习兴趣越来越浓了,有32%的毕业生觉得自己对本专业的学习兴趣还保持原样,还有21.3%的毕业生对自己的专业没有任何感觉,不知道自己是否对本专业的学习感兴趣,甚至有少部分毕业生对本专业的学习感到厌倦,但又不得不学,但毕业生对本专业最感兴趣的课程主要是本专业的选修课程和本专业的社会实践课程。产生以上现象的原因是:学生希望教师注重学生兴趣,提供较多的实践机会,使学生能够参与到课堂中去。3.4对生物科学专业的欣赏度调查结果(表2)与分析根据表2可知:有45.3%的毕业生认为我院拥有先进的实验设备,能够充分满足学生学习的需求,这一优势比较明显;有24%的毕业生觉得我院浓厚的文化底蕴也是一个巨大的优势;还有16%毕业生认为我院的考研率高,就业形势好。有30%的毕业生认为本专业最重要的学习内容是实验技能,认为只要把实验技能掌握好了本专业的内容就可以全部完成;本专业的理论知识只有4%的人认为重要;有42%的毕业生认为实践教学技能最重要。其中有52%的毕业生认为本专业的实验主要是按照教师的演示或书本上的要求进行,有23.3%的毕业生觉得是按照教师提出问题和方法,然后学生去做,只有少部分毕业生觉得本专业的实验是自己设计自己做的。3.5对学习生物科学专业后个人价值的调查结果(表3)与分析表3可知:被调查的毕业生都认为自己在本专业学习过程中收获了东西,只是收获的东西不同而已:有33.3%的毕业生认为主要学到了新的生物知识;还有27.3%的学生认为通过学习生物,增加了对生活常识的了解;还有一部分认为自己学到了科学严谨的实验态度等。有98%的毕业生认为自己毕业后能为社会做出贡献,但有2%的毕业生认为学习本专业后自己可能碌碌无为,不能为社会奉献自己的一份力量。有28.7%的毕业生觉得在生物专业学习期间是平平淡淡的;有44.7%的毕业生觉得会铭记这段经历并将收获运用于以后的工作中;还有一部分学生认为这段经历将影响他的一生。毕业生认为本专业主要培养了师范生的素质与技能,但本专业对学生的科研创新能力又有很少的帮助,同时还有部分毕业生觉得本专业也培养了他们其他方面的能力,只是比例占得少。另外,有些学生由于受传统观念的影响,认为自己只要上了大学,将来就有了着落。 4反思 据调查问卷结果显示:大部分生物科学专业毕业生学习态度整体倾向是积极的,并能在学完本专业后感受到个人价值的存在,但是仍有部分学生学习兴趣不高、专业认同度较低等。因此,教师有意识地对学生进行情感的培养与训练,是促进学生努力学习、培养其创新精神、提高人才素质的关键。而当前各高校对学生的专业情感培养没有引起足够的重视,最终导致学生“专业认同度低、学习兴趣淡、缺乏对专业一定的欣赏”等消极专业情感。教师应加强学生对生物科学专业的情感培养,增加教育见习、实习的时间,丰富实践活动,让生物教材贴近生活,让学生体会学习此专业具有现实意义。 作者:张燕 庹贵华 单位:长江师范学院生命科学与技术学院 生物科学论文:生物科学专业核心应用能力培养模式 摘要:根据应用型本科院校人才培养目标,确定了生物科学专业的核心应用能力及与之相支撑的理论课程和实践环节体系,提出了以培养专业核心能力为导向的生物科学专业人才培养模式,通过教师教育能力、专业应用能力和创新能力培养,培养学生的岗位工作综合能力,为社会培养所需要的应用型高素质人才。 关键词:生物科学;专业核心应用能力;应用型人才 《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》强调,提高质量是高等教育发展的核心任务,提高高等教育质量,最根本的是提高人才培养水平[1]。陕西学前师范学院是陕西省首批普通本科院校向应用技术类型院校转型发展试点院校,肩负着新建本科院校转型发展的示范引领重任,逐步地将“培养高水平应用型人才、建设高水平应用型大学”的理念转化为实践过程,发展专业内涵和特色,提高服务区域经济社会发展的能力,为社会培养所需要的既具有一定深度和广度的基础知识,又有较强的实践和创新能力的实务操作应用型高级人才[2]。生物科学专业是陕西学前师范学院的优势和特色专业,随着学校的转型发展和社会对应用型人才的需求,在培养师范生教师教育实践技能的同时,还要考虑到生物专业的学科特点,不断加强学生的专业应用技能培养,使学生的专业核心应用能力得到培养和提高,以提高服务地方经济社会发展的能力。 一、生物科学专业核心应用能力的内涵和培养体系 (一)生物科学专业核心应用能力的内涵 国家教育部2012版高等学校专业目录要求,生物科学专业学生主要学习数理化基础、生物学基本理论、基本知识以及人文社科知识,接受专业技能和科学研究方面的基本训练,具备科学思维和国际化视野,掌握从事生物学及相关领域的基础科学研究及应用技术开发的基本能力,能够在生物学及相关领域从事科学研究、技术开发、教学及管理等方面工作[3]。生物科学专业核心应用能力就是生物科学专业学生所具有的能够履行岗位职责的综合能力,其培养重点是要培养学生的岗位工作基本能力、教师教育能力、专业应用能力、创新能力四个方面[4],以此来促进高校教育教学质量的提升,实现应用型本科院校人才培养的目标。 (二)生物科学专业核心应用能力的培养体系 按照社会需求-人才培养目标-培养方案制定-课程设置的原则,专业课程的设置要服从于社会需求和专业人才培养目标,经过调研、修订、总结几个阶段,确定了应用型本科院校生物科学专业的核心应用能力培养体系(图1)。核心应用能力培养都设立了与之相支撑的理论课程和实践环节培养体系,其中,要重点培养生物科学专业学生的教师教育能力、专业应用能力和创新能力。 二、生物科学专业核心应用能力的培养模式 (一)教师教育能力的培养 生物科学专业培养的学生首先应当具备一名中学生物学教师的教育实践能力。教师教学能力是教师的基本素质,包括备课能力、讲课能力、课外作业布置与批改能力、学业评价能力、现代教育技术应用能力、班级管理能力等[5]。通过教育学、教育心理学、生物课程与教学论、中学教材解析、教师语言、教育评价、现代教育技术、班级管理等理论课程的系统学习,以及教师基本功“三字一话”训练、教育技术及课件制作、微格教学、师范生教学技能比赛和中学教育实习等实践环节的训练,生物科学专业学生的教学能力得到培养和加强。 (二)专业应用能力的培养 掌握生物学专业知识、培养专业应用能力是从事和胜任生物学领域教学及管理、科学研究、技术开发等方面工作的必备条件。生物学是实践性很强的学科,除了系统的学习和掌握专业理论知识外,更重要的是实践操作技能的培养[6]。为了更好地培养学生的专业应用能力,培养社会所需要的应用型人才,服务地方经济社会发展,生物科学专业开设了高等数学、基础化学、大学物理等专业基础课及实验,开设了植物生物学、动物生物学、生物化学、遗传学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、生态学等专业核心课及实验。另外,为了更好地服务地方经济社会发展,根据秦巴山区的生物资源,开设了植物资源开发与利用、生物多样性、食用菌栽培、保护生物学、珍稀濒危植物组织培养、生物摄影技术等专业选修课程,还根据中学生物学教学需要,结合中学生物学探究性实验和中学生物学竞赛内容开设了中学生物学实验技术培训课程。通过以上几个方面的学习和训练,学生的专业知识、实验操作技能和实践应用能力都有了明显的提高。 (三)创新能力的培养 随着新一轮基础教育课程改革,教育思想和教育观念都发生了变化,在现代化的中学生物学课堂中,学生从被动接受者逐渐转变为学习的主体,教师从知识传授者逐渐转变为学生学习和科技创新活动的引导者。要有效推进素质教育,当务之急就是培养具有创新意识和创新能力的师范生[7]。通过实施导师制、指导本科生申报大学生创新创业训练项目和互联网+大学生创新创业项目、开放实验室、提高综合性和设计性实验比例、组织学术讲座、参与教师科研项目、实习与科研结合、指导学年论文和毕业论文、参加教学技能大赛和学科竞赛活动等途径,大大提高了生物科学专业学生的创新意识和创新能力。 三、生物科学专业核心应用能力培养的实践与成效 自2012年以来,通过对生物科学专业4届近300名学生的核心应用能力培养模式的探索和实践,学生的教师教育能力、专业应用能力、创新能力等方面都有了明显的提高。 (一)教学能力大幅提升 一年级通过组织院级中华经典朗诵和演讲比赛,学生的普通话水平普遍得到提高,生物科学专业毕业生普通话测试二级乙等及以上通过率100%。二年级通过开设书法课和组织院级三笔字、多媒体课件比赛,学生的课堂板书和课件制作水平有了大幅度提高,多媒体使用熟练,板书设计规范。三年级通过生物课程与教学论的学习与微格教学实践,学生掌握了生物学教师的基本教学技能,学会了课题引入、教学设计、课堂互动、难点突破、作业布置、教学反思等各个教学环节。通过组织师范生教学技能比赛,学生全员参与,逐级选拔,当场点评,每位学生的教学技能都有了明显提高。四年级通过参加为期16周的中学教育实习,参与了课堂教学、实验教学、班级管理、教研活动等全过程,同学们体验角色转换,发现自身的不足,切磋教学技能,相互促进提高,为成为一名合格的中学生物学教师奠定了基础。 (二)应用能力显著提高 三门专业基础课及实验的开设和学习,为学生掌握生物学专业知识奠定了基础。在此基础上,进行八门专业核心课程及实验的学习,使学生能够系统地掌握生物学专业知识。专业核心课实验全部独立独设课,单独计算学分,编制实验课教学大纲,实验课时量大于理论课时量。实验教学强调基础性、综合性、应用性的特点,按照基础-综合-提高的原则,对原有实验内容进行整合,减少经典性、验证性实验,增加综合性、设计性、创新性实验,一年级学生以综合性实验为主,二年级之后的学生以设计性实验为主,对三年级以上的学生开放实验室,设立专项经费开设创新性实验,并逐年提高综合性、设计性和创新性实验的比例,加强实验考核。通过对核心实验课程的训练,克服了过去实验课程相互脱节、实验内容过细过窄、学生实验技能得不到系统训练的缺陷,学生不仅系统掌握了中学生物学教学中各分支学科实验操作技能,还大大提高了实验课效率。除此之外,利用陕西省中学生生物学竞赛办公室在我校设立的优势,和多所知名中学的生物学教师探讨,结合中学生物学探究性实验[8]和中学生物学竞赛内容开展中学实验教学研究,对生物学下的八个分支学科内容进行实验设计,编写讲义,开设了中学生物学实验技术培训课程,提高生物类师范生的实验教学能力,为学生毕业后能够很快适应工作岗位奠定了基础。为了更好地服务地方经济社会发展,根据秦巴山区的生物资源,根据我校与省内多个企事业单位的合作优势,不仅为学生开设了植物资源开发与利用、食用菌栽培、保护生物学、珍稀濒危植物组织培养等专业选修课程,还与太白县政府、太白山国家级自然保护区管理局等单位联合,确立科研合作研究项目,合理开发和保护秦巴山区野生植物资源。 (三)创新能力不断增强 多元化的第二课堂科技活动,在培养本科生的应用能力、创新意识和综合素质等方面有重要的作用和意义[9]。2013年至今,已经立项大学生创新创业训练项目国家级10项、省级21项、校级32项,参与研究的学生130余人,13篇。获得互联网+大学生创新创业项目1项,参与学生5人。在野外实习和教育实习中,学生撰写了10余篇有价值的调查报告。多名学生参与教师科研项目完成学年论文和毕业论文,1名学生的科研论文入选2015年陕西植物学会论文集,5名学生的毕业论文在学术期刊发表。连续多年举办师范生教学技能比赛,推选的1名学生获得西北地区高等院校师范生教学技能大赛优秀奖。鼓励学生积极参加学科竞赛,推选的2名学生获得全国非专业组高等数学竞赛一等奖和三等奖。生物科学专业核心应用能力培养模式的成功实践,使学生的教学技能、专业应用能力、创新意识和能力都得到了培养,学生的岗位工作能力不断加强,学生学习生物学专业知识的兴趣更浓、主动性更强,同时也吸引了更多教师积极参与其中,使教师对以生为本的教育理念和应用型人才培养目标有了新的认识,对学生核心能力培养和综合素质教育的重要性和必要性认识进一步提高,极大地促进了我校的生物科学专业教学研究的改革与实践。 作者:李璟琦 贺游利 濮智颖 单位:陕西学前师范学院生物科学与技术系 生物科学论文:生物科学专业本科生导师制的实践 【摘要】通过分析生物科学专业本科生导师制的现状及存在的问题,从导师工作态度、分配制度和实施过程的改革等方面进行实践与探索,最后以微生物学课程为例提出学生四年的指导原则。 【关键词】本科生导师制;生物科学专业;微生物学 本科生导师制最早起源于英国牛津大学,它是一种学生在校期间为其配备专业导师,并由导师对学生的学习、思想和生活等方面进行个别指导和人才培养的制度[1]。本科生导师制通过教师的言传身教和个性化指导,强化对学生的培养,形成教学互动的良性机制,促进学生成长成才。随着高校学分制的实施,本科生导师制因其提高学习效率和加强学生思想政治工作的优势而被众多的学校所推广。 1本科生导师制实施的管理制度 为推进和完善学分制,充分发挥教师在学生培养中的主导作用,进一步调动学生学习的积极性和主动性,不断提高人才培养的质量,我校于2005年起全面推行本科生导师制度,并对导师工作提出具体实施办法①。1.1要求导师任职资格本科生导师制要求导师在教学过程中对学生进行思想引导、专业辅导和生活指导,我校对导师的任职要求:(1)坚持正确的政治方向,具有良好的职业道德,为人师表;(2)、教育教学经验丰富,懂得教育规律,熟悉本专业培养目标和教学计划;(3)熟悉学分制下教学管理和学生管理的相关规定,熟悉学分制的运行机制;(4)导师需具有讲师以上职称或硕士以上学位。1.2明确导师工作职责要求所聘请导师需了解学科和专业的基本情况,掌握所指导学生的学习情况,根据本专业人才培养方案和教学计划,指导学生制定切实可行的整体学习方案,进而指导学生制定学习计划,并通过各种方式经常与学生保持联系,根据学生的实际情况具体指导。1.3规定导师配备考核导师的聘任工作需在新生入学后2个月内完成,并明确指导学生名单、工作任务和任期,每位导师指导的学生一般不超过20人。导师工作的考核由院系负责,并将其与教师年度考核结合起来,对认真履行导师各项职责的教师按每生每学期0.4学时记教学工作量,对不切实履行导师职责的教师要及时进行调整。 2本科生导师制实施的现状问题 生物科学专业的本科生导师制工作由生物科学教研室负责分配安排,教研室按照学校管理制度在每学年初将大一、大二学生分配给专业教师指导,分配结果由教研室负责通知导师,由班长负责通知学生,每学期期中要求导师提交指导记录接受学校的教学检查。本科生导师制度在生物科学专业开展期间,教研室严格按照学校制度进行分配与管理,但是实施过程中发现仍然存在一定问题。2.1导师工作没有完全落实主要体现在部分导师工作的积极性没有充分调动,对学生的指导或流于形式,或没有规划,使导师工作没有充分发挥其作用。分析原因主要是:(1)个别教师对本科生导师制的认识不够;(2)多数教师虽然认同导师制工作,也很愿意与学生交流,但是因为教学、管理和科研工作繁重,很难抽出时间对学生进行具体指导;(3)导师没有实质权利对学生进行表扬或处分,所以即使导师有时间对学生进行具体指导,但当遇到学生对导师的指导不接受或不配合时,指导也就没有实际意义。2.2学生对导师制认识不够多数学生对导师制度和导师职责不是很了解,每学年初只知道自己被分配给了哪位老师指导,但对导师会指导哪方面或自己希望导师从哪方面指导不是很清楚,造成两种极端,一种是大事小事都找导师,把导师当成了班主任或辅导员;一种是导师不组织见面,学生决不会主动找导师交流。 3本科生导师制的改革探索 3.1统一对导师工作的认识[1]首先在每学年开学初,教研室组织教师就导师制的重要性、改革创新等组织专题教研活动,统一教师对导师工作的认识,在符合学校制度要求的前提下,结合生物科学专业特点,明确本专业导师的工作职责。因为生物科学专业各班级都配有班主任,所以关于学生生活、思想等方面的教育相对较少,导师主要职责是对学生的专业学习教育,让学生了解人才培养方案、教学目标、专业技能,结合各学科竞赛、毕业论文等进行指导。3.2依据制度,选聘导师对仍未认同导师制工作的教师可暂缓分配学生;在统一认识的前提下,对教学、科研等工作任务重的教师,可适当减少分配学生人数,以保证每学年选聘导师的工作积极性和工作效率。3.3组织学生,讲解制度教研室在每学年初利用新生入学教育向学生介绍本科生导师制的实施办法和生物科学专业导师的主要职责,使学生理解辅导员、班主任与导师的职责区别,鼓励学生主动联系导师,使导师工作成为教师课堂教学与学生思想教育的延伸。3.4分配制度改革生物科学专业的本科生导师制只针对大一、大二学生,为了更好的发挥导师制的作用,教研室对分配制度进行改革,大一新生因为对老师不熟悉,对自己的方向也不清楚,所以主要采取随机分配原则;大二学生因为经过一年的学习,对导师比较了解,有些学生已经在导师的指导下开展了相关实验,所以分采取学生选择导师的分配原则,如遇冲突,需结合导师的意见进行调整。3.5制定《生物科学专业本科生指导手册》手册中明确学校本科生导师制实施办法、生物科学专业本科生导师制实施细则、指导学生联系方式、导师每学期的指导计划、指导记录表及年度工作总结。手册的制定,可以提高导师及学生对导师制的重视,同时也便于材料的检查、整理及归档。3.6以微生物学课程为例介绍导师制的具体实施对于大一新生,导师负责指导其了解微生物实验室,认识各种仪器、器皿和试剂,鼓励其走进实验室,参与实验室的日常维护与管理;大二学生已经开始学习微生物学课程,导师负责指导其为实验室基础实验做准备,提高微生物实验技能,同时尝试开展实验;大三学生不执行导师制,可在这一年分配毕业论文导师,继续开始相关实验;针对大四学生,毕业论文导师可指导其对实验数据进行验证、整理、分析并形成毕业论文。使本科生导师制工作基本形成“大一分配、大二选择、大三确定、大四完善”的四年指导原则。 4结语 生物科学专业本科生导师制在实施期间,通过不断的改革创新取得了一定的成效,在一定程度上促进了教育观念的变革和教育质量的提高,但也存在很多的问题。本科生导师制作为一个系统工程,涉及教师、学生及学校的管理等各方面工作,需要各方努力,在实践中不断完善,才能取得更好的效果。 作者:艾银婷 单位:榆林学院生命科学学院 生物科学论文:技术研究与生物科学论文 1生物科学技术的应用浅析 随着我国生物技术的不断发展,生物技术的应用变得越来越广泛,下面我们来具体分析生物技术领域中的应用。生物技术类药品开发已是各国政府发展战略中的重要组成部分,改革开放以来,国家对生物技术制药的高度重视,特别是生物高新技术领域,以大量的资金和人力日前我国生物技术。药用部分领域已达到国际水平,各种生物医药市场或进入临床试验。 1.1生物科学领域的农业方面的应用 生物技术应用领域不同的是,农业领域。农业生物技术领域中应用十分广泛的脚步已经渗透到每一个角落。取得的成绩也是最大的。人们运用相关生物技术有效的增加粮食作物产量,还有些病虫害防止。下面,我们具体分析了21世纪以来,基因组学的研究又推进一系列突破生物技术进人更加迅猛发展的新阶段,包括动物、植物、微生物生物技术、农业生物技术已经在新的农业科技革命的强大动力小才这么部门间因作物也已经大规模推广应用抗虫方向相同,抗疾病,抗除草剂的部门间因棉花玉米、大豆、油菜等。进人大规模商业化阶段是应用现代分子生物学和传统植物育种科学结合的男人。新兴的分子育种学。检查生物科学技术部门间因克隆领域的应用,几年前,一个技术受到人们的重视,许多人很有兴趣,许多人持反对意见,这项技术是部门间因复制技术。该技术是最近几年,由于生物科学技术的迅速发展,还开始了。下面,我们马上就来具体分析一下。我国的动物生物反应器的基础研究和开发水平总体上同国外相比,差距仍在三年,利用部门间的因有线生物反应器表达多种疫苗、药物技术在小断体人类细胞的多种优良种牛成功率的研究现在正迅速增加。 1.2生物科学技术在转基因克隆方面的应用 前几年,有一项技术受到了人们的重视,有很多人很感兴趣,也有很多人持相反的意见,这项技术就是转基因克隆技术。该项技术近些年啦,因为生物科学技术的融入,也迅速的发展起来了。下面,我们就来具体分析一下。我国动物生物反应器基础研究与开发水平在总体上同国外相比仍有三年的差距,但利用转基因羊乳腺生物反应器表达多种疫苗和药物的技术正在小断完善体细胞克隆多种优良种牛的研究成功率正在迅速提高。 2生物科学与技术研究进展分析 下面,我们来分析一下生物科学与技术的研究成果。 2.1浅析基因工程技术的建立与应用 基因工程技术是一种基于基因的技术,该项技术正式因为基于基因,因此可以有效的,根本的改善一些生物的本质。因此,具有很高的研究价值。基因工程主要基因克隆是指定任何基因组基因克隆化。基因工程在农业、畜牧业、酿造业、制药业、水产业等力量已经因为应用效果进行了深入的研究,而对基因工程人遇难船上的更复杂的、和人际关系???。生物的基因组的各种生物的认识的人和改造,有差异时,从基因组上找到真正的原因,生物学因为我地分子生物学和生命科学时代。 2.2浅析,细胞综合技术及应用实例 人的身体是由许多细胞构成,每种细胞都发挥着不同的作用。所以生物技术领域的应用,细胞大的研究价值。同其他生物技术领域的应用。细胞综合技术快速纯合新品种的方法和技术。特别是和杂交,远缘杂交、辐射等新技术结合,说明我们自21世纪以来,生物科学已经发生的原始细胞生命的起源、生命进化的新物种的形成与改造等重大理论问题上有很大的发展,人类的生物本质的认识,对遇难船没有大的提高,改造理论和实践上对生物的影响作物新品种的选育有良好的指导作用。 2.3规模浅析人类基因组计划的实施 人类基因组计划,但许多年前,当时的生物科学技术的不断完善,因此还计划及时得到了。最近几年,随着生物科学技术的发展,终于得到了这个计划。中国科学院遗传的人类基因组研究中心,国家人类基因组中心和北南电力动力中心一起承担国际人类基因组的连续测量工作目前已基本完成遗传图、物理图像、复印地图制作比人体基因组研究小只具有理论意义。其次,许多研究文献的能力的生物技术实现工业化、商业化过程。中都需要整合经济学、伦理学、法律、管理学等多个学科的社会科学知识和环境对他的评价、社会管理等方面的经验,通过对应的生物科技应用中形成的技术。挑战当然同时也需要中国科学管理部门及高等教育机构相互配合。 3生物技术的发展,对社会的影响 生物技术的发展已经影响社会的许多方面。下面,我们的生物技术促进多学科的融合,促进生物技术方面的技术多起床。先说生物技术实现了多学科的集成。人类生命科学实验探究的孟德尔著名的豌豆实验后的细胞杂交技术开发小细胞核及细胞质结合形成理想的供体细胞特征杂种全同胞这一切都说明生物科学技术学多学科知识的发展。是的,集成在一起,生物科学技术的基础。 4结语 我国是世界上人口最多的国家,拥有众多的人口,首先要解决的就是人们的衣吃住行。在吃的方面,因为我国人口实在过多,致使我国粮食产量虽然很多,但是还不能满足人们正常的需求,每年还需要从别的国家进口大量的粮食。因此,如何增大粮食产量成为了我国农业的首要任务。生物技术的出现,极大程度的解决了我国粮食产量不够的问题。科学家们利用相关的生物技术,大大提高了,农作物的适应能力,比如说可以在一些高寒的地方种植一些温带的植物,增大当地的植物的多样性,从而解决我国粮食短缺的问题。上面提到的只是,生物技术应用在我国农业方面的运用,希望生物技术相关部门,能够研究出更加实用的技术,更好的造福人类。 作者:李廷 单位:哈尔滨师范大学
生物教学论文:HPS教学模式在高中生物教学中的发展策略 一、HPS教学模式 HPS教学模式的程序包括以下6个环节,如图1所示。 1.演示现象 教师可以演示某一自然现象,播放一段视频或讲述一个科学史故事等方式,吸引学生的注意力。如在学习伴性遗传时,教师先介绍英国科学家道尔顿发现色盲症的故事,以引起学生的好奇心,同时激起学生利用科学史进行探究的欲望。 2.引出观点 教师启发学生就这一自然现象提出自己的观点或解释,鼓励学生各抒己见,培养学生的发散思维和科学研究的热情。 3.学习历史 在这一环节,教师的做法是:(1)介绍早期科学家关于这一现象的思想与实例,作为学生研究的参照系;(2)举例说明当时其他科学家所持的不同观念;(3)引导学生讨论或探索这些观念产生的背景、条件,使学生认识到科学认识的时代制约性;(4)按日期和事件简要地总结历史上的研究。 4.设计实验 学生分组讨论由学生和科学家提出的各种观点的正确性,并从中选择某种观点,设计实验进行检验。这一环节不仅可以激发学生的想象力和创造力,而且使学生认识到:①对同一自然现象可能有不同的解释;②可以用实验检验这些观点(假设)。 5.展示科学观点和实验检验 由教师讲解当代的科学观念,即介绍教科书上对这一自然现象的解释,从而为学生实现观念转变提供思想基础。这时,教师的讲解增加了学生的认识,实现由原有的错误观念向科学观念的转变。 6.总结评价 教师通过对学生的活动进行总结和评价,提高学生的探究能力,帮助学生更深刻地理解科学探究的本质、历史上科学家的探究过程和科学观念。 二、HPS教学模式在生物课堂教学中的应用 我国《高中生物课程标准》中明确提出:“要注重生物科学史的学习”。科学史教育可以在加深知识理解的同时,让学生领悟到科学思想、科学方法和科学的人文性,领悟到科学的本质,从而培养学生的科学素养。HPS教育模式即是科学史教育的一种模式。 教学案例分析:“生物膜的流动镶嵌模型”。 1.教学目标 (1)知识目标:简述细胞膜的结构和功能。 (2)能力目标:尝试提出问题、做出假设,理解假说的提出要有实验和观察的依据,需要严谨的推理和大胆的想象,并通过观察和实验进一步验证和完善。 (3)情感、态度与价值观目标:探讨在建立生物膜模型的过程中,实验技术的进步所起的作用;探讨建立生物膜模型的过程中如何体现结构与功能相适应的观点。 2.教学重点与难点 教学重点:对生物膜结构的探索历程和流动镶嵌模型的基本内容。 教学难点:尝试建立生物膜模型的过程。 3.教材分析 “生物膜的流动镶嵌模型”一节是人教版高中生物学教材《分子与细胞》第四章“细胞的物质输入和输出”的第二节,主要包括科学家探索细胞膜化学成分与结构的科学史和生物膜的流动镶嵌模型两部分内容。其中对生物膜结构的探索历程和流动镶嵌模型的基本内容是教学重点,尝试建立生物膜模型的过程是教学难点。教材为学生提供大量充分有效而有序的素材,以问题的形式启发引导学生做出假设、构建模型、设计实验,让学生感受科学家探索的历程和探索过程的艰辛。 4.教学过程 (1)演示现象。 教师活动一:播放实验录像:①台盼蓝染色酵母菌,死的细胞会被染成蓝色,活的细胞不着色;②显微注射器将伊红注入变形虫体内,伊红很快扩散到整个细胞,却不能很快逸出。 学生活动一:明确细胞膜具有重要功能。 设计目的:渗透生物学结构与功能相适应的观点,激发学生探究细胞膜结构的欲望。 (2)探究:循着科学家的足迹研究问题。过程是教师提供情境资料学生构建模型课件展示科学家的实验过程。 教师活动二:19世纪末,欧文顿用500多种化学物质对植物细胞的通透性进行上万次的实验,发现脂溶性物质比非脂溶性更容易通过细胞膜进入细胞。这说明细胞膜的成分中有什么物质? 学生活动二:细胞膜中含有脂质分子。 设计目的:引入欧文顿以惊人的耐心进行上万次的实验,学生从中感受到科学工作者对真理的热爱与锲而不舍的追求,进而能从中领悟到科学精神的真谛。 教师活动三:科学家将细胞膜从哺乳动物成熟的红细胞中分离出来,加入蛋白酶,细胞膜被分解。这说明膜中还有什么成分? 学生活动三:细胞膜中含有蛋白质分子。 教师活动四:1917年,朗姆瓦将磷脂溶于苯和水中,当苯挥发完以后,磷脂分子在空气与水的界面上分布散乱,经过推挤排列成了单层,而且每个磷脂分子的头部浸入水中,尾部浮于水面。 学生活动四:根据朗姆瓦的实验构建磷脂分子在空气与水界面上分布的模型。 教师活动五:图片展示组织细胞生活的环境:内外都是以水为溶剂的液体。 学生活动五:根据磷脂分子的特点结合人体组织细胞内、外环境,猜想并构建磷脂分子的排布模型。 教师活动六:1959年,罗伯特森用电镜观察到了清晰的细胞膜照片,看到了暗—亮—暗的三层结构,并认为:生物膜为三层统一的静态结构。 学生活动六:根据罗伯特森观察的结果构建蛋白质在磷脂双分子层中排布方式的模型。 教师活动七:冰冻蚀刻电子显微法观察到:蛋白质镶在、嵌入、横跨磷脂双分子层的三种排布方式。 学生活动七:根据蛋白质的三种存在形式构建蛋白质分子在磷脂双分子层中的排布模型。 教师活动八:1970年,弗雷和埃迪登将人和鼠的细胞膜蛋白分别用红、绿荧光标记后,让两种细胞融合,杂交细胞的一半发红色荧光,另一半发绿色荧光,放置一段时间后发现两种颜色的荧光均匀分布。这说明细胞膜的结构特点是什么? 学生活动八:细胞膜具有一定的流动性。 设计目的:上述活动的目的主要是渗透以下思想:①让学生沿着科学家的探索思路,领悟科学家的思维过程,让这些知识成为学生再发现和再创造的过程,培养学生的探究能力;②现代技术对生物学的推动;③要勇于质疑,勇于向权威挑战;④生物学每步前进都是以实验为 基础的;⑤实验材料的正确选择至关重要;⑥科学需要大胆想象与推理。 教师活动九:桑格和尼克森在继承创新中提出了“生物膜的流动镶嵌模型”。 学生活动九:总结流动镶嵌模型的基本内容。 设计目的:培养学生归纳总结能力,理解科学理论的建立过程,是一个不断开拓、继承、修正和发展的过程。 (3)总结评价。 教师活动十:生物膜的流动镶嵌模型是不是就完美无缺了呢?请谈谈你的看法。 学生活动十:小组讨论,发表见解:人类对自然界的认识永无止境,对膜的研究将更加细致入微…… 设计目的:①培养学生交流能力和合作的能力;②培养学生不断思考探究的热情。 三、教师利用HPS教学模式的注意点 教师要利用贴近学生实际生活现象,为学生提供情境,激起学生的好奇心,引导学生去探究,去发现生命世界的奥秘。 教师要考虑学生现有的知识、能力和水平,应根据学生的具体情况,由浅处入手,层层深入,创设情境,开展教学。 HPS教学模式对教师和学生的要求较高,教师除了课前充分备课外,平时还要注重对学生学习观念和学习方式的培养,使课堂探究能有效、有序地进行。 在生物科学史上,一直存在着各种理论的激烈碰撞和斗争,在教学中,教师应允许学生不同观点的存在,尊重学生的各抒己见,鼓励学生尝试各种方式和方法,积极探索。教师要鼓励学生质疑,挑战书本的权威和教师的权威,培养学生的创造力和创新精神。 生物教学论文:高中生物实验教学中的能力培养 生物学是一门实验性科学。对高中学生来说,生物实验教学主要包括常见的仪器、器具、药品的使用能力,还有对实验程序的理解能力,对实验结果的分析能力,对实验中出现的异常情况的处理能力等。 一、让学生明确仪器的原理和药品的特性,是培养学生使用它们的能力的基础 “知其然,应该知其所以然”。对仪器的原理、药品的特性不了解,使用起来就会带有盲目性,就不可能形成使用能力。例如,学生对低倍镜和高倍镜的选择上,经常不能根据观察对象的特点和观察目的进行合理的选择来使用,学生常常由于好奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的无知,总是一上来就用高倍镜,认为高倍镜总比低倍镜观察清楚。这种盲目性,是由于学生不了解显微镜的基本原理,不了解高倍镜放大倍数大,分辨率高,但所看到的实际面积小,即视野小。而且倍数越高,看到材料的厚度就越薄,高倍镜适宜观察局部和细节。低倍镜所看到的面积大,适宜观察材料的整体结构,以及寻找观察目标。只要学生了解了这些基本原理,才能正确选用低、高倍镜。由低倍镜换高倍镜时,如果图像不太清晰,只需调节细准焦螺旋,就可以看清图象了。至此学生只有了解了上述的基本原理和操作方法,才能正确使用高倍镜。另外,如果镜中有污染的花斑或异物,就会影响对微细结构的观察,清除花斑或异物,也是形成使用能力的一个方面。清除污染物,首先应确定污染物在目镜、物镜还是装片(或切片)上。因此应让学生了解目镜在镜筒上可用手做圆周转动,装片(或切片)在载物台上可用手向任意一个方向移动或用移动器上下左右移动,如污染物在装片(或切片)上,移动装片(切片),污染物则随之移动而反方向移动,否则,污染物就在物镜上。在清除直镜筒的显微镜目镜和物镜上的污染物时,还应让学生了解先后顺序,应先摘下物镜,然后再摘下目镜,试擦完毕装上时,则应先装目镜后装物镜,因为这样可以防止因摘装目镜时与镜筒摩擦下来的尘渣沿镜筒落入物镜的内部。 在明确学生实验中药品的使用能力方面:例如,在观察植物细胞的有丝分裂实验中,应让学生了解龙胆紫或洋红是与染色体结合的碱性染料,碱性染料是指有色离子是阳离子的染料,而不是染液的pH呈碱性。这样就引出了一个问题,醋酸起什么作用?应让学生了解2 %醋酸是染料的溶剂,在染色时增加了细胞的通透性,而不引起细胞膨胀,利于染液的离子进入细胞而使细胞核内的染色体着色。在观察根对矿质元素离子的交换吸附现象时,要让学生了解自来水中有许多阳离子,可以将已交换吸附在根细胞表面的亚甲基蓝阳离子交换下来,使蓝色的根变浅,而影响实验效果,从而使学生明确为什么用蒸馏水冲洗根上的浮色,并且知道整个过程中所用的蒸馏水不能被污染。在提取叶绿体色素中,要让学生了解叶绿体色素是有机物,可以溶于有机溶剂。了解在叶绿素中的Mg易被叶子的细胞液内的有些有机酸的H取代而转变成去Mg 的叶绿素,影响对色素的观察,从而使学生明确为什么要用丙酮作提取剂,为什么一定不要让层析液没及滤纸上的滤液细线,为什么在研磨前要加入碱性盐——少量的碳酸钙。当然,也只是在这个基础上学生才能灵活地运用它。 总而言之,教师要善于把实验仪器及药品性质、使用原理讲清,这对提高学生使用它们的能力大有好处。 二、培养学生善于分析实验程序 一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶,它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。所以,学生实验中,不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每一步骤的作用,每一个处理意义以及各步骤之间的联系,从中学习解决问题、研究事物的方法。例如,在观察植物细胞有丝分裂实验过程中,大致为:培养10%HCI解离漂洗染色压片。 要让学生了解根尖放在10%HCI溶液中是为了溶解细胞间的果胶质, 使根尖细胞间变得松散,便于压片,否则根尖细胞很难压散,不利在镜下观察。另外,通过10%HCI的处理,使细胞迅速死亡, 让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲洗解离液(10%HCI),否则影响染色效果。 又如用龙胆紫或醋酸洋红溶液染色的目的是,这两种染料易使细胞核内的染色体着色,从而增大细胞核与周围部分的反差,便于观察染色体分布和变化,压片的目的是使细胞分散开,变成单层,否则光线无法透过会影响观察。加清水是起润滑剂和利于细胞分散的作用,压片时,在盖玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压,会将极薄的盖玻片压碎(在镜下观察前应将载玻片取下,并注意不要让盖玻片移位)。在叶绿体中色素的提取和分离实验中,制备滤纸条时,应让学生了解将滤纸剪成长10厘米是因为胡萝卜素在纸条上扩散的距离约为9 厘米左右;宽1厘米是利于划出齐而均匀的滤液细线, 去两角为了使层析液在纸条上扩散速度均衡,后两者都是为了扩散出四条平行的色带。在距去两角的一端1厘米处用铅笔画一横线, 目的是为划滤液细线提供参照线并且防止层析时在盛有3毫升层析液的烧杯(100毫升)中,滤液细线被层析液没及。划滤细线时还应让学生知道干燥后重复划2—3次,是为了增加色素的分子数,以便在纸条上走出四条明显的色素带来。如果在不干燥的情况下连续划线,色素会随滤液中的液体(如丙酮)在纸条上的扩散而扩散,划出的滤液细线较宽,其结果是相邻的两条色带会发生部分重叠。因此,在实验中,应根据学生程度和涉及原理的难易不同,由教师讲清或提出问题让学生思考,使学生既知道实验应怎么做,也知道为什么这样做。 三、培养学生善于分析实验现象 在实验中,经常存在着对实验最后结果的记录,而轻视对实验过程中间出现某些现象的记录,重视结果而不重视分析结果,重视对成功实验的肯定,而不重视对实验中的失败查找原因等现象。这不利于学生实验能力的提高。例如,在观察植物有丝分裂的实验中,在显微镜的某个视野中,要让学生了解为什么看到的细胞多数为间期的细胞。在质壁分离和复原的实验中要让学生了解液泡的体积大小、颜色变化如何。在叶绿体中色素提取和分离实验中四种色素彼此分离的原理是什么,这一原理单靠高中教科书中的知识还不够,应让学生了解滤纸是一种吸附剂,层析液是一种展开剂,四种色素的化学结构和性质不同,它们在滤纸上吸附能力不同,在层析液中(展开剂)溶解度不同,因此,四种色素随着层析液在滤纸条上的扩散速度就不同,胡萝卜素溶解度大而吸附力小,扩散速度快,叶绿素b溶解度小而吸附力大,扩散速度则慢。 在实验中,因某种原因,个别学生的实验结果不明显或失败, 老师应指导学生查找原因。如叶绿体中色素提取和分离的实验结果四条色素带部分或全部不明显,老师可提示:(1)是否丙酮用量过多, 滤液太稀;(2)是否用的新鲜叶,是否用的全部是幼嫩的叶;(3)划滤液细线时是否重复的次数少了一些;(4 )层析时滤纸条上的滤液细线是否被层析液没及过。在质壁分离和复原的实验中,有的学生很快就观察到质壁分离和复原现象。但有的学生虽然在步骤方法上都按要求进行了,但没有发现质壁分离现象,教师应启发学生寻找原因:取下的表皮是否是死亡的角质层细胞?是否由于未用蔗糖溶液浸泡材料?是否蔗糖溶液被原清水稀释而造成浓度不够?是否视野太亮,反差度小而未能看清?还有的学生虽然质壁分离了却不能复原,教师也询问一下,是否蔗糖溶液浓度自行加高了?是否质壁分离时间太久而造成细胞死亡? 总之,在生物教学过程中,教师应加强对学生的能力的培养,定会事半功倍,全面提高教学质量。 生物教学论文:生物教学中培养学生创造性思维能力的途径 思维能力是人的各种能力的核心,而创造性思维又是思维的最高形式,所以创造性思维能力是人的最高层 次的能力。古今中外有突出贡献的科学家,在青少年时期大都已具有超常的创造性思维。创造性思维,对人一 生成就的大小至关重要。人类社会正在进入高科技信息时代,在未来的社会里创造性劳动将成为重要的劳动形 式。这种劳动性质给学校的教育和教学提出了新的要求,使得培养学生的创造性成为未来教育的一个非常重要 的任务。然而,当前学校教育的现状,与这种形势是很不适应的。中科院院士、北京大学校长陈佳洱教授最近 指出:“获得诺贝尔奖,需要积累,需要有很好的教育。我国的教育,从小学开始,就存在着严重的问题,除 教育的知识面太窄,缺乏基本素质的训练等多种不足外,最根本的问题是缺乏对学生创造性思维的培养。”因 此,培养学生的创造性思维,应成为各学科教学改革的重点之一。下面就谈谈在生物教学中培养学生创造性思 维能力的一些途径。 一、通过联想训练,培养创造性思维能力 联想是由所感知或所想的事物想起相关的事物的思维活动。联想虽然并不能直接产生有创新价值的新的形 象,但它却为能够产生新形象的想象思维活动提供一定的基础。通过自由想象可探索各种解决问题的方案,通 过强制联想可找到实现预期目标的途径。联想的主要类型有接近联想、相似联想、对比联想和因果联想。 1.接近联想 接近联想是指由于时间或空间上的接近而引起的不同事物间的联想。例如提起有丝分裂中期的细胞特点( 纺锤体清晰可见,染色体的着丝点排列在细胞的赤道板上),就可能联想到细胞分裂后期每一个着丝点一分为 二,两个姐妹染色单体也随着分开,纺锤丝不断地收缩变短,牵引着分开的两个染色体移向两极。这就是一种 时间接近联想。当看到根的结构的挂图时,可能会起到茎的结构,甚至会想到叶的结构。这就是空间接近联想 。 2.相似联想 相似联想是指由于外形或意义相似引起的联想。比如,当看到油菜的花时,就会想到白菜的花和萝卜的花 ,这就是外形相似联想;当看到人身体上的血管时,就会想到植物的导管和筛管,这是意义相似联想。 3.对比联想 对比联想是指由于事物间完全对立或存在某种差异而引起的联想。比如,当看到光合作用的公式(二氧化 碳+水有机物(储存能量)+氧气)时,立即会想到呼吸作用的公式(有机物+氧气二氧化碳+水+能量 )。 4.因果联想 因果联想是指由于两事物间存在的因果关系而引起的联想。这种联想往往是双向的,既可以由原因想到结 果,也可以由结果想到原因。在科学研究中,得益于因果联想的例子很多,我国植保专家李连昌发明微粒塑料 性诱芯就是典型一例。当李连昌手捏着一只枣粘虫的雌蛾时,总有一群雄蛾追随,这使他联想到,一定是雌蛾 体内释放了一种性信息素所致,由此他研制成功了枣粘虫性信息素,并制成微粒塑料性诱芯,杀虫效果甚佳, 被国家认定为重大发明。 二、通过想象训练,培养创造性思维能力 想象是人脑在原有形象的基础上加工改造,形成新形象的思维过程。想象的具体类型主要有三种,即再造 想象、创造想象和幻想。 1.再造想象 再造想象是根据一定的词的描述(言语、文字)或图样(图表、图解符号、模型等)的示意在头脑中形成 相应的新形象的想象。例如,生命起源的教学,由于生命起源过程学生无法直接感知,只有借助于教师的语言 和画面给学生创造一个想象的情景和气氛,使他们仿佛置身于远古的地球,思维随着画面的变化而自由驰聘, 各种表象在大脑中变化、组合,学生在理解生命起源过程的同时,也完成了再造想象。 2.创造想象 创造想象是不依据现成的描述而独立地创造出新形象的想象。例如,将DNA的结构模型拆卸成零件,再让学 生动手组装成结构模型, 恰如科学家当年创造这些模型一样,启发学生也重新来一次创造。再如让学生自己设 计实验方案来验证某些生命现象和规律。有的学校在做完“叶绿体中色素的提取和分离实验”后,教师鼓励学 生依据分离原理设计出其他方案。学生提出:①用汽油做层析液;②用毛细玻璃管沾些色素提取液立在园形滤 纸中心;③以粉笔取代滤纸条做实验。在此基础上,组织学生对这些设计进行分析讨论,从中选出可行的方案 进行实验,以检验是否成功。这样学生在独立地进行形象分析、实验设计、结果预测、直到进行实验的全过程 中,都必须经过自己的创造想象。 3.幻想 幻想是创造想象的一种特殊形式,是一种与主观意向相结合并指向未来的想象。由于幻想的结果超越现实 太远,有的甚至很难实现,所以人们往往把幻想同不切实际等同起来。其实许多幻想并非是真的不能实现,而 只是受制于人的认识水平,才被人舍弃的。培养现实的幻想精神,对于开发智力确实是不可忽视的,在生物教 学中,应经常提出一些能激起学生幻想的问题。如讲完新陈代谢以后可提出如下问题:对于大多数生物来说, 新陈代谢越缓慢其寿命越长,为了提高人的寿命,你能想出哪些方法? 三、通过发散思维训练,培养创造性思维能力 发散思维也称扩散思维、辐射思维、求异思维,是指在思维过程中,不拘泥于一点或一条线索,而是从已 有信息出发,尽可能向各个方向扩展,不受已知的或现存的方式、方法、法规、范畴的约束,并且从这种扩散 、辐射和求异的思考中,求得多种不同的解决办法,衍生出多种不同的结果。发散思维可以使人思路活跃、思 维敏捷、办法多而新颖,能提出大量可供选择的方案、办法和建议,特别能提出一些别出心裁、完全出乎意料 的新鲜见解,使问题奇迹般的得到解决。在生物教学中发散思维训练的主要内容有扩散列举、同解变型和引申 发挥等。 1.扩散列举 扩散列举就是围绕一个问题举出多种可能相关的因素。例如在学完家兔的知识后,让学生考虑有哪些因素 可以使家兔死亡。没有食物可能饿死,没有氧气可能憋死,心脏坏了可 能死,神经受损可能死,失血过多可能 死,积毒过量也可能死,人杀可死,狗咬可死……。再如学了生物与环境的知识以后,可让学生列举有利于可 持续发展战略实施的一切可能措施,诸如控制人口数量,提高人口素质;合理利用动植物资源;保护环境,防 治污染;绿化荒山,植树造林;通过生物工程寻找新能源、改良新品种;农业生产工厂化等。经常进行扩散列 举训练,学生的思维会越来越活跃和开阔。 2.同解变型 同解变型就是对同一内容设计出多种形式的问题。通过变换方式求出答案能够培养思维的灵活性,从而达 到训练发散思维的目的。例如,针对基因分离规律,围绕减数分裂过程中等位基因随着同源染色体的分开而分 离这个实质,可以变换成:在高茎DD和高茎Dd,哪一对是等位基因?为什么?基因型不同为什么表现型相同? 在减数分裂过程中,等位基因是怎样分离的?又如,针对自由组合规律,围绕等位基因互相分离,非等位基因 之间自由组合这个实质,可以编写多种习题:根据子代同一对相对性状的表型比直接推知亲代基因型;根据亲 代基因型推知子代表型比和基因型;根据子代基因型组合数推知亲代基因型等。 3.引申发挥 引伸发挥就是在思考问题时想到更深一层的相关内容。例如,讲植物的根,教材上指出,由胚根直接发育 而成的根叫主根,从主根上依次生出的根叫侧根。如果要学生引伸发挥的话,在讲清概念的基础上,可以发出 引伸性提问:是不是所有的根都是由胚根发育而来的呢?这样就可以通过日常接触的实物如玉米、甘薯、秋海 棠等植物的不定根,说明不是所有的根都是由胚根发育而成的。经常进行这样的引申发挥就能提高学生的发散 思维。 四、通过逆向思维训练,培养创造性思维能力 逆向思维是为了达到某一目标,将通常考虑问题的思路反转过来,以背逆常规、常理、常识的方式,出奇 制胜地找到解决问题的良策的一种思维方法。逆向思维的形式主要有逆向反转、背逆常规和重点转移等。 1.逆向反转 逆向反转包括功能性反转、结构性反转和因果关系反转。下面仅以因果关系反转为例来说明逆向反转。因 果关系反转是指通过改变已有事物的因果关系来引发新的设想和解决问题的新思想。例如,当生物学家研究了 基因控制蛋白质合成的过程之后,认识到转录是指以DNA 的一条链为模板,按照碱基互补配对原则,合成RNA的 过程。 有人就想既然能够以DNA为模板来合成RNA,那么能不能以RNA为模板来合成DNA呢?1970年发现某些致癌 病毒中有一种酶,叫逆转录酶,在这种逆转录酶的作用下,能够以RNA为模板合成DNA。 2.背逆常规 背逆常规就是用反常规的方法去思考问题。近年来比较流行的逆反健身就是背逆常规的一种表现。逆反健 身是指一种反人体正常状态的锻炼方法,如倒立、倒吊、倒走等。人们平常大都处于直立状态,此时头脑供血 受阻,氧气、养分供应不足,以致于神经系统易疲劳;同时,长时间直立行走、正坐容易造成下肢静脉曲张及 疝气、痔疮等疾病。有人通过练习倒立、倒吊,居然效果显著。一方面,倒立使头脑供血增多,新陈代谢加快 ,疲劳随之消除;同时此举还能强化胸腹腔内脏周围的支持组织的功能,防止胃下垂、肾下垂、下肢静脉曲张 、疝气、痔疮等因重力影响形成的疾病。 3.重点转移 重点转移就是把问题的重点从一方面转换到另一方面。在科学研究或日常生活中,常会出现一些出乎所料 的现象,如能不为原有的思维所束缚,抓住偶然现象跟踪追击,则可能导致新奇的创造发明。英国细菌学家弗 来明为了深入研究葡萄球菌,便对葡萄球菌进行人工培养,但在培养的过程中,因青霉孢子的侵入,葡萄球菌 被杀伤,使培养失败。这时弗来明便把注意力转移到破坏他实验的青霉孢子身上,最终发明了可以使人类平均 寿命延长10年的抗菌素。 以上从四个方面列举了培养创造性思维能力的一些途径,还很不全面、很不完善。并且创造性思维能力仅 是创造能力的一部分,而培养创造能力也只是实施创造性教育的部分内容,在生物教学中,要全面实施创造性 教育,还有很多问题值得研究。 生物教学论文:对生物化学教学创新初探 1安排合理的实验教学内容,培养创新人才 我们十分重视理论课与实验课的衔接,努力使理论教学内容和实验教学内容融会贯通[2]。酶的功能和活性测定是教学难点,仅课堂讲授很难让学生理解并接受新知识,我们将碱性磷酸酶的分离纯化和活性测定研究课题分解成一些小课题,如碱性磷酸酶的概况,机械法分碎动物材料的方法,等电点沉淀、中性盐沉淀和有机溶剂变性去除杂蛋白,透析法去除有机溶剂,分光光度法侧提取蛋白含量,磷酸苯二钠比色法侧酶比活性,让学生根据这些课题完成设计性实验,在实验课堂,以本组为单位对本组研究方案进行讨论,对基本实验方法进行实施,并对结果进行评价,从而能够帮助学生深入理解酶学知识点,解决学习中的难点。理论和实验相结合,不仅培养学生获得知识的能力,引领学生如何去思考,如何进行科研实验设计,而且通过介绍重要的生物化学期刊、网站,扩展学习途径,深刻领会科学研究的方法和分析问题的方式,使学生学会如何查询、收集、分析和综合资料。 2紧跟科学发展前沿,丰富教学内容 针对教材的更新远远赶不上生物化学发展速度的现状,除了介绍生物化学的基础知识外,我们还将与教学内容有关的科学前沿引入教学,根据教学内容设置问题。在引起学生好奇心和思考的同时,激发学生的求知欲和学习兴趣[3,4]。例如,在学习RNA的种类、分布和功能时,RNA包括rRNA,tR-NA,snRNA,snoRNA,scRNA和microRNA等多种已知功能的RNA,还包括未知功能的RNA。着重讲述rRNA、mRNA和tRNA结构与功能时,还要介绍snmRNAs,从RNA的结构上多样性,提出RNA的功能是不是也应该是多样的?从而讲述RNA在多样性的功能,在这方面应该不亚于蛋白质[5],同时介绍在科研中经常应用RNAi技术。我们还以《核酶抗肝炎病毒的研究》和《RNA和肿瘤关系》为题目,引导学生在课外自行查阅文献资料学习RNA的功能,并对学习效果进行考核,完善对RNA概念的认识。在讲述DNA二级结构时,重点学习DNA的双螺旋结构,又对DNA的双螺旋多样性、三链DNA分子、四链DNA分子进行介绍,了解为什么会选择双螺旋结构?什么是反基因技术?再对提出的问题进行讲解。科学前沿与教学相结合,不仅极大地丰富了教学内容,而且有利于教学方法的改革和教学效果的提高。同时,紧跟科技前沿的发展动态,将新知识和新科技转化到生化教学内容中,形成了理论水平高、实用性强、特色鲜明的日常课堂教学内容,取得了显着效果。 3对七年制学生实施双语教学 七年制医学专业对外语的要求比较高,开展双语教学是为了满足这一要求,而语言能力的培养需要日积月累,在实践中不断提高。生物化学历来是医学院基础课程,其重要性不言而喻,实施双语教学,是为了让学生用英语理解生物化学基础知识,提高学生专业外语水平。对于老师和学生来说,老师要努力地开展教学,学生也应该认识到双语教学的必要性,积极主动地学习。而对于生物化学这门较难学的课程,我们认为中英文的使用要适当,也不宜完全用全英文授课,一方面该课程开设较早,大多数学生的英文水平有限,另外该课程学习难度较大,如果不能很好理解所学内容,必将影响学生学习兴趣和随后课程的学习。同时,老师的英语运用和发音很难达到外国教师的水平。我们的方法是严格以查锡良主编的《生物化学》(人民卫生出版社)为中文教材[6],将讲授的内容分重点掌握、掌握、了解三部分,按教学大纲编写英文概要,把要讲授的内容按章、节标题,节以下的大小标题翻译成英文,学生可以边听课边参考概要。教学课件全部采用英文PPT,PPT制作紧扣教学大纲,重点内容力求详尽,尽量采用图表来阐述,图的信息量既丰富又直观,可以把生物化学抽象的问题变得生动易于理解,此外,还适当用一些3D和Flash动画阐述复杂的化学结构和反应过程。对于重点内容或重点概念常常是用中文讲一遍,再把中文内容用英文讲解一遍,既深化了教学内容,又提高了学生的专业外语水平。对于采用这种双语教学模式,学生调查问卷显示:认为双语教学对学习专业外语有帮助的占60%,觉得老师上课外语使用量适中的占75%,希望英语少一些的占15%,希望英语多一点的占20%,赞同双语教学的占85%,感到学习有困难的15%,可见还有一部分学生对双语教学不太认同。有的学生觉得开始学习时有一些吃力,随着学习深入,反而激发了他们的学习兴趣、求知动力和敢于挑战自我的探索精神,最终逐步推进教学方法的改进,提高教学质量。 4以科研求发展,促进教学水平的提高 21世纪是生命科学的世纪,生物化学课程是生命科学领域重要的基础学科和前沿学科,也是大学医学专业的主干课程。教师在教学过程中,除了系统性地讲述生物化学专业知识外,还要融入最新的科研成果和热点科学问题,帮助同学们熟悉国内外科研进展的最新情况,引导学生对自己感兴趣的问题进行延伸。高水平的科研成果是支撑和提高教师教学水平的重要基础[7]。尤其是近几年,我们学校组织了一批资深和新近回国的青年学者为本科生授课,对学生进行科研思想和英语读说渗透,通过教学与科研相结合的教学模式,开阔了学生的眼界,激发了学生的学习乐趣,挖掘了其创新、创造的潜能,这对学生的学习和就业都带来不可低估的影响。以科研促教学,既促进了师资队伍学术水平和教学水平的提高,又在创新性实践人才培养中发挥了不可替代的作用,为医学类专业人才培养提供了重要的支撑作用,直接提高了专业人才的社会竞争力。综上所述,我们从教学内容精心准备,采用多种先进和有效的教学方法,如启 发式、问题探究式、双语教学等方面阐述我们在生物化学教学方面的初步改革和探讨。作为一名好教师,我们觉得,我们应该具有高度的敬业精神,对生化内容有深入了解,细心引导和教导学生如何学习、研究和发展生化理论。还要有讲课的艺术,讲话要生动并具有感染力,也要讲授深刻到位,为培养高素质科学人才做贡献。 生物教学论文:浅谈生物实验教学中能力培养 【论文摘要】实验设计题能拓宽学生的思维空间,有利于学生的科学素养和创新能力的培养。鉴于当前学生对生物学实验教学普遍重视不够,学生缺乏对实验设计基础知识的学习和训练,因此学生的实验设计能力较差。为尽快而有效地提高学生的生物实验设计能力,应加强该方面的教学实践。 1 拓展教学,明确实验设计原理 着名教育学家布鲁姆认为决定教学效果有三个主要因素:认知的前提能力(基础知识)、情感的前提特性(参加学习的动机情感)、教学的质。它们对学习速度的影响分别是50%、25%、25%,虽然有了知识不等于就有了能力,但没有知识则不可能提高能力,由此可见基础知识的重要地位,因此实验设计之前必须深谙实验设计的原理。 1.1挖掘教材中的实验设计理论知识在现行的教材中对生物学实验设计的基本原则和方法等内容没有专门的系统阐述,而是把它们隐含在教材的实验内容和生物学史的内容之中,这就要教师应善于发现并挖掘出教材中的隐含信息,帮助学生了解和掌握学实验设计的理论知识。例如复习“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”实验时,通过对实验原理、操作步骤的细致分析,帮助学生形成科学、严谨的实验设计思想;通过比较对照组实验在实验过程中的重要作用,使学生学会运用实验设计科学性原则――设立对照组;通过实验内容的剖析,使学生掌握实验设计准确性原则――设立多因子变量。通过分析生长素的发现历程和孟德尔遗传规律的揭示过程使学生了解实验设计的基本方法和步骤。 1.2补充经典实验,优化实验设计理论知识分析教材中的实验,发现实验内容少且缺乏系统性的方法指导,这对于学生全面了解实验设计的理论知识是不够的。因此,在教学中可以适当地补充生物学的经典实验(如伞藻的嫁接实验、童弟周培育单尾鳍金鱼实验等),着重让学生了解实验者的实验意图,认识实验的形成过程,分析实验设置的实验条件的目的。这对于学生进一步理解实验设计的原则,掌握实验设计的方法,都是十分重要的。 2 强化实验设计训练,是培养学生实验设计能力的必经之路 学生在明确了实验设计的基本原理后,只有通过必要的实验设计训练,才能真正掌握实验设计的方法,提高实验设计能力。 2.1课本实验的重新设计树立实验设计的信心进行实验设计的初期,学生对实验设计方案的思路模糊,存在畏惧心理。此时教师可采取由浅入深、循序渐进的策略,帮助学生树立实验设计的自信心。课本实验是学生既熟悉又亲切的知识,教师在课本实验的复习中可灵活地改变实验的某个条件,让学生模仿课本实验的程序进行简单的实验设计,使学生从中获得成功感,增强对实验设计的兴趣;同时在“模仿”过程中训练学生实验设计的思维方式,使学生初步形成实验设计的正确思路,为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。 2.2典型习题的剖析——理顺实验设计的思路加强学生实验能力的培养,不但要重视分析和解释实验现象和结果,以及推导实验结论能力的培养,更应重视培养设计实验方案的能力。无论哪种类型的生物实验设计,其本质都是根据实验题目所提出的问题,运用已具备的生物知识或生物技能,有时甚至是根据实验题目所给出的信息或提示,构思出解决问题的方案,这有助于培养学生思维的发散性,综全知识和解决实际问题的能力。提高学生实验设计的能力,教师不但要让学生明确实验设计师的理论知识,更重要的是应让学生掌握学生实验设计的正确思路。实验设计的基本思路为:①明确要求和目的②联系理论原理③确定实验思路④设计实验步骤⑤实验结果的预期、分析和讨论。由于实验设计题常常开放度较大,设计的实验步骤甚至在方法上可能不统一,但只要是科学的、合理的、可行的,都应给予认可。 2.3专题训练——深化实验设计的理解“实践出真知”,学习的目的在于应用,只有将知识应用于实践,才能加深对知识的理解和巩固,从而形成相应的技能。学生在明确了实验设计的基本原则和思路之后,一定数量的设计练习是必要的,它可培养学生综合处理信息的能力、逻辑思维能力以及语言文字的表达能力等,提高实验设计题的应答准确性。为了使学生更好地掌握实验设计的方法,提高运用知识解决问题的能力,可以按照实验设计题的类型采用专题训练的做法。专题训练的内容有:①设计实验方案:如观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响,这种题型要求学生根据题目的要求和给出的条件,确定跟书本相关的知识点涉及的实验原理,构思相关的生物情景,而后再设计便于操作的实验方案。这有利于培养学生想象能力、设计能力和创造能力。②设计实验步骤:此类题目要求学生根据给定的器材和药品以及实验提出的目的,设计或补全实验步骤。③设计实验改进方法:此类题目主要检查学生对实验设计的严密性和科学性的把握,并以此为媒介,引导解决问题的思路方法,进一步培养学生的科学素质和实验思维能力。 2.4交流点拨——提高实验设计的能力由于实验设计题具有开放性的特点,再加上每个学生自己独特的思考方法和不同的解决问题的途径,得出的结果是多种多样的,设计水平高低不同。所以,在进行了一定数量的设计训练后,教师要及时给予点拨或引导学生交流设计成果,总结出生物实验设计方案的基本思路和评价标准,从而使学生巩固实验设计方法,提高实验设计的能力。另外,通过学生对实验设计方案的讨论,可以互相取长补短,完善设计方案,丰富设计内容。同学的启示和教师点拨丰富了解题的思路,启迪了思维,通过交流点拨使每个同学对问题的理解更加全面和深入,实验设计能力从本质上得到了很大的提高。 生物教学论文:生物学分组实验的教学控制 生物学实验是学生认识生物现象、理解生物概念和规律的基础,对培养学生的科学素质和能力有着不可替代的作用,也是深受学生喜爱的课堂教学形式,但是由于在组织教学、结果控制等方面比较费神且占用时间较多,因此很多教师不大愿意进行生物实验教学,特别是分组实验教学。那么如何对生物学分组实验进行有效的教学控制呢?下面笔者就十多年的教学实践谈谈个人的体会。 1程序控制 1.1 在分组实验中实施有目的、有计划的程序控制,首先要引导学生在熟识实验目的、内容及注意事项的基础上总结概括实验操作程序。 例如:在《用显微镜观察人的口腔上皮细胞》的实验中,把制作口腔上皮细胞临时装片的步骤总结为“滴”、“刮”、“涂”、“盖”、“染”;在《观察植物细胞的有丝分裂》的实验中,把装片的制作顺序概括为“盐酸解离”、“清水漂洗”、“龙胆染色”、“压片制片”,这样做既可以帮助学生按程序进行实验,牢固掌握实验步骤,又能够节省实验时间,提高观察的效果。 1.2 在分组实验中实施有目的、有计划的程序控制,还要培养学生养成按顺序观察的习惯。实验中要引导学生做到: (1)从整体到局部,如在《观察葫芦藓》及《观察铁线蕨》的实验中,要先观察整株植物的形态,再看它的根(或假根)、茎、叶; (2)由表及里,如在《观察菜豆种子和玉米种子的结构》的实验中,要求学生先看外部形态,再看内部结构; (3)由粗到细,如在《观察植物茎的结构》实验中,要先用肉眼观察,用放大镜或显微镜观察;再如在《观察根毛和根尖的结构》的实验中,要先用肉眼观察根,再观察根毛,找到根尖,然后用放大镜仔细观察,接着用低倍显微镜观察根尖的永久切片,分清根尖的四个组成部分,最后用高倍显微镜识别每部分的细胞结构特点。当然,大多数动物学实验则应该先观察外部形态,再解剖内部结构。不仅要求观察的顺序如此,而且在复述和复习时也要按这样的顺序,长期坚持就会使生物学实验课活而不乱,有条不紊地进行,培养学生实验操作的条理性。 1.3 在分组实验中实施有目的、有计划的程序控制,还应该依据教材中试验的目标要求层次及学生的认知规律和单位时间内的接受能力,适当控制信息量。一是要注意分散操作难度;二是要防止单位时间内的信息密度过大,使学生难以消化吸收。 2 结果控制 2.1为了最大限度、最大范围的对实验结果进行调控,首先要在实验前“定点,抓预习”。 对每个实验,笔者都坚持首先把重点、难点提前告诉学生,同时围绕重点、难点提出思考题或应注意的关键问题,让学生在预习时有明确的目的、有思考的内容、有议论的话题。在预习期间,笔者也经常参与学生们的讨论,指导课外兴趣小组对实验内容进行预演,培养实验课小骨干,从而为实验课上减少盲目性,顺利完成教学内容奠定了基础。 2.2 为了最大限度、最大范围的对实验结果进行调控,其次要在实验中“立标,重规范”。 每次在学生动手操作以前,笔者都要通过不同的形式为学生树立标准,如:在《观察和解剖鲫鱼》等实验材料较大的实验中,就可以亲手对解剖过程进行示范,让学生对何处下剪、下剪深度、剪到何处、解剖剪的倾斜度有一个感性认识;在《观察蚯蚓》等实验材料软小的实验中,则可以利用课外兴趣活动培训骨干,让他们在实验课上带动本组成员;在《观察草履虫》等实验材料非常小的实验中,则可以运用录像片对学生进行前期的指导。 2.3 为了最大限度、最大范围的对实验的结果进行调控,也应该在实验中“控速,促进程”。 由于学生自身能力、性格、知识水平的不同,在实验中不可避免的会出现速度上的差距,另外学生在实验过程中也难免“离标”。对待这种现象笔者的做法是:划分实验小组时要根据以往了解的情况进行合理搭配,在此基础上对实验速度特别慢的小组再进行强化指导,或把他们落下的个别次要步骤“演示”完成,以帮助他们在实验结束后享受到成功的喜悦,为今后的学习树立信心。对实验过程中“离标”走样的学生应在讲清楚道理局严格要求,有时甚至手把手地教,以形成规范化操作。 2.4 为了最大限度、最大范围的对实验结果进行调换,还必须每时每刻“防偏,保方向”。 对每个实验,笔者坚持可以允许各实验小组在结果上出现一定的偏差,但实验步骤非经允许不得更改(探性实验除外)。当学生在实验过程中出现了一些错误操作并且会影响实验结论时,应引导学生分析原因,找到补救办法,以防学生一错再错,偏离正确方向,影响对实验结果的分析,形成相关知识的错误定势。 总之,在实验中实施有目的、有计划的程序控制和最大限度、最大范围的对实验结果进行调控,能够充分发挥教师的主导作用、学生的主体作用,引起教与学双方的同步反应,实现实验教学效果的最优化。 生物教学论文:浅议生物课堂电化教学的设计 教师在生物课堂教学中运用电教手段教学,是改进教学方法、提高教学效率的一种有效途径。在生物课堂电化教学中,教师应如何进行教学设什,从而正确合理地使用电教媒体,充分发挥不同电教媒体的功能,提高课堂教学效率,这是我们必须思考和研究的重要课题。在以往的生物教学实践过程中,有些生物教师在运用电教媒体时,往往带有较大的随意性,以致不能获得较为满意的教学效果。 如教学目标不明确、教学重点不突出、教学方法不得当、不注重教学实效、为电教而电教等。这些问题的出现,带有一定的普遍性,其主要原因是教师对课堂电化教学的设计缺乏必要的研究。为此,笔者就生物课堂电化教学的设计问题谈些粗浅的认识。 一、整体考虑课堂电化教学的总目标教学设计就是应用系统的方法研究教学问题和要求,确立解决问题的方法和步骤,并对教学结果作出评价的一种过程与操作程序。课堂电化教学设计从属于教学设计,但与教学设计又有所不同,主要是课堂教学中介入了电教媒体,所以教师在进行教学设计时,应着眼于从整体上考虑课堂电化教学最优化这个总目标。 课堂电化教学即借助于现代教学媒体并结合传统教学媒体、应用系统的方法研究课堂教学最优化的一种教学形式。最优化教学其实是教师所期望的一个理想目标,生物教学实践表明,教师进行课堂电化教学并不一定都能获得最优化的教学效果,这也是相对而言的。要实现课堂电化教学最优化的目标,是有一定条件的。首先,教师要具有较好的教学基本素质、教学能力等。因为课堂电化教学效果的优劣,主要取决于教师教学水平的高低,否则就难以实现教学最优化的目标。 其次,课堂电化教学也不是每堂课都能进行的,因为中学生物学科配套的音像教材,并不是每个章节的内容都配有的。因此是否进行电化教学,这就要进行具体的分析与研究,根据教学实际需要而定。教师在进行课堂电化教学的设计时,无论选择哪些教学媒体、采用何种教学方法,都应从整体上考虑教学最优化这个总目标。如果不从整体上去考虑,而是从局部去考虑,那么就较难取得最优教学的效果。 二、教学目标的分析与确定教学目标是教学的出发点和归宿,是教师对学生达到的学习成果或最终行为的明确阐述。一切教学活动都是围绕教学目标来进行和展开的。就其本身而言,它具备支配教学实践活动的内在规定性,起着支配和指导教学过程的作用,也是教师进行课堂电化教学设计的基本依据。教学目标的分析与确定是教学设计的起点,它首先确定教学对学生学习内容所达水平程度的期望,使教学有明确的方向;其次它给教学任务是否完成提供测量和评价的标准。 美国著名心理学家布鲁姆(B.S.Bloom)等人把人类学习分为三个主要的领域,即认知领域、情感领域和动作技能领域。我国中学生物教学的教学目标的分类,主要是根据布鲁姆等人的分类方法来分类的。生物学科也同样包括这三个领域,由于《生物学科课程标准》里只规定了认知领域和动作技能领域的教学目标,因而在实际教学中,教师往往只注意认知领域和动作技能领域的教学目标,比较忽视情感领域的教学目标。那么在课堂电化教学设计时,教师如何来分析与确定教学目标呢?应从哪些方面去考虑呢?首先,教师应处理好《生物学科课程标准》里规定的学科教学目标与章节教学目标的关系。学科教学目标是宏观的教学目标,它“统帅”章节教学目标;而章节教学目标是微观的教学目标,它受宏观教学目标的制约。生物教师在分析与确定教学目标(章节教学目标)时,既要考虑《生物学科课程标准》里规定的教学目标,又要考虑教学内容的深浅及学生原来的学习基矗其次,教师应处理好全体与个别的关系。教师确定教学目标的等级时,既要面向全体学生,又要考虑学生之间的个体差异。《生物学科课程标准》里规定的章节教学目标是面向全体学生的,所以教师在确定实际教学目标时,要充分考虑学生之间的个体差异,认真加以分析,不能机械地照搬。教师在分析与确定教学目标的过程中,如果能根据《生物学科课程标准》所规定的教学日标、教学内容及学生的学习实际情况,无疑为实现生物教学最优化的目标创造了可能的条件。 三、教学策略的制定与媒体的选择教学策略是指为了达到预期的教学目标而制定的教学的程序与方法、媒体的选择与优化组合等。教学策略是根据教学目标来设计和确定的。教师制定的教学策略必须为实现教学目标服务,所以教学策略的制定是课堂电化教学设计的重要环节之一。在制定教学策略与选择教学媒体时,教师应重点考虑如何通过教学策略的制定,尽可能地发挥电教媒体的技术优势,并与传统教学媒体有机地结合,优化课堂教学结构,在规定的时间取得最佳的教学效果。 对于生物课堂教学的设计来说,教学策略的制定主要是指:对电教媒体实现教学目标的作用点的确定,对电教媒体在课堂教学过程中的作用时机的确定。例如,教师在设计初中生物《绪论》一课教学策略过程中,如果打算选择传统教学媒体,那么在确定教学方法时一般可能采用的教学方法是讲授法,其教学效果可能不一定理想:如果打算适当选用与教材内容有关的电教媒体,那么在确定教学方法时,对原来的讲授法及教学程序就要作相应的改变。教师在初中生物《绪论》课中适当应用电教媒体,一般来说能够获得较满意的教学效果。 综上所述,生物教师在平时的课堂电化教学中,如果能从上述三方面去考虑,就有可能实现教学最优化的目标。当然,生物课堂电化教学设计的内容是很丰富的,不仅仅局限于上述三方面的内容,教师应针对不同年级、不同的教学内容来确定课堂电化教学设计的具体内容。 生物教学论文:新课程背景下生物实验教学管理模式的探索 摘要:首先从思想上重视实验教学,树立研究性学习的观念。加强实验室的软件建设,使实验室管理人性化、制度化、规范化;充分利用实验室的资源构建多元实验模块;加强实验教学研究,探索实验教学新模式。以适应实施素质教育的需要。 关键词:实验管理 探究实验 模拟实验 双微实验 网络管理 实验室开放 当前,以创新教育为核心的素质教育正在深入展开,随着基础教育课程的改革和新课程标准的实施,教育观念、学习方式都发生了深刻的变化。中学实验室原有那套“中药铺”式的管理模式已不能适应新课程实施的需求,如何构建适应新课程要求的实验教学管理新模式?本文结合自已学校的实际情况谈一谈粗浅的看法。以示抛砖引玉。 一、解放思想,转变观念, 思想是行动的灵魂。我们首先要转变传统思想,转变生物实验可有可无的观念,树立实验是生物学教学的灵魂的观念,树立研究性学习的观念,真正认识到生物实验在生物教学中的作用,明白新课改在生物学实验教学中的目的和意图,重新定位生物学实验的内涵和地位,了解新课改后生物实验教学在各个方面的变化,把握新课改后生物实验教学的要求。从思想上,观念上重视实验教学。 二、加强软件建设,使实验室管理人性化、制度化、规范化 (一)、营造实验室文化氛围培养学生生物科学素养 实验室的文化建设是校园文化建设不可或缺的组成部分,搞好生物实验室的文化建设,是新课标实施素质教育的需要。 实验室的走廊俩傍摆放各种生机盎然的常绿植物。实验室内,宽大的窗台上分别建立“动物角”和“植物角”养上小鱼、小虾、小泥锹、小蝌蚪之类的动物,含羞草、芦苇、吊兰、文竹之类的植物。既美化环境又能减轻实验室有害气体的污染,还能为生物实验提供实验材料。墙上悬挂科学家画像、实验指导语、各项规章制度等。功能实验室的门上贴上相应的标签牌,例如:显微镜实验室门上标签显微镜图案;网络实验室门上标签网络图案。实验室清洁整齐的环境,摆放有序的仪器药品,使学生进入实验室有一种科学家在实验的神圣感觉,培养他们严肃认真、一丝不苟的科学态度和实事求是、精益求精的科学作风。 实验室的后墙上创建一个实验园地,由师生共同主办,栏目有:优秀实验报告、实验心得、小论文、有文有答、调社报告、生物沿前知识等。实验楼的大厅把它布置成一个大展厅,周围一圈常绿植物,中间多功能展柜,分别展示生物标本、动物模型、人体器官模型、DNA双螺旋结构;动、植物亚细微结构模型、显微镜发展史等。定期展出学生收集的图片、资料、制作的标本、模型、教具以及小发明、小创造的成果。通过展示激发学生的求知欲,培养学生的创新意识。在大厅的走廊傍设立“我为实验室进一言”的进言箱或建议箱,让学生对实验室的使用、管理、建设提出意见或建议,教师可从中采纳一些有益的建议来完善实验室的管理和建设。通过这项活动培养学生的参预意识。 (二)、完善实验室各项规章制度。 古人云:“没有规矩不成方圆”建立和完善实验室各项规章制度这是管理好实验室的基本保证。 (三)、实验室管理规范化:①学生行为习惯规范化;②仪器、药品存放有序化;③准备实验程序化;④维护仪器经常化。 三、充分利用现有实验室资源构建多元实验模块 (一)、建“自主-—探究”实验模块 为了适应新课改的需要,实验室建设应当关注学生“自主—探究—合作”学习活动的支持,这就需要建立“自主—探究”的实验模块,实验室的座位可布置“讨论式”几个学生一组,共同围着一张多边形桌子,这样更有利于学生的交流与合作,更能充分发挥学生的主体作用,实验室内设置橱柜,放置常用器材和药品供学生自主选择。例如:在探究“叶绿体色素的提取和分离”实验时,学生根据已有的知识设计方案,任课教师和实验员对学生设计的方案做合理性、安全性、可行性指导。实验室尽可能提供学生所需的实验仪器、设备、药品、材料。在教材要求的基础上增加培养皿、园形滤纸、微型实验器、蚕豆叶、小白菜叶、冬青树叶等。把28组分成6(8人一组)大组,2人一小组,每小组做一种材料,用自已设计的方法进行实验,根据实验结果,推断自已提出的假设,得出结论。小组之间交流讨论,评定各自的设计方案是否科学?实验方法是否合理?实验操作是否严谨?有哪些心得和体会等等。通过亲历探究过程,学生在建构知识意义的同时,真正享受到了探究的乐趣,提高了探究的技能。 管理好探究实验的关健在于:①尽可能提供学生所需的实验仪器、设备、药品、材料②对学生做设计合理性、安全性、可行性的指导;③加强多元实验技术的研究和指导。 (二)、充分利用现代化技术,建网络实验模块 我们在传统生物实验室的基础上利用计算机技术,网络通信技术,多媒体技术加工处理传波技术,将生物实验室中的各种资源进行处理后建起网络实验模块。生物网络实验模块是集网上实验室管理、实验室教务管理、实验室仪器设备管理、实验室资料管理为一体的实验管理系统。网络实验模块具有以下优点:①改变传统实验室繁杂的管理方法,引进现代化的管理手段,使实验室达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的。对实验室提高工作效率,降低运行成本起到重要 的作用。②网络实验室建成生物实验课件和课件库,安装仿真生物实验室,与现代远程生物实验网站、生物教学网链接,使实验教学内容得到扩充,给实验教学本身以更大的自由度。③在网络实验模块上实验指导材料,如实验录象、挂图、文字材料等,使学生在做实验之前就对实验设备和内容有深刻的了解,实现网上实验预约。使学生了解实验室现有仪器设备,给学生以更大的学习空间,同时也为教师的实验教学带来方便。 四、加强实验教学研究,探索实验教学新模式 (一)、“双微整合”开发学生多元智能 双微整合是微机辅助教学和微型化学实验(M。)两种先进教学手段共同使用,相辅相成,有机整合的一种新型的实验教学模式。微型实验具有药品用量少、仪器微型化、实验时间短、现象明显、环保等特点。微机辅助教学可以将教师之所想,教材之所需,充分体现出来,与教材和实践完整地结合,它具有文字编辑功能,数据处理功能,图文组合处理功能,以及二维三维动画制作等多样化功能的特点。这两种方法有机整合用于生物学科的实验教学,具有独特的教学效果。 例如:在洋葱根尖有丝分裂实验的教学中,利用6孔井穴板,每人一组开展实验。实验所用的洋葱根尖只有2—3mm长,放在培养皿中几乎很难找到,而6孔井穴板每孔容积为5ml,只要用1ml 10%稀盐酸解离即可。井穴板的其他几孔可分别用于解离—漂洗—染色等过程,既方便实验,又节约器材、药品。接着用制好的多媒体课件,播放有丝分裂的动画描述过程,并在每一分裂期的前、中、后、末期加以“定格”动画显示分裂期与分裂间期限的时间关系。显示有丝分裂细胞变化的照片。学生结合实际事例,参照动画描述,对有丝分裂这一重点概念自然而然地深深印在脑海中,牢固地建构起了什么是有丝分裂?有丝分裂每个阶段的特点等知识重点。 再如:学生在学习生态系统知识后,可让学生自已动手利用各种材料制作一个微型生态系统—生态球。用透明可乐瓶、玻璃瓶等装上水和少量泥沙、水草等“生产者”和小鱼、小虾、小螺蛳等“消费者”。分别放在不同的无机环境中作对照实验。教师则用微机辅助制作多媒体课件,展示生物圈各种类型的生态系统的实物图。动画展示生态系统中各部分之间的关系,充分调动学生学习的积极性和主动性。 微型实验从实验教学方面充实了课堂教学,提高了学生动手的“面”;而微机辅助教学有效地解决了教学中的重点、难点,激发了学生学习的兴趣。双微整合从根本上充实了现有的教学模式,推动了教学改革的深入开展。充分发挥了学生的主体作用,开发了学生多元智能,拓展了素质教育的时空。 (二)、重视模拟实验教学,培养学生建模思维、批判性思维能力 模拟实验是根据相似的理论,先设计与自然事物、自然现象及其发展变化过程相似的模型,然后通过对模型的实验和研究,间接地去实验和研究原型的性质和规律性,这种间接的实验方法称模拟实验,又称为模拟方法。 同直接实验相比,模拟实验具有如下特点:①模拟实验直接作用于模型而非实际的研究对象(原型)。②模拟实验根据的是相似性原理:模型和研究对象之间具有相似性,模型所处的实验条件与研究对象所处的实际条件也是极为相似的。③要运用类比推理的方法,将模拟实验的结果类推到原型上去,以揭示研究对象的本质和规律。 生物学中的模拟实验大致分为:计算机模拟实验;模型模拟实验。 计算机模拟实验是一种虚拟实验,利用多媒体计算机的优势,把一些在课堂上无法完成的演示实验或现象,以及在现有条件下无法完成的一些经典实验,通过电脑模拟来实现,解决问题。如:光合作用、呼吸作用的过程、噬茵体侵染细菌实验、米勒实验、人体内稳态的维持等,通过多媒体展示能收到良好的效果。 模型模拟实验是指在实验过程中,通过原理替代的思想或通过小品的形式,借助某种模型实体来模拟一些生物学中的复杂现象。例如:把红、黄、绿三种颜色的橡皮泥捏成小虫形状作为“模型”,随机地分撒到一片草地中,以代表生存在绿地中的不同颜色的昆虫等“原型”,然后让学生们作为鸟的“模型”,在规定的时间内到草地中找回这些小虫,最后统计那一种颜色的小虫找回的多,从而说明保护色在自然选择中的作用这一生物学原理。 模拟实验是实验教学的一种补充。重视模拟实验,有利于学生获得感性认识;有利于学生形成生物学概念、原理和观点;有助于学生对生物学理论作出科学的解释。模拟实验活动是帮助学生体验探究过程、学习科学方法的重要而有效的途径。通过模拟实验培养学生建模思维和批判性思维;通过模型的制作,培养学生建模能力和创新能力。因些实验室应积极配合任课教师,充分利用现有仪器、设备、模型并利用身边的细小物品进行自制教具,开足开好模拟实验。 (三)、开放实验室适应素质教育的需要 在科技迅猛发展的今天,要求我们培养的学生不但要有扎实的科学理论基础,而且要具备熟练的实验操作技能和勇于开拓的创新精神。因此实验室要向全体学生开放,尽可能为学生提共实验探究的条件和环境。 实验室在保质保量完成教材要求的全部实验任务的前提下,有计划有组织地开放实验室。实验室建立实验导学园地: 实验基本操作区:高中生物实验中,显微镜的使用,临时装片的制作,常用药品的配制等内容都是要求学生必须熟练掌握的基本技能,而有些学生仅靠实验课的时间达到实验目的是不可能的。为此,基本操作这项内容对全体学生全年开放,随到随做,实验室随时提供显微镜、现成装片、药品以及实验所需仪器。 必修实验补做区:课本上的必修实验,有的学生由于种种原因需要补做或提高。可在下一周补做,学生可以完全按照上课时方法步骤做实验,也可以根据自己的理解改变方法对必修实验重设计,给学生自主学习提供空间。 自主实验设计区、小制作区:学生有了自已的设计思路,提出申请,由任课教师和实验教师审核它的可行性,然后进实验室完成自已设计的实验。这样把理论与实践真正地结合起来,掌握科学的研究方法,也使理论知识掌握得更牢固。 研究性学习和实习区:学生自己或在教师的指导下,以课外活动的形式进行课外活动的区域。这一区域不受时空的限制,可以是校园、社区、动、植物园、愽物馆等场所。 整个活动过程主要是以学生自主活动为主,教师、实验员只是学生实验过程的启发者、指导者和知识总结的升华者。开放实验室可提高现有仪器设备的使用效率,并为学生提供一个自主、灵活、科学的自由空间。学生到实验室开展活动的过程,就是培养创新精神和实践能力的过程,也是科学素质的培养过程。 综上所述,探索生物实验教学管理模式是搞好实验教学、实施素质教育的重要环节。加强生物实验教学的管理,发挥仪器设备的使用效益,是全面提高 教育教学质量,培养21世纪高素质合格人才的基本保证 生物教学论文:注意生物必修模块教学的方式方法 生物课程是高中阶段重要的科学课程。在当代科学技术领域中,生物科学和技术的发展尤为迅速,成果显着,影响广泛而深远。自1978年起,我国高中生物课程历经多次改革,取得了显着的成绩。为适应时展的需要,从1996年教育部酝酿进行第八次课程改革开始,经历了4个阶段,现在是高中新课程实验推广阶段。现从以下4方面来谈谈我对高中生物必修模块教学方式方法的理解。 1 注意课程标准与教学大纲的区别 教学大纲:更多地关注教师的教学行为。内容的表述方式更多地体现了原则性、规定性、刚性。 课程标准:既关注教师的教学、更关注学生的学习。内容的表述方式更多地体现了指导性、启发性、弹性。 分析课程标准和教学大纲的区别,对于中老年教师尤其重要,在过去的2年教学中是按课标的基本要求,还是按高考要求进行教学?有没有更多地关注学生通过本学科课程内容的学习在知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等方面的发展? 课标很关注学生的学习和发展情况,教师在教学中对全体学生的关注度如何?是否存在关注教学进度胜于关注学生的情况?这些都值得反思。 2 强化对新课程教学策略的认识 生物课程涵盖了生物学中最基本、最核心的内容,在这些关于生命的基本特征和规律的内容中,有许多是较为抽象的内容。许多的事实和结论是很难利用中学实验室的条件直接观察和探究得到的。现在高中大班额(50位学生)、超大班额(超过60位学生)的班级存在,实验室和实验材料不足,制约了教师高频度地组织学生的探究实验或野外活动。讲授策略则对于描述复杂的物质有其优越性,并且在解释大量的事实、数据以及概念、传播科学知识等方面是行之有效的。“讲授—演示”的教学策略仍将是基本的教学策略,不要认为运用“讲授—演示”的教学策略就没有体现新课程的特点。 2.1 讲授—演示策略要点 2.1.1 充分了解学生,利用学生已有的生活经验 教师在备课阶段要充分了解学生在初中阶段学习生物学课程的情况,判断他们已有的生物学素养,掌握他们所学习的其他课程的内容和水平,了解他们的认知能力。基于这些内容,教师便可以更好地控制教学难度、教学要求,设计启发式的教学活动。了解学生的生活环境和生活经历,并在相应内容的教学中利用那些与生物学相关的体验和感受,帮助学生领悟和掌握生物学的概念或原理。 2.1.2 授课思路要清晰 教师讲授课程的思路会直接影响学生的思维习惯和思维方式,教师授课是否清晰、流畅也会影响学生的学习效果。教师在设计教学内容和教学进度时,要有尽可能严密的学科逻辑和符合学生认知习惯的顺序安排。授课中,不断提出问题,并利用证据和逻辑推理与学生共同探讨结论,使讲授式教学带有一定的主动学习的成分。 从问题的质量来看,开始可以是简单、低层次认知水平的问题,但随着讨论的深入,教师要提出理解、运用、分析等高层次认知水平的问题,应该包括一定数量的开放性问题,如提出猜想、提出方案、讨论计划、分析数据等。教师也要安排机会,让学生提出问题。 以“问题探讨”引入每一节教学内容是人教版新课标教材的特色之一,对“问题探讨”的讨论结果就是本节的主要内容,教师在组织教学中开始的讨论时,不宜占用过长时间,在学生暂时不能得出正确结果时,正好可引导学生进入课文内容学习,常常能激发学生的求知欲,产生学习动力。使用其他版本教材时,教师需要自己设置相关问题引入课题。 2.1.3 利用多种演示手段 利用直观的手段可以有效地提高学生的学习效果,能使用直观手段时教师要尽量使用。 在直接观察无法实现的情况下,教师可以利用挂图、投影片、幻灯、电脑动画、录像、模型等多种方式,帮助学生理解和掌握学习内容。 直观教具的运用技能与提问的水平,能明显提高“讲授—演示”教学策略的使用效果。 教师可利用开学前对自己上学年教学中采取讲授—演示法教学的情况进行仔细反思,包括自己当时备课时对学生的了解程度、问题的设置、各种直观手段的运用情况等。特别是学生的反馈情况,学生是否喜欢上自己的生物课?学生是否因为上生物课以后更热爱自然及喜欢生物科学?动手实验的能力是否得到加强?生物知识掌握的情况如何?不要仅仅以生物纸笔测验的成绩为衡量标准。 2.2 探究性学习教学策略 学生在探究的过程中可以学到各种技能,例如观察、推论和实验。让学生参与探究可以帮助学生理解科学概念,理解科学本质,掌握对自然界进行独立探究的必要技能,形成运用技能、能力和坚持科学态度的习惯。 在必修内容的学习中,不可能每课都采用探究性学习。生物科学发展到今天,学生应该在继承前人的基础上进一步发展,教师应该用多种方法努力实现课标规定的知识、方法和情感态度价值观方面的要求。所以在探究性学习方面,更重要的是强调“探究的过程和探究的方法”,注重培养创造力。 例如在探究植物细胞的吸水和失水时,由于是高中的第一个探究实验,教师可让学生仔细阅读参考案例,然后分组讨论,让学生提出自己的假设,然后设计实验方案,进行实验,分析结果和得出结论,特别注意安排进行各小组交流。由于学生情况不同,可能出现学生提出的是没有探究价值的假设情况,但此时教师要注意既保护学生的学习积极性,又适当引导。引导的时机不能过早,否则学生会出现怕出错而产生依赖思想。 在探究影响酶活性的条件时,教师除要求学生仔细阅读教材有关内容外,鼓励学生大胆假设,思考改变实验材料、改变实验控制条件等,让学生在小组内充分发表意见,但要求学生注意安全。 再例如在探究酵母菌细胞呼吸方式时,教师可尽量让学生讲出与酵母菌有关的知识,如发面、酿酒、制作酒酿、制作啤酒等。然后鼓励学生就其中既熟悉又存在想不通的问题,提出假设,设计实验。在讨论中学生可能出现多种情况,教师注意不能打击学生的积极性,若出现自己一时不能确定的问题,可通过查询资料后再回答。 还有在探究环境因素对光合作用强度的影响时,注意当学生提出假设,设计实验时,要提醒学生注意控制变量,保证单因素变量。由于中学生物实验室对有些条件难以控制,所以要让学生设计可行的实验方案。例如启发学生利用人教版教材第92页的装置和第79页的方法,制造简易测定二氧化碳影响光合作用强度的装置。A组不断排除空气中二氧化碳,B组对照,光照3小时后,取下试管,用点燃的 卫生香放入试管内,观察比较两支试管内的燃烧情况。 对进一步探究可采取在课外活动小组中进行,或让想进一步探究的学生中午到实验室再做实验。教师虽然有点辛苦,对学生可能产生终身难忘的记忆,甚至对学生将来选择职业产生巨大影响。 3 正确理解新课程的教学评价 教学评价是人们最重视的问题之一,常常直接对教学产生影响。在前几年学校实际也组织过研究性学习,但到了高三,研究性学习变成了考试的一种题型,形成了比较固定的答题模式,真正开展探究活动很少。而新课程改革就是要重视学习和活动的过程,不仅仅注重终结性评价,更关注过程性评价,重视学生的成长过程。 在必修课程的教学中面对的是全体学生,教师不要仅想到纸笔考试,更不能直接与高考挂钩,在教学中要努力使学生感到学习生物学知识是有用的、有趣的,努力学习是可以学好的,不能让学生望而生畏,或者出现厌学情绪,要能够吸引更多的学生选修生物学,也能为高校生物系提供后备生源。 4 转变观念,进一步提高学生的生物科学素养 在过去的教学中教师一直是主体,学生被动接受。而新课标倡导探究性学习,学生是学习的主体。因此教师要转变观念,将教师角色定位于: (1)做学生学习的促进者,而不是领导者。 教学的主要任务是促使学生形成正确的学习态度、学习方法以及灵活的知识迁移的能力,注重关心学生获取知识的过程、掌握知识的方法。 这一项是教师最明显直接、最富有时代特征的角色特征,是教师角色特征中的核心特征。不再把单纯的知识传递当作主要的教学任务,对学生获取知识的过程的关心要甚于对他们掌握知识结果的关心;对学生掌握知识方法的关心要甚于对他们掌握知识的量的关心。由教学中的主角转向“平等中的首席”,师生彼此形成“学习共同体”,创设出基于师生交往的互动、互惠的教学关系。 (2)教师是学习者,不是无所不能。 在新课程改革之下,教师在教学中应是一个协调人,是信息源的提供者,营造一个积极的学习的环境,让学生自己健康地、和谐地发展。教师不能只是一桶水的拥有者,更不能是一眼取之不尽、用之不竭的泉或自来水,要成为引导学生发掘泉水的人,让学生这眼泉水喷涌而出。 (3)教师是教学活动中的合作者,不是孤立者。 教师要与学生合作,与其他教师合作,与家长合作,与其他社会成员合作。师生之间形成新型关系,成为平等中的首席,进行平等对话和共同探究,乐于面对学生提出的质疑,即使出现自己不能解释的问题,更要鼓励学生,与学生或其他教师共同探究。 (4)教师是教育教学的研究者,而不能只成为研究成果的消费者。 在新课程中强调“教师即研究者”,教师有能力对自己的教育行动加以反思、研究、改进,有能力针对自己的实务情境加以批判改进、或是提出最贴切的改进建议。教师以研究者的身份进入课堂教学实践,成为一个对自己实践不断反思的反思实践者。 新课程实施给广大教师提供了专业成长的平台,也对教师提出了新的要求,赋予教师进行第八次课程改革的使命。首先教师自己要更新理念,把握新课程改革的关键所在,才有可能去实践新课程,教师如果只是抓住新教材怎么上,很可能是穿新鞋,走老路,不能将教育部进行课程改革的要求贯彻下去。课程发展关键在教师,我们每个人要提高对课程改革的认识,自觉进行教学实践和研究。正如特级教师郑春和说的那样:课程是教育改革的核心,标准是实施课程的指南,教材是弘扬标准的奏章,教学是实现理念的主旋律。教师只有转变观念,明确课标的任务,才能进一步提高学生的生物科学素养。 生物教学论文:对于“目标”的初中生物学教学策略的创新机制 教学不可缺失了清晰的目标,初中生物教学亦不能例外。从初中生物课教学现状来看,课上挺热闹的,尤其是公开课被实验、视频、图片、模型、标本填得满满的,课上看上去轻松、有趣,但是课后效果低下,是什么原因导致的呢?笔者认为新课程背景下灌输式教学有弊端,不过,生物课不是观赏课,毫无目标地让学生随意去学显然也是无效的。我们的教学必须有明确的教学目标,通过目标的制定让学生找到知识学习的“相关性”,实现生物知识、能力和情感有效的、定向的发展。本文就该话题进行简单的分析望能有助于教学实践。 一、合理制定明确的教学目标 1.正确理解 对于一个学生而言,知识和能力目标是否达成是显性的,也是可以通过考试进行考量的,所以在传统教学模式,教学仅重视知识与技能目标,教学目标处于单维度不利于学生全面的发展,很多学生在校成绩很优秀,步入社会就什么都不会了。为此,新课程提出了三维教学目标的要求,即除了知识与技能目标外,教学目标还增加了“过程与方法”、“情感态度与价值观”这两个隐性的教学目标。理论研究和实践经验表明,三维教学目标相互之间有着很强的联系,知识的获得、技能的提升都需要经历一个从无到有、从弱到强的发展过程,离不开正确方法的指导,情感和态度又是学生能主动学习的内在动力,在良好情绪的驱动下,学习过程才会变得轻松又有节奏,提高知识获得的效率。我们在初中生物每节内容的课堂教学之前就必须正确地理解待学内容知识、过程、情感三维目标之间的联系,确保课堂教学能够有序施展。 2.准确定位 每节生物内容的教学,教学目标都应该各有不同,准确定位是教学有效的前提。那么如何准确定位教学目标呢?笔者认为必须将教材、课程标准、学生的学情三者有机结合起来综合的考虑。如“植物细胞的结构和功能”这节内容,从其在教材中所处位置来看该节内容是“细胞是生命活动的基本单位”的第一节,教学内容的重点有如下几个:(1)制作洋葱表皮临时玻片标本;(2)正确使用显微镜对洋葱表皮细胞结构进行观察,通过自主观察实现对植物细胞的基本结构进行有效地识别;(3)在感性认识的基础上,对细胞的功能有所了解;(4)理解细胞是生物体生命活动的基本单位。结合这些教学重点内容,目标如何制定还要看看学生的具体学情,此前的生物课学习中,显微镜的使用和制作临时玻片学生已经学过,基本方法已经掌握,可以作为本节课知识学习的基础和技能发展的起点。具体的教学目标可以综合上述几块分析进行科学的设置,确保教学目标简明且可达成。 二、实施和达成教学目标的策略 1.“知识目标”问题化策略 每个知识内容都有不同的要求,分为了解、理解和应用等几个层次目标。那么这些知识目标如何实施和达成呢?笔者在教学中采用问题教学法组织知识教授,将知识隐喻于具体的问题中,通过引导学生解决“问题”的过程中实现知识的发现、理解和内化。 在具体知识内容的教学中,将每个知识目标转化为一个主问题,再根据学生的具体学情和能力水平将主问题拆解为若干个引导学生思考和学习的过程性问题,问题的设置必须与教学重点内容紧密联系,问题的呈现形式简洁、清晰,问题的难度立足于学生的最近发展区,循序渐进引导学生在解决一个个问题的过程中实现知识的自主建构和能力的提升。 2.“能力目标”操作化策略 生物是一门自然科学,生物知识的获得都经历了一个观察、实验、总结的过程,“过程与方法”的能力目标应从学科特点出发,将目标投放在具体的操作中,在做中学,在学中做。尽可能多地给学生创设动手、动眼的机会,在操作中熟悉基本实验器材的使用,掌握实验操作要领和实验探究的一般方法。 当然,也不是让学生漫无目的的瞎操作,在学生实验探究的过程中,我们教师首先应该帮助学生一起理顺实验步骤,适当地时候可以采用示范的方式确保学生的操作正确性,设置具体的观察任务和问题引导学生有目的的实验,在实验过程中提高动手能力和思维能力,同时,知识是学生通过自己的双手创造出来的,有利于增强学生的生物学习自信心和成就感。 3.“情感目标”过程化策略 新课程倡导学生自主体验式学习,不仅仅知识和能力的提升要让学生自主体验,情感态度与价值观目标也不可以采用说教的方式,而应该在具体的知识学习过程中进行渗透和浸润。 (1)我们在课前备课时应该深度挖掘教材中的情感元素,多维度整合教学资源,精心设置教学情境,激发学生的学习兴趣,感知生物世界。 (2)倡导教学过程动态化,给学生营造民主和谐的学习氛围,以学生为主体,任务和问题为载体引导学生在课堂上在解决问题——生成新问题——探究解决问题的循环过程中培养学生形成实事求是的科学态度、探索精神及创新意识。 (3)将课堂知识学习与生活有机联系起来,在观察和参与丰富多彩的“生物”活动中体验人与自然和谐发展的意义,提高环境保护的意识。 生物教学论文:信息技术改变生物教学 生物学是一门实验科学。没有观察和实验手段的不断更新,生物学就不可能取得如此辉煌的成就。要提高生物教学,就需要丰富的教学资源以及教学手段要直观、生动。信息技术的发展不仅为生物科学的发展提供了动力,也改变了生物教学。 一、 信息技术丰富了生物教学资源 信息技术具有保存信息和传递信息的功能,也给新的发现和新的信息宣传提供了平台。信息技术改变了原来以单一纸质资料(如:书本)为依托的教学,而成为以光碟,网络信息为资源的教学。许多优秀的生物课件、试卷、教案,以及优秀教师的教学经验、先进的教育教学观念,科学的学习方法等都可以在网络中找到。教师教学中可利用的资料就更多,更精,更好。同时信息技术也为教师间交流经验,教学研究成果等提供了平台。这些丰富了生物教学资源,也优化了生物教学资源。信息技术为提高生物教师教学能力和教学质量创造了条件。 通过信息技术可查找到许多与生物教学有关的知识。要讲解高中生物第一册第二章 生命活动的基本单位——细胞时,可在网络上找到许多细胞的课件及动、植物亚显微结构模式图,细胞膜的结构图和动画,细胞器的结构图,相关练习及优秀教师的教案等。这些信息为制作好的课件,制定好的教学计划提供了丰富的材料。 二、信息技术丰富了生物教学手段 信息技术集电脑、网络和信息为一体,形成了以多媒体为核心的教学手段,使生物教学如虎添翼。 首先,信息技术使生物教学课堂形式多样,提高课堂中生物知识传递效率。以往生物以讲演课、实验课为主,现在可以把讲演和多媒体技术结合或把多媒体技术和实验结合去上课。讲解初中八年级下册——传染病及其预防这一节时,可边讲解课本知识,边用多媒体呈现相关内容和图像资料,如:病原体结合杆菌、HIV立体模式图和蛔虫的图片,关于“非典”、“禽流感”等传染疾病的知识。上实验课时,可先播放优质实验课的录象,让学生了解实验目的、实验器材、实验过程、操作要令,而导入实验课。这样课堂就丰富多样,学生在最短时间能获得更多的知识。 其次,信息技术改变生物教学中知识呈现。1、信息技术使生物教学的知识呈现不受时间的限制。学生可以通过网络找到教师在课堂中讲解的图片和文字知识,促使学生自主学习。教师可将课堂中的信息来源告知学生,或把教案、课件通过学校网站或“博客”等在网上,学生可以随时浏览。2、信息技术使知识呈现更直观、更完整。应用PowerPoint、Authorware、flash、Cais等软件制作多媒体课件或下载课件,知识呈现时,让学生能观知识形,听知识声和看知识动。讲解高中生物下册人类遗传病这节,人染色体变异遗传病——猫叫综合症时,应用多媒体课件可让学生听婴儿的啼哭声、看婴儿啼哭的动作,使知识形象、生动和直观。同时,在讲解无法用常规方法观察到的生物现象时,可以制作动画课件让学生一目了然。比如呈现细胞膜的流动性时,可制作出细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子运动的flash动画。讲解植物种子萌发的过程和动物胚胎发育过程(受精卵胚泡囊胚原肠胚幼体)时,学生不可能通过观察到连续的发育种子或动物胚胎发育过程,但可通过制作动画课件让学生在几分钟内观察到完整的发育过程。使知识呈现更直观、更完整。 二、 信息技术是实现因材施教的有效措施 因材施教是教育教学的重要原则,要实现人的全面发展、人尽其才,教师要多与学生交流,了解学生之所想、学生之所思及学生的优、缺点,才能根据学生差异采取相应教学措施。信息技术为师生交流提供了新的平台,教师和学生不需要面对面,可通过Email、QQ聊天或“博客”等方式交流。学生可向老师提问或与老师讨论,解决学习中的困难。教师也可通过Email、QQ聊天、“博客”等方式辅导、关心和了解学生。这样教师在课堂教学中会更容易根据学生的情况而因材施教。 信息技术改变了我们的生活,也改变了生物教学。它使教师教学更得心应手,学生学习更丰富多彩。 生物教学论文:生物教学中引发学生探究的方法 [ 摘要 ] : 中学生物教学根据生物知识的特点加以设计问题,从而引发学生探究的能力,通过学生发现问题,提出问题,来探究解决问题,培养学生生物学能力。 [ 关键词 ] : 引发、探究、方法 探究性教学是要求教师转变角色,形成新的师生关系,即改变过去传道“为导航”,灌输知识为“问题探究”。在探究中,使学生亲自经历科学知识的获得过程,通过一系列的探究活动,寻找问题的答案。那么,在生物教学中如何引发学生科学探究呢? 一、创设科学探究的情境,让学生发现并提出问题。 爱因斯坦曾说过:“提出一个问题比解决一个问题更重要”。对于中学生来说,能否发现问题、提出问题主要依赖于教学中问题情境的创设,教师提供的教学资料要具有指向性和探究的可能性。特别是现实的背景资料最容易引起学生的认识心理冲突,动摇学生的知识结构和学习心理平衡,激发学生的求知欲。例如:“嫁接”一课,在课本的实践活动中却有一草本植物的嫁接(以蟹爪兰的嫁接为例)的方案,学生对此提出了疑问:蟹爪兰是草本植物,没有形成层,怎么可以嫁接呢?嫁接后是怎样成活的呢?是不是教材出错了?又如:在“生物的遗传”课前,让学生调查自己的父母的一些特征,如眼皮的单、双,有无耳垂等,并试着加以解释。上课伊始,学生汇报了自己的调查结果。但谁都无法正确解释,学习的积极性因而空前高涨。科学的生命力在于应用,应用学过的生物知识分析解决现实中的一系列问题,才能使学生体验到提出问题的成就感,激发学生的探究动机,养成动脑的习惯。 二、指导性分组实验,独立进行实验设计和实验操作,以获得探究的基本方法。 1 、教师引导学生自己动手设计实验 启发学生自行获取知识,不能把实验变成“一讲、二看、三示范,按着课本做实验。”这种冲徒式实验而应让学生在充分观察教师提供的材料的基础上,通过一系列精心设问,引导学生自己动手设计实验,如:《呼吸》一课,要求学生用实验研究吸入与呼出的气体有什么不同,教师可以这样启发学生设计实验。 ( 1 )教师可先提出启发性问题:要研究吸进和呼出的气体有什么不同,现在我们没有这两种气体,该怎样做?然后启发学生用化学上的知识来收集呼出的气体。 ( 2 )启发学生回忆氧气、二氧化碳的性质,让学生根据它们的特性,观察桌上的实验材料,进行小组讨论,启发学生自己设计实验。 ( 3 )汇报实验方法: A 、向两瓶气体中倒入同样多的石灰水,然后摇晃,观察两瓶中的石灰水有什么变化。 B 、向两瓶气体中各放入点燃的蜡烛一只。观察哪支蜡烛熄灭。 2 、培养学生实验操作能力。加强分组实验,培养学生的动手操作能力,是实施素质教育的重要途径。例如:观察洋葱表皮细胞临时装片,发现视野下有一较大的洋葱表皮细胞结构图,但在图像上有一污点,影响了观察。 ( 1 )在不调换目镜和物镜的情况下,如何判断污物在何处?写出判断的操作步骤。 ( 2 )如果污物在装片内部,在既不允许重新制作装片,又不能揭开盖玻片的情况下,如何清除污物? ( 3 )在显微镜不易找到细胞膜,要想看到细胞膜该怎样做?从而提高学生的兴趣,增强他们探索实验、动手操作的能力。 三、引导学生思考、探究、总结规律,得出结论。 在生物教学中,通过探究获取的知识,是按照人类认识的逻辑规律获得的,这种能力是经过长期的培养和训练逐渐形成的。学生只有具备了这种探究获取知识的能力,才有助于他们总结规律,得出结论。例如:在做种子呼吸中吸收氧这一实验时,两个学生在汇总时结论出现了矛盾,其中一个学生的结论是在萌发的种子中蜡烛熄灭,在萌发的种子中蜡烛燃烧;另一个学生的结论是在萌发和未萌发的种子中蜡烛都燃烧,究竟哪个正确?针对这一情况,教师让学生重新进行实验验证,并引导全班同学,共同讨论,达成共识,最终获得正确结论。 伊利诺大学萨其博士认为:“探究是人类最基本的学习方法。”只要教师在教学中重视引导学生探究知识,教会学生探究知识的方法,我们的学生才能在未来的生活中通过探究发现真理,才能迎接二十一世纪的挑战。 生物教学论文:对建立有效课堂教学培养学生生物学素养 在全面推行素质教育的今天,如何提高高中生物课堂教学的有效性,是我们在平时的教学中应思考并在实践中必须解决的问题。有效是指通过教师在一段时间的教学之后,学生所获得的具体的进步。它要求教师在教学过程中不仅要关注自身教的效益,也要关注学生学的效率。课堂教学的有效性是课堂教学应该追求的永恒主题。课堂教学有效性的落实涉及的因素很多,下面我就结合自己的教学实践谈谈一些提高生物课堂有效性的方法。 一、师生共同参与,建立有效生物课堂 在新课程实施的背景下,我们要建立有效的生物课堂教学。学生是学习的主体,一节课的有效性应以学生的收获为标准。新的教学任务对教师自身专业水平的要求越来越高,教师自身的专业水平过低就会影响对知识的理解和挖掘,甚至出现错误,频繁地出现这些情况必然影响教师的威信,进而影响学生的学习兴趣。而教师的教学观念和教学方法也是影响课堂教学的一大重要因素。过去完全由教师主宰的“满堂灌”的方法扼杀了学生的能动性和学习兴趣,学生只是被动地接受现成的结论,没有知识生成的过程,没有思考的空间。在生物教学中,教师对教学内容要吃透,对课程标准要清楚,对该知识点在高考中的要求必须做到心中有数,要特别注意避免出现受一些习题的影响过度增加难度的现象。另外教授新课和复习课时对同一知识点的分析角度是完全不一样的,若在复习课上再将该节知识点照原样讲一遍,必然使复习课的效率降低。生物教师要根据不同的教学目标采用不同的教学方法。 二、培养学生思考能力,创新教学 生物教师要引导学生思考、锻炼学生思考、培养学生思考的习惯,就一定要抓住高中阶段的学习时机。高中阶段正是学生学习的黄金时期,学生的思维活跃但是缺乏一定严谨性,在学习过程中,应引导学生多思考、会思考。通过课本中的科学原理和科学实验,让学生通过探究性思考,对这些知识进行分析和总结,使学生们在思索中牢牢掌握到这些科学知识,激发出学生们对生物学科的兴趣和热情。例如,讲解《基因分离规律》这一节内容时,可按照从易到难的方式进行探究,先从学生感兴趣的话题开始,一步步引导学生对课题产生浓厚兴趣,然后再提出问题让学生思考,进而总结,加深学生对知识的印象。我们可以先向学生介绍孟德尔富有戏剧性的生平、遗传实验成功的例子等话题,引发学生的兴趣,然后根据教学内容向学生们提出问题:一对相对性状的杂交实验有何共同模式?这些性状与染色体上的基因有关系吗?再由学生探究回答,并以此引导学生掌握性状分离、隐性性状、显性性状、表现型、基因型等基本概念,深化学生的学习效果。生物教学中也可以尝试新颖的教学模式,新颖的教学模式能使教师愉悦工作,学生快乐学习。为实施这一目标,我大胆的革新,其中,对课堂教学模式的变革尤为明显,即课堂教学“新的教学模式”的应用。例如学生座位由“插秧式”到“小组式”。许多教师对我开展的新的教学方法产生了浓厚的兴趣,对本人教学方式方法改革的力度、创新精神都给予了高度的评价。 三、与时俱进的实施生物教学,注重对学生能力的培养 生物教学要适应新的教学任务,要与时俱进。传统的教学往往把学生当成一个被动接受知识的容器,老师教学生多少知识几乎就要求学生掌握多少,这就造成学生所学的知识是死知识,学生掌握的技能是没有创新的技能。教师在授课过程中,要改变“满堂灌”、“一言堂”的授课方式,教师不再是教学的主角,在学习过程中,学生才是教学的主体。在教学过程中,教师要有选择地对学生进行目的教学,不要忽视学生的创造性学习,不要限制学生思维的发展,不要忽视学生在学习过程中闪光的地方。高中生物的教学中有很多设计实验的题目,教师要让学生大胆去设计,大胆开拓自己的思路。教师可以组织学生对每位学生的设计思路进行分析比较,找出不足之处,进行改正,教师在整个的学习过程中是一个指导者,是一个辅导者。在教学过程中,要注重教师的引导作用,同时要培养学生的能力,不要只是教师一人唱独台戏,忽视学生的主体地位,忽视对学生能力的培养。 四、重视培养学生的创新能力 新课标教学理念要求生物教师要培养学生的创新意识、创新思维以及创新能力。要培养学生的创新思维就要求教师先有创新意识。传统的教学方法使得教师养成满堂灌的授课习惯,教学内容全都来自课本并回归课本,在讲解的过程中很少发现新的问题,这不仅不利于教师创新思维的培养,也阻碍了对学生创新思维的培养。面对课程改革教师要跟上改革的步伐,提高自身素质,培养自己的创新意识。每个学生都是与众不同的个体,由于学生存在个体差异性,在面对知识时的反应也是有差别的,教师在讲课过程中要善于发现学生的变化,并根据学生的变化了解学生的学习情况。对于在讲课过程中学生提出的问题或想法,教师不应该打断学生,不应该不论原因的就把学生批评一番,而是应该帮助学生解答疑问,哪怕这些问题与本节课的教学内容无关。教师具有创新意识才能通过平时的讲课把创新意识慢慢传授给学生,并懂得采取一些措施来培养学生的创新思维,促进学生创新能力的养成。 因此,在新课程广泛实施的今天,教师要树立新理念,在生物教学中贯彻素质教育。在今后的生物教学工作中,希望广大同行共同探索,不断创新,走出一条在生物教学中实行素质教育的新路子。在教学过程中还要培养学生对科学的兴趣,使学生逐步养成实事求是的科学态度、不断追求新知识的精神和合作精神,从而提高学生的生物学素养。 生物教学论文:生物课堂教学反思 有人说,假如时光可以倒流,世界上将有一半的人可以成为伟人。每个人最后的反思,不到最后一刻,谁也不知道。但是每个人都可以把反思提前几十年,做到了这点,便有50%的可能让自己成为一名了不起的人。我们的教学中,多一份反思,或许会多一份清醒,多一份进步。 生物教师,我一直以为是最难当的。作为科学学科,似乎谁都知道,都会理解,都可以说上一二。,多少老教师感叹越教越不会教。我困惑、摸索,听了几位老师的言谈,观摩了几堂优秀教师的公开课,偶有一些心得体验,聊且作为反思。 首先,生物教师也需要过硬的基本功。在课堂上,我有时总是追求表面的流畅,当提出问题后,从内心希望回答问题的学生少出错、不出错,最好能直奔主题节省时间,遇到有人来看课,更是有过之而无不及,学生回答不上来或有困难时,我们就不那么沉稳了,显得有些急躁,不愿意等待,或催促,或换人回答,还有甚者自问自答,学生哪有自己的体验和感受呢?精彩也就无处可现,如果我们再对学生多一些期待,多给一些时间思考、表现,再迟一些评判或将评判的权力交给学生,学生的表现是否更精彩,是否会有更多的学生体验到成功的喜悦呢? 其次课堂的成功,备课必须充分,要带有自己的思考见解。一千个读者就有一千个哈姆雷特。生物的魅力就在于它是很有个性的,能紧密联系生活的。陆游教孩子:“汝果欲学诗,功夫在诗外”。所以生物教师是半个“科学家”,必须不断地读书,不断地思考。学生如果会认为自己的生物老师知识广阔,上课能有一些新见解,就成功了一半。 教学中讲究一定的教学艺术。试看这样一个教学片段:同学们畅所欲言,对合理的食谱进行分析,我也加入他们行列,我说其中同学们感到很合理的一个就是正常人所需要的,但是我现在认为我现在有点胖了,我就选择第二个了。教学艺术是需要学结的。只有将课堂可能出现的种种情况加以分析,归纳种各样的应对方法,在课堂上才能游刃有余。而我们往往还凭经验驾御课堂,有时感觉很不错,有时感觉很失败。 “路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”在新一轮课程改革的大潮下,我们要不断反思,与时俱进。 生物教学论文:浅谈高二生物分层教学 由于各个学生的先天素质、教育影响、主观努力程度和基础等的不同,同一个年级的班与班之间,同一个班级的各学生之间在学习上存在明显的差异。如何减小学生之间的差异?高二年级段提出 “分层教学”的设想,根据这个设想,将学生分到不同类型的班级,划分成不同层次的教育对象,分别因材施教,使全体学生经过两年的分层学习,知识水平基本上发展到同一个高的层次,满足上大学的需要。下面就谈谈我们生物备课组实施分层教学的探讨和实践的过程: 1认真分析教材 高二生物课是学生完成初中的生物学习,间隔两年后又重新开设的一门学科。在初中阶段,学生学习过植物学、动物学和生理卫生等方面的知识,主要侧重于生命现象的描述,缺乏横的联系。到了高二年级,知识的安排是按照横的方向来概括介绍生物的共同特征,并且进一步探讨生命问题的本质。教材内容既涉及了整个自然界,又涉及了人类的生活和生产活动,帮助学生认识自然界和人类自己本身,解决人类面临的各种问题。因此,知识的安排是从分述上升到了概述阶段,是从感性认识到理性认识的飞跃过程;另外更注重知识的运用,要求能用所学知识分析和解释一些与生物学有关的社会热点问题和自然现象。 2按学生和知识结构实施分层分组 对于高二的每一位学生来说,学习的起点和学习效果差异明显,目前高二年级段教学的分层主要是按照语、数、英和理化成绩分为实验班和普通班:一班 ---三班为成绩优秀的学生,四班---十五班为成绩一般的学生,每班按好、中、差分A层、B层、C层三个层次,生物是按照化学的分层进行教学,也基本上反映出了他们在本学科上的差异。这种情况不是一成不变的,经过一段时间的学习、测试,如果发现A组中的某些学生成绩下降,还不如B组中的有些学生,就把A组中成绩下降的学生调换到B组,而将B组中成绩进步的学生调换到A组。同样,C组学生经过努力成绩进步了,也可以调换到B组,B组学生成绩退步的学生也可以调换到C组,同样各层次也进行适当的更换学生。分层和分组后有利于教师上课组织教学,有利于教师上课辅导,有利于批改作业,有利于学生信息的反馈,充分调动了不同层次学生的学习积极性和主动性。 无论如何分层,我们认为学生在高二学习生物学的知识起点差别是不大的,可能有些同学别的学科不好分在了 C层和普通班,但生物可能好一些,或对生物的学习更有兴趣,为了鼓励他们,从一开始就强调只要认真学习,普通班班也能超过实验班,虽然在教学中有分班级和分层次的做法,但现在是站在知识的同一起跑线上,从而消除学生的自卑感,增强他们的自信心。几次作业后,特别是9月份的月考后,生物还是和其它学科一样,各层差异明显,深感学生出现差异不仅有基础方面的原因,而且还有学习的自信心、积极性、学习兴趣、学习方法、重视程度等非智力因素方面的原因。特别是在目前理综情况下,生物比理化分数少20--30分,学生对生物的学习动力和重视程度更是大打折扣,这将是我们在教学中面临的主要问题。 3确定分层教学对策 找到问题的症结后,对症下药,进行有目标有计划的分层教育教学,我们采取了以下几方面的措施: 3.1明确教学思想: 本学期一开始我们就制定了明确的教学思想:对普通班和 C层采取“低起点、小步子、多活动、快反馈”;实验班和A层、B层采取“高起点、重能力、多联系、重课堂”的措施,承认不同层次的学生不仅存在差异而且都有很大的发展潜力,他们的困难是暂时的、可以克服的,成绩最差的学生也有获得进步的愿望和需要,坚信每个层次的学生都能成才。 3.2强化心理教育 心理教育的目的是让学生明白学习成败的原因,不仅与理解能力、接受能力、反应能力有关,而且与个人对学习的重视程度和学习方法有重要的关系;让学生树立只要努力就可能超过他人的成功思想。让学生明白在会考和高考的理综试卷中生物是和物理、化学等科目同等重要的,启发学生正确处理好语数外的学习与生物课的学习,激发学生学习生物课的积极性。如赵明明同学刚开始,对生物不重视,月考只考 55分,但经过科 任 老师和班主任的工作以及自己的努力,期中考试考了 86分,等等。因此老师经常根据学生的学习表现给学生以这方面的引导,特别是对B层\、\C层和普通班的学生进行这方面的谈话教育次数更多,而且确实引起了部分学生的对生物的重视,钻研学习方法和探讨学习问题的学生多了,他们的成绩逐步得到提高,作业的正确率提高了,学生的自信心也不断提高了。并且认识到要想出好成绩,平时必须在保证重点的同时,搞好各科平衡。 3.3明确分层目标 有明确的教学目标,用正确的方法引导学生,可避免事倍功半。在教学中,我们把教学内容的重点和难点,结合这几年的会考和高考的考纲以及教学大纲,按照不同的层次制定学生要达到的目标:对实验班和 A层的一部分同学着眼于会考及高三高考综合能力课的考试,让他们在学习课本知识的同时,能更多了解生物学的发展动态,对B层的少部分同学同时着眼于高考和会考;对于C层的一部分同学、B层和A层的大部分同学、则着眼于会考,对课本知 识不做太多的延伸和扩展。教学目标明确后,有针对性的进行学法指导,如对实验班不仅要学好课本知识,而且还应该拓宽知识面和加深知识难度,要求选做我们设计的综合性较强的能力题以满足他们强烈的求知欲;对普通班则立足于弄懂课本上的内容,多看书本和学习卷,然后慢慢融会贯通,不断提高要求,充分保护他们对生物学习的积极性。 3.4优化教学环节,实施“分层教学” 3.4.1备课 备好课是上好课的前提,是进行分层教学的关键。教师按不同层次学生实际情况,分层次备课。备课时认真钻研大纲、教材、确定具体可行的教学目标,分清哪些属于共同的目标,哪些不属于共同的目标。要把握教学目标同时,根据不同层次学生的认知水平,确定各层次学生的不同要求,对学有学余力的 A层和实验班学生要求他们做一些综合性较强的习题,对学习有困难的学生则要求掌握教学要求中最基础的内容。如:在备“减数分裂”一节时,要求普通班和C层会分析精子、卵细胞的形成过程及异同;染色体和DNA的变化规律等,不要求会画图说明卵细胞和精子的染色体变化,B层、A层和实验班则要求掌握这些内容的同时,还要结合数学知识把变化规律绘制成曲线,能画出细胞分裂各个时期的染色体图,以适应高考的需要。安排教学时间时,要巧妙地设计教学程序,选择灵活多样,综合适当的教学方法。做到心中有数,一目了然。 在教学过程的设计时,旧知识导入课题时的深浅程度,重难点知识讲解时坡度减缓程度,要以中等程度组学生的认知水平为基准,但也要激发其他组学生的求知欲。 在设计问题及练习时,问题的难度要与学生的层次相一致。设计较易问题让 A组学生能回答能分析,使他们能体会到成功的愉悦。设计较难题,让A层同学分析回答,增加他们的成功感。 这样的教案设计,既能保证完成大纲要求的教学内容、教学任务的完成,也能做到 “培优、辅差”和全体学生的共同进步。 3.4.2课堂教学 课堂教学是分层教学的实施的主要过程,在课堂教学中,对优生以 “放”为主,“放”中有“扶”,重在引导学生学习;对中等生和后进生以“扶”为主,“扶”中有“放”,重在带领学生学习。这样引导不同层次的学生在各不相同的“最近发展区”前进,后进生必须基本上达到大纲的要求,优生尽其所能拔尖提高。尽量满足不同层次学生的学习需要,激发他们的学习兴趣,调动全体学生非智力心理因素的积极作用。如:在“细胞膜的结构”一节的教学时,进行了如下的分层教学,对实验班和B、A层可以直接结合教师的课件进行自学,自我发现问题“细胞膜的结构特点和功能特点分别是什么?细胞膜的结构和功能是怎样适应的?等”,解决问题“细胞膜主动吸收钾离子的过程、白细胞吞噬病菌的过程”等。对中等生B层可根据教师课件中的自学提纲进行自学或采取分组讨论,以找到解决问题的方法。对A组可在教师的直接指导下,启发他们学会思考,掌握学习方法,完成学习任务。 课堂练习的设计要根据大纲要求,结合教学内容和学生实际尽量做到全体学生都有适合自己水平的练习,同一练习分层要求。如课本上的习题都是要求全部学生掌握,做这类题时实验班和 B、A层没困难,教师要求他们独立完成,而C层和普通班有一定的困难,教师必须加强个别辅导,使他们通过努力也能完成。练习时还可以从数量上进行分层要求,不同的层次作业的数量有区别。这样,在同一时间里不同层次的学生都 能完成 老师交给他们的学习任务,激发了他们的学习兴趣。如对实验班和 A层除了课本的复习题外,适当做一些这几年的市统考和高考中的题目,对普通班班则不做要求,对一课一练进行筛选,结合不同的班级进行布置,结合每个同学的实际可以做临时的调整,作到班级内的分层,达到粗分层和细分层的目的。 给学生布置不同层次的练习的同时,根据学生的兴趣,布置一些富有思考性的习题让学生练习,可以不写在作业本上,作为课后思考,培养创新的意识,如学了 “物质代谢”一节时让学生思考如何看待减肥,如何防止贫血?糖尿病人如何饮食?等问题。为学生设计不同层次的练习,这样就没有把全部学生框在一起,增大了思维量,拓宽了思路,调动了所有学生的学习积极性,使每个学生都在原有基础上得到了不同程度的提高。 在教学过程中,培养学生良好的学习习惯,激发学生学习兴趣,指导学生掌握学习方法是教师的一项重要任务。但由于学生的个别差异,单靠集体指导还不够,教学中还要根据教学内容,并结合学生实际有针对地进行个别指导。一般说,优生基础知识扎实,有很好的学习习惯,正确的学习方法,所以优生的指导着重在以下两个方面:一、让他多做一些思维难度较大的题目,如课外作业中的 A组题、研究性学习等。二、让他们积极参加帮助同学的活动。中等生基本能够掌握基本知识,也掌握了一定的学习方法,但缺乏勤奋好学的精神和独立思考的习惯,所以对他们要加强这方面的指导。普通班和C层的部分学生缺乏自信心,知识欠缺多,没有良好的学习习惯。所以对他们要重点辅导。创造一切机会,有重点地进行辅导。同时,对同一个层次的班级内,让C组做到四优先:优先发言、优先表演、优先辅导、优先批改。 3.4.3作业与评价 对不同层次的学生都采用不同的评价标准,对后进生采用表扬评价,寻找其闪光点,及时肯定他们的点滴进步,调动他们学习的积极性;对中等生采用激励性评价,既揭示不足又指明努力的方向,促使他们积极向上,对优生采用竞争性评价,坚持高标准,严要求,促使他们更加严谨、谦虚,不断超越自己。 从半个学期的实践看,实施分组、分层教学可以大面积提高教学质量。使后进生堂堂学有所得,提高了学习生物的兴趣,优生堂堂都能吃的饱,增强了自学能力和吸取知识的独立性。有利于全面实施素质教育和适应社会需要的新型的创造型人才的培养。 4分层教 经过一段时间的分层教学的探讨和实践,总结出以下几点: 1、摸清学生的实际,把起点和目标放在学生努力一下就可以达到的水平,让他们在经常性小小的进步中树立自信心,增强学习的动力掌握更好的方法;2、按照不同的标准评价学生的进步,不同的班级采用不同的练习习题和作业量;3、进行学法指导和思想教育,让他们既重视生物课的学习又不影响语数英的学习,提高课堂效率;4、有计划地进行个别学生的课外辅导。5、通过期中考试成绩表明,只要抓好适合各班的分层教学研究和实践,学生的成绩和能力会逐步达到教学大纲的要求。
生物统计学论文:Excel统计功能在生物统计学本科教学中的应用 [摘 要]Excel软件提供的统计功能涵盖统计学的大部分教学内容,且操作简便,可作为生物统计学本科教学的有效辅助工具。笔者参考多年的教学和科研经验,详细介绍了Excel常用统计函数和统计方法的操作步骤与注意事项,并结合理论知识对统计结果进行了解释,提出充分利用Excel软件来辅助生物统计学本科教学的模式。 [关键词]生物统计学;本科教学;Excel软件;统计功能 统计学是生物学领域进行科学研究不可或缺的工具,目前大多数高校已把生物统计学列为生物学相关专业的必修课。通过该课程的学习,有利于培养学生正确分析试验数据的能力,对于进一步学习专业课程和日后进行科研也有着非常重要的作用。近年来,统计分析软件的应用越来越普及,应用统计软件来辅助生物统计学的理论教学变得尤为重要。 Excel作为常用办公软件,除具备较强的图表和计算功能外,还提供了大量的统计函数和数据分析工具。利用Excel的统计功能,可快速、简便地进行描述性统计、t检验、方差分析、回归、相关等多种统计分析,从而为生物统计学的教学提供了极大便利,强化了教学效果。Excel的统计功能虽不如SPSS、SAS等专业统计软件强大,但具有易学易用的优势,适用于统计学的初学者,可基本满足本科生的教学需要。[3][4] 一、Excel统计函数简介 (一)统计函数的插入 Excel软件提供了丰富的数学和统计函数,将这些函数结合起来应用,可显示出Excel的统计分析功能。[3][4]在Excel 2003菜单中的“插入”项,选择“函数”。或在2007及以上版本中,在“公式”菜单项选“插入函数”命令,之后在“选择类别”栏选择“统计”,即显示大量统计函数。 (二)常用统计函数介绍 1.统计学参数或特征数的计算 数据的标准差、平均数等特征数均可由统计函数计算得到。反映集中性的函数包括AVERAGE(均值)、GEOMEAN(几何平均数)、HARMEAN(调和平均数)、MEDIAN(中位数)等;反映离散性的函数有:DEVSQ(离差平方和)、STDEV(样本标准差)、VAR(样本方差)、KURT(峰度系担┑取 2.数据分类 FREQUENCY函数可对大量数据进行分类和统计,表达式为:FREQUENCY(Data array,Bins array)。该函数为数组公式形式,运行显示出一个分组的频数后,还需选中所有结果的显示区域,按F2键,再按“Ctrl+Shift+En?鄄ter”组合键,方可求出所有分组的频数。[5]FREQUENCY的操作步骤因分类资料的性状而有所差异。A. 质量性状资料:在函数对话框中,“Data array”一栏输入分类数据所在的单元格地址,“Bins array”一栏输入分类标志值所在单元格。B. 数量性状资料:确定好分类的组数、组距和组限后,将各组的上限按升序输入工作表,在“Data array”和“Bins array”分别输入相应的单元格地址。 例:现有350名学生的英语成绩,需按优秀、良好、一般和不及格进行分类,并统计各等级人数。考试成绩为数量性状资料,首先按升序将各组上限按升序输入工作表(60、74、90)形成一列,插入FREQUENCY函数,在“Data array”输入成绩所在单元格区域,在“Bins array”输入各上限所在的单元格区域,确认后即可计算出不及格的人数( 3.概率函数 概率函数可直接计算出给定参数条件下各理论分布的概率值(P)。[6]常用函数有BINOMDIST(二项分布)、POISSON(泊松分布)、NORMDIST(正态分布)、NORMSDIST(标准正态分布)、TDIST(t分布),FDIST(F分布)等。 例如,BINOMDIST函数的功能为计算给定参数条件下二项分布的概率值。函数表达式:BINOMDIST(number_s,trials,probability_s,cumulative),其中num?鄄ber_s为试验成功的次数,trials为独立试验的次数,prob?鄄ability_s为试验成功的概率;cumulative为一逻辑值,用于确定函数的形式,取值为1和0。Cumulative如果取1,结果显示至多n次成功的概率;如为0,则返回恰好为n次成功的概率。 4.t 检验 TTEST函数功能为返回t检验的概率,以此来判断假设检验的显著性。函数表达式:TTEST(array1,array2,tails,type),其中array1为第一组数据所在的单元格区域,array2为第二组数据的区域,tails为分布曲线的尾数(双尾或单尾),type表示t检验的类型。 5.相关和回归系数计算 CORREL函数功能为计算两变量间的相关系数,以此来判断两变量间的相关程度和性质,表达式为COR?鄄REL(array1,array2),array1和array2代表进行相关分析的两组数据。利用INTERCEPT和SLOPE两函数可计算线性回归系数,函数表达式分别为INTERCEPT(known_x′?鄄s,known_y′s),SLOPE(known_x′s,known_y′s),其中known_x′s、known_y′s为自变量和因变量的数据集合。INTERCEPT函数可计算线性回归的截距(a),SLOPE函数可计算线性回归的斜率(b),从而得到线性回归方程:=a+bx。 二、数据分析工具的应用 (一)分析工具库加载 Excel的分析工具库具有较强的统计分析功能,但此功能通常未默认安装,需加载后使用。 1.在Excel 2003中,在“工具”菜单中单击“加载宏”,在弹出对话框中选中“分析工具库”即可,之后“工具”菜单中即出现“数据分析”条目。 2.在Excel 2007或更高版本中,单击左上角的“Office按钮”,选择“Excel 选项”,在弹出对话框中单击“加载项”,然后在“管理”栏中选择“Excel加载项”,单击“转到”,最后在“加载宏”窗口中选中“分析工具库”,之后在“数据”菜单中即出现“数据分析”条目。 (二)常用统计方法介绍 分析工具库包括描述性统计、t检验、方差分析、回归、相关、F检验等多种统计方法。[3][5]每次使用时,按照各统计方法的格式要求输入原始数据,单击“数据分析”选项,在弹出对话框中选择所需统计方法即可。 1.数据分类 将各组的分类标志值(质量性状资料)或上限值(数量性状资料)输入工作表,在“数据分析”中选择“直方图”;弹出对话框后,在“输入区域”选择分类数据的单元格地址,“接收区域”选择分类标志所在的单元格,运行即可。 2.描述统计 输入数据资料,在“数据分析”中选择“描述统计”,运行后即可得到最小值、最大值、平均数、标准差、方差、峰度、偏度等常用统计量。 3.t检验 t检验包括平均值的成对二样本分析,双样本等方差假设,双样本异方差假设检验。如进行平均值的成对二样本分析,弹出对话框后,分别在“变量1区域”、“变量2区域”输入两组数据所在的单元格地址,之后在“输出区域”选择某空白区域,确定即可。运行结果包括平均数、t值、df、单尾和双尾概率(P)、临界t值等信息。若P 如进行成组设计的两样本均值检验,需先进行F检验:双样本等方差假设,判断两样本所在总体方差是否同质。步骤:分别在变量1、变量2输出区域选择相应单元格区域,运行结果包括方差、F值、单尾概率(P)、临界F值等。如P 4.方差分析 方差分析包括单因素、无重复双因素、有重复双因素三种类型。如进行单因素方差分析,弹出对话框中,在输入区域、分组方式、输出区域分别输入相应信息后,单击“确定”即可。输出结果包括平方和(SS)、df(自由度)、MS(均方)、F值、F crit(F临界值)、P值等信息(表1)。如P 0.05(或F 5.回归与相关分析 线性回归分析:在“数据分析” 菜单选择“回归”, 在弹出对话框中输入Y值、X值、置信度、输出区域等信息后,运行即可得到回归截距(Intercept,a)和回归系数(b)(表2),从而写出回归方程。根据回归系数的t检验结果或方差分析的F检验结果,可判断两个变量间的线性回归关系是否有效。[7]由表2可知,a(Intercept)=-1.382,b=5.503,回归方程为:=5.503x-1.382。由回归系数的t检验可知,P=0.00004 三、结语 Excel软件提供的统计功能基本涵盖了统计学的教学内容,且对于生物统计学的初学者而言,具有易学易用的优势,可作为本科教学的有效辅助工具。在每章理论知识讲解完毕,应紧接着介绍Excel的统计功能、操作步骤和结果解释,把课程理论教学、实际案例分析和软件应用有机结合,可取得较好的教学效果。教学实践表明,运用Excel的统计功能来辅助理论教学,不仅能够加深学生对统计学原理的理解,还可以提高学生运用理论知识来分析数据的能力,从而使得生物统计学的学习变得轻松。在今后的生物统计学教学实践中,应紧密加强Excel软件应用与理论教学的融合,并考虑将 SPSS等专业软件逐步引入教学中,以期进一步提升学生分析处理复杂数据、解决实际问题的能力。 生物统计学论文:Excel在生物统计学双样本异方差资料t检验中的应用 摘要 利用Excel对双样本异方差的数据资料进行t检验,并以在pH=5和pH=8条件下测定果蝇的TPI酶活性为案例详细阐述了其分析过程及其注意事项,利用显著性概率P(T≤t)来判定结果更为简单一些。 关键词 Excel;生物统计学;t检验;双样本异方差资料 生物统计学是畜牧、兽医、农学、微生物、医学等领域中不可缺少的统计工具,数据分析离不开生物统计学的原理。随着计算机技术的发展,已有更多的软件被应用于生物统计学,如SPSS[1-4]、Excel[5]、SAS[6]等,但是不同的统计软件有不同的特点,如Excel统计功能虽然简单,但是操作方便,分析出来的结果更为直观,更适合生物统计学的初学者。 1 分析工具库的安装 Excel一般并不直接带着“分析工具库”这一模块,需要在Excel的基础上自行安装。安装步骤:Excel的工具―加载宏―分析工具库―确定。 2 双样本等方差数据资料的t检验 一般很难从数据资料上确定2个样本的方差是否相等,需要对其做方差的齐性检验来判断。下面以果蝇的TPI酶活性为例,阐述双样本异方差的t检验过程。 2.1 数据资料的建立 为了比较果蝇中TPI酶活性在pH=5和pH=8时是否有区别,将10只果蝇随机分为2组,一组测定在pH=5下的TPI酶活性,另一组测定在pH=8下的TPI酶活性,问这2种pH值下的平均TPI活性是否有显著差异[7]。首先在Excel中把分组的名称“pH=5”和“pH=8”分别填入每一列的最上方,然后在“pH=5”和“pH=8”下方录入其果蝇的TPI酶活性数据资料,具体如图1所示。 2.2 t检验分析 因为在本数据资料里,没有提到2个总体方差相等还是不相等,因此有必要先对数据资料进行方差齐性检验。在Excel中,选择工具―数据分析―F检验―双样本方差,点击确定进行分析,在本例题中P(F≤f)单尾 2.3 结果分析 结果部分如图3所示,“t Stat”Excel计算出的t值,图3的最下方4项分别是单尾检验和双尾检验的结果,可以依据题意来选择哪个结果,一般情况是双尾检验。结果分析可以有以下2种途径:①可以根据P(T≤t)双尾的显著性概率直接判定,即0.01 3 结语 本文主要介绍的是如何利用Excel对双样本异方差的数据资料进行t检验,在其t检验过程中一定注意总体方差不等的情况下才可以用双样本异方差的t检验模块,如果方差相等的情况选用其他模块。在结果分析部分有2种依据可以判定结果,利用显著性概率P(T≤t)来判定结果更为简单一些,P(T≤t) 生物统计学论文:Excel在生物统计学普哇松分布概率计算中的应用 摘要 对普哇松分布的概率计算中的POISSON函数的应用及注意事项进行阐述,在POISSON函数的提示框中最后选项如果选“false”,则结果是显示P(X=x)的概率,而当最后一项选择“true”,则显示的概率是P(X≤x) 。普哇松分布的概率计算上来看,Excel统计分析功能略胜于SAS和SPSS。 关键词 Excel;生物统计学;普哇松分布;POISSON函数 生物统计学是研究数据资料的收集、整理、分析、解释的一门科学[1],也是畜牧、兽医、农学、微生物、医学等领域中不可缺少的统计工具,越来越多的数据分析离不开生物统计学的原理。在生物统计学中的上机实习是提高学生动手能力和解决问题能力的重要环节,在本次的教学改革与实践中,已经把二项分布、正态分布、普哇松分布等的概率计算纳入生物统计学的实践教学中。一方面可以让学生针对不同数据清楚其分布类型,针对不同分布类型选用不同的Excel函数模块,另一方面通过不同分布的概率计算,可以将课本上所学的知识很好地应用于实践数据分析。本文主要介绍利用Excel中的POISSON函数来计算普哇松分布的概率,现就POISSON函数的具体应用情况及注意事项进行介绍。 1 普哇松分布 普哇松分布(Poisson,也称泊松分布)是二项分布的一种极端形式,就是说某种试验结果或某种事件发生的概论极低(P很小)。因此,在应用中很容易将普哇松分布与二项分布混淆,普哇松分布的特点就是λ=π=σ2。普哇松分布的概论函数为[1]: 2 普哇松分布的概率计算示例 例题:已知某地区的牛群中每年出现怪胎的次数服从普哇松分布,每年出现怪胎的次数的平均数为2,计算该地区一年中出现3次怪胎的概率以及出现3次和3次以下怪胎的概率。对于这一问题,很显然牛群中每年出现正常胎和怪胎2种结果,而且怪胎出现的概率极低(平均2次),因此其属于普哇松分布。由于已经知道“每年出现怪胎的次数的平均数为2”,即就有λ=μ=2,因此该地区为出现3次怪胎的概率为: 2.1 出现3次怪胎的概率 利用以上公式可以直接计算普哇松分布的概率,但是因为需要记住公式,并且需要手动来计算,所以还是比较烦琐的。对于这一问题,可以借助Excel中的函数来快速计算出其概率。 首先在Excel中,选定空格按照以下顺序:插入―fx函数―统计―POISSON,出现图1提示框,在提示框中从上到下依次输入3、2、false,点击确定。就可以获得该地区出现3次怪胎的概率为0.180 4。 2.2 出现3次及3次以下怪胎的概率 首先在Excel中,选定空格按照以下顺序:插入―fx函数―统计POISSON,就会出现图2提示框,在提示框中从上到下依次输入3、2、true,点击确定。就可以获得该地区出现3次及3次以下怪胎的概率为0.857 1。 3 结语 随着计算机技术的发展,已经有更多的软件被应用于生物统计学,如Excel[2]、SAS[3]、SPSS[4-5]等,但是不同统计软件具有着不同的统计特点,如Excel统计功能更为简单,适合生物统计学的初学者。SAS统计功能比较宽广些,因其统计模块的限制,所以更适合能够自己编写程序的学者。SPSS的统计功能更为强大,几乎具备了所有的统计分析功能,操作相对简单、直观[6-8]。 虽然从统计分析上来看,SAS和SPSS的统计分析功能略胜于Excel,但是Excel也具有其独特的地方,如对二项分布、正态分布、普哇松分布等常用分布的概率计算来说Excel就显得简单多了。在普哇松分布的概率计算中虽然就是一个POISSON函数,但是针对不同问题这个函数里最后面的选项却不同,在POISSON函数的提示框中最后选项如果选“false”,则结果是显示P(X=x)的概率,而当最后一项选择“true”,则显示的概率是P(X≤x)[9-11]。 生物统计学论文:Excel在生物统计学单因素方差分析中的应用 摘要 本文探讨了利用Excel在单因素方差中的具体应用,并以比较3个品种猪增重为例题,详细阐述了单因素方差分析过程及结果分析等。用Excel进行单因素的方差分析,从数据的建立、分析过程、结果分析等方面来看,操作相对比较方便,在结果输出时给出了相伴概率P和F值这2种结果,可以以2种方式对结果进行分析;而SPSS只是以相伴概率P为依据来判定,结果相对单一。 关键词 Excel;生物统计学;方差分析;单因素 生物统计学是对数据资料进行收集、整理、分析、解释的科学[1],在生物统计学教材中不仅提供了如何通过合理的试验设计获得理想的数据资料,还提供各种数据资料的分析方法,是所有高等学校本科生的必修课。生物统计学也是畜牧、兽医、农学、林学、微生物、医学等生命科学领域中不可缺少的统计工具,越来越多的数据分析离不开生物统计学的原理与方法。随着计算机技术的发展,已有更多的软件被应用于生物统计学,如SPSS[2-4]、Excel[5]、SAS[6]等,但是不同的统计软件具有着不同的统计特点,如Excel统计功能虽然简单,但是操作方便,分析出来的结果更为直观,更适合生物统计学的初学者。生物统计学公式比较多,理论相对深奥,高等学校本科生对这门课程学习兴趣相对不高。因此,本文主要介绍如何利用Excel对单因素方差进行分析,以案例的形式详细阐述其分析过程,希望能通过本文的应用与探讨来提高学生对生物统计学的学习兴趣,并增强学生分析数据的能力。 1 分析工具库的安装 Excel一般不直接装配“分析工具库”这一模块,需要在Excel的基础上自行安装。安装步骤:Excel的工具加载宏分析工具库确定。 2 单因素方差分析 单因素的方差分析一般适用于单因素试验设计的数据分析,而且是因素水平需要 2时才可以运用此分析模块,例如比较分析3种饲料对仔猪日增重的影响则可以采用单因素方差分析。如果同样是单因素试验设计,但是因素水平是2的话,则可以采用t检验模块进行分析。 2.1 数据资料的建立 例:在同样饲养管理下,3个品种猪(A1、A2、A3)的增重如表1所示,试对3个品种增重差异是否显著进行检验[1]。数据资料建立如表1,以行的形式建立稻荩每行就是1个因素水平。 2.2 单因素方差分析过程 在Excel中:工具数据分析单因素方差分析,点击“确定”进行分析。输入区域:选择原始数据;分组方式:逐行(如果数据是以列的形式构建的,则逐列);标志位于第1列,指的是在建立数据的时候在数据第1列有数据的变量名,而且在输入区域选择的时候将变量名也选上,这时可以勾选“标志位于第一列”,否则就不选择此项。?琢(显著水平):0.05(或者0.01);输出选项:输出区域处选一空白处,单击“确定”按钮(图1)。 2.3 结果分析 结果部分见表2、3,表2中对数据进行了描述统计量的分析,只是简单地列出了3个猪品种的样本大小(6)、平均数、方差、总和等信息。从此结果可以初步看出,第3组(A3)的猪增重均值最小,但是数据资料的变异程度比较大(方差大),而第1组(A1)的猪增重均值是最大,第2组(A2)的数据资料的变异程度最小(方差小)。 方差分析的最终结果见表3,图针对所有数据资料的变异来源分为组间(处理:在此例中为不同品种)和组内(随机误差),分别列出了平方和(SS)、自由度(df)、均方(MS)、F值(F)、相伴概率(显著性概率,P),F的临界值(分位数,Fcrit)。根据表3的结果可以有2种方法判断结果,其一是直接根据显著性概率来判断,在本例中利用小概率不可能性原理,P=0.062 348 0.05(小概率),因此不同品种猪的增重差异不显著;也可以根据F值来判断,F=3.358 039 从表2、3可以看出,虽然不同品种猪的增重从均值上来看略微有些区别,但是经过方差分析,结果为3个品种猪的增重差异不显著,或者说没有显著差异,这也是生物统计学的精髓。 3 讨论 在单因素方差分析中Excel数据资料的建立是十分方便的,基本按照因素水平以行或列建立数据资料即可,而SPSS统计软件的数据建立[7]需要将同一因素的所有水平建立在同一列里,相对复杂一些。Excel在结果输出时候则给出了相伴概率P和F值这2种结果,可以以2种方式对结果进行分析,而SPSS只是以相伴概率P为依据来判定结果相对单一[7]。可以看出,利用Excel进行单因素的方差分析虽然从数据的建立、分析过程、结果分析等方面来看,操作相对比较方便,适合初学者;但是也有不足之处,当方差分析结果是差异显著(或极显著)时,不能够对数据资料进行进一步的多重比较。 生物统计学论文:Excel在《生物统计学》双因素有重复方差分析中的应用与探讨 摘 要: 本文探讨了利用Excel在双因素有重复观测值方差分析中的具体应用,并以比较不同原料、不同温度对酒精产量的影响为例题,详细阐述双因素有重复观测值的方差分析过程及结果如何分析等。用Excel进行双因素有重复观测值的方差分析从数据的建立、分析过程、结果分析等方面来看,操作相对比较方便,而且Excel在结果输出时候给出了相伴概率P和F值这2种结果,可以以2种方式对结果进行分析,而SPSS只是以相伴概率P为依据判定结果,相对单一。 关键词: Excel 生物统计学 方差分析 双因素 重复观测值 《生物统计学》是对数据资料进行收集、整理、分析、解释的科学[1],在《生物统计学》教材中不仅提供了如何通过合理的试验设计获得理想的数据资料,还提供了各种数据资料分析方法,是所有高等学校本科生的必修课。《生物统计学》是畜牧、兽医、农学、林学、微生物、医学等生命科学领域不可缺少的统计工具,越来越多的数据分析离不开生物统计学原理与方法,随着计算机技术的发展,已有更多软件被应用于《生物统计学》,如SPSS[2-4],Excel[5],SAS[6]等,但是不同统计软件具有不同的统计特点,如Excel统计功能虽然简单,但是操作方便,分析出来的结果更为直观,更适合《生物统计学》初学者。《生物统计学》由于公式比较多,理论相对深奥,因此高等学校本科生对这门课程的学习兴趣相对不高。本文主要介绍如何利用Excel对双因素有重复观测值方差分析,以案例的形式详细阐述其分析过程,希望通过本文的应用与探讨提高学生学习《生物统计学》的兴趣,并增强学生分析数据能力。 1.分析工具库的安装 Excel一般并不直接带着“分析工具库”这一模块,需要在Excel的基础上自己安装,安装步骤:Excel的工具加载宏分析工具库确定。 2.双因素有重复的方差分析 双因素有重复观测值方差分析,一般适用于双因素试验设计的数据分析,而且是不同因素水平组合(处理)的观测值需要2个或2个以上才可以运用此分析模块。 2.1数据资料的建立 例1:为了从3种不同原料(A)和2种不同温度(B)中选择使酒精产量最高的水平组合,每一水平组合重复4次,试进行方差分析[1]。数据资料建立如图1,可以将原料(A)放在行上,温度放在列上。 2.2单因素方差分析过程 在Excel中:工具数据分析方差分析:可重复双因素分析,点击确定进行分析,输入区域:选择原始数据(包含行和列的标志在内);每一样本的行数:4,也就是填写重复观测值的个数;a(显著水准):0.05(或者0.01),输出选项:输出区域处选一空白处,单击确定按钮,具体选项见图2。 2.3 结果分析 结果部分见图3,图3只是对数据进行了描述统计量分析,只是简单地列出了不同水平组合的样本大小、平均数、方差、总和等信息,从此结果可以初步看出,每个组合的样本大小均为4,A2B2组的酒精产量均值(15.5)是最小的,而A2B1的酒精产量均值(49)是最大的。 方差分析的最终结果见图4,针对所有数据资料的变异来源分为样本行(在此例中为不同原料)、列(本例中为不同温度)、交互(原料与温度的互作)、内部(随机误差),分别列出了平方和(SS),自由度(df),均方(MS),F值(F),相伴概率(显著性概率P-value),F的临界值(分位数,F crit)。根据图4的结果可以有2种方法判断结果,其一是直接根据显著性概率判断,也可以根据F值判断。由图4可以看出,利用相伴概率判定结果如下,不同原料(样本):P=0.039486 如果根据F值判定,不同原料(样本):F=3.888219 F临界值=3.554561,因此不同原料的酒精产量差异显著。不同温度(列):F=44.66207 F临界值=4.413863,因此不同温度的酒精产量差异显著,如想看是否会差异极显著需要返回到图2,在a处输入0.01,然后重新判定结果。交互:F=1.582673 3. 讨论 在双因素方差分析中Excel数据资料的建立是十分方便的,基本按照将一个因素放在行上,另一因素放在列上建立数据资料就可以,而SPSS统计软件的数据建立[7]需要将同一因素的所有水平建立在同一列里。Excel在结果输出时候则给出了相伴概率P和F值这两种结果,可以以两种方式对结果进行分析,而SPSS只是以相伴概率P为依据判定结果相对单一[7]。可以看出,利用Excel进行双因素有重复观测值方差分析虽然从数据的建立、分析过程、结果分析等方面来看,操作相对比较方便适合初学者,但是也有不足之处,当方差分析结果是差异显著(或极显著)时,不能对数据资料进行进一步多重比较。 生物统计学论文:Excel在《生物统计学》分布中的应用与探讨 摘 要: 本文主要介绍了Excel中的CHIDIST函数和CHIINV函数在分布中的概率和临界值计算,并用实际例子演示其操作细节,方便学生或其他人员利用Excel直接获得概率或临界值。 关键词: Excel 生物统计学 分布 CHIDIST函数 CHIINV函数 1.引言 《生物统计学》是研究数据资料的收集、整理、分析和解释的一门科学[1],是畜牧、兽医、农学、微生物、医学等领域不可缺少的统计工具,越来越多的数据分析离不开生物统计学原理。《生物统计学》中的上机实习是提高学生动手能力和解决问题能力的重要环节,我们在本次教学改革与实践中已经把二项分布、正态分布、普哇松分布、F分布、卡方()分布等的概率计算纳入《生物统计学》实践教学中,一方面让学生针对不同数据清楚分布类型,针对不同分布类型选用不同Excel函数模块,另一方面通过不同分布概率计算,将课本上所学的知识很好地应用于实践数据分析中。本文主要介绍的是Excel中的CHIDIST和CHIINV函数在分布中具体应用情况及注意事项。 4.结语 随着计算机技术的发展,已经有更多软件被应用于《生物统计学》,如Excel[2],SAS[3],SPSS[4]-[6]等,对二项分布、正态分布、普哇松分布、F分布、分布等常用分布的概率计算来说Excel显得简单多了。虽然《生物统计学》后面的附录中一般提供分布的临界值表,但是有其局限性,即当自由度(df) 40时书本上就查找不到其临界值了。因此本文主要介绍了Excel中的CHIDIST函数和CHIINV函数在分布中的概率和临界值计算,方便学生或其他人员利用Excel直接获得概率或临界值。 通讯作者:白俊艳 生物统计学论文:关于生物统计学教学方法的探讨 摘 要: 生物统计学是一门应用性和理论性都非常强的课程,对于理论的掌握需要很好的数学基础,而实践应用需要熟练地运用相关的分析软件。因此,无论对学生还是老师来说,生物统计学都是大学里面难度最大的专业课程之一,在教学过程中应采取多样方式进行授课,传统和创新并重,并结合大学慕课平台,以案例分析为主线,充分调动学生学习主动性。 关键词: 生物统计学 教学方法 实践应用 慕课平台 生物统计学是所有生命科学专业里面最重要的专业课程之一,它的基础是高等数学,概率论、微积分及线性代数是这门课程理论知识体系的核心工具,学好这门课程具有相关的数学基础是基本要求。生物统计学归根结底是为了应用,掌握相关的分析软件是学好这门课程的另一个基本要求。如何把理论体系和实践应用有机地结合起来,是教学中最核心的任务。作者在多年的生物学统计教学的基础上,从以下几个方面阐述这个问题。 1.理论知识的掌握 生物统计学是统计学的手段运用到生物学研究中,因此学好这门课程首先要熟练地掌握统计学相关理论知识。一般来说,高校在学生大一大二的时候开设与数学相关的所有课程,如概率论、线性代数等,为了更好地衔接,生物统计学课程就安排在大三的上学期。生物统计学很多的知识点和概率论与数理统计这门课程高度重合,很多情况下就是对这门课程的一个回顾,这对刚刚学完这门课的学生来说,掌握起来相对简单。而整个理论体系里面的难点是如何把统计学知识和生物学结合起来,这需要学生从思维上真正认识到统计学只有运用到实践中才能发挥作用,尤其在生物学领域中,统计学这个工具在具体的方案解决中的运用才是其生命力的体现。这就需要在教学过程中通过一个个案例分析让学生真正了解统计学是如何运用到实际应用中的,这对他们以后进行毕业论文实验结论的分析有重要的意义。 2.案例分析 上面提到理论知识的真正掌握是运用在实践中,生物统计学教材上也给予大量生物研究方面的案例,但不同的教材偏重点不同,如杜宋骞主编的教材,就是偏重于遗传学方面的知识运用。而你所面对的学生,以后进行的毕业论文研究涉及生物领域的方方面面,因此你所需要进行的案例分析不要仅局限于课本上,而要在各个领域搜寻典型的案例,尽可能地涵盖生命科学的几个主要学科,使学生以后面对任何方面的问题都能够找到相关的借鉴。另外,案例分析要注重案例的代表性和普遍性,尽可能地通过一个案例衍生出多种生物统计学的解决方案,让学生掌握在何种情况下运用何种分析方法,每种分析方法的适用条件是什么,各自的优缺点等。这是生物统计学最精髓的地方,经过这门课程的学习,让学生把这个工具真正运用到实践中,因此这是生物统计学教学的重中之重。这对教师的要求非常高,只有亲身在科研领域进行多年研究的老师才能胜任。因此在选择授课老师方面,科研经验丰富,带过多届研究生的导师是最佳人选。 3.分析软件的运用 生物统计学的计算是一个非常复杂的过程,一个简单的生物统计学分析要伴随大量的计算,如果仅靠人力计算,效率低不说,而且容易出错。在很多年前,统计学相关的软件就已经开始应用到生物统计学的领域。最著名的是SPSS软件,其他的像R,METLAB,ORIGIN等也在各个领域得到广泛的使用。正如前面所说,生物统计学授课的最根本目的是应用,因此理论知识转化到软件的操作,是这门课程的最后一步。SPSS功能强大,可以实现绝大多数的生物统计学分析,如果完全熟练地掌握这个软件工具,所需要的时间远远大于这门课的课时;因此在有限的教学时间里,应尽可能地把生物统计学最基本和最典型的分析教授给学生,并以此作为一个引子,在课余的时间里,让学生自学,根据自己的需要确定掌握到什么程度。老师的作用是把这个软件介绍给他们,并且开启应用的大门,里面的“宝藏”让学生自己挖掘。 4.大学生慕课平台的使用 大学生慕课平台已经开始在中国大学教育体系里崭露头角,这种新形式的教学方法近几年来取得瞩目的成绩。生物统计学这门理论和实践并重的专业课程,如果借助此平台,将会进一步达到课程的核心要求。尤其是关于软件的应用方面,老师可以把相关的操作通过视频讲解的方式到这个平台上,让学生随时都可以查阅,这对他们熟练掌握生物统计学的应用起到事半功倍的作用。在以后这些学生进行毕业论文里面数据分析的时候,慕课平台可以提供他们所需的解决方法,同时平台的互动性也可以让他们随时获得老师的线上线下支持。 生物统计学在大学中的地位决定了这门课程的重要性,相关的教学方法研究探讨将一直进行下去,其核心是更好地应用,让学过这门课程的大学生真正把这个工具应用到实践中。学以致用,对生物统计学来说,尤为重要。 生物统计学论文:水产类生物统计学课程特色建设与教学改革 [摘 要]水产生物学科是门实验性的学科。广东海洋大学水产学院生物统计学课程的课程设置,以及教学内容与方式需要改革。水产类生物统计学课程特色建设与教学改革对策,可以从课程设置、学生思维方式培养、教学内容与方式、考核方式、课程建设几方面进行。 [关键词]水产;生物统计学;教学改革 生物统计学是应用概率论和数理统计的原理和方法研究生物界数量变化规律的学科,属于数学在生命科学领域中的应用学科。其基本任务是研究生物学领域数据资料的收集、整理和分析方法,并对数据分析结果做出合理的解释。[1]生物统计学是生物类、植物生产类、动物生产类、食品科学类、水产类、环境科学类等相关专业的专业基础课,是一门应用性很强的方法论学科。尽管在基本概念和基本原理的讲述上,各专业相差不多,但在有限学时内具体授课内容的选择上,在例题、习题的选择与编写上,在试验设计方法等问题上,不同专业差别还是很大的。21世纪以来,随着社会的发展和科学的进步,高等教育的培养目标从以知识传授为重点转向以能力培养为重点;从培养能够继承和使用知识的人才转向培养能够发现和创新知识的人才。[2]这种人才培养目标的转变给高校课程教学提出了更新、更高的要求,同时随着水产学院申博增硕的成功获批,针对水产类专业的生物统计学课程特色建设与教学改革也势在必行。 一、问题分析 (一)课程设置 广东海洋大学水产学院现有三个专业,即水产养殖学专业、海洋渔业科学与技术专业和海洋科学专业。作为一门重要的应用数学,多年来生物统计学一直是各专业的专业基础课,普遍应用于各专业的毕业试验设计和毕业论文撰写中,其在水产科学研究中具有十分重要的作用。然而各专业在本门课程的设置上并不一致,如教学大纲不一致、授课学时不一致、授课方式不一致、考试方法不一致、授课学期不一致等。不同专业的授课教师各自为政,缺乏沟通与交流,这不利于整个水产学科的发展,也不利于课程的后续发展与建设,更不利于硕、博课程的衔接与深化。 (二)教学内容与方式 首先,生物统计学应用数理统计对随机现象的统计规律进行演绎和归纳,涉及概率论、统计学、生物学及它们的综合应用等多方面,概念多、公式多、数据多,一些内容较为抽象,很多学生对该门课程有畏惧心理。学生普遍认为该课程较难,表现在概念难以理解、思维难以展开、问题难以入手、方法难以掌握、习题难做,因此对本门课程缺乏兴趣,课堂学习积极性不高。此外,由于课堂互动少,与水产科学实践联系不紧密,教师过分重视教的过程,学生不能亲自体验收集、处理数据的过程,因此学生难以深刻理解统计学的本质原貌。 其次,在教材的选用上,以《概率论和数理统计》为名的教材很多,但大多仍是基本沿用数学专业的教材体系,数学学科性太强[3],重数学理论,轻水产应用,数学与水产不能相互融合。以《生物统计学》为名的教材也较多,如杜荣骞的《生物统计学》(高等教育出版社)[4]、明道绪的《生物统计附试验设计》(中国农业出版社)[5]等,其编写主线都是先概率、后统计、再试验设计。这些教材较传统的概率论与数理统计更加合理,充分考虑了授课学时的安排,少概率、多统计;理论部分恰到好处地压缩,应用部分适当加强,在实践中更易于被学生所接受。我们曾采用杜荣骞主编的《生物统计学》,虽然其强调了在生物科学上的应用,但其例题和习题多为以动植物的遗传、变异为主,需要有较好的生物知识,对水产学科来说有些脱节,学生在学习了较难的理论后难以具体化、形象化,容易丧失学习的兴趣。 最后,为了应付传统的单一笔试的考核方式,学生需要进行大量的习题练习。学生把精力都放在了记背公式、过程的推导和演算当中,忽略了对知识背景的理解,如果题型一变,马上不知如何解答。一道简单的方差分析就要花费学生大量的时间,考试信息量受到限制,这些考试内容在学生以后的计算机应用中又基本用不上,这无疑加重了学生的学习负担。 二、课程改革对策 (一)课程设置改革 为充分利用教学与教师资源,我们将课程更名为水产生物统计学,并作为院级限选课提出,强调了本课程在整个水产学院各专业课程设置中的重要性。课程采用统一的课程名称、课程号,课程教学大纲及课程考核,课程学时设置为48学时,其中理论授课学时为36学时,实验上机学时为12学时,理论与实验学时比为3∶1,基本保证了该门课程理论教学和实践教学的要求(对多数高校而言,一般设置为40学时或更少)。为了保证本课程先修课程的顺利完成,让学生掌握必要的专业知识,且与学生毕业论文设计相衔接,授课学期设置在第六学期较为合理。 (二)注重学生思维方式的培养 在学生思维方式的培养上,应注重启发式的教学原则。广东海洋大学是一所以教学型为主的大学,而水产学院在学校的发展中扮演着教学、科研并重的角色。水产生物统计学是一门理论基础强、实践强的学科,在学时较少、学科研究日益深入发展的要求下,如何充分发挥学生的主动性和积极性,从“接受知识”转向“主动应用”,是生物统计学教学与实践的主要内容。启发式的教学原则,就是以激发学生的主动性思维、唤起学生的求知欲和兴趣为出发点,科学地引导学生主动思考,让学生将知识融会贯通形成技能,发展学生智力、挖掘学生潜力。首先,在知识的传授上,要“两少两多”,即“少概率、多统计;少理论,多应用”。学习什么情况下用什么方法进行统计分析,要比学习这个方法本身如何统计更重要。现在的统计方法,都可以由很多专业的统计软件来完成,甚至你只要知道用什么方法,怎么输入数据,一个菜单就搞定了,也就是说,不管你方法对不对,总会有结果出来的。因此,培养学生主动分析的能力更为重要。 (三)教学内容与方式改革 1.强化海洋、水产特色 根据水产学院各专业的人才培养特色与课程体系特征,我们以海洋水产类试验方案设计、数据分析与处理等为课程应用导向,突显海洋、水产特色。我们以蔡一林、岳永生主编的《水产生物统计》[6]为教材,以各专业教师科研实践的实际案例为补充例题及习题,深入浅出地介绍试验设计的基本原理,并引导学生学习和掌握如何合理有效地获得数据并对数据进行分析推断的原理和方法。由于与专业紧密相连,举例对象学生熟悉,这自然减少了学生学习的畏难情绪。 2.优化教学内容 在教学内容的设计上,除基本统计原理外,我们根据各专业实践在有限的课时内优化教学内容。概率论是整个统计的理论基础,在教学上要注意讲清概念、减少理论,加强引导。在概念的讲解上,要注意深入浅出,简明易懂。对于一些证明推导,则可以适当略去,只要说明问题的背景、来源、结果及应用的方面即可。在统计上,要加强对基本统计理论的讲解。基本的分布、方差分析、简单的相关和回归基本就解决了水产学科本科教学、科研的大多数问题。我们没有必要为了解决10%的问题而去花90%的时间。此外,一些简化公式都是为了手工计算而设计的,由于可以使用电脑完成计算,这部分内容完全可以略去。 3.改革教学方法 水产生物学科是门实验性的学科,很多生物学现象及其原理都是在试验中发现,并通过实验加以验证得出结论的,因此,试验设计的好坏直接影响到结果的分析及其结论的正确、可靠与否。本课程把理论与实践相结合的教学作为重要的教学手段。 (1)在理论教学中做到以下几点。①从各专业的背景出发,建立抽象理论与学生熟悉的具体问题之间的联系,通过比较研究,使学生掌握各种试验模型的假定及其应用。②采用探索探究式、互动式教学方法,启发学生思维,拓宽学生思路,引导学生用科学研究的思维方式思考问题;由以教师“讲”为主,转变为以学生“学”为主,使得教师讲授与学生自学、讨论和研究有机地结合起来,提高学生分析问题和解决问题的能力。③采用课外阅读文献、课堂评述等方法,重视培养学生独立获取知识的能力,为学生终身学习和创新奠定基础。④精心设计多媒体课件。多媒体课件除具有一般多媒体课件形象、生动的特点外,还要根据本课程特点展示数据的动态分析过程,尽可能使课件融教学性、科学性、艺术性和技术性为一体,激发学生的学习兴趣,提高教师的教学效率。 (2)在实践教学中,分三个层次进行实践性教学。①通过试验设计的方法练习,加深学生对基本原理理解的基础实践。②结合专业提出课题,由学生组织设计及分析,并进行课堂讨论的综合性、设计性实践。③根据专业,由学生自行选题、设计并分析推断的研究性实践。 4.切实用好“多媒体教学” 随着计算机技术的发展,多媒体日益成为重要的教学手段。[7]它以计算机为主要媒介,把文字、图形、图像、音频和视频等信息媒体结合起来表达教学内容。多媒体教学能使课堂变得生动活泼,从而实现传统的教学方式无法达到的效果,是高校教学改革的一项重要内容。然而在实践中,“多媒体”的“多”往往被单一计算机取代,多媒体课件也往往成了简单的PPT演示。笔者曾在《浅谈高等教育多媒体教学中存在的问题》[8]一文中,阐述了现代多媒体教学在带来利的同时其弊同样不可忽视。就生物统计学的多媒体教学而言,其概念多、公示多、统计计算过程烦琐乏味,计算机的应用无疑能起到事半功倍的效果。然而传统黑板的作用也不能忽视。在教学中笔者就曾发现,学生对统计量不知道怎么书写;重要的推导过程在多媒体课件中一闪而过,跟学生的认知思维衔接不上,这反而增加了学生的厌恶感,使学生不能跟着教师的节奏学习。由此可见,多媒体教学也存在一定的弊端。 此外,要注意生物统计学多媒体课件的制作不同于物理、化学等学科(它们强调计算机的模拟功能),生物统计学多媒体课件必须同统计分析软件“链接”。在实践中笔者发现,普通计算器、Excel软件和SPSS统计软件是较为适合的本科教学统计软件。也许大家都忽略了普通计算器的应用,实际上,在任何一台Windows机器上,程序的附件中都有一个计算器,这个计算器虽然不能进行复杂的统计功能,但对于统计中经常用到的统计量基本都能够计算。此外,在电脑上机课上,可以重点介绍Excel的统计功能。严格说来Excel并不算是统计软件,而只是数据处理工具。但它几乎是每台电脑上装机必备的软件,对于大多数的学生来说,Excel统计功能的学习能为他们以后从事非专业统计工作起到很好的帮助作用。专业统计软件采用SPSS软件,由于该软件不需要编程,因此学生较易接受。除了课堂涉及的统计方法外,这些大型软件包的一个主要好处就是菜单丰富,功能齐备,只要有一本参考书,学生就可以方便地掌握各种统计方法。 最后,要充分运用计算机网络。网络教学将为学生提供广阔的学习空间、充足的学习资料和多样的学习方式。比如西安科技大学的生物统计学网站,除了具有精品课程的内容外,还在“参考资料”栏目内设有“教学篇”、“人物篇”、“历史篇”、“故事篇”、“软件篇”、“应用篇”等内容,这不仅能为学生提供丰富的学习资源,还增加了学生的学习兴趣,并可以通过学生反馈来丰富学习资料。 三、考核方式的改革 成绩考核是督促学生复习、巩固所学知识并对教学效果进行检查的重要手段。在传统的笔试考核方式中,学生要把大量的时间花在计算公式的背诵和数学计算上,这种考核方式不能全面、准确地考查学生对各种统计分析方法的掌握和应用情况。要改革考核方式,除笔试外,还应增加电脑上机考试。笔试部分应加强概念的理解和实际应用,不要求背条文、记大量的公式,也不要求繁杂的计算。电脑上机考试部分,应让学生用所学的统计知识和原理,选取合适的统计命令进行统计运算,并能对统计结果进行分析和解释。这样就能将学习、考核和应用真正结合起来,既解决了学生死记硬背的问题,又加强了学生灵活应用所学知识的学习兴趣,真正达到了本门课程的培养目标。 四、课程建设 在课程的建设上,应注重两点。一是加强师资建设,以讲授本门课程的教授、博士作为课程负责人,建设教学梯队,以研带教,以较辅研;教师定期学习讨论,编制更符合水产学院研究特色的教学例题、习题。二是将这门课程作为学生一生的课程,即在本科、硕士、博士三个学习阶段都要开设本门课程的后续,形成一个完整的统计学学习链条,使本门课程能真正服务于水产学院的教学、科研。 生物统计学论文:水产生物统计学课程中学生统计思维能力与应用意识的培养研究 摘要:生物统计学是概率论和数理统计原理和方法在生物学科中的应用,是一门应用性较强的工具学科。该课程因其抽象、难以理解的特点导致学生缺乏学习动力和积极性,难以取得预期的教学效果。本文从学生统计思维能力和应用意识的培养两方面着力探讨了生物统计学课程的教学方法与策略,以期为水产生物统计学教学提供参考。 关键词:生物统计学;统计思维;应用意识 生物统计学是利用概率论和数理统计的原理和方法研究生物数量性状变化规律的一门学科,是应用数学领域的重要学科分支[1]。它涵盖了生物学试验设计、数据收集和数据整理、统计分析方法的选择以及统计结论的得出与解释等内容。生物统计学不仅广泛应用于传统的生物学、生态学、医学、药学和农学等各学科专业中,也是现代分子生物学研究中数据分析的重要工具[2]。数据分析与处理能力是当今生物学领域科研工作者的必备技能之一,且随着生物组学时代的来临,生物统计学的应用更加广泛和深入,生物统计学在高校生物学课程体系中的位置也愈发重要,肩负着培养学生数据分析技能和科研素养的重要使命。因此,生物统计学已成为我国高等院校生物科学类专业的一门基础课程,也是广东海洋大学水产养殖学专业的一门专业必修课。 然而,生物统计学课程不同于其他的理论基础课和专业课,其最大特点是概念抽象、公式复杂、计算烦琐,是一门教师和学生普遍反映难教、难学、难懂的课程,这也导致学生缺乏学习兴趣和动力,难以取得预期的教学效果[3]。为此,本文将结合笔者近年来水产生物统计学的教学实践,就如何培养学生统计思维能力和应用意识进行分析和探讨,以期为水产生物统计学课程的教学提供一定的参考。 一、统计思维能力培养 生物统计学作为一门工具学科,是一种思维方法(或统计思想)在生物学中的应用。学习生物统计学就是要学会利用统计思想分析问题和解决问题。姚亮等(2015)归纳了四条统计思想,分别是或然性思想、小概率原理、大概率原理和信息最大化原理。这些统计思想存在于生物统计学理论体系的各个角落,共同构成了统计学学科的思想基础。为此,生物统计学的课堂中,教师应将核心统计思想的阐述贯穿于基础理论知识讲解中,努力帮助学生理解复杂统计理论和方法的思想本质。 1.注重核心统计思想的讲解是培养学生统计思维能力的首要任务。生物统计学教学活动中,由于较多的数学推理与计算等难点需要讲解,因此会占用教师较多的授课时间和精力,从而面临能力培养难于知识传授的困境,这就与“知识传授与能力培养”的高等教育课程基本培养目标相违背。另一方面,正是因为生物统计学课程较大的教学与学习难度,才更需要学生掌握核心的统计学思想及应用统计学思想思考问题的思维模式,这样才有助于学生更深层次地理解理论性较强的具体统计理论与方法,并将其灵活运用于解决各种实际科研问题。 举例来说,若某事件发生的概率很小,其在一次(或极少次)试验中几乎不可能发生,统计学上将该事件称为小概率事件。小概率事件对应的小概率原理是假设检验理论的思想基础,几乎所有假设检验的推理均是依据小概率原理来进行的。具体来说,首先假定原假设成立并进行检验统计量的计算,推导出其为一小概率事件,那么依据小概率原理则有理由相信原假设在概率上是不成立的;反之,若无小概率事件的发生,则无充分理由质疑原假设。显然,小概率原理是假设检验理论最为关键的思想基础。倘若教师在讲授假设检验理论之前注重小概率事件原理的讲解,便能帮助学生更好地理解统计推断的推理过程和判断依据。同样,注重或然性现象(随机性现象)、大概率原理以及信息最大化原理等统计思想的讲解,对于帮助学生透彻理解统计学基本理论、培养学生统计思维能力均具有十分重要的作用。 2.模型构建训练及实例结合教学是培养学生统计思维能力的主要途径。源于数学学科分支的统计学可以理解为对现实问题的抽象概括,即现实统计问题的模型化表达。比如,生物统计学中的方差分析将总变异分解为组内变异和组间变异两部分,分别代表误差和试验的处理效应,并将生物学中的各种控制试验采用统一的符号及线性公式来描述,进而计算统计量来衡量因素的效应值。教学过程中教师可要求学生将实际科研问题中的因素、水平、重复、组间、组内等具体名词代入方差分析的理论线性模型,反复开展模型构建训练,以加深对方差分析的理解。再如假设检验,一般将检验过程分为“假设提出”、“选择及计算统计量”、“确定显著性水平”和“统计推断”四个步骤,而任何实际问题的假设检验分析均可构建为由这四个步骤构成的模型。课程讲授初期务必严格要求学生遵守“四步走”的分析流程,进行统计模型的构建训练,不断增强学生对该统计模型的熟悉程度,这样做,让同学们在更好地掌握统计学理论知识的同时,又培养了其模型思维能力。 实例结合教学是生物统计学教学的重要方法,也是模型构建训练的重要组成部分。课堂教学活动中,教师可选择一些贴近生活、科研与生产的实例来讲解抽象的统计学理论和模型。比如,笔者在讲解假设检验理论时,选用水产饲料装包机工作是否正常的实例来讲解假设检验的基本步骤。首先提出原假设和备择假设,讲解两种假设各自表示的实际含义;根据“装包机是否工作正常”及“额定标准”确定检验统计量为样本均值并计算;确定P值后,做出统计推断,并解读统计结论所代表的实际统计学含义。 通过以上模型构建训练和实例结合教学,将抽象的统计学理论、方法与具体的实际问题相结合,达到化繁为简的目的,进而提高生物统计学的教学效果。当然,模型训练与实例结合教学是一项系统工程,需要教师投入更多的时间和精力备课,并循序渐进地将其贯穿于整个生物统计学的教学过程。 3.计算机辅助分析训练是培养学生统计思维能力的有效措施。生物统计学基本理论往往涉及复杂的推理和计算过程,而作为生物专业的学生并无必要完全掌握其中的每一个具体细节和过程。从生物统计学课程的教学目的来看,基本原理和知识的讲解固然非常重要,但更应强调对学生的生物学试验设计、数据收集、分析以及处理技能的培养。生物统计学教学的最高目标是让学生从抽象、复杂的统计学知识中解放出来,学会利用计算机统计工具高效地进行生物数据的分析、处理和解释。更为重要的是,计算机辅助分析过程中的数据录入、统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断以及结果的解释等各环节的实训操作是学生对统计思想、统计模型的再次复习和巩固,是培养学生统计思维能力的有效措施。 二、统计应用意识培养 生物统计学是探讨生物学研究的试验设计、数据收集与整理、分析与推论,并最终从样本信息中获取有关总体的科学可靠的结论的科学,是将数学方法应用于生物学研究领域的工具学科,是生物科学应用型人才的必备知识,也是广大科研工作者从事科学研究的重要工具和手段。因此,着力培养学生综合运用生物统计学知识和方法的能力、增强学生分析问题与解决问题的能力,进而提高学生的综合素质和科学素养是生物统计学课程教学的又一目标。 1.教材选择与课程内容体系的优化。教材是体现教学内容和教学要求的知识载体,也是教学最基本的工具,它不仅是教师进行教学的依据,而且是学生获取知识的重要资料。生物统计学课程主要包括统计理论知识和统计软件的使用两部分内容,二者相互依存,不可分割。因此,教师应结合课程属性,选择统计理论与实际学科相结合、统计原理与试验设计相结合、统计学方法与统计软件相结合的生物统计学教材进行教学较为合适;同时选择若干具有一定实用性且难易程度、侧重点不同的参考书让学生课后参考学习,以取长补短,开阔学生视野。其次,在生物统计学课程课时减少和教学内容增加的现实背景下,课程内容体系的编排和优化在兼顾该课程的理论性的同时,更要突出其应用性和实践性。也就是说要根据教学内容的难易程度和理论的系统性,合理分配学时;尽量压缩复杂统计学定理的证明和公式数理推导等内容,相应增加统计学基本理论和统计分析方法及其应用的内容。 2.加强生物统计学的计算机辅助实验教学,重视知识的应用性。计算机技术的发展给统计学带来了巨大的变化,它帮助科技工作者摆脱了繁重的手工计算的麻烦,同时计算机技术的发展和计算机技术在统计学中的应用,为培养学生分析问题、解决问题的能力,提高其综合素质提供了广阔的空间。因此,教学过程中应适当压缩统计学理论的教学时间,注重统计学软件的操作,增加学生上机操作时间。笔者在各基本理论知识讲授完毕之后,开设相应实验课程,讲授统计软件的使用方法和演示例题的计算及分析过程;同时,要求学生结合实例,进行计算机软件的操作,重点掌握统计软件的数据录入、储存,各种基础统计方法的选择与应用、适用前提条件的判断、结果的解释等内容。在计算机辅助实验教学中,利用统计软件把基本原理与统计方法的实际应用有机结合起来,不仅使复杂的统计数据处理工作变得简单,而且充分调动了学生的主观能动性和学习兴趣,从而提高了学生的统计学应用能力。 3.合理运用案例教学和专题训练,强调知识应用性。生物统计学课程的理论性强、内容抽象,照本宣科的传统教学方法,更会使学生失去学习兴趣,不利于培养学生独立思考能力,且难以取得良好的教学效果。案例教学是实现以应用能力培养为导向的生物统计学课程教学改革目标的一个重要手段。教师将生物学领域的科研工作或生产实践等案例贯穿到教学过程中,应用统计学理论知识对试验设计、方案制订、样品采集与测量、数据收集整理、数据的统计分析等各个研究步骤进行讲解与分析,既增强了学生的学习兴趣,又培养了学生的统计学思维及统计学应用能力。教师在案例选择上,尽量减少陈旧的、与社会发展不相适应的实例,及时增加统计学课程呈现的新理论、新方法和新应用,将反映专业发展最前沿的成果实例转化为教学内容,使学生在掌握统计学理论的同时及时了解专业技术发展和应用的最新动态,与时俱进,适应专业发展的需要,提高学生的科研素质。 专题训练是培养生物统计学应用能力、达到从感性认识到理性认识的又一有效途径。教师可以将统计学课程内容分为若干模块,每一模块包含若干统计学方法,并分专题讲解各种统计方法和理论在生物学中实际应用。通过专题训练培养学生提出问题、分析问题和解决问题的思维习惯,引导学生合理、科学地应用统计学方法,进而逐步掌握生物统计学的基本原理及常用统计方法。 4.改革考核方式,突出统计工具的运用能力。考试是高等院校的一个重要教育制度,考试成绩是检验教学质量和学生学习效果的一项重要指标。考核方式的合理与否,决定着教学效果的好坏以及学生学习积极性能否得到最大限度地调动。目前我国许多高校的考试制度和考核方式缺乏一定合理性和灵活性,如以闭卷考试为主和限定的考试题型等。就生物统计学课程而言,这种考核方式不能真正体现生物统计学课程的本质属性,不能全面考察学生对生物统计学原理的掌握及运用能力。为此,笔者认为生物统计学的考核方式应实行考查学生掌握理论知识与统计方法应用技能结合情况的综合考核方式,将考核成绩分为三个部分:平时成绩(占20%,包括课堂表现、出勤率、作业情况)、理论考试成绩(30%)和上机操作考试成绩(50%)。闭卷考试命题应突出基础性和实用性,少出或不出理论性强但无实际应用的偏题,同时考虑学生掌握基本知识的程度及灵活应用知识的能力;上机操作考试部分是在计算机上进行试验数据的整理、输入、分析和统计结论的获得等,是考查学生应用统计学软件对常用统计方法的分析运用能力。采取闭卷考试和上机操作考试有机结合的考核方式,同时加大上机操作的考核比重,既调动了学生学习的主动性,摆脱了单纯的应试考核模式,又培养了学生运用统计学理论和方法解决实际问题的能力,提升了学生的统计学应用能力。 三、结语 针对生物统计学课程的属性和特点,笔者认为生物统计学的教学既要注重学生统计思维能力的培养,也要重视学生统计学应用意识的培养。为此,本文探讨了培养学生统计思维能力的主要途径和方法,主要包括统计思想讲解、模型构建训练与实例结合教学及计算机辅助分析训练;同时,本文还从教材选择与课程内容体系的优化、加强计算机辅助实验教学、合理运用案例教学和专题训练及改革传统考核方式等方面阐述了培养学生统计学应用意识的教学策略。随着生物组学时代的来临,科研数据分析和处理能力将显得尤为重要,相信以上教学方法和策略的应用,将会显著提高学生运用生物统计学知识分析问题、解决问题的能力,帮助学生抓住生物统计学的发展和应用机遇。 生物统计学论文:统计分析软件辅助生物统计学教学的探索与实践 摘要:《生物统计学》是生命科学相关专业的重要专业基础课,也是相关领域科学研究中不可或缺的重要工具。然而其教学内容抽象,在现有的教学方法和手段下,学生难以掌握相关理论且实际应用能力偏弱。为了提升教学效果,作者在前期教学基础上,提出利用统计分析软件辅助《生物统计学》教学的教学模式。实践证明,该模式能帮助学生克服畏难情绪,有效激发学生的学习兴趣,从而提高教学效果。 关键词:统计软件;生物统计学;本科教学 生物统计学是数理统计原理在生物医学领域的应用。作为生物医学类各专业的重要基础课,该课程旨在培养学生具备统计思维,能科学地设计试验方案、收集整理试验数据,并在此基础上正确选择、应用统计原理与方法对试验结果进行分析,从而达到解决生物医学研究和实践中的实际问题的目的。通过该课程的学习,可培养学生分析、解决问题的能力,有利于提高学生的综合素质。 然而,当前生物统计学教学面临诸多挑战。一方面,当前高校教学的发展趋势是以适应社会需求为导向,突出应用性,因而专业基础课学时有不同程度的缩减,生物统计学仅有32课时,教学时间有限。另一方面,生物统计学包含众多关联度高的抽象概念,公式多且难记忆。传统教学模式以教师讲授为主,教师既要介绍基本概念和原理,又要通过实例阐释统计方法的应用,教学难度大;而学生要记忆大量公式和概念,还要通过反复练习巩固、掌握基本的试验设计和统计分析方法,学生普遍反映难以真正理解生物统计学的作用,不会灵活应用相关知识来解决实际问题,甚至不能正确地描述数据。课程结束后,学生会迅速遗忘学过的大部分知识,面对毕业设计和生产实践中遇到的问题一筹莫展。 如何突破教学难点,在生物统计学有限的课堂教学时间内提高教学效率,让学生真正的学以致用呢?通过近年来的教学实践,笔者认为,重视和加强统计分析软件的辅助教学作用是提升生物统计学教学效率的重要途径。 一、统计分析软件excel和SPSS简介及应用 (一)Excel的功能及其在生物统计学教学中的应用 Microsoft Excel是微软公司推出的办公软件Microsoft office的组件之一,提供大量统计函数,使用Excel可以实现如下统计分析功能。(1)用于数据整理和分析。试验过程中获得的试验数据首先要输入到统计分析软件中进行保存和整理。Excel提供求和、求平均数等简单运算,使用者可在Excel中对试验数据进行初步整理后,再将数据导入其他统计软件进行进一步的统计分析。(2)用于统计图表绘制。以Excel2003为例,Excel提供了含柱状图、折线图在内的共14种标准图表类型供用户选择;用户还可以根据需要对图表区、绘图区、坐标轴和图表标题等的格式进行修改。(3)统计函数分析。Excel提供包括数学函数、文本函数、逻辑函数以及统计函数等基本函数供用户使用,如COUNT、MAX等描述统计函数以及AVERAGE、STDEV等统计分析函数,可以帮助用户完成简单的统计分析和假设检验;Excel还在其分析工具库中提供了一些统计分析程序,如t检验、方差分析及回归分析等。因此,Excel友好的用户界面和强大的统计计算功能使其除生物统计学外,在会计、经管等专业的本科教学中得到了广泛应用。 (二)SPSS的功能及其在生物统计学教学中的应用 SPSS软件是国际认可的专业统计分析软件之一,最初由美国斯坦福大学的三名研究生于1968年开发成功,该软件操作简单易学,能够快速准确的对大量的、复杂的专业数据进行统计分析。此外,SPSS还具备强大的制图功能,可为用户提供可视化的分析结果。因此,它是另一个适用于生物统计学教学的重要统计分析软件。 SPSS的功能详解如下:(1)数据导入。SPSS软件既可直接建立或打开SPSS类型的数据文件,也可导入Excel、ASCII等数据文件,可以实现和检测仪器输出原始数据的无缝对接。(2)基本统计分析。SPSS可方便的实现数据汇总和描述性统计分析,用户获得的分层报告中给出了包括中位数、最大/小值、方差等常规描述统计结果。(3)SPSS的复杂统计分析功能。SPSS几乎涵盖了生物医学研究可能用到的所有的统计方法,如方差分析、聚类分析、平均数的检验、回归分析、判别分析等。(4)SPSS的绘图功能。在SPSS中各种统计图既可以由相应的统计过程产生,也可以由用户直接调用“Graph”菜单实现柱状图、散点图、饼图、时间序列图、频谱图等多种类型图表的绘制。 综上,Excel与SPSS统计分析软件各有特色,前者使用较方便、通用性强,适宜生物统计学初学者使用;后者的专业性更强,在学生积累了一定统计学原理的知识储备后,可逐渐加强对SPSS软件的学习,进一步提高自身分析复杂试验数据的能力。 二、统计分析软件辅助教学,提高教学效果 (一)激发学生兴趣,变被动学习为主动学习 从心理学的角度看,兴趣是人对客观事物的一种积极的认识倾向,它推动人去探求新的知识,发展新的能力。对于生物统计学这样一门逻辑思维严密、概念抽象、计算繁杂的课程而言,引入统计分析软件可以在一定程度上提高学生的学习兴趣,调动其学习的主动性,这将大大促进学习效果。例如,在讲授“数据收集整理”内容时,我们设定了如下教学场景:检测纳米材料导致老鼠肺部炎症的情况,要求学生将教师提供的或自己参与实验获取的原始数据录入统计软件,后续学习中利用统计软件对数据进行进一步的整理,包括定性/定量数据的转换、次数分布图绘制,配合正态分布和t分布曲线,可使学生对一些理论分布有了直观的感性认识。学生还可以继续使用统计分析软件对这些数据进行假设检验等统计分析,避免了传统教学单纯讲解教科书上抽象原理和例子的抽离感,使学生真正投入到学习中去。 (二)梳理教学内容,提高学生的实际应用能力 作者结合自己多年来从事生物医学研究的经验,将教学内容整合、梳理为基本统计原理、统计方法、统计分析软件应用及试验设计四大块。在教学实践中,为了提高学生的实际应用能力,遵循以下原则:(1)减少抽象概念和公式推导的讲授、弱化计算,在讲清基本统计原理的基础上,集中精力介绍统计方法的适用范围、统计结果的描述和解释。(2)增加生物医学工程研究实例讲解,让学生接触到本专业研究的前沿知识,具有鲜明的专业特色。(3)将统计软件的使用融入到日常教学内容中:教师在每章理论知识讲授完毕后,立即演示Excel和SPSS软件在本章节的应用。此外,预留一定的教学内容(如方差分析)要求学生自己查找资料、制作课件,并走上讲台介绍统计软件在该章节的应用,加深学生对统计原理的理解。通过此环节学生进一步熟悉运用了统计软件分析数据的方法,掌握了统计分析结果的判读和描述方法。通过上述理论学习和实践训练,提高了课堂教学的效率,也有助于提升学生解决实际问题的能力,达到学以致用的目的,为学生顺利撰写毕业论文和从事相关科学研究打下了良好的基础。 三、结语 实践证明,利用Excel和SPSS统计分析软件辅助《生物统计学》课程教学,能有效激发学生的学习积极性和热情,显著提高了教学效率和学生的学习效果。更重要的是,让学生掌握了利用统计分析软件整理、分析复杂试验数据的方法,可以真正利用《生物统计学》理论解读数据背后隐藏的试验规律,获得分析和解决实际问题的能力,全面提升该课程的教学质量。 生物统计学论文:《生物统计学》教学方式的探索和实践 摘要:生物统计学是运用数理统计的原理和方法来分析和解释生物界各种现象和试验调查资料的一门科学,在生物学、食品、农学、林学、医药、卫生、生态、环保等领域已有广泛应用,是生物学科各专业学生的必修课和工具课。本文以生物学专业的视角根据人才培养目标和生物统计学课程特点,通过改革教学模式、教学方法和考核方式等途径提高学生生物统计学知识的应用能力。 关键词:生物统计学;教学方式;实践教学 生物统计学是数理统计在生物学中的应用,它是用数理统计的原理、方法来分析解释生物学中各种现象和实验调查资料的一门科学。生物统计学是本科生专业必修课,对提高学生的科研能力和综合素质有重要意义。生物统计学,不仅提供设计科学试验和收集数据的方法,而且也提供整理和分析数据、得出科学结论的方法。同时,生物统计学也是一门理论性和实践性较强的课程,课程内容广、概念多、公式多;加上学生缺乏背景知识,对该课程认识不够,使这门课程有教师难教,学生难学、难记、难用的“四难”课程之称[1,2]。从2012年开始,我校生物统计学教研组针对课程特点,重新确立了教学目标和教学计划,改进教学方式,增加学生上机操作训练,使学生由传统的学习统计基础知识向掌握具体数据处理和分析方法的目标上转变,将过去以笔试为主的考试方式转变为基础知识测试和统计分析方法应用相结合的考核制度,从源头上使教学模式向注重人才培养和提高学生科研素质上转变。经过教研组全体教师的努力,生物统计学的教学质量和教学水平得到了大幅提升。笔者根据两年来的生物统计学教学工作的实践,结合课程特点,对生物统计学课程教学方法的探索和实践作如下总结。 一、确立教学目标、调整教学计划 2012年前,我校生物统计学,主要由数学专业的老师进行讲授,教学内容以数理统计为主。学生学习本课程后,仍然无法将统计学这一工具应用于生物学的相关领域。针对这一情况,学院领导研究决定生物统计学这门课程由学院相关专业的教师授课,教研组接到通知后进行了研究部署。笔者在确立人才培养目标时,首先将生物统计学课程定义为工具课。在确保这一基础后,笔者根据我校本科生培养目标,将生物统计学的目标明确为:以一线教师和科研工作中最常用的统计分析方法为内容,要求学生了解现代科学研究的基本方法、统计学基本概念和主要参数的意义;理解生物学实验设计方法和常用统计模型的应用条件;掌握实验设计和统计分析方法,掌握EXCEL和STATISTICA软件操作方法,能够独立进行生物学试验结果的统计分析,并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。 根据上述教学目标,笔者选择合适的课程教材,制定教学计划,将生物统计学的课程重心放在让学生了解统计学的一般原理和方法、掌握实验设计和数据分析的原理、掌握统计软件处理和分析数据的方法上。 二、优化教学内容,突出课程重点 教学内容贯穿整个教学过程,是人才培养的主要落脚点。生物统计学的教学内容非常庞杂,笔者根据教学目标和教学计划,将生物统计学课程进行了梳理,主要以一线教师和科研工作者最常用到的统计学知识为基础。教学内容,主要包括数据和数据类型、总体和样本、数据的描述性统计、概率和分布、统计推断、t检验、方差分析、数据转换、多重比较、相关和回归、因子分析、非参数检验、实验设计等。教学的重点,是让学生理解各种统计方法的使用条件和基本原理,通过在计算机上运行EXCEL和STATISTICA软件,结合生物学实例掌握各类统计模型和检验方法的具体操作步骤,得出统计检验结果,并根据实验数据运用已掌握的生物学原理解释实验数据所产生的科学意义。此外,我们在教学过程中,会将近年来生物学方面有重要意义的一些统计学方法和原理做简单的普及,如将系统发生关系纳入形态数据中,检验形态特征进化的谱系依赖性;利用不同地理种群的生活史特征和形态特征计算物种的表型分化,结合遗传分化数据分析物种分化的原因等。我们通过这样的方式,在学生心中埋下进一步学习统计学的种子,为他们以后的科研和学习提供帮助。从教学内容上,笔者将以往所注重的统计原理介绍和统计模型推导的部分转变为让学生理解统计模型的原理和应用条件,内容上侧重于让学生掌握统计分析方法的应用。因此,笔者在授课过程中,上机实习的学习时间约占整个课时的50%。根据人才培养目标,生物统计学课程重点要求学生掌握实验数据分析处理的一般方法,并利用EXCEL和STATISTICA软件综合分析数据并得出科学结论。教学过程中,笔者注重生物学实例教学,利用已发表文章的数据为训练内容,将课程所涉及的各类统计模型贯穿于实例教学中,使学生在学习理论知识的同时,将所学方法应用于实际科研项目中,激发学生学习的积极性和主动性。 三、“以学生为本”,优化教学方式 现代教学观念认为,课程是学生的发展,课程是教师与学生之间的契约[3]。这里体现了一种“以学生为本”的教学理念,传统教学较多地体现在对教师和教材的关注上,而“以学生为本”的教学思想,则更多地关注在课程教学活动过程中学生的参与和知识的获得,关注在课程教学过程中为学生创造出充满生机的学习、研究氛围,为学生提供张扬个性、充分发展的环境[4]。在“以学生为本”的教学思想指导下,针对生物统计学理论性较强,内容枯燥、乏味等特点,笔者在教学过程中,以多媒体教学为主,辅以传统的板书教学。教学过程,笔者为学生提供大量的实验数据,启发和引导学生主动挖掘数据,通过小组讨论等形式探究数据处理方式,应用已学习的统计模型分析实验数据并得出科学结论。 在教学过程中,将传统的教师讲授模式转变为教师讲授和实例教学相结合的模式,笔者将上课的地点安排在计算机机房进行,每次上课根据教学内容的不同设置1~2课时的实例教学。从应用统计方法解决实际科研问题的角度组织课堂教学,以小组的形式就某个实际问题展开讨论,教师的角色定位成课程组织者,充分调动学生学习的积极性和主动性。例如,我们在讲解t检验时,前1个课时,我们通过多媒体教学结合板书的形式讲解t检验的应用条件和计算原理;其余2个课时,我们提供一定的生物学实验和中学生考试成绩相关的数据,以小组讨论的方式要求学生对数据进行统计检验并得出科学结论。在学习相关与回归时,我们要求学生将生物化学实验和生态学实验的数据拿到生物统计学上进行统计检验,如分子量和电泳迁移距离的实验数据,可以用来检验蛋白质分子量和电泳迁移距离的相关性,并预测已知迁移距离的蛋白质分子的分子量;通过卡方检验验证果蝇杂交结果是否符合实验预期等。我们通过对自己实验数据的统计检验,让学生深刻体会到学习生物统计学的重要性,从而激发学习的主动性,变被动接受为主动学习和探究。 四、“学以致用”,加强实践教学 实践教学是高校实现人才培养目标的重要环节,是高校生物专业教育教学体系的重要组成部分,是培养学生专业技能及实践技能的重要途径。它对提高学生的综合素质,培养学生的创新能力,造就学生成为具有社会竞争力和国际竞争力的高素质人才具有特殊作用[5,6]。因此,笔者根据大学生人才培养目标,将生物统计学的教学内容融入到学生实践教学中。在教学过程中,我们将整个班级按照每6个人一个小组进行分组,在教授不同的教学内容时,给每组同学收集一定的数据,采用研究型教学的方式让学生根据已有的知识对数据进行分析和整理,并得出相应的统计结果。我们通过研究型教学的方式,可以使学生积极参与到教学和科研实践中,对提高学生利用生物统计学的原理解决实际生物学问题有积极的推动作用。 此外,笔者利用动物、植物和微生物野外实习和大学生创新训练等实践教学活动引导学生将所学的统计学知识应用到实际科研训练中。教师根据已学过的统计学原理组织和指导学生在开展野外调查和创新训练前,针对性地查阅文献、设计实验方案,学生在实习过程中根据已确定的实验方案进行数据的收集和采样工作,完成野外实践活动并获得相应实验数据后,对数据进行统计分析得出科学结论。我们通过完整的实验设计、获得数据、分析数据和得出结论等过程,使学生更好地掌握生物统计学这门工具课,提高学生的科研创新能力和综合素质。 五、注重实效,改革考核形式 考试是教育教学工作的重要环节,正确理解和掌握考试的目的对促进学生学习和改进教学工作、提高教学质量有重要意义。在以往的教学过程中,考试以笔试为主,考试内容主要偏重于概率论和统计学的原理和基本概念等,期末考试的成绩决定了这门课的最终成绩。在这种考试指挥棒的作用下,学生往往是平时松、考前紧,考后不复习。这种考试方式不能全面考查学生对各种统计分析方法的掌握和应用情况,同时也不利于学生形成良好的学习习惯,学习课程后也不能将具体的统计学方法应用到今后的科研或教学实践中。为了扭转这种局面,对学生进行准确、客观、公正地评定学习成绩和能力的改革势在必行。笔者根据人才培养目标,将课程最终考核成绩分为以下三个部分:平时成绩(占总成绩的40%,主要由出勤和课后作业成绩组成)、期末笔试成绩(占总成绩的24%,主要是生物统计学一些重要的概念和统计原理)和实验数据分析(占总成绩的36%,根据给定的实验数据,利用EXCEL和STATISTICA软件选择正确的统计分析方法,得出可靠的实验结论)。 在教研组实施上述教学改革后,我院学生应用统计学处理和解决科学问题的能力有了明显提高。在大学生科研训练中,我们要求学生不断地把统计的方法应用到解决实际科学问题上,使他们形成了一个不断巩固统计学方法和学习新的统计学知识的良性循环中,对统计学的学习有了更进一步的提高。总之,我们通过对教学内容、教学模式、教学方法和考核形式的一系列改革,可以有效地将学生从机械地学习生物统计学的理论知识向利用统计学的原理解决实际生物教学和科研的实际问题上转变,让学生能够在理解统计学理论的基础上,正确选择和熟练运用统计方法解决实际问题。作为专业教师,我们也会在今后的教学中,仍需要不断学习统计理论,探索教学规律,完善教育体系,提高课程教学质量,为培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才而努力。 生物统计学论文:提高学生分析解决问题能力的生物统计学教学改革 [摘要] 在生物统计学教学过程中,以提高学生分析解决问题能力为目标,积极构建第二课堂教学体系:实施统计实验教学、指导社会调查、构建网络交流平台和指导生物学科野外实践,使学生能够自主的运用统计学的知识分析解决学习实践中的问题。 [关键词] 生物统计学 教学改革 能力 当前,我国的高等教育正处在改革和发展的关键时期,高等教育如何才能更好地适应世纪的发展和需要,这是我们每一个从事高等教育的人必须认真思考的问题。培养学生自主创新能力已经成为高等教育改革的一个重要目标。生物统计学是一门探讨如何从事生物学研究的设计、取样、分析、资料整理与推论的科学,已经在环境保护、资源保护与利用、生态学研究、分子生物学研究、高科技农业研究、生物制药技术、流行病规律研究与探索、数量遗传学研究、生物信息学研究等领域有着广泛的应用。生物统计学在科学研究中被誉为是“科技工作者从事科学研究的工具和手段”,也是培养和提高大学生科技素质的一个很重要的方面。传统的统计学教学模式主要以课堂教学为主,以教师为主体和中心,教师是主讲者,学生是被动的接受者,教学效果主要取决于教师的组织能力与语言表达能力。从教学实践中可以看出,这种课堂教学模式存在明显缺陷,那就是学生缺乏独立分析与解决实际问题能力的培养,对统计分析的方法没有真正掌握。因此,我们在生物统计学教学过程中结合高校自主学习为主的教育特点,发挥学生课余时间的主观能动性,把传授知识、培养能力和提高素质有机结合起来,摸索出一套对教学内容有效补充的第二课堂教学体系。 一、统计实验教学 统计实验教学以学生为主体,教师由主讲者的角色逐渐转变为学习活动的设计者和指导者,教学媒体不仅是教师的讲授工具,而且也是学生的认识工具;学生也从知识的被动接受者转变为积极参与教学、参与操作、发现知识、理解知识、掌握知识的主动寻求者。统计实验教学的目的就是使学生能够将课堂教学的知识应用到实际实验项目中去,能够灵活运用所学知识,自主解决实验中遇到的实验设计和数据统计分析问题。 统计实验教学主要以学院的学生科研项目为平台,每年学院都会组织学生申报学生科研项目,利用生物统计学的学科性质对生物相关专业学生从科研项目申报、组织实施到科研文章撰写进行跟踪指导。学生在课下根据兴趣设计实验项目,在生物统计学的习题课教学中专门留出自主习题教学环节,学生以项目组形式自行结合进行答辩,并由其他学生对实验设计和统计分析方面提出自己发现的问题,进行讨论,最后由教师点评,并指导学生对科研项目进行完善。对于已经开展的实验项目,项目组学生对数据处理提出自己的一套思路,在自主习题教学课上提出,并由其他学生提出意见进行优化,并由老师进行点评。对科研项目的生物统计辅导,已成为学院提高学生科研创新能力的一个教学特色,学院每年的学生科研立项数量均排名全校第一,而且有已有多篇科研论文在核心刊物发表。 二、社会调查指导 我校生物统计学主要针对大二、大三生物科学、生物教育等专业学生开设,学生自己组建了环境协会和人类地球协会等学生团体,对于环境和社会问题,社团经常组织较多的社会调查。课外交流中社团学生对调查设计,数据整理以及数据报表分析等相关统计专业知识有较多的需求。 针对学院实际,在生物统计学教学过程中,增添了调查报表设计,整理等相关知识。老师与协会形成固定的互动联系,对调查的表格设计,调查点的布置,调查数据的获取方式以及调查数据的整理进行专业的指导。目前,生物统计学辅导已经成为社团活动的一个重要环节,通过指导,学生的调查更具科学性,自主分析解决调查中问题的能力明显提高。对湿地、城市垃圾等社会调查活动由于科学性的选点、调查和分析,受到广泛关注,被多家报纸和网站转摘。 三、构建网络交流平台 目前计算机和网络通讯技术的飞速发展,使得我们的教育不能忽视其对教学的巨大辅助作用。通过两年的生物统计教学摸索,我们已经将飞信和QQ网络互动交流平台发展成为课堂教学的有益补充。每个专业建立有自己的讨论群,根据需要常常设有作业问题讨论、课堂内容讨论、实验设计讨论、调查问题讨论、科研数据分析讨论等话题。每班安排固定的学生对交流信息和问题进行收集,并及时反馈给老师。学生根据自己需要,在相应话题讨论期间提出自己的问题和需要,与其他学生进行交流。老师会对有关问题在相对固定的时间进行解答,同时通过交流平台老师也会及时发现教学中出现的问题并予以改进。对学生反应较多与教学内容相关的问题,老师进行整理并作为问题在课堂讨论,使得课堂教学更有目的性。在构建交流平台的过程中,学生交流的积极性是网络交流平台成功与否的关键,我们通过设立与学生学习生活相关的一些讨论话题(如毕业论文设计、科研项目申请、社会实践指导等等)以提高学生参与的积极性,并结合课堂教学的不断宣传,使得网络教学平台已成为生物统计学教学的一个重要的第二课堂基地。 四、野外实习指导 野外实习是生物教学的一个非常重要的组成部分,生物科学等相关专业的教学大纲一般都明确植物、动物、生态学等学科都必须安排1~2周的野外实习内容。通过实习,以达到理论与实践相结合,锻炼和培养学生观察问题、分析问题和解决问题的能力。与生态学“课题式”野外实习改革相结合,对学生进行实验设计和野外调查布点等统计专业知识的讲解,帮助学生完成课题设计,并在实习后,对学生进行相关统计软件和画图软件的培训,提高了学生科研数据的统计分析能力。在科学的统计指导下,学生自主设计了多个有价值的实验项目(群落物种多样性及群落结构、种群分布格局、林窗环境对群落物种演替的影响和林内小气候等等科研方向),并撰写出多篇高质量的优秀实习报告,已被野外实习基地(宁波天童山国家生态定位站)作为优秀实习论文收录。与生态学野外实习结合,在生物学专业的教学环节中找到了扩展统计教学内容有效方式,为生物统计学扩展第二课堂提供了一个成功的范例。 生物统计学论文:《生物统计学》教学改革与探索 摘要: 《生物统计学》是生物学、医学、农学等研究中重要而不可缺少的工具,具有较强的理论性和实践性。文章作者对教学内容、教学方法和考核方式等进行了一些改革的尝试和探索,并提出了自己的见解,以期提高《生物统计学》的教学质量,培养和提高学生的实践能力。 关健词: 《生物统计学》 教学改革 改革与探索 《生物统计学》是数理统计的原理和方法在生物科学研究中的应用,它不仅给我们提供了如何正确地设计科学试验和收集数据的方法,而且提供了如何正确地整理、分析数据,得出客观、科学结论的方法。它是生物科学等专业重要的专业基础课,该课程体系建设对生物科学、植物生产类专业、动物生产类专业十分重要,是从事生物生产、育种试验研究的工具性课程。通过该门课程的学习,学生不仅可以了解有关生物统计的基本概念以及参数的意义,掌握基本的试验设计和生物试验数据的统计分析方法,提高综合素质,同时还可以培养发现问题、分析问题的能力,建立和巩固专业思想。 在专业发展、大学生素质教育与创新教育等教学改革方面,《生物统计学》课程是一门十分重要的课程,具体体现在:(1)可提高学生从必然性推理到或然性推理的归纳推理能力;(2)可提高学生的科研能力,使学生明白试验研究前、中和后的主要目的和任务,以及怎样提高试验的精度,为毕业论文以及今后参加科学研究奠定良好的基础;(3)可提高学生的动手能力。为此,我们对《生物统计学》课程的教学内容、方法和手段进行了几项改革探索。 1 .教学内容的改革与探索 《生物统计学》主要讲述五个方面的内容:(1)介绍科学研究基本过程、试验方案制定和试验误差及其控制,讲述生物试验的误差来源和控制误差的技术、试验设计、实施规则;(2)介绍研究对象总体的理论分布、统计数的抽样分布及统计数的理论概率;(3)讲述统计推断的基本方法、平均数比较的u测验和t测验、F测验和x2测验及其应用,包括计量数据的方差分析和计数数据的统计分析;(4)方差分析的应用,介绍单因素、多因素试验结果的统计分析;(5)二变量直线回归和相关分析。该课程的知识和分析问题的方法是科研工作者必须掌握和熟练运用的。因此在教学实践中,描述性统计学的知识即资料的整理和描述应重点讲授连续性资料的整理方法;推断性统计学的知识即理论分布、t检验、x2检验、F检验,重点讲授正态分布的概率计算方法和对各种资料的检验方法,特别是资料的类型与相应统计分析方法的联系,使学生能掌握根据不同资料正确选择使用统计分析方法的能力,并且能够根据所掌握的知识和技能分析具体的实验数据和材料,得出较为客观和准确的结果;对于回归、相关分析则主要介绍一元回归、相关分析的基本思想和分析方法,计算方法、过程留给学生自学,多元分析则要求学生在熟练掌握的基础上进行自学;试验设计重点讲清试验设计的基本原则,并结合实际讲清不同的试验设计的基本思想和设计方法,对试验所得资料的分析方法则要求学生自学。 2. 教学方法、手段的改革与探索 《生物统计学》的理论性相对较强,内容相对枯燥和抽象,教学方法单一必然会导致学生学习兴趣低下,不利于培养学生分析问题和解决问题的能力,要想真正建立起先进、科学的创新教学模式,只有通过系统优化教学设计,针对教学内容,借助于现代化媒体技术,采取各种有效的教学方法。因此在教学中就要求由以教师为主体转变为以学生为主体、教师为主导的思路上来,突出以学为主,坚持以启发诱导为核心,激发学生学习的兴趣,引导学生积极主动开展思维活动,紧紧围绕学的需要组织教学。课内以课堂理论讲授为主,重点让学生弄懂基本原理;习题讨论主要运用实例进行分析,重点让学生掌握具体计算方法和分析;教学中可适当安排一些讨论课,让学生将所学知识与生产实际结合起来,充分调动学生学习的主动性、积极性,让学生学会学习。 2.1计算机辅助教学 《生物统计学》概念多、公式多,统计计算过程烦琐乏味,如果在课堂上用板书的形式进行演算,既浪费课堂教学时间,又容易导致学生注意力涣散,产生视觉、听觉和思维疲劳。多媒体课件具有图文并茂的特点,在《生物统计学》教学中若能应用好多媒体,既能提高学生的学习兴趣,又可加深学生的理解和记忆,促进教学内容的进一步深入,明显提高教学效果。 多媒体教学的效果与课件的设计和制作水平关系密切,课件应在重视教学基本原理的基础上,处理好内容与形式的关系,达到为教学服务的目的,切忌完全复制教材上的内容,而是必须突出重点、难点,这就需要教师对所要讲解的内容理解透彻,具备熟练的多媒体创作和使用技巧,引导学生学会统计分析方法,提高学习的积极性,同时要经常注意来自学生的信息反馈,不断地进行课件的更新。多媒体教学对教师提出了更高的要求,要求教师花费更多的时间和精力准备每一堂课的教学内容,同时不断地更新知识,为教学积累素材。 2.2 统计分析软件的应用 目前广泛应用的统计软件主要有SAS、SPSS,国产的优秀统计软件有DPS,此外Excel软件提供了较强的数据分析功能和统计绘图功能,易学易用,笔者在教学过程中穿插介绍Excel的一些统计功能,如Excel的一些常用统计函数及统计方法的应用,以及常用统计图表的绘制,并要求学生能够掌握并熟练运用,取得了较好的教学效果。对具体资料的统计分析,一些常用的统计分析方法如t检验、x2检验、方差分析、相关回归分析、多元相关回归分析等均有相应的计算机分析软件,教学中只需给学生介绍基本思想和基本原理,要求学生尽量考虑用计算机来完成,把学生从大量的计算中解脱出来使之集中精力去学习《生物统计学》的基本思想、方法及其实际应用。 2.3 理论联系实际 生物统计学的教学并不是为了让学生掌握一些知识点而进行教学,树立统计的观念、应用统计方法分析和解决生物学研究的问题才是这门课程的最终目标。因此,在教学中,特别要注意将纯理论的统计学知识与科学研究中的实际问题联系在一起,必须与专业实际联系在一起进行教学,只有这样才不会使本课程的教学显得空洞,才不会脱离生产实际,才能在实践中培养学生的综合能力。 3. 考核方式的改革与探索 考核是教学活动的一个重要组成部分,是促进学生复习、巩固所学知识,并对教学效果进行检查的重要方法,恰当的考核对学生的理论学习和实践训练具有引导、激励和促进的作用。传统的笔试中学生要把大量的时间花在数学计算上,而不能全面考查学生对各种统计分析方法的掌握和应用情况。为了对教学质量进行科学地评价与管理,也为了客观准确地评定学生的成绩和能力,进行考试改革是必要的。 为了更好地发挥考试的功能,我们在教学过程中针对过去把书面考试作为评价学生学习效果的主要手段这一应试教育现象,实行考知识与考方法相结合,考理论与考应用相结合,建立了从学习过程、作业练习、期中考试到期末考试,定性评价与定量评价相结合的过程性评价体系,确保对影响学生应用能力形成的关键知识点进行全面测试,从重“知识”逐步走向重“能力”,培养学生脚踏实地的学习态度和严谨作风,促进教学质量不断改进和提高。 通过以上三个方面的改革尝试和探索,从各届学生的学习效果的比较分析看,已收到了一定的成效,使学生体会到了该课程的重要实用价值,初步树立了统计理念,培养了学生应用概率统计方法解决实际问题的能力。但《生物统计学》作为生命科学学科中重要而特殊的一门工具课程,要教好这门课,还有很多问题需要进一步的探究,在以后的教学中,还需要继续钻研统计理论,探索教学规律,优化教学过程,完善教学体系,从而全面提高该课程的教学质量。 生物统计学论文:增强《生物统计学》教学效果的几点建议 摘要: 《生物统计学》是生物类专业的基础课, 具有较强的理论性和实践性。学生普遍反映这门课程难懂、难学。因而如何让学生喜欢这门课, 激发学生学习的积极性,培养学生综合利用统计学知识的能力,是提高生物统计学课程教学质量的关键。本文作者总结了学习、教授《生物统计学》的经验,对如何教好这门课程提出一些想法,以期有助于青年教师提高教学水平和教学效果。 关键词: 《生物统计学》兴趣教学质量 《生物统计学》是生物、农学、园艺等许多专业的基础课,对于学生正确、严谨、合理、科学地进行毕业论文的设计、撰写,以及今后进行科学研究非常重要,然而它却是学生公认的最难学习的课程。如何让学生不惧怕、不排斥、学好《生物统计学》,是这门课程的任课老师必须思考的问题。笔者总结了自己学习、讲授《生物统计学》的经验,对于如何教好这门课程提出一些想法,以期提高青年教师的教学水平和教学效果。 一、强调统计学应用的广泛性,引起学习的兴趣 在《生物统计学》开讲的第一节课时,教师要说明课程学习的难易程度,让学生对本门课程的学习有足够的认识,强调课前预习与课后复习及做习题的重要性。同时,为防止学生在学习之初形成《生物统计学》难学的惧怕心理,对本门课程学习产生轻视心理,教师需重点强调本门课程应用的广泛性。如列举出工作生活中常见的统计学问题,包括如何利用假设检验判断药物的疗效,利用概率论推测体育彩票能否中奖,等等。并指出在部分学生毕业论文的写作中,试验资料未经任何统计学处理,仅凭直观比较观测值大小,作出两者之间的有显著或极显著差异的统计结论,这是缺乏生物统计学支持的错误结论[1]。试验资料必须经过统计处理后才能下结论。教师应通过这些实例引起学生利用统计学来分析、解决自己遇到的实际问题的兴趣,为将来的学习创作一个良好的开端。 二、根据数学基础知识的不同,选择合适的方法进行讲授 《生物统计学》是数理统计的原理和方法在生物科学研究中的应用,是一门应用数学。它不仅提供如何正确、科学地设计试验和收集数据的方法,而且提供如何整理、分析数据,得出客观、科学的结论的方法[2]。学生应在已学习线性代数、概率论等课程的基础上,再通过该门课程的学习,培养合理地进行试验(调查)设计,科学地整理、分析所收集的资料,从中获得符合生物学规律的信息的能力,为后续课程如遗传学、动植物育种学等课程的学习打下坚实的统计学基础。笔者在教学中发现,由于专业设置的不同,很多学生只学习了线性代数或概率论,有些甚至在学习《生物统计学》的同时才开始学习线性代数或概率论,这样就使这些学生学习《生物统计学》时数学基础知识缺失。在这种情况下,教师应尽量引导学生,以认识、分析、解决专业问题为主线贯穿始终,对于涉及的数理逻辑避免对其进行严密的公式推导,力求深入浅出,要求学生理解并接受。而对于数学基础知识较扎实的学生,授课时应该强调公式数理逻辑的严谨性,并增强专业的效用和合理性,为训练学生分析与解决专业实际问题的基本技能提供保障。 三、根据专业的不同,选择合适的例题进行讲解 农学、园艺、生物等专业都需要学习《生物统计学》,但这些专业的研究对象略有不同,农学专业的研究对象是农作物,园艺专业的研究对象是蔬菜或是果树,而生物科学专业的研究对象是动物、植物和微生物。这时,任课老师在给不同专业的学生上课时举的例子就应与其所学专业的研究对象相一致。例如,对试验单元的讲解应根据他们各自专业的不同有所差别。对于农学专业的学生来说实验单元一般是小区,对于果树专业的学生来说则是每棵果树,而微生物专业的实验单元则通常是每个培养皿,因此教师在讲授顺序排列和随机排列的各种试验设计时应有针对实验单元的不同有针对性地举例,使学生更容易理解与掌握。 四、强调知识点的理解性记忆 统计思维不同于一般的逻辑思维和数学思维,新概念、新名词术语较多,在讲授基本原理时,对显著性测验的基本原理、方差分析的基本原理等,教师要尽量避免只交代方法步骤而使学生不知其所以然,尽可能用通俗的语言把统计方法的直观背景、基本思路,以及应用某种方法时应注意的要点尽量作出明确的说明,理清各种统计方法的应用条件与适用范围,以防张冠李戴,盲目套用[3]。另外,据初步统计,在我们所涉及的教学内容中给予编号的公式就达215个,而且有些公式是十分复杂的[4-6]。这些公式对于数据的整理、分析非常重要,可是这么多的公式如何记忆,是一件让学生感到困难的事情。很多学生在学习时对一些原本应理解记忆的公式死记硬背,照书上例题“依样画葫芦”,按照例题做练习,而并不了解公式的基本原理和分析结果的实际意义。这就要求教师在讲解时要强调公式的含义、原理,教授学生根据原理举一反三推导出一系列相关公式。如单因素、多因素的各类试验设计的方差分析,对于平方和和自由度的分解各种试验设计都有各自的公式。只要教师让学生掌握了单因素试验数据的平方和、自由度的分析原理,就能引导学生自己推导出其他类型的平方和、自由度公式,加强他们的理解和记忆。 五、改变考试的方式,培养学生综合利用统计学知识的能力 传统的《生物统计学》课程考核都以闭卷的形式进行,以名词解释、填空、选择、判断、简答、计算为主要类型,但经过几年的教学后,笔者发现多数学生不能学以致用,往住在考后数日或走上工作岗位后又“全部还给老师”。学生在自己设计试验时,将教师上课所讲的要注意设置合理的重复,对照等基本的试验设计原则抛诸脑后。这种现象的出现主要是因为学生要及格、考高分,必须背各种基本概念,记众多的公式,结果自觉不自觉地把主要精力放到了“死记硬背”上[7]。考虑到《生物统计学》的应用性,教师可以考虑将传统的闭卷考试改为开卷考试,以具体的试验为例,对学生从最初的设计到最后结果的分析进行系统的考核,从实际运用上让学生学好《生物统计学》。这样可给学生充分的学习空间,使其能更好地把握基本知识点,并用更多的时间去探索统计学在实践中的应用,从而提高运用知识对实际问题进行分析与处理的能力。另外,教师可通过实验课的上机考试将统计软件Excel、DPS、SAS、SPSS的运用单独进行考核,使学生充分利用现代化手段收集、整理、分析统计资料,特别是能利用计算机进行数据处理和分析,避免学生在学习过程中把过多的时间精力耗费在冗杂的手工计算上[2,8]。这种开卷考试可促使学生平时认真学习,考前进行全面、系统的复习、整理,引导学生在课程学习中注重实际能力的培养。 对于《生物统计学》课程的学习,笔者也经历了艰难的学习过程,因此比较了解学生学习的难点,在授课时针对他们的重难点着重讲解原理的根本,并予以简单的例子加以验证,例题由简到难,学生更易掌握。统计学的内容博大精深,对于一线教研人员而言,如何学好、教好、用好统计学基础知识,如何使学生能够学以致用、触类旁通,是一项长期而艰巨的任务。因此,探索适合本专业特色的教学内容体系、适合不同教学内容的多元化的教学手段和教学方法,以激发学生的学习兴趣,深入理解生物统计学的基本原理,熟练掌握常用试验设计资料的统计分析方法是每一位讲授《生物统计学》课程的教师需要长期探索的问题。
生物化学论文:医学生物化学自主性学习教学的探讨 科学技术进步和人力资源开发已越来越成为世界各国振兴经济不可替代的重要手段。当今世界正从工业社会向信息社会转变,今后社会赖以发展的重要资源不再是物质资本而是人力资本。使更多的国民接受高等教育,既是社会政治、经济、科技、文化发展的需要,也是国民素质发展到一定阶段的必然要求。虽然我国综合国力有限,教育负担很重,但从实现小康的奋斗目标和未来国际竞争日益激烈的形势出发,我国的高等教育必须要有一个较大的发展,否则就很难保证经济持续稳定的发展和强有力的发展后劲。所以,高等教育大众化是我国高等教育的必然趋势。为此,在促进高等教育大众化的过程中,教育方法和教育内容的研究就成了高等教育中一个重要的课题,笔者就教学实践谈谈生物化学与分子生物学教学中如何促进学生自主性学习。 1 坚持“以学生为主体”的教育理念,促进学生自主学习 人类社会已经进入知识经济时代,知识经济呼唤创新人才,而培养创新人才的关键是教育特别是高等教育,如果高等教育仍然按照一贯的“主体一客体”教学模式教育学生.大学生的创新精神与创新能力将会被抹杀。[1]多年来,我国的高等教育教学模式是被定位在“以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心”上的,并且已成为大多数教育教学管理者的思维定势,重知识传授、轻能力培养的现象继续存在。要改变以往教师是课堂主宰者的现象,让学生成为课堂的主人,充分相信每一个学生,并把这种信任通过自己的眼神、表情传递给学生,使学生充分相信自己的能力和潜能,并对自己的学习持乐观、积极的态度,学生能做到的或可能做到的教师决不代劳。针对重要理论的发现和发展过程,应该启发学生自己去查找其实验依据。教材中已经给出实验依据的内容,学生需要重点学习其原理,例如鸟苷酸循环,教材通过鸟苷酸循环相关的验证实验解释了鸟苷酸循环中各种产物的关系,学生一旦掌握了具体实验,其中关键产物则不难记住。对于教材中没有实验依据匹配的重要知识点,教师可以在课前或课后作为问题布置下去,鼓励学生利用图书馆或网络资源查找依据,开拓思维,以培养学生自学能力,即师者应授之以渔而非受之以鱼也。 2 改进教学方法,激发学生学习兴趣 兴趣是最好的老师。由学生的内在需要和兴趣激起的学习自然是自主学习。课堂教学中,教师要把教学目标转化为学生内在需要。把教学内容转化为学生兴趣点。教学活动就会在学生“渴求知识”的状态中顺利开展下去。学生把学习理解为自己的事,而不是外部强加的,学习中就会采用各种方法来提高学习效率,自主性也得到充分的发挥和体现。 针对本学科特点,讲授方式上可由临床上疾病的症状、体征、存在的问题、面临的困难入手引入,再上升到生化的理论知识;也可由生化的理论知识预见和展望临床变化,使理论与实践相互联系,提高学生的注意力和兴趣。[2]比如在提问为什么我们会与父母具有相似长相的例子时,引出遗传信息传递和表达的规律,即DNA的复制、RNA的转录和蛋白质的表达等相关内容。在清楚讲授完这些内容的前提下,再以镰刀状红细胞溶血性贫血或蚕豆黄为例引入基因突变以及其带来的后果,最后强调基因治疗的重要性和必然性。这样一来,在一个较为系统的教学过程中,我们既让学生带着问题去思考和学习,又让这种启发式和提问式的教学方法给学生带来更多的学习兴趣,也将帮助他们获得更为牢固的知识。 3 营造良好的自主学习教学环境 在教学过程中,良好的课堂气氛和人际关系是学生主动参与教学活动的前提条件。鉴于生物化学与分子生物学学科特点,笔者认为可从以下几个方面来促进自主性学习。 3.1 教学内容要有弹性,给予学生思考的空间:在教学内容处理上,教师要做到有所教,有所不教。即讲清最基本的概念,理论知识,其它能自学的内容留给学生;所讲的不都是书上的,书上有的不一定都讲;重视学科的思想方法和解决问题方法的培养,做到循循善诱,激发学生发现问题、探究问题、解决问题,有助于培养学生独立思考和自学能力的提高。 3.2 重视平时表现,建立多样化评价方法:要改变一考定终身的格局,设立平时成绩与终结性考试相结合,并加大平时成绩的权重。在实际操作中将生物化学实验设计、讨论课发言、学习态度、论文质量等列为考核内容;在给分标准上教师应鼓励学生阐述个人观点,鼓励学生去发现新方法解决问题,强调学生的个人见解和是否具有批判性观点,是否有创见等。建立科学、合理的评价方法,是提高自主性学习效果的关键。 3.3 师生共同讨论问题,提高学生自主学习效率:高等学校作为培养 大学生创新精神和创新能力的主阵地,如果没有讨论,智慧就难以发芽。虽然一些知识和技能会过时,但在讨论过程中培养出来的思考、推理和分析能力将使学生走上社会后具有灵活性和独立性。讨论是思想的沟通和激励,由此激发学生的独立思考。讨论不是把教师个人的信念和观点强加给学生,因此师生之间的平等和以理服人的氛围十分重要。[3]在讲授中教师应富于激情,要善于用自己的情绪去感染学生,让学生在课堂上“活”起来,“动”起来,才能积极地参与到教学活动中,才能“亲其师”而“信其道”。应与学生有视觉上的交流,注意创设问题情境,实施启发式教学,穿插一些简短的提问或对话。学生只要能说出自己的想法,即使很肤浅,也要给以肯定和引导,培养学生思考问题的能力,促进学生自主学习。面对学生的错误,不能一味地指责或直接指出错处,而要引导学生自己发现问题.自我改正,把纠错权交给学生,培养学生发现问题和解决问题的能力,真正实现自主学习。在课堂教学中,对于学生难以把握的地方,教师应及时发现问题、解决学生学习中遇到的困难,提高学生自主学习效率。 总之,在教学过程中,必须坚持学生是主体的原则,培养学生自主学习的意识、发展学生自主学习的能力、努力促进学生自主学习。当然,如何更好的提高学生的学习效率,促进学生自主学习,还需在以后的教学实践中不断的探索和改进。 生物化学论文:对生物化学工程环境改造分析 一、我国生态环境现状 目前我国工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了国内的生态环境,使得水污染日益加剧。水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水,农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿吨,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。环境是人类和生物赖以生存和发展的各种因素的总和。环境包括自然环境和社会环境。环境与人相互对立又相互制约。环境给人类的生存和发展提供了必要的条件,而人类通过调节自身以适应不断变化的外界环境;同时也不断地改造环境,创造有利于自身生存、发展的环境条件。人类对环境的改造能力越强,环境对人类的作用就越强。人类在改造环境的同时,也将大量的废弃物带给了环境,造成了环境污染,对人体健康产生了不良影响甚至危及生命。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。几大环境问题:一是大气污染对健康的危害,空气污染物在短时间内大量进入人体,会导致急性危害。产生的原因,一种是污染地区的气象条件发生了变化,大量污物积聚在低空,扩散不开;另一种是事故排放使大量有害物质短时间内进入大气,造成严重污染。二是慢性危害:长期生活在低浓度污染的空气环境中,机体可受到慢性潜在性危害,使慢性呼吸系统疾病的发病率增高。如目前吸烟引发肺癌、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已为人们所共知。三是致癌作用:空气污染物的致癌作用是慢性危害的又一表现,是现代肺癌发病率增高、死亡率增加的重要原因之一。实验证实,有30余种空气污染物具有致癌作用,其中最突出的是多环芳烃化合物,以3,4苯并芘为代表。它是煤炭、石油、天然气、木材等燃烧不完全所形成的一种高活性致癌物,在煤烟、煤焦油、汽车废气、飞机尾气、柏油路灰尘中都能分离出3,4苯并芘。某些元素如砷、铅、镉、铬、铍的致癌性已在动物实验中被证实。 二、现代生物技术与环境保护 现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。 三、现代生物技术在环境保护中的应用 (一)污水的生物净化 污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。 (二)污染土壤的生物修复 重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。 (三)白色污染的消除 废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs 生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。 (四)化学农药污染的消除 一般情况下,使用的化学杀虫剂约80%会残留在土壤中,特别是氯代烃类农药是最难分解的,经生态系统造成滞留毒害作用。因此多年来人们一直在寻找更为安全有效的办法,而利用微生物降解农药已成为消除农药对环境污染的一个重要方面。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转化为可代谢的中间产物,从而从环境中消除残留农药,这种途径的降解结果比较复杂,有正面效应也有负面效应。为了避免负面效应,就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造,改变其生化反应途径,以希望获得最佳的降解、除毒效果。要想彻底消除化学农药的污染,最好全面推广生物农药。所谓生物农药是指由生物体产生的具有防止病虫害和除杂草等功能的一大类物质总称,它们多是生物体的代谢产物,主要包括微生物杀虫剂、农用抗生素制剂和微生物除草剂等。其中微生物杀虫剂得到了最广泛的研究,主要包括病毒杀虫剂、细菌杀虫剂、真菌杀虫剂、放线菌杀虫剂等,但长期以来并没有得到广泛的使用。现在人们正在利用重组DNA技术克服其缺点来提高杀虫效果。例如目前病毒杀虫剂的一个研究热点是杆状病毒基因工程的改造,人们正在研究将外源毒蛋白基因如编码神经毒素的基因克隆到杆状病毒中以增强杆状病毒的毒性;将能干扰害虫正常生活周期的基因如编码保幼激素酯酶的基因插入到杆状病毒基因组中,形成重组杆状病毒并使其表达出相关激素,以破坏害虫的激素平衡,干扰其正常的代谢和发育从而达到杀死害虫的目的。 生物化学论文:论启发式教学在生物化学课堂教学中的应用 论文关键词:启发式教学 生物化学 课堂教学 应用 论文摘要:启发式教学是现代素质教育中所提倡的高效率的教学方法,生物化学是食品科学与工程专业一门重要的专业基础课。通过运用启发式教学方法,可以培养和激发学生的学习兴趣、扩展学生的思维、提高学生的学习能力,收到良好的教学效果。 生物化学是研究生命化学的学科,它在分子水平探讨生命的本质,是生命科学领域的重要基础学科和前沿学科,也是食品科学与工程专业的主干课程。近20多年来,生物化学的发展突飞猛进,并带动生物工程技术、医药学、食品科学、发酵工程及环境科学等相关科学领域进入到了高水平、全新的发展阶段。随着生物技术的发展和应用,生物化学课程已成为21世纪众多高等院校的平台课程”。在食品科学与工程专业计划中,生物化学是其主干课程之一,通过该课程的学习,可以为后续多门专业课打下必需的专业基础。同时,在大学本科毕业后的硕士研究生考试中,生物化学也是一门主考课程。因此,学好生物化学这门课,对学生后期专业课的学习,甚至进一步的深造均有重大意义。而如何在新的形式下教好这门课,是众多生物化学课程教师所探索和追求的。笔者在多年的教学实践中逐渐摸索,将启发式教学运用于生物化学课堂教学中,取得了良好的教学效果。启发式教学既是一种教学方法,又是一种教学原则。“不愤不启,不悱不发”,这是我国儒家文化创始人、伟大的教育家孔子对启发式教学原则的精辟概括皤。简言之,就是运用各种方法充分调动学生思维的积极活动,使学生对新知识的学习变被动吸收为主动摄取。 1培养和激发学生的学习兴趣 爱因斯坦曾经说过:“兴趣是最好的老师”。在整个学习过程中,用各种方法让学生对所学知识产生兴趣,是使学生进入主动学习状态的最好方法。而培养和激发学生的学习兴趣,第1节课对生物化学课程的介绍和绪论内容的讲解是非常重要的。徐州工程学院食品科学与工程专业的生物化学教材采用的是郑集教授编写的《普通生物化学》。郑集教授是我国生物化学研究领域的开山鼻祖,而且至今健在,已经109岁。郑集教授一生研究营养学,到了晚年又开始研究生物体的衰老机制,他的一生既是一个活生生的教材,也是学好生物化学最好的例证。通过对郑集教授生平的介绍。使学生了解到,学好生物化学,首先对自己如何科学、健康地生活一生,有一个理论知识的基础,只有了解了生化物质在生物体中的代谢规律,才能知道平衡膳食、生活有度的基本原理。以郑集教授本人一生的经历,启发学生学好生物化学,使学生对生物化学的学习充满了渴望,取得了很好的教学效果。在绪论的讲解中,笔者结合生物化学的发展史,为学生介绍了生物化学发展史上经典事例,如DNA双螺旋结构的发现、蛋白酶及核酶的发现、结晶牛胰岛素的人工合成,到近年来的人类基因组计划,激发起了学生浓厚的学习兴趣,也了解到了生物化学与人类的密切关系。 2注重学生能力的培养.启发学生扩展自己的思维 对于大学本科的学生,除了要系统地掌握一门学科的知识体系,更重要的是能力的培养。教育部教高[200511号文件《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中提到:“加强高等学校教学工作的主要任务和要求是:……坚持传授知识、培养能力、提高素质协调发展,更加注重能力培养,着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力,全面推动素质教育”。徐州工程学院是一所应用型本科院校,因此应该更加注重学生能力的培养。笔者在《生物化学》课程的教学过程中。鼓励和指导学生多看课外书籍、论文杂志、网上数据库及相关文献,使学生的思维不只局限在教材内容,开阔了学生的思维。在教学过程中,要求学生课上记笔记、课后及时总结:每一章均有相应的作业,帮助学生复习、巩固所学知识,每一次作业批改后,均对作业进行讲评,通过作业讲评将所学知识进一步深化;鼓励学生在学习过程中,有意识地加强自己的理解力、记忆力、阅读能力和应用所学知识解决问题能力的培养,学会在学习中抓住每一门课程的知识特点。针对每一门课知识结构的不同,找出每一门课的学习方法,制订出每一学期的学习计划。通过这些方法的运用,使学生掌握了自学的方法,拓宽了学习思维,学习能力大大提高。 3注重难点。抓住重点。通过启发式教学使学生轻松学习 生物化学由于其分子结构和代谢的复杂性,被许多人认为是天书。笔者在教学过程中采用启发式教学方法,注重难点,抓住重点,深入浅出,让学生在已掌握的知识基础上轻松地学习生物化学。如在讲糖化学一章中,将糖的概念与结构结合起来进行讲解。首先介绍糖、单糖、低聚糖及多糖的概念。很多学生从字面上知道了这些概念,但实际上并没有真正从糖的结构本质上理解什么是糖。在 教学中,笔者在介绍完了糖的概念后,接着提出了一个问题:“含碳原子数最少的单糖有几个碳原子?”由于平时大家接触的糖的名词最多的是葡萄糖和果糖,因此绝对多数学生会认为六碳糖是碳原子数最少的单糖;笔者进一步就会引导学生:什么叫多羟基醛或酮?1个肯定不能算是多。至少应该有2个。最终学生会自己总结出,含2个羟基、1个羰基的糖,即三碳糖是含碳原子数最少的糖,一共有3个:二羟基丙酮、D一甘油醛和甘油醛。通过启发、总结.使学生真正理解了糖的含义,同时教会了学生如何分析问题。也拓展了学生的思维。糖、脂和蛋白质代谢,是生物化学物质代谢的中心,对于生物化学这门课来说,既是重点。也是难点。在对物质代谢篇的介绍讲解中,笔者将教材内容作了调整,将生物氧化一章调到代谢篇之前先行介绍,让学生首先对生物体中能量产生的主要形式——生物氧化有一个了解,然后再在各种物质的代谢过程中,穿插介绍能量产生的步骤及其计算。经过糖代谢一章的讲授后,在脂代谢和蛋白质代谢的教授过程中,学生就会自己计算能量的得失。这样将物质代谢与能量代谢结合起来讲授。使学生明白了物质代谢与能量代谢相互依存的关系,从而轻松地掌握了代谢的真谛和知识。在讲授物质代谢知识时,不仅将物质代谢与能量代谢内容相互结合,还将物质的分解代谢与合成代谢结合介绍,以分解代谢的讲授为主,带动合成代谢的内容介绍。同时将三大代谢的相互关系穿插在教学过程中,使学生了解到各种物质、各种生化反应之间的相互关系,建立起生物体是一个有机整体的概念。 4将科学的世界观和方法论引入教学.启发学生辨证地看问题、思考问题和解决问题 在生物化学的教学过程中,笔者注重启发学生科学地看问题,将辩证法和方法论引入教学活动中,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,有意识地培养自己的严谨思维和科学素养。如在教学过程中弓1入膳食平衡理论,通过教学使学生从化学本质上认识到生物体对各种营养物质的需求是在一定范围内,既不能太多,也不能太少,而且彼此之间有一定合适的比例,这样吸收营养物质,才是生物体健康生活的基础。 5引入最新科学理念。启发学生注重知识的更新 一个有成就的人,必定是一个有远见的人;要想成就一番事业,必须关注事业发展的方向。针对食品专业的学生,笔者自身关注食品学科的发展,不断将最新理念引入教学过程中。如近年来,功能性食品是食品科学的研究热点,因此在糖、脂、蛋白质等内容的讲授中,给学生介绍一些功能性物质,如膳食纤维、低聚糖(低聚果糖、低聚木糖、低聚麦芽糖等)、糖的衍生物(木糖醇等)、功能性脂肪酸(EPA、DPA、DHA等)、活性多肽、活性蛋白质等,使学生对学科的发展有更多的了解,并鼓励学生上网用数据库查看自己感兴趣的知识,从而开阔了学生的视野。拓宽了学生的思维。 6注重教书育人。启发学生学会做人、学会做事 要做好事,先要做好人。笔者在教学过程中,注重教书育人,从课堂纪律、作业讲评等方面人手,好的行为及时表扬,不好的行为及时批评,时刻提醒学生以认真的态度学习,养成认真做人、认真做事的习惯。有时,在黑板上出题,让每一个班派一位同学到黑板上做题,全体同学参与讨论,让学生之间开展竞赛。提高学生的学习积极性,增强学生的集体荣誉感;让学生明白,只有从一点一滴身边的小事做起,今后才能成为社会的栋梁之才。 7结语 启发式教学法是传统教学方法中的一个重要组成部分,但同时也是行之有效、常用不衰的好的教学方法,是一种古老而常青的教学指导思想嗍。启发式教学法并无一定之规,不同的学科具有不同的特点,故也就有不同的方法。但只要充分体现“学为主体、教为主导、发展智力”的原则,就一定会取得良好的教学效果,为培养具有厚基础、高素质、强能力的21世纪的人才嘲,做出应有的贡献。 生物化学论文:浅析生物化学工程特色开放获取文献资源建设 【论文关键词】高职院校图书馆 生物化学工程 特色文献资源 开放获取 【论文摘 要】本文从生物化学工程及发展简述、天津现代职业技术学院概况、生物化学工程特色开放获取文献资源建设三个方面,对生物化学工程特色开放获取文献资源建设进行了探讨。 一、生物化学工程及发展简述 1.生物化学工程及发展简述 生物化学工程简称生化工程或生物化工,是生物化学反应的工程应用,是应用化学工程的原理和方法,将生物技术的实验室成果经过工艺及工程进行工业开发的学科。它既可视为化学工业的一个分支,又可认为是生物工程的一个组成部分。生化工程是一项重要的化学工业技术,是生物技术产业化的关键,也是化学化工技术的主要前沿领域。生物化学工程和生物医学工程是最初的生物工程学概念,基因重组、发酵工程、细胞工程、生化工程等在21世纪整合而形成了系统生物工程。发展生物经济正在成为许多国家应对金融危机的战略措施。生物技术是我国需求最迫切、技术与国外差距较小的领域之一,我国将把生物技术作为当前科技发展的重点,把生物产业作为新兴产业培育的重点,把生物经济作为引领新经济发展的重点。在我国的“十二五”科技战略规划研究中,生物技术和产业化将是“十二五”布局的重点,突出加强生物技术在农业、工业、人口与健康领域的应用,努力使我国成为生物技术强国和生物产业大国。 2.食品生物技术及发展简述 食品生物技术是生物技术在食品原料生产、加工和制造中应用的一个学科。它包括食品发酵和酿造等最古老的生物技术加工过程,也包括应用现代生物技术改良食品原料加工品质的基因、生产高质量的农产品、制造食品添加剂、植物和动物细胞的培养,以及与食品加工和制造相关的其他生物技术。生物技术在食品工业中的应用以及最新的研究状况表明,食品生物技术作为一项高新技术,将为食品工业的发展起着重要的推动作用。展望21世纪基因食品的发展,未来生物技术不仅有助于实现食品的多样化,而且有助于生产特定需求的营养保健食品。[2]在与环境协调的粮食生产方式方面,生物技术将降低农用化学品的使用量,并使农作物更好地适应特定的自然地理环境。目前人们之所以对于转基因生物技术的发展存在争议(如对人类健康、环境及社会经济的影响等),主要原因在于公众对目前的基因食品管理体系不够信任,科学家与公众也缺乏必要的沟通。因此,政府应采取积极措施,随时公开基因食品的研究成果,以博取信任的方式与公众进行沟通。 3.生物制药技术及发展简述 生物制药技术是指运用微生物学、生物学、医学、生物化学等的研究成果,从生物体、生物组织、细胞、体液等综合利用微生物学、化学、生物化学、生物技术、药学等科学的原理和方法制造的一类用于预防、治疗和诊断的生物药物制品的技术。生物制药现状:生物药物的阵营很庞大,发展也很快。目前全世界的医药品已有一半是生物合成的,特别是合成分子结构复杂的药物时,它不仅比化学合成法简便,而且有更高的经济效益。我国的生物医药“十二五规划”确定了生物医药发展的重点,[3]包括基因药物、蛋白药物、单克隆抗体药物、治疗性疫苗、小分子化学药物等。同时,国家将拿出100多亿元来支持重大新药创制。将从100多个新药中遴选出10多个,作为重大新药创制重点支持对象,这些原创新药可能成为打入欧美市场的先锋。在这些新药品种中,生物药和化学药居多,其中疫苗、单克隆抗体、蛋白质药物、抗癌药物等均有。 二、天津现代职业技术学院概况 天津现代职业技术学院[4]是经天津市人民政府批准,教育部备案的集应用文科、应用理科、工科及艺术学科于一体的公办全日制高等职业技术学院,现有各类在校生6500余人。学院设有管理工程、电子工程、信息工程、生化工程、机械工程、印刷工程、应用外语7个教学系部,开设有会计电算化、电子商务、金融保险;应用电子技术、机电一体化技术、电气自动化技术、电子信息工程技术、低空无人机操控与应用、计算机信息管理、计算机网络技术、软件技术;水环境监测与保护、食品生物技术、食品营养与检测技术、食品加工技术、精细化学品生产技术、环境监测与治理技术、生物技术及应用、生物制药技术;精密机械技术、数控技术、计算机辅助设计与制造;商务英语、涉外旅游;印刷技术、印刷图文信息处理、包装技术与设计、装潢艺术设计、装饰艺术设计、影视动画等30个专业。“食品生物技术”等3个专业被评为市级教学改革试点专业,“食品微生物”、“食品分析与检测技术”等7门课程被评为市级精品课程。在我院的7个教学系部中,生物化学工程类专业占有重要比重,是我院的重点专业组群之一。其中开设的8个相关专业,占到全部专业的26.7%。因此,根据我院生物化学工程类专业教学的需要,学院图书馆建设具有生物化学工程特色的开放存取文献资源是非常有必要的。天津现代职业技术学院图书馆目前存在的问题之一,是由于纸质文献购买成本较高,采购资金相对紧缺,难以保证年购进生物化学工程类专业新书数量的可持续发展。如果单凭图书馆的纸质文献资源,距离满足我院生物化学工程类教学和读者的需求差距较大。因此,图书馆应依据生物化学工程类专业文献建设和读者需求及时调整馆藏结构,加强开发利用互联网生物化学工程类开放获取文献资源的力度,在一定程度上可以弥补生物化学工程类纸质文献资源不足的缺陷,从而更好地为学院生物化学工程类教学服务。 三、生物化学工程特色开放获取文献资源建设 1.开放获取运动与文献资源建设 开放获取是一项学术共产主义运动,目的是通过互联网使所有用户都可以自由免费地获取所需要的学术文献信息资源和科学技术成果。2010年10月25-26日在北京召开了“第八届开放获取柏林国际会议”,[5]这也是开放获取柏林国际会议首次在欧洲以外的地区举办。它的召开将有力地促进我国开放获取运动的发展,同时也为图书馆文献资源建设提供了良好的契机。目前,我国生物化工产业正处于快速发展的历史时期。我国生物技术与产业发展的目标和方向,是力争到2020年实现生物技术的跨越发展,使生物技术研发水平跃居世界先进行列。加速科技成果产业化,培育生物新产业,形成2~3万亿元的产值,力争使中国成为生物技术强国和生物产业大国。我国生物化工产业的发展离不开生物化工职业技术教育及大量生物化工类文献信息资源的有力支持,因此,与生物化工类有关的高职院校图书馆,应不失时机地抓住我国开放获取大发展的这一机遇,充分利用互联网上丰富的生物化工类开放获取文献资源,大力加强生物化工特色开放获取文献资源建设的力度,尤其是要加强符合本院包括生物化学工程类在内的特色开放获取文献资源体系的建设,逐步建设起各种类型的生物化学工程特色的文献资源及其数据库,逐步完善馆藏开放获取文献信息资源体系,促进高职院校图书馆文献资源建设和读者服务水平的进一步提升。 2.生物化学工程特色开放获取文献资源建设举要 生物化学工程特色开放获取文献资源建设的文献资源类型较多,冶金高职院校图书馆可根据本馆的具体情况、本院的教学科研需求及其他各种条件,采用分类型、分步骤逐步建设的方式,进行累积性生物化学工程特色开放获取文献资源及其数据库的建设。如可建设包括《环境监测实验》、《环境污染治理方法原理与工艺》、《精细化学品合成原理》、《水环境信息学》、《营养与食品卫生学学习指导》在内的《生物化学工程特色电子图书资源数据库》;建设包括《生物化学实验多媒体教程》、《生物化学习题解析》、《食品生物化学》、《药物生物信息学》、《中国环境的危机与转机》在内的《生物化学工程特色随书光盘资源数据库》;建设包括《化妆品观察》、《生物化学与生物物理进展》、《食品工业科技》、《食品与生物技术学报》、《资源环境与工程》在内的《生物化学工程特色现期期刊资源数据库》;建设包括《技术资料:近期国外精细化工配方与技术专辑》、《生物医药世界》、《浙江食品工业》、《中国环境管理干部学院学报》、《中国食品用化学品》在内的《生物化学工程特色建国后过期期刊资源数据库》;建设包括《广东食品药品职业学院》、《环境与发展报》、《环境资源通讯》、《江西环境工程学院》、《上海环境报》在内的《生物化学工程特色电子报纸资源数据库》;建设包括《广东省生物制药业发展现状与发展战略》、《化妆品检验》、《环境监测质量保证》、《食用菌风味食品加工》、《水环境监测与评价》在内的《生物化学工程特色文档文献资源数据库》;建设包括《GB 5413.10-2010婴幼儿食品和乳品中维生素K1的测定》、《GB 4789.15-2010食品微生物学检验 霉菌和酵母计数》、《GB 2760-2007食品添加剂卫生标准》、《GB/T 12990-1991水质 微型生物群落监测 PFU法》、《NY/T 1723-2009 食品中富马酸二甲酯的测定 高效液相色谱法》等国家标准和行业标准在内的《生物化学工程特色标准文献资源数据库》;建设包括《201010191826.2一种微生物制药发酵废液的处理方法》、《200810060362.4基于ZigBee无线技术的水环境监测系统》、《200710301188.3通过发酵制备精细化学品的方法》、《200720068207.8具备环境监测功能的手持电子装置》、《01127161.2用石决明制取药物或保健食品加工工艺》在内的《生物化学工程特色专利文献资源数据库》;建设包括《国外生物技术产业集群代际优势》、《全球生物医药行业研发分析》、《十二五期间中国生物医药发展趋势分析》、《中国食品工业总产值预测》、《重典背后的隐忧:水污染治理模式分析》在内的《生物化学工程特色研究报告文献资源数据库》;建设包括《环境监测技术》、《绿色食品加工技术》、《生物制药分离纯化技术》、《食品生物化学》、《水环境监测》等高职高专生物化学类精品课程资源在内的《生物化学工程特色高职高专精品课程资源数据库》。 生物化学论文:试析如何提高中专生生物化学学习兴趣和教师教学质量 论文关键词:提高 中专生 教师 医学生物 化学学习 兴趣教学 质量 论文摘要:生物化学是医学专业中一门重要基础课程,对该专业中专生夯实基础、学好专业、发展未来起着关健作用。本文基于长期教学及教学改革的实践,针时如何提高中等专业学校学生医学生物化学的学习兴趣和教师生物化学的教学质童方面进行论述。 生物化学是研究生命化学的科学,它在分子水平上探讨生命的本质、阐明生命现象的科学,它主要以化学和生物学的理论和方法为主要手段来研究生物体基本物质的化学组成,结构、理化性质、生物功能和结构与功能的关系及其在生命过程中化学变化的规律[m。医学生物化学主要研究人体生物大分子及其复杂的代谢反应,它是一门重要医学基础课程,为其它医学基础课程和临床医学课程提供必要的理论基础、是医学各专业的必修课。 但是,对于中等专业学校的学生来说,由于他们的基础较差,加之医学生物化学的理论性较强,概念比较抽象,生物物质的代谢过程非常复杂,难于理解和记忆;而对于教师而言讲好生物化学这门课程,提高教学质量,也不是件容易的事情。所以,教师应该从教学方法、教学形式、教学内容等方面出发引导学生理解生物化学的基本概念和原理,理解生物分子的结构和功能的关系,掌握物质代谢的过程和物质代谢间的相互联系,使学生对生物化学的学习产生浓厚的兴趣,从而提高教师的教学质量。 1积极开展多媒体教学,改进教学方法 不断改进教学方法是提高教学质量与保证学生学习兴趣的重要前提。随着计算机多媒体技术的不断发展,多媒体技术在教学中的应用越来越普遍,已成为一种重要的教学手段。多媒体教学图文并茂,集光、声、色、动画于一体,很好地解决了医学生物化学以往静态教学的难题,使教学活动更加形象、直观、生动,是一种全新的教学手段。中等专业学校的学生其教育对象年龄普遍偏小,知识功底比较差,他们在生理上、心理上都还没有成熟,意志薄弱、贪玩、不能克服内部和外部的各种因素的千扰,注意力较差,集中力分散,但对新的事物易接受,产生好奇感。通过多媒体教学的引入恰恰克服了孩子的这些缺点,多煤体教学使那些深奥,难懂的教学内容变得直观,易懂,从而激发这些孩子们的学习热清,提高他们的注意力。例如,利用网络下载某些三维结构的生物大分子,如蛋白质、核酸等物质。在讲解影响氧化磷酸化因素中甲状腺素的作用时,就可以下载一些患甲亢病人的图片,对幻灯片上的图片讲解该病的发生机理,发病症状:甲亢病人甲状腺素分泌增加,诱导Na-K-ATP酶的生成和解偶联蛋白的表达增加,使氧化磷酸化加快,三羚酸循环加快,营养物质分解加快。此时,由于耗氧和二氧化碳生成增加,导致病人心率加快、呼吸急促;产热和产水增加,病人会大汗淋漓;而能量生成的增加,会使这类病人异常兴奋易长期营养物质的消耗也会使它们变得消瘦。这样,一个栩栩如生的甲亢病人出现在同学们面前,使学生在不知不觉中了解了疾病,也加深了对生化知识的理解,所掌握的知识经久难忘。通过生化理论与临床病例的相互联系,使学生感觉到所学的东西不再是抽象的理论和空洞的知识,而是可以实际应用的手段和武器,使学生感到生物化学与其工作和生活息息相关。这无疑将极大地激发学生学习热情,变被动记忆为主动摄取,教学效果大大提高,教学质量得到提高。通过多媒体应用与教师讲解相结合,避免了枯燥的平面教学方式,增强学生的感官认识和学习兴趣,极大地提高了学生学习的自主性。但是,尽管多媒体教学有很多优点,但它不能取代教师的主导地位。在实际教学中,教师应以人为本是教学的原则,精心选择课件,将课件、教师的语言表达、教师的手势、教师的眼神有机结合,实现课堂教学的最佳效果。因此,以教师为主导,合理选择利用多煤体教学,即不单纯依赖多媒体技术,也不单纯依赖静态的教学方法才能真正达提高学生的学习兴趣和教师的是教学质量。 2积极开展生物化学实验教学,促进教学形式的多元化 不断加强实验室硬件建设,改进实验方法,强化实验教学手段是提高实验教学质量和学生学习兴趣的重要基础。生物化学是一门以实验为基础的学科,生物化学理论研究的深入与实验室硬件的建设,实验方法的改进、实验技术的革新息息相关首先应该重视实验室的硬件建设,面对一些中专学校实验室硬件建设条件比较薄弱的情况下,应不断加强实验室的硬件基础设施设施的建设,只有硬件条件具备了,学生们才能够完成基本的实验操作。在实验过程中注重培养学生扎实的基本技能,强调教师在第1次实验课时就给学生一个标准而又规范的示范,例如,玻璃仪器的清洗、刻度吸管及微量加样器的正确量取、离心机和分光光度计的规范操作及注意事项等等,然后再让学生实践。通过科研活动,提高了学生实验技能和手脑并用的能力,把科研项目有意识地纳人实验教学,可以丰富和更新教学内容,不仅对活跃学生思维,扩大学生视野,培养学生的创造能力,提高学生实践能力,都起到了重要作用。而且对提高教学质量,促进教学效果有重要意义。因此,开展生物化学实验教学对充分发挥学生的主动性和创新性,激发学生的学习兴趣和提高教师的教学质量都起着非常重要的作用。 3积极开展合作学习.改善教学内容 在中等职业学校开展合作学习能弥补传统教学的不足,满足学生适应未来社会发展的需要,也有利于中专学校课程改革,转变传统师生关系,打破以教师授课为核心的传统教学方法。在课堂教学上,应该留出几分钟的时间,以小组活动为基本教学形式,以小组团体成绩为评价标准,通过合作学习可以促进大家的共同学习,增强集体感,增强信心,小组合作学习赋予全体学生比传统课堂教学中更多参与学习的机会和权利。每个学生都能在小组中承担一部分任务,随着参与程度的提高,自身的潜力就能得到发挥。通过合作学习以小组为准提出问题,教师答疑,使得学生记忆深刻,理解扎实,最终达到学习的目的。合作学习有力地体现了学生参与、师生互动、加强实践、促进思维的现代教育理念,通过合作学习极大地提高了学生的学习兴趣和教师的教学质量。 总之,在生物化学教学中教师只有积极地改善教学方法、教学形式和教学内容,才能显著提高中专学生学习生物化学的兴趣和积极性,以及教师的教学质量,才能使生物化学教学充满生机和活力。 生物化学论文:浅谈高校生物化学课程多媒体辅助教学的研究与探索 论文关键词:生物化学 多媒体辅助教学 研究 探索 论文摘要:为了适应现代教育技术发展和教学改革的需要,CAI课件广泛应用于生物化学教学中。本文结合生物化学课程及多媒体教学的特点,分析了CAI课件应用于生物化学课程教学中的优势和目前使用中普遍存在的问题,并对我们的实践探索进行了总结,提出了提高生物化学多媒体辅助教学效果的方法和途径等。 生物化学是生命领域重要的专业基础课,其主要任务是从分子水平解释各种生命现象。它理论性强,内容抽象,代谢途径相互联系,错综复杂,学生感到枯燥,难以理解记忆。多媒体辅助教学作为一种全新的教学手段有许多传统教学无法比拟的优势,在生物化学课程教学中可以动态、形象、直观地展现各种复杂结构及其代谢变化过程,有利于学生理解;可以扩大课堂信息容量,随时补充学科新进展,有利于提高教学效率。然而如果使用不当,效果并不理想。近几年围绕多媒体和传统方式孰优孰劣在高校经常引起争论。笔者认为多媒体教学是辅助手段,决定效果好坏的是使用者的思想、学识、能力和方法。不能将使用不当导致效果不理想的问题归咎于多媒体手段。计算机多媒体辅助教学(简称CAI)利用多媒体技术对文本、声音、图形、图像、动画等的综合处理及其强大的交互式特点,编制出CAI课件,创造出一个图文并茂、有声有色、生动逼真的教学环境,它不仅成为现代教育必不可少的教学手段,并且是深化教育改革和推动教育现代化的必要条件。我们在实践中不断研究多媒体教学特点,分析总结多媒体教学中存在的问题,探索多媒体环境下的教学方法,从而有效地提高了生物化学课程多媒体辅助教学的效果。 一、影响多媒体教学效果的原因剖析 任何教学手段都有其优劣、适应的条件和正确的使用方法。多媒体辅助教学有传统方式不具有的优势,但如果不能正确对待和合理使用也会导致教学效果大打折扣。根据我们的观察、调查、座谈和总结,存在于生物化学多媒体教学中的下列问题是导致效果下降的主要原因。 1.未能真正发挥出多媒体教学的优势 多媒体应用于生物化学课程教学的最大优势是能够把复杂的结构和抽象的机理具体化、形象化,使学生容易理解,记忆深刻。但现实中有些教师却把使用多媒体当作赶时尚,不管课程内容是否需要、是否适宜,都要借助多媒体来进行教学,做的课件也并未发挥出多媒体的优势,该用动画模拟的不用,课件充其量只是电子教案的翻版。这样的教学效果并不比黑板加粉笔的传统教学效果好。 2.陷入课件内容堆砌和电子教案的误区 使用多媒体时,有些教师疏于对讲授的知识进行认真梳理,将上课要讲的内容全抛在投影上,课件内容堆砌,幻灯片之间往往缺乏有机的联系,无条理可循,重点不突出。讲解过程更是一字不漏地从头念到尾,讲课形式呆板、单调,课堂气氛沉闷。许多知识在电脑屏幕上只是一晃而过,给学生留下的印象不深,不利于学生对整节课内容的学习掌握。这种做法当然达不到应有的效果。 3.抛弃了教师在教学中的主导地位 不管使用何种媒体,教师始终都是课堂教学的主导,各种媒体只是教学的辅助手段。但很多教师过分依赖媒体,电脑操作者取代了教师的主导地位,“课堂见物不见人,教师由幕前退到了幕后”,好像整个课堂授课的是媒体,教师成了机械的电脑操作者,播放员。授课方式程式化,缺乏灵活性,教师的教学思路完全被一张张幻灯片束缚着,毫无自我发挥的余地,不注意课堂上的突发事件,不注意唤起学生的想象力及思考空间,也弱化了教师课堂驾御能力和个人教学技能风格等在教学中的作用。 4.忽视了学生在教学中的主体地位 教育的终极目的是培养能力,现代教育的目的是培养终身学习的能力和创造能力。但有的教师在多媒体教学中,完全让学生顺着设计的幻灯片思路来思考问题,而不是围绕学生的兴趣、问题一展教学,忘记了学生的主体地位。这样学生学习积极性和思维火花就容易被窒息,主动学习就会变成被动学习。 5.出现了新的现代化式的灌输式、填鸭式教学 启发式是教学的一个重要原则。但目前在使用了多媒体以后,却出现了新的现代化式的灌输式、填鸭式教学。有些教师教学中只顾操作讲解,一路“马不停蹄”,硬灌硬塞,学生目不暇接。课堂看似丰富而精彩,但学生有许多知识点并未掌握。有些教师在使用多媒体时,走入了“使用多媒体信息越多越好”的误区,只是一味地想增加信息量,拓宽知识面,却忽略了学生的承受力和教学的反馈调整。 6.失去了探究教学方法的动力 传统方式下,教师上课前反复备课、备思路、备教材、备教案、备教法、备学生,不停地探究教学方法。但在多媒体环境下,有不少教师认为只要有了课件就有了依靠,探究教学方法的动因减弱了,每节课都是一个模式。要知道备好了课件并不等于万事大吉。更为重要的是如何去讲授,教学过程是一种创造性活动,每节课都要有创新,每节课的设计都要独具匠心,才能企望收到好的效果。 二、提高多媒体辅助教学效果的探索 多媒体教学能否有效发挥辅助教学作用,使用者是决定因素。关键在于教师本人课前科学合理地制作课件和课堂遵循教学规律使用课件,在于教师驾驭教学的能力和教学中主导作用的有效发挥和以学生为主体开展教学。 1.多媒体使用要根据课程内容选择 运用多媒体是为了更好地解决传统黑板加挂图不能或难以解决的问题,教材中抽象的概念、理论、复杂的物质结构和代谢机理要做成画面清晰、形象逼真的动画图片课件展现给学生,帮助学生在短时间内建立感性认识,使原来很难想象,甚至不能想象和理解的问题一目了然,迎刃而解。如生物氧化过程中的电子传递链是教学的一个重点和难点,该知识点内容抽象,学生难以理解。如利用Flash课件形象地展示电子传递链在细胞膜上的定位、电子传递过程及与ADP磷酸化的偶联机制,学生对该过程能有真切的直观认识,可帮助学生理解和记忆。又如核酸、蛋白质的结构,DNA复制和蛋白质生物合成等内容,就需要用图片和精细动画来精彩展现。生物化学是以实验为基础的学科,理论课程中涵盖了很多实验的理论和原理,如分子筛层析、离子交换柱层析、电泳等,如果不结合实物和操作过程来讲,学生总是难于想象。如果利用课件把层析装置和电泳仪的实物图像以及操作过程中的变化模拟演示出来,学生就很容易理解。 2.课件制作和呈现要体现知识的逻辑结构 多媒体教学不能搞知识搬家,幻灯片堆砌,按部就班只会让学生感到一头雾水。生物化学是一门充满联系的课程,课程内各部分内容之间有着纵横交织的联系。课件制作应根据课程内容的逻辑层次和重点、要点构建出知识主线框架。至于框架之外的文字,教师通过讲解去添加,不宜全部打上屏幕。知识框架通常应采取关键词、主题句、要素语、线图、树图、对比表、代表例等呈现在屏幕上,这样化繁为简,浓缩量提升质,简明而有条理,便于学生深刻理解和掌握知识精髓。知识框架不仅是学生获得系统知识的基础,而且可引领学生思维不断拓展。每节课开始时,教师应利用多媒体展现内容目录,对重点、难点和顺序逻辑关系等作整体分析,使学生从整体上把握。 在生物化学多媒体课件制作中按如下的程式进行就会提高课件的质量:以学科知识结构的完整性和系统性为依据,把教材的某个内容看成是一个主题干,然后把它支解为若干个题支,接着再将题支支解为若干个亚题支,依次支解。如氨基酸的分解代谢内容,按蛋白质水解、氨基酸脱氨作用、脱羧作用、脱氨脱羧产物接着分解,二氧化碳和氨的进一步去路的顺序,层层递进地列出教学线索框架,这样不但层次结构鲜明,而且符合人的思维顺序,能加强理解,有利记忆。 3.强化教师的主导作用 多媒体教学中更要注意教师主导作用的发挥,要做到媒体为我用而不是被媒体所束缚。在实施教学过程中教师要能够驾驭课件,生物化学多媒体教学中主要应从教学思路组织和环节调控两个方面来发挥教师的主导作用。 (1)按照提出问题、分析问题和解决问题的思路组织教学 多媒体环境下的教学组织主要应体现在课件的巧妙设计和教师的语言引领中。教师要善于在课件中设计问题,按照提出问题、分析问题和解决问题的思路组织教学,因为质疑是激发兴趣促进思考的动力。当然质疑并不等于停下来提问,它应策略地隐含于教师的语言引领之中。如肌红蛋白和血红蛋白结合氧和传氧机理是很精妙的,讲解时要结合幻灯图片不断向学生质疑,让学生思考结合氧时,血红素辅基和蛋白质之间的结合如何巧妙?然后分析它们之间的空间位阻及其变化如何恰好使与氧的结合该紧密时紧密,该脱离时脱离?又是如何克服一氧化碳与它结合的?这种层层递进的教学思路对学生起着引领导航作用,是适合多媒体教学的有效组织方法。 (2)注意教学进程和环节的调控 多媒体教学最忌“平铺直叙”,要按一定的节奏往前推进。导课、过渡和总结这个基本的“三段式”在多媒体教学中特别需要加以体现。每节课开始时用精彩的导语调动学生进入学习情景。导课要紧扣知识的联系,可利用多媒体从某个画面、某个背景知识、某个现象或课程内部或相关课程出发。如讲DNA复制时从静态部分的双螺旋结构特点和细胞分裂引入,讲代谢调节时从生活中熟悉的动植物各种应激反应以及适应环境变化的例子引入,讲糖类在细胞识别中的作用从病源微生物入侵细胞引入等。为了使一张张课件幻灯片联系起来,要精心设计各个片段之间的过渡衔接方式,使学生始终感到听课过程有一根主线贯穿其中。这根主线既指导教师把握讲解的轻重缓急,又牵引学生的学习兴致和思考。考虑到媒体无法保留的特点,小结宜采用简要归纳回顾的方式,同时也是学生笔记的内容。起、承、转、合关系是教师在备课过程中重点研究的,它是体现课堂教学艺术性的关键环节,是调节课堂教学并为学生“思维之火”添油的重要手段。 4.重视学生的主体地位 多媒体教学中,学生不可动摇地是教学活动的主体。要注重张扬学生个性,先学后导,把学生的“学”作为教学的首要环节,把“学”置于突出位置,实现教学活动的重心由教师的“教”向学生的“学”的真正转移。 (1)开展课堂讨论 生物化学多媒体教学不应由教师一人唱独角戏,应根据课程进行的阶段和内容不失时机地展开课堂讨论,这有利于巩固多媒体教学效果,如小结课可通过多媒体画面背景材料设计情景,提出一些涉及多个知识点的综合应用性问题,让学生用学过的相应知识点全面剖析。如:试分析胰高血糖素对糖代谢调控的基本机制(可将共价修饰酶的调控机制、细胞表面受体的信号传递过程以及糖代谢的调节等多个重要知识点内容全部串起来);试总结糖、脂、蛋白质及核酸代谢之间的相互关系(可将动态生物化学,物质代谢各章节串起来);试比较糖和脂作为机体提供能量形式的不同特点及其差异(可将葡萄糖的代谢、糖原合成与分解、脂肪合成与分解以及酮体的合成与利用等各个知识段串在一起)等。先展开课堂讨论,让学生自己寻找解决问题的思路,然后教师进行思路点拨与综合分析评价,最后归纳总结出结果展现在屏幕上。通过讨论,不仅调动学生主动学习、提高综合分析能力和联系实际应用的能力,而且克服了多媒体教学中容易出现的教师唱独角戏的现象,使教师的主导作用得到正确发挥。 (2)贯彻启发式教学的原则 在多媒体教学中更要贯彻启发式这一原则,教师不要在任何情况下都将课件内容和盘托出。屏幕上现成的结果会使学生失去知识形成过程的体验。应结合不同内容灵活启发学生在已知基础上举一反三,发展新知。如讲完原核和真核生物DNA的复制后,让学生对二者复制的特点、过程和参与的酶进行总结,学生总结出一条,教师敲击键盘使屏幕上浮现出一条,如此设计,逐步诱导出结论,逐步呈现课件内容,既调节了课堂气氛,又调动了学生积极思维,培养了学生的归纳总结能力,教学效果不言而喻。适合这种形式教学的内容在生化中很多。 5.吸收传统方式的优势 虽然多媒体有传统方式无可比拟的优势,但仍要与传统方式相互配合,优势互补。如过去没有多媒体演示时,许多抽象的概念都是通过类比联想等方法讲解的。好多大家像爱因斯坦、华罗庚讲抽象理论时都用过类比方法。在生物化学多媒体教学中加入类比将起到事半功倍之效。如虽然我们制作了演示酶活性中心催化作用的幻灯片,但讲解时我们也用口腔和锁子进行类比,牙齿、舌头、上下颚的排布及其对食物包围咀嚼过程中的结构改变和作用施加,锁簧区的结构及其在开锁中的诱导互补结合都可与酶和底物的结合和催化作用相联系。抽象的东西一经类比不仅通俗易懂,而且能启迪思维,激发灵感。类比完后再使学生认识到,酶与底物经诱导契合形成不稳定的中间产物,最后到达产物这个过程体现着事物发展由稳定经不稳定上升到新的稳定的辩证法规理,到此学生的思维就会提升到一个更高的层次。 多媒体与板书相结合有时更能提高学生的思考能力、记忆能力、归纳能力和学习效率。如物质代谢各途径的讲解,如全部应用多媒体,由于一条代谢途径由多张幻灯片表述,讲完之后学生一时难以把各个不同的反应相连成串。若巧妙利用板书,边讲解、边板书,学生更易理解反应的方向、阶段和一些重大变化,效果会更好些。 三、结束语 在生物化学教学中要充分发挥多媒体手段的优势,同时要把各种教学方式方法融合其中,传统教学强调讲解的轻重缓急、表情、声调、语气乃至各种肢体语言也是多媒体教学中不可缺少的。教学中还要关注学生的心理变化,给学生以情感熏陶和人文关怀,促进学生知情意的和谐发展,这都是提高生物化学多媒体教学效果必需的。 生物化学论文:生物化学学习困难学生致困因素的调查分析 【摘要】 目的 探讨生物化学学习困难学生的致困因素。 方法 自拟影响生物化学学习因素的调查问卷。以问卷调查法为主,辅以访谈、个案追踪调查及同学讨论法,调查了246名大学生,每个同学填写自己认为主要的1~3种因素。 结果 前3位的因素依次为:学科难度大、内容多;学习环境;学生非智力因素(学习动机、学习兴趣、学习态度和情感等因素)。 结论 影响生物化学学习的因素是多方面的,存在与教学和学习的各个环节,只有有的放矢,才能使学生获得较好的学习成绩。 【关键词】 生物化学;学习;致困因素 高等医学院校临床医学专业教学目标是以“宽口径、厚基础、强能力、高素质”为原则[1]。面向全体学生,使每个学生都成为一个合格的、优秀的医学生是我们教学的目的。生物化学是一个医学生必需掌握的基础课程之一。然而,在各部系各年级中,均不同程度地存在着学习困难的学生。因此,对这些学生学习生化的致困因素进行全面调查分析,找出其学习致困的原因,为转化此类学生提供科学的依据,并有利于全面提高生物化学教学质量。现就我们调查的结果报告如下。 1 内容与方法 1.1 内容 本研究从影响学生学习的内外因素入手,主要调查了以下内容:(1) 学习环境对学生学习致困的影响。其中包括教室环境、宿舍环境等因素的影响。(2)同伴群体对学生学习致困的影响。(3) 互联网对学生学习致困的影响。主要为学生上网所花费的大量时间对学生学习的影响。(4) 学校校风对学生学习致困的影响。(5) 教师的教学方式及质量对学生学习致困的影响。(6) 学生自身智力水平对其学习致困的影响。包括思维、记忆、认知方式等因素的影响。(7) 学生非智力因素对其学习致困的影响。包 括学习动机、学习兴趣、学习态度和情感等因素的影响。(8) 学生学习方法对其学习致困的影响。(9) 青春期性觉 醒及异性间不适当交往对学生学习致困的影响。(10)其他影响因素。 1.2 具体方法 在医学院大学二年级上生物化学课近结束时,以问卷调查法为主要方法,辅以访谈、个案追踪调查及同学讨论法,调查了6个班的246名同学。每个同学填写自己认为主要的1~3种因素。 2 结果 246名同学中认为学习环境对学生学习有影响83人,占33.74%。认为同伴群体对学生学习有影响18人,占7.32%。认为互联网对学生学习有影响41人,占16.67%。认为学校校风对学生学习有影响27人,占10.96%。认为教师的教学方式及质量对学生学习有影响21人,占8.54%。认为学生自身智力水平对学生学习有影响11人,占4.47%。认为学生非智力因素对学生学习有影响76人,占30.89%。认为学生学习方法对学生学习有影响33人,占13.41%。认为青春期性觉醒及异性间不适当交往对学生学习有影响19人,占7.72%。在其他影响因素中认为学科难度大,内容多造成的学习致困213人,占86.59%。 3 讨论 一直以来,学生的学习成绩是考察学生掌握知识的重要方法。学生的学习成绩很不均匀,相差很远,这其中到底是什么因素造成的呢?调查结果表明,大多数的同学认为影响学生的学习与智力因素关系不大,仅占4.47%。因为考入同一所大学中的学生,入学时的成绩比较接近,学生的智力状况相差无几,而造成学生学习结果有差异的主要是非智力因素在起作用,其中兴趣对学生的学习犹为重要。因为学习兴趣是推动学生学习的一种最实际的动力,学生的学习兴趣与他们的学习成绩与学习信心成正相关,这三者是互相促进,相辅相成的,包达列夫研究发现,学生对一门学科的态度会在他的知觉、思维、记忆和想象等心理等特征留下痕迹。学生缺乏积极的态度,就会阻碍他们活动潜能的发展。从本调查的结果看,认为学生非智力因素(包括学习动机、学习兴趣、学习态度和情感等因素的影响)对学生学习有影响的76人,占30.89%。故教师平时应在教学中激发学生的学习兴趣。 在调查的246名同学中,认为学科难度大,内容多造成的学习致困213人,占86.59%。位于各因素的首位。这也是一个客观事实。因此在教学中,教师要转变教育观念,营造良好的师生关系,充分反映民主性和平等性,引导学生主动地寻求知识,质疑问难,注重对学生好奇心、自信心的培养,对学生的学习始终要给予及时的、耐心的鼓励、指导、辅导,始终激励学生奋发向上,关注每一个学生,永远对学生充满希望。在增加其信心的同时,通过老师的鼓励和细心的教授,同学就会喜欢这门课,对生物化学难度的认识就会降低。 吴福元等人对238名大学一年级学生进行了智力因素和非智力因素与学习成绩几方面的追踪测验后指出,非智力因素对大学生学习成绩的影响比智力因素的影响还要大,且这种影响随入学时间的推移而逐渐增强。在对一些学生进行了追究研究时发现:某人的智力和入学考分均为中等,但其性格特征却是审慎、冷静、理智、自立自强、不依赖别人,学习上采用“笨鸟先飞”的方法,后来他的学习成绩列在榜首;另一名学生智商很高,入学考分超过全国重点大学的录取分数线,但其性格特征则是顺从、缺乏信心、畏缩退却、不愿创新,学习上表现为喜欢安逸,只求过得去,结果其学业一直处于全班的中下游水平。 当然,影响学生学习的因素还有许多,其中环境因素也不可小视。但外因和内因中,内因起决定作用,所以我们教师和辅导员不能对那些成绩不理想同学歧视,对这样的同学应给予更多的关心和爱护,激发他们学习的热情和兴趣,帮助他们养成良好的学习习惯,努力创造较好的学习环境,包括教室环境、宿舍环境。营造教室和宿舍浓郁的学习气氛,鼓励同学之间的互帮互学,使他们也获得较好的学习成绩。 虽然认为教师的教学方式及质量对学生学习有影响的仅21人,占8.54%。但是,教师教学行为是“一种有意识的,深思熟虑的行为,这种行为是在对于教什么、学生怎样才能学得最好做出深思熟虑的决定后产生的”[2]。教师教学行为对于教师教学的效能是不可忽视的。教师教学工作通常包括:拟订教学目标、呈现教学情景、引发学习动机、运用学习资源、教学活动设计、良好的师生互动和评价学习结果等。因此,“教师效能”很大程度上可从“教学效能”概念层面得以验证:既是展现教师本身教学能力与教学行为表现程度;也是影响学生学习效果的重要因素。概而言之,有教师效能才会有学生效能,也才能达到有效的教学效果。 生物化学论文:关于启发式教学在生物化学课堂教学中的应用 论文关键词:启发式教学 生物化学 课堂教学 应用 论文摘要:启发式教学是现代素质教育中所提倡的高效率的教学方法,生物化学是食品科学与工程专业一门重要的专业基础课。通过运用启发式教学方法,可以培养和激发学生的学习兴趣、扩展学生的思维、提高学生的学习能力,收到良好的教学效果。 生物化学是研究生命化学的学科,它在分子水平探讨生命的本质,是生命科学领域的重要基础学科和前沿学科,也是食品科学与工程专业的主干课程。近20多年来,生物化学的发展突飞猛进,并带动生物工程技术、医药学、食品科学、发酵工程及环境科学等相关科学领域进入到了高水平、全新的发展阶段。随着生物技术的发展和应用,生物化学课程已成为21世纪众多高等院校的平台课程”。在食品科学与工程专业计划中,生物化学是其主干课程之一,通过该课程的学习,可以为后续多门专业课打下必需的专业基础。同时,在大学本科毕业后的硕士研究生考试中,生物化学也是一门主考课程。因此,学好生物化学这门课,对学生后期专业课的学习,甚至进一步的深造均有重大意义。而如何在新的形式下教好这门课,是众多生物化学课程教师所探索和追求的。笔者在多年的教学实践中逐渐摸索,将启发式教学运用于生物化学课堂教学中,取得了良好的教学效果。启发式教学既是一种教学方法,又是一种教学原则。“不愤不启,不悱不发”,这是我国儒家文化创始人、伟大的教育家孔子对启发式教学原则的精辟概括皤。简言之,就是运用各种方法充分调动学生思维的积极活动,使学生对新知识的学习变被动吸收为主动摄取。 1培养和激发学生的学习兴趣 爱因斯坦曾经说过:“兴趣是最好的老师”。在整个学习过程中,用各种方法让学生对所学知识产生兴趣,是使学生进入主动学习状态的最好方法。而培养和激发学生的学习兴趣,第1节课对生物化学课程的介绍和绪论内容的讲解是非常重要的。徐州工程学院食品科学与工程专业的生物化学教材采用的是郑集教授编写的《普通生物化学》。郑集教授是我国生物化学研究领域的开山鼻祖,而且至今健在,已经109岁。郑集教授一生研究营养学,到了晚年又开始研究生物体的衰老机制,他的一生既是一个活生生的教材,也是学好生物化学最好的例证。通过对郑集教授生平的介绍。使学生了解到,学好生物化学,首先对自己如何科学、健康地生活一生,有一个理论知识的基础,只有了解了生化物质在生物体中的代谢规律,才能知道平衡膳食、生活有度的基本原理。以郑集教授本人一生的经历,启发学生学好生物化学,使学生对生物化学的学习充满了渴望,取得了很好的教学效果。在绪论的讲解中,笔者结合生物化学的发展史,为学生介绍了生物化学发展史上经典事例,如DNA双螺旋结构的发现、蛋白酶及核酶的发现、结晶牛胰岛素的人工合成,到近年来的人类基因组计划,激发起了学生浓厚的学习兴趣,也了解到了生物化学与人类的密切关系。 2注重学生能力的培养.启发学生扩展自己的思维 对于大学本科的学生,除了要系统地掌握一门学科的知识体系,更重要的是能力的培养。教育部教高[200511号文件《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中提到:“加强高等学校教学工作的主要任务和要求是:……坚持传授知识、培养能力、提高素质协调发展,更加注重能力培养,着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力,全面推动素质教育”。徐州工程学院是一所应用型本科院校,因此应该更加注重学生能力的培养。笔者在《生物化学》课程的教学过程中。鼓励和指导学生多看课外书籍、论文杂志、网上数据库及相关文献,使学生的思维不只局限在教材内容,开阔了学生的思维。在教学过程中,要求学生课上记笔记、课后及时总结:每一章均有相应的作业,帮助学生复习、巩固所学知识,每一次作业批改后,均对作业进行讲评,通过作业讲评将所学知识进一步深化;鼓励学生在学习过程中,有意识地加强自己的理解力、记忆力、阅读能力和应用所学知识解决问题能力的培养,学会在学习中抓住每一门课程的知识特点。针对每一门课知识结构的不同,找出每一门课的学习方法,制订出每一学期的学习计划。通过这些方法的运用,使学生掌握了自学的方法,拓宽了学习思维,学习能力大大提高。 3注重难点。抓住重点。通过启发式教学使学生轻松学习 生物化学由于其分子结构和代谢的复杂性,被许多人认为是天书。笔者在教学过程中采用启发式教学方法,注重难点,抓住重点,深入浅出,让学生在已掌握的知识基础上轻松地学习生物化学。如在讲糖化学一章中,将糖的概念与结构结合起来进行讲解。首先介绍糖、单糖、低聚糖及多糖的概念。很多学生从字面上知道了这些概念,但实际上并没有真正从糖的结构本质上理解什么是糖。在教学中,笔者在介绍完了糖的概念后,接着提出了一个问题:“含碳原子数最少的单糖有几个碳原子?”由于平时大家接触的糖的名词最多的是葡萄糖和果糖,因此绝对多数学生会认为六碳糖是碳原子数最少的单糖;笔者进一步就会引导学生:什么叫多羟基醛或酮?1个肯定不能算是多。至少应该有2个。最终学生会自己总结出,含2个羟基、1个羰基的糖,即三碳糖是含碳原子数最少的糖,一共有3个:二羟基丙酮、D一甘油醛和甘油醛。通过启发、总结.使学生真正理解了糖的含义,同时教会了学生如何分析问题。也拓展了学生的思维。糖、脂和蛋白质代谢,是生物化学物质代谢的中心,对于生物化学这门课来说,既是重点。也是难点。在对物质代谢篇的介绍讲解中,笔者将教材内容作了调整,将生物氧化一章调到代谢篇之前先行介绍,让学生首先对生物体中能量产生的主要形式——生物氧化有一个了解,然后再在各种物质的代谢过程中,穿插介绍能量产生的步骤及其计算。经过糖代谢一章的讲授后,在脂代谢和蛋白质代谢的教授过程中,学生就会自己计算能量的得失。这样将物质代谢与能量代谢结合起来讲授。使学生明白了物质代谢与能量代谢相互依存的关系,从而轻松地掌握了代谢的真谛和知识。在讲授物质代谢知识时,不仅将物质代谢与能量代谢内容相互结合,还将物质的分解代谢与合成代谢结合介绍,以分解代谢的讲授为主,带动合成代谢的内容介绍。同时将三大代谢的相互关系穿插在教学过程中,使学生了解到各种物质、各种生化反应之间的相互关系,建立起生物体是一个有机整体的概念。 4将科学的世界观和方法论引入教学.启发学生辨证地看问题、思考问题和解决问题 在生物化学的教学过程中,笔者注重启发学生科学地看问题,将辩证法和方法论引入教学活动中,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,有意识地培养自己的严谨思维和科学素养。如在教学过程中弓1入膳食平衡理论,通过教学使学生从化学本质上认识到生物体对各种营养物质的需求是在一定范围内,既不能太多,也不能太少,而且彼此之间有一定合适的比例,这样吸收营养物质,才是生物体健康生活的基础。 5引入最新科学理念。启发学生注重知识的更新 一个有成就的人,必定是一个有远见的人;要想成就一番事业,必须关注事业发展的方向。针对食品专业的学生,笔者自身关注食品学科的发展,不断将最新理念引入教学过程中。如近年来,功能性食品是食品科学的研究热点,因此在糖、脂、蛋白质等内容的讲授中,给学生介绍一些功能性物质,如膳食纤维、低聚糖(低聚果糖、低聚木糖、低聚麦芽糖等)、糖的衍生物(木糖醇等)、功能性脂肪酸(EPA、DPA、DHA等)、活性多肽、活性蛋白质等,使学生对学科的发展有更多的了解,并鼓励学生上网用数据库查看自己感兴趣的知识,从而开阔了学生的视野。拓宽了学生的思维。 6注重教书育人。启发学生学会做人、学会做事 要做好事,先要做好人。笔者在教学过程中,注重教书育人,从课堂纪律、作业讲评等方面人手,好的行为及时表扬,不好的行为及时批评,时刻提醒学生以认真的态度学习,养成认真做人、认真做事的习惯。有时,在黑板上出题,让每一个班派一位同学到黑板上做题,全体同学参与讨论,让学生之间开展竞赛。提高学生的学习积极性,增强学生的集体荣誉感;让学生明白,只有从一点一滴身边的小事做起,今后才能成为社会的栋梁之才。 7结语 启发式教学法是传统教学方法中的一个重要组成部分,但同时也是行之有效、常用不衰的好的教学方法,是一种古老而常青的教学指导思想嗍。启发式教学法并无一定之规,不同的学科具有不同的特点,故也就有不同的方法。但只要充分体现“学为主体、教为主导、发展智力”的原则,就一定会取得良好的教学效果,为培养具有厚基础、高素质、强能力的21世纪的人才嘲,做出应有的贡献。 生物化学论文:关于生物化学创新教学模式的探索 论文关键词:生物化学 教学模式 创新 论文摘要:结合生物化学教学实际,通过改革教学内容、双语教学和创新性实验等,提高学生素质,培养学生创新思维和能力。 生物化学是介于生物与化学之间重要的边缘学科,是物理、化学等理论与技术应用于生命科学研究领域所产生的交叉学科,是一门集理论与实验为一体的专业基础课程,在相关学科的发展中占据非常重要的位置。具有知识密集、信息量大、内容复杂、记忆性强、实验技术更新快等特点。面对激烈竞争的市场经济和生物专业学生分配就业时所遇到的困难,本文针对传统生物化学教学中存在的问题,进行了生物化学创新教学模式的探索,为提高大学生社会适应能力奠定基础。 1丰富教学内容,提高学生学习兴趣 “兴趣是最好的老师”。根据大学生的心理特点和学习兴趣的发展规律,教师应在教学内容、教学手段和教学形式等方面培养学生对生物化学的学习兴趣。 1.1结合学科发展前沿,激发学生学习热情 现代生物化学是一门飞速发展的学科,教师在教学过程中适当地介绍本学科的最新科研成果,实时更新内容。讲到基因表达时,可介绍我校主持的家蚕基因组“框架图”的研究进展,让学生了解我国在家蚕基因组研究方面已居世界领先地位,这是建立21世纪“丝绸之路”的起点和里程碑。并把有关基因组草图的基本知识介绍给学生,丰富教学内容,开阔学生的视野。 1.2理论联系实际,拓宽学生知识面 生物化学知识与生活密切相关,几乎渗透到生活的每一个领域。讲授理论课时,可通过联系周围的生命现象和生活常识了解生化问题,激发对生物化学的学习兴趣。如脂类代谢部分,可以介绍目前世界肥胖人数已超过1 6亿,肥胖易引发心脑血管类疾病,已成为全球第一死因,再结合脂代谢机理让学生懂得如何通过饮食平衡营养控制肥胖。另外,可以通过设问方式联系实际生活中的问题。如为什么短跑后人会感到小腿酸痛?为什么不能常吃生鸡蛋?为什么加卤水可以制豆腐?为什么多吃糖会发胖等等。用理论解释实际问题,既使学生掌握了所学的基本概念和原理,拓宽了学生在生物化学领域的知识面,又促进了学生学习生物化学的兴趣。 1.3灵活运用多媒体,提高教学效果 随着生物化学技术的迅速发展,信息量成倍递增,涉及的许多概念及反应过程非常抽象,尽管教师在讲授过程中花费了大量的时间和精力,学生仍然感到概念模糊和难以理解。多媒体是以计算机为载体,集声、像、动画、音乐为一体的现代化教学手段,具有信息容量大、视觉效果好、简明生动、条理清晰、重点突出等优点。 根据教材内容,采用多种软件制作多媒体课件,如用ChemOf fi ce Ul t ra 8.03绘制氨基酸或核酸的三维立体结构,录制视频介绍几种层析法等实验性强的理论知识,运用Fl a s h动态画面模拟体内物质代谢过程。制作的多媒体课件应以基础知识为主线,遵循内容精简、版面简洁、色调清晰,动画科学,切忌将它制成电子黑板。在图文并茂、视听一体化效果的渲染下,配合教师的讲解,可使抽象概念形象化,微观图像宏观化,充分调动学生的积极性,提高课堂效果和质量。 1.4采取多样化的教学形式,调动学生积极性 课堂上以学生为主体,以问题为中心,培养学生的创新思维,实施引导式教学,把传授知识与培养能力结合起来。对重点和难点,教师可以有目的地组织学生讨论,然后以答辩的方式来回答问题;或者教师指导学生查阅相关的文献开展课堂交流。 在课外,学生可根据自己的实际情况,利用教参阅览室、视听阅览室、网络图书馆等设施以及学校提供的教学资源进行自学,或通过网络与同学、教师相互交流。 2开展双语教学,培养复合型科技人才 根据国家教育部《关于加强高等学校本科教学工作提高教学质量的若干意见》(4号文件)的精神,逐步推广和实行本科生教育中公共基础课和专业必修课的双语教学,已成为培养新时期我国高素质复合型创新人才和实现高等教育可持续发展的重要基础工作。开展生物化学双语教学是现阶段我国高等高等院校教学改革的一项重要内容,是培养具有创新意识和能力的复合型人才的重要条件。在生物化学的双语过程中,首先处理好现阶段双语教学和英语教学的关系,其次提高教师的双语执教能力。我校为了提高教师的口语,组织教师到英语国家培训。另外要选择合适的生物化学双语教学教材,采用循序渐近的教学方式,实现双语教学目的。 3开展创新实验,锻炼学生的科研能力 当今世界科技的竞争实质上是人才的竞争,谁具有一流的人才,谁就可站在科技的制高点。开展创新性实验,是培养学生科研能力有效手段之一。 3.1加强实验教学过程中的师生互动、提高学生的积极性 学生参与到实验中,是提高学生积极性的有效措施之一。如安排学生参加实验准备工作,使学生熟悉整个实验环节,从试剂配制到实验的预试及分析均由学生完成。学生动手又动脑,充分发挥了学生的主体作用。 3.2开展综合型实验,培养学生创新意识 由于课时和经费限制,很多学校主要开设验证性或演示性的实验,阻碍了学生创新意识的发挥。为了激发学生的创新能力,开设探索性和综合性的实验至关重要。如设计“鸡蛋清SOD酶的分离纯化及性质鉴定”实验,可以让学生进一步掌握酶的性质、酶的分离及纯化关键技术、酶的鉴定方法等知识。 3.3全面开放实验室,提高学生的科研能力 学生可自行设计的探索性实验,在不断学习理论知识并查阅相关资料的过程中利用开放性实验室进行预习实验,对预习实验出现的问题及时查找原因,研究改进措施。另外实验室对所有学生开放,当高年级学生有创新的灵感也能及时到实验室来验证,这有利于学生形成良好的学习和研究氛围,提高综合素质。实现以人为本对学生实施个性化教育、创新教育,充分发挥学生的自主性和创造性。 21世纪是竞争的世纪,竞争焦点是人才的竞争,是人才创新精神和创新能力的竞争。我们要认识到开展创新教育,培养创新人才的重要性和紧迫性。只有深化教学改革,实施创新教育才能培养出具有独立工作能力、创新精神、创新能力的创造性人才。 生物化学论文:关于影响中等卫生职业学校生物化学教学质量的因素及对策 关键词:中等卫生职业学校 生物化学 教学质量 生物化学是从分子水平研究生命过程的化学变化规律和命本质的学科,其知识体系庞大,内容抽象复杂,是一门教师教、学生难学的医学基础课程。难学、难教和学好、教好成为响中等卫生职业学校生物化学教学质量的突出矛盾。影响中等卫生职业学校生物化学教学质量的因素 1教材因素 1.1教材内容抽象、枯燥、乏味、专业性过强,涉及的化学结构式、反应过程复杂、难记,代谢过程仅有文字叙述,学生难以理解。 1.2学生园素 中等卫生职业学校生源主要是初中毕业生,他们基础差,缺乏扎实的生物学、化学知识,学习目的不明确,厌学且学习方法不当。如有些学生想学但学不会;有些学生则能听懂教师的讲解,却看不懂书本内容。 1.3教学大饲因素 教学大纲规定的内容多,但学时少,且课程安排衔接不当,如化学与生物化学同时开课,导致生物化学第一节课涉及的氨基酸结构式等有机化学方面的知识,学生还没有学到。 1.4教师国童 由于教材的权威性,专业知识的严密性,使教师教学受到制约,对枯燥难记的概念、化学结构及代谢过程必须按教材讲授,以保证生物化学知识的科学性、规范性和完整性,限制了教师的课堂发挥。 1.5教学方法园素 生物化学教学缺乏直观的教学用具,传统教学方法难以动态表述代谢物化学结构的变化特点和代谢过程的化学变化。而:运用多媒体进行教学时,个别教师制作课件存在困难,课件制作水平不高,只是将文字、图片罗列出来,难以动态展示代谢过程的变化规律,教学效果不好。 2提高中等卫生职业学校生物化学教学质量的策略 2.1注重教师个人仪容仪表,树立文好教师形象 黑格尔说过:“教师是孩子心目中最完美的偶像。”教师的言行举止、仪容仪表、教学风格、人格魅力等在很大程度上影响着学生对本门课程的学习。一位仪态大方、教态自然、语言幽默、亲切和蔼、关爱学生的教师,会很快赢得学生的认可和喜爱,有助于师生之间的情感交流,从而激发学生学习兴趣。 2.2重视生物化学绪论讲授,激发学生学习募趣 “良好的开端是成功的一半。”讲解生物化学绪论课是教师介绍本学科专业知识的第一步。如果教师使用传统教学方法,照搬教材,讲解缺乏新意,学生很快就会感到枯燥乏味,失去学习兴趣。生物化学绪论虽然不是教学的重点和难点,但其内容十分丰富,是全书学习的指南,可以帮助学生村立学习信心,激发他们的学习兴趣,增强学生积极参与教学活动的热情{。笔者对绪论中“生物化学”概念采取“望文生义”教学法进行讲解.让学生用已知的生物学和化学知识,分析未知的生物化学概念,并得出以下知识点:生物一研究生命的本质(研究对象一生命体)-一生命现象(健康、疾病、死亡);化学一研究物质的组成、结构、性质和化学反应(新陈代谢是生命的最基本特征)。从而总结出生物化学的概念(生命的化学)、研究内容(生命物质的组成、结构、性质及其代谢过程)、学习生物化学的意义(掌握代谢与健康、疾病、死亡的关系)及方法。 2.3明确学习目标,提高教学效果 学习目标的展示应少而精,重点突出,并结合学生实际听课情况,由易到难,由浅及深。鼓励学生记住知识的结构和提纲,准确把握知识的点(要点、重点、难点、疑点)、线(主线)、面(知识之间的内在联系),只有从知识的点、线、面入手,结合教材内容,才能收到较好的教学效果。例如在讲解氨基酸代谢一章时,围绕蛋白质是体内主要的含氮化合物,引导学生注意氮的代谢途径,总结出蛋白质分解代谢的主线:蛋白质(N:16%7氨基酸(基本单位)堕墨墨堡旦氨(剧毒)塑墼堡尿素(肝脏)_堡一排出。明确本章的学习内容、学习重点为氨基酸脱氨基作用的方式、氨的代谢。 2.4精心组织教学,集中与保持学生的注意力 美国教育学家约翰洛克说过:“教师的教学技巧在于集中与保持学生的注意力。”教师在教学中起引导作用,如何取得良好的教学效果,是对教师组织能力和应变能力的考验。教师应观察学生的听课状态,及时调整教学内容,改变教学方法,加强课堂教学的交互性,采取提问、讨论、多媒体教学等方式活跃课堂气氛,从而集中与保持学生的注意力。 2.5引用生话实例,辅助赦学 生物化学教材中的生活实例很少,且与专业知识联系密切,缺乏趣味性,难以吸引学生的注意力和学习兴趣。教师应采用贴近生活、通俗易懂、趣味性强的实例,以帮助学生理解生物化学知识。例如:三羧酸循环是生物化学中的核心代谢过程,也是教学的重点和难点,代谢过程十分复杂为此,笔者在教学中,利用磨盘可以将豆类磨成豆粉,再加水制成豆浆的实例,形象地将三羧酸循环(机构)比喻为磨盘,乙酰辅酶A比喻为黄豆(大分子物质),Co’、0比喻为豆浆(小分子物质),进而理解三羧酸循环的主要作用就是氧化乙酰辅酶A中的乙酰基。再例如:生物氧化中H20的生成是通过呼吸链来完成的,十分抽象且难以理解。笔者在讲解呼吸链的概念时,通过多媒体动画将呼吸链比喻为接力比赛:呼吸链(接力赛)是指代谢物(起点裁判员)脱下2H原子(2H++2e)(接力棒)经递氢体和递电子体(4名运动员),按照一定顺序(1、2.3、4棒),最后传递给激活的氧分子(终点裁判员),生成H,0(奖品)的全部体系(体育项目)。使学生理解了呼吸链的组成(递氢体和递电子体)、受氢体(氧分子)、呼吸链在生物氧化中的作用(2H++0一H2(})。如果将2e递给氧分子(终点裁判员),不是最后的递电子体(细胞色素氧化酶)(第4棒运动员),则违规,生成H20:(无奖品H1O)。并结合煤气中毒进一步阐明呼吸链在生物氧化中的意义。 2.6指导学习方法,掌握记忆砚肆 “授人以鱼,不如授人以渔。”传授生物化学知识的同时,指导学生运用正确的学习方法,积极思考与总结,抓住问题的实质,寻找记忆规律,将复杂的生物化学知识、代谢过程尽量简化,突出重点、难点,达到触类旁通、掌握重点的目的。例如:学生反映很难记忆8种必需氨基酸,为此,教师总结了很多记忆方法,笔者认为谐音记忆法最简单、直接。记忆方法如下:到图书馆一缬(借)异亮(~)亮(两)苯丙(本)蛋(淡)色(色)苏(书)赖(来)。 2.7结合临床病例,理解代谢过程 学生学习生物化学的最终目的是为了掌握疾病发生的内在机理,为疾病的诊断、治疗提供理论依据。因此,教师应先提出问题,让学生讨论、分析,再引入生物化学的代谢过程,找出病因。如在讲完氨的代谢途径后,提问:一般患者的康复期需要补充大量蛋白质,但是有一类患者却要限制其蛋白质的摄人量,为什么?启发学生思考蛋白质的分解代谢过程,分析剧毒物质氨的代谢途径,主要是通过肝脏合成尿素排出体外,引出氨中毒与肝昏迷的关系,得出高血氨和肝硬化晚期患者不能大量补充蛋白质的原因。 生物化学论文:探讨式教学法在生物化学教学中的运用初探 [论文关键词]讨论式教学法 生物化学 创新性思维 [论文摘要]在生物化学的理论教学实践中,运用了问题讨论式教学方法,改善了教学效果,增强了学生的学习兴趣,培养了学生的创新性思维能力。 生物化学作为生命科学及其相关学科专业重要的基础课和必修课。但由于其内容十分庞杂、繁多复杂、抽象难懂,学生在学习过程普遍反映难度大,比较吃力,加之需要记忆、理解的内容很多,使该课程成为一门让学生望而生畏的学科,难以激发起学生的学习兴趣[1]。在传统的教学实践中,教师一般都采用课堂讲授、实验验证、作业布置、答疑解惑等方式来完成教学任务,课堂讲授则成为其中最重要的环节。在这种教学模式中,老师如果一味地采用平铺直叙的填鸭式教学模式,学生只能被动地接受知识,很容易感到疲劳,在课堂上缺乏创新性思维过程,不利于提高学生的综合素质和创新能力。因此,积极探索并运用新的教学方法对于培养学生的创新意识与能力,提高中华民族的整体素质具有十分重要的意义。 以问题为基础的讨论式(problem based learning, PBL)教学法是以问题为先导,学生通过小组讨论的形式,在指导教师的参与下,在解决问题的过程中学习必要的知识,学会正确的科学思维与推理方法,提高自学能力[2]。PBL是帮助学生消化巩固并运用理论知识去获得与发展科学思维能力、增强表达及分析能力的一种开放式教学形式,是课堂讲授的继续和提高,有利于发挥教师的主导作用与学生主体作用,激发学生的创新性思维,培养学生主动获取知识和独立思考能力,从而提高综合素质的有益方式。我们将此法应用于生物化学理论课教学中,取得了良好的效果。 一、在生物化学理论课中问题讨论式教学法的尝试 讨论式教学法根据教学内容有“问题讨论式”、“提问答疑式”、“演讲答辩式”等多种形式。在生物化学理论教学过程中我们尝试采用了问题讨论式。例如:在“蛋白质的共价结构”这一章中,蛋白质通论一节的重点内容之一是蛋白质中氮含量的计算以及凯氏定氮法。按照一般的教学方式,老师在讲课时首先介绍蛋白质中氮的平均含量为16%,可利用公式:蛋白质含量=蛋白氮含量/16%,即蛋白质含量=蛋白氮含量×6.25算出某样品中蛋白质的含量。然后再介绍凯氏定氮法的原理、方法甚至仪器装置、注意事项等内容。这种方式虽然完成了教学过程,但学生感觉平淡无味,只是被动地记住了蛋白质含量的计算方式。对此,笔者在教学中一改往日的模式,首先在课前提出了2008年在我国甘肃等地发生的“三鹿奶粉”事件,请学生们分析为什么奶粉中添加了三聚氰胺会导致婴幼儿泌尿系统结石,这种蛋白质含量的计算方法有什么缺陷,应如何避免。然后指定几位学生在课堂上阐述自己的观点。学生们对此非常感兴趣,课前查阅了许多资料,课堂上展开了热烈的讨论。通过这种主动学习的过程,学生不仅了解了三聚氰胺的结构特点,而且掌握了三聚氰胺进入人体后造成结石产生的原理及条件,更为重要的是学生们通过这一事件深刻地认识到食品污染给患者带来的巨大危害,更加感受到甄别与检测技术创新的必要性与紧迫性。 在讲授“物质代谢的相互关系”这一节内容之前,笔者向学生提出了几个问题:肥胖症患者,为了控制体重,应该怎么办? 和尚、尼姑长期吃素菜不吃荤菜,这种饮食方式真的健康吗?为什么?人们常说:“早餐要吃得像皇帝,午餐要吃得像平民饱,晚餐要吃得像乞丐”,这句话有科学依据吗?请予以分析,并阐述依据。通过课后对文献资料的查阅和教材相关内容的学习以及课堂上的讨论,学生们不但牢牢掌握了糖、脂、蛋白质三大营养物质代谢相互关系的基本概况,而且从机理上了解了合理搭配膳食结构,保持均衡营养、增强身体健康的重要性。通过讨论使学生们体会到了将书本知识运用于实践的乐趣,树立了学生科学养生的理念,使学生懂得只有健康地生活和健康地工作,才能提高生活质量,并积极投身到预防各种疾病的发生,同时也激发学生们学习生物化学其它知识的兴趣,极大地提高了学生的学习积极性和自觉性。 二、在生物化学教学中运用讨论式教学法的体会 教学方法和手段是实现教学目标的关键,灵活的教学方法则对学生正确理解教学内容起到保证作用[3]。在传统的课堂教学中,学生基本上只是作为知识的被动接受者,很少去进行积极而主动的创造性思维;加之现行考核方法亦多以知识的再现为主,结果在不同程度上助长了部分学生思维的惰性,甚至导致思维的僵化枯竭。PBL以重能力培养代替重知识传授,以学生为中心代替以教师为中心,以小组讨论代替传统授课。充分调动学生学习的积极性和创造性,实现从“知识中心型”教育向“能力中心型”教育的转变通过讨论式教学,变“要我学”为“我要学”,充分发挥了学生的主观能动性,使他们真正成为知识的主动探求者。在用讨论式教学法组织教学的过程中,教师作为“导演”,对学生的思维加以引导和启发,学生则是在教师指导下进行有意识的探索活动,始终处于“问题—思考—探索—解答”的积极状态。学生会从各个角度、侧面来揭示基本概念的内涵和基本规律的实质,如果就这些不同观点和看法展开讨论,就会形成强烈的外部刺激,引起学生的高度兴趣和注意,从而产生自主性、探索性和协同性的学习动力与氛围。这无疑体现了“教师为主导,学生为主体”的教学思想。在问题讨论式教学中,问题的提出过程即培养了学生的独立思考、获取知识以及创新性能力,增强了分析与综合的能力。而学生带着问题去学习,在寻找解决问题的理论依据过程中深刻理解和掌握了所学的理论内容,学生解决问题的过程中则体现了学生的创造力。更为重要的是,学生在参与教学讨论的过程中形成了勤于思考、刻苦学习、积极钻研的学习热情。此外,学生活跃的思维也促使教师不断充实自己,拓展知识面,真正体现了教学相长的作用。 最后需要指出的是:讨论式教学法是一种行之有效的教学方法,但并不是所有教学内容都能用该法组织教学。不根据实际教学内容而生搬硬套,只能落入形式主义的讨论局面。这样不仅浪费时间,甚至还可能会带来更多问题,从而影响教学效果与质量。至于如何更好地将讨论式教学法运用于课堂,还需要我们在教学实践中不断地去探索和总结,从而发挥其应有的、更强的教学功能。 生物化学论文:探讨生物化学实验教学 作者:欧芸 祖里胡玛 买买提·米音 【关键词】 生物化学 实验教学 生物化学是一门重要的医学基础课。也是当代医学和生命科学的前沿学科,作为医学生学好生物化学的理论知识和实验技术显得尤为重要。生物化学安排在第二学期开课,起着联络基础与临床课之间的桥梁作用,而且生物化学是医学中一门重要的实验性很强的基础主干学科。生化实验技术已渗透到医学科学的各个领域,成为诊断、 治疗 、预防疾病的重要手段。因此,如何通过实验教学来培养学生独立分析问题 、解决问题的能力和创新精神以及学会运用常规实验技术探索生命现象及本质是目前大部分医学院校急待解决的严峻问题。怎么样克服问题,提高生物化学实验教学质量,培养学生的实验操作能力。本人谈谈一些看法。 1 在生物化学实验教学中加强对学生的素质教育 生物化学实验课是医学生从基础课程步入临床课程的过渡学科,是学生学习专业课程的起步阶段,教师在指导实验,传授知识的过程中,除了加强指导外还应注意向学生介绍科学的发展进程以及人类认识世界的过程,使学生体会到人的正确思想来源于实验,实践是检验真理的唯一标准,学会理论与实践相结合的方法。用正确的观点去认识世界,学习怎样认识自然,怎样认识社会,进而树立正确的世界观和方法观。 2 主动交流,耐心指导 在实验教学过程中,教师与学生之间的双向交流十分重要。通过交流,教师可以及时了解和掌握学生学习的综合情况,获得大量教学信息。如学生对实验教学内容的理解程度、掌握情况及学习态度等,从而及时采取有效的教学措施,加强引导,帮助学生分析问题,解决问题。学生则可以更加深刻地了解教学目标,理解教学内容,巩固己获得的实验理论知识和实验技术技能。同时,交流可以促进教师和学生之间的情感沟通,相互了解,相互依赖,活跃和优化教学气氛。 3 理论课内容和临床医学知识与实验课教学相结合 生物化学是一门基础课,抽象难懂。很多学生反映学习生化究竟与学医有怎样的关系,为什么要学它,对以后的临床究竟有没有帮助?这些问题其他基础学科同样会遇到。生物化学书本上的许多理论可以通过实验得到证实,将实验课与理论课的内容联系起来,可以消除学生心中理论和实验分离的感觉,自己动手验证某个重要的结论,可以激发他们的兴趣,也可加深学生对理论知识的理解,强化教学效果。例如,学生通过理论课的学习得知底物浓度、酶的浓度、温度、ph、激活剂和抑制剂可影响酶促反应速度,我们开设了“酶作用的特异性和影响酶促反应速度的因素”这一实验,让学生通过亲自动手操作和对实验结果的分析,验证了理论知识,加深了学生对相关概念的理解;在“邻甲苯胺法”测定血糖的实验中,在实验课堂上引导学生复习血糖的调节,同时联系临床,阐述糖尿病的发病机制,本实验联系了临床上检验血糖的方法,增强了实用性,极大地提高了学生的兴趣。 4 加强实验技能的培养 为了强化学生实验的规范化操作和基本技能,不断提高学生的综合能力。首先要求学生写明实验方案、实验所需药品的种类和数量、实验器材等,在教师的指导下进行实验准备。虽然学生参与实验准备增加了教师的工作量,但是,学生参与的积极性较高,学生通过实践,提高了实验设置和实验操作的能力,基本熟悉了实验准备的全过程,大大地提高了他们学习的主动性和自觉性,收到了很好的实验教学效果。 5 提高教师的自身素质 实验指导教师应具有较高的理论素养,较强的动手能力,他们是实验教学的主力军。对实验教学师资队伍的建设,要按照人才培养对实验教学师资的要求进行,鼓励和帮助实验指导教师的进修与学习,提高他们的业务水平,在教学工作中发挥出应有的作用。 6 加强实验建设,保证实验教学的顺利实验 一个学校实验教学的好坏,取决于这个学校的实验室建设,当然就是条件,就要看实验室仪器设备的配备、药品的种类和质量、药品和仪器是否齐全,实验室的设备,能不能满足开展学生试验和教师的演示实验的需要。 7 加强实验技能考核,培养学生创新能力 我校为医学中等职业学校,生物化学的教学课时少,相应实验课时也较少,加上近几年扩招学生人数增加,实验条件和设施相对滞后,每次实验学生人数较多,而实验仪器较少,在做实验过程中,少数学生缺乏主动性,只看别人操作,自己不愿亲自动手,不能掌握基本操作方法和技巧。造成上述问题的原因之一实验课只要求学生操作,不进行相关实验考核,学生缺乏压力和动力,认为做不做关系不大。其后果是少数学生易产生惰性心理,缺乏进取心,缺乏对事物的观察力和判断力,更谈不上有所创新和发现,而创新能力是一个优秀学生所必备的能力。因此,我们应从一点一滴做起,抓好实验教学环节,通过必要的考核机制,并把成绩记入总分中,让每一个学生都重视实验,最终目的使每个学生成为高分高能的合格人才。 生物化学论文:生物化学课程教学及对学生思维的影响 【关键词】 生物化学课程教学 学生思维 21世纪是一个追求创新、崭新生命科学的世纪,生物化学成为生命科学领域重要的前沿学科之一。生物化学是在分子水平上研究复杂生命现象的科学,在我校生物化学更是全校学生必修的基础课程,经过多年的教学实践,生物化学已经成为一门成熟的学科,有较丰富的教材体系和教学内容以及相应的教学模式,同时它也是一门实践性很强的学科,与工业、农业、食品、医药和环境等各个领域都有着密切而广泛的联系,成为为生命科学研究中非常重要的手段。 1 生物化学课程教学的指导思想 科学、先进、创新的教学方法和手段是提高教学质量的重要保证。生物化学教学的指导思想是精选教学内容,以学生为主体,以教师为主导,使学生的知识、能力和素质协调发展,把课程教学方法与手段建设在现代教育平台之上,不断提高、不断发展、不断完善。教育的目的不仅仅是教会知识本身,更重要的是教会学生学会获取知识的方法及培养学生运用知识解决实际问题。传统的教学模式是以老师“教”为主,方法主要是单边灌输,我们学生缺乏独立思考的习惯,不能主动探求知识,更缺乏一种对学习的创新精神。现在的教学改革运用多种辅助方式教学,强调学生以“学”为主,学生主动参与教学活动,成为教学的主体,这样的教学可以激发我们学生主动学习的热情,培养我们自主探究的能力。 2 对生物化学教学的认识 2.1 课前结合专业考研需求,优化生物化学内容 由于生物化学是在分子水平上进行研究,故一些概念和反应过程十分抽象,难以理解。针对这一特点及各专业对生物化学的要求,教师对教材内容进行了分析、讨论,删繁就简,浓缩基础教学内容,突出主线。在有限的学时内把教学的主要知识点、当今最新的研究成果及发展趋势介绍给学生,把重点、难点讲通、讲透。同时结合专业考研需求,将近几年的考研趋势以及发展动态介绍给学生,及时调整经重点、难点等,尽量把相关领域的研究进展及研究热点融入到日常教学中[1]。比如今年的h1n1型流感,老师对其进行了详尽的介绍,让学生加深了对这种病毒的了解,做到学有所长、学有所想、学有所用。 2.2 课后用竞赛的方式强化知识,激发学习的主动性 今年期末,教研室组织进行了一次生物化学知识竞赛,分为团体赛和个人赛。在团体赛中,38名学生分为4个小组,做必答题、问答题,题型全部是课内习题,基本上让每一个人都参与到活动中,既加强学生间团队合作意识,又加深了学生对知识掌握的熟练程度。在个人赛中,80 %的题型是课内习题,20 %是创新题,即与现实生活联系比较紧密、需要综合各方面知识去解答,更利于强化生物化学知识,提高学习生物化学的热情。 3 生物化学对学生的思维的锻炼 3.1 对放射性思维的锻炼 以一个知识占为中心,把相关内容像蜘蛛网一样不断向外延伸,有利于深化和渗透知识,可以增强学习的兴趣。比如糖、脂、氨基酸代谢途径的相互关系,通过乙酰辅酶a、草酰乙酸、6-磷酸葡萄糖等关键物质达到相互转化,学生可以依靠这个关系把糖、脂、氨基酸代谢中相关反应都放射性的添加到其中,就可以从整体来看3大物质代谢,从而减少记忆某些反应产生的概念混淆。 3.2 对框架性思维的锻炼 按照一定的模式去提炼和消化书中的内容,将有关或相近的知识点通过有条理的比较、分析、归纳成固定模式框架,进行高效的学习。如在基因信息传递这一章中,可以把复制、转录、翻译进行比较,从而达到事半功倍的效果。 3.3 对探索性思维的锻炼 在已掌握的知识基础之上,不断向未知的领域探索,如对基因工程进行探索,人们发现了dna的双螺旋结构、冈崎片段等。在生物化学的学习过程中,在学生能力范围内值得探索的知识很多,如1分子葡萄糖有氧氧化,在什么情况下产生多少个atp等。 4 小结 教学过程不是一个单一的发展过程,而是一个多层次的复杂的发展过程,教学方法的运用必须根据这种复杂的发展变化,灵活掌握、灵活运用[2]。在课堂中将多种教学方法有机结合,不断探索更新、更实用的教学方法,势必会提高生物化学的教学质量。 生物化学论文:生物化学工程对当前生态环境的改造 生物化学工程对当前生态环境的改造 引言 所谓环境指的是人类和各种生物所依赖的各种要素的总和。它包括有自然环境以及社会环境,环境和人之间的关系不仅仅是对立的,还应该是互相制约着的。它给人类的生存与发展带来了非常必要的条件,但是人类在生存与环境的过程中,还必须要不断的调整自己,来适应变化着的外界环境。除此之外,人类还需要不断的对环境加以改造,从而创造出有利于自身发展的环境。从某种程度上来讲,人类对于自身依赖的环境的改造能力越强,那么环境对于人类影响的作用就会更强。众所周知的是,随着工业化时代的来临,人们在从事工业生产的过程中,在获取了很大的经济利益大过程中,也对周围的环境产生了非常恶劣的影响。有很多的影响甚至是不可逆的。生物化学工程作为一门与环境有着密切联系的学科,它对于当前生态环境的有效改善,也有着非常重要的促进作用。 1生物化学工程对当前生态环境具体改造 作为与生态环境有着密切联系的生物化学工程对当前生态环境具体改造主要表现在4个方面,包括净化污水、修复被生物药剂污染的土壤、清除化学污染以及清除白色污染上,具体讲来。 1.1 有效的净化污水 污水中所包含的有毒物质种类繁多,包括各种酚类、重金属、醛、醇、蛋白质及各种有机毒害物质等等。但是微生物却完全可以通过自身的活力消除污水的毒害,还可以通过降解,使污水之中的有毒物质变成无毒,从而达到净化的目的。在当下,人们普遍使用的固定化酶技术对污水进行有效处理,就是一种生物净化污水的方法,它主要是通过化学吸附的作用将水溶性的酶物质与不容载体互相的结合,结合之后,酶虽然不能完全溶于水中,但是它保留了催化性,这样就可以对工业废水中的有毒物质,包括污染物、重金属进行无毒的清除,保证水质安全、健康[1]。 1.2 修复污染土壤 土壤污染主要是有种金属污染所造成的,而对重金属污染的修复过程,最主要的就是利用微生物的作用,降低重金属的毒性。一般情况下,我们通过酶促反应来改善重金属在土壤中的化学形态,不仅是重金属固定下来,而且还能消解一部分毒性,从而在很大程度上降低其在土壤环境中的移动性,最后,通过生物吸收的过程削减土壤中重金属的含量。对于存在污染的土壤的修复完全可以增加土壤内部有机质的含量,激发微生物的活性,从而很好的改善土壤的生态结构,这甚至可以稳定土壤,防止土壤受到风水侵蚀,从而防止水土流失[2]。 1.3 消除白色污染 白色污染是环境污染中比较严重的一个方面,这主要是由于一些废弃的塑料和农用的地膜很难被空气化解,这种白色污染在我国大概有百万吨左右存在。残留在土壤之中的塑料会降低土壤的营养,引发农作物减少,甚至会致使耕地荒芜,我们也可以认识得到塑料垃圾对于整个生态环境的影响非常恶劣。我们利用生物工程技术首先可以对塑料物质产生降解作用的微生物,合成具有极好效果的降解菌,其次还可以将讲解基因分离并将它导入土壤微生物之中,从而使两者各自发挥作用。在日后,需要加大力度研发和推广可以降解的塑料以及地膜,保持环境不受白色塑料用品的污染。 1.4清除农药污染 利用化学农药制剂杀灭植物上的害虫已经沿用多年,但是绝大多数的杀虫剂都会残留在土壤之中,特别是氯代烃类农药,和白色污染一样,它是很难被分解消除的,但是利用微生物降解农药消除农药的污染在当下是非常可行的。在降解以杀虫剂为代表的农药过程中,一般都是通过矿化作用来实现,最终产生的物质是co2和h2o这两种不具有任何毒性的物质,这也是一种应用非常广泛的微生物农药降解措施,得益于它的降解非常的彻底,不会留下任何的残留物质;还有另外的降解方法,譬如说听过新陈代谢的作用,将农药转换成可以代谢的中间产物,从而消除残留的农药,但是需要注意的是,这种方法实现的过程比较复杂,而且很容易产生一些不好的负面效果,这就需要用微生物手段改变它的反映路线,从而获得最好的降解效果。当然,从某种角度来看,想要彻底的消除化学农药制剂的污染,最好的办法就是全面的推广生物农药,这种农药不会将有毒物质残留在土壤之内,对于环境保护有着非常积极的意义[3]。 2结论 生物化学工程对于当下生态环境的改善当然也不仅仅局限于净化污水、消除白色污染、清除农药污染、修复污染土壤等几个方面,它还在很多方面有着更为广泛的应用。在当下,环境保护工作迫在眉睫,而生物化学对于保护环境、清除有毒物质有着非常积极的效果,所以值得全面推广。 生物化学论文:加强生物化学实验室仪器设备、药品、消耗品的管理 为了加强高等学校实验室的建设与管理,保障学校的教育质量和科学研究水平,提高办学效益,国家教委在对高校实验室工作规划中明确指出高校实验室必须努力贯彻国家的教育方针,保证完成实验教学任务,不断提高实验教学水平,积极开展科学研究,生产成果和技术开发工作,为经济建设与社会发展服务[1]。生物化学教研室及相关的医学生物学实验中心,生物化学与分子生物学实验中心承担着吉林大学白求恩医学院多个学科的本科生,硕士、博士研究生的实验教学及科学研究任务,实验室是人才培养和科学研究的重要场所,而实验所需仪器设备、实验药品、消耗品等是保证学校教学、科研工作顺利进行的前提条件[2],因此,提高仪器设备等物品的科学管理工作显得非常迫切和重要,已被人们广为共识[3],国家教委对基础实验室评估文件中多项指标也与物资管理有关,更进一步说明物资管理在高校教学、科研工作中的重要性。 1 实验室加强仪器设备管理的必要性 高校实验室使用大量仪器设备,消耗多种实验材料,由于实验内容多变,实验手段不断更新,加上综合实验的发展,使实验工作更加规范有序[4]。因此,高校实验室对物资管理工作的要求越来越高,如何做好物资管理工作,使有限的设备资源得到最大限度地发挥,直接关系到教学效益和教学总体水平的提高。随着高教改革不断深入,教研室及各个实验中心加强了实验室物资管理,确保实验开出率,从而使教师、科研人员能安心从事教学、科研、开发工作,教研室对实验物资管理做出了改革。 2 实验室加强仪器设备管理的措施 由于生物化学在医学学科中的特殊地位,实验中所需仪器设备、试剂药品、消耗品等门类繁多、数量大、规格不一等,给管理工作带来不便,如高精尖仪器的科学管理,规范操作,维护保养,定期检查,使用后登记等,需要操作人员精心维护,确保教学科研工作顺利进行,大型设备(价值5万元以上)由专人负责管理,有专门使用登记本,年使用率达200~400 h,定期与厂家联系维护保养,提高仪器设备安全使用率,安排好实验室进行实验的组数,有序进行实验教学的完成。对于科研实验要有登记预约手续,以免拥挤与闲置,科学布置,严谨有序,教研室按照学校对仪器、设备的管理健全规章制度,负责对各学系、教研室管理人员进行业务培训,设备管理人员要认真做好仪器设备的验收、入账、调拨、报损、报废等日常工作,定期进行帐物核对,做到帐物相符。建立仪器设备完整的档案资料,加强档案管理,档案内容包括:仪器设备出厂资料,从购入到报废全过程的验收,使用、维修、检修、校验、鉴定等记录,确保仪器设备处于完好备用状态。设专人负责仪器设备的技术安全工作,制定仪器设备的操作规程,安全制度等管理办法。生物化学由于其特殊性,试剂用量大,品种多,所以要求药品管理人员必须熟悉试剂性能,有一定的专业知识水准,如易燃、易爆药品的放置,低温避光等,都需要非常仔细清楚,不能马虎,更重要的是剧毒、麻醉药品的管理,有专门铁柜保存,定期检查,确保安全使用。消耗品的管理账目清楚,易耗品出入登记有帐,做到规范化、程序化、表格化,有章可循,碰到问题及时解决,保证实验教学质量。实验教学、科研都需要多种仪器设备,需要合理安排,方便使用,实验室把经常使用的大型水浴摇床、低温高速离心机、pcr仪、紫外分光光度计集中使用,有效利用,资源共享。实验室物资管理人员要有强烈的事业心、责任感,任劳任怨,扎实肯干,明确职责,全心全意为教学、科研服务,要经常深入实验室了解教学情况,随着科学技术不断进步,信息化工作大大加强,综合体现高校现代化管理水平,采集仪器设备数据信息,通过仪器管理软件功能,更加精确查询,便于管理,使物品信息量更多、更详尽、更规范。因此,实验室有计划地培养实验人员业务能力、综合素质是完成教学科研工作的重要前提[5]。 3 管理人员的培养及今后的努力方向 教研室及各实验中心为确保教学科研工作的顺利进行,尽可能改善教学物质条件,同时重视管理人才培养,建立一支对教学仪器设备进行科学管理的队伍[6],目前的管理人员为大学本科毕业,部分是硕士研究生学历,每个人具备一定的专业基础,熟悉各学科各专业仪器设备的名称、型号规格,性能应用,调试维护等方面的知识,要求知识结构全面,每学期开课前能准确提出教学计划,本着勤俭节约、关注环保的态度,做到物尽其用,在工作中要具备改革创新的精神,勇于探索,有强烈的责任感和事业心,秉公办事,努力学习,提高综合素质,经常关心了解国内外的教学科研动态,参加厂家专业人员讲解的大型专题讲座,通过各种手段加快知识更新,提高技术和业务水平,通过近几年的不断努力,教研室在2010年吉林大学实验技术成果奖励中获二等奖两项,近年发表在核心期刊科研教学论文数十篇,这些成果的取得与大家的共同努力分不开,虽然我们在工作中有了一些进步,但今后的教学科研工作对我们的要求会更高,管理工作较繁重,要做好较为困难,总之实验室要认清形势,在实验室建设中加强仪器设备管理工作,确保教学科研工作顺利有序进行。 生物化学论文:在精品生物化学教学中培养学生的能力 在迅猛发展的科学技术领域中,生命科学以其巨大的活力推动着社会生产力的发展,生物技术领域正成为发展最快、潜力最大、竞争最激烈的领域之一。随着相关学科的渗入,生物化学领域也不断有新的突破和进展。以往在教学中着重强调系统知识的学习和掌握,不太注重学生能力的培养。面对生物化学知识更新周期缩短,高速发展的社会对人才的需求和竞争,一轮教学无法为学生准备好一切。因此,在生命科学领域的前沿学科——生化教学中,不仅要让学生“学会”,而重要的是让学生“会学”,不仅要教给学生开启知识大门的钥匙,还要对学生的能力进行培养。 一 空间想象力的培养 想象是人脑在感性的基础上形成的一种特殊的思维方式,它源于感性认识,以一定的有实感的形象储备为基础。没有形象储备,就没有合乎逻辑的思维,想象也无从深化。反之,没有丰富的想象,思维就失去了它的灵活性、广泛性和深刻性,空间想象和思维的这种密切结合的关系是本课程教学中突出的特点。 在生物化学静态部分中,具有生物活性的生物大分子如蛋白质、核酸、糖、酶等均具有立体构想,即空间几何构型,借助于次级键的结合、缔合成一定的空间立体构象的生物大分子,才能在生物体的生命活动中行使各自的功能。通过对蛋白质、核酸、多糖等结构的学习,对其初级结构有了很清晰的认识,但对其各自独特的三维结构,如蛋白质分子长长的多肽链是怎样盘绕、折叠卷取形成一定构象的?主链走向如何?侧链及所连肽段是借助什么键和怎样靠近、怎样排斥的?寡聚蛋白的各个亚基之间的空间是怎样排布的?作为遗传信息载体的dna分子是由两条反向平行的多核酸链组成,二链之间借助于氢键形成双螺旋的二级结构,并在细胞内形成超螺旋和核小体的三级结构。对此学生往往觉得很抽象,不能很透彻的理解,因此空间想象力的培养显得有为重要,并在教学中加以奠定、巩固、发展和深化。 1 创造必要的直观环境,给学生创造形象储备的条件 教学实践表明任何语言所传递的信息,须有直观的支柱,才能容易被大脑接受。刚开始学习生物大分子的空间结构时,学生对在黑板上用平面图形表示空间结构很不适应,也不能充分理解。因此在静态部分的教学中我们配合多媒体等手段,并适当地应用直观教具和模型,这样有助于学生对问题的理解使深奥复杂的问题变得简单,把学生从长期所处的“二维平面”思维领域引入到“三维世界”,也吸引了学生的注意力,加深了印象。同时又注意及时地摆脱对直观教具的依赖,避免其影响和限制学生的想象力和思维能力的发展。 2 设置问题,促使学生思考并进行创造性的思维活动 思维由问题而引起,因此在教学中不仅要使学生带着问题学,使之积极思考,而且要创造条件使学生发展活跃求异思维。如有生物膜的选择透性引出生物膜的组成——流动镶嵌模型,由膜的性质推测到其具有怎样的结构,引发学生活跃的思维活动。生物氧化是生物体新陈代谢的重要形式,是有别于体外氧化但化学本质又相同的过程。为什么体外氢氧结合会骤然释放大量光和热,而生物体却能保持恒温而不被其损伤?设置问题后再引出呼吸链的概念,循序渐进的理解代谢物脱氢是如何到达氧、如何生成水的,在传氢的过程中能量是怎样分步产生、释放和利用的。脂肪酸的β一氧化机制的结论是二碳单位乙酰辅酶a的逐轮代谢,此时在结论获得前首先提出问题,以几碳为单位进行氧化才能获得偶数碳原子的苯乙酸和奇数碳原子的苯甲酸的分解代谢结果?学生带着问题进行探究,深化了脱氢—加水—再脱氢—硫解 β一氧化机理的理解和掌握,学生的思维方式及对信息资料的整理与综合能力受到了锻炼,学生在整个过程中增强了研究意识、问题意识,学会了如何学习,如何去解决问题。 二 观察动手能力的培养 1 观察力是有目的的感知事物的能力 在教学中,尤其是在实验课教学中引导和培养学生要善于摆脱理论和固有思维的束缚,通过“意外”现象看本质,引发学生的思考,达尔文认为:“我超过常人的地方在于我能够察觉到那些很容易被忽略的事物,并对它们进行精细的观察”。教学过程中将学科发展的新动态及时介绍给学生使之放宽视野,同时注意培养学生细观多思的良好习惯,善于发现问题,并能够不仅仅在生物化学领域而是在整个生命科学这样t大视野中思考和探索。 2 生物化学是一门实验性很强的学科 实验课是培养学生动手能力的重要手段,通过常规实验,学生可以得到基本技能的训练,然而这些实验往往是在固定的程式下进行的,学生在实验中缺少自己的思维,缺少主动参与性,而在实际的工作中,要求学生具有创新能力,为此,在原有的实验基础上,增设了开放性实验项目,加强了教师在实验过程中的监督和指导,这样使学生在完成实验后,既获得了学科内容的知识,又使科研素质得到了很大的提高。 三 讲解表达能力的培养 表达能力是高素质人才必须具备的条件之一。在教学中,我们尤其重视如何提高学生的讲解及表达能力。 1 营造轻松的学习氛围 大学中的课堂教学中一个很大的不同是主动回答问题的学生少,尤其是当回答错误时,气氛往往变得尴尬、紧张。鉴于此,在理论课教学中我每堂课走上课堂都面带微笑,以一种轻松舒缓的状态来创造温馨的教学气氛,减轻学生的心理压力。学生回答问题时,专注地倾听,对正确的回答给予赞赏和肯定;对于不完善的回答,掌握“无批评”原则,帮助学生进行分析,对其给予鼓励。在这样一种教师提出问题是为学生理解、掌握知识而并非是想教训学生的轻松学习氛围中,形成了师生之间相互合作共同学习的关系,提高了学生回答问题的勇气和信心,为学生提供了提高表达能力的机会。 2 轮流讲解,共同评议 在实验教学中,针对实验的设计思想(原理、步骤、计算方法等),每个问题由学生到实验室讲台前讲解,这样不仅检验了大家对实验课的预习情况,有利于实验的顺利完成,而且也锻炼了学生的表达能力;同时又增强了其他同学的注意力,也可以为从事教育的学生实习打下一定的基础。对于学生的讲解,组织学生进行评议和补充。这样使学生由被动接受知识变为主动探索学习,增强了学生的积极性、主动性,也提高了学生的责任意识和成就感。达到了课堂教学的要求,也提高了学生的表达能力。 四 自主学习能力的培养 自主学习能力是指独立获取知识的能力,是各项能力的结合点,是学生综合能力的中心环节。在当今科学技术迅猛发展,知识更新周期急剧缩短的情况下,培养学生的自主能力,比传播知识更为重要。 1 启发式教学,适当组织课堂讨论 启发式教学是将生化知识与生命现象之间紧密联系,将饮食、健康、营养、生理、病理等相关的知识点融入到课堂教学中。以设问、反问等多种形式以相关的生命现象作为切入点,导出知识点,给学生深刻的印象。如由糖尿病人血糖高引出血糖的分子形式、血糖的来源、血糖的去路、糖在我们体内的分解代谢路径、肌糖原为什么不能补充血糖;糖、脂代谢之间的相互联系,生活方式与糖尿病之间的关系等问题。学生带着问题去学习,学习过程中一直处于探究、思考、进而找寻问题答案这样一种状态。这种形式生动活泼,能够开阔学生思路,调动学生学习的积极性、主动性,有利于学生通过独立的积极思考和参与讨论,培养自己主动获取知识的能力。课堂讨论的题目有一定的启发性、探索性,并具有适当的难度。在引导过程中,对学生提出的问题尽量采用诱导、点拨、等方式,督促学生独立思考,让学生通过自己的思考去获取知识,这样可使学习知识与发展能力相互促进。 2 教师讲授与学生自学相结合 为加大学生的知识占有量,在讲授的基础上,要培养学生课前预习、课后复习、自己看书钻研的良好习惯。如为培养学生初步的科研能力,对酶的固定、大分子的制备等生化分离分析技术的问题,采用讲授和自学相结合。针对生物大分子的性质,采用哪种方法、依据什么原理、注意哪些问题、控制什么条件、关键点在哪里,自学中给学生必要的提示,使学生有思考的 路径,也加深了对大纲中所要求的知识的掌握。 3 多层次教学,因材施教 对于不同学习起点和不同需求的同学采用分层次教学。由于部分学生有机化学基础薄弱,还有一部分学生没有学习过物理化学,这样对蛋白质、核酸、糖类及脂类的化学结构尤其是空间立体结构、对生物能学理解和掌握起来比较困难。对这样的学生就要在教授新知时,温习旧知,在新知与旧知之间搭建认知桥梁,利用课下时间详解知识重点和难点,并通过习题、小测等形式反馈学习情况。这既可以检查学生对所学知识的掌握情况,又可以加强师生间的相互沟通。在学习过程中,由于种种原因会有少数学生达不到学习要求,如课程不及时看书,或不按时完成作业,对于这样的学生,采取留出一定的时间,然后多提问,让他们积极思考,使之感到没有完成学习任务而有压力,在以后的学习过程中,不敢松懈。对于有精力想考研的学生,推荐一些反映学科动态的书籍和杂志,鼓励其多读书,加大知识面,帮助学生构建一个合理的知识结构框架,为其它学科的学习及在更广阔的范围内获取知识打下坚实的基础。 生物化学是有关于生命现象的化学,生物大分子是立体的,如何透过纷繁复杂的生命现象探究其化学本质,就要把培养学生能力当作己任,有意识对学生的观察能力、思维能力、动手能力、空间想象力及自学能力进行培养,同时,选择适当的教学形式和方法,解决既掌握知识,又发展能力的问题,努力达到培养适应社会发展的高素质人才的教育目标。
生物力学论文:击剑运动员膝关节的生物力学分析 1前言 弓步技术是击剑比赛中运动员得分的主要技术[5]。研究表明,在击剑比赛中,男子运动员平均每23.9s使用一次弓步,女子运动员平均每20s就会使用一次弓步[2]。弓步的质量直接关系比赛胜负,弓步速度是评价弓步质量的重要指标,也是评价击剑运动员竞技水平的重要依据[5]。有研究发现,击剑运动员弓步速度与弓步动作中后腿伸膝最大角速度显著相关,后腿的蹬伸速度是弓步速度的主要决定因素之一。舒建平[4]采用APAS系统对击剑弓步动作进行分析后认为,运动员弓步动作中双侧膝关节角度变化大小是决定击剑弓步速度的主要因素。在击剑弓步动作中,运动员前腿和后腿执行不同的运动模式,后腿伸肌群快速收缩使后腿蹬地为弓步动作提供驱动力,而前腿快速伸膝带动小腿向前踢出[14,15]。在弓步动作开始后,前腿的快速摆动能获得较大的冲力,延长后腿蹬地的时间,配合后腿蹬地带动人体总重心前移,且前腿向前摆动时膝关节的伸展程度能够对弓步深度产生影响。另外,有研究报道,弓步速度和前腿膝关节最大功率到达时间及平均功率存在关联[6]。综合已有研究可以发现,下肢双侧膝关节在击剑弓步动作中的运动表现是影响弓步速度的重要因素。然而,已有研究大多集中在运动员双侧膝关节在弓步动作中的生物力学表现与弓步速度的关系方面,而不同水平运动员双侧膝关节在弓步过程中的生物力学表现差异对弓步质量的影响鲜见报道。本研究通过比较一般运动员与优秀运动员双侧膝关节在弓步过程中生物力学表现的差异,探究影响击剑弓步速度的生物力学因素,为提高击剑运动员弓步质量提供参考。 2研究对象和方法 2.1研究对象上海市男子重剑队运动员7人,其中,运动健将4人,一级运动员3人,为优秀运动员;某体育学院运动训练专业及附属竞技学校男子击剑二级运动员9人,为一般运动员。 2.2研究方法 2.2.1实验方案测试之前受试者进行5min慢跑,跑步机速度设置为6.5km/h。慢跑完毕后再进行5min拉伸活动。测试时受试者面向剑靶,前后脚分别位于两块测力台上,剑靶与受试者的距离根据受试者身高进行调节,使靶面距运动员后脚脚尖水平距离为1.5倍身高[17]。要求受试者持剑以最快速度弓步刺靶(图1),每名受试者试刺5次。每名受试者正式测试成功采集至少6次,选取其中峰值速度最大的3次弓步动作进行分析。 2.2.2所用仪器和评价参数测试设备采用瑞士生产的KISTLER三维测力台(型号9287B,长×宽:90×60cm,内置信号放大器,采样频率1000Hz)和英国生产的16台VICONT40镜头红外高速运动捕捉系统(ViconMotionAnalysisInc.,Oxford,UK,采样频率100Hz),对运动员弓步动作地面反作用力(GRF)和运动学数据进行同步采集。 2.2.3数据处理将VICON系统中预处理过的数据(C3D文件)导入Visual3D(C-Motion,Inc.,Germantown,MD,U.S.A.)软件。运动学数据和GRF滤波采用4th-orderButterworth低通滤波,截止频率分别为12Hz和100Hz[18]。在Visual3D中构建14环节人体模型[11],根据人体惯性参数[20]确定人体重心位置,以人体重心在水平方向上的速度代表弓步速度。在Visual3D软件中计算下肢3维运动学和动力学数据(采用右手法则)并导出。力矩、角速度、功率指标,膝关节屈为负值(-),伸为正值(+)。弓步动作起点定义为前脚离开地面瞬间(前脚GRF=0),动作终点定义为前腿膝关节伸膝达最大角度。 2.2.4选取指标1)弓步过程中受试者水平方向重心速度峰值(Hori-zontalPeakVelocityofCenterofGravity,HVmax),单位为m/s;2)经体重标准化后的受试者弓步过程中后腿蹬地产生地面反作用力的水平方向分力峰值(GRFmax),单位为体重(BW);3)膝关节角度(KneeJointAngle)为小腿向量与大腿向量的夹角(°),大腿向量由膝关节指向髋关节,小腿向量由膝关节指向踝关节,下肢直立位膝关节角度为180°;4)膝关节角速度峰值(PeakAngularVelocityofKneeJoint)为伸膝阶段膝关节角速度最大值,单位为°/s;5)前腿伸膝时间(TimeofExtensioninLeadingKnee)为自前腿膝关节最小角度至最大角度所用时间,单位为s;6)通过逆向动力学计算关节力矩峰值(PeakJointMoment),关节功率峰值(PeakJointPower)为关节力矩与关节角速度乘积的最大值(均在Visual3D软件中直接计算)。力矩和功率峰值均为根据体重进行标准化后的结果,单位分别为Nm/kg和W/kg;7)前膝关节功率峰值到达时间(TimetoPeakPowerofLeadingKneeJoint)为自动作起点至前腿伸膝功率达峰值所用时间,单位为s。 2.2.5统计学处理选取每名受试者峰值速度最快的3次弓步动作,计算相关指标的平均值和标准差。采用独立样本t检验(Inde-pendentttests)比较两组受试者弓步动作过程中膝关节动力学、运动学相关指标及HVmax、GRFmax之间的差异,显著性标准设定为α=0.05。统计软件为SPSS20.0。 3研究结果 3.1不同水平运动员弓步表现优秀运动员弓步过程中HVmax(P=0.001)和GRF-max(P=0.016)均显著高于一般运动员(表2)。 3.2不同水平运动员弓步动作前腿膝关节生物力学指标两组运动员弓步动作中前腿膝关节运动学和动力学指标如表3所示。两组运动员屈膝程度均为正值,可见运动员前腿膝关节屈膝末膝角小于初始膝角,说明在弓步开始时运动员前腿伸膝前首先屈膝。不同水平运动员前腿屈膝程度不同,优秀运动员屈膝程度显著低于一般运动员(P=0.037)。在随后的伸膝阶段,两组运动员伸膝程度无显著性差异(P=0.293),但优秀运动员伸膝末膝角显著大于一般运动员(P=0.018),伸膝角速度峰值显著低于一般运动员(P=0.029)。在弓步过程中,两组运动员前腿膝关节伸膝力矩峰值(P=0.056)和功率峰值(P=0.074)均无显著性差异。 3.3不同水平运动员弓步动作后腿膝关节生物力学指标优秀运动员弓步动作后腿伸膝末膝角与一般运动员无显著性差异(P=0.079),但优秀运动员后腿膝关节伸膝力矩峰值(P=0.030)显著高于一般运动员,后腿伸膝功率峰值到达的时间显著小于一般运动员(P=0.021);运动员弓步动作中后腿伸膝角速度峰值组间无显著差异。 4讨论与分析 国内、外对击剑弓步动作的研究多以运动员弓步重心平均速度、最大速度以及弓步距离作为评判弓步质量的主要指标[12]。在多数研究中,只要求受试者以最快速度做弓步动作,并未设置弓步目标和距离,且受试者未持剑,这可能会使不同受试者在测试时选择不同标准的弓步距离,而运动员在做长距离大幅度弓步和短距离快节奏弓步时速度可能并不相同。在征求运动员和教练员建议的基础上,结合击剑运动员比赛状态下发动弓步的距离,本研究将剑靶设置在距运动员准备姿势后脚脚尖1.5倍身高处[17]。这一距离下的弓步为长弓步[17],要求运动员持剑尽力做快速弓步刺靶,将弓步动作中身体重心最大水平速度定义为弓步速度[9,10,16]。结果显示,优秀运动员弓步水平方向重心速度峰值(2.64±0.16m/s)显著高于一般运动员(2.32±0.13m/s,P=0.001)。可见,以弓步速度作为评价运动员弓步质量的指标,本研究优秀运动员弓步质量高于一般运动员。 在击剑弓步动作中,后腿蹬地获得的水平方向地面反作用力是弓步向前的驱动力,其大小是弓步速度的决定性因素[1,8,12]。本研究优秀运动员弓步动作后腿蹬地水平方向地面反作用力峰值(0.91±0.10BW)显著高于一般运动员(0.78±0.08BW,P=0.016),说明优秀运动员弓步向前的驱动力高于一般运动员。目前有研究认为,运动员后腿膝关节伸肌力量是影响弓步驱动力大小的重要因素。Guilhem等人[9]对优秀击剑运动员双侧下肢主要肌肉进行等速肌力测试,另外对其在弓步过程中的活动进行肌电测试,结合运动员弓步表现进行分析后发现,弓步后腿膝关节伸肌最大等速肌力与弓步速度峰值显著相关(r=0.60~0.81);在弓步加速阶段,运动员后腿伸肌的活动水平与此阶段运动员的重心平均速度相关,运动员弓步后腿臀大肌、股直肌、股外侧肌、比目鱼肌、腓肠肌外侧的收缩对弓步速度贡献明显。另外,Cronin等人[6]对击剑运动员膝关节伸肌进行等速肌力测试后发现,弓步速度与弓步后腿膝关节伸肌最大等速肌力的相关系数为0.62。通过已有研究可以发现,运动员弓步后腿膝关节伸肌是贡献弓步向前驱动力的主要肌群之一,其爆发力及在击剑弓步动作中的运动表现能够对弓步速度产生重要影响。 本研究结果显示,优秀运动员弓步过程中后腿膝关节所能达到的力矩峰值(2.87±0.27Nm/kg)显著高于一般运动员(2.37±0.38Nm/kg,P=0.030),后腿伸膝功率峰值到达时间(0.45±0.06s)显著小于一般运动员(0.59±0.13s,P=0.021),且优秀运动员后腿伸膝功率峰值(12.21±0.27W/kg)在统计学上有高于一般运动员(10.16±2.28W/kg,P=0.082)的趋势。可见,优秀运动员弓步后腿膝关节在短时间内能产生更强的关节功率,反映出优秀运动员具有更强的膝关节伸肌爆发力。本研究认为,优秀运动员弓步速度大于一般水平运动员的重要原因是优秀运动员弓步后腿膝关节伸肌具有更强的爆发力,在蹬地时能产生更大的水平方向地面反作用力,而这个力是弓步向前的驱动力,弓步驱动力的增大必然有利于弓步速度的提高。在对弓步后腿膝关节运动方式的研究中,彭道福等人对影响12名击剑运动员弓步速度的生物力学因素进行灰色关联分析后认为,后腿膝关节角度变化越大,对运动员弓步速度的影响也越大,降低重心减小弓步动作膝关节初始角度有利于弓步速度的提高。另外有研究表明,在击剑运动员弓步动作中后腿膝关节最大角度平均在170°以上,后腿基本接近伸直。然而,不同水平击剑运动员在弓步准备姿势中的后腿膝关节角度以及弓步动作中后腿膝关节最大角度是否存在差异尚不清楚。本研究结果显示,优秀运动员和一般运动员弓步动作中后腿膝关节初始角度、伸膝末角度均无显著性差异(P>0.05)。可见,优秀击剑运动员与一般水平击剑运动员在弓步动作中后腿膝关节运动方式基本相似,弓步后腿膝关节的运动方式可能并非导致不同水平击剑运动员弓步速度差异的原因。近年来,前腿膝关节在击剑弓步中的运动方式引起了研究者的注意,有研究发现,不同水平运动员弓步动作中前腿膝关节运动方式存在差异[7]。 Gholipour等人[7]使用高速摄像机分别采集优秀击剑运动员和击剑初学者的弓步动作,对比分析后发现,弓步开始后受试者前腿膝关节并非直接开始做伸膝动作,而是先屈膝后伸膝,优秀运动员屈膝程度(20°±12°)显著低于初学者(38°±15°,P<0.05)。研究结果显示,两组受试者在弓步准备姿势时前腿膝角无显著性差异(P>0.05),在弓步启动后所有受试者前腿膝关节先做屈,优秀运动员屈膝程度(13.86°±6.52°)显著低于一般运动员(25.35°±11.84°,P=0.037),优秀运动员屈膝末膝角(113.64°±12.57°)显著大于一般运动员(100.26°±10.66°,P=0.037),与Gholipour等人的研究结果相似。本研究认为,一般运动员在弓步动作中增大前腿伸膝之前的屈膝程度,使前腿股四头肌初长度被拉长,为之后的加速伸膝积蓄了能量,有利于小腿向前加速摆动。结果显示,一般运动员前腿伸膝角速度峰值(428.50±135.13°/s)显著高于优秀运动员(287.08±82.31°/s,P=0.029),说明一般运动员前腿伸膝过程中小腿向前摆动的速度更快。从本研究的结果看,一般运动员后腿蹬地水平方向地面反作用力峰值显著小于优秀运动员(P<0.05),推测一般运动员因后腿蹬地为弓步提供驱动力不足,故通过增大前腿伸膝前的屈膝程度来提高伸膝角速度,使前侧小腿向前快速摆动带动身体总重心前移,以代偿后腿蹬地力量的不足,试图将弓步速度维持在较高水平。另外,一般运动员前腿伸膝之前较大的屈膝程度可能会对弓步效果产生不利影响。运动员弓步启动时前腿离地,后腿迅速蹬地产生向前的地面反作用力。本研究认为,优秀运动员前腿由于屈膝程度较小,能更早地配合后腿蹬地进行伸膝,并迅速向前踢出小腿完成弓步;而一般运动员前腿屈膝程度较大,可能会延长屈膝时间,导致前腿伸膝与后腿蹬地衔接较慢,表现为前腿伸膝动作更加仓促。本研究结果显示,在前腿伸膝阶段,优秀运动员前腿伸膝时间(0.39±0.09s)显著长于一般运动员(0.27±0.05s,P=0.005),与上述推测一致。提示,相比于优秀运动员,一般运动员因为前腿膝关节伸膝动作开始较晚,故需要更大的关节角速度在更短的时间内完成伸膝动作。这可能会造成一般运动员弓步动作不如优秀运动员更加舒展、有效,表现在前腿的过分使用,并可能对弓步末期前腿的落地造成不利影响。从战术角度考虑,优秀运动员前腿更加宽松的伸膝时间可为最终的出剑和下剑选择创造条件,而一般运动员前腿较快速的伸膝和落地反而会造成出剑和下剑选择较少,难以做到根据对手反应适时改变剑的落点。此外,优秀运动员前腿伸膝末膝角(169.35°±4.51°)显著大于一般运动员(160.61°±7.66°,P=0.018),说明优秀运动员前腿在相对宽松的伸膝时间内得到了较充分的伸展,前腿摆动幅度更大,有利于增加弓步距离[4]。综上,优秀击剑运动员弓步速度高于一般水平运动员,主要原因与弓步动作中后腿膝关节动力学表现的差异有关。优秀运动员弓步后腿膝关节动力学表现优于一般运动员可能是由于优秀运动员后腿膝关节伸肌爆发力强于一般运动员。运动员弓步启动后前腿首先屈膝后伸膝。在后腿提供驱动力相对较小的情况下,一般运动员弓步启动时通过增大前腿伸膝前的屈膝程度来增大小腿摆动速度,带动身体重心前移,以代偿后腿蹬地力量的不足,试图将弓步速度维持在较高水平。但是,一般运动员弓步动作中前腿伸膝前相对较大的屈膝程度可能会限制弓步距离,同时,对出剑选择及弓步落地后续连接动作产生不利影响。 5结论与建议 后腿膝关节在弓步动作中的动力学表现是决定击剑运动员弓步速度的主要原因。不同水平击剑运动员弓步动作中后腿蹬地能力的差异导致了前腿膝关节运动学表现的差异,一般运动员通过增加前腿伸膝前的屈膝程度,增大伸膝阶段的小腿摆动速度,带动重心前移来代偿后腿蹬地为弓步提供驱动力的不足。在击剑运动员力量训练中,加强后腿膝关节伸肌爆发力训练,有利于提高运动员弓步动作中后腿蹬地提供的驱动力。减小弓步启动时前腿伸膝前的屈膝程度,提前伸膝动作,可减少前腿在弓步动作中的负担,有利于提高弓步动作的有效性。 作者:管延飞 郭黎 吴娜娜 郑加财 刘海瑞 单位:上海体育学院 生物力学论文:探索生物力学融入高院体育教学实践的研究 随着国家对人才培养由“应试教育”向“素质教育”转轨之际,笔者认为学校体育教育改革应在充分尊重学生人格,注意个体差异,重视个性发展,培养学生自主创造能力的基础上,将培养学生的生理健康、心理健康、道德健康和社会适应力等内化到全体学生的体育素质同步向前发展的目标之中。本文从教育学角度出发,提出将运动生物力学知识融入体育教学实践中并加以分析、探讨,旨在为高校体育教育改革拓宽思路,更好发挥学校体育在实施素质教育过程中的价值和功能。 一、高校体育教学中存在的问题 我国学校体育教育是在前苏联学校体育教育体系的基础上形成和发展起来的,基本满足了当时社会发展与建设的需要;随着我国教育与体育事业的不断发展和经济体制改革的日益深入,传统的学校体育教育已与社会对现代人才培养的需要相互脱节,程式化、强制化、成人化、训练化的体育教育,严重影响着学生身心全面发展。 当前学校体育教育中存在着“身体素质+专项课(选项课)+理论讲座”的状况,其中理论讲座占全部授课内容的不到10%,学生对运动技术的掌握、对运动知识的获得缺乏系统性和科学性。“大学的牌子、中学的形式、小学的内容”——高校课程教材内容与中小学体育课教材内容重复率达63%,高校远没有形成符合自身规律和特色的理论、实践体系。 随着高校不断地进行扩招,体育教学班的人数也在不断增加,加上受场地、器材,师资力量等因素制约,40、50人一个教学班现象很普遍。教学方法、手段、内容得不到及时有效的改善,已远不能满足学生对良好锻炼效果和渴望掌握更多体育知识的需要。 体育首先要让人感到身心愉快,而现行体育课是按“大纲”,“计划”授课的,因而具有严格的计划性和约束性,教师只能按部就班地格式化组织教学,简单地将体育课变成‘达标课’、‘技术课’、‘纪律课’,使体育课丧失应有的休闲、娱乐成分,导致学生失去对学习的兴趣和自信心,造成学生产生厌学、恐惧、惧怕失败的心理。 二、将运动生物力学融入到高校体育教学实践中的可行性 体育教学是富有时代性的实践活动,有特定的教学思想、内容、方法。在不同历史时期有不同的育人目标,同时也就形成了具有时代特征的体育教学合理性标准。特别是在现代社会里,如果体育教育仍停留在竞技教学和身体素质教学这种简单模式之中,不善于按照时代要求变革体育教学实践,机械地传承过时的实践活动或照搬他人的经验,它的地位只能日益下降,既谈不上质量,也更谈不上什么效益,只能成为教学改革的落伍者。 大学生年龄一般都在18~22岁之间,他们的兴趣爱好趋于稳定、集中,他们已不满足被动受教的学习方式,他们更热衷于开放、活泼、主动参与的体育锻炼形式。另外从锻炼的基础来看,大学生经过12年的体育教育,具有良好的体育意识、基础与经验,能在较高的起点上选择符合个人需要的学习内容与形式。 运动生物力学是将体育动作技术,赋予生物学和力学的观点及方法,使复杂的体育动作技术奠基于最基本的生物学及力学规律之上,并以人体解剖学、力学、生物学及体育技术原理的形式加以描述。如能适时地、有针对性地在相关学科的体育教学中将运动学与运动生物力学理论知识相互结合进行教学,不仅可以调动学生学习的兴趣,还可潜移默化的使学生加深对自己本学科知识的理解与巩固。 三、运动生物力学在教学实践中的运用 (一)加强基础理论讲授,提高大学生体育文化素质 体育教育的根本基础在于体育文化,没有文化就形成不了体育,没有文化也发展不了教育。在体育教学中理论与实践相结合的文化科学素质的培养,主要是通过基础理论知识的学习、基本技术的掌握、基本技能的形成过程进行智能教育,培养学生学会学习、创造、求真。将运动生物力学运用到教学实践中,实际上就是加强对学生体育文化素质的培养。比如,每个学期停课前的最后一个月,根据现在的教学大纲要求室外课居多,炎热和寒冷往往使学生没有兴致上课,教师既怕学生中暑、冻伤生病同时又担心完不成教学计划,只好在两相矛盾中硬着头皮上课。与其这样,还不如索性将课改到室内上,最大限度的消除由于环境气候等外在因素带来的安全隐患,教师可就室外课的技术动作结合运动生物力学知识进行分析、讲解。如足球运动中对转身速度的要求很高,为什么有人与人之间对同一动作的结果却不相同?此时教师以运动生物力学中的人体惯性参数中转动惯量原理加以分析、讨论。 根据转动惯量公式可知,转动惯量与质量的大小、质量的分布及作用点离轴的远近有关,学生很快就会明白自己在转动时的错误,并能自行改正甚至指导他人的实践,培养学生脑体结合、综合使用脑力和体力的能力。 (二)运动生物力学在不同学科中的运用 在体育教学实践中根据高等学校文、理、医、工等学科专业的区别,有针对性地在相关学科的学生中,运用运动生物力学知识讲解、分析体育运动技术动作的原理、结构特点,对于技术动作的掌握将起到积极的作用和高效率的结果。如在对理工类学科的学生做足球停球技术动作的教学中,教师不要急于去做示范,先用简单的启发性语言要求学生用弹性碰撞、非弹性碰撞的原理去理解停球技术,让学生自己凭着对停球技术动作的一些感性认识尝试着去做练习、体会。练习完毕,组织学生根据自身的实践,总结技术动作要领,各抒己见,即使有点错误的观点也是可贵的。由于学生专业本身使然,很快便掌握了技术动作。以上例子不是讲解、示范与学生练习教学顺序简单的调换,而是观念的转变,让学生自我实践、自我思维这一过程大大地发挥了学生的主体作用,学生不再是传统体育教学中教师背后的机械模仿者,创造能力是体现学生主体作用的一个重要方面。 (三)运动生物力学在不同人群中的运用 教师应充分认识到学生在个体、运动喜好,体质等方面存在着差异。实际教学中采用因材施教区别对待的教学原则,将那些先天残疾、不适宜参加正常体育锻炼以及渴望掌握更多体育理论知识的学生组织在一起单独进行教学。不要因为他们与生俱来的生理和身体上的一些问题,就疏远他们、抛弃他们,他们拥有和其他学生一样受教育和运动的权利。授课中,教师应充分利用现有设备如多媒体、图片资料等,使学生通过这些渠道对由于自身受限而难以企及的技术动作加深感性认识,从而对这些技术动作不再陌生或者一无所知。同时,再结合运动生物力学的知识,向他们讲解、分析、讨论这些技术动作的运动生物力学特点、原理等。在教师的启发下学生可以凭借自身的认知程度去思维、去实践(能力许可的范围)。让他们以丰富的体育理论知识,充实自己的头脑,从而满足不同学生对体育知识的兴趣与渴望。 (四)加强运动生物力学同相关学科之间的交流,建立健全体育教学 运动生物力学是以人体解剖学、人体生理学、力学的原理与方法,研究人体运动器系的生物力学特性和人体运动动作的力学规律以及器械机械运动力学规律的学科。因此必然带有数学、力学、生物学等学科的痕迹。长期以来高等学校中文、理、医、工等学科专业相互之间缺乏必要的交流、渗透与融合,学生知识的获得与消化局限于一个狭窄的领域。 四、运动生物力学融入到体育教学实践的意义 高校体育教师要不断提高自身的体育理论水平和业务素质,加强教育理论、体育理论的学习与思考,以自己高尚的道德情操和渊博的才华学识来赢得学生的尊敬和信任。 将运动生物力学融入到体育教学实践中,可以使教师在教学中有利于选用教材和教法,并根据学生体质的实际状况,重点发展其较为薄弱的环节,让他们得到全面均衡的发展,为终身体育打下坚实的基础,从而适应素质教育的要求。 将运动生物力学融入到体育教学实践中,使学生从观念上改变对运动知识性与科学性认识,有利于激发学生的学习兴趣,充分满足不同学生对体育知识的渴望,发展学生个性,通过身体、心理多方面素质的培养,促进学生的正常生长发育,提高身体活动机能,培养学生脑体结合能力,最终学生自己可根据个体差异及不同的需要开出运动处方。 将运动生物力学融入到体育教学实践中,通过生物力学作导向和指导,使相关专业、相关学科有机的结合在一起,相互促进、教学相长,建立健全体育教学,最终使高校体育教学真正成为培养大学生综合能力的实践课堂。 生物力学论文:种植义齿下部结构生物力学探究论文 摘要摘要:种植义齿的生物力学相容性是影响种植义齿的远期成功率的主要因素之一。本文从种植材料、种植体形态、种植体表面结构、种植数量、种植体在颌骨内的排列和分布、受植区颌骨的形态结构等方面对种植义齿下部结构的生物力学特性作一综述。 自Branemarkr提出骨结合理论以来,种植义齿已成功地应用于临床,解决了以往传统义齿的固位、舒适等新问题,取得较好的修复效果。但临床上仍常出现种植体四周骨组织吸收、种值体断裂、松动、脱落等新问题[1,2。许多学者认为种植义齿的生物力学相容性是影响种植义齿远期成功率的主要因素之一。本文对种植义齿下部结构生物力学探究概况作一综述。 1种植材料对种植义齿生物力学的影响 Nishihara等[5通过动物实验探究表明种植体四周骨内的应力分布和种植材料的性质、材料的弹性模量关系不大,而是更多的和种植体的形态、颌骨的形态及结构有关。Rieger等用三维有限元法(finiteelementmethod,FEM)分析,也得出相类似的结果。但从生物力学的观点来看,不同材料和不同弹性模量的种植体对应力在种植体骨界面的分布是有影响的。邹敬才等[4用有限元法在5种不同弹性模量、相同的负荷条件下,对单个螺旋形种植体骨界面的应力分布规律作比较,结果表明种植体的弹性模量越高,种植体颈周骨内应力越小,而根端骨内应力越大;种植体弹性模量越低,种植体和骨界面的相对位移运动就越大。适宜的种植体的弹性模量在70000MPa以上。 目前,由于金属及金属合金材料具有优良的生物力学性能而被广泛应用于种植体的制作,其中钛和钛合金等被认为是最合适的种植材料。近年来许多学者探究了用生物陶瓷作为种植材料[5,认为生物陶瓷种植体在植入后的始阶段可以获得较钛及其合金更好的生物相容性,但在行使功能后终因生物陶瓷本身力学上的易碎性导致生物陶瓷种植体生物力学的相容性较差,Glantz等[6通过实验也证实了陶瓷种植体和陶瓷涂层的种植体因生物力学上有较差的相容性导致种植后较高的失败率。 2种植体的形态对种植义齿生物力学的影响 Victor[7用三维有限元法对3种不同种植体系统(Branemark系统、Bud系统、IMZ系统)的不同形态的种植体,在不同的加载条件下,种植体四周骨内的应力分布情况进行了探究。结果表明3种不同种植体四周骨内最大应力均位于种植体颈部四周和种植体翼的下方,且越近种植体根尖部,骨内应力越小。种植体的翼可以减少应力在种植体及其四周骨内的分布,去掉翼不但增大种植体颈部骨的应力,而且将改变整个应力分布的情况。在其他因素不变的情况下,增大种植体颈部直径,种植体四周皮质骨内应力大大降低,故认为种植体颈部的直径对种植体四周的应力分布水平影响最大,两者呈负相关。岑远坤等[8对叶状和柱状种植体支持的全下颌种植覆盖义齿在不同牙位下应力分布的情况进行了探究,结果表明叶状种植体和柱状种植体应力分布的基本规律相似,种植体颈部以及其四周的骨皮质界面均为应力集中区。但叶状种植体在其颊舌面和近远中面交界的尖锐线角处,应力集中更明显,其骨界面的应力峰值均大于柱状种植体。Holmgren等[9探究认为圆锥形种植体比圆椎状种植体更有利于种植体骨界面的应力分布,黄辉等[10探究认为螺旋形种植体螺旋顶角的改变可以导致种植体在支持组织内应力分布水平的变化,并指出螺旋顶角为60%26ordm;的种植体应力分布最合理。 3种植体的表面结构对种植义齿生物力学的影响 有学者从生物力学角度探究认为表面有微孔的种植心得形成更好的种植体-骨界面结合,当孔径为50-200%26micro;m时可获得最佳的结合强度。陈安玉[11探究表明由于表面微孔的存在,可在种植体骨界面形成机械的锁结功能,从而改变微界面应力的功能方式,使得在大界面上每一个区域均有小界面的压应力存在,使拉应力和剪应力转变为压应力;另一方面微孔增加了界面的接触面积,降低了平均应力水平,从而更有利于应力的合理分布。 近年来许多学者提出种植体表面的生物活性涂层可以诱导骨性结合。Michael等[12经临床观察报告HA涂层种植体成功率(7-8年)达97.5%,Adell认为HA涂层种植体有利于早期愈合。有学者探究表明BTG钛基复合种植体植入颌骨内后,早期固位优于钛种植体,具有较高的界面结合强度,并且在界面上可产生化学结合、金属结合、机械结合3种方式。但也有资料提示随着种植体接受功能负荷时间的延长,成功率下降,临床上亦出现涂层和钛芯结合强度不足导致涂层剥落者。 4种植体的数量以及在颌骨内的排列和分布对种植义齿生物力学的影响 种植义齿由多个种植体支持时,应力分布情况由种植体的数量,种植体在颌骨内的方向、排列所决定。一般认为种植体的数目越多,每个种植体上承担的应力就越小。Skalak探究认为多个种植体支持的种植义齿当受到水平方向力功能时,力量可以较均匀地分散到各个种植体,且分散到每个种植体上的力量要小于总功能力。当垂直方向力功能于种植义齿时,力量不会均匀地分散到每个种植体,越靠近功能力点的种植体受力越大。 对于全口种植义齿,Skalak认为4-6枚种植体即可支持全口固定种植义齿。Bschwartzman探究表明4个或5个种植体支持的全颌种植义齿在应力分布规律上无差异,并认为当垂直负荷功能于全颌种植义齿远端悬臂梁时,最靠近悬臂梁端的种植体产生的应力最大。Davis通过实验探究得出相似的结果。Osier[13用静态工程原理分析进一步指出最靠近悬臂梁的种植体所承受的负荷通常是总负荷的2.5-5倍,是非悬臂梁状态的1.75-3.5倍,主要承受的是压应力,而远离悬臂梁端的种植体主要承受张应力。悬臂梁越长,末端种植体所受的应力越大,故认为在种植义齿设计时,应尽量避免使用悬臂梁,如一定要使用悬臂梁时,种植体应尽量离散,且悬臂梁的长度不能超过种植所能承受的范围。 Federick等[14用光弹法探究了由2个种植体支持的全颌种植义齿的应力分布,结果表明种植体在颌骨内应垂直于牙平面并平行放置,以利于牙力通过种植体垂直传递,减少种植体的力矩和界面过大应力。但临床上为取得共同的就位道,往往使种植体之间形成一定角度,Naert等[15指出在同一牙弓中种植体之间的相互偏差角度不宜超过20%26ordm;,以使负荷没种植体长轴传导。Hertey等[16探究表明,种植体在颌骨内的分布呈曲线型排列较直线型排列者界面的应力要小,种植体为直线型排列缩小了其后方向的分散程度,导致游离臂和抗力臂比例增大。 5受植区颌骨的形态结构对种植义齿生物力学的影响 从生物力学观点看,颌骨是一种多相的、各向异性的、非均质性的、多孔的复合体。人类的颌骨是具有一定屈曲性的弹性体[17,可以承受一定的压力,但其皮质骨和松质骨都有一定的抗张力和抗压力的极限,当颌骨受力水平高于其极限值时,就会产生微骨析,最后导致骨质吸收破坏。 Lundgrens[18指出种植体的成败和颌骨骨皮质的密度、厚度、颌骨的宽度以及受植床血供等直接相关。Jensen指出受植区的颌骨形态和结构较整个颌骨的形态和结构对种植义齿的应力分布影响更大,一个理想的受植区颌骨至少要能提供10mm的骨性结合区,其水平宽度至少为6mm。Victor等[7用三维有限元法探究了由3种不同厚度皮质骨的颌骨支持的种植体在不同的负荷下,种植体及其四周骨内的应力分布,结果表明3种情况下种植及骨界面应力分布的规律基本相同,最大拉应力、压应力均位于种植体的颈部四周。但最大拉应力、最大压应力的值却有显著差异。皮质骨越厚,种植体及其四周皮质骨内的应力越小。但在垂直瞬间加载时,最大拉应力位于种植体颈部,最大压应力位于种植体底部,当种植体的颈部和底部同时位于皮质骨内时,可以明显降低种植及其四周骨内的应力。Papavasilion[19也指出当皮质骨缺乏时,可导致种植体骨界面的应力增高,从而导致种植体四周骨的微骨折。 生物力学论文:大学生不良步态的生物力学特征及影响因素 关 键 词:运动生物力学;步向角;足底压力中心;等动肌力;功能性动作筛查;大学生 随着社会的发展,人们对不良步态的关注程度越来越高,不仅成为儿童青少年家长关心的热点问题,也备受在校大学生的关注,这在经济发达地区尤为明显。2011年9-10月,本研究团队在广州市各大医院儿童足科跟随测试的结果表明,200名3~10岁儿童中被确定为内八步态的有46名,占23%,其中90%以上的家长有矫正的愿望。本研究团队2014年对450名文科、理科、体育学院在校大学生进行问卷调查的结果显示:80%以上大学生认为不良步态会影响理想就业,甚至降低择偶标准;超过60%的人对不良步态的认识存在误区;最不能接受的不良步态依次为O型腿(68.8%)、内八步态(60.1%)、X型腿(58.5%)[1]。然而,国际上对内八步态的研究主要集中在下肢骨骼关节的解剖学特点和矫形器矫正治疗方面,把内八步态看作与下肢形态相关的疾患,由医院诊断并运用矫形器进行矫正,而对内八步态形成的生物力学原因及机制尚未达成一致意见。有人认为随着年龄的增长,多数内八步态会自行改善,有人认为不采取矫正措施会导致其他不良姿态的形成[2-3]。本研究运用足底压力、等动肌力、功能性动作筛查等方法,对在校大学生进行步态、下肢等速肌力及功能动作筛查等方面的测试,旨在探讨内八步态形成的生物力学因素及机制,为内八步态的预防和矫正提供理论依据。 1 研究对象与方法 1.1 受试对象 2014年1-12月,在华南师范大学大学城校区随机对124名在校大学生进行步态测试,从受试者中募集内八、外八、正常步态男女各10名,进行下肢等动肌力、功能动作筛查、动态平衡等测试。经单因素方差T检验表明,受试者在年龄、身高、体重方面没有显著性差异。 1.2 研究方法 1)步态测试。 平放于地面的RSscan测力板(0.5 m,300 Hz),上铺延长EVA辅道,防止受试者刻意踏板而改变步态。首先,让受试者目视前方在测力板辅道上行走,进行适应性练习,直至步态自然;然后,正式测量左、右足3次的有效数据。测试指标:步向角、足底压力等。 步向角(Progresive angle):行进方向直线与足跟中点和第2跖骨连线形成的夹角,“+”表示足向外偏离行进方向,“-”表示足向内偏离行进方向[4]。受试者个人步向角取3次有效数据的平均值。 足部分区:为了便于对比分析,按国际惯例将足部分3个区域:FF(足前部)、MF(足中部)、RF(足后部)。 2)下肢等动肌力测试。 受试者穿运动鞋、裤,5 min热身后,由经验丰富的实验员指导,在Cybex-NORM 等动肌力测试系统上进行适应性练习,直至受试者感觉动作自然流畅,然后进行正式测试。受试者平躺于测试床,膝关节伸直,用固定带固定身体,足跟对准仪器轴心,足底贴合仪器,测试左、右踝关节旋内、旋外角速度分别为30(°)/s、120(°)/s时的等动肌力指标。每个角速度重复测试5次,取平均值,两种速度测试之间间隔20 s以上,左右侧测试时间间隔10 min以上。 3)功能性动作筛查(FMS)。 受试者依次完成7个基本动作(举棒深蹲、肩扛棒跨栏、弓步下蹲、肩部灵活性、单侧直腿上抬、躯干稳定性、旋转稳定性)和3个确认动作。由经过培训且有评分经验的2名测试人员分别从被试者的正面和侧面进行观察,根据评分标准[5-6]进行评分,并详细记录被试者动作模式特点。 4)动态平衡测试。 测试在安静、光线均匀、宽敞的房间进行。受试者正式测试前进行适应性练习,熟悉踏步节奏。如图1所示,受试者双脚并拢,标记两足跟与足尖的初始位置,分别连接左右足跟中点A和B,左右足尖C和D,左足跟中点A与右足尖D、左足尖C与右足跟中点B,把两线段AD和BC的交叉点O设为原点。然后让受试者站在初始位置,戴上眼罩和耳机原地踏步1 min(播放频率为120 Hz的节拍器节奏的MP3,与耳机连接,夹在被试者背后腰部附近,以不影响动作为原则)。受试者踏步结束,耳机提示受试者保持静止不动,等测试人员在地面标记。测试者按照以上程序重新标记左右足的位置,确定O′的位置。然后用量角器测量AB和A′B′延长线的夹角α,用钢卷尺测量OO′的长度(位移大小)。角度方向规定:向左旋转逆时针为“+”,向右旋转顺时针为“-”。每人测量3次,取3次中偏移角度和偏移幅度最小值。期间不暂停,不受外界声、光等因素干扰。 5)数理统计法。 排除受试者标准:年龄小于18岁,近6个月有下肢病症者或下肢有外科手术史者。3种步态分析前,剔除数据不全者4名,采用SPSS19.0软件进行相关统计学分析。组间差异用独立样本T检验或单因素方差分析,数据用均数±标准差( ±s)表示,百分比的显著差异性用卡方检验。P 0.05差异具有显著性,P 2 研究结果及分析 2.1 内、外八步态发生率 124名在校大学生的步态测试结果显示:在校大学生的步向角度为(7.5±8.4)°。按照Chin-Shan对正常步态的界定(步向角的正常范围为平均数加减1个标准差)[3],本研究以单侧或双侧步向角小于-1°为内八步态,大于16°为外八步态;左右侧不对称性以每人左右两侧步向角差值是否超过标准差8.4?为依据。测试结果显示:(1)在校大学生内八步态有35名,发生率为28.2%,外八步态33名,发生率为26.6%。(2)男、女大学生步向角均左侧大于右侧,不具显著性,但左右不对称比例分别为12.8%和43.6%,具有非常显著性。(3)男、女大学生步态性别差异非常显著。一方面,男生步向角左右侧均大于女生,导致男性外八步态发生率高,女生内八步态发生率高;另一方面,女生左右不对称发生率显著高于男生(见表1)。 研究表明,在校大学生步向角范围为(7.5±8.4)°,与Chin-Shan[3]对7岁左右儿童的研究结果基本一致,说明7岁左右步态基本定型。比课题组前期研究成果,儿童内八步态23%的发生率、大学生28%的内八步态发生率偏高,间接说明在没有干预的情况下,儿童内八步态自我矫正的几率几乎为零,如果生活、学习中有不良动作习惯,还会导致内八步态发生率提高。 本研究还发现,步态特点性别差异存在非常显著性:(1)男生双侧步向角均大于女生且有非常显著性,这一结果与张秀丽等[7]“男性大学生步向角较大,外八步态发生率较高;女大学生步向角较小,内八步态发生率较高”的观点相一致。儿童步态特点与发育特点有关,大学生步态特点的形成与中国传统文化、观念及由此产生的行为习惯密切相关。一般认为,男性走路时足外展是男子汉、霸气的象征,女子走路足内收则是淑女、有修养的象征。(2)左右不对称发生率较高,且女生明显高于男生。人体是一个整体关节链,左右侧步向角不一致会造成身体其他部位的不对称,如果进行高强度的运动,那么急、慢性损伤风险就会增加。因此,左右侧步向角差异程度较大的学生需要进行矫正。 2.2 不同步态足底压力特征 1)足底压力中心(COP)移动轨迹特征。 图2中虚线为COP轨迹(实线为步向角的判断标志线,足跟中点与第2跖骨的连线),展示足底压力步行支撑阶段不同时相的形状特点。(1)整体形状:正常步态的COP移动轨迹成平滑的弧弓,外八步态弧弓更大,且压力轨迹不如正常步态平滑,内八步态呈直线状态,没有弧度或弧度很小。(2)后跟着地时相:正常步态COP移动轨迹呈现“勾”状弯曲,内八步态无“勾”。(3)全足支撑阶段:正常步态COP移动轨迹呈平滑弧线型从足跟向足外侧转移后,又回到足前中部,内八步态则呈直线状态过度到中足,压力中心轨迹较陡直,外八步态的弧度较大且不如正常步态平滑。(4)蹬离地面时相:正常步态COP移动轨迹平稳过渡到前足中部后转向第1趾,内八步态在第3跖骨处有一个明显的折角,之后转向第1趾,外八步态在该时相与正常步态类似。 图2 内八(左)、正常(中)、外八(左)步态COP移动轨迹 2)足底冲量特点。 行走过程中,足底各区域所受冲量是重点关注的指标。但由于体重等个体性差异较大,本研究中足前、足中、足后部的冲量用相对于全足的相对值表示。如表2所示,内八步态足前部冲量比显著低于正常步态和外八步态,但正常和外八步态之间的差异不具显著性;内八步态足中部冲量比高于另外两组,与正常步态相比差异不具显著性,与外八步态差异有显著性。足后部占比,内八步态高于另外两组,与正常步态相比有显著性差异。 内八与外八步态同属不良步态,其相同点:足底压力中心移动速率峰值均较正常步态大,出现较晚且均在支撑阶段65%处。不同之处:(1)足跟着地阶段,正常步态和外八步态较相似,其压力中心移动轨迹较长且呈曲线,移动速率较大,使得足跟部压力更为分散;内八步态压力中心移动轨迹较短,移动速率较小,其足跟部压力更为集中。(2)全支撑阶段,正常步态压力中心移动轨迹是一条平滑的弧线,分布更为均匀,以较小且稳定的速率从足跟部平滑过渡到足中及前部,而内八步态是直线过渡到足中及前部;以较大速率过渡到足前部后速度突然降低,压力中心在足前部处缓慢移动,不能充分利用足底内外侧纵弓的缓冲作用。(3)足底不同区域所受冲量有合理的比例,相比正常步态和外八步态,内八步态足跟处尤其是足跟内侧冲量及峰值压强都较大,而外八步态的足底冲量分布特点与正常步态相似。 2.3 不同步态下肢等速肌力特点 1)下肢等速肌力力矩。 如表3所示,内八步态30 (°)/s旋内峰力矩,平均力矩均小于正常步态且差异具显著性;旋外峰力矩与旋外平均力矩内八均小于正常和外八步态,且具非常显著性;内八步态120 (°)/s旋内峰力矩、平均力矩小于正常步态,且差异显著,旋外峰力矩、旋外平均力矩小于正常步态和外八步态,且平均力矩都具有显著性;外八与正常步态相比无显著性差异。 1)与正常步态比较,P 2)下肢旋内、旋外等速肌力矩比例特点。 表4数据表明,在测速速度为30(°)/s时,内八步态峰力矩比值、平均力矩比值均值在3组中最大,且和外八步态比较具有@著性差异。外八步态峰力矩旋内旋外比值和平均力矩旋内旋外比值小于正常步态,且具有非常显著性。在测试速度为120(°)/s时,峰力矩旋内旋外比值、平均力矩旋内旋外比值,内八步态大于正常和外八步态,都具有显著性;正常步态均大于外八步态,但差异没有显著性。 以性别作为控制变量,对旋内、旋外等速肌力矩比值与步向角度进行相关性分析,结果显示:在测试速度为30(°)/s时,平均力矩比值与步向角度的相关系数为-0.290(P 3)下肢旋内、旋外关节活动幅度。 如表5所示,下肢关节在旋内、旋外关节活动幅度总体中比较,正常步态最高,内八步态次之,外八步态最低,但差异均不具显著性。旋外关节活动幅度方面,内八步态低于正常步态且具非常显著性,而旋内关节活动幅度3组之间差异不具显著性。 本研究显示:相比正常步态,(1)内八步态旋内和旋外等速肌力矩,不论是在30(°)/s还是在120(°)/s测试速度时都较小,且差异具有显著性,这和本课题组的前期相关研究结果一致:内八步态下肢肌力比正常步态肌力更为孱弱[7];而外八步态30(°)/s和120(°)/s角速度的旋外、旋内力矩均与正常步态接近,但均没有显著性差异。(2)内八、外八步态旋内或旋外力矩比值均与正常步态有显著性差异。相关分析结果表明,步向角与30(°)/s和120(°)/s两种角速度旋内或旋外平均力矩比值呈弱相关(R=-0.287和R=-0.290)且存在非常显著性。(3)内八步态的下肢关节旋外关节活动幅度较正常步态小,且差异具非常显著性,外八与正常步态的差异不具显著性。建议:对内八步态的矫正,一方面,应注重旋内、旋外肌力同时加强的基础上提高下肢旋外肌力;另一方面,需要采取有效方法提高下肢各关节旋外关节活动幅度。 2.4 劝瞬教FMS评分特点 表6显示:(1)正常步态FMS总分显著大于内八和外八步态,内八和外八步态之间无显著性差异;(2)正常步态举棒深蹲、肩扛棒跨栏、弓步下蹲3个动作评分均显著高于其余两组;(3)躯干稳定性动作评分,正常步态高于内八步态且具非常显著性,但与外八步态没有显著性差异;(4)内八步态单侧直腿上抬动作评分显著高于正常和外八步态。 FMS以日常生活、休闲娱乐、体育项目等身体运动中的基本动作为主要内容,以受试者完成动作模式是否符合生物力学原理为评分标准,通过7 个基本功能动作判断人体运动链中存在的薄弱环节,发现潜在的伤病风险,为进行个性化体育锻炼和训练提供依据。本研究显示,内八、外八同属不良步态并表现出相同特点:功能性动作筛查评分分别为13.4分和14.5分,与正常步态16.9分具显著性差异。这一结果表明:一方面,内八、外八步态的形成不仅与下肢因素有关,而且与人体更多的薄弱环节相关,通过矫正动作提高FMS评分可以作为内、外八步态改善的方法之一;另一方面,如果参加同样强度的体育活动,内、外八步态者发生伤病的可能性更大。 与正常步态相比,内八步态者有5个动作的评分较低,分别是举棒深蹲、肩扛棒跨栏、直线弓步下蹲、单侧直腿上抬和躯干稳定性。其中,举棒深蹲、肩扛棒跨栏、直线弓步下蹲3个动作,包括日常生活及各种体育活动中下肢支撑完成的3种模式:双足左右站立、单足站立及双足前后站立,单侧直腿上抬反应髋屈灵活性,躯干稳定性反应核心力量的强弱。 深蹲动作以双足左右支撑站立完成,是日常生活中的基本动作元素。该动作要求下蹲过程中身体保持稳定,棒置于头上,膝关节不出现内扣现象,前移不超过足尖。内八步态的均分为1.8分,外八步态为2.0分,均显著低于正常步态的2.8分。内八低分的原因主要是下蹲过程中双膝内扣,这会导致髌骨和膝关节附属韧带负荷较重,软骨及半月板受力不均,在时间延长或外部负荷加大的情况下,急慢性运动损伤风险会增大。肩扛棒跨栏步以单足支撑站立完成,要求躯干正直、身体平衡稳定的同时,对侧下肢抬起一定的高度并能控制地还原,日常生活中的走、跑、跳等都以这个动作为基础。内八和外八步态的均分均为1.8分,显著低于正常步态的2.4分。低分的主要原因多为摆动腿膝关节内扣或外展,躯干左右摇晃或肩部左右旋转。直线弓步以双足前后分立支撑完成,要求受试者下蹲过程中身体稳定,头、躯干、骨盆保持功能解剖中立位,对核心力量和下肢关节灵活性有一定的要求。内八和外八步态分别为2.2分和2.4分,显著低于正常步态组的2.8分。内八步态者低分的主要原因是动作完成过程中躯干不能保持稳定,左右摇晃。 综合肩扛棒跨栏和直线弓步下蹲两个动作特点可以推断:相对正常步态者,内八和外八步态者完成有单足支撑动作任务的经济性和表现力可能会较差,如相同时间内跑步距离、相同距离跑步用时、相同时间和距离以及受伤几率等,均有待于进行后续研究。 躯干稳定性要求受试者做一个标准俯卧撑,即要求受试者躯干保持平板的情况下,双臂肘关节伸直撑起。内八步态均分仅为1.0分,低于正常步态2.4分,差异非常显著,说明内八步态的形成不仅是下肢因素所造成,核心力量强弱、躯干稳定性大小也是主要原因。与其他动作评分结果不同,单侧直腿上抬动作内八步态评分显著高于正常和外八步态,即相对于正常和外八步态,内八步态者的髋关节屈曲灵活性较好。由于缺乏这方面的研究资料,尚不能对这一现象做出解释,有待进一步深入探讨。 2.5 内八步态动态平衡特点 如表7所示,内八步态动态平衡能力较正常步态和外八步态差,表现在闭眼1 min原地踏步走过程中的偏移和旋转均较大。偏移距离,内八步态最大,正常步态次之,外八步态最短,但无显著性差异;旋转角度方面,内八步态也是最大的,且与正常步态具有显著性差异。 1 min闭眼原地踏步属于无干扰自动态平衡检测,在排除视力情况下对受试者动态平衡能力进行测试。影响人体平衡能力的因素很多,可分成内因和外因,重心、稳定角和支撑面等为外因,性别、体重、年龄、视觉、前庭感受器、本体感觉和骨骼肌力量等为内因。本研究中1 min闭眼原地踏步受试者均为医学上的健全人,体重、性别、年龄差异均不具显著性,戴眼罩排除了视觉因素,走路对肌肉力量要求不高。因此,本研究的动态平衡测试检测的主要是受试者的本体感觉和前庭感受能力。内八步态者动态平衡能力较正常步态者差,主要体现在偏移角度;3种步态方面,内八步态最大,与正常步态相比差异具显著性。在踏步的过程中,主观意识在保持踏步动作的完成一致性,但是本体感觉及前庭功能的薄弱,致使每一次踏步之间产生的微小差异不易被感知到,导致踏步持续偏转和偏移。 综上所述:一方面,外八与内八步态同为不良步态,有相同的特点,如足底压力中心移动速率峰值出现较晚,功能性动作筛查评分均较低等。另一方面,两者的生物力学特点不是简单的相对或相反,外八的很多特点与正常步态相似或相近,如足底冲量分布、下肢肌力、关节灵活性、动态平衡稳定性等。这也意味着影响外八的生物力学因素及形成机制与内八步态不同,需要更多的深入研究。 生物力学论文:白内障手术精细化,数据“描绘”角膜生物力学特性不可少 “身处在医改大潮中,很多y解的医学课题需要我们去攻克,除了科研问题,在当前医改工作当中,不管是公立医院或是民营医院,如何解决好看病难看病贵的问题,是当下作为一名医师和医院管理者必须要做好的一件工作。” ――天津市眼科医院院长汤欣 过去几年中,对角膜组织的生物力学特性及其对角膜疾病影响的研究越来越多,成为预防和评价相关眼科疾病关注的话题。 在精准医学・创新学术论坛暨2017济南协和眼科中心高峰论坛上,中华医学会眼科学分会常务委员、天津市眼科医院院长汤欣教授从临床思考的问题出发,深入阐述了白内障手术中角膜生物力学特性。汤欣教授从4个方面揭示了角膜生物力学性能测量在角膜疾病诊断、角膜屈光手术效果预测及眼内压测量等方面的重要意义――应用可视化角膜生物力学分析仪(Corvis ST)测量老年人角膜生物力学参数,分析了角膜生物力学特性;观察白内障超声乳化术后轴性高度近视患者角膜生物力学变化;同时分析了不同手术切口方式的生物力学改变;并比较了飞秒激光辅助的白内障手术与超声乳化手术术后角膜生物力学变化。 汤欣教授首先介绍了力学的基本概念。他指出,力的效应是指在人体内广泛存在力对介质、组织和器官的运动效应。生物体内应力应变与细胞生长的关系就是应力与生长关系的理论。应力作用于单位面积上的表面力。在力学中按受力后是否形变分为刚体和变形体,角膜属于变形体。 生物力学研究对角膜有何意义? 生物力学是指应用物理力学的方法和理论来研究生物和人体在宏观和微观水平上的力学性质和行为。它是分析发生在生命活动过程中的各种力学现象和过程,也是了解生物和人体一部分及相对于另一部分,以及整个机体在空间和时间上发生位移和运动的力学规律。 角膜与青光眼、屈光密切相关。与生物力学相关的角膜组织结构特点有:角膜从前到后分为上皮细胞层、前弹力层、基质层、后弹力层、内皮细胞层5层。角膜组织是人体典型的粘弹性组织,其5层结构有其不同的与组织结构相关的生物力学特点。白内障的摘除手术,主要经历三个阶段,首先是撕囊,在晶体前囊膜开一个圆形的口子;然后进行超声乳化,将白内障的晶体核震荡成小碎块吸出来;最后,植入人工晶体。以前眼科医师对角膜的生物力学特性了解不多,只是看看角膜是否透明,十几年前白内障手术被视为复明手术,如今白内障手术已经归结到屈光手术,需要我们更多地了解影响屈光手术疗效的因素。 角膜整体抗张强度主要来自含有胶原纤维的前弹力层和基质层。了解到这一点,对我们设计手术切口十分重要。前弹力层结构特点如下:8~12μm无细胞透明结缔组织,由直径20~20μm的胶原纤维以非束状且无规则方式排列而成,人眼角膜各层组织结构中其黏附性抗拉强度最大。基质层粘合力:角膜基质层间黏合力最强至最弱的区域依次为周边前部1/3基质、中央前部1/3基质、周边后部2/3基质、中央后部2/3基质、后弹力层。(王雁,赵堪兴,《飞秒激光屈光手术学》,人民卫生出版社,2014,北京)。 手术切口如何设计才是合理的?很多医师为节省时间,行白内障手术是一刀直接插入,但我们始终行三平面透明角膜切口,对黏合度、术后的密闭性和预后更好。阶梯状隧道切口切断板层组织相对更少,对术后角膜切口的张力强度更有益。手术切口设计优劣的衡量标准主要有两条:一是减少术后角膜源性散光,二是避免术后可能造成的切口严重感染。 弹性(Elasticity)是指材料变形后恢复原有形状的能力。弹性模量为描述角膜弹性材料特性指标之一,弹性模量=应力/应变,弹性模量值越高,代表材料越硬。人角膜应力-应变关系呈现非线性的特点。黏性(Viscosity)是指流体受到剪切力或拉伸应力时抵抗形变的能力。黏性是流体的固有属性,描述流体黏性大小的物理量为黏度,也称粘滞系数。黏弹性(Viscoelasticity):材料在变形过程中同时表现出弹性和黏性,产生蠕变,应力松弛和滞后。各向异性(Anisotiopy)是指材料特性在各方向上不具有一致性。角膜不同部位胶原纤维交联不同角膜,中央板层之间的黏合力明显小于周边部,下方层间黏合力小于上方、鼻侧及颞侧周边。 以往对角膜的注意点如下:角膜的非对称Q值:非球面IOL,手术导航系统/角膜后面表面的散光:Toric IOL。角膜切口的构型,密闭性和生物力学性能。角膜作为人体最重要的软组织之一,对其特性的完整描述除了角膜厚度、曲率等形态学指标,还应包括角膜在受力时表现出的生物力学特性。角膜生物力学特征颇为复杂,且不是固定不变的。临床眼科中角膜的微观结构发生变化,角膜生物力学属性也会随之发生变化,且随年龄增长呈现下降趋势。 角膜生物力学性能的测量主要包括离体测量和活体测量两类,前者包括角膜轴向拉伸法、角膜膨胀法、离体全眼球膨胀测量法等,不能真正反映活体角膜生物力学特性,临床医师很少使用。后者可包括激光共焦显微镜、超声弹性显微镜、眼反应分析仪(ORA)、可视化角膜生物力学分析仪等进行测量。 Corvis ST是一种新型的活体角膜生物力学性能的仪器,可以客观地显示这一过程。全球第一台可视化角膜生物力学测量仪,可快速、非接触、自动化采集。其原理是通过超高速Scheimpflug拍摄技术,以每秒4330帧,空气脉冲后在31毫秒内可捕获140幅图像,拍摄范围为水平方向8mm。初始状态(Original state)是角膜未接触气压脉冲。中央角膜厚度(CCT)即角膜顶点处角膜前后表面垂直距离。第一次压平包括时间、速度和长度。第一次压平时间(First applanation time)是指角膜由初始状态至第一次压平经过的时间;第一次压平速度(Velocity in)是指第一次压平时,角膜顶点压陷的速度,方向为正值。最大压陷是指角膜顶点处于最大变形幅度时。最大压陷时间指的是角膜由初始状态至最大压陷经过的时间。反向曲率半径是指最大压陷时,角膜前表面曲率半径。峰距是指最大压陷时,角膜非变形部分最高点之间的距离。变形幅度是指角膜由初始状态至最大压陷,角膜顶点产生的垂直距离。 第二次压平(applanation2)是指角膜中央0.5mm区域形态由凹面向凸面转变的瞬间,包括时间、速度和长度。第二次压平时间是指角膜由初始状态至第二次压平经过的时间。第二次压平速度(Velocity in)是指第二次压平时,角膜顶点反弹的速度,方向为负值。第二次压平长度是指第二次压平时,角膜前表面压平部分的长度。 眼轴长度、角膜曲率:对角膜生物力学参数有无影响? 汤欣教授介绍,我院的第一项研究是应用可视化角膜生物力学分析仪,Corvis ST测量不同眼轴长度和角膜曲率的老年人角膜生物力学参数,分析探究其生物力学特性。研究收集拟接受白内障手术术前人群,共220人(426只眼睛),平均年龄为69.97±5.81岁(60-80岁)。依据不同性别分组,眼轴长度(AL)在22~24mm,角膜k值在42~44D之间:男性44眼,女性49眼,依据不同眼轴长、不同角膜曲率分组,观察不同眼轴长组间的生物力学是否有变化,同时进行正常眼轴长的不同角膜曲率组建的生物力学对比分析。结果显示,不同性别的组间角膜生物力学没有明显改变。 我们对不同角膜轴长进行分组(角膜k值42~44D):第一组为22~24mm,平均数22.92,标准差0.53,共53例;第二组为24~26mm,平均数24.64,标准差0.52,共54例;第三组 26mm,平均数28.64,标准差1.76,共54例。同时在不同角膜曲率分组中发现,角膜曲率越大,角膜越陡峭,需要更大的力量来压平。角膜达第一次压平时,在同一气压脉冲的作用下,第一压平长度越小。第二压平状态中,此过程的作用力主要包括角膜黏弹性、眼内压和逐渐减小消失的气流。角膜曲率越大,可能会导致角膜本身的黏弹性降低,角膜在返回原始状态时所受的回弹力相对小,导致第二压平长度越小。 不同眼轴长的组间分析结果显示,随着眼轴的变长,角膜变陡峭,角膜曲率增大,角膜本身的黏弹性降低,角膜在返回原始状态时所受的回弹力相对小,导致第二压平长度越小。眼轴长度增加到一定长度时,眼球整体扩张而角膜厚度也会随之变薄。角膜的厚度增加角膜的硬度,相应的具有抗变形和快速修复的功能。眼轴越长,角膜厚度明显变薄,导致角膜在气压脉冲的作用下发生形变过程中角膜抗压强度小,相应的最大合莘度变大。用生物力学测量的眼压,是修正了角膜厚度和硬度的因素得到的,因此更为准确。随着眼轴长度的增加,眼内压有逐渐增高的趋势,且眼轴长度大于26mm,眼压增高的幅度最大,与本研究中眼压随眼轴长度的变化趋势一致。眼内外受压后的变化速度与角膜的黏弹性有关;眼轴长的角膜厚度薄,抗压能力也就变弱,在同一压强的条件下,抵抗力弱的角膜达第一压平状态所用的时间也就越长。 高度近视的白内障患者手术切口要精细 第二项研究是应用Corvis ST测量仪观察白内障超声乳化术后轴性高度近视患者角膜生物力学变化。Valbon等研究发现超声乳化术(PHACO)会引起角膜厚度增加及角膜生物力学性质减弱,从而导致角膜生物力学特性发生改变。随眼轴的过度增长及高度近视的发展,角膜的微观结构会随其发生变化,引起角膜损害,从而导致角膜生物力学特性发生改变。 轴性高度近视角膜和正常人角膜在进行Phaco手术前后,角膜生物力学参数的变化是否一致?我们设置了实验组与对照组两组。年龄54.85±4.78 vs.56.41±5.29,性别(男/女)18/16 vs.15/19,眼轴29.04±1.72mm vs.23.04±0.37mm,角膜曲率45.34±1.31 vs.44.48±1.42。晶状体核硬度Ⅱ级核16例,Ⅲ级核18例,Ⅱ级核15例,Ⅲ级核19例。研究结果显示,术后1周变化值与眼轴长度有正相关关系。 随着眼轴变长而眼球扩张胡使角膜变薄。角膜的生物力学特性大部分由基质层体现,组成基质层的胶原纤维的结构及成分决定了角膜的弹性性能,超声乳化术(PHACO)术后基质层角膜细胞密度明显增加。术后1周角膜不同程度的水肿及角膜基质层细胞的增加,使角膜抗压强度增强,在同一气压脉冲的作用下使最大压陷深度减小,由于角膜厚度增加,最大压陷深度减小从而导致峰距增大。正常眼轴组术后中央角膜厚度呈先增厚后逐渐恢复,主要是由于术后暂时性、可逆性的角膜水肿引起,角膜生物力学的相关参数也随角膜水肿的消退而恢复到术前水平。随着高度近视眼轴长度的增加,后部巩膜出现葡萄肿而变薄,通过力的传导作用,对角膜产生向周围的牵拉作用,使角膜的基质层发生细微的生物学变化,角膜的生物力学也会随之发生一定的改变。长眼轴组生物力学参数在术后一周的变化量要比正常组大,且长眼轴组术后1月与术前相比变化量要比正常眼轴大,且结合手术各个时间点的变化趋势图可以看出,长眼轴组术后角膜生物力学更易发生变化且恢复速度较正常组慢。 在相关性分析中发现高度近视组术后1周中央角膜厚度的变化量、矫正眼压的变化量、最大形变幅度的变化量与眼轴存在正相关性,而正常人组与眼轴均无相关性,从另一方面证明了角膜生物力学及眼压会受到眼轴的影响。本研究的结果提示我们,对于高度近视的白内障患者,在进行手术中,手术切口的设计和制作要更加精细,隧道的长度应适当延长,尽力避免外切口边缘的豁口。此外,由于手术后恢复的时间延长,手术后验光配镜的时间应适当延长。 飞秒激光与超声乳化术,术后角膜生物力学有何变化? 第三项研究是应用Corvis ST测量仪,比较飞秒激光辅助的白内障手术与超声乳化手术术后角膜生物力学变化。飞秒激光技术在临床上应用越来越多,但在白内障手术的辅助作用也存在争议,目前比较认可的是飞秒激光撕囊更精确。对手术技术好的眼科医师而言,飞秒激光的性价比有限,但在精准方面有一定的优势。飞秒激光对每个患者角膜切口的结构能实现一致性,撕囊口更居中,直径大小完全一致,更加精准。对于普通硬度的白内障晶状体核,飞秒激光术后预后好,但对于更硬的晶状体核,飞秒激光术后角膜水肿的情况反而会加重。白内障晶状体核硬度越大,需要采用的超声能量越大、时间越长,对角膜组织内皮细胞的影响越大,角膜水肿越明显。这也提示我们,要根据实际情况进行先进设备的临床应用。发达国家的白内障患者应用飞秒激光效果很好,因为晶体核硬度普遍不高,碎核容易;我国白内障患者晶状体核往往硬度很大,飞秒激光碎核的效果就不太理想。 传统超声乳化白内障手术的对象和方法是,应用前房穿刺刀在11点方向作一透明角膜缘隧道切口,大小约3.0mm,辅助切口位于角膜缘2点方位。飞秒激光白内障手术应用LenSx飞秒激光系统进行环形截囊、晶状体核裂解、透明角膜隧道切口的制作,在11点方向做角膜缘隧道切口,参数大小均设为3.0mm,辅助切口均位于透明角膜缘2点方位。 超声乳化术(PHACO)组术后1周第一次压平长度变大,第二次压平长度变小,术后1个月恢复至术前水平。飞秒激光超声乳化手术(FLACS)组第一次压平长度、第二次压平长度术后1周、术后1个月较术前无明显变化。术后1周PHACO组第一次压平长度比FLACS组大、第二次压平长度比FLACS组小,两组术后1个月均恢复至术前水平,无统计学差异。 PHACO组术后一周峰距、最大形幅度变大,术后1个月恢复至术前水平。FLACS组峰距、最大形变幅度术后一周、术后1个月较术前无明显变化。术后1周PHACO组峰距、最大形变幅度距比FLACS组大,两组术后1个月均恢复至术前水平,无统计学差异。 PHACO组术后1周的角膜生物力学还是有一定的变化。手术切口的构型不确定,第一次压平长度变大、第二次压平长度变小、峰距变大、最大形变幅度变大,但到术后1个月,随着术后伤口的愈合,角膜生物力学参数就恢复到术前水平。超声能量使用过大,导致角膜水肿,术后1周角膜中央厚度(CCT)变厚,眼内压(IOP)升高。术后1个月,随着术后伤口的愈合,角膜生物力学参数恢复到术前水平。 角膜是一种非常复杂的各向异性(anisotropic)组织。中央角膜的强度取决于层间蛋白多糖结合,角膜基质板层间的黏合力和胶原纤维交联作用在前部及周边的角膜基质层分布较大,可以向下方板层传递向心的作用力,从而提高角膜的抗张力与韧性。角膜生物力学描述角膜组织对施加到它们的力的反应,包括外部施加的力和角膜固有性质之间的相互作用。 角膜的基质层约占角膜总厚度的90%,包含了约200~250个胶原纤维板层,相邻的纤维板层之间有相互交联的胶原纤维束,为角膜板层间剪切阻力,以及板层间张力负荷的传递,提供了重要的结构基础。而且前部的角膜基质板层排列比后部更加致密,具有更多的倾斜分支和交联。因此前部的角膜基质层较后部基质层承担着更大的生物力学作用。此外,周边部角膜的基质也比中央区具有更强的延展性,即更强的的韧性与张力。 汤欣教授介绍,最近我们还在开展阶梯状隧道切口(微切口)和普通切口的临床分析研究。初步发现1.8mm的微切口组和2.8mm的普通切口组两组间无明显差异。提示我们,在手术中一味追求微切口,以至于对不同硬度的晶状体核都采用微切口是不可取的。用微小的切口去处理更硬的晶状体核,使用的超声能量会越大,时间会越长,因此在临床中应根据具体情况应用不同的切口方法。比如,对于Ⅴ级(极硬核),传统的小切口白内障囊外摘除术(ECCE)能给予非常好的处理,术后第一天角膜非常透亮,而用超声乳化或飞秒激光可能角膜水肿严重。在手术切口制作方面的临床研究结果显示,阶梯状隧道切口好于单面隧道切口,隧道切口不能过短,切口两侧不能有豁口,隧道上层不能过薄,外切口位置不要位于角巩膜处,避免球结膜水肿,影响手术操作。 他最后强调,随着医疗检查诊断技术的发展,眼生物力学性能的重要性被逐渐认识,角膜生物力学性能测量,在角膜疾病诊断、角膜屈光手术效果预测及眼内压测量等方面都具有非常重要的意义,需要引起临床研究者更多的关注。 生物力学论文:竞技武术散打踹腿技术的运动生物力学分析 摘 要 众所周知在武术散打运动项目中,腿法技术训练质量越高,运动员成绩越好,在瞬息万变的激烈比赛中腿法技术运用的实效性越好,运动成绩越好。在散打技术中,蹬腿和侧踹腿是遏止国外运动员擅长的重拳及近身搂摔打法的实效技术。在训练中要针对性的提高其动作速度和攻击威力,对于运动员反守反击意义重大。我们通过生物力学软件对前腿侧踹这个具有代表性的动作进行客观而系统的分析,从而归纳其内在的运动生物力学特点和规律,对今后的教学与训练提供科学的理论依据,对提高散打运动员的成绩有十分重要的意义。 关键词 竞技武术 散打踹腿技术 运动生物力学 分析 1绪论 根据散打的动作特征和技术要求,每一个踹腿动作过程中都要经历提膝、翻小腿和踹击三个阶段,而踹腿动作中的翻小腿和踹击往往是同时进行的,所以我们将其分为提膝和翻踹两个阶段。同时为了叙述方便,我们将为完成技术动作支撑人体重心的腿称为支撑腿,而进攻击打目标的腿称为攻击腿。运动技术水平的表现跟腿法技术密切相关,自古就有谚语“手是两扇门,全凭腿打人”,这充分说明了腿法技术在散打运动中的重要作用。根据马学智对1999年全国武术散打锦标赛的研究表明:在进攻技术中,腿法比拳法的运用次数多。而在众多的腿法中踹腿是直线性腿法的典型代表,又有“先锋腿”之称。因它在技、战术上具有能攻善守之优点,且在打击力量、打击速度等方面明显优于其它腿法动作故被运动员视为进攻得分的主要动作之一,是散打中运用率较高的腿法。马莉芳、韦海峰对武术散打王争霸赛腿法技术的运用进行分析得知,侧踹腿共运用544次,占整个腿法使用总数的24.8%,仅次于横踢腿,是有效的得分手段之一。从现场观察统计来看,侧踹腿攻击部位多在胸腹部,缺乏高、中、低位的变化,攻击距离也有一定的局限性。梁亚东、肖红征对“第5届世界武术锦标赛”散打决赛腿法技术运用进行分析,结果表明:运动员掌握腿法技术的好坏直接影响其比赛成绩。腿法技术训练质量越高,在瞬息万变的激烈比赛中运用的实效性越好。蹬腿和侧踹腿是遏止国外运动员擅长的重拳及近身搂摔打法的实效技术。在训练中要针对性的提高其动作速度和攻击威力。对前腿侧踹这个具有代表性的动作进行客观而系统的分析,从而归纳其内在的运动生物力学特点和规律,对今后的教学与训练提供科学的理论依据将有十分重要的意义。 2研究现状 查阅《体育与科学》、《中国体育科技》、《体育文史》及北京体育大学、上海体育学院等12所体育院校的学报,《浙江体育科技》、《辽宁体育科技》等14家体育科技期刊近十年来有关散打运动方面的研究文献以及武术领域专著和论文后得知,国内学者对散打运动训练方法、战术应用、营养卫生及赛制改革等方面的研究取得了一定的成绩,但真正对散打运动技术动作进行深入研究还显得不够,运用运动生物力学的研究方法进行探讨散打动作技术的成果还非常有限,其文献报道寥寥无几,更谈不上综合分析和量化指标。关于竞技武术散打踹腿术的生物力学分析这一课题目前尚属缺乏。武术对抗性项目的开展,从武术套路的攻防含义中彻底地分离出来,形成了具有实用性技击对抗的体育项目――竞技武术散打。它是两人按照一定的规则,运用武术中的踢、打、摔和相应的防守等技法进行徒手格斗对抗的现代竞技体育项目。是中国武术的重要组成部分。武术是中华民族文化的瑰宝,在几千年的发展过程中,由于科学技术不发达,没有先进的实验仪器和科学的理论支持,没有条件对拳理、拳法做科学的分析研究。因此,前辈武术家在练拳习武的过程中,只能由感而发,将拳理、拳法中的一些原理及规律以感性认识的方式记录下来,以指导后人习练武术,少走弯路。理论源于实践,理论反过来又能指导实践,促进实践更好地发展。竞技武术散打作为一项体育运动,已经推向世界,如果没有坚实的理论为基础,它的发展就不容乐观。所以,竞技武术散打的发展需要有一系列的科学理论为其奠定基础,对散打基础理论的科学化、系统化研究已经成为摆在我们面前亟待解决的问题。运动生物力学作为体育运动的基础理论,也是散打技术改M和提高的重要依据之一,故用运动生物力学原理对散打技术动作进行分析具有重要意义。人体任何合理的动作都要遵循运动生物力学原理,竞技武术散打运动也不例外。任何合理的散打技术动作都必须符合人体解剖学、运动生物力学原理、运动学规律和武术技击原理。运动生物力学是散打运动存在和发展的最重要的理论依据之一,散打任何技术动作都是在人体自身的内力与外力整体作用下完成的,运动生物力学原理贯穿在散打每个技术动作中。竞技武术散打与运动生物力学原理交融渗透、密不可分。竞技武术散打作为一项体育项目,其动作技术有着自身内在的规律性,如果不对这些规律进行科学把握,没有一个标准化的通用技术,竞技武术散打就不可能更好地发展下去,甚至难以让世人接受。竞技武术散打要想走向世界,和西方体育运动相互融合,共享一个“蛋糕”,就必须与现代科学知识相结合,走科学化的发展道路。本人在查阅了大量的文献资料发现在散打中有关技法的论述较多,但大多是基于经验介绍,缺乏应有的理论依据。运用生物力学手段对技术动作进行诊断和评价的报道极为鲜见,即使有也是零星的缺乏理论深度的或者研究方法和测试仪器已经不能适应现代体育运动发展要求的。从目前运动生物力学动作技术研究的方法和范畴分析,已经深入到通过三维测试分析系(下转第146页)(上接第144页)统等来评价和诊断动作技术,但在竞技武术散打运动中还很少见到。 3研究方法 本人采用QUALISYS-MCU500红外远射测试系统与三维测力平台测试系统对散打腿法中较为常用的前腿踹腿技术进行研究,对不同水平运动员(优秀组与非优秀组)每组10人,共20人的踹腿技术进行髋、膝、踝关节角度测试、速度测试,并分析,力求找出前踹腿技术的运动生物力学特点及内在的规律,为进一步丰富、完善散打技术理论、优化动作技术、规范技术规格、预防损伤和科学选材作前瞻性探索。 5结论 建议散打运动应该更加科学化地发展,对动作技术的研究应该多借助一些运动生物力学、解剖学、生理学的研究方法和手段,并采用当今先进的实验仪器进行测试与分析,使散打理论得到科学的验证与补充,不断丰富散打理论,以推动其更好的发展。 生物力学论文:攀岩中“侧拉”动作的生物力学分析 摘 要 采用文献计量方法对中国知网上发表的关于攀岩训练中动作分析的论文进行了研究重点的分析。研究主题包括肘关节屈伸肌的力学特征、肘关节等速肌力评定和“侧拉”生物力学分析。侧拉技术的生物力学合理性表现为侧对岩壁时人体重心更靠近岩壁,重力产生的倾倒力矩小;膝关节的屈伸不会把人体顶离岩壁;人体重心在形成侧拉两关节点的连线附近,几乎不产生使人体翻转的力矩,可以使另一手臂和腿做较大幅度的自由运动,分析得出最合理最省力的侧拉动作。 关键词 攀岩 生物力学 侧拉动作 技术分析 本文运用文献资料法对动作技术的分析加以概括,特别是关于运动生物力学的研究分析。很多研究中都运用到了运动生理学的相关指标,如肌电测量分析法,当然生物力学的实验研究少不了,如平面定点摄影测量法。这些方法均是为了找出优秀动作的运动学参数指标,寻求该动作过程的运动学特点,揭示运动员完成合理动作的规律和技术动作要领,并制定针对性的科学训练方法,促进运动员快速掌握动作技术,进而提高攀岩运动的竞技水平。 1侧拉的分类 侧拉动作 1:开始动作时运动员身体正对岩壁身体重心离岩壁远而不利于完成动作。 侧拉动作 2:开始动作时运动员身体侧对岩壁,但支撑腿(左)和岩壁之间的角度太大。 侧拉动作 3:开始时运动员身体侧对岩壁,支撑腿的外测尽量贴近岩壁。 2平面定点测量的结果分析 2.1攀岩时人体重心的特点 人体重心是人体各环节所受重力合力的作用点,攀岩时只有手和足附着在岩壁上人体其它部分均在岩壁之外,由岩壁与人体的位置关系可知,攀岩时人体重心在岩壁之外,重力不仅对人体产生向下的作用力,同时还产生使人体向外倾倒的力矩,因此重力是破坏人体平衡的主要作用力,人体重心的位置对攀岩时人体的平衡非常重要。 2.2保持平衡所需力量 人体重心的位置对攀岩时人体的平衡非常重要。动作1和动作2在做起始动作时重心在两支点连线的左方但中间动作时在两支点连线的右方,在这个过程中为了保持身体的平衡手臂做了很多的功也就是手的拉力用了很大的劲,而动作 3 的起始动作时重心在两支点连线的右方,所以在完成动作时很省力,动作是科学的。 3三种侧拉动作的力学分析 侧拉动作1和侧拉动作2在起始动作时重心在两支点连线的右侧,但中间动作时在两支点连线的左侧,在这个过程中为了保持身体的平衡,克服重力给人体带来的转动效果,手臂的拉力起了主要的作用,用了很大的力量。而动作3的起始动作时重心在两支点连线的右方,人体重心主要是垂直方向的运动,所以在完成动作时比较省力。同时侧拉3的动作特点是身体侧对岩壁,身体对侧手脚接触岩壁,另一只腿伸直用来调节身体平衡。人体重心更靠近岩壁,倾倒力矩小。另外支撑腿在由屈到伸的过程中人体重心只是向上移动,不会被顶离岩壁,倾倒力矩不会增加,随人体重心提高侧对岩壁可以使右臂仍然可以向下拉,抵抗倾倒的力矩不会减小,平衡维持比较容易,同时可以利用全身的高度去抓握上方支点。 4采用侧拉技术动作合理性(侧拉动作3)的力学分析 侧拉动作3的特点是身体侧对岩壁,身体对侧手脚接触岩壁,另一只腿伸直用来调节身体平衡。力学合理性表现为两个方面,一是由于侧对岩壁,人体重心更靠近岩壁,倾倒力矩小。另外支撑腿在由屈到伸的过程中人体重心只是向上移动,不会被顶离岩壁,倾倒力矩不会增加,随人体重心提高侧对岩壁可以使右臂仍然可以向下拉,抵抗倾倒的力矩不会减小,平衡维持比较容易,同时可以利用全身的高度去抓握上方支点。 另外,侧拉时人体重心点一直在左手和右足攀登附着点的连线附近,由于力臂很小,这样在人体上升用右手触摸下一点时人体重力几乎不产生绕纵轴的使人体翻转的转动力矩,这样右手就可以比较自如的去触摸和把握下一点,左腿也可以进行较大幅度的活动。 5不同类型侧拉技术肌电测试结果的分析 在三种侧拉动作的对比中侧拉动作3的膝关节角度开始变化时肱二头肌还没开始发力,股外侧肌是促使身体向上移动的主要发力肌肉。 另外,在三种侧拉动作的对比中侧拉动作3的发力顺序间隔明显股外侧肌――腓肠肌――背阔肌――肱二头肌,说明在侧拉动作3的过程中股外侧肌是最先参与发力的而且发力而且持续时间长,贡献的力量最大,是主要用力肌肉,相反肱二头肌的参与时间晚,持续时间短,贡献的力量最小。不同侧拉动作各肌肉发力大小比较可以看出侧拉动作3的肱二头肌积分肌电值最小,股外侧肌积分肌电值最大。 在难度攀岩中如何合理的应用技术动作调整身体平衡,节约上肢力量直接决定运动员的比赛成绩,从以上对比看出侧拉动作3是这三种动作中最合理的动作,同时也提醒我们在日常训练中不要单单注重上肢力量的训练,下肢力量的训练也是很有必要的。 生物力学论文:不同专项特征动作中足部运动的生物力学研究 摘要:本文采用文献资料法,结合前人研究结果和方法,对网球、足球两个专项的特征动作的足部运动进行了生物力学分析,研究结果表明:1. 足部承担离地蹬伸任务时前足承担主要载荷,中后足受力不显著,足部承担落地缓冲任务时,后足和中足受力增大,前、中、后足共同承担身体载荷。2.足球项目前足内侧压强峰值最大,网球相对较小。3.网球运动中,趾区的压强峰值超过第一跖趾关节区;足球运动中,第一跖趾关节区和趾区压强峰值大。 关键词:足底压力分布、踝关节、专项运动 生物力学的研究范围包括整个人体,足部生物力学的研究是其中重要的一部分。由于体育运动中,运动损伤的多发性使其成为众多科研项目的焦点内容。其中,踝关节损伤是所有运动损伤中最常见的运动损伤之一。这类损伤经常发生在篮球、排球和足球等通常需要迅速敏捷地跑动、急停和跳起的项目中。因此,不同专项足踝部的伤病发生机制与防治已成为学术界研究的热点。此外,随着专项运动员和教练员对专项运动鞋的防伤能力和功能表现力的要求越来越高,对不同专项动作中足踝部的生物力学特征研究就显得尤为紧迫和重要。本文在阅读大量相关文献的基础上,应用目前最先进的足底压力分布测试系统,对网球、足球2个专项的6名男子大学生运动员进行了2个特征动作的足部的生物力学分析。试图通过不同项目指标的对比分析得出不同专项的足底压力和运动学特征,从而为足踝部损伤研究和运动鞋专项化的相关领域提供实验依据和理论基础。 1.研究方法: 1.1文献资料法 1.2实验法 1.3对比分析法 2.研究对象:本研究选取湖北大学体育学院6名本科生为研究对象,其中三名为足球专项,3名为网球专项。6名受试者均无下肢足底足踝病痛史。 3.实验器材:1.Novel Pedar system (鞋垫式足底压力测量系统)――垂直压力测量/静止状态和运动状态. 2.身高、体重测量器 4.实验步骤: 4.1.进行Novel Pedar system 足底压力分布测试系统的连接和调试。 4.2要求受试者均穿着运动服装、体操鞋,测量受试者身高、体重后登记受试者情况。 4.3选择符合各受试者鞋内底尺码的测试鞋垫,确保测试鞋垫边缘无折痕,鞋垫大小与鞋内底边缘吻合,配戴测试设备后,受试者进行3-5分钟适应性动作练习。 4.4采集网球、足球2个项目运动员各自专项特征动作的足底压力分布数据,共2个特征动作分别是网球项目中网前急停反手截击球(右手执拍), 足球项目中的急停转身跑左转90度,每人每个动作测试三次,2次动作间隔2分钟。 5.测试指标: 压力峰值:分区内所有传感器在测试阶段内受到的最大合力。 压强峰值:分区内每个传感器在测试阶段内所受压强的最大值。 压力峰值百分比:某分区压力峰值占前中后足的压力峰值总和的百分比。 6.实验数据处理: 6.1采用Excel进行数据分析。 6.2选取网球和足球受试者三次动作取平均值进行分析。 6.3将每只鞋垫分为前足区、中足区、后足区三个分区,这三个分区覆盖了整个足底,此外在定前足区内义了三个特定区域,第一跖趾关节区、趾区、除趾外其他四趾^。 7.实验结果与分析: 7.1网球(网前急停反手截击球) 在网球急停反手截击动作中从跑动、急停到最后的截击步仍然以前足的承载为主趾区的压力峰值尤其显著、后足尤其是支撑脚后足的受力从跑动截击过程有不断增大的趋势,中足几乎不受力,支撑脚的足底压力峰值普遍大于发力脚,急停和截击步足底受力大于跑动步。 7.2足球(急停左转向跑) 由跑动到急停,足球运动员的前足受力面积变小,前足受力集中到前足的局部。 在跑动步离地蹬伸阶段,趾对身体向前移动起着举足轻重的作用,但在急停步的落地缓冲阶段,趾的作用减弱,其他四趾对地的制动作用增大。我们从左脚和右脚的跑动步和急停步对足球急停左转向跑动作的足底压力进行分析可以看出从跑动步到急停步,前足压力峰值明显降低后足的压力峰值明显增大,但前足内侧的压强峰值始终维持较高的水平。 两个项目足底压力分布的对比: 1.第一跖趾关节和趾的足底受力模式。第一跖趾关节区和趾区是前足受力明显的两个特殊区域,这两个位于前足内侧的区域通常是各个动作中前足压力峰值和压强峰值发生的区域。此外,比起缓冲阶段它们在足部主动发力的离地蹬伸阶段起着更重要的推动人体向前的作用。 2.网球运动中,趾区的足底压力峰值表现显著,显示了网球运动中趾作为推动人体重心移动的最后一个小关节,其支撑稳定性和关节力量比起第一跖趾关节更为重要,足球运动中不论是第一跖趾关节区还是趾区都表现出2个项目动作中最大的压强峰值。比较2个项目前足内侧压强峰值情况,可以得到足球项目动作前足内侧压强峰值较大,网球项目动作较小。 3.对比网球急停反手截击球和足球急停转向跑动作,从跑动到急停时后足均有受力增大的变化趋势,因此急停阶段后足明显的受力增大趋势是由于急停阶段为了增大身体重心向后的加速度,运动员必须增大对地受力面积以增大对地反作用力从而达到急停的目的,尽管后足受力增幅较大并且分担了前足载荷的很大部分但是从压力峰值百分比上仍然可以看出,前足依然是急停阶段最主要的承载区域。 8.结论: 8.1足部承担离地蹬伸任务时前足承担主要载荷,中后足受力不显著,足部承担落地缓冲任务时后足和中足受力增大,前、中、后足共同承担身体载荷。 8.2足球项目前足内侧压强峰值最大,网球相对较小。 8.3网球运动中,趾区的压强峰值超过第一跖趾关节区,足球运动中,第一跖趾关节区和趾区压强峰值大。 9.建议: 综上所述我们从运动生物力学的角度出发,对2个专项的运动鞋设计提出以下建议: 9.1网球运动网前截击等动作需要其专项鞋考虑到指在网球特征动作中的重要作用和影响应当增大鞋底跖趾关节部位的灵活性以及趾区域足底支撑的稳定性,以利于趾部位在网球动作中更好的充当最后关节支撑面的作用。 9.2足球运动专项鞋应当具备良好的前足减震缓冲能力并提供稳定性来抵抗踝关节在跖屈位置时的内翻力,通过对鞋面材料进行加厚和加固以增加运动员踢球的舒适度同时提供正常的距下关节灵活性。 生物力学论文:运动生物力学在高尔夫球运动中的运用 摘 要:本文基于运动生物力学的应用性特点,结合高尔夫球这项高雅运动的性质,联系高尔夫球运动的发展趋势,以及目前高尔夫球专项运动的发展需求,使运动生物力学的应用性与高尔夫球的技术需要相结合,为高尔夫球运动的发展核技术提高提供借鉴。 关键词:运动生物力学 高尔夫球 "高尔夫"是荷兰文kolf的音译,代表的是"有绿地和新鲜氧气中的美好生活"。所以说高尔夫球是在优美环境中,一项高尚娱乐性运动。一些国家叫"贵族球",主要是因为此项目所要求的设备相对贵。以前高尔夫球运动,被称为贵族运动的代名词,甚至是身份阶层的代表,但相传,当时在苏格兰,牧羊人无事时候经常用驱羊棍击石子玩,比谁击的远准的娱乐活动。从高尔夫球的英文单词GOLF可以看出来:G-绿色(green);O-氧气(oxygen);L-阳光(light);F-友谊(friendship)。可以说是一种把享受大自然乐趣、体育锻炼和游戏集于一身的运动。 1860年,最早的高尔夫球比赛也是出现在英格兰。19世纪,此运动传入美国。1922年,第一次国际性比赛是"沃克杯",英国对美国的对抗赛。在20世纪初这项高雅的运动才开始进入我国。 随着我国社会经济的发展,高尔夫球这项高雅的运动,不仅仅是中上流社会的运动项目,特别是近几年这项运动在我国发展相当快,在未来的发展过程中,高尔夫球也必将成为一项重要的健身娱乐性项目,随着科学技术的发展,新型材料的应用,这些对高尔夫球技术的发展或多或少起着不可忽视的作用,这些我们可以间接的从高尔夫球的远度以及杆种的变化看出。 时间摧移社会发展,运动生物力学相关知识的不断丰富和完善,其研究手段和方法也在不断的更新,在内容和层次上也不断加深且更加系统化。[1]其在认识运动项目的规律性和提高运动技术的水平上,都起到了显著的作用,而其在高尔夫球运动中的研究还不够系统,不够深入。 1.运动生物力学在高尔夫球运动中的 高尔夫球运动是一项非常特殊的运动,球员利用手中的杆和肢体的动作进行配合,利用身体的扭转,带动球杆以一定的速度、弧度、动量、动量距击打静止的固定球,球获得动能后,以一定的速度、弧度飞向目标洞。飞出球与目标洞的偏离角直接影响其运动成绩好坏,我们利用现在生物力学的三维摄像技术,对高尔夫球运动技术进行诊断,从中找到球员转体的最佳角速度、最佳关节角度、最佳身体转动角度以及球杆运动过程中的最佳轨迹,以及在接触球瞬间的最佳触球面。还可以结合三维测力台,对运动员击球动作过程中脚下的力量大小、方向进行分析,与三维摄像技术进行结合分析,找到最佳的技术动作。利用体表肌电测量技术,对运动员的肌肉启动顺序先后、肌肉的用力大小进行研究,为运动员运动技术和预防运动损伤进行指导借鉴。 2.力学理论研究方法在高尔夫球运动中的应用 运动生物力学是以力学理论为基础研究人体机械运动的规律。[2]人体运动是在神经控制下的非常复杂的运动,各个环节的运动都在神经系统的控制下协调、有序的进行。主要的对人体运动仿真性的简化、抽象的模拟。一般包括的步骤;首先根据动作的特征建立相应的目标函数;然后根据模型选择确定相应的刚体自由度;随后建立相应的运动动力学模型;再根据实测的已知道的数据求解;最后根据求解的数据结果对运动规律作出解释,也就是将所得到的数学规律化成体育的专业语言,从而进行合理的指导[4]。为找到更好的击球技术动作或者对相应的辅助联系器械进行改进,可以利用力学的研究方法对相应运动的关节力和关节力矩进行摧算得到。从而丰富、优化高尔夫球动作的技术的相关数据,为练习者教练员提供参考指导。 2.3运动生物力学实验仪器在高尔夫球的应用发展分析 2.31运动生物力学在高尔夫球项目中的应用 随着信息时代的不断发展,不同学科不同专业之间的信息知识的共享和借鉴成为主流,交叉学科,综合学科已经成为现代社会科学技术发展的主力军。高尔夫球同样可以借鉴其他运动项目中的运动生物力学仪器进行相关性的研究。利用三维测力台,我们可以直接测的球员在击球过程中,球员与地面的作用力大小和方向。利用脚底压力鞋垫,我们可以在运动员打球过程中,测的脚底的压力分布,利用得到的数据,对用动员的鞋子设计或者改进提供参考,间接性质的为球员技术提供服务。高尔夫球是近似于围绕身体垂直轴的运动,在扭转过程中我们利用肌电仪器,进行肌肉活动顺序和肌肉强度测量,利用此我们可以详细的知道参与活动的主要肌群和辅助肌群,从而为专项力量训练天提供参考。 2.32同步测试 随着运动生物力学的不断完善和发展,多机同步测试是现在研究的主要手段,随着高尔夫球的不断发展,科学技术的不断进步,运动学、动力学、肌电测量、人体生物力学测量必将趋向多维度的视角同步测试。这将会对高尔夫球运动有更实效、更准确、更全面的指导性作用。 2.3.3运动技术测试仪器反馈的专项化、快速化 运动生物力学的仪器的发展的完善,技术测试仪器的专项化、反馈快速化,将在运动技术中得到体现,高尔夫球也不例外。近年来运动运动学、动力学、生物力学,测试仪器的质量、功能、效率都在其他专项运动中不断出现。这也将为高尔夫球运动技术的诊断提供参考,可以将速度加速度传感仪器做到很小的情况下,安装在高尔夫球和高尔夫球球杆上,可以对球飞行及球员挥杆击球过程中受力进行监测,得到瞬间的运动学和动力学参数,这些专项化、快速化的技术仪器的运用,也将为高尔夫球运动的理论和实践,带来更快捷和真实的帮助。 2.4运动生物力学的理论研究和时间研究也得紧密结合 首现理论研究是实验研究的前提和基础,没有科学的、扎实的理论研究,实验研究就缺乏科学的理论依据,实验研究就可能误入歧途;理论来自于实践,特别是科学实验。实验研究为理论研究提供可靠的论据,使理论更站得住脚,因此在高尔夫球运动中运动生物力学的理论研究与实验研究应相结合。理论为高尔夫球提供了运动的普遍规律,对分析有理论指导意义。实验为理论研究和时间应用架起桥梁,能是理论更好的结合实际,为实际服务。 3总结 随着科学技术的不断进步,运动技术得更加规范规律化,在运动技术诊断、提高方面,借助于科学的仪器和专业性的设备尤为重要。在高尔夫球这项优雅的运动中,利用和开发研制先进的科学仪器,对运动技术进行分析、进行有效的训练、损伤机理的预防和研究领域有为重要。而运动生物力学或与相关技术的结合恰恰能为此做出服务,为高尔夫球的运动技术提供技术服务。 生物力学论文:桡骨头三维有限元模型建立及生物力学分析 【摘要】 目的:构建起肘关节三维有限元模型,借助三维有限元法对桡骨头在各种损伤程度下、各种位置上及肘关节各种屈曲程度下生物力学改变的情况进行分析,为研究桡骨头病理形态及生理功能变化提供实验依据。方法:将1名身体健康的成人志愿者作为研究对象,不考虑肘部的所患有的疾病,前薄层扫描CT图像扫描右肘及前臂,在软件中导入Mimics、ANASY、LS.DYNA97数据以构建起肘关节三维模型,开展装配、分配网格、将属性赋予材料以及有限元计算等工作。结果:所构建起来的肘关节三维有限元无限接近实体解剖标本,对桡骨头实际解剖状态与生物力学行为进行了全面真实的体现,同时与CT切片图相对比以验证了其精确性。结论:借助三维有限元模型将生物力学模型可以为桡骨头正常力学行为以其病变、损伤的临床诊疗提供病理形态及生理功能变化基础,为临床诊疗奠定更坚实基础。 【关键词】 桡骨头; 肘关节; 三维模型; 有限元分析 锕峭返纳理功能具体指的是传递应力以及保持肘关节外侧处于稳定状态,在维持肘关节稳定与功能方面发挥着举足轻重的作用[1]。桡骨头骨折属于一种关节内部发生骨折,相当于肘部骨折的30%左右,其骨折过程实际上是肘关节所在的部位稍微弯曲、前臂旋转到前位过程中手掌以较大力度与地面贴合在一起,引发肱骨小头与桡骨头受到猛烈碰撞而导致骨折[2]。对于桡骨头的治疗手段,从刚开始的非手术治疗逐步演变到在内部固定、切除桡骨头、以人工假体进行代替等,但治疗方案的选择大多以临床实践为基础,治疗后常遗留较为严重的后遗症[3]。近年来,有限元法在骨科领域的研究越来越多,国内外学者也提出了不少腕关节的数字模型[4-7],其基本原理是根据几何外形、材料性质以及受力条件等因素将弹性物体划分成有限数量且互相连续的单元,在不伤害身体组织的前提下重新创建复杂构建的构造、外形、所能承受的重量以及材料力学性能,使传统实验生物力学能够重复与不具有可比性、对身体组织造成伤害的缺点得到较大弥补。所以,本实验在建立肘关节三维有限元模型的基础上,立足于各个层面对桡骨的生物力学做了全面深入的研究与分析,而且通过多个侧面给出了治疗桡骨骨折的手段,同时为更加深入地探究做好铺垫,现报道如下。 1 材料与方法 1.1 研究对象 将1名身体健康的成人志愿者作为研究对象,男,31岁,身高:175 cm,体重:74 kg,不考虑肘关节与前臂受到的损伤及其他疾患。该研究已经伦理学委员会批准,患者知情同意。 1.2 设备与软件 Philips 64排螺旋CT扫描机。软件为Mimics 16.0(比利时Materialise公司)、Hypermeshl 0.0(美国Altair 司)和LS.DYNA971(美国LSTC公司)。 1.3 数据获得 志愿者身穿防护铅衣,应当借助64排双螺旋CT分别实施0°、30°、60°、90°以及120°弯曲度的薄层扫描,并以DICOM格式保存,并将数据导入Mimics 16.0。 1.4 建立肘关节的三维模型 在三维软件Mimics中导入CT数据,对图像进行仔细筛选,将四周组织图像完全剔除,同时设定目标图像的阈值,重新构建肘关节、肱骨下部、桡骨、尺骨上部以及环形韧带的三维图像,而且将边界坐标完全对外输出。借助普遍使用的Auto CAD造型软件Unigraphics NX当做实体搭建模型的平台。导入由Mimics产生的轮廓数据,进而形成三维实体模型,提高模型的光滑度,将它承受重力的一面与接触面都成为平面。此外借助Hypermesh软件把相对的肘关节轮廓线I GES线条全部连接以后成为平面,再将几何模型的表面以单元大小1 mm为单位进行面网格划分,最后采用四面体实体网格划分技术生成四面体,也就是在对模型的线条、平面以及体进行有关操作的基础上得到肘关节三维有限元模型,同时划分有限元网格,构建起有限元网格模型。 1.5 将材料属性赋予有限元模型 开展有限元分析与计算,将密度、弹性模量、泊松比等各种材料属性都赋予有限元模型中的所有单元,进而成功搭建起材料性质非均匀特点的有限元模型。本实验把模型所包含的组织材料都精简成具有相同属性的均匀弹性材料。按照相关文献资料开展材料属性赋值,从而构建起肘关节三维有限元模型,见表1。 1.6 负荷加载实验 为了对模型的有效程度进行检验,针对模型实施负载实验,把获得的结果和过去得到的实验数据相互比较对模型的有效性进行验证。固定好模型肱骨一端,通过腕关节对尺骨施加100 N垂直负载,将有限元计算软件LSDYNA971导入以后对前臂旋前位肘关节进行0°、30°、60°、90°以及120°弯曲角度下肘关节桡骨与尺骨关节面承受力与力量分布进行分析,见表2。 2 结果 利用计算机辅助技术手段与软件Mimics、Hypermesh,完成了肘关节与桡骨三维有限元模型构建,也就是获得在各种肘关节弯曲程度下,肘关节的五大有限元模型。成功建立模型以后通过肘关节各种程度旋转的纵向负载实验获得有关数据,与实际解剖的结果比较接近,从而对模型的有效性进行了科学检验。本研究借助即时扫描与保存的方式,有效地防范了收集数据过程中核心信息的流失,而且保证了以全数字化方式构建模型,使模型的建立更加精准。 3 讨论 3.1 构建桡骨三维模型的意义 桡骨远端骨折在临床常见,约占所有骨折10%,且随着老龄化加剧,骨质疏松患者增加,更加剧了桡骨远端骨折的趋势,故对这方面的研究也显得更加必要[9-13]。尤其对于不稳定类型的桡骨远端骨折,手术行复位治疗是最佳选择,但是各种并发症也屡见不鲜[14-18]。过去人们对骨骼骨折与固定的相关情况实施有限元分析过程中,由于形态不规整大部分只做简单处理,把骨的形状看作圆柱体,同时将其等同于一个刚体来分析它的应力,导致骨骼腔的存在被忽视,分析得到的结果将不可避免地存在偏差,并且与其相关的骨折或内部固定的探究与分析都需要重新审视[19]。为了保证计算模型体现现实状况,本论文将桡骨的物理外形作为分析目标,以构建起肘关节三维有限元模型,而且通过实验获得的桡骨负载的重力,按照桡骨的真实部位在桡骨模型上进行添加,进行有限元分析,具有精度高、成本低、可重复等优点,为桡骨头的生物力学分析及疾病治疗等奠定基础。 3.2 桡骨受力的分析 通过本实验分析研究可得到以下结论:肘关节在0°、30°、60°、90°以及120°弯曲角度下,桡骨头的负荷分别是57.8 N、59.8 N、55.1 N、47.3 N、49.5 N。桡骨头传递应力的大小由于肘关节位置不同而有所差别,如果位于前臂旋转伸轴时,桡骨头将发挥杠杆功能,对肘关节负载的重力进行传递,同时对肘关节加以固定,在肘关节传递应力与保持肘关节外侧稳定性方面,桡骨头有着非常关键的作用。桡骨头在很大程度上决定了肱尺迟关节外侧应力的传递,而且肱尺关节外侧面深受桡骨头的作用,二者相辅相成、紧密联系。肱尺关节内侧面与尺骨鹰嘴中间嵴应力传递的变化并不明显,发挥分散和平衡肘部应力的功能,其他国家的研究人员在对负荷容器传导器与肱桡关节之间的应力传导情况进行分析研究的基础上,获得的结论是:肘关节在0°~30°前臂向前旋转时通过桡骨头传导的应力最大,当前臂向后旋转与肘关节弯曲角度提高时通过桡骨头传导的应力逐步削弱,如果肘关节完全处于水平状态时,肘关节接触面积超过弯曲时的接触的面积,经桡骨头传导的应力亦较大[20]。说到稳定性,如果内侧副韧带抗外翻稳定性是最重要的结构,那么重要性紧随其后的就是桡骨头,其在维护肘关节后外侧旋转稳定性方面同样发挥着重要作用[21]。另外,桡骨头的尺寸也关系到前臂轴向稳定性,在置换人造关节时,假体尺寸必须与桡骨头完全吻合[22]。Takatori等[23]为代表的研究人员利用触感传感装置、压力敏感膜、三维有限元分析法对肱桡关节之间应力的分布情况进行分析,得到的结论是当桡骨头前臂向后旋转时应力大部分分布在桡骨头外侧,当前臂向前旋转与保持在中间位置时应力大部分分布于桡骨头内侧。同时我国学者对肘关节处于水平位置r桡骨头应力传导的情况作了研究与剖析[24],切除桡骨小头以后,肘关节负载的应力全部加载到肱尺关节上,肱尺关节外侧将发生较为突出的应力集中的现象,继而使其退变更加严重。这有力验证了在肘关节传导应力过程中,桡骨头发挥着重要作用,其对保持肘关节稳定性的关键作用。 3.3 本研究的意x 对于发生桡骨头骨折以后是否需要切除,人们并未形成一致认识,站在解剖学与生理学的立场进行分析,功能完善的肘关节可以更顺利地发挥它的功能和作用。本论文以三维重新构建与有限元分析作为切入点,有力地证明了在维持肘关节的功能方面,桡骨头发挥着举足轻重的作用。 总之,本论文构架起的肘关节三维有限元模型接近于人体解剖的现实情况,肘关节有限元接触模型能够对各关节之间接触范围与应力的调整进行更科学地分析与计算。对肘关节进行力学分析可知桡骨头在肘关节的应力传导及稳定性方面起到重要作用,应避免在肘关节屈曲0°~60°时受到较大暴力,或者受到外力作用时应当采取相应的保护措施加以保护,防止损伤关节或造成骨折,临床上出现的多种桡骨头损伤应当尽量重构建桡骨头,预防由于桡骨头损伤引发相应的并发症,将肘关节的稳定与完整性恢复到正常水平。 生物力学论文:滑行技术的革命:速度轮滑双蹬技术的运动生物力学研究 摘 要:采集速度滑双蹬技术的运动学与足底受力参数,定量分析其技术动作原理与规律,为高效滑行技术推广与专项训练指导提供科学依据。方法:13名速度轮滑运动员,采用双蹬技术按规定路线以慢速和快速各完成一次直道滑行,2台摄像机分别从侧面和正面拍摄一个完整的复步动作,足底压力分布系统同步采集8 s足底压力数据,提取滑行时间、距离与速度,足底压力的压力时间变化、中心位移变化及足底各区着离地起止时间等参数。结果:随滑行速度的提高,单脚支撑滑行时间变短,平刃滑行时间与路程比例降低,内外刃动力推进时间与路程比例大幅度提高;且各时相的平均速度内刃要高于外刃动力推进阶段,单脚高于双脚支撑阶段。一个单步滑行包括内外刃2次蹬动动作,且外刃蹬动时间长,内刃蹬动时间短。足底压力中心变化幅度单脚大于双脚支撑阶段,内刃大于外刃滑行阶段;滑行速度越快,压力中心变化幅度越小,且前移趋势越明显。结论:速度轮滑双蹬技术一个右单步可分为右平双、右外单、右平单、右内单与右内双5个连续阶段,右脚外刃蹬地有利于保持速度,内刃蹬地是滑速提高的主要动力源,双蹬技术能充分发挥体重蹬地的技术优势,是一种高效的滑行技术。 关键词:速度轮滑;双蹬技术;滑行技术;时相;足底压力 我国速度轮滑与国际轮滑竞技水平相比有很大的差距,主要制约因素为滑行技术的落后,速度轮滑双蹬技术在我国选手中的使用率还很低[1];然而,关于双蹬技术动作原理研究的文献极少,仅有的相关报道也只停留在定性分析层面,因此,本研究拟采用三维摄像法与足底压力分布测试系统获取速度轮滑双蹬技术动作的运动学与足底受力参数,定量分析双蹬技术的动作原理,为把握其特征与规律提供科学依据,努力为先进高效的滑行技术推广,并对其他滑冰类项目提高专项训练水平提供借鉴。 1 研究对象与方法 1.1 研究对象 受试者均为经过多年系统训练的速度轮滑运动员,经病史询问与健身检查,身体健康且运动能力良好。其中:男子,国际健将2人,健将4人,一级2人;女子,国际健将1人,健将2人,一级2人。受试者的基本情况见表1。 1.2 研究方法 1.2.1 实验方法 受试者身高、体重等基本指标的测量在实验室内完成。运动学与动力学参数测试工作在温暖、无风的12块并连的室外篮球场内进行(场地长约130 m,宽约80 m),用2根标志杆提醒拍摄区域。要求受试者穿着运动服装、轮滑鞋,戴轮滑帽。2台摄像机(日本松下,型号为NV-MX300EN/A)分别从运动员运动方向的侧面和正面,拍摄运动员完成双蹬技术时一个完整的复步动作。2台摄像机的主光轴夹角为75 °,拍摄频率为50 Hz,具体摆放位置如图1a所示。以2台摄像机同时捕捉网球击打彩色平板的方法实现影像同步,以便后期影像的采集处理。运动员滑行前和滑行后分别在运动员滑行区域中央进行2次三维标定拍摄,如图1a阴影区与图1b所示。 选择符合受试者鞋内底尺码的测试鞋垫,确保鞋垫边缘无折痕,鞋垫大小与鞋底边缘吻合,配戴测试设备后,连接与调试Foot Scan足底压力分布系统(比利时产,每只鞋垫共325个传感器,密度为4个/cm2,采样频率500 Hz)。确保受试者配戴的测试设备不影响动作技术的完成,受试者进行3 min左右的适应性练习,正式测试时要求受试者采用双蹬技术按照规定的路线直道滑行,以慢速和快速各完成一次滑行。受试者进入影像拍摄区域前,足底压力分布系统即开始采集数据,采集卡数据记录时间8 s,每人次滑行后及时把数据导入电脑储存,以备分析。 1.2.2 数据处理与分析 1.2.2.1 动作阶段划分 以右腿为例,双蹬技术一个完整的单步为(如图2a所示):右脚用外刃从后位中心位置向身体左侧蹬至最远处,随后从左侧最远处向后位中心位置拉;过后位中心位置时左脚着地,右脚开始用内刃向右侧推。两腿交替滑进,滑行路线呈正弦曲线式,且前进方向与中线吻合。据影像资料中运动员动作变化特征与足底压力的时间变化特征,以右脚为例,将一个单步分为5个时相(如图2b所示):右脚平刃滑行双支撑阶段(右平双,RGD,right foot glide double support)、右脚外刃蹬地单支撑阶段(右外单,ROS, right foot outside blade single support)、右脚平刃滑行单脚支撑(右平单,RGS, right foot glide single support),右脚内刃蹬地单支撑阶段(右内单,RIS, right goot inside blade single support)和右脚内刃蹬地双支撑阶段(右内双,RID, right foot inside blade double support)。其中,右平双和左内双同属一阶段,右外单、右平单、右内单与左脚浮动摆腿阶段(左浮摆,LFW, left foot float wiggle)同属一阶段,右内双和左外双同属一阶段[2]。 1.2.2.2 数据处理与统计学分析 实验测试所得影像资料,经艾利尔(Ariel)影像解析系统进行影像的捕获、同步等一系列影像转化数字处理,模型选用松井秀志人体模型。数据平滑采用低通滤波法,截断频率6 Hz。提取每位受试者快速和慢速滑行条件下,一个单步5个时相的滑行时间、路程,位移,速度及P节角度等运动学参数。足底压力数据经Footscan Software7.00软件处理,导出足底压力的时间变化、中心位移变化、足底各区着地与离地时间等动力学参数。 应用SPSS17.0统计学软件进行数据处理,数据的正态性检验应用单样本K-S检验,连续性变量以均数(标准差)或中位数[四分位差(25%~75%)]表示;采用双向分类方差分析(Two-Way Classification ANOVA)对速率(高速、低速)与性别两因素(男、女)及两者的交互作用进行分析。组间比较采用SNK-q检验,并参考Bonferroni法与Tukey法检验结果,统计学显著性水平定为P 2 研究结果 2.1 双蹬技术动作的运动学测试结果 2.1.1 双蹬技术一个单步时间、路程及速率的运动学参数结果 在Ariel解析系统中,以时间、位移和速度等作为关键词提取X轴方向,即运动员滑行前进方向的一个右单步的时间,路程和速率等运动学参数,之后对每名运动员每个时相对应的数据进行统计处理,结果见表2。从各时相占整个单步滑行时间的比例关系来看,低速与高速滑行时,均以右外单最高,右内单最低。低速滑行时,男、女单脚支撑时间占整个单步滑行时间的61.3%、57.1%,平刃滑行时间占整个单步滑行时间的41.9%、40.9%,内外刃单脚蹬地时间占整个单步滑行时间的40.9%、38.1%。高速滑行时,男、女单脚支撑时间占整个单步滑行时间的56.4%、52.8%,平刃滑行时间占整个单步滑行时间的33.3%、34.1%,内外刃单脚蹬地时间占整个单步滑行时间的43.6%、40.3%。即随着滑行速率的提高,单脚支撑时间变短,平刃滑行时间比例降低,但内外刃动力推进时相所占的时间比例则大幅度提高(P 从各时相滑行路程占整个单步滑行路程的比例关系来看,低速与高速滑行时,均以右外单最高,右内单最低。低速滑行时,男、女单脚支撑滑行路程占整个单步滑行路程的65.2%、62.9%,平刃滑行路程占整个单步滑行路程的42.0%、44.4%,内外刃单脚蹬地滑行路程占整个单步滑行路程的43.6%、39.4%。高速滑行时,男、女单脚滑行路程占整个单步滑行路程的58.9%、55.0%,平刃滑行路程占整个单步滑行路程的32.2%、33.1%,内外刃单脚蹬地滑行路程占整个单步滑行路程的46.2%、42.5%。即随着滑行速率的提高,单脚支撑滑行时间变短,平刃滑行路程比例降低;但内外刃动力推进滑行路程所占的比例则有大幅度提高(P 从各时相内的平均速率来看,低速与高速滑行时,男女各时相平均速率从大至小的顺序皆为右内单、右外单、右平单、右平双、右内双,即内刃动力推进阶段的平均速率要高于外刃动力推进阶段,且单脚支撑阶段的平均速率要高于双脚支撑阶段;但从整体看,各时相的平均速率变化不大。另外,低速与高速滑行时皆为男性大于女性,且具有显著性差异(P 2.1.2 双蹬技术滑行腿一个单步髋、膝、踝3个关节的角度变化轨迹 慢速状态下支撑腿关节角度变化的数据能够较好地分析双蹬技术的身体姿态情况。图3中3条线分别代表男女支撑腿踝关节、膝关节和髋关节变化轨迹。从所测数据可知,男子踝关节最小角度为65.1 °,最大角度为113.9 °,女子踝关节最小角度为64.9 °,最大角度为114.6 °,都出现在右内双阶段;男子膝关节角度最大为153.2 °,女子最大为154.6 °,均出现在右内双阶段,男子最小膝关节角度为99.8 °,出现在右平双阶段。女子最小膝关节角度为100.1 °,出现在右外单阶段;男子髋关节最小角度为67.0 °,最大角度160.0 °,分别出现在右内双开始时刻和结束时刻。女子最小角度为66.1 °,出现在右内单时相的前部,最大角度为150.2 °,同样出现在右内单阶段的结束部分。 2.2 双蹬技术动作的动力学测试结果 2.2.1 足底压力的时间变化规律 受试者慢速与快速滑行时足底压力的时间变化曲线如图4所示。由图可知,不同滑速下足底压力时间变化曲线的形状大致相同,且均呈双峰形。从一个完整的单步5个时相来看,首先,第1个波峰之前的一段时间内,足底压力随时间延长呈现较小的增幅,此为右平双阶段。接着,足底压力时间变化曲线出现第1个波峰,且波峰的形成时间较长,为右外单阶段。其次,足底压力在较短的时间内由波峰快速降至波谷,为右平单阶段,此时足底压力的波谷值出现低于受试者体重的现象。随后,足底压力在较短的时间内由波谷值快速升至第2次波峰值,为右内单阶段。尤其是受试者快速滑行时,足底压力时间曲线的第2次波峰值明显高于第1波峰值(右内单阶段)。最后,足底压力由第2波峰值又迅速下降至脚部刚触地时水平,此为右内双阶段,且此时恰好对应左平双阶段。即一个完整的单步滑行动作包括内外刃的2次蹬动动作,由此获得了2次推进力。而且,由外刃主导的第1次蹬动动作的作用时间较长,起到维持现有速度与延长单脚支撑时间的作用;由内刃主导的第2次蹬动动作的作用时间较短,下肢运动环节爆发用力,因而获得了更大的前进速度。受试者足底压力的时间变化曲线与双蹬技术的动作结构相符。 2.2.2 足底压力中心位移变化 足底压力中心(center of foot pressure,CFP)随支撑时间变化往复移动会在支撑期形成一条足底压力中心(如图5所示),足底压力中心变化规律可反映不同运动状态下足底受力的位置变化与压力分布特征[3]。 受试者低速与高速滑行时足底压力中心的位移距离(X轴与Y轴位移)变化见表3。由表3可知,男女受试者右单步与五时相的足底压力中心X轴、Y轴位移距离,低速滑行时均大于高速滑行时,且具有显著性差异(P0.05)。各时相足底压力中心位移距离相比,男女受试者X轴与Y轴位移变化幅度从大至小的顺序皆为右内单、右平单、右外单、右平双、右内双,即足底压力中心位移距离单脚支撑阶段大于双脚支撑阶段,内刃滑行阶段大于外刃滑行阶段。 2.2.3 足底压力各区的着离地时间特征 为便于研究足底压力的分布与传导特征,通常将足底分为前、中、后3个区。进一步细分为:足后区外侧(1区)与内侧(2区),代表足跟部;足中区(3区),代表足弓部;足前区外侧(4区,代表第4、5跖趾关节部)、中部(5区,代表第2、3跖趾关节部)与内侧(6区,代表第一跖趾关节部)。反映足底不同区域着地与离地顺序的足底特定区域着地与离地时间测量值见表4。由表4可知,低速与高速滑行时,男、女受试者足底各区开始着地时间,以1区测量值最小,2区测量值其次,3区测量值与4、5、6三区中某两区的测量值接近。男、女受试者足底各区开始离地时间,以2、3区测量值最小,1、4区测量值接近且居中, 5、6区测量值最大。即速度轮滑一个完整的单步首先是足跟部着地,之后由足中区过渡至全足;离地时足部先内翻,前脚掌外侧离地,之后内侧离地。 3 分析与讨论 3.1 双蹬技术动作的运动学特征分析 3.1.1 双蹬技术动作的技术特征分析 由图4可见,支撑腿关节角度变化规律基本接近。在右平双和右外单阶段,运动员长时间基本维持身体姿态,各关节角度变化不大,此时运动员需要很好的保持各关节的稳定性。在右外单结束时刻,各关节角度开始产生变化,进入右内单阶段,各关节角度迅速变小,继而在进入右内双阶段出现最大的转折,各关节角度迅速变大,直到达到最大值。尤其是髋关节和踝关节变化最为明显。右内单和右外单2个时相中,各关节角度剧烈变化说明,此时运动员为主要产生动力阶段。右外单阶段,各关节数据也出现明显变化,但相比之下,变化较小。 滑行类运动项目均强调运动员合理地利用体重来完成技术动作[4-5]。传统滑冰运动员任何有效的动作均是通过冰刀刀刃与光滑冰面的相互作用得以实现,在技术使用时要求滑行腿着地后按照一个方向一直蹬下去,直至离开地面,强调“极限”效果,即深蹲远蹬,从右内双阶段的各关节变化曲线也能看到此趋势;但速度轮滑的滑轮在摩擦力很大的地面上滑行时,这种可能性就会受到限制。原因在于:深蹲远蹬至一定程度时,运动员无法获得类似冰刀蹬冰一样的理想动力,反而会增加无用功的比例。另外,与传统滑行技术相比,双蹬技术滑行时支撑腿不仅要支撑身体,它还增加了一个外刃蹬地的动作,滑行腿在右外单阶段脚落地后经外刃向另一条腿方向蹬后,又有一个向内拖拽的阶段,以便经平刃滑行转至内刃蹬地,再离开地面。这个向另一条腿蹬的动作产生一个更靠近或超过身体中线的推力(此腿的反方向)直至最大位移处,弥补了轮滑滑行很难完成的、传统的、较为费力的低膝屈曲动作,因而提升了滑行效率。这种下肢各关节角度“非极限性”的蹬伸做功能较好地调控身体姿态,以应变变化性极大的轮滑比赛,从而做出符合轮滑鞋这种特殊器械下做出最大限度地蹬动幅度和滑行位移。运动员在不用有意进行深蹲远蹬的情况下,就能有效地增加蹬动距离,进而把消极的自由滑行阶段变成积极的加速阶段[3,6]。 3.1.2 双蹬技术动作的时空参数变化分析 随着滑行速度的提高,单脚支撑时间与滑行时间均变短,平刃滑行时间比例降低,但内外刃动力推进时相所占的时间与路程比例均大幅度地提高,尤其是内刃蹬地的增加幅度更为明显。单脚支撑时间的缩短和双脚支撑时间的相对延长,能够在某种程度上说明为了追求更快的速度,双脚需要提高步频来实现更多的动力形成时间,自然导致双脚支撑时间比例相对增大。传统思想认为右平单阶段是一个非常快速地由外刃滑行向内刃滑行过渡的阶段[7],但从本研究的测试结果来看,这一阶段所占的时间比例并不小。尤其是当运动员运动速度较低时,此时相占整个单步的时间比例会更大。分析认为,应该是运动员为了维持身体平衡,转换身体重心,合理利用体重蹬地造成的,而且,当运动员想要滑得更快时,需要外刃快速变内刃,以便快速形成身体对地面的更大的推力,这样就自然减少了平刃滑行这一非动力获得阶段的时间比例。低速状态下单脚支撑外刃变内刃时,运动员外刃蹬地阶段略长于内刃蹬地阶段,且随着速度的提高,双蹬技术对内刃蹬地技术的应用则在提高,即内刃蹬地(push)在滑行技术中越来越重要,外刃蹬地(under push)这一技术环节则在提高速度时较内刃蹬地起到的作用小。前人研究也认为,在强调提高速度时,传统蹬地动作在滑行技术中发挥着主导作用,而外刃推地则对滑行速度的保持起到一定作用。即其一方面维持发力,一方面对肌肉放松和协调整个身体起一定作用[8];另外,右内单时间在慢速状态下和快速状态下的鲜明对比能够说明,单脚支撑更有利于运动员的肌肉放松,而在高速状态下右内单时间的显著延长,进一步证明了内刃蹬地是双蹬技术的主要动力来源[9]。 通过对运动员各时相的速度变化分析,内刃动力推进阶段的平均速度要高于外刃动力推进阶段,且单脚支撑阶段的平均速度要高于双脚支撑阶段。整体来看,各时相平均速度的变化不大,说明与传统滑行技术的速度化相比,双蹬技术表现出相对较小的振幅[10]。双蹬技术中支撑腿在滑行时外刃和内刃的2次蹬地能使身体获得相对均匀的推进力,有利于保持和增加速度,并且速度相对稳定,从而有利于运动员保持身体动态平衡状态,便于根据比赛情况的变化调整相应的滑行方案[11]。 3.2 双蹬技术动作的动力学特征分析 3.2.1 双蹬技术动作的力学分析 轮滑运动员滑行时,尽管身体总的前进方向是固定的,但身体重心即刻速度方向是动态变化的。即轮滑的技术特性决定了浮足着地后的滑行方向是可以选择的[12]。对速度轮滑双蹬技术进行力的分解与合成研究,有利于将该项目动态复杂的技术动作简化。由图6可知,右脚外刃静摩擦力f右外1与左脚静摩擦力f左内1的方向相同,是f左内的延续。这个动作相当于弯道的开步动作,只是不连接交叉步,滑行的主要动力是f左内。从右脚的滑行轨迹上看,从右平双到右外单阶段,身体在f左内和f右外的连续作用后相对于滑足向右移动,而右脚则向左后方蹬地。这2个阶段是轮滑双蹬技术动作与传统轮滑技术动作的最大区别阶段,即右脚外刃向左偏后方向蹬地阶段。此时的身体重心在外刃蹬地静摩擦力的作用下,由右脚的上方相对于右脚向右移动,同时推动身体向右侧前方做加速运动[13],然后,身体获得的动能在右平单阶段进行释放。尽管f右外数值较小,但它的存在改变了右脚着地后只能做减速惯性滑行的局面,这也是双蹬技术的优势与合理性的关键所在。右平蹬阶段是外刃转平刃克服阻力惯性滑行阶段,即2次蹬地后的惯性滑进阶段,此时身体重心从右脚的右方相对移动到右脚的上方。此阶段与传统滑法的外刃着地后向平刃转换并克服阻力滑行是一样的。右平单阶段,由于右腿肌群的弹收,使轮子对地面的压力减少。右内单和右内双阶段,身体重心从之前的右脚上方向左移动,此时和传统滑法的平刃转内刃蹬地动作是一样的。由于右腿肌群的弹蹬,使轮子对地面的压力增加。f右内和f左内是左右脚对称的内刃蹬地时对应的静摩擦力。 3.2.2 双蹬技术动作的足底压力变化分析 速度轮滑项目中复杂多变的技术动作的改变,是经受试者足部与地面间相互作用力的改变而得以实现的[14]。在足底压力时间曲线上,第1波峰与第2个波峰时间差为受试者的单脚支撑时间长度,这一时间长短可反映受试者滑行步频的快慢。通过对图6中2个速度下2条曲线的分析可知,同一名运动员随着滑行速度的增加,峰值压力减小,单支撑时间缩短,步频增加,说明与步长这一因素相比,步频是提高速度轮滑双蹬技术滑行速度的主要因素。另一方面,“一蹬(外刃蹬地)”作用的时间较长,主要起到维持现有滑行速度的作用,并延长单脚支撑的时间;“二蹬(内刃蹬地)”作用时间较短,能充分发挥下肢肌群的爆发力,进而获得比“一蹬”更大的加速。由此说明,双蹬技术以“二蹬”为主[5]。在“一蹬”与“二蹬”之间有一个低于体重的力值波谷,这种低谷式的体重压力减少了地面的摩擦力,有利于降低“一蹬”与“二蹬”之间的速度损失,维持已有的滑行速度,同时也是运动员轮滑变刃的重要调整阶段。此时,需要运动员合理地利用腰腹力量,产生类似身体轻微“滞空”的滑行状态,这也可以解释在速度轮滑训练中体重蹬地这一技术的重要性。即在蹬动结束时要迅速降低体重压力,开始蹬动时又要迅速增加体重压力。在单支撑阶段,人体各部分既处于用力蹬地的绝对运动状态,又处于调整身体重心的相对运动状态[15]。 运动员滑行速度越快,足底压力中心的变化幅度越小,身体重心越趋于稳定,且足底压力中心的前移趋势越明显。说明运动员在追求速度时,不是通过更多的远蹬,而是依靠频繁的变换内外刃蹬地来完成,这完全符合双蹬技术的特点,也为轮滑项目提高速度时不必深蹲远蹬找到了好的解决方案,从而验证了双蹬技术在轮滑项目中的合理性[16]。另外,由各时相内足底压力中心X轴与Y轴位移变化幅度可知,运动员单脚支撑时变化幅度相对较大,有利于运动员快速蹬地,形成动力;然而,在双脚支撑时,运动员身体重心不便转化太快,自然蹬地幅度也会相对变小。内刃滑行时压力中心变化位移较外刃滑行时大,说明内刃滑行时身体能够做出更大幅度的动作变化,有利于产生更大的身体推进力。足底各区着、离地时间特征表明着地时,首先是足跟部,之后由足中区过渡至全足,离地时足部先内翻,前脚掌外侧离地,之后内侧离地。这验证了双蹬技术动作时相划分的科学性,也为轮滑运动员学习双蹬技术提供了理论参考。 3.3 双蹬技术动作的生物学特征分析 传统技术的自由滑行时,下肢肌群不仅为推动身体前进提供动力源,而且过多地处于支撑体重的静力紧张状态下,这种肌群的等长收缩会在不提升滑行速度的情况下进行代谢,过早地消耗很多的能量,并导致乳酸的堆积,从而产生疲劳[13]。通过对下肢关节角度变化分析可知双蹬滑行时下肢静力支撑的时间比例相对较小,运动员下肢肌群进行有规律的,收缩与舒张交替放松的动态工作,从而能够延迟肌肉疲劳的产生。同时,双蹬技术延长了浮动摆腿的时间,可以使部分肌群,尤其是大腿部肌群做功后有相对更长的放松时间,从而能有效地缓解肌肉疲劳[17]。当然,这也要求运动员具备良好的协调和控制能力,使沿运动轴呈对称分布的肌群做快速的、要求相对力量较高的收缩。由于完成2次蹬动,使用双蹬技术时参与做功的腿部肌群要比使用传统滑行技术时多。由外刃蹬地经平刃自由滑行到内刃蹬地,下肢小腿和大腿部要做一个内收再到外展的过程,而传统的滑行在滑行脚着地后很少会做踝部内收和大腿内收的动作。这就要求运动员下肢除了做传统滑行时的屈伸和外展,踝部和大腿部内收肌群也要提高参与主动做功的比例。肌肉的这种工作方式不仅有利于肌肉弹性能量的发挥,还会发生类似肌肉牵张反射的生理学效应,有利于神经肌肉系统兴奋与抑制的转换,对运动员肌群的随意放松起到很好的调节作用[18]。综上所述,双蹬技术在要求运动员具备很高的身体协调能力的基础上,能够使运动员有效地发挥体重蹬地技术产生动力,并能充分利用动能势能良性转化和共振原理,用较少的能量摆动,保持与获得更快的滑行速度。 4 结论 速度轮滑双蹬技术具有明显的2次蹬动技术特征,与传统滑行技术相比,尽管内刃蹬地使运动员获得加速度的效果更加明显,但额外的外刃蹬地不仅能使运动员克服传统技术惯性滑行时的身体降速现象,还能够产生有效的动力加速。另外,运动员通过提高内外刃滑行时间占单步滑行总时间的比例和增加步频来更好地利用体重产生蹬地动力,从而节省体能消耗,延缓疲劳的产生,因此,双蹬技术是一种既高效又节能的滑行技术,其它滑行类项目训练时可从中寻求借鉴。 生物力学论文:优势侧和非优势侧跑步支撑期的生物力学偏侧性研究 摘要:探讨无损伤男性受试者跑步支撑期优势侧与非优势侧下肢生物力学的差异性。方法:选取普通健康无损伤男性受试者12名,采用Vicon红外高速运动捕捉系统和Kistler三维测力台对受试者跑步支撑期的运动学和动力学指标进行同步采集。结果:1)优势侧跑步支撑期髓关节最大伸和膝关节最大屈曲角度小于非优势侧(P0.05);在额状面的关节角度两侧差异均无统计学意义(P 0.05)。2)跑步支撑期,内侧地面反作用力峰值优势侧大于非优势侧,而到达峰值的时间晚于非优势侧(P0.05)。3)根据垂直地面反作用力峰值和第1载荷率计算的对称性指数显示两侧存在不对称性。结论:1)在跑步支撑期,优势侧与非优势侧矢状面内髋膝角度存在差异性,提示了在跑鞋、鞋垫及下肢矫形器等设计和临床研究中,不能仅仅选择一侧来评价跑步的整体感觉、损伤风险和康复效果。2)跑步支撑期在内外地面反作用力峰值存在的差异性、第1峰值和载荷率所表现出的偏侧性,结合膝关节屈曲角度的差异性可能会增加优势侧损伤的风险。长期积累,有可能会造成优势侧胫骨应力性骨折、足底筋膜炎及ACL的损伤。 关键词:优势侧;非优势侧;生物力学;偏侧性;损伤;跑步支撑期 学者们对跑步损伤的机制研究了近30年,但是其损伤的病因一直是专家和临床医生研究的难点,且近年来损伤的概率一直在增加。流行病学研究报告指出,每年有高达70%的跑步者忍受着因跑步损伤带来的痛苦。有研究对1583名老年人进行调查,结果表明膝骨性关节炎发生在右侧(优势侧)的概率高于左侧。如果损伤经常出现在一侧肢体,这可能与下肢不对称性相关,也就是说下肢偏侧性或不对称性可能是造成一侧持续损伤的重要原因之一。此外,下肢不对称性或偏侧性已被证明是影响损伤发生率的因素。为此,了解跑步时下肢优势侧和非优势侧的生物力学的偏侧性对预防和治疗下肢损伤具有重要的作用。 偏侧性是Broca首次提出的,并指出人体在左右两侧的运动组织和大脑功能不同。研究表明偏侧性10%~20%取决于遗传,80%~90%取决于后天的环境因素,性别、工作的复杂性及发育特征也扮演着重要的角色。相对于步态分析,偏侧性在其他科学领域如神经生理学和运动控制研究已久,但是偏侧效应或不对称性与跑步相关的损伤并未引起学者们的广泛关注。一些研究者只选择优势侧进行研究来代表下肢整体感觉,或是将损伤者与无损伤者进行对比_,也有的学者甚至将左右两侧的数据进行平均来比较。上述研究者并没有考虑受试者优势侧与非优势侧是否存在差异性,这在一定程度上就默认了优势侧与非优势侧肢体生物力学特征的对称性。关于无损伤者跑步过程中优势侧与非优势侧是否存在差异性,学者们对他们的优势侧与非优势侧跑步时所穿跑鞋的舒适性、受试者生物力学特征等方面的对称性或差异性进行了研究;但是上述研究得出两侧的对称性程度存在不同程度的差异性,并未达成共识。考虑到不同的性别对下肢力学影响机制的不同及无损伤男性受试者跑步支撑期下肢两侧生物力学的偏侧性鲜见研究者探讨。 鉴于此,本研究采用Vieon红外高速运动捕捉系统和Kis-tier三维测力台无损伤男性受试者跑步支撑阶段优势侧与非优势侧的运动学、动力学特征进一步对比分析,并结合与损伤相关的载荷率指标等探究两侧下肢在跑步支撑期是否存在一定的偏侧性,以期为指导运动员训练及预防运动损伤提供重要的借鉴价值。 1研究对象与方法 1.1研究对象 本研究选取普通健康无损伤者男性受试者12名,年龄(23.0±1.1)岁,身高(173.5±2.1)cm,体质量(63.9±4.7)kg。受试者在实验前进行问卷调查,并确认其在实验前24 h之内没有进行过大强度运动,在过去的1年里没有下肢损伤,没有进行过手术,身体各方面机能良好。 1.2实验仪器 本研究采用英国生产的Vicon红外高速运动捕捉系统(包括8台型号为MX13的红外摄像头、PC主机和标准配件等)采集下肢髋、膝、踝关节运动学数据,采集频率为200 Hz;根据Vi-con系统中的下肢模型(PlugInGait),将16个Marker球精确地贴在人体下肢各环节的标志点上,如图1所示。 支撑期的力学指标使用瑞士生产的Kistler三维测力台采集,如图2所示,采样频率为1000 Hz,经转换模块将Kistler力台与Vicon进行同步。 1.3实验流程 1.3.1测试方法 实验前利用跑步机进行5 min左右的热身活动,利用踢球法来判定受试者的优势侧与非优势侧,踢球时左右两侧均采用原地踢球。实验之前,首先让受试者熟悉此动作,正式测试时,每侧各进行3次踢球动作,记录每一次的成绩,分别选取两侧最远的成绩进行评定,踢球距离最远的一侧评定为优势侧。这是国内外常用的一种判定下肢优势侧与非优势侧较为简便有效的方法。 要求受试者统一身着实验室的紧身短裤,赤脚站立,与肩同宽,此时对受试者的身高、体重、腿长、膝宽、踝宽等形态学指标进行测量。正式测试前,要求受试者赤足在长约8 m的木质地板上(力台安放于之间)试跑几次,调整起始步位置使测试足完全踏在力台上面,使受试者足底适应接触的力台,减少测试仪器对受试者跑步动作的影响,直至受试者感觉自己可以正常测试为止。要求受试者在此跑步过程中“无视”力台的存在,避免出现跨步、踮脚、忽快忽慢等现象,要求受试者的跑速控制在(3.5±5%)m/s。跑速的测试仪器采用苏大自主研发的光电感应计时系统,主要包括起点触发设备、终点采集设备、电脑控制端。将起点触发设备放于8 m距离的起点,终点采集设备放于8 m距离的终点。受试者从2采集器中间穿过,仪器结束采集并自动计算受试者穿越起点和终点设备的时间,计算跑速。正式测试时,每个受试者的两侧各按要求做3次动作,每次动作间隔2 min,以避免疲劳对研究结果的影响。 1.3.2指标选取 1)运动学指标包括髋、膝、踝关节在矢状面和额状面内的角度。矢状面包括:足跟着地时刻、足趾离地时刻的髓、膝、踝关节角度;踝关节最大背伸角度;膝关节最大屈曲角度;髋关节最大屈角度和最大伸角度。额状面包括:足跟着地时刻、足趾离地时刻的髋、膝、踝关节角度;踝关节最大外翻角度;膝关节最大内翻角度;髓关节最大内收和外展角度,单位是(°)。 2)动力学指标主要是经体重标准化处理后的三维地面反作用力峰值。包括:垂直方向的第1和第2地面反作用力峰值(FGRF and SGRF);内外方向上的地面反作用力峰值(MGRFand LGRF);前后方向的加速力峰值和制动力峰值(peak accel-eration GRF and peak braking GRF,AGRF.and BGRF)。如图3所示。 3)经支撑期总时间标准化处理后的着地时刻至地面反作用力峰值的时间Δt。 4)载荷率(LR),单位是kg/s,公式为:垂直方向的第1载荷率=第1地面反作用力峰值除以到达第1峰值的时间;垂直方向的第2载荷率=垂直第2峰值减去波谷值再除以两力值之间的时刻差。 5)对称指数(SI),本研究主要计算垂直地面反作用力和载荷率对称性,公式如下: SI是由Robinson等首次提出的,用来量化左右两侧的差异,当SI=0时表示两侧完全对称,SI≤10%时,表示两侧比较对称,SI越大说明两侧对称性越低。其中XD(Dominant)代表优势侧,XN(Non-dominant)代表非优势侧。本研究未对内外和前后方向的地面反作用力对称指数进行计算,主要是因为SI不适合较小数值的运算。 1.3.3数据处理 本研究采用SPSS 17.0统计学软件包对实验数据进行处理,数据以均数±标准差表示。优势侧与非优势侧的各指标差异进行配对t检验,检验水准选α=0.05。 2研究结果 2.1优势侧与非优势侧跑步支撑期的运动学特征 从跑步支撑期优势侧与非优势侧关节角度(见表1和表2)可以看出:优势侧与非优势侧跑步支撑期额状面内的髓、膝、踝关节角度两侧比较差异无统计学意义(P 0.05);在矢状面,非优势侧膝关节最大屈曲角度大于优势侧(P 2.2优势侧与非优势侧跑步支撑期的动力学特征 2.2.1优势侧与非优势侧跑步支撑期的地面反作用力峰值特征和对称指数 优势侧与非优势侧支撑期地面反作用力峰值见表3,垂直地面反作用力峰值及到达峰值的时刻两侧差异比较无统计学意义(P 0.05),前后地面反作用力峰值及到达峰值的时刻两侧差异比较无统计学意义(P 0.05)。内侧地面反作用力峰值优势侧大于非优势侧,而到达峰值的时间晚于非优势侧(P 地面反作用力峰值对称指数如图4所示,其中FGRF(21.62+11.37)均值大于10%,SGRF(6.47±4.56)均值小 2.2.2优势侧与非优势侧跑步支撑期的载荷率特征和对称指数 跑步支撑期载荷率特征如图5所示,跑步支撑期优势侧与非优势侧载荷率特征两侧差异无统计学意义(P 0.05)。第1载荷率(34.92±28.48)和第2载荷率(20.95+17.44)对称指数均值大于10%,如图6所示。 3分析与讨论 本研究发现在跑步支撑期,非优势侧与优势侧相比仅在矢状面内的膝关节最大屈曲角度和髓关节最大伸角度表现出差异性(P0.05)。关于无损伤者跑步支撑期优势侧与非优势侧下肢关节角度的研究较少,Brown等对研究指出无损伤女性受试者跑步时优势侧与非优势侧运动学参数未表现出差异性,性别和所选指标的不同可能是导致上述结果不同的原因。此外,有学者对优势侧和非优势侧单腿下落着地的生物力学偏侧性进行研究,指出非优势腿落地时膝关节和髋关节在矢状面活动范围较小增加了非优势腿在单侧动态运动时的损伤风险;而有研究对两侧连续纵跳的生物力学进行了分析,指出非优势侧可能在屈伸与外旋方向进行了较大的运动限制,减小了其下落损伤的风险。上述研究说明了不同的运动形式表现出不同的下肢对称性,其易损伤的机制可能就有所不同;因此,在不同运动形式中所呈现出的下肢不对称性及损伤的机制有待学者们进一步探索,对下肢损伤与康复具有重要的作用。本研究所呈现出的运动学差异性,提示了在跑鞋、矫形仪器以及临床康复治疗时,不能只选择一侧来代表整个下肢的感受或康复效果,需要考虑其存在的差异性。 优势侧和非优势侧在跑步支撑期所表现出的运动学差异可能与下肢僵硬程度有关。Brauner等对单腿跳跃时优势侧与非优势侧腿部僵硬程度进行了研究,并指出优势侧较大的肌肉力量可能会导致其腿部僵硬程度较高;但研究结果却表明两侧的腿部僵硬程度相似。De等指出赤足跑与穿鞋跑相比,在支撑期腿部更加僵硬。本研究受试者赤足跑步支撑期优势腿与非优势腿是否存在不同的僵硬程度,有待进一步研究。此外,下肢屈伸肌肉力量也可能是造成上述\动学差异性的原因之一,Lanshammar等对159名健康女性(非运动员)下肢优势侧和非优势侧屈伸肌力量进行了对比,指出优势腿的屈肌弱于非优势腿,伸肌力量强于优势腿。Rahnama等也指出足球运动员优势腿膝关节屈肌较弱。优势腿较弱的膝关节屈肌可能是造成膝关节最大屈曲角度较小的原因。由表1和表2可知,髋、膝、踝关节无论是在矢状面还是额状面,在足跟着地时刻和足趾离地时刻两侧角度的差异比较均无统计学意义(P 0.05),在跑步支撑期相似的着地和离地角度。说明无论是优势侧还是非优势侧在着地和离地时刻分别采用了相同的控制策略,间接反映了两侧在此时刻的控制机制的相似性。此前已有研究指出跑速会影响跑步时运动学参数的变化,由于本研究对受试者的跑速进行了控制,那么随着跑速的增加,在着地和离地时刻或者说在整个支撑期的关节角度是否会因跑速的增加表现出不同的差异性,今后的实验研究中可以考虑跑速的变化对两侧下肢运动学参数偏侧性的研究。此外,从研究结果还可以看出:矢状面内的髋关节最大伸角度和膝关节最大屈曲角度两侧差异具有统计学意义(P0.05),从足跟着地时刻过渡到支撑中期再到足趾离地时刻,神经机制是如何在控制下肢运动,使得矢状面两侧髋膝角度在支撑期经历了相似、差异、相似的过程,未知而复杂的神经控制机理可能是学者和临床医生对跑步损伤的原因研究多年,还一直有所困惑的重要原因之一。 在跑步支撑期,优势侧与非优势侧主要在内外地面反作用力峰值存在差异性,内侧地面反作用力峰值优势侧大于非优势侧,外侧地面反作用力峰值非优势侧大于优势侧(P 由图3可以看出:垂直方向的地面反作用力呈现出“两峰一谷”的特征,其中的第1峰值(A)出现在足着地期为冲击力峰值,而第2峰值(C)出现在蹬地时刻为推动力峰值,也有学者将第2峰值称之为活跃峰值。本研究中的第1峰值和第2峰值两侧相比差异没有统计学意义(PI 0.05),但是优势侧和非优势侧的第1峰值(冲击力峰值)对称性指数SI(21.62±11.37)大于10%,说明两侧在脚着地后所受的冲击力值出现了偏侧性。脚着地初期所受到的较高的、较快的冲击力一直被认为是造成下肢损伤的重要原因之一。相比非优势侧,优势侧在跑步支撑期较小的膝关节屈曲角度和髓关节伸角度,却承受与非优势侧相似的冲击力,较小的膝关节屈曲角度,使得膝关节内部承受的压力增大,瞬间表现出ACL张力增加,以及两侧在脚着地后所受的冲击力值的偏侧性,都说明了优势侧膝关节更容易损伤。有研究指出,在支撑相前50%的时间内较小的膝关节屈曲角度,此时主要股四头肌的长头腱在维持膝关节的稳定,膝关节易损伤就预示着前交叉韧带(ACL)损伤的概率大幅提高,甚至会出现ACL断裂的现象,提示了优势侧膝关节ACL容易损伤。冲击力峰值出现在脚着地之后,此时冲击力主要是通过足跟垫、跟骨、距骨然后转移到腿部,将冲击力转移到骨也是一种缓冲震荡的机制,也可能代表了骨的载荷。Lieberman等指出冲击力转移出现在足跟着地后的前50 ms,而冲击力转移和垂直载荷率及胫骨冲击相关,可能造成骨和软组织损伤(应力性骨折和足底筋膜炎)。本研究中的第1载荷率和第2载荷率两侧相比差异无统计学意义(P 0.05),如图5所示。结合图6有关计算的载荷率对称性指数可知,其对称性指数均大于10%,说明两侧在跑步支撑期的载荷率并不对称。有学者指出载荷率反映了垂直地面反作用力需要多长r间可以达到第1峰值,也可以称为冲击载荷,其主要指身体在单位时间内吸收地面反作用力的快慢,单位时间内吸收的能量越多,其损伤的风险就越高。长期劳损积累,可能会造成优势侧胫骨应力性骨折和足底筋膜炎。从图5所得到的数据可以看出优势侧第1载荷率均值高于非优势侧,其对称性指数(34.92±28.4)大于10%。说明第1载荷率偏向于优势侧,不对称的载荷率,再一次说明了在跑步支撑期优势侧较易损伤。目前,关于跑步载荷率的研究主要集中于冲击载荷(第1载荷率),主要是因为冲击载荷与跑步常见损伤相关。 4结论 1)男性跑步者在跑步支撑期,优势侧与非优势侧矢状面内髋膝角度存在差异性,提示了在跑鞋、鞋垫及下肢矫形器等设计和临床研究中,不能仅仅选择一侧来评价跑步的整体感觉、损伤风险和康复效果。 2)跑步支撑期在内外地面反作用力峰值存在的差异性、第一峰值和载荷率所表现出的偏侧性,结合膝关节屈曲角度的差异性可能会增加优势侧损伤的风险。长期积累,有可能会造成优势侧胫骨应力性骨折、足底筋膜炎及ACL的损伤。 生物力学论文:模拟脑组织生物力学环境下温敏脐带间充质干细胞的分化特性研究 [摘要] 目的 模M脑组织弹性模量制备相应二维培养基,比较亚低温联合温敏脐带间充质干细胞(tsUC)与常温下脐带间充质干细胞(UC)的分化特性。 方法 应用单、双丙烯酰胺的聚合作用,制备弹性模量为0.5 kPa的聚丙烯酰胺(PA)水凝胶,用于模拟脑组织的生物力学环境,并测其弹性模量。从新生儿脐带中分离培养脐带间充质干细胞,通过感染携温度敏感型猿猴病毒40大T抗原(ts-SV40LT)基因的逆转录病毒来制备tsUC。实验分为3组:UC+常温+玻片组(A组)、UC+常温+0.5 kPa组(B组)、tsUC+亚低温+0.5 kPa组(C组)。动态观察各组细胞的生长情况和形态变化,并于7 d后行细胞免疫荧光检测各组细胞的分化水平并计算分化神经元的轴突长度。 结果 PA水凝胶弹性模量的检测结果为(0.50±0.03)kPa。B、C两组部分细胞出现细长的胞突,并存在β-tubulin Ⅲ阳性细胞,A组细胞镜下无明显神经元形态,也无β-tubulin Ⅲ阳性表达。B、C两组的神经元分化率以及荧光下轴突长度均明显高于A组,但组间差异无统计学意义(P 0.05)。 结论 在模拟脑组织弹性模量的环境中,tsUC具有向神经元分化的能力,可应用于亚低温治疗下脑损伤修复的细胞移植研究。 [关键词] 温敏脐带间充质干细胞;聚丙烯酰胺水凝胶;弹性模量;生物力学 细胞生物学性能的调控机制与细胞的生物力学特性有关,包括细胞内部的收缩力、细胞与基质之间的牵张力、细胞与细胞之间的相互作用力等[1-2]。体外培养干细胞时,培养基质的弹性模量是细胞生物力学的一个重要体现,且对干细胞分化具有调节作用[3-5]。人脐带间充质干细胞(umbilical cord mesenchymal stem cells,UC)具有多向分化的潜能,在弹性模量为11~30 kPa的培养基中多向成骨细胞分化,在2.5~5.0 kPa的培养基中多向脂肪细胞分化,而在0.1~1.0 kPa的培养基中,则可能向神经元进行分化[4,6]。 本课题组前期已经建立了一种温敏脐带间充质干细胞(temperature-sensitive umbilical cord mesenchymal stem cells,tsUC)系,发现tsUC在亚低温(mild hypothermia treatment,MHT)作用下可促进创伤性脑损伤(traumatic brain injury,TBI)大鼠神经功能的恢复[7-8],并对tsUC的增殖、温度敏感等特性进行了初步探讨[9],但其生物力学特性尚不明确。本实验拟在体外对人UC进行扩增以及力学诱导,观察其在模拟脑组织硬度的培养基中的分化情况,从力学角度探讨MHT联合tsUC的分化特性。 1 材料与方法 1.1 材料与试剂 新生儿脐带(由武警后勤学院附属医院妇产科提供,已通过武警后勤学院附属医院伦理协会审查),携温度敏感型猿猴病毒40大T抗原(ts-SV40LT)基因的逆转录病毒(加利福尼亚大学,美国),神经元β-tubulin Ⅲ一抗及荧光标记二抗(Millipore,美国),UC流式细胞检测试剂盒(BD,美国),单丙烯酰胺(Amresco,美国),双丙烯酰胺(天津光复精细化工研究所),硝化纤维、苯基叠氮化物交联剂(sulfo-SANPAH)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、二氯二甲基硅烷(天津鼎国生物技术有限责任公司),I型胶原蛋白(Sigma,美国)。 1.2 聚丙烯酰胺水凝胶的制备和检测 将单、双丙烯酰胺(0.03%~0.3%)按不同比例混合[10],加入过硫酸铵(1/200 V)和TEMED(1/2000 V)置于凹槽中后盖以玻璃板。凝结后切取2 cm×1 cm×2 mm的样本,应用力学试验机(Instron 5865,美国)进行拉伸测试,重复测量10次,筛选出弹性模量为0.5 kPa的PA水凝胶。 1.3 模拟脑组织弹性模量二维培养基的制备 根据上述检测结果,配制弹性模量为0.5 kPa所对应的单丙烯酰胺和双丙烯酰胺混合液[11]。22 mm × 22 mm盖玻片表面均匀涂抹3-氨基丙基三甲氧基硅烷后浸泡在0.5%戊二醛溶液中,30 min后清洗、晾干,并在玻片表面涂硝化纤维以增加黏性。盖玻片均匀铺被25 μL混合液后加盖经二氯二甲基硅烷预处理的18 mm×18 mm盖玻片。待聚合完成后,暴露水凝胶并紫外消毒。将200 μL sulfo-SANPAH(50 mmol/L,pH=8.5)均匀滴在水凝胶表面,于无菌罩中紫外光活化5 min。将0.2 mg/mL的I型胶原蛋白均匀铺在水凝胶表面,0.2 mg/mL的I型胶原蛋白包被玻片作为对照组。 1.4 tsUC的建立与鉴定 从健康新生儿脐带中分离出UC,进行体外培养、扩增,用流式细胞分析仪(BD,美国)测定各类抗原的阳性率[6]。细胞融合率60%时,用含4 μg/mL聚凝胺的tsSV40LT病毒悬液对细胞感染48 h,并根据前期研究方法对细胞进行鉴定[7-9]。将感染成功的tsUC置于33℃培养箱中,余培养条件同UC[12]。 1.5 实验干预及分组 实验按培养温度和培养基弹性模量分为3组:UC+NT+glass组(A组)为玻片上常温培养UC;UC+NT+0.5 kPa组(B组)为0.5 kPa的PA水凝胶上常温培养UC;tsUC+MHT+0.5 kPa组(C组)为0.5 kPa的PA水凝胶上亚低温培养tsUC。各组细胞(5×103个/mL)均加入含有10%胎牛血清的DMEM培养基,置于含5% CO2的培养箱中培养,并定期在相差显微镜(Optic BD200-PH,美国)下观察细胞的生长情况和形态变化。 1.6 细胞免疫荧光 各组细胞培养7 d后进行免疫荧光染色以检测细胞分化情况。加入羊抗大鼠β-tubulin Ⅲ一抗和荧光标记的二抗,细胞核DAPI染色,于倒置荧光显微镜(Leica DMI4000B,德国)下观察。随机取10个位点计数,并计算各组阳性细胞占细胞总数的百分比,即为近似分化率。应用Image J软件测量神经元的轴突长度,计算各组神经元轴突的平均长度[13]。 1.7 统计学方法 采用GraphPad Prism 5.0软件进行统计分析,计量资料数据用均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用LSD-t检验;计数资料用率表示,组间比较采用χ2检验;以P 0.05为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 tsUCMSCs培养和鉴定 流式细胞分析结果显示,细胞表面标记CD90、CD105、CD73呈阳性表达,CD34、CD116、CD19、CD45、HLA-DR呈性表达。感染成功的tsUC呈漩涡状生长,类似于UC,形态多为梭形、多边形或成纤维细胞形态,大小均一(图1)。 2.2 以PA水凝胶为基础的细胞培养基 通过力学试验机的测量及筛检,最终得到弹性模量为(0.50±0.03)kPa的PA水凝胶。按相应比例于盖玻片上配制出该弹性模量的培养基。见图2。 2.3 光镜下细胞形态变化 各组细胞均贴于玻片生长,其中A组细胞在7 d内未发生明显变化,B、C组细胞的胞体大致呈圆形或椭圆形,与A组的细胞相比,胞体逐渐变小,并出现长而纤细的胞突。见图3。 2.4 细胞免疫荧光 B、C两组均有β-tubulin Ⅲ表达阳性的细胞,提示分化的神经元细胞;而A组无阳性表达。见图4。B、C组神经元总体分化率分别为11.3%和10.4%,差异无统计学意义(P 0.05)。 2.5 轴突长度分析 B、C两组细胞均有明显突起,B和C组分化的神经元轴突平均长度分别为(262.52±36.16)μm和(229.83±33.95)μm,差异无统计学意义(P 0.05)。 3 讨论 细胞生物力学已逐渐成为医学领域研究热点。在各种内外机械因素影响下,生物学信息可通过力学信号转导作用于人体细胞,影响细胞的生长、增殖和分化[14]。干细胞原位移植后,其周围不同弹性基质可诱导其分化为更接近宿主组织的细胞[15-16]。Engler等[6]研究证实,在弹性模量为0.1~1.0 kPa的培养条件下,间充质干细胞可向神经元分化。本研究以培养基弹性模量这一力学特性为基础,探讨了在模拟正常脑组织弹性模量的培养条件下tsUC向神经元分化的水平。在培养基的制备方面,本研究借鉴了Engler等[6]和Pelham等[11]的方法,根据单、双丙烯酰胺的不同混合比例,制备模拟脑组织硬度的PA水凝胶,并应用力学试验机对其进行检测,保证了培养基弹性模量的精确性,结合细胞培养液,制备二维培养基。 光镜下可见,在弹性模量为0.5 kPa的培养基中,tsUC向神经样细胞变化,胞体变小、胞突伸长,可见典型的轴突,这与相同培养基中UC的细胞形态变化类似,而玻片上的UC无明显形态变化。免疫荧光结果显示,神经元表达只在弹性模量为0.5 kPa的培养基中出现,且tsUC和UC之间无明显差异。上述结果表明,与UC相比,tsUC在亚低温条件下的分化能力基本不受影响,可向神经元分化。由此说明在亚低温的作用下,tsUC的生物力学性能并未发生明显变化。 生物力学在神经组织方面也有重要意义,正常脑组织的软基质能够诱导间充质干细胞向神经元分化,因此模拟脑组织能保证移植干细胞的存活率和分化率。TBI后不仅脑组织的理化性质受到破坏,而且脑细胞原本的力学微环境也发生相应改变,此时脑组织硬度明显增大[19-20],这便影响脑组织的原位细胞以及损伤处移植干细胞的生长和分化水平。本文以细胞生物力学为基础,模拟脑组织弹性模量,证实了亚低温作用下tsUC具有稳定的生物力学性能和神经元分化能力,从生物力学角度为亚低温联合tsUC移植治疗TBI的研究提供了重要依据,并推动该项研究向临床应用的转化。 生物力学论文:基于运动生物力学的人体运动建模方法 摘 要: 针对当前关键帧运动数据捕获方法进行人体运动建模准确度低的问题,提出基于运动生物力学的人体运动建模方法。首先进行人体运动的生物力学数据分析和插值重建;然后构建运动状态方程进行人体运动建模关键数据的捕获和特征分析;最后进行仿真实验,结果表明,该方法提高了人体运动分析的准确率,对运动步行、跳跃、侧手翻等人体运动的重构能力好,结果具有一定的合理性。 关键词: 运动生物力学; 人体运动; 插值重建; 建模方法 0 引 言 人体运动是一个复杂的生物力学系统,对人体运动的建模分析将在指导体育运动训练、计算机游戏开发、虚拟现实仿真、影视特效表演等方面都具有重要的应用价值。对人体运动的建模过程就是对人体运动力学信息进行数据分析和提取的过程,通过捕获人体的运动生物力学数据,进行特征压缩、信息检索和重构,实现对人体运动过程的合成和编辑,达到人体运动骨骼重构的目的,研究人体运动建模方法,在指导运动康复训练方面也有重要意义[1]。 传统方法中,对人体运动建模的方法主要采用关键帧信息提取方法,结合运动图像分析实现人体运动重构[2]。比如,采用曲线简化方法把人体运动过程看作是一条运动轨迹曲线的关键特征点跟踪过程,人体运动的骨段曲线是高维空间中的一个行为轨迹。采用分层曲线方法进行行为重建[3?4],取得了一定的成果,但是方法需要设定关键帧之间的分辨阈值,在存在较大的运动特征扰动干扰下,对人体运动重建的误差较大,人体运动建模的效果较差[5]。 针对当前人体运动建模准确度低的问题,提出基于运动生物力学的人体运动建模方法。仿真实验结果表明,本文提高了人体运动分析的准确率,对步行、跳跃、侧手翻等人体运动的重构能力好。 1 人体运动生物力学数据分析 1.1 人体运动生物力学数据的采集 常用的人体运动生物力学数据采集式有ASF/AMC (Acclaim Skeleton File/Acclaim Motion Capture data),BVH,HTR等,由于人体运动生物力学数据的非线性特性和随机分布性[6],本文采用ASF/AMC的文件格式进行人体运动生物力学数据的表达,采用安装在人体上的生物传感器和振动传感器进行信息采集,设在[k]时刻安装于人体上生物传感器的运动状态信息输出为[ωk=[ωxωyωz]T,]采用加速度计和磁力计计算人体位姿信息的输出为[bak=[axayaz]T,]运动姿态角输出为[bmk=[mxmymz]T。]设参考坐标系为大地坐标系(不考虑磁偏角),则在重力矢量和地磁场矢量的作用下,在人体的生物运动高维空间中,通过精确的姿态估计,得到人体运动的力学测量数据分别为[ra=[00-g]T,][rm=][[hcosα0-hsinα]T,]其中[g]为重力加速度绝对值,[h]和[α]分别为传感器数据随着地磁倾角的随动误差。 当人体在做步行、跳跃、侧手翻等运动时,得到一个封闭人体运动生物力学的空间运动方程组为: 式中:[θ]为人体运动的跳跃倾角;[?]为人体在做跑步运动时的俯仰前倾角;[α]为人体在侧手翻运动中的垂直偏移;[x,][y]为人体运动中姿态的水平和垂直位置;[ωx,][ωy]为非加速运动状态时在坐标系[Ox1,][Oy1]轴的力矩;[δz]为任意姿态时的身体偏角;[e1]为纵向运动的控制误差;[m]为人体的质量;[X,Y]为人体在跑步运动和跳跃运动中的空气阻力、升力、侧向力;[Mz]为俯仰力矩;[Jz]为人体运动中随着坐标系变换的转动惯量;[Jxy]为人体运动空间模型对速度坐标系[Oz1]的转动惯量。 通过上述构建的人体运动空间分布特征方程,进行人体运动生物力学数据捕获,得到步行、跳跃、侧手翻运动下的生物力学数据捕获特征方程描述为: 步行: 通过以上原理,进行人体运动生物力学数据的采集和特征分析。 1.2 人体运动的插值重建 根据上述人体运动方程和数据捕获结果,进行人体运动的插值重建,得到全局搜索下人体运动的生物力学数据观测方程: 式中:[k]为采样时刻;[qk]为[k]时刻人体运动捕获数据在载体坐标系中的姿态分解四元数;[Φk]为姿态转换阵,通过[ωk]计算出两个相邻关键帧的运动数据;[Hk+1]为观测阵,通过[k]时刻得到体运动状态空间的递归值[bak+1]和[ra]或者[bmk+1]和[rm];[εk]和[δbxk+1]分别为人体运动建模过程中的观测扰动;[Ξk]为扰动系数矩阵,通过原始运动序列和重构运动方程得到牛顿力学系数[qk]。 在人体运动状态方程重构中,采用姿态解算方法得到非线性运动姿态数据的表达方程: 为保证观测方程线性,通过二次滤波得到人体运动生物力学的捕获数据[bak+1]和[bmk+1,]由QUEST算法或者高斯牛顿迭代算法计算得出。读取穿戴在人体身上的传感器数据进行误差分析,通过插值重建方法[7?8],在观测空间中得到人体运动特征信息的卡尔曼方程: 若人体的姿态变换过程中力学分解具有非线性,采用四阶龙格库塔法求解人体姿态变换的力学分解过程为[qi(t1)=[w1,x1,][y1,z1],][qi(t2)=[w2,x2,][y2,z2]],上述分解过程表示为两个单位四元数,[θ]为采样骨骼点的夹角,表示为: 球面线性插值输出的姿态变换信息能合理反应人体运动的生物力学信息,由此实现人体运动建模力学重构。 2.2 人体运动建模实现及质量评价 用重建误差表示人体运动建模的约束指标。重建误差为原始运动序列和重构运动序列的平均运动力学矢量度量。利用加速度计和磁力计计算含有[n]帧数据的原始运动片段[om,]以[om]的骨骼生物力学作为采样点,采用运动数据插值拟合方法重建得到重建运动片段[rm。]考虑各肢体部位的速率之差,设[om,][rm]分别为原始运动序列和重构运动序列,其关节作用力矩的序列长度均为[n,]得到人体力学重构误差定义为[9?10]: 式中:[Dp(om,rm)]描述人体运动过程中相对于世界坐标系的姿势位置误差;[Dv(om,rm)]表示关节速率之差;[u]为更新的步长。 根据前期的试验可知,关节速率之差所占比例很小,所以本文设为1,由此得到人体运动建模的重构生物力学方程为: 3 实验结果与分析 将加速度计、振动传感器和力学传感器佩戴在人体上进行原始的生物力学采集,采用步行运动、跳跃运动和侧手翻运动三种运动行为方式进行人体运动建模分析,当地地磁场强度为[h=0.45 gauss,]最大迭代次数设置为5 000。将分层曲线拟合方法、帧序列重构法、遗传算法和本文方法进行对比,进行人体运动建模,得到的结果如图1~图3所示。 由图1~图3得知,采用本文方法进行运动建模,能比较好地重构原始运动,本文方法能准确提取出边界帧,使得原始运动和重构运动差别较小。 不同方法进行人体运动建模的重建误差曲线如图4所示。分析得出,本文进行人体运动建模的重建`差远远低于传统方法,得到最优重建误差,表明本文方法进行人体运动建模具有合理性。 4 结 语 通过捕获人体的运动生物力学数据,进行特征压缩、信息检索和重构,实现对人体运动过程的合成和编辑,达到人体运动重构的目的。本文提出基于运动生物力学的人体运动建模方法,仿真实验的结果表明,本文方法提高了人体运动分析的准确率,可以对各种运动进行有效识别,具有广泛的应用前景。 生物力学论文:躯干不同负重方式对人体步行的生物力学影响 摘 要:研究|干采用不同负重方式时人体行走的步态特征,探讨躯干不同负重方式对步态的影响,为日常行走的负重方式的选择或仿生机器人的设计提供参考。选用10名普通男性大学生为受试者,佩戴特制负重架,分别进行躯干基础负重、躯干前负重和躯干后负重3种状态下的行走,采用Kistler三维测力台、Motion红外高速运动捕捉系统同步采集运动学、动力学数据。结果显示,在行走过程中与后负重相比,前负重显著增加了步宽、重心的水平摆动幅度、踝最大背屈角度、最大伸髋角度、最大伸髋力矩、髋正功、最大伸膝力矩、膝负功,显著减小了步长、躯干前后倾幅度、踝最大跖屈力矩。结论认为,人体前负重行走时,具有更小的步长和更大的步宽,会造成更多的能量消耗;躯干的向后倾斜,腰背部肌肉更容易疲劳,长此以往,更容易造成下腰痛的发生;同时,大腿肌肉用力增大,消耗更多的能量,长时间行走,大腿肌肉会更快疲劳;在设计前负重两足步行机器人时也应适当调整相应参数,增大驱动力,满足更多能量消耗。 关 键 词:运动生物力学;负重方式;步行;躯干 负重行走往往发生在人们的日常生活中,如上班、上学、登山、野外拓展、物品搬运、军人行军等。而负重行走时有负重物作用于人体,身体和重物的总质心必然会发生改变,从而人体会做出一系列的身体姿势调整,来保持身体的平衡及稳定[1]。长期负重行走,易导致足底损伤、应力性骨折、下肢关节疼痛和腰背肌肉损伤等[2-4]。对不同负重方式步态变化研究,可以更深入认识脊柱的稳定控制机理以及下肢关节的力学行为,进而减少损伤[4-7]。 现在,很多搭地铁、公交车的人,为了安全,会把双肩背包反过来背,放在胸前,相当于躯干前负重,而长期胸前负重是否会对身体有所影响呢?近年,两足步行机器人大量涌现,模仿人类对平衡稳定性的控制,机器人完成行走、站立等各种动作,均需要身体各部分的复杂配合;机器人在完成负重行走时,躯干和下肢的驱动模式也是不同的,比如胸前搬运重物行走、背负飞行器行走,而对人体负重行走的运动学和动力学分析,对于两足步行机器人的设计具有重要意义。 目前,国内外关于人体负重行走的生物力学研究还多集中于背部负重行走,有关躯干前负重行走步态的研究较少。躯干前负重步行方式,为保持行走的平衡和稳定,其步态必然会做出相应调整。本研究旨在对躯干前、后负重方式下的步态特征进行生物力学分析,用可靠的运动学、动力学参数来评价两种负重方式,一方面可以为仿生机器人的设计和控制提供依据,另一方面也对日常背包方式的选择、登山拓展负重方式以及军队负重行军等方面具有重要意义。 1 研究方法 1.1 受试者 10名普通男性大学生年龄:(22.8±1.9)岁;身高:(174.1±3.1)cm;体质量:(67.1±6.2)kg,均习惯穿欧码42的鞋,实验前24 h内未进行剧烈活动,且无神经系统和运动系统疾病。 1.2 数据采集与处理 本研究通过特制的负重架来改变负重方式(见图1)。负重架自重9.5 kg,前部扶手部位可固定受试者上臂运动,前后可固定杠铃片以制造负重效果同时改变前、后负重方式。受试者分别完成基础负重(仅佩戴负重架)、前负重(在负重架前方固定10 kg杠铃片)和后负重(在负重架后方固定10 kg杠铃片)3种方式行走。 采用8镜头红外高速运动捕捉系统(Motion Analysis Raptor-4,USA,200 Hz)与三维测力台(Kistler 9281CA,Switzerland,1 000 Hz)同步采集步行中的\动学、动力学数据。受试者身上共贴29个反光标志点(头顶点、头前和后点、右侧肩胛下角、第4、5腰椎之间、两侧肩峰、两侧肱骨外上髁、两侧尺骨茎突和桡骨茎突中点、两侧大腿前侧中部、两侧股骨外上髁、两侧股骨内上髁、两侧胫骨粗隆、两侧内踝、两侧外踝、两侧足尖和足跟)。 测试时,受试者佩戴负重架,双手约束在前部扶手上,距离测力台约10 m,听到口令后受试者在规定速度下((1.5±0.2)m/s)自然走过测试区域(见图2),通过便携式测速系统(Newtest Powertimer,Finland)监控速度,两个测速仪红外发射装置置于测力台一侧,二者间距3 m。在规定速度下,受试者以正常步态、无任何步伐调整并以左脚着在台面上视为一次有效测试,按随机顺序完成3种负重方式下的测试,每种方式下采集3次有效数据。 采集的所有标志点三维坐标采用Butterworth低通滤波法进行平滑,截断频率10 Hz。数据用Cortex2.1.0.1103以及Microsoft Office Excel 2007、MATLAB R2009a等软件进行计算处理。根据标志点坐标建立人体环节坐标系[8],其中膝关节转动中心为股骨内外上髁中点,踝关节转动中心为内外踝的中点,髋关节转动中心根据Bell等[9]的研究计算获得。采用欧拉角的方法计算髋、膝、踝的三维角度,采用逆动力学的方法[10]计算关节的三维净力矩,其中人体惯性参数采用DeLeva[11]修正后的Zatsiorsky-Seluyanovs人体惯性参数。关节功率为关节净力矩与关节角速度的乘积,采用梯形法计算关节功率对时间积分获得关节功。对于下肢关节运动学、动力学参数,本研究仅分析人体矢状面数据,对下肢动力学参数除以体重进行标准化处理,并对各指标按一个步态周期(左足跟着地到左足跟再次着地)进行标准化处理。 组间参数采用单因素重复测量方差分析进行比较,后续采用LSD检验方法,以P 2 研究结果 2.1 时空参数 前负重行走步长显著小于后负重行走(P 2.2 重心运动特征 前负重行走时重心水平摆动幅度显著大于后负重行走(P 2.3 躯干运动特征 前负重行走时躯干前后倾幅度显著小于后负重行走(P0.05),后负重行走时躯干的前后倾幅度显著大于基础负重行走(P 2.4 下肢运动学、动力学参数 1)前负重、后负重与基础负重行走时踝关节在矢状面的运动学、动力学参数检测结果(见表4)表明,与后负重相比,前负重行走时,角度最小值(踝最大跖屈角度)显著减小(P 不同负重状态行走时踝关节在一个步态周期内的矢状面角度、力矩、功率变化曲线如图3所示。 力矩、功率(n=10人) 2)前负重、后负重与基础负重行走时膝关节在矢状面的运动学、动力学参数结果(见表5)表明,与后负重相比,前负重行走时,角度最大值(膝最大屈角)显著增大(P 不同负重状态行走时膝关节在一个步态周期内的矢状面角度、力矩、功率变化曲线如图4所示。 力矩、功率(n=10人) 3)前负重、后负重与基础负重行走时髋关节在矢状面的运动学、动力学参数结果(表6)表明,与后负重相比,前负重行走时,角度最大值(最大屈髋角度)显著减小(P 不同负重状态行走时髋关节在一个步态周期内的矢状面角度、力矩、功率变化曲如图5所示。 3 讨论 1)在本实验中,前负重行走时,步长显著减小,步宽显著增大,步宽相比后负重行走与基础负重行走分别增加了28.69%、32.50%,因为本研究控制了步速,受试者为了保持固定的行走速度,通过步长的减小和步宽的增大来提高行走的稳定性,而后负重行走与基础负重行走在步长和步宽上差异没有显著性,说明后负重行走所带来的人体失稳的效应不如前负重强。 Donelan[12]认为,更大步态参数的变化会导致更多的能量消耗,例如减小32%步宽变化率,将会减小5.7%的能量消耗,分析其原因,步宽变化率的增大会增大每一步之间的转换所需要的能量,而积极的稳定需要适度的代谢成本。因此本实验中,前负重行走时,更大的步宽意味着有更大的能量消耗。有文献指出,步宽会随着负重的增加而增加,以加强行走的稳定性,这与本实验的研究结果相同。Menz[13]认为增大步宽可以避免将身体的线性动量转化为角动量影响躯干的稳定性,保持平衡。因此在设计前负重机器人的时候,适当减小步长,增大步宽,可以提高步态的稳定性,同时应加大驱动力,满足更多的能量消耗。Attwells等[14]通过实验证实,较高的载荷会使步长减小,这与本研究结果基本相同,前负重行走时步长显著小于基础负重行走,后负重行走步长小于基础负重行走,但不显著,推测当后负重重量增加,差异就会更加明显。也有学者认为负重对于步长的影响较小[15-16],这可能与本实验对步速进行了控制有关。 前负重和后负重行走时支撑相百分比均大于基础负重行走,表明负重这一干扰因素会造成支撑期的增长和摆动期降低,这与Charteris[17]的研究结果相同。这是因为人体在负重过程中随着负重的增加,势必会利用更多的支撑相来维持稳定,而减小摆动期,由于摆动期的比例降低,摆动腿加速摆动着地,势必会造成步长的减小,这些变化使人体加快形成一个动态平衡体系。前负重和后负重的支撑相百分比没有差异,说明这两种负重状态并不会造成支撑相和摆动相的改变。提示在机器人仿真研发中,负重增加时,应该相应延长支撑相,而前负重和后负重时,不用改变机器人的支撑相和摆动相。 2)在本实验中,前负重行走会增大重心在水平面内左右方向的偏移,而后负重行走减小重心在水平面内左右方向的偏移,表明前负重行走时身体重心更趋于不稳,而在后负重行走时具有更强的稳定控制能力。分析其原因,可能是由于前负重行走时,躯干的旋转幅度增大,从而造成了重心左右摆动增大,也可能是由于下肢各关节的角度、力矩发生改变,致使重心产生波动,还可能与下肢各关节额状面和冠状面的运动学、动力学参数的改变有关。 3)在本实验中,躯干的不同负重方式造成了完全不同的躯干运动特征,前负重时,身体和负重物的总质心会向前方偏移,因此躯干通过后倾调整总质心位置,保持稳定,在本实验中,前负重时躯干始终处于后伸位;而后负重相反。前负重行走时躯干的前后倾幅度显著小于后负重,与基础负重行走相比没有差异,而后负重行走时躯干前后倾幅度显著大于基础负重行走。 Kinoshita[15]就不同负重方式对行走步态的影响研究发现,背部背包造成躯干更大的前倾,而躯干前后均匀负重可以大大减小不必要的前倾,并且更接近于正常行走,而本研究中前负重行走时躯干的前后倾幅度显著小于后负重,更接近于基础负重的行走,而后负重行走时躯干的前后倾幅度显著大于基础负重行走,这一结果,与Kinoshita就不同负重方式对行走步态的影响的研究结果一致。从解剖学的角度来分析,躯干后伸的能力本身就小于躯干前屈的能力,而前负重躯干又处于后伸位,因此相比后负重,躯干前后倾幅度会减小;另一方面,前负重时,躯干处于后伸位,此时躯干周围肌肉收缩力更强,放电更多,具有更好地稳定控制能力,但长时间的话,躯干的肌肉更容易疲劳。 Zetterberg等[18]研究证明,躯干试图前屈时主要是腹侧肌活动较强,背侧肌活动较弱;试图后伸时背侧竖脊肌活动最大,腹侧肌也表现出一定的活动。范帅等[19]研究发现外部负荷大小、位置不同时,躯干的神经肌肉控制也会不同,负荷在身体前方时,腰背肌为主要做功肌,而负荷在身体后方时,腰背肌和腹肌的贡献比率接近相等。因此,在前负重时,腰背肌为主要做功肌,更容易疲劳。本研究在前负重时,身体是处于后伸位的,黄强民等[4]研究躯干在不同位置下负重时的肌电活臃⑾郑外部负重物的位置对躯干稳定性影响较大,尤其在身体后伸位时,负重增加,腰部闪动次数增多,更容易造成下腰痛的发生。 前负重时,躯干会有更大的后倾角度,而后负重时躯干会有更大的前倾角度,躯干角度的相应调整的目的,均是使其重心更加靠近支撑面中心,提高步态稳定性,同时也可减小外部负重物的偏心力矩的作用。这也说明躯干的前倾和后倾对于保持步态稳定性具有重要意义。这也提醒我们,当机器人在进行前负重或者后负重的行走时,需要躯干的运动特征进行相应的调整。 4)在本实验中,前负重和后负重两种行走模式之间比较下肢各个关节角度、力矩后发现,在支撑末期,外部力矩使踝关节背屈逐渐增大,因此踝关节内部产生逐渐增大的跖屈力矩与之对抗,此时踝关节的跖屈力矩与踝关节的跖屈肌结构的被动拉长有关,而前负重行走时,踝关节最大背屈角度显著增大,最大跖屈力矩均显著减小,说明踝关节周围肌群收缩减弱。髋关节最大屈曲角度发生在摆动末期,随后脚跟着地,髋关节产生伸肌力矩拉动身体质心向前,此时髋关节的伸肌力矩与髋关节伸肌的向心收缩有关,而前负重行走造成髋关节最大屈曲角度显著减小、最大伸髋力矩显著增大,说明伸髋肌群收缩加强。 关节净力矩是与肌肉作用效果等效,肌力矩所做的功将影响系统的机械能,当关节净力矩与关节角速度方向相同时关节功率为正值,肌肉向心收缩做正功,意味着能量被肌肉产生出来并向肢体传递;当关节净力矩与关节角速度方向相反时关节功率为负值,肌肉离心收缩做负功,这时外力对肌肉所做的功为总功,意味着能量由肢体环节流向肌肉,被肌肉吸收。行走时负功主要使肢体在抵抗重力时吸收能量,正功使人体向前运动,不管是正功还是负功,肌肉收缩都要消耗能量。在支撑相的初期即足触地的缓冲阶段,外部力矩要让膝关节屈曲的时候,膝关节内部产生一个很大的伸膝力矩,与关节角速度方向相反,膝关节周围肌肉做负功吸收能量,前负重行走时的伸膝力矩最大值以及膝关节负功显著大于后负重行走,这可能造成膝关节承受更大的冲击力,膝关节损伤风险增大,同时伸膝肌群离心收缩更大,吸收更多能量,更容易疲劳。而在离地蹬伸阶段,力是通过下肢各关节肌肉收缩释放,肌肉做正功,其中髋关节做正功最多,释放能量最多,贡献最大。而前负重造成髋关节做正功显著大于后负重行走,伸髋肌群收缩更大、用力更多,可能造成髋关节蹬伸肌群更容易疲劳。因此在设计前负重机器人的时候,应加大下肢的驱动力,满足更多的能耗。 在设计前负重的机器人或者进行机器人前负重的时候,应该适当减小步长,增加步宽,躯干适当向后倾斜,从而增加稳定性,同时应加大下肢的驱动力,满足更多的能量消耗。对比躯干前、后负重的步态,人体前负重行走时,具有更大的步宽,会造成更多的能量消耗;而躯干的向后倾斜,长时间下去,腰背部肌肉更容易疲劳,更容易造成下腰痛的发生;同时,大腿肌肉用力增大,消耗更多的能量,长时间行走,大腿肌肉会更快疲劳。因此,建议日常生活中负重尽量选择在背部。
浅谈初中生物教学方法:初中生物课教学中探究式学习探讨 摘要:探究式学习是指在教师的指导下,学生通过类似于科学家探究活动的方式获得科学知识,并学会科学的方法和技能、科学的思维方式,形成科学观点和科学精神的一种学习活动。在生物教学中怎样引导学生开展探究学习,教师要不断提高综合素质,充分综合利用农村独特生物自然条件,以教育培养目标为主线,充分发挥学生课堂主体作用,做到精讲多练,讲授与电化教学融合,理论教学与实验融合,实验教学与校外实践融合,形成利用农村得力条件的探究式教学模式,从而培养学生的创新意识,提高学生分析问题、解决问题的能力。 关键词:初中生物;探究式学习;教学实践 初中生物新课程标准的基本理念是面向全体学生,着眼于学生全面发展和终身发展的需要;提高生物科学素养,理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观;倡导探究性学习,力图改变学生的学习方式,帮助学生领悟科学的本质,引导学生主动参与、勤于动手、积极思考,逐步培养学生收集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力等,突出创新精神和实践能力的培养。随着时代的不断进步,农村初中的生物教学条件得到较大改善,尤其体现在实验教学条件方面,这就对教师提出了更高的要求,教师要不断提高综合素质,充分综合利用农村独特生物自然条件,以教育培养目标为主线,充分发挥学生课堂主体作用,做到精讲多练,讲授与电化教学融合,理论教学与实验融合,实验教学与校外实践融合,形成利用农村得力条件的探究式教学模式,从而培养学生的创新意识,提高学生分析问题、解决问题的能力。初中生物新课程标准中提出的“提高学生的科学素养,倡导探究性学习”理念,主要目的在于转变教师的教学和学生的学习方式,促进学生的多种能力的挖掘、发展,培养学生的探索、创新意识。探究式学习是指在教师的指导下,学生通过类似于科学家探究活动的方式获得科学知识,并学会科学的方法和技能、科学的思维方式,形成科学观点和科学精神的一种学习活动。笔者结合自己在生物教学中怎样引导学生开展探究学习谈谈自己的一些认识和做法。 一、积极转变观念 教师要积极转变教学观念,根据新课程标准的要求,主动适应新课程改革的发展,正确理解科学探究的含义,充分认识到探究性学习的重要性,认真学习新的教学理论,不断更新自己的思想,并与自己的教学实践结合起来。 二、改变教学模式 探究式学习不同于一般的教学模式,要创设科学探究的情境,让学生真正置身于科学探究中,运用情境教学法,让学生感觉自己真正像科学家一样在研究生物学科中的现象及问题。通过学生自主、独立地发现问题,通过实验操作、调查研究、信息搜集与处理以及表达与交流等探究活动,最终获得知识、技能,发展情感与态度,实现价值观。值得教师注意的是,创设的问题情境既要有探究环节,还必须有探究内容,探究内容要与教学内容紧密衔接。 三、传授探究方法 “授人以鱼不如授人以渔”。在平常的生物教学中,直接传授给学生知识远没有教会学生科学探究的方法重要。例如,调查我们身边的生物。我们就要大胆地走出去,把探究空间延展到田间和村寨,而不仅仅局限于课本和校园,了解田间和村寨生物的同时,还要学会对调查的生物进行归类,为以后的探究作好准备,并且初步认识生物的多样性以及生物与环境的关系。在传授探究方法的过程中,初中生物教材中关于“生物与环境”的内容是对学生进行科学探究方法训练的绝好素材,可以设定多种探究情境和生物种类,让学生自己设计一个科学探究的活动方案,培养学生科学探究的能力,让学生自始至终参与教学活动,了解学习过程,学生自然就学会思考,知道怎样学习,在亲自经历这样一个个探究活动以后,顺其自然地学会了科学探究的一般方法。 四、指导课外实践 初中学生刚刚接触生物学科,对生物学有较强的新鲜感,对生物学科中的各种现象比较好奇,这就为我们在以后的实践课打下坚实的基础。但也存在一些问题,这些新生还没有系统学习生物学知识,在课外实践时会遇到不少问题,面对这些问题,学生不知道如何来解决,如何克服实践过程中遇到的各种困难。教师要综合考虑课外实验题的难易程度,科学命题,并在课外实验的过程中加强指导,对课外实验过程中有可能出现的问题或困难充分预判,并制定切实可行的解决方案。这样,课外实验出现的问题不仅能得到有效的解决,更能让学生明白科学实验的严谨性,体会到实验成功的喜悦感,从而培养学生的科学探究能力,强化他们的科学探究意识。 五、合理进行分组 每个学生的能力有强弱,有的学生善于思考,有的学生勤于动手,要想让实验取得成功,并且达到预期的实验效果,分组显得尤为重要。教师要充分了解每个学生的特长,将他们进行合理搭配,充分发挥每组成员的作用,实验效果才会得以显现。因为本人是班主任,所以对学生的特点和个人能力了解得比较透彻,在分组实验时,按照学生兴趣爱好、能力大小进行搭配,充分培养学生的协同合作能力、实验动手能力、分析解决问题的能力和讨论表达能力。同时,在分组实验中,教师还要随时观察每组的实验状况,关注每个学生在实验过程中的表现,并适时加以鼓励和帮助解决问题,充分培养学生的实验兴趣和实验信心,从而有效地激发他们学习生物课的兴趣。随着新课改的不断深入,农村初中生物中的探究式教学需要通过不断的实践来加以完善。教师在教学实践中不断的总结探索,农村初中生物探究式教学模式将更加完善,农村学校生物教学质量将不断提高。 作者:彭勇 单位:重庆市秀山土家族苗族自治县教育委员会 浅谈初中生物教学方法:初中生物课教学问题与改进策略 摘要:针对目前初中生物课存在的重视程度不够,学生无兴趣学,教师无信心教,教学方法单一等现状和问题,提出了教师加强对生物课的情感投入、注重教学方法的创新、积极提高自身综合素质的改进策略。 关键词:初中生物;教学现状;改进策略 初中生物是一门比较基础的、贴近生活实际的课程,它所研究的生物的构成、功能、发生发展的规律、生物活动对环境的影响等内容都与人类本身以及生活息息相关。随着生物科学的迅速发展,它与其他学科的联系也越来越多。所以,在初中阶段的生物课程开展中,要让学生认识、了解生物,懂得生物学习的意义,并积极改进教学方法,以促进生物课教学的有效性。 一、学习生物课的意义 生物与我们的生活息息相关,它和人们的生活、农业生产、环境保护等都有着紧密的联系。比如,食品的保鲜、提高树木移植成活率等,都需要用生物方面的知识作指导。另外,在一些对人类生存发展有巨大影响的技术中也有生物学的参与。比如,转基因食品、克隆技术、试管婴儿等。在初中阶段学习生物,能让学生对自己所生活的世界和一起生活在地球上的其他生命有着更真切、更具体的认识。初中生有着强烈的好奇心,生物科学能够很好地满足他们对这个世界的探索欲望,促进他们的身心发展。另外,生物教学离不开科学实验,大量的实验不仅可以锻炼学生的动手动脑能力,而且对他们的思维发展也很有益。同时,学习生物还可以引导他们形成正确的世界观,因为生物课程不仅能够让他们形成生物的知识结构,而且能让他们在深入了解世界和生命之后,更科学、更客观,也更感性地看待生命,看待他们生活的世界。 二、生物课教学现状 (一)重视程度不够 应试教育体制下,生物由于在考试中并不能起到较大影响,所以一直被师生们归为“副科”,难以得到重视。绝大多数学生将主要精力用在对考试影响比较大的“主科”上,而放弃学习生物,或只是觉得背好知识点就能把考试应付过去,因而放弃了对教学方法和学习方法的改进。 (二)学生无兴趣学,教师无信心教 在小学阶段作为生物课的前身,“科学”课在学生中是比较受欢迎的,学生觉得很新鲜,充满好奇心,但是到了初中,生物课的知识点愈来愈多,也更加抽象和复杂,学生理解起来难度越来越大,难免对生物学习失去了兴趣。而教师往往因为内心对生物课不重视,课堂讲解缺乏新鲜元素和吸引力,很难让学生积极活跃地投入学习。 (三)教学方法单一 教师在上生物课时基本上采用传统的教学方法,缺乏探索性和创新性。教师在课堂上只是单纯地将知识点讲给学生,很少与学生进行互动,也很少借助教具和多媒体等新式的教学手段,教学方法过分单一,很难让学生积极接受并深入理解课堂内容。 三、生物课教学改进方法 (一)加强对生物课的情感投入 这种情感投入应该是多方面、全方位的。首先,生物课不受重视的现象不仅是某个教师或学生个人能够在主观上决定的,学校或者更上层管理机构的方针政策才是真正的领航标,只有认识到生物课的重要性,才会真正促进初中生物教学的完善。其次,教师的情感投入尤为重要,因为教师在教学活动中始终是起主导作用的,教师会在教学中将自己的情感、态度传递给学生,学生感受到教师的情绪,自然会调整自己的情绪。另外,如果教师对于课程投入更多的心思,那么整个课堂教学活动就更富有知识性和趣味性,更能吸引学生,学生自然会在有意或无意中改变以往对于生物课的态度。 (二)注重教学方法的创新 目前,生物课堂无法引起学生学习兴趣的状况,跟多年来教学方法单一、缺少变化有很大关系。想要让生物课堂活跃起来,教师就要尝试多种新鲜有趣的教学方法,带给学生全新的感受,这自然会增强学生对生物课的兴趣。比如,可以采用情感教学法,通过具体的教具让学生产生切实的感受。比如讲到节约用水,教师可以利用多媒体呈现缺水地区的艰难生活,让学生产生情感上的共鸣,还可以采用参与式教学法,根据学生参与到教学活动中展现出的行为特点和发展趋向,适时给予引导、肯定,鼓励他们学习的信心,激发他们的学习兴趣。 (三)积极提高自身综合素质 教师想要协调好教学方针、理念与具体实施过程的关系,协调好教学过程中的师生互动,以及营造和谐的课堂氛围,这都与其自身的综合素质有着密切的关系。而教师综合素质的提高来源于其自身不断的学习过程,作为教师不能满足于能够完成教学任务,还要有更深入、更长远的要求。生物教师们不但要加强对教材内容的学习,而且要留心随着时代的发展、生物知识的更新,在教法、教育技术方面也要积极提升,这样才能真正胜任生物课的教学工作。总之,改善初中生物课教学现状,任重而道远,既需要有关教育管理部门的重视,也需要学校、教师和学生的共同努力。 作者:邹凯 单位:吉林省长春市第六十八中学 浅谈初中生物教学方法:初中生物课教学中学习兴趣的培养初探 摘 要:兴趣在初中学生学习生物的过程中起着非常重要的影响,提高学生的学习兴趣,还可以促进教师教学质量的提高。面对目前初中生物教学质量不高的普遍现象,教师应该通过各种教学手段,加强对学生学习兴趣的培养。因此,如何提高学生学习生物的兴趣,是初中生物教师重要的教学任务之一,只有提高了学生的学习兴趣,才能为我国社会培养出优秀的人才。本文作者结合多年来的工作经验,对初中生物课教学中学习兴趣的培养进行了研究,具有重要的参考意义。 关键词:生物教学;课堂改革;学习兴趣 孔子曰 :”知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”不但如此, 兴趣还能促进学生的智力发展,是开发智力的钥匙。著名心理学家皮亚杰曾指出”……所有智力方面的工作都要依赖兴趣。”因为兴趣是人积极探究某种事物的认识倾向,是学习的强大动力和内在力量。生物教学中,如何有目的地激发、培养学生强烈的求知欲和创造欲呢? 一、上好第一节课,激发学生学习兴趣 学习兴趣是学生学习的动力,是学生基于自己的学习需要而表现出来的一种认识倾向,它是学好一门课的内在驱动力。俗话说:”良好的开端是成功的一半。”上好第一堂课至关重要,它可以激发学生强烈的求知欲望。我在为学生上第一节生物课时,将学生带到大自然,在适当讲述生物的有关常识和与人类的联系,在实际生活中的应用。让学生面对伸手可触的各种生物,看一看,摸一摸,仔细观察不同生物的外貌,然后提出”你们看生物其实就在我们身边?””你知道它们由哪几个部分组成的?””每一部分部分各叫做什么名字?有什么作用?”等问题,引导学生思考。这样,一开始就通过感性接触刺激学生的视觉、听觉、触觉感官,使其很快”进入状态”,消除对生物学的隔膜和畏惧,保持初始的亢奋情绪,轻轻松松地开始生物学的学习。都会产生自己动手操作的欲望。针对刚才组装时的操作进行提问,让回答较准确的学生上台进行实践操作,使学生快速掌握该知识点,同时也培养了学生爱观察、思考、动手操作的习惯,提高了学生学习计算机的兴趣。 二、开展兴趣小组活动,增强学习兴趣 创建学习小组,让学生取长补短,对少数学习成绩优秀而又爱好生物的学生,可以组织生物课外活动小组。通过课外兴趣小组活动,巩固生物基础知识、实验操作技能,开阔眼界,增强学生对生物这门科学的兴趣的兴趣。兴趣小组开展活动的内容可以是利用课余时间对某一实验的改进,用还可以让初中生学习一些简单操作与实际生活有关的实践活动,例如:学会如何嫁接,扦插,如何给果树人工授粉当学生用所学知识解决某个问题时,学生的成就感油然而生,也就更能促进学生对新知识的探索,从而增强他们学习的兴趣。 三、与生活接轨,激发学生的学习兴趣 生物学与生活联系也很紧密,学生能运用生物学知识解释生活中的一些实际问题,如:在学习人体生理卫生时,利用投影、挂图、录像或课件,让学生感受各种器官在自身的实际位置、生理特点。同时可培养学生的应用能力。如针对学生坐、立、行、走姿势不够端正的现象,在学习了骨的成分和物理特性后,让学生说说为什么要保持坐、立、行、走的正确姿势。这样既有利于学生把知识学活,又有利于学生加深对生物学基础知识的理解。经常训练,必然会潜移默化地培养学生学习生物学的兴趣。 四、鼓励质疑,激发兴趣 孔子在《论语・子张》中说:”博学而笃志,切问而近思。”学起于思,思缘于疑,有疑点,才有思考创新。教师要有目的地引导学生设疑、释疑,使学生的思维始终处于一种积极的探索状态,充分调动学生的主观能动性,培养创新精神和思维。例如:在讲授”蒸腾作用”之前,先提问:”大家都知道,种庄稼是要浇很多水的。有人统计过,一棵玉米一生中要吸收200千克水分。大家想想,植物吸收这些水分有什么作用?”如果学生能想到是用于生命活动,那就提供另一个题材:”据统计,植物吸收的水分只有1%真正用于各种生理活动。”这样,必然引起学生思考:99%的水分到哪里去了?经过讨论、推测,只有两种可能:一是转变成了其他物质,如形成化合物;二是被重新排放到了植物体外。问题又来了,”这些水分不是被浪费了吗?”教师只要善于把握,鼓励质疑,在引出矛盾,不断激化矛盾的过程中,就会产生怀疑,强烈的求知欲便随着浓厚的兴趣一起产生了。 五、要重视理论联系实际,学以致用 生物学是一门与生产和生活联系非常紧密的科学。我们在学习生物学知识时,应该注意理解科学技术和社会之间的相互关系,理解所学知识的社会价值,并且运用所学的生物学知识去解释一些现象,解决一些问题就能使学生能够有学习成就感。例如,安排学生调查周边环境中的生物,根据各个小组的调查提出一些意见和建议,如生活在城市中的学生可以选择生活在这个小区或是某条街道;生活在农村的学生,既可以选择自家周边,也可选择森林、农田或是河流等,要完成这个活动,不仅可以增强小组团队的合作意识,而且还需要查阅学习比较多的资料才能完成,在无形中,学生学到了生物知识,也培养了个人学习生物知识的兴趣。 六、利用多种媒体直观教学,激发学生学习的兴趣 俗话说:百闻不如一见。教学中,能合理地使用实物、模型、录像及课件等多种媒体进行直观教学,易于激发学生学习兴趣。其中,计算机辅助教学是一种新型的现代化教学方式。集图、文、声、像的综合表现功能。更是使学生跳出了时间和空间的束缚,拓宽了学生的视野,延展了知识的深度和广度,让人有耳目一新之感。如讲”人体消化系统的结构”时,应用计算机教学,就能直观地将人体的器官形象地、动态地展示在学生面前,足以引发学生浓厚的学习兴趣。 总之,教师在教学中要结合多种教学手段,尽力创造一个气氛活跃的课堂,将学生对学习的兴趣和对学习的渴望调动出来,让学生能够活泼、带着兴趣参与到教学活动中来,真正做到兴趣学习,达到情感、态度、价值观三方面全面快速发展。 浅谈初中生物教学方法:浅析初中生物课教学中学生学习兴趣的培养 随着社会科学技术的不断发展进步,以研究生命现象与生命活动规律为对象的生物学科发挥着越来越重要的作用,而具备一定的生物素养是作为21世纪的人才所应当具备的基本素质。兴趣是促使人学习和获取知识的动力,对学生的学习行为和学习效果有着直接的作用。因此,要想提高初中生物教学的质量,关键就在于如何激发学生学习生物的兴趣。 一、当前初中学生学习生物兴趣普遍不高的现状及其原因 学生对未知事物都有一定的好奇心和求知欲,生物的知识对初中生来讲还是较为新鲜的内容,但是学生只对一些新鲜的生物试验的表面现象感兴趣,而对最重要的生物知识的学习普遍没有兴趣。造成这个问题的原因主要有以下几点: 1.教学方式死板 生物是初中生接触的新学科,学生刚开始对生物学习是很有兴趣,也愿意去接受新鲜的知识。但是在当前的生物课教学中,学生一般都是处在一种被动学习的状态,导致学习的兴趣和学习的积极性不高。现在的生物教学中普遍存在的一个现象就是老师在讲台上讲授知识,学生在下面记忆生物知识。这种教学方式抹掉了学生对新鲜事物的兴趣,导致生物课程的教学质量不高。 2.学生对生物知识的抽象概念和原理的学习兴趣不高 生物中有很多知识是真实生活中看不见和摸不着的抽象东西,像染色体、克隆及dna等,而初中生的抽象思维能力还没有成熟,理解这些基本的抽象概念对于他们来讲是一件较为困难的事情,由于关于生物的基本原理的具体教学中缺少了一些必要的试验,导致难以消化理解。这些学习上的困难也很容易让学生失去学习生物的兴趣,从而降低他们的求知欲。 3.生物教学限制在课堂内 一切的理论知识都是在实践中产生的,最终也要运用到实践中去,生物知识也是一样,但是当前的初中生物教学普遍把学习局限在课堂的书本学习范围内,这对于学生来说就无法打开他们生物的视野,学习的知识也仅仅停留在记住理论知识的表面上。 4.教师学生没有重视生物学科的学习 生物属于考查科目,在考试中生物所占的分值较小,被老师和学生普遍认为是副科。因此,出于中考的功利角度去考虑,学校家长等对生物课程的学习也是普遍轻视的。 二、培养初中学生学习生物的教学建议 1.善于运用课前导入技巧 在我国当前的大环境下,初中生物教学工作的形式主要还是课堂的教学,所以,要想提高学生学习生物的积极性关键是在课堂中引起学生的兴趣。而有经验的教师都知道,一节课中要想引起学生学习的兴趣最重要的就是要做好课前的导入工作。 2.多运用演示实验 试验教学既是一类探究活动,也是生物教学的基本形式之一。生物学科是一门建立在实验基础上的自然学科,如果单纯只是用语言来表达生物知识就会显得抽象难以理解或枯燥无味。但是结合试验可把这些抽象的生物知识变得鲜活形象起来,学生的好奇心和兴趣也会被激发起来。 3.充分利用多媒体与挂图等形象性的工具 做生物试验需要各种各样的生物试验器材,当前我国初中阶段教育的物质条件普遍是不能满足的,而初中阶段的学生还是形象思维占据主导地位,学生更喜欢直观和形象的知识。根据学生的这个心理特点,初中生物教师在课堂教学时候就要充分利用一些能把抽象的生物知识具体形象化地展示给学生的一些工具,例如多媒体、标本、挂图以及模型等。 4.科学运用教学的语言,做个让学生喜欢的老师 语言是课堂上教师与学生之间交流学习的最重要手段,因此,教师的语言对学生的学习有重要的影响。首先,教师要善于运用表扬鼓励的言语。其次,教师要多用幽默风趣的话与学生互动。 总而言之,在新时代的背景之下,生物课程是培养人才基本素养的重要学科。教师必须重视提高学生学习生物的兴趣,并在教学实践中不断探索、改进和提高课堂教学的方法和策略。这是顺应时代教育需求,对提高学生的素质与我国生命科学技术的发展都具有重要的意义。
高中生物教学论文:高中生物教学呼唤创新思维的方式方法 思维是人类最本质的潜能,又是足以影响人成败的关键因素。它就像蕴藏在大脑中的“石油”,只要合理的开发和利用,就会创造出越来越多的奇迹。研究表明,思维是理解知识的必要的心理因素,思维是围绕知识而存在的,没有知识的积累,思维的灵活运用会有障碍。因此,学习知识和启迪思维是提升自身智慧不可或缺的两个方面。提及创新思维,人们格外关注这个“新”字。既是创新,就应该有一些新想法、新思路、新举动。创新思维不仅要借助于逻辑(抽象)思维,还要借助于非逻辑(形象)思维,它不是与形象思维、抽象思维相并列的一种思维类型,就思维的结果有无“新”字而言,只要其结果有创新,就可谓创新思维。 高中课程改革十分强调思维的创新,要求高中学生对未知世界始终怀有浓厚的兴趣和激情,敢于探异求新,走进新的学习领域,尝试新的方法,追求思维的创新。《普通高中生物课程标准》指出:“引导学生主动参与探究过程,勤于动手和动脑,逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力,获取新知识的能力,批判性思维的能力、分析和解决问题的能力,以及交流与合作的能力等,重在培养创新精神和实践能力。”因此,学好生物知识,培养学生创新思维,对提高学生生物科学素养,造就现代社会所需的高素质人才是十分必要的。 在此,笔者总结在高中生物教学中培养学生创新思维的具体教学方法,供同行探讨。 一、设疑置问,播下创新思维的火种 古人云:“疑是思之初,学之端。”疑是思维的开始,是创新的基础,心理学研究表明:意识到问题的存在是思维的起点。没有问题的思维是肤浅的思维、被动的思维。强烈的问题意识,可作为思维的动力,促使人们去发现问题、解决问题,直至进行新的发现。所以,问题意识对于开启学生的心智、培养学生的创新思维具有极其重要的意义。 学生创新思维的培养离不开一定的问题情境。创设问题情境有利于培养学生的问题意识,而问题意识是创新的前提。在教学过程中,师生都要树立强烈的问题意识,把问题作为整个教学过程的出发点和落脚点。高中生物课程标准指出:教师可以用多种方式创设问题情境,鼓励学生提出自己感兴趣的问题。因此,生物教师在课堂教学中要有意识地抓住教材的关键,在学生感到困惑时设疑置问,想方设法激发学生思维的活动的波澜,引发他们在生疑——置疑——释疑的循环往复中探求新知,发挥潜能。例如:学习《生命活动的主要承担者——蛋白质》这一课,联系现实生活,创设问题情境,首先利用多媒体展示几个“大头娃娃”的照片,问:他们都是健康的孩子吗?(学生回答:不是)接着问:“是什么原因造成这一现象的呢?”(学生:吃了假奶粉。)教师提出挑战性问题:“正常的奶粉中蛋白质含量大约有12%~20%,可是在假奶粉里蛋白质含量不足2%,长时间饮用这样的奶粉,生命会受到威胁,一些孩子虽然保住了生命,但是他们却长成影片中的‘大头娃娃’。从这个例子大家可以发现什么呢?”以此引入新课。新课教学中,教师应抓住学生急于探求新知识的迫切心理,设置问题:蛋白质在生命活动有什么重要的功能?为什么蛋白质会具有如此多的功能呢?引导学生进入研究主题。在教师组织和引导下,学生通过自主对比观察,经历探究氨基酸形成蛋白质的过程,明确了蛋白质的结构的多样性以及蛋白质在生命活动中承担着多种功能,上述问题得到解决。 由此可见,设疑置问是激发学生求知欲望,形成创新思维的动力。没有问题也就难以诱发求知欲,没有问题或感觉不到问题的存在,学生就不会深入思考。教师应在教学中设置问题情境,使学生产生认识上的困惑,从而激发他们进行创新性的探索。这里需要指出,恰当地创设问题情境是极为重要的;同时,不是所有的问题都可培养学生的创新思维,只有富有启发性、挑战性的问题才有利于培养学生的创新能力。 二、质疑问难,点燃创新思维的火花 在课堂教学中,教师除了设疑启发外,还要鼓励学生质疑。质疑问难,本身就蕴含思维的火花,也是创新的起点。高中生物课程标准指出:“教师要鼓励学生,并给每个学生以尽可能多的机会来提出个人的想法、见解、问题并运用证据和逻辑展开讨论。”鼓励学生提出问题,是帮助学生树立强烈的问题意识。提出问题源于发现问题,善于发现问题,善于提出问题,是创新能力最重要的基础。只要善于发现问题、提出问题,才能在此基础上思考和寻找解决问题的办法。在生物课堂教学中,教师要创设学生发现问题和提出问题的机会,引导学生认识生物科学的价值,乐于学习生物的科学,善于质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。 例如:学习《遗传信息的携带者——核酸》,当教师引导学生“探究核苷酸是怎样构成核酸的”时,出示一段DNA长链模式图,组织学生分析讨论:①该段DNA长链中包含几个脱氧核苷酸?②相邻的脱氧核苷酸之间是怎样连接的?③对于该图,你还能提出什么问题供同学们探究呢? 学生充分讨论交流,分析思考回答了①②两个问题,针对问题③,学生提出了这样的问题:学生甲:四种脱氧核糖核苷酸在DNA长链中的排列有没有一定的规律?学生乙:处于两条链对应位置上的含氮碱基之间有没有规律?教师引导学生带着新问题仔细观察DNA的结构图,师生共同分析讨论,得出遗传信息的概念。 发现问题和提出问题总是从怀疑开始,怀疑可以使人获得新的正确的认识。怀疑精神是创新思维的重要因素,而目前我们的高中学生的怀疑精神却不是那么乐观。教师应在教学中注意培养学生怀疑精神,引导学生从原有的概念或结论中经过观察、实验、调查等探究活动,提出自己的看法、原则和问题,培养学生批判性思维能力。 三、打破定势,开辟创新思维的蹊径 思维定势是人们从事某项活动的一种预先准备的心理状态,它能够影响后续活动的趋势。先前形成的经验、习惯、知识等都会使人们形成认知的固定倾向,影响后续的分析、判断、形成“思维栓塞”——即思维总是摆脱不了已有“框框”的束缚,从而表现出消极的思维定势。对于创新思维的培养来说,思维定势是可怕的,创新思维的缺乏也往往是由于自我设限造成的。因此,要想培养创新思维,必须打破“框框”的束缚。跳出原有的圈子,运用另外一种思维方式进行思考,这样才能产生“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”的效果。发散思维、逆向思维、横向思维等都是能打破思维定势的思维方式。这些思维方式有个共同点就是跳出原圈,另辟蹊径,灵活新颖。 发散思维,又称求异思维,是一种沿不同方向,在不同范围、不因循传统的思维方式。它是创新思维重要特征之一,这个特征贯穿于创新活动的始终。培养学生求异发散思维要注意引导学生克服对事物认识上的各种功能固着和思维定势(惰性)。这种惰性突出表现为沿袭固有的处事准则,诉诸权威和无批判现象,在生物教学中,教师应引导学生通过一题多问、一题多答等形式,形成“条条大道通罗马”的教学氛围,培养学生的发散思维。例如:学习《细胞的增殖》一课,教师提出问题,为 什么生物体大都是由许多体积很小的细胞组成的,不是由少数体积大的细胞构成的?细胞为什么不能一直生长形成大型的单细胞生物呢?学生通过讨论,答案不止一个。有的答道:细胞太大不利于与外界进入物质的输入与输出;有的答道:细胞大了,细胞膜表面体积增大,细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小,导致表面积不够,使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要,不利于细胞内物质的交流;有的答道:当细胞质的体积增长太大时,细胞核对这样大范围的细胞质的调控作用就会相对地减少,以致造成核、质的不平衡, 发散思维的特点是灵活不僵化,有利于学生的智力开发和能力的培养。许多创造发明都是借助于发散思维获得成功的。许多优秀中学生在学习活动中也很重视发散思维的运用,因此获得了较佳的学习效果。在生物课堂教学中教师应关注发散思维的培养。 逆向思维是“反其道而思之”,采用反向思维寻求解决问题的方法。横向思维是跳出常规,触类旁通。这两种思维方式都能打破思维的定势,敢于冲破传统看事物、思考问题的模式,以全新的思路分析问题,进而才有可能产生大的突破。我们在学习《细胞器——系统内分工合作》这一课时,讨论“有哪些膜结构参与了分泌蛋白的合成和运输?”可以引导学生观察分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图,进行横向思维和逆向思维,明确内质网、囊泡、高尔基体、细胞膜参与了分泌蛋白的合成和运输。同时,触类旁通,总结生物膜系统的组成和作用。这就是“众里寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”的境界。 在高中生物教学中,通过设疑置问、质疑问难等途径唤起学生的创新思维,鼓励学生打破思维定势,开辟创新的蹊径,培养学生成为具备创新思维的出类拔萃的人才。 高中生物教学论文:新课程背景下高中生物教学方法的创新机制 摘 要:随着素质教育的不断深入,新的课程标准也得了全面贯彻实施。高中生物教师面对新课程的目标要求,应当改变传统的教学方法,优化教学内容,注重教学的实际性。本文具体阐述了新课程背景下高中生物的教学方法,以提高课堂教学的效率。 关键词:新课程;高中生物;教学方法;探讨 新课程背景下高中生物教学区别于传统的生物教学,它既要满足传授学生学生基本的生物学知识和研究方法,还要通过新的课程标准的基本观点,培养学生正确的“三观“,从而达到提高学生生物学科知识水平和正确情感态度的教学目标。针对这些教学目标传统的教学方法已经不能满足要求,必须探索新的教学方法以适应新课程的教学标准。笔者结合丰富的实际教学经验,从现阶段高中生物教学存在的问题入手,对新课程背景下高中生物教学方法进行简单的探讨。 1 新课程背景下高中生物教学存在的问题 1.1 忽视对学生现代意识的培养,只注重知识技能的传授 由于受到应试教育的影响,高中教师在实际授课中偏重生物基本知识与基本技能的传授,往往不重视甚至忽视提高学生的生物科学素养,忽视培养学生的现代意识。新课程背景下高中生物一个重要的教学目标就是培养学生的现代意识,随着新课程教学的不断推进,对综合素质的人才要求越来越高。所以,高中生物教师要认识到培养学生现代意识的重要性,这也是培养合格人才的关键。 1.2 现有生物教学方法过于单一 目前,许多生物教师仍沿用传统的教学方法,即“教师讲、学生听的”授课方法,很少运用有效的教学方法教导学生。教学中还经常有教师“满堂灌”,缺少师生之间的互动,也没有给学生理解吸收知识的时间,更无法形成活跃的课堂氛围。有些教师虽然领悟到新课程生物教学的内涵,也根据学生的实际情况及教学内容开展探索式教学,但由于种种原因导致新的教学方法流于形式化、表面化。因此,要达到新课程的教学标准,就需要教师不断探索新的教学方法,充分理解高中生物新课改的内涵,发挥学生学习的主动性与创新性。 1.3 高中生物教学中课程资源匮乏 现阶段,高中生物教学没有充分体现出新课程的内涵,忽视对学生的科学素养和学习能力的培养。教师在多媒体辅助教学时,所用的课件大多都是考试的知识点,没能按照新课程的标准要求来制作课件,更没有给学生提供生物科技比较前沿的相关资料。有些教师不按教学目标要求,不能充分引导学生利用网络搜集相关资料。导致学生学习生物的兴趣与积极性得不到激发,教学效果与教学目标得不到。 2 新课程背景下高中生物教学方法的探讨 2.1 采取兴趣教学法 新课程标准背景下,兴趣教学的理念被提出,并很快被学生接受,取得了一定的效果。俗话说兴趣是最好的老师,学生会积极主动的学习自己感兴趣的学科,而且比较容易接受该科的知识。在课间我们经常会听到学生议论说他们喜欢某位教师,听课兴趣高;不喜欢某位教师,听课时老是昏昏欲睡,其实这就是兴趣教学的一个方面,而这一教学方式也类似于情感教学法。 新课程背景下的生物是以实验为基础的学科,能很大程度上培养和和发挥学生的智力因素。而传统的教学方法追求向学生不断灌输知识,极大降低了学生的学习兴趣。在打造兴趣教学理念时,要根据学生实际的认识水平和心理因素,科学合理的设问,以此激发学生的发展思维,增强课堂活跃程度,提高学生分析问题和解决问题的能力。比如提问“为什么班上有些人的大拇指弯曲度很大,有的就很小?”让同学们试着弯曲大拇指,发现许多学生的弯曲度都很小。在课堂上可以提出很多这样的问题,利用学生感兴趣的话题带动学生学习,激发他们的学习动机,培养他们的问题意识。 2.2 大力开展探究式教学法 在新课程背景下的高中生物教学,大力开展探究式教学是必不可少的。在新课程标准下,提倡探究式学习,学生可通过自主、合作、探究的方式,主动参与到活动中,增强获取知识的能力。高中生物教师在实行探究式教学时,要根据学生兴趣选择一些探究式问题,引导学生以自主讨论为主要的学习方式。通过这些方法让学生在教师的指导下,发现问题进而探索问题,提高学生的探究能力。与此同时还可以根据教学内容创设问题,让学生独自思考,然后根据搜集的资料进行分析,得出解决的方法。 2.3 板书教学与多媒体技术相结合的教学法 多媒体技术的运用是新课程背景下的必然趋势,也是衡量一个教师现代化程度的标尺。新课程背景下如果仅仅靠传统的板书教学,高中生物教师不但任务重,而且教学效果也不理想,有些教学内容是板书无法书写的,没有多媒体技术的介入学生掌握起来很困难。多媒体技术可以把一些比较抽象的生物知识直观的放映出来,学生可以和荧幕形成一种直接的对流,不仅增加了教和学的信息量,还培养出学生观察事物的能力。例如,在讲动植物细胞结构时,可以通过多媒体技术把完成的细胞剖面图展示给学生,这样教师在讲解相关知识点时更加容易,学生更加直观的观察到动植物细胞内部的结构。 2.4 以发展性评价促进学生发展的教学法 建立有效的评价体系促进学生发展,提高教学质量,促进学校发展,也是新课程的重要内容之一。教学评价在新课程中有质量监控和导向作用。通过建立评价体系,可以有效的提高教师的教学水平和学生的综合素质,这样的体系能为素质教育的的实施提供保障,充分发挥评价体系促进发展的功能,让评价的过程成为促进教学发展的鱼提高的过程。评价体系的建立并不是舍弃考试制度,而是要端正目的,要学生明白学习最终是成为一个适应时代要求的高素质的公民, 而不是为了应付考试。通过建立这样的评价体系,让学生明白自己学什么,学习的目的是什么,以此提高教学的效率。 3 结语 综上所述,新课程背景下高中生物的教学是一项长期的系统工程,高中生物教师要充分认识到这个工程的艰巨性,做好相应的准备。不断提高自身素质,以培养学生的现代意识为目标,采取兴趣教学法、大力开展探究式教学法等,只有这样才能提高高中生物教学的教学水平,实现高中生物课程教学目标。 高中生物教学论文:谈高中生物教学如何引发学生学习的兴趣 【摘要】本文介绍了高中生物教学引发兴趣的几种方法:故事教学、设悬念、幽默教学、创情趣、游戏互动。 【关键词】高中生物;引发兴趣;教学方法 文学泰斗托尔斯泰说过:“成功的教学所需的不是强制,而是激发学生的兴趣”,可见兴趣在包括生物教学的所有学科教学中的重要作用。教学的主阵地在课堂,怎样才能把生物课上得生动有趣,以引发学生兴趣,进而激发学生学习生物的极大热情,这是广大生物教师一直在努力探索的课题,本人在这方面进行了长期的探索,取得一定效果,具体做法如下: 一、用故事教学引领学习兴趣 生物知识大多数比较枯燥,但是只要老师用心去挖掘,完全可以使生物课堂变得生动有趣,不知道您发现了吗?高中生物教材提到了30多位科学家,可以说每个生物科学的新发现都藏着一个动人的故事,在生物课堂上适度地导入或穿插这些故事,不仅可以让您的课堂生动有趣,还能起到特殊的作用。如讲光合作用之谜时可引入萨克斯、鲁宾、卡门等科学家的故事,讲遗传规律可以引入“遗传学之父”孟德尔的故事,讲DNA的结构可以先导人沃森和克里克的故事,讲斯帕兰札尼用小金属笼里的肉块在鹰胃内进行实验,推断出胃液中一定含有消化肉块的物质,进而引出酶的知识。讲“色盲”时向学生介绍道尔顿发现色盲的经过,这些小故事可以调动学生学习的兴趣和积极性,激发他们强烈的求知欲望,还可让学生懂得要成就一番事业,必须脚踏实地,坚韧不拔,持之以恒,开拓进取。 二、设悬念以激发兴趣 所谓悬念:就是让读者在读某个有设悬念方法的文章时越看越想看接下来的故事情节,就是给人们心理上造成一种强烈的想念和牵挂,具有很大的诱惑力,会给人造成一种跃跃欲试和急于求知的紧迫感和欲望。要引发学生的学习兴趣就要在学生的心理上造成一种期待的情景,使其带有一种高涨的激动情绪从事学习和思考。比如:在高中教材的《精子的形成过程》学习完后,在学习卵细胞的形成过程,一开始就可以向学生提出在雄性动物体内的精子数量是十分庞大的,但是在雌性动物体内的卵细胞却为什么很少呢?精子的体积为什么比卵细胞小得多?而植物的雄性生殖器官和雌性生殖器官与动物的生殖器官有差异吗?……等等一系列悬念,带着这些悬念学生一下就能产生出激烈的想探索这些问题的欲望。 三、幽默教学带动课堂气氛 高中生物教材的许多内容比较抽象,枯燥,如果通过形象化处理,就会使死板的知识变得妙趣横生。例如在“组成生物体的化合物”的教学中,讲到水在生物体中的含量最高时,我感叹道:“难怪《红楼梦》里的贾宝玉说:‘女人是水做的。’其实我们明白,男人也是水做的。”学生在笑声中对“水在生物体中的含量”有了更鲜活的理解!又如,在讲“渗透吸水的原理”时,烧杯里的水通过半透膜渗透到倒扣的漏斗内,使漏斗内的液面不断上升,我惊叹道:“以前我们都说人往高处走,水往低处流,今天的水居然可以往高处流”。学生在惊讶之余会马上思考其中的缘由,从而增加了对该知识的印象。总之课堂幽默是一种教学艺术,它既可以借助生动、有趣、形象的语言来表达,也可以借助眼神、手势、动作来表现。恰当地使用幽默艺术,可以让课堂充满笑声,让学生在轻松愉快的气氛中学习。我想任何一位学生都会喜欢这样的课堂,不由自主地参与到学习中来。 四、创情趣以荡兴趣 情趣:就是既有情又有趣。情,即情感,深厚浓郁的请感:趣,就是趣味、乐趣。绕有风趣:妙趣横生。教学的情趣,就是调动学生学习的积极性的重要因素,是激发兴趣的催化剂。如果把课堂气氛努力地制造成情感充沛、趣味盎然,那么学生就会情绪激昂,印象深刻,难以忘怀;就会自然产生强烈的求知欲,内心总会是跃跃欲试的冲动,这样我们的教学效果就会产生很大的成功在教学过程中,教学情趣可以从以下几个方面去挖掘: 1、从教材的潜在内容上去寻找教学的情趣。我们要通过挖掘教材内容的精妙之处,去吸引、调动、激发学生的情趣。例如:我们在讲解“无性生殖”时,可以联系利用克隆技术繁殖出的绵羊“多莉”。 2、我们可以从教师的内在因素去找寻教学的情趣。上课时,教师一定要事先进行内心情绪调整,。到课堂教室内心要充满激情,用深刻而含蓄的情感、生动风趣的姿态、抑扬顿挫的语调、漂亮的板书设计及绘画技巧,把知识和趣味融为一炉。 3、教师上课时,一定要千方百计使学生内心充满愉悦、轻松,使其体念到求知的愉快,酣畅,继而就会体念到在学习中取得进步的欢乐、满足、成就感,从而保持一种高昂的学习情绪,这当中,首要的就是要把学生心理抓住,使学生产生一种孜孜不倦、锲而不舍的学习欲望。 五、用游戏互动提高学生学习兴趣 高中生物阶段。知识深度增加了,知识面拓宽了,学习有一定的难度。教师若适当采用游戏实验将学生置于一种自然愉快的学习环境中,可以有助于学生掌握难点知识。例如,基因的自由组合规律是一难点内容。为了让学生更直观地体会等位基因的分离,非同源染色体上非等位基因的自由组合,我利用人类10对单基因控制的性状:有耳垂和无耳垂:卷舌和不能卷舌:发际有美人尖和无美人尖:拇指可向背面弯曲和不能向背面弯曲:食指比无名指长与比无名指短:左右手嵌合时右手拇指在上与左手拇指在上:双眼皮与单眼皮:有酒窝与无酒窝:正常足与扁平足:色觉正常与色盲:白化病与皮肤正常等进行游戏实验。在课堂上采用不同性状的组合方式,请具有相应性状的学生站立,否则坐下。如有耳垂者站立,无耳垂者坐下;其中能卷舌者继续站立。不能卷舌者坐下;再其中有美人尖者仍然站立,无美人尖者坐下。依此类推。 最后,在45人的班级中,往往实验到第七、八对相对性状时,站立的只剩下1人,说明这位学生在全班中的唯一性。而采用另一种不同的性状组合,最后剩下的又是另外一个人,也说明他在全班学生中的唯一性。在整个实验过程中,学生认识了人类的一些单基因性状,兴致盎然地参与在整个实验中。气氛异常热烈。然后,我适时地和他们一起计算这10对单基因性状的自由组合方式有多少种?得出210=1024种(假设不连锁)。学生恍然大悟:为什么采用不同性状组合后剩下的总是不同的人。从而,认识了生物多样性和特异性,进一步理解了基因重组是生物变异的主要来源,为知识的灵活应用奠定了基础. 高中生物教学论文:高中生物新课程教学设计及表述 自2007年秋季开始,陕西省普通高中全面进入新课程改革,这意味着高中课堂教学的内容、方法、策略乃至教师的角色行为、知识的呈现方式、学生的学习方式、师生的交往方式等方面要从根本上发生转变,其核心在于体现学生在学习中的主体地位,使学生能在教师的引导下主动地、创造性地学习。在新课程理念下,从课程改革的实践来看,有的教师对新教材的教法感到不适应,难以实现新课程目标;有的看别人怎么教,我就怎样教,盲目跟随;有的对新教材教法持观望态度,希望别人能拿出成功的模式供自己模仿;有的固守“教师讲、学生听,教师教、学生记,教师问、学生答”的教学模式。为了使高中生物教师能够较快地适应新课程的教学,笔者认为,在课前教师必须进行具有教师本人和学生行为活动的课堂教学设计,这对于弥补传统教学方式的不足,克服教学中的盲目性、随意性是非常有益的,因为,有效的实施始于周全的计划。 下面就生物新课程的教学设计谈几点意见和建议,以供大家参考。 1 生物新课程教学设计的原则 1.1 科学性原则 生物课程是科学课程,要按科学课程来设计教学内容。朱正威先生说:“明白科学是什么,才能决定我们怎么教。”科学是什么?《辞海》对科学的解释是:科学的运用、范畴、定理、定律等思维形式反映现实世界各种现象的本质和规律的知识体系,是社会意识形态之一。按与实践的不同联系可分为理论科学、技术科学、应用科学等。朱正威先生对科学的解释概括了4个方面,即科学的知识性、过程性、时代性、社会性。也就是说,科学是发展的,是与社会生活紧密联系的,科学知识并非科学的全部。“只看结果,不问过程”,这种认识问题的方法不利于学生辨别科学的真伪。科学是过程论,既要看结果,还要看过程。 1.2 学科性原则 虽然生物课程和物理、化学等科学课程存在共性,但由于生物科学研究的领域不同,发展的历史不同,研究的方法和其他自然科学也有所不同,体现出明显的学科性特征。“生命性”是生物科学最主要的特征。因此,在生物教学设计中必须创造各种条件,“让学生去研究活的生物以及他们的生存环境,使学生真实地感受到生命之美,从而培养学生多方面的能力以及积极的情感、态度,树立正确的价值观”。 1.3 民主性原则 民主性管理学生是人性化的管理模式,它建立在对学生个性充分尊重的基础上,体现出对教育对象人格的尊重与关怀,让学生体验到爱的温馨,感受到学习的责任、动力,享受到成功的喜悦。还学生应有的主体地位、价值、情感和尊严,是课程改革的目标,是对传统教育观念——师道尊严的有力挑战;重新认识教师角色,消除教师的绝对权威,树立服务于学生的意识是教育民主化的保证,是学生真正参与教学的关键。 2 生物新课程课堂教学设计的内容 2.1 分析教学目标 “教学目标是教师专业活动的灵魂,也是每堂课的方向,是判断教学是否有效的直接依据。”目标不等于目的,“目标表述的是基本的、共同的、可达到的教学标准,而不是无法实现的最高要求(理想)。”教学目标包括4个要素:行为主体、行为动词、行为条件和行为表现程度。教学目标的行为主体是学生而不是教师,因为教学体现的是学生的学;行为动词是指学生做什么,常用“提出”“概述”“叙述”等行为动词表示;行为条件是完成这个任务所需要的条件,如完成的时间、器材等;行为表现程度是要达到什么标准,如10min内学生能提出实验方案。教学设计应该有明确的、可以达成的教学目标,切忌目标空泛、行为主体混乱、简单问题复杂化等。 2.2 研究教学对象 对学生的分析是教学设计过程中的一个重要步骤。教学设计的目的是为了学生的学,教学目标能否实现,要体现在学生的认识和发展中。信息时代的来临,互联网技术的发展,彻底打破了传统教育对知识和知识标准的垄断。随着信息技术的广泛应用,学生的学习资源日渐丰富,这就要求我们重新认识教学对象,认识教学对象的知识需求和发展需求。因此,要取得教学设计的成功,必须熟知学生,了解学生的需求。美国教育技术界着名学者海涅克指出:“对学习者的一般特征,即使做一些粗略的分析,对教学方法和媒体的选择也是有益的。”研究教学对象就要研究他们的知识储备、学习兴趣和生活经验,根据他们的需求来设计教学。 2.3 确定教学内容 超越教材的前提是源于教材,要始终强调教材的基础性和主干作用。教师必须对教材有全面、准确的理解,真正弄懂教材的本义,尊重教材的价值取向。就生物知识而言,有事实性知识、方法性知识、应用性知识等,任何一类知识都不能遗漏。如在“细胞的分化”一节中,红细胞和心肌细胞的分化属于事实性知识;细胞分化的概念和细胞的全能性属于科学术语知识;胡萝卜韧皮部的细胞培养则属于应用性知识。在“光合作用的发现”一节中还存在方法性知识,如萨克斯实验的对照实验法、恩格尔曼实验所采用的实验观察法、鲁宾和卡门实验的同位素标记法等。不同知识在教学中应适时体现,以使学生在最适宜的时间保持最佳的学习和理解。在这个基础上结合学生的经验和时展去挖掘和追求对教材的延伸、拓展,去形成学生的个性化解读。“要给学生足够的信息量”,适当地拓宽教材是必要的,对教材内容进行拓宽有利于学生理解教材,开阔眼界。 2.4 体现科学课程的教学方式 新课程倡导探究性学习方式,其目的是学生能够积极主动地获取生物学知识,领悟科学研究方法。科学探究常用的方法是实验法。实验法研究的一般步骤是:发现并提出问题,收集与问题相关的信息,做出假设,设计并完成实验,记录和分析实验现象,得出结论等。这是一个比较连贯、完整的研究过程,可认为是“完全探究”的过程,是科学探究常用的形式,教学中一定要让学生获得“完全探究”的流程和方法,教师可以设计一些问题串让学生熟悉这种流程。例如,在“光合作用的发现”中的恩格尔曼实验,可让学生思考:恩格尔曼提出了怎样的假设?设计了怎样一个实验来验证假设?运用了什么研究方法?得到的科学结论是什么?我们要学习恩格尔曼实验中的哪些内容?……教师还要给学生说明恩格尔曼实验是一个“完全探究性”实验,让学生感受科学家的探究过程,体会科学家的思想。还有一些科学实验可能集中在提出问题、制定计划、分析结论等某一个方面,即“不完全探究”,这也是我们教学中常用的探究形式。 2.5 确定教学程序 教学过程是教师自己设计的,有什么样的教学程序就有什么样的课堂,就能实现什么样的教学目标。对同一节课,不同的教师有不同的处理方法,有不同的教学程序,但是生物课堂教学的程序一定要符合科学课程的要求,即理论与实际相结合,要创造各种条件让学生像科学家那样去“做科学”,以发展学生的智力,培养学生的生物科学素养。 2.6 创设多元化的评价方式 新教材注重发挥评价的教育功能,要求建立发展性教育评价体系,通过发展性评价、过程性评价等多元化的评价方式,促进学生的全面发展。设计学生与学生之间、小组与小组之间的竞争性学习内容和方式,并用一定的方式记录、评价学生所取得的成绩,以激发学生的学习内驱力,引导学生主动学习、合作学习。 3 生物新课程课堂教学设计的呈现与表述 教学设计的呈现与表述可从3个方面去把握: (1)要运用系统方法,即从学生学习的需要出发,系统、全面地分析教学过程中的每一环节,忌孤立地处理某个问题。 (2)要以教学理论、学习理论为指导。 (3)要对各个教学环节进行合理的规划。 其程序是:了解学生的起点(已经知道什么)—确定教学目标—将知识划分成若干部分—将各部分任务呈递给学生—对学生的反应予以反馈并强化任务,直到学生达到教学目标为止。 教学设计(教案)的表述主要包括:(1)教学目标(包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观);(2)教学重点;(3)教学难点;(4)教学用具;(5)课前准备;(6)教法、学法;(7)教学过程设计;(8)板书设计;(9)教学反思。 教学过程的设计,可以简单、直观地用表格来表示(板书可另行设计),如下表: 知识点就是本节要学习的内容要点。教师活动包括课堂情景的创设、问题的提出、对学生学习方法的指导等。学生活动是给学生一个清楚的意向,让学生知道教师和我们要干什么,怎样去做,要达到什么目的。设计意图包括要达到的目标、理论依据等。这种表述方法的优点是:讲课要点清晰,过程明了;“预设”充分,“生成”方能因势利导。教学设计既强调精心的预设,教师又不能拘泥于课前的预设,因为上课不是执行教案,而是一个再创造的过程。课前要尽可能预计和考虑学生学习活动中的各种可能性,明确本次教学的基本过程是什么,能给学生带来什么收益。教学实施中要根据实际情况,随时对设计做出有把握的调整、变更。在课堂教学结束后,教师应根据课堂教学中学生的生成情况写出教学反思,这样可以逐渐提高教师的教学技能和教育机智水平。 教师最重要的工作就是教学,“思想决定行动”,有什么样的教学设计,就有什么样的教学过程,教学过程绝不是教师学教材,再原封不动地翻版给学生的过程,而是在教师预设下的再制造的过程。“教学是科学,更是艺术”。 高中生物教学论文:课改理念与高中生物教学实践——对课改中若干实际问题的简析 文章摘要:高中新课改实验已近2年,新课程带来了哪些变化,课改理念在实践中的落实情况怎样,还存在哪些需要解决的问题。本文进行了探讨。 关键词:课改 理念 实践 反差 教育是面向未来的事业,课改理念理应超前于现实并在实践中得到发展。自2004年秋季起在广东、山东、海南和宁夏四省(区)开始实施的高中新课改实验已近2年了。此次课改后的中学教学与课改前相比有哪些异同点?课改的基本理念与实践之间的距离到底有多远?对新课程所遇到的困难我们应该怎样面对? 1 课改实验:新课程理念的初步实践 1.1 新课程是对旧课程的继承和发展 与旧课程相比,新课程主要有以下变化:一是教材变了。这是实施新课程最具有标志性的事件。首先是版本多了,其次是内容更丰富了,版面更活泼了,与实际的距离更近了。虽然教材的选择权不完全在各中学和相关授课教师,但毕竟有多个版本同时推出,至少给一线教师多提供了几本优质的教学参考书,为更好地理解和把握课标精神和探讨教法提供了权威性指导;同时,部分教材所设置的练习形式有所改变,更富有探究性和针对性等。二是教学方式有所改变,教师的探究意识和尝试变革教学方法的欲望增强了;课堂更加开放了,学生实验等活动时间增加了,教学活动变得更富有生机和活力了。三是授课时间和评价方法有所改变。许多原来只是高二才开始开设生物课的学校提前在高一开始开设,多数学校建立了涉及评价情感、态度和价值观的学分认定制度。生物学学科教学地位有所提高;四是教师的学习和合作探究意识加强了。例如,学分认定等活动是以前从未开展过的,其涉及到过程评价等,需要教师边实践边总结,同时需要与学生、同事和家长等进行更密切的配合。五是新课程引发了新一轮高考改革。为适应和推动课程改革,部分省出台的高考方案在现行方案的基础上进行了一定程度上的改革。生物学科高考涉及的考生增加了,等等。 1. 2 新课程实验阶段值得改进的问题 因为诸多因素的影响,新课程理念在实际教学中难以得到全面兑现。例如,从总体上看,与旧课程相比,知识本位问题没有彻底解决;教学的基本组织形式和大班教学的基本格局没有改变;“以本代纲”的现象依然存在;地方课程和校本课程形同虚设;过程评价可有可无;教师的负担有所加重;部分学校生物课的相对地位变化不大,其课时仍少于物理和化学等学科。更突出的是,应试教育的主导地位依然如故。学生自主选课等方面的改革仍然像以前的会考等改革活动一样面临“走过场”的尴尬境地,他们的课业负担仍然很重。等等。 2 反思课改:背离课改理念的实际问题溯源 课程理念的超前性与相对落后的现实之间存在着矛盾,反映了理念的先导性和对实践的指导价值。值得关注的是,提高学生生物科学素养的活动能否提高考试分数,这是中学届不可回避的现实问题。因为升学率是社会和家长对学校的客观要求,能否升入理想的高校是直接关系学生前途和命运的大事。课改正是在这样无法改变的背景下进行的,任何脱离此背景而对课改所做的思考都是片面的。 2.1 探究性与应试训练 倡导探究性学习是课标的重要理念之一。新课程虽然为学生留出了许多探究空间,而教学中更倾向于将有限的课时用于加强应试训练。 探究性要求课堂有更大的开放性和灵活性,要求更加注重能力和方法的探讨,不仅要求学生“学会”,更要求他们“会学”,而真正达到“提高生物学素养”之目的;同时要求教师真正做到“用教材”而非“教教材”。可现实是,教材仍然是应试的纲要,受课时少而内容多的限制,教师们大多难以去主动适应教材的开放性与生成性,而坚定地认为“严格遵循教材和配套的教参设计教学是最保险之举”。因此,牺牲学生探究活动时间用于增加对教材知识性内容掌握的训练,也是符合情理之事。如何做到既保护基层学校参与课改的热情,又增强实施者参与课改的成就感,同时得到社会、家长和学生的认可?在其它评价方式因为权威性和公正性欠缺的情况下,在高考中取得好的成绩似乎是检验学校和教师水平的核心标准。从这个角度上看,高考改革的成果将直接决定课改的成败。 2.2选择性、全体性和课业负担 可以说,高考方案代替教学计划,考纲取代课标,学生对课程的选择取决于高考方案等现象在短时间内不会因为新课程的实施而发生根本性改变。 例如,为适应未来的高考,部分中学在高二一开始就分文理科,同一年级,同一必修模块,不同学生却同时存在3种不同的课时安排。例如,有的学校学生全学年每周生物教学时数,文科是1,理科是2,选生物的是5。也就是说,学生选课的自主性在高考方案面前只能被无情地扭曲,必修模块的要求难以在全体学生身上得到全面有效的落实。在高考实施文理综合考试的省份姑且如此,不考这一科目的地区将会怎样?是不难想象的。 面向全体学生,努力使所有学生都获得成功,也是新课程的重要理念。教学活动中要更多地鼓励他们都怀揣着希望,愉快进步。但进入理想的高校或专业深造的愿望与个人在高考中的实际表现之矛盾总是存在的。而这是高考的选拔性与应试者实际水平之间有差别之事实所决定的。或者说,如何保证“让每个学生成功”的课改理念和教师通过课改更好地得到专业发展与获得成就感而不被高考“一票”否决,这不是普通教师所能做到的。 高考改革的“三有利于”原则中没有直接提出“减轻过重的课业负担”之要求,但减轻由少数学科带来的过重的课业负担却是推进素质教育所必须的。过去高考改革曾以学生负担过重为由而将部分学科的考试资格取消。结果事与愿违。多年来,有关 减负的呼声始终没有停止,可结果总是“越减越负”、“负负得正”。其原因是对负担缺乏具体而切合实际的分析和采取有效的对策。我们应该思考的是,造成学生过重课业负担的根源是什么,重负之下能否导有素质的全面提高? 2.3 学科不平衡问题 部分学校生物、地理等学科的教学课时数是36课时/模块。而语文、数学等学科则超过54课时/模块。其实,许多生物教师也深感课时的严重不足!为什么在课程具有较大开放性和灵活性的前提下也会出现这一现象?到底是教学内容多了,还是课时少了呢?原因是教师心里无底,对模糊的课程标准和未来严格的高考要求难以把握,只好不断补充教学内容,惟恐有疏漏。在探究活动不放松,知识教学仍按旧课程讲授的情况下,所需教学时数大大增加是必然的,而不同学科因学校领导心目中根深蒂固的陈旧观念的影响,学科课时在分配上出现新的不均衡,也就不足为怪。 2.4 影响课改的因素 许多课程专家都认为“教师是推进课程改革的最关键因素”。由于课改的许多理念最终要通过教师的教学行为加以落实,似乎这一观点的合理性无庸置疑;但稍做分析也会发现,它明显存在片面性,因为其需要前提条件,促成教师一心一意开展课改理想的环境因素之一是各级教育主管部门严格按照课改要求进行评价。也就是说,中学教师进行课改所遭遇的压力不仅是来自课改本身,更是来自应试。事实上,课改推进的状况在升学率提高面前只能是次要的。这就是基本国情。对此,在进行课改决策和采取相关行动时都是不可忽视的。 3 面向未来:推进课改需要各方共同努力 许多影响学生素质全面发展的因素,在旧课程体制下是无法解决的。因此,只有改革旧课程才是教育发展的出路。如何保证新课改的有效推进? 坚定走课改路 虽然课改会遇到这样或者那样的困难,但它毕竟是振兴教育,适应国际潮流,全面提升学生素质的唯一选择。因此,做为课改的实践者,对课改方向要坚信不移,对课改过程要探索不已。通过课改,激发自己学习的积极性,激发教学的主动性和创造性,努力使自己的专业素养与新课改一起成长。 细化课标要求 要求的具体性和可操作性,是做到有效落实的前提。因此,细化课改要求,是课程设计专家和广大实践者义不容辞的责任。 一般认为,课标能有效地克服以往教纲的弹性存在严重不足的问题,是新课程具有的最显着的特色和优势之一。其实,这一观点是片面的,也是值得讨论的。一是课标是否比教纲更具有更大弹性呢?二是弹性是否越大越好? 通过 “细胞的分子组成”内容与大纲相关内容的比较可知:从知识要求方面看,课标的要求稍具体,弹性不是增加,而是降低了;从活动方面看,由于课标用了“活动建议”之说,弹性有所增强,活动的方法、取材和形式等可做变化。 其实,教纲的弹性过小,不是其本身造成的,而是 “以本代纲”的结果。当然,“弹性过小”也只适用于部分学科(即高考所考的科目)。对非高考科目来说,其弹性不是过小,而是被无限放大,乃至可随意抛弃。 课程标准(具体内容标准/活动建议) 现行大纲(知识要点/学生试验、实习和研究性课题) 生物1 分子与细胞 生命的物质基础 细胞的分子组成 内容标准 概述蛋白质的结构和功能。 简述核酸的结构和功能。 概述糖类的种类和作用。 举例说出脂质的种类和作用。 说明生物大分子以碳链为骨架。 说出水和无机盐的作用。 组成生物体的化学元素(B) 组成生物体的化合物(C) 活动建议 观察DNA、RNA在细胞中的分布。 检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。 实验:生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定(I或Ⅱ) 理想的课标要求应该是具体的。没有具体明确的统一要求(或者说“底线”),就无法保证基本的实践要求。对课标基本要求或“底线”,可根据我国师资水平和学生的实际情况建立稳定有效的修补机制。例如,目前广东省高中生物课标的具体化工作已经完成*,并成为2005年12月正式出版的《广东省普通高中新课程实验生物学指导意见》的核心内容。这是根据广东省高中生物教学实际和各地教材使用情况,将课标的相关条目做出具体解读的重要之举。 克服形式主义。“公开课是课改的,平时课是应试的”,“用于检查的课表是课改的,用于教学的是应试的”这是实验区存在的新现象。 作为教师,应该自觉地将课改理念落实到平时的教学中,力争高考成绩和课改推进两不误。而不去追求课改在形式上的轰轰烈烈。 改善办学条件。有条件的学校应实行小班化教学试点。在大班教学的情况下,许多活动都会受到了限制。按照课改要求改善学校的硬件设施也非常必要,所以教师要主动参与学科建设,为改善学科教学争取更好的实验条件等。 发挥高考效应。依赖高考来保证学校按课程计划开好所有课,这也是无奈之举,但却是有效的。本来通过会考可以解决学生偏科问题,可事实是,会考变成了走过场。堂堂的省级考试不能保证其信誉,如何让教师或学校自主认定的学分被高校承认?这是值得注意的。当前,确保和提高生物学科在高考中的地位,是保证中学生物课程的全面开设的前提。在纸笔考核方式难以全面考查学生的实际活动过程和能力、情感态度价值观的客观事实面前,在中学仍被应试教育所主导的情况下,评价方式的改革特别是高考的考试内容的改革显得非常关键,要求高考试题应极力模拟和设置真实活动场景,切实将活动能力等作为重点考查目标。 总之,课改反映了时代要求,对解决旧课程中无法克服诸多顽习带来了新希望。但由于新课程本身富有探究性,仅*个人的努力和领导与专家的号召是难以奏效的。这就要求更多实践者了解和面对现实,以积极的姿态,百折不挠的科学精神,切实而主动地进行探索和反思,以使其不断完善。 高中生物教学论文:认知结构同化论在生物教学中的应用 奥苏伯尔(D.P.Ausubel)是当代美国著名的认知心理学家,他于1963年提出了认知结构同化论,用以阐明认 知结构在学习中的作用。目前,这一理论已为广大教育工作者熟悉并认同。本文拟就这一理论在中学生物学教 学中的应用谈点认识和体会。 一、认知结构同化论的基本内容 认知结构同化论认为,学生从事新的有意义的学习时,必须有适于新知识学习的原有的认知结构,学生学 习就是一个同化和发展自身认知结构的过程。同化的实质是新旧知识的相互作用,它既是新知识习得的心理机 制,也是新知识被保持的心理机制。 奥苏伯尔根据新知识与认知结构原有知识(观念)的概括和包容水平不同,提出了三个不同的新旧知识相 互作用模式。 ①上位学习。 认知结构中原有的观念在概括和包容水平上低于要学习的新观念。例如,根据已知的小麦、水稻、玉米等 植物的特征,从中概括出单子叶植物的概念的学习。新旧观念相互作用的结果是习得新的上位观念。 ②下位学习(又称类属学习)。 认知结构中原有观念的概括和包容水平高于要学习的新观念。例如,已知单子叶植物的概念,并已知水稻 、玉米、小麦是单子叶植物的实例,现在要进行高粱是单子叶植物的新例证的学习。 ③并列学习。 要学习的新观念与原有观念无上位、下位关系,但在横向上有彼此吻合的关系(图1C)。例如,通过呼吸 作用与已知的光合作用的关系的比较,知道光合作用与呼吸作用的联系与区别的学习。新、旧知识相互作用的 结果是产生一种新的联合的意义。 二、认知结构同化论在生物学教学中的应用 学生学习生物学的过程,就是一个认知结构的转换与建构的过程,也是认知结构的同化过程。因此,教师 必须根据学生原有的认知结构进行教学设计,帮助学生建构良好的认知结构。 1.根据原有的认知结构进行教学 奥苏伯尔有句名言:“如果我不得不把全部教育心理学还原为一条原理的话,我将会说,影响学习的唯一 的最重要的因素是学习者已经知道了什么。”并且指出,要“根据学生原有知识进行教学。”可以说,这是运 用同化理论指导生物学教学的最基本的原则。在教学中,了解学生、选择教学方法、教学模式和教学策略都必 须遵循这一条原则。 (1)了解学生原有的认知状况。在上课前,教师要充分了解学生已有的知识情况,尤其是与新知识有密切关 系的已有概念和原理掌握的情况,这是教学设计时选择有效的教学策略和方法的依据。同时,由于学生的认知 方式、学习风格、个性特征的差异,对同一事物的认识、感受也不会完全相同,这就使学生建构的认知结构具 有多样性或特异性。因此,教学设计时还必须充分考虑到学生认知结构的个体差异性,采取灵活多样的教学方 法和教学策略,促使学生顺利地实现认知结构的同化学习。在教学中,一般可以通过课前提问、诊断性测试等 方式了解学生原有知识状况,也可以通过日常观察、心理问卷调查,了解学生的认知方式和学习风格。 (2)注重新旧知识的联系。教学中要善于从已有的知识过渡到新知识,讲清新知识与已有知识的内在联系与 区别,以利于学生进行同化学习。 首先,在设计引言时,不仅要考虑到能否引发学生的学习兴趣,还要注重新旧知识的衔接,采用温故知新 的方法引入。例如,学习呼吸作用时,可以设问,绿色植物通过光合作用把光能转变成贮存在有机物中的化学 能,而植物的生命活动无时无刻都离不开能量的供应。那么,有机物中贮存的化学能又是怎样被释放出来,供 给植物生命活动的呢?由此引入呼吸作用。这样既总结了所学旧知识又引出新知识,承上启下,易于学生理解 光合作用与呼吸作用之间的联系。 其次,在教学过程中,要运用对比方法,充分揭示新旧知识的联系与区别,以旧促新,以新带旧,帮助学 生掌握和理解知识,例如,高中生物“细胞”一节中描述了叶绿体与线粒体的结构与功能,但较抽象笼统,而 在后继的“绿色植物的新陈代谢”中则着重讲述了与之相关的光合作用和呼吸作用。在进行教学设计时,可以 抓住新旧知识间的密切联系,在前面的学习中让学生重点掌握叶绿体和线粒体中酶和色素的分布和结构特点, 而后面学习光合作用和呼吸作用时,先用一定时间复习旧知识,从而使新旧知识两相结合,使学生更易于掌握 诸如光合作用中光反应和暗反应以及有氧呼吸的场所等知识,更易于理解结构与功能相适应这一生物学的基本 原理。 (3)选择建构化教学模式 如果说学生的学习就是利用原有的认知结构同化新知识,建构新的认知结构的过程,那么教师的教学就应 该遵循认知结构建构化教学模式。这一模式的基本思路是,在学生的认知结构中找到同化新知识的原有的有关 知识,经过分析、推理等思维过程,使新知识与原有的知识建立联系,进而概括出新的规律性知识并重建新的 认知结构,然后通过运用新规律,进一步检验、巩固新知识,并实现知识的迁移。 运用此模式的前提是学生必须具有大量相关的原有知识。另外,知识的内化或认知结构的建构过程是一个 复杂的思维活动,只有通过对知识的分析、综合、推理、重组等思维加工过程,才能建立起新旧知识之间的联 系,使知识系统化、结构化,进而通过知识的应用实现知识的迁移。比如,学习基因的遗传规律时,一旦学生 认知结构中有了有关减数分裂、基因的分离规律等知识,就可以用于同化基因的自由组合规律和伴性遗传等知 识,学生再通过运用遗传规律解遗传习题,就可以进一步促进对知识的理解。 (4)设计先行组织者 先行组织者是奥苏伯尔提出并倡导的一种教学策略。其核心是,在课堂教学中讲授新知识之前,首先为学 生设计一个能把握所授知识的本质,对新知识具有引导性、起同化作用的知识结构——组织者,并将其内化为 学生的认知结构。因为组织者必须在正式教授新知识之前呈现给学生,因此称为“先行组织者”。 其实,设计先行组织者,就是对学生原有的认知结构的提炼概括、拓宽引伸。例如,在根吸收矿质元素过 程的教学中,通过分析植物细胞膜的结构以及相关的物理、化学知识(学生已有的),引导学生得出如下“先 行组织者”(学生 原有)认知结构:(1)植物细胞具有呼吸作用;(2)植物细胞膜带有电荷,能吸附带相反电荷 的离子;(3)植物细胞膜上有运输离子的载体,能将离子进行跨膜运输等。一旦学生建立起这一先行组织者,教 学过程即可按上述(图2)的认知结构建构化教学模式展开。 2.建构良好的认知结构 所谓认知结构,就是学生头脑中内化的知识的组织,也就是学生头脑里内化了的知识结构。衡量学生学习 质量的重要标志就在于学生头脑中是否建立了良好的认知结构,即学生到底掌握了多少知识,这些知识是否构 成了良好的组织结构。因此,生物学教学的重要目标之一就是帮助学生建立良好的认知结构。那么,如何才能 帮助学生建立良好的认知结构呢? (1)重视知识结构与认知结构的匹配 学生良好的认知结构的建立,取决于教学中是否能为学生呈示良好的知识结构。因此,生物学教学必须重 视知识结构和认知结构的匹配。教学中要注意以下两点: 第一,坚持按知识结构进行教学的原则。 进行知识结构教学,是指教师在教学中,通过分析教科书,找出知识之间的联系和内在规律,把各章节的 中心内容及与之有联系的知识串联起来,按单元或章节的知识结构进行教学设计、组织教材、板书提纲,使学 生能提纲挈领地掌握学习内容,这样,有利于学生掌握基本概念和原理,也有利于发展学生的智力。 第二,科学地设计知识结构网络。 要根据各单元知识的内在联系,首先确定核心知识点(最基本的概念和原理),在课堂教学中,时时都要 围绕这个核心知识点,通过知识的纵横联系,建立知识结构网络,学生只有通过这种知识结构网络的学习与内 化,才可能构建高层次的认知结构。 (2)建构良好的认知结构的原则 奥苏伯尔认为,新旧知识相互作用,必须遵循渐进分化和综合贯通原则,才能促进知识的组织,从而促进 良好的认知结构的建构。 ①渐进分化,建立深层次的认知结构。 奥苏伯尔指出:“个人在一特殊学科的教学内容的组织是由其头脑中的一个层级构成的。而在这个层级结 构中,最概括的概念占据了结构的顶端位置,它们下面是较低概括水平的概念,比较高度分化的从属概念和具 体材料。”可见,渐进分化指认知结构上位、下位知识之间或一般与个别知识之间的组织。生物学教学中必须 按照这一原则呈示教材,才能促使学生的认知结构由浅层向深层转化。比如,在讲述新陈代谢时,先讲新陈代 谢的一般概念,包括同化作用和异化作用;新陈代谢的工具——酶;新陈代谢与ATP等。再讲植物的新陈代谢( 水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸作用)和动物的新陈代谢(物质代谢、能量代谢)等。这样渐进分化, 使学生对新陈代谢的概念的认知不断深化。 ②综合贯通,建立整体化的认知结构。 综合贯通是指相互并列的知识之间的横向组织,如概念与概念之间、原理与原理之间乃至章节之间的横向 联系,亦即对知识的融会贯通。因此,综合贯通一般出现在上位学习和并列学习中。 在生物学教学特别是复习教学中,要通过抓住知识的中心与要领,统揽全局,打破知识的章节界限和原来 的知识结构,对所学的知识以新的方式重新组合,重建新的知识结构网络。比如,在复习减数分裂、DNA和基因 等内容时,按照染色体—DNA—基因这条主线,将相关的遗传、变异等知识与这条线串起来,就形成了复杂的有 关遗传与变异的知识结构网络。通过这样的重新组合、综合贯通,使知识网络化、系统化、整体化,有利于学 生建立整体化的高层次的认知结构,从而进一步发展了学生的智能。 高中生物教学论文:谈高中生物教学与初中生物教学的相关性 【摘要】:通过三年的初中新课程实验,初中新课程教学积累了丰富的经验,如今已进入深化阶段。高中生物科教材是以初中生物科教材为基础的,如今许多的中学初中与高中分离,有相当一部分教师对初中的生物教材不了解,新课程改革精神特别要求培养学生实践探究能力和创新能力。初中生物科教材按模块编写,往往通过人类生活、生产的情景提出问题,师生共同展开讨论,沿着科学家的探索思路揭示生物的形态、结构、生物活动的规律,领会生物与人的密切关系,认识到人与环境要和谐相处,这样人类社会才能走可持续发展的道路。 福建省高中新课程实验在高一年段全面开展,面对高中新课程实验,广大高中教师由于受高考价值观、传统教学思想的局限,以及高中阶段新课程实验的无章可寻,总是存在抵触与疑虑的思想。生物科教师也不例外,大家的思想经历了抵触、痛苦、无奈、解放、接受的过程。通过不断的学习与实践,如今深刻领悟到教育应当以人为本,应当为学生的一切,为了一切的学生。认识到教师应当从传道、授业、解惑,维护师道尊严的角色转化和提升为民主、平等、合作、探究的角色,构建和谐的师生关系。新课程实验在初中已经实施了三年,目前已进入深化、提升阶段,高中的教学是以初中教学为基础,是初中教学的延伸与发展,怎样做好高中生物教学与初中生物教学的衔接,必将促进高中生物新课程实验的开展。 我在前一天与三明市第八中学的生物科教研组长联系,第二天听了初二年段《二》班的一节课,由李有林老师授课,课题是《动物的运动》,这堂课给我留下深刻的印象,课后给我几点的启示: 一、高中生物科课堂教学应与初中生物科课堂教学进行衔接。 通过观摩《动物的运动》这堂课使我对初中的生物科教学有了进一步的认识,这堂课的教学活动设计是这样的:(一)、回顾了解动物的运动,提出问题“动物的各种器官是怎样完成各种运动的呢?”;(二)、教师演示教具----家兔的骨骼标本、人体的骨骼标本、关节模式图、肌肉与骨和关节的关系图等,学生观察与思考:关节对骨的运动有什么意义?一组肌肉的两端是附着在一块骨上,还是分别附在不同骨上,这对于运动有什么意义?(三)、师生共同讨论:1、大吊车的哪些部位相当于动物体的关节?2、除哺乳动外,其他脊椎动物的骨骼也有关节吗?3、蚯蚓体内有肌肉,但是没有骨骼,这是它不能快速运动的一个原因吗?4、举例说出,人体都有哪些部位有关节?进行体育运动时,哪些关节容易受伤?应当怎样保护?(四)、通过模拟演示“屈肘动作的产生”、“伸肘动作的产生”揭示骨、关节和肌肉的协调配合。师生通过回顾日常生活经历自然进入课题,师生充分利用课程资源,展开讨论充分认识、理解动物的运动,课堂氛围生动活跃,培养学生的学习兴趣和探究能力,充分体现出新课程的教学理念。如果高中生物科课堂教学能够主动与初中生物科课堂教学进行衔接,新课程的教学理念自然得到延续,学生的探究能力与创新能力也必将得到发展。 二、高中生物科教师要充分认识初中生物科教材,做到初中生物科教材与高中生物科教材的衔接。 即使过去教过初中的教师也因为新课程实验的开展,初中生物科教材已经发生了很大的变化,如果没有充分认知初中生物科教材,这也给高中生物科的教学带来一定的不利因素。我们都认识到初中生物教学与高中生物教学是有其内在的必然的联系,学生的认知,教师的教学,都是以教材为基础的,如果高中生物科教师能够提早认识初中生物科教材定能收到如下的效果。 一是教师充分认识新课程教材的结构特点,对中学阶段生物学科的教材所体现的知识体系有整体的认识,把握课程标准的整体要求,在知识体系上保持了初中与高中在教学上的延续性。 二是教师充分感知新课程所体现出的课程理念,明确了高中生物的课程资源不仅是教材,只要是有利于实现课程目标的条件因素都是课程资源,在我们的生活环境、生产环境中提供了丰富的实物资源,在人类的实践活动探索过程中提供了丰富的活动资源,社会发展的信息化可以从信息网络中获取丰富的课程资源。可以说我们的周围环境为高中生物的教学提供了丰富的课程资源。 三是教师可以为高中生物科新课程实验的开展打好知识贮备的基础,同时又了解新课程理念下学生的认知规律。 三、高中阶段学生能力的培养应当与初中教学能力培养进行衔接。 学习能力的培养是一项系统工程,不按照科学程序进行是很难奏效的。安排培养序列要以学生心理发展规律和教学原则为依据。青少年心理发展的连续性和阶段性告诉我们,能力培养既要注意能力的前后联系,又要把某些能力放在适合的阶段。 在教学知识的同时突出培养学生实践探究能力和创新能力。从学生能力培养上应当认识到初中生物科教学与高中生物科教学是联系在一起的一项系统工程,做为高中生物科教师要主动了解初中生物科教学培养学生物能力所采用的方式、方法,以便高中阶段学生能力的培养与初中教学能力培养进行衔接,必将起到事半功倍的效果。 在课堂教学中改变学生只是被动接受知识的教学方式,注重学生是学习的主体;做到重教学过程,重教学体验与教学探究,培养学生的能力;在这方面初中生物科教学已走在高中教学之前,已经进入深化、提升阶段,高中的教学是以初中教学为基础,是初中教学的延伸与发展,怎样做好高中生物教学与初中生物教学的衔接,必将促进高中生物新课程实验的开展。 高中生物教学论文:课程改革下高中生物教学的有效性路径建设 众所周知,生物是一门以实验为基础的自然科学。自从高中生物新课标实施以来,高中生物教师都在积极地更新生物教学观念,改变生物教学方式,探寻如何在有限的教学时间里提高高中生物课堂教学的含金量。随着现代社会经济的迅猛发展,生物课堂不能仅仅停留在“教师传授知识,学生被动接受知识”上,而是要使教师“教的课堂”逐渐转变为学生“学的课堂”,使教师“教知识”转变为教授学习知识的方法,使学生由“被动接受”转变为“主动学习”,从而有效提高高中生物课堂的教学效率。现我根据自己高中生物教学的实践经验,结合高中生物新的课程标准,总结出提高高中生物课堂教学有效性的一些策略,与大家共同探讨。 一、转变教师角色,提高课堂教学的有效性 在传统的教学中课堂是以教师为中心,以教材为中心,而新课程强调学生才是课堂的主人,是学习的主体,这必然要求教师不能成为生物教学活动的“领导者”。高中生物教师的角色要从“领导者”向“引导者”转变,教师不再是教学活动中绝对的权威,而是要和学生共同、平等地参与生物教学活动。在教学过程中,教师要不断调整教学进程,创新教学方法,引导学生在应用生物知识的过程中,体会生物知识应用的价值,感受学习生物的乐趣,使学生能自己掌握有效的学习策略,形成独立的生物知识理解力和感悟力。 此外,教师还要引导学生体会生物与生活之间的联系,感受生物知识的广泛应用,让学生体会到生物是一门非常强大、实用的学科,不断提高学生解决问题的能力和独立思考问题的能力。这样不仅能让学生在教学活动中了解到知识的由来,认识到生物广泛应用的前景以及它的使用价值,还能营造课堂气氛,让学生做课堂的主人,积极参与课堂教学活动。 例如,在教学“酶的特性”这节课时,为了让学生更容易理解酶的特性,我提出了一系列问题:(1)家里平时使用的洗衣粉是加酶的还是普通的呢?(2)大家在用洗衣粉前,看过包装袋上的说明吗?(3)平时家里的所有衣物都是用同一种洗衣粉吗?(4)它们的洗衣效果怎么样……通过提出疑问,引导学生思考,最终让学生从实际的生活例子中真实地了解到酶的特性,达到教学的目的。 又如,在一次课堂上,我提出问题:“青蛙和鳖这两种生物既能生活在水中,也能生活在陆地上,但是它们为什么不属于同一类生物呢?”面对这个问题,课堂上鸦雀无声,学生面面相觑。这个时候,我适时地提出了几个启发性的问题对学生进行引导:“虽然青蛙和鳖这两种生物的生活环境相同,但是同学们想一想,它们在生理上有什么不同之处呢?”“青蛙和鳖这两种生物的呼吸方式有什么不同呢?它们分别用什么呼吸呢?”“青蛙和鳖这两种生物的皮肤组织有什么不同呢?”“同学们进一步想想,青蛙和鳖这两种生物的生殖方式与发育方式又有什么不同呢?”……通过一系列问题的启发,学生就很容易抓住问题的重点,达到解决问题、掌握知识的目的。 在上述教学过程中,我没有像传统的课堂教学模式那样直接讲授结论,学生只需要对我讲授的结论记忆即可,而是把自己作为学生学习的引导者,不断提出问题,一步一步引导学生探索问题的真相,最后得出结论。我相信,教师在课堂中角色的转换,可以大大提高生物课堂教学的有效性。 二、利用探索式教学模式,提高课堂教学的有效性 探究式教学指的是学生在教师的引导下,对生活中、课堂中的问题进行探究,通过自己的探究过程,达到解决问题的目的,进而主动地获取知识、应用知识的一种教学方式。这样教学的目的在于改变教师“单纯的教”和“学生被动的学”的传统教学模式,为学生营造更具开放性、自主性的学习氛围,提供多渠道获取知识并将其综合运用于实践的机会。探究式教学作为一种全新的教学方式,正改变着教师“教”与学生“学”的传统教学方式,对课程改革产生的影响不容易忽视。 例如,我在讲授“植物生长素的发现”这一节课的时候,课本上只是简单描述了达尔文进行的实验,然后根据实验得出结论,接着又由后来的科学家在达尔文研究的基础上进一步探究,最终发现植物的生长激素。如果我们按照课本进行教学,这节课的内容就显得简单、直接,没有讨论的价值了。于是,我在教学这节课的过程中,改变了教学策略,让学生在黑板上画出达尔文的实验过程,接着对实验过程进行分析,然后针对实验过程提出问题:达尔文设计对照实验的原因是什么?他的实验目的是什么呢?他是为了证明什么呢?这样让学生改变了传统的观念——先明确实验目的,再进行实验。教学中,我先让学生了解实验的过程,然后再去探究实验的目的,即由实验过程推及要证明的实验目的。这样既增强了高中生物课堂的探索性,又提高了课堂教学的有效性。 三、及时沟通,因材施教,提高课堂教学的有效性 1.学生因个体的不同而存在个性差异是在所难免的,教师应该充分认识到这一点 为了防止学生间的差距越来越大,教师及时做好与学生的沟通交流显得尤为重要。教师应该多与学生交 流,了解学生的学习成绩和学习兴趣。对于成绩优秀的学生,教师可以鼓励他们参加生物竞赛活动;对于成绩低下的学生,教师要对他们加强课外辅导。同时,教师要注意课外辅导和课内教学的协调,即辅导必须分层次,有针对性地给中下水平的学生“找差补缺”,允许不同的学生参与学习,为学习困难的学生提高成绩创造条件。 2.在生物教学过程中,教师可以根据个体差异将学生分成几个小组,让学生形成组内协作、组内互助、组间竞争的学习模式 当然,在分组过程中教师要充分发挥好协调作用,与学生很好的沟通交流,做到“组内异质”和“组间同质”,使得各个小组总体的水平相近,这样组间才能公平竞争,让组内成员各自发挥所能,促进组内合作。教师除了发挥协调和指导的作用外,也要积极参与到小组活动中,对小组中学生的表现及时做出评价,同时给予学生鼓励和支持,形成生生、师生交流的学习模式。这样在高中生物课堂学习过程中,学生形成你追我赶的学习氛围,学习效率自然得到了提高。在小组合作学习过程中,教师应该注意观察学生小组成员间的合作情况,而不是让学生组成合作小组后就放任不管了。当小组成员合作过程中出现问题时,教师要及时采取协调措施,充分发挥教师的主导作用。 例如,我在教学生做完“唾液淀粉酶消化淀粉”的实验后,提出了一系列问题让合作小组讨论解决: (1)在整个实验过程中,我们为什么要进行两次冷却呢?这两次冷却的目的分别是什么? (2)在实验过程中,将试管放入37℃的温水中的目的是什么? (3)实验中,隔离10分钟之后,才能取出试管的原因是什么? 我给每个学习小组20分钟自由讨论的时间,然后让每个小组派代表告诉大家问题的答案,最后由我对学生小组的回答作出综合的评定。 这样学生在掌握知识的同时,增强了竞争意识,促使他们积极思考问题,提高了自身的思维能力。 高中生物教学论文:高中生物新教学大纲特点浅析 1996年5月, 国家教委颁发了《全日制普通高级中学生物教学大纲(供试验用)》(以下简称新大纲)。 同年8月,国家教委基础教育司在山西省大同市召开了全国各省、自治区、直辖市的普教处主任和教研室主任 以及人教社有关负责人参加的“普通高级中学新课程方案研讨会”。会上宣布将于1997年秋季在山西、江西、 天津市开始使用新教材,进行新课程方案的试点工作。作为高中二年级开设的生物课,当前抓紧学习新大纲, 为在1998年秋季按照新大纲的要求来试用新教材进行教学,有着现实的意义。现就初学新大纲的一些体会,试 对高中生物新大纲的特点做一浅析,供同行参考。 新大纲分为五部分,即教学目的、课程安排、教学目标、教学内容和教学中应注意的几个问题、考试、考 查、教学评估及教学设备,内容突出了“面向全体学生,面向21世纪”的总体要求。 依据《全日制中学生物学教学大纲(修订本)》(以下简称旧大纲)编写的现行高中生物(全一册·人教 版)教材内容,体系完整、知识系统性较强,内容与课时吻合。但更多讲述的是经典的生物学知识,较少联系 当前迅速发展的生物科学新成果;在实验课的安排上,仅有5 个实验,且有一实验为选做,实际只要求完成4个 实验, 因而不利于对学生进行能力培养和科学素质——科学态度、科学方法、科学世界观的培养。新大纲所反 映的教学目标和教学内容,则更新了部分传统的理论性内容,如删去了“生命起源”和“生物进化的证据”等 专题,代之以“现代的生物进化观点简介”内容。此外,更扩展了有关环境、营养、保健等联系实际的知识, 且增强了对学生的社会责任感的思想教育。体现出了时代要求的特征。现从下列7个方面来浅析其特点。 1.知识体系作了较大调整 旧大纲对高中生物必修内容侧重的是讲述生命科学规律,对高三年级的选修内容则为复习高二年级的知识 和初中的生理卫生内容,不仅知识体系重复,更体现出是为适应高考的需要而学(选修教材内容系高考所划定 的考试范围)。新大纲将旧大纲的8个单元调整为10个单元, 又将“生命活动的调节”内容移至“生物的生殖 和发育”之前讲述,体系略有修改,使内容顺理成章,通过各单元间内在联系使学生接受新知识。而选修内容 体系则以全新的知识为主线,选取了与人类生存发展密切相关的内容,如“人体生命活动的调节和免疫”“细 胞与细胞工程”“遗传与基因工程”等。反映出新大纲有着适应21世纪现代化科学的特色。 2.明确提出了教学目标的三方面要求 旧大纲只是提出了教学内容,而无具体的教学目标要求。新大纲则在教学目标问题上,首次从知识、思想 、能力3 个方面提出了明确的要求。 知识教育方面:要在打好基础知识的前提下,使学生知道如何运用生物学知识来解决生活、生产、科学技 术发展和环境保护等方面的问题,并对现代生物科学的新成就和发展趋势有所了解。 思想教育方面:要继续进行辩证唯物主义和爱国主义教育,同时加强科学世界观教育,以形成生物的进化 观点和生态学观点;还要加强科学态度和科学价值观方面的教育,促进对保护生物资源之重要性的认识。 能力培养方面:由于高中阶段的学生,思维活动较活跃,思维方式即将定型,因而一方面要重视基本技能 的训练,培养学生的观察能力、实验能力、思维和自学能力,同时要培养学生的分析、综合、比较、判断和推 理的科学研究能力以及创造能力。 3.教学的知识点有所更新 新大纲对教学的知识点有较多的更新。原则是:在突出基础性,对基础知识进行精选的前题下,要体现出 知识的先进性,要加强知识的实用性,要考虑学生的可接受性,还要重视与九年义务教育知识的衔接性。 新大纲在教学目的中指出:“生物课程是普通高中开设的一门学科类基础课程”,说明了高中仍应着眼于 基础教育。因此,新大纲对现行高中生物教材的知识点进行了选择,删去了当今学术界已经不用和使用价值不 大的,诸如原生质概念和生命起源化学进化过程的内容等,保留了关于生命的物质基础和生命结构的基本单位 、关于生命活动的本质和生命活动的基本规律、关于生物进化和生物与环境关系等基础性的知识,还增添了动 物行为产生的生理基础,加强了与九年义务教育知识的衔接。此外,新大纲还选择了一些理论较浅且易被学生 接受的反映现代生物科学水平的先进知识,如细胞的分化和衰老、细胞的癌变、无公害绿色食品、生物净化等 ,填补了现行生物教材在知识先进性和实用性方面的不足。 4.重视理论联系实际 新大纲选取补充的新知识点,普遍具有实用性。除重视教材内容与生产实际、生活实际的联系外,更从理 论联系实际出发,在讲解某个知识点后,配合安排了相应的学生实验或实习。有利于实现“要使学生……知道 这些知识在生产、生活和社会实践等方面的应用”这一教学目的。例如,必修课中,在讲“组成生物体的化合 物”知识点后,配有“生物组织中可溶性糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验;在讲“人类遗传病与优生”知识点 后,安排有“调查人群中的遗传病”实习;在讲“环境污染对生物的不利影响”知识点后,配合了“调查或观 察环境污染对生物的影响”实习等。这些都为学生提供了理论在实践应用上的示例。在选修课中联系生产和生 活的新知识则更多,如“生物固氮在农业生产中的应用”“自生固氮菌的分离实验”“微生物的营养和生长” “学习细菌培养的基本技术实验”“营养与健康的关系”和“几种果蔬V[,c] 含量的测定实验”等,都是教给 学生如何理论联系实际的具体典例,体现了国际上“科学—技术—社会”(STS)的现代教育思想。 5.强调科学素质的培养 旧大纲在教学目的中仅提 出了关于基础知识、基本技能和能力培养的要求。新大纲则提出了科学素质的培 养要求:“要使学生掌握生物科学的一些基本方法……提高科学素质”。在教学目标中更进一步明确提出了“ 养成实事求是的科学态度”“初步掌握基本的生物科学研究方法”的要求。 科学素质的培养包括了科学知识、科学态度、科学方法、科学手段、科学精神、科学思维能力等方面。对 于生物学科来说,通过实验和实习,能够兼顾多方面的科学素质培养,因而是培养科学素质的可行途径。 从数量来看,旧大纲安排的学生实验和实习,只有必修课的5 个(选修课的实验为初中生理卫生课和必修 课的重复)。新大纲的必修课则安排有25个实验和实习,选修课又安排有6个。 各种不同实验项目无疑是对各 种科学方法、科学手段的培养。 从类型来看,旧大纲安排的学生实验和实习只有一种定性的、验证性的观察实验类型。新大纲的实验类型 除保留了观察实验, 还增加了5种新实验类型:定性分析类型(生物组织中可溶性糖、脂肪、蛋白质的鉴定) ;定量分析类型(几种果蔬V[c]含量的测定);模拟探究类型(性状分离比例几率的模拟,模拟通过分子杂交 鉴定人与猿间的亲缘关系);自行设计类型(植物向性和感应性现象的实验设计,设计并制作小生态瓶);基 本技术类型(细菌培养的基本技术和植物组织培养技术)。这些不同类型的实验必然有利于科学思维能力的培 养。 6.增加了灵活性 旧大纲对于每单元的知识点有较详细且具体的规定,限制了教学内容的拓展。新大纲则是概括性地提出了 应讲的知识点,并未明确所包含的具体内容,在知识点的深度和广度上有着较大的伸缩余地。例如,“高等动 物的个体发育”问题,教材应涉及哪些卵裂阶段和有关内容,新大纲不似旧大纲有详尽规定,因而教师教到何 种程度,就有了相当的灵活性。既有利于“一纲多本”的教材编写实施,还可以适应不同地区的各类学校和不 同学生学习情况的需要,进行灵活教学。 此外,对某些难度稍大的知识点(基因连锁与互换规律、光合作用碳代谢类型简介、酶工程简介等),新 大纲将之安排为选讲内容,对某些需用时较长的实验(动物激素饲喂小动物,用当地某种生物做有性杂交试验 等),新大纲又将之列为供学生选作的内容,充分显示出新大纲有着弹性的特点。 7.完善了教学大纲的功能和作用 教学大纲应该具有4方面的功能和作用:一是编写教材的依据; 二是进行教学的依据;三是教学质量评估 的依据;四是考试考查的依据。旧大纲在功能和作用方面的指导性较欠全面。新大纲则对课程的考试和考查做 出了具体安排,对教学质量评估的目的和项目做出了明确要求,对教学要求层次做了说明,还对教学设备的配 置提出了建设性意见,完善了教学大纲的功能和作用,有利于生物教学质量的提高。 学习新大纲,领会新大纲的基本精神,在教学过程中贯彻新大纲的各项要求,必然会推动高中生物教学的 改革,全面提高学生的素质。 高中生物教学论文:如何实现初高中生物实验教学的衔接 初高中生物课程标准(实验)都强化实验探究的教学,注重对学生实验能力、科学素养的培养。初高中生物教材已注意整体设计初、高中生物探究性实验,那么教师在教学过程中就应注重初高中实验教学的有效衔接,使学生在初中实验过程中培养的实验能力为高中生物实验学习奠定基础。笔者认为可从显微镜的使用、徒手装片的制作、生物科学探究的基本思路和程序、特别是通过实验操作、实验分析、实验设计等方面来实现初高中实验教学的有效衔接。 1.探究能力的衔接 初中生物实验教学要注重学生学习兴趣的培养,在课堂教学中要注重创设情境,激发学生好奇心与求知欲,使学生能够体验到探究过程的乐趣。我们可以把课本中的一些验证性实验改为探究性实验,培养学生的探究能力和思维能力,学会探究问题的科学方法,培养学生的科学素养。如把检测“土壤中是否含有水分和气体”实验改成“探究土壤中的化学成分”实验,让学生进行分组探究,先小组讨论分析土壤中可能有哪些化学成分,然后分组探究,通过讨论激发学生的学习兴趣,使学生掌握科学探究的方法,培养学生的发散思维和创新思维。 2.实验操作的衔接 实验操作的规范对于学生的科学素养的提高很重要,每个实验都需要理解实验目的、实验原理、操作步骤、实验注意事项、实验结果及分析,让学生通过每个实验学会分析注重操作,培养学生的思维能力和基本操作能力。例如,在初中“显微镜使用”的实验中,实验目的是要求学生掌握显微镜各部分的结构的名称和用途,以及低倍显微镜的使用方法,还有相关常用实验工具的识别,例如载玻片、盖玻片、培养皿等。学生通过操作显微镜,在实验过程中掌握正确的操作步骤和操作要领,高中教材则要求学生掌握高倍显微镜的使用,以及使用高倍显微镜观察植物细胞的有丝分裂、质壁分离等生命活动现象。高倍镜的使用也要遵循着先在低倍镜下观察的原则,所以初高中教材中关于如何科学规范地使用显微镜实际作为一种实验基本操作能力是一个整体,应注重实验操作规范的衔接。 3.知识内容的衔接 3.1酵母菌 初中通过观察酵母菌的实验学习了酵母菌的结构,学生在进入高中阶段后学生很容易理解酵母菌有明显的核膜包围的细胞核,是一种真核生物。细胞中一般含有线粒体,线粒体是有氧呼吸的主要场所,学生很容易理解酵母菌是可以进行有氧呼吸的。另外,初中教材中验证呼吸过程中气体变化的实验,并介绍了用澄清的石灰水来鉴定二氧化碳的方法,这就为高中阶段学生学习理解探究酵母菌的细胞呼吸方式并对细胞呼吸的产物进行鉴定实验奠定了基础。学生学习这部分内容时感觉顺理成章,获取知识循序渐进。 3.2洋葱鳞片叶的表皮细胞 初中通过制作洋葱鳞片叶表皮细胞的临时装片并在显微镜下观察的实验,培养学生制作临时装片的操作能力和显微镜的操作技术,另外,通过观察溶液浓度大小对植物吸水的影响实验(将同样的萝卜条放在不同溶液中观察其吸失水情况),使学生对植物失水、吸水有一定的直观感觉。高中教材中用洋葱鳞片叶的表皮细胞来探究植物细胞的吸水和失水的实验(植物细胞的质壁分离与复原),实际上是初中阶段的上面两个实验是一脉相承的,制作临时装片和显微镜的操作技术直接用在植物细胞的质壁分离与复原实验中,后一实验又为进一步理解植物细胞的质壁分离与复原现象奠定了基础。 3.3根尖 初中通过对根尖与根毛的观察实验,学生对根可以分为根冠、分生区(生长点)、伸长区、成熟区(根毛区)已有所了解,高中阶段观察植物分生区细胞有丝分裂的实验,首先要学生能准确取材,取到根尖生长点的细胞,没有初中的基础,很容易导致实验失败,只能看到长方形的细胞,从而无法观察到有丝分裂的各个时期。如果注重初高中这两个实验的衔接,学生就会较容易理解实验原理来准确取材并结合规范操作,实验很容易成功。 3.4光合作用 初中探究光照或水分对植物生存的影响的实验,主要探究的是光合作用需要哪些条件,如水和阳光。而光合作用内容是高中教材中的重点、难点,高中关于探究影响光合作用强度的因素则侧重于探究不同光照强度对于光合作用强度的影响。初中的探究实验是将同种同数量的植物分别置于有光和黑暗的条件下,看两组植物的生长状况的差异,然后通过比较得出植物生长需要光,进行的是空白对照;初中阶段对实验结果的描述比较简单,只关注生长状况的好与差;实验结论,初中阶段的实验只有是与否的判断(植物生长是需要光还是不需要光)。而高中阶段则是探究光照的不同强度对光合作用这一具体生理过程的影响,进行一系列的对比实验,对实验结果进行量化统计(同样时间内上浮的叶圆片的数目);实验结论,而高中阶段实验则需要在几组对照实验的结果比较中得出结论(哪一组的光照强度下光合作用的强度最大)。 3.5土壤中动物 初中调查土壤中动物种类的实验和高中探究土壤中动物的丰富度的实验,充分体现了新课标对初高中学生的不同层次的要求。初中实验只限于统计土壤中小动物的所属类群,即根据小动物足的对数的多少将它们分别归入环节动物、昆虫类、蜘蛛类、甲壳类和多足类等五大类,而高中实验则要求列出每一种所找到的动物的具体名称,教材提示可借助有关图鉴查清小动物的名称,并进行分类;初中实验中对肉眼看不见的生物不做要求,而高中阶段的实验则要求借助放大镜或实体镜进行观察并做好记录;初中对取土的体积并没有严格的要求,而高中阶段的实验则要探究土壤中动物的丰富度,所以对所取土壤的体积是有要求的。 总之,初高中生物实验的教学应从多个方面实现有效衔接,从而调动学生的积极性,激发学生的兴趣,使初高中生物实验教学有效整合,促进学生实验能力和科学素养的提高。 高中生物教学论文:思维导图教学策略促进高中生物新课程教学的应用与思考 思维导图教学策略促进高中生物新课程教学的应用与思考 培养创新精神、提高创新能力是当前新课程改革的核心精神。《基础教育课程改革指导纲要》明确指出,要“改革教学过程中过分注重接受学习、机械记忆、被动模仿的倾向”,“改革课程评价过分偏重知识记忆的倾向”,增强学生的思维潜力,培养其获取新知识和创新的终身学习能力。思维导图(mind manager)的研究近年来成为了教育界热议的话题之一,笔者在教学实践中发现,思维导图在教学过程中的应用有助于学生理清知识脉络,有效地突出重难点问题,制作思维导图所使用的形象、直观的图形,曲线等也可以使学习变得生动起来,真正实现“知识的可视化”。 1思维导图概述 所谓思维导图(mind manage),又称为心智图、心灵图、脑图等,英国心理学家东尼·巴赞(tony buzan)研究提出的一种放射性、组织性思维具体化的办法,借助颜色、线条、符号、词汇和图像,将学习者认知知识、解决问题和创新想象的思路途径有序地表达出来,进而形成完整的逻辑架构。简单来说,思维导图就是用观点和图片,由中心概念发散出的纲要形式。其基本特征与应用优势可概括为以下几点:第一,学习的焦点清晰地集中在中央图形上,主干内容由中央图形向四周放射出去,易于学习者明确知识体系的重心与教学重点难点;第二,在关键的图形或联想的线条上面标注的关键词概括、阐释分支,可有效地帮助学习者加速对内容的整体把握和记忆;第三,各分支连接所形成的节点结构,为学习者清楚地呈现了一个完整的思维过程,学习者能够借助思维导图提高发散思维能力,理清思维的脉络,并可供自己时时回顾、温习整个思维过程。 从思维导图的应用特征上我们可以发现,在学习中我们可将其用于课堂笔记,温习(预备考试、单元复习……需要加深记忆时)、小组学习(小组讨论、头脑风暴……需要共同思考时)等诸多范畴,对于高中生物新课程的教学与学习也有着明显的借鉴意义。 2.思维导图在高中生物新课程教学的应用 2.1思维导图用于课堂教学内容的“可视化呈现” 在生物课堂教学设计中恰当地运用思维导图,可以通过板书清晰地将教师头脑中的教学内容、教学理论和教学经验“可视化”地呈现出来,一步一步地引导学生完成由“感知—分析、综合等抽象思维—形成概念”这样的知识学习路径,能够正确地形成、理解、掌握生物概念。以《dna的结构》一课的教学为例,结合图1,学生们能系统地总结出脱氧核苷酸的组成成分、基本单位,以及组成脱氧核苷酸的各种物质如磷酸、五碳糖的组成元素,清晰地看到概念间的关系,对章节整体的知识框架形成清楚的认识。从教学反馈信息来看,结合思维导图,向学生清晰地呈现知识的整合过程,记忆效率更高,对学生们课后的复习效率也更有帮助。 2.2思维导图在辨析易混淆知识点教学中的应用 思维导图是按照学习者大脑思维结构组织进行的放射性“网状思维”,并通过图片、连接线、关键词等串联起来,相比较基础的“线性思维”方式,更加简洁、直观、形象,可帮助学生将所学的零散的、孤立的生物概念知识有机地集合起来,摸索出有规律的东西。进而对易混淆的生物概念知识形成更清楚的认识。比如:“有丝分裂”与“减数分裂”两个知识点分别分布在不同的章节中,涉及不少易混淆的基本概念如染色质与染色体、染色体与染色单体、染色体与同源染色体等。对此,教师就可以通过思维导图的形式将这些容易混淆的概念一一列出,用线段、关键词一一连接起来,逐一分析、解释和回顾线段两端概念间的关系,见图2。这样,在跨章节绘制思维导图的过程中,学生在脑海中也重新经历了一次对自身原有知识进行内省、分析和重新评价的过程,对“有丝分裂”与“减数分裂”相关概念的认知也更加清楚和深刻了。 2.3思维导图在章节知识复习中的应用 布鲁纳的结构主义教学理论认为,学习的过程本质上就是认知结构不断变化和重新组织的过程。同样的,随着学生所涉及知识体系范围的不断拓展,思维导图也不是一成不变的,它随着学生掌握生物概念的增多而逐渐丰富。在章节学习的结尾,重新回顾所学知识时,教师就可以要求学生将学生头脑中线性呈现的概念重新组合起来,结合章节目录,以思维导图的形式代替知识框架图进行复习,归纳和整合零散、分散的知识点,加以整理,实现知识的迁移。此外,在章节自我测验后也可以采用思维导图的形式考查学生对基础知识点的知识的掌握水平,以此促进学生重温所学知识。 a.线粒体、细胞质基质和线粒体 b.细胞质基质、线粒体和线粒体 c.线粒体、细胞质基质和细胞质基质 d.细胞质基质、线粒体和细胞质基质 3.结语 总之,思维导图教学策略在高中生物教学中的应用有助于学生自主构建知识网络,纠正对概念理解的偏差,从整体上把握知识体系。当然,在学生应用思维导图的同时,教师也应当从旁加以指导和帮助,这样才能最大限度地发挥思维导图的教学优势。 高中生物教学论文:浅谈高中生物实验教学共同体生物建立 在新课程教学中,高中生物教学问题尤为突出,很多学校在高二开设生物课程,这对高中生物的教学进度带来了紧迫性。在实验教学中,教师队伍大面积紧缺,很多学校没有专门的生物实验教师,而且高中生物新课程设置实验内容较多,分为四大实验教学模块,这就很有可能使生物实验教学“缩水”。《普通高中生物课程标准(实验稿)》中指出,教师应尽可能多地让学生参与实验和其他实践活动。为了实现新课程实验教学目标,一线教师积极应对、共同探讨、互相帮助、协同高效地来完成实验教学。根据我校实验教学开展情况以及尝试的方法,建议在实验教学中建立实验教学共同体。 一、生物实验教学共同体的内涵 生物学是一门以实验为主的自然科学。通过生物实验教学能促进学生掌握生物学的基础原理。提高实验技能。特别是在积极推进新课改的条件下,对于高中生物实验在培养学生探究能力、创新能力和思维能力,促进手脑并用等方面起到更重要的作用。实验教学共同体不仅具有一般教学组织的特性,并具有教师教学合作的独有的特点。实验教学共同体的建立,创造了不断交流的机会,能鼓励共同合作和团队教研,促进学校校园文化建设和教师专业发展,并提升实验教学质量,圆满完成高中新课程生物实验教学任务。 二、实验教学共同体的特点 1 实验教学共同体是学校教研文化的主导,实验教学共同体的基本定位是合作教学,提高教师专业发展。体现学校教师队伍建设、合作性教学的文化群体特点。 2 实验教学共同体是教学队伍自主组织的教学及教研团队,是以教师实验教学为引领、以提高实验教学质量为核心、以学生实验技能培养为目标的教学组织。 3 实验教学共同体是一个能够充分体现教学团队合作意识的组织,具有长期性和向社会、学生展示合作学习的示范意义,而且还可以通过师生合作意识的全面提高为社会树立合作的典范。 三、生物实验教学共同体的存在价值 1 生物实验教学共同体是一个“有效合作群体”,实现实验教学的共同目标。教学共同体的每一位成员都从同伴那里获得帮助,同时也努力帮助别人,实现资源共享。 2 生物实验教学共同体能够实现实验教学创新方法的共同学习。通过教研活动,改进实验,设计出切合学校实际情况的实验教学设计。 3 生物实验教学共同体的建立,更能体现教师间的协调配合、互助合作、自我提升的价值。在缺乏实验专职教师条件下,任课教师要积极协作共同完成实验教学任务。康德曾讲:“教育是一个使教育者和受教育者都变得更完善的职业,而且只有当教育者自觉地完善自己时,才能更有利于学生的完善与发展。”实验教学共同体在今天“合作型”社会的背景下,意义尤为重要。 四、高中生物实验教学共同体建设的思考 1 发挥备课组作用,建立生物实验教学共同体。根据在我校开展实验教学的实际情况,借助备课组这个载体,在实验教学中协同合作。如,准备实验材料、用具以及试剂配制,发挥备课组成员力量共同协助完成,尤其是“前实验”先有备课组教师提前共同来试验,总结经验。具体到实验的每一个环节和步骤,合理分配时间。可以确保每一个班级有效完成实验。通过备课组共同协商,紧密安排实验和班级,如,前一个班级在实验结束时,认真为下一个班级做好准备工作,药品的添加,实验用品的摆放和安装等工作,使所有教学班能够按时完成实验教学任务。 2 开展校本教研,完善实验教学共同体。利用校本教研的机会,学科教师认真探讨实验教学,优化实验过程,改进实验,完善实验教学共同体的建立。以我校的教学经验,我们先通过校本教研探讨新课程相关实验,结合学校实际特点,有选择地开展实验。 3 生物兴趣小组是实验教学共同体不可缺少的部分。新课程提倡发挥学生的主体作用,在生物实验教学中,更不能忽视这一点。在实验教学共同体的建立过程中,要发挥学校生物兴趣小组成员的作用,在缺乏实验教师的情况下,相关实验设备的摆放、药品的配置、实验登记等教学环节,要充分发挥兴趣小组同学的作用。在观察实验中,兴趣小组学生作为试验和操作的指导员,培养学生的合作意识和交流能力。在制作标本时,发挥兴趣小组成员的作用,让学生积极投入到生物实验教学中,更有利于培养学生的兴趣。 高中生物教学论文:高中生物教学中“生物学模型”的嵌入 在近几年的高中生物教学中,经常会遇到这样的问题:学生将一些生物学概念和生物学原理背得滚瓜烂熟,但到做题时却不会用。产生这样问题的重要原因是在教学过程中,教师忽略了“生物学模型”的存在,忽视了教给学生运用模型方法去理解生物学的概念,运用生物学原理培养学生学习生物学的能力。在当前的高中生物课堂教学中,教师如果能灵活地运用“生物学模型”,就可以获得非常好的教学效果。以下是笔者在细胞分裂这部分内容的教学实践中运用“生物学模型”的一个小小尝试。 如在学习苏教版高中生物必修一“有丝分裂”和必修二“减数分裂”内容时,为了让学生能准确地掌握细胞分裂各期的特点,教师运用多媒体或者用教学挂图组织教学往往不能使学生对细胞分裂各期的特点留下较深的印象。针对这种情况,教师使用“生物学模型”进行教学倒是一个比较好的措施。具体做法是:(1)课前教师让学生尝试用橡皮泥(或者用较粗的毛线、布条)制作染色体模型,然后再在纸(或方的玻璃)上拉动,模拟细胞分裂过程中染色体(质)形态的变化行为;(2)运用“生物学模型”对细胞分裂各期图像进行排序;(3)运用“生物学模型”分析细胞分裂过程中染色体、dna的变化。 实践一:模拟细胞分裂过程中染色体(质)形态的变化 在学习细胞分裂这部分内容时,学生掌握细胞分裂过程中染色体(质)形态的变化是至关重要的问题。比如,模拟植物细胞有丝分裂后期,可以先在一张纸上画一个长方形代表植物细胞的细胞壁,然后把橡皮泥做成的染色体用细丝线牵着向相反的方向在纸上拉动。这样可以让学生更容易弄清楚各个分裂时期的特点,更准确地掌握染色体(质)变化的动态过程。若模拟动物细胞减数分裂过程,可以先在一张纸上画出一个圆,这时可以把染色体模型放在这个圆中模拟细胞质未分裂时各个时期图;在另一张纸上画两个半圆围起来的结构,然后把制好的染色体放在这样的背景下拉动,此时可以模拟细胞质分裂时各个时期图。 通过课后调查发现,教学中进行上述模拟活动,学生的学习效果还是相当显著的。 实践二:运用“生物学模型”对细胞分裂不同时期进行排序 除了用上述方法模拟细胞各个时期染色体(质)变化以外,教师还可以把不同学生操作的模型集中起来,让学生对细胞分裂不同时期进行排序。例如,对植物细胞有丝分裂各期图像进行排序。如图一, 教师可以组织 学生讨论以上的情形应 按怎样的顺序进行排序,然后讨论得出正确的顺序应该是e→c→b→a→d。在排序后,教师让学生再次打乱以上各模型所排的位置,再进行排序。经过这样反复的排列,学生就可以较熟练地掌握各时期的特点和顺序了。 实践三:运用“生物学模型”分析细胞分裂过程中染色体、dna的变化 第一,运用“生物学模型”分析细胞分裂过程中染色体的变化。 细胞分裂(有丝分裂和减数分裂)间期存在这样的特点:dna复制和有关蛋白质合成,同时也进行了染色体(质)的复制。学生如果仅仅记住了上述特点会产生这样错误的认识:染色体(质)进行复制了,在此期染色体(质)的数量也增加了一倍。而我们如果运用“生物学模型”,就可以解决这个问题。虽然染色体(质)完成了复制,但是着丝点尚未断裂,可以如图二所示的模型进行分析。在有丝分裂中前中期着丝点均未断裂,故有丝分裂前中期染色体数并未改变;到后期着丝点断裂,所以染色体数目加倍。 第二,运用“生物学模型”分析细胞分裂过程中dna的变化。 在分析细胞分裂过程中dna的变化时,用于演示染色体数目变化的模型可以再次使用,教师同时向学生说明:没有染色单体时,dna的数量与染色体的数量一致;有染色单体时,dna的数量与染色单体的数量一致。在这个过程中,教师把生物学模型和一些说明性的语言结合起来,就可以使原本学生认为复杂抽象的东西简单化、明了化。 总之,教师通过模型探究进行教学,能够让学生置身于探索科学现象、发现科学规律的活动中,在建立模型的过程中,学会观察的方法、实验的方法、归纳与演绎的方法等。因此,生物学课堂教学中应突出生物学科的特色,教师在课堂中要多出示模型来解释生物学事实,多运用模型方法解决有关生物学问题,从而发展学生思维,增强学生能力,促进学生对常见生物概念、生物学原理的理解,提高学生的生物学素养。 高中生物教学论文:高中生物教学中生物科学史教育的探讨 生物科学史是生物科学发生和发展的历史,揭示了生物科学理论的发展是一个动态过程,具有很高的科学教育价值;同时介绍了科学家的生平事迹、奋斗历程、曲折经历和成败得失,具有一定的人文教育价值。《高中生物课程标准》中强调要注重生物科学史的学习,将知识传授、能力培养和情意发展三方面教育融合起来。本文举例说明了人教版生物教材科学史的部分内容,分析在高中生物教学中引入生物科学史教育的策略和意义。 1 人教版生物教材中生物科学史举例 1.1 必修一第5章第4节《能量之源—光与光合作用》 在光合作用的探究历程中分别介绍了五位科学家所做的工作。1771年英国科学家普里斯特利发现植物的光合作用能更新空气;德国科学家萨克斯在1864年证明绿叶在光合作用中有淀粉的合成;美国科学家鲁宾和卡门1939年进一步证明光合作用释放的氧来自水而不是二氧化碳;随后美国科学家爱卡尔文用放射性同位素探明了光合作用的反应过程。光合作用历经300余年的艰苦探索才终于呈现在世人面前。 1.2 必修二第3章第1节《dna是主要的遗传物质》 介绍了对遗传物质的探究历程。1928年英国科学家格里菲斯的肺炎双球菌的转化实验推断出s型细菌中有一种转化因子;1944年美国科学家艾弗里通过提纯和鉴定证明了dna是使r型细菌产生稳定遗传变化的物质;1952年赫尔希和蔡斯用放射性同位素和噬菌体最终确立了dna是遗传物质;后来通过烟草花叶病毒的实验科学家修正了遗传物质的范围把rna也列入其中。dna的发现过程有着严谨的实验方法和推论过程,肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染大肠杆菌实验具有非常好的智育价值。 1.3 必修三第3章第1节《植物生长素的发现》 介绍发现生长素长达54年的艰苦探索。首先达尔文在19世纪末提出胚芽鞘尖端会产生某种刺激;詹森于1910年证明这种刺激可以透过琼脂片传递给下部;1914年拜尔证明了尖端产生的刺激在下端分布不均造成了胚芽鞘的弯曲生长;1928年温特证明这种刺激是化学物质;1946年科学家才从高等植物中提取出生长素吲哚乙酸。这节教学内容突出了科学发现中逻辑推理的思维法,对培养学生的科研能力和思维能力都大有好处。 2 在高中生物教学中引入生物科学史教育的策略 2.1 作为导入新课的引子,激发学生学习兴趣 兴趣是学生学习的内在动力,趣味横生的科学逸事、舌枪唇箭的科学论争、催人泪下的科学事迹、鬼斧神工的科学方法、意蕴丛丛的科学疑案等都能充分激起学生的好奇心,集中学生注意力,为课堂学习做好心理铺垫。如在学习《atp的主要来源—细胞呼吸》之前介绍拉瓦锡等人对呼吸作用的研究,既激发了学生的求知欲,又为新知识的引入做了背景材料的铺垫。如伴性遗传的学习可以插入红绿色盲发现的小故事,或者讲述英国皇室血友病的例子,激发学生的学习兴趣,让学生积极主动的参与到课堂学习中去寻求答案。 2.2 作为课程探究的支架,引导学生主动探究 生物科学史一般要经历提出问题、做出假设、设计实验、实施实验、推论总结等过程。学习生物科学史能使学生理解科学的本质和科学研究的方法,让学生亲身体会科学家是如何发现问题并解决问题的,培养学生勇于质疑大胆探究的科学态度和思维品质。如在学习《dna是主要的遗传物质》时,让学生循着科学家的方法提出假设设计实验,同时渗透单一变量、同位素追踪等实验方式,引导学生一步步的验证假设、设计排除实验。如在学习光合作用的发现时,引导学生大胆猜想,再用排除法一步步推论直到得到正确结论。 2.3 作为补充阅读的材料,加深学生记忆理解 人教版新课程教材“科学史话”、“资料分析”、“科学前沿”等栏目有很多科学史知识,也可向学生推荐与科学史相关的课外读物和网页作为扩展性的阅读材料,引导学生养成课外阅读的好习惯,巩固新知识。如在学完细胞膜后,不知学生查阅2003年两位诺贝尔奖得主对通道蛋白的研究资料,让学生接触科学的前沿。在学完遗传学知识后,让学生以生物科学史的顺序为线索,从孟德尔发现两个遗传定律,到摩尔根证明基因在染色体上,再到沃森和克里克发现dna双螺旋结构模型等,引导学生循着人类认识基因之路回顾遗传学知识体系,整理知识脉络,加深对遗传学知识的系统掌握。 2.4 作为课外活动的迁移,培养学生探究精神 教师可以引导学生开展基于生物科学史的各项课外活动,包括探究性实验、专题讲座、知识竞赛、辩论赛等。如引导学生课后自行搜集生物进化理论发展相关材料撰写研究综述,或让学生搜集有关干细胞研究进展资料进行克隆技术方面的辩论。通过资料搜寻,学生可联系社会生活实际,继续探讨所学知识在现实生活中的应用和最新发展状况,深化生物学基础知识,提高学生解决问题的能力,实现知识与能力的迁移。 3 在高中生物教学中引入生物科学史教育的意义 3.1 利用科学史的趣味性,激发学生学习兴趣 生物科学史大多具有故事性,如孟德尔发现豌豆的遗传规律、达尔文提出进化论等,每项科学成果的背后都有一个感人的故事。教学中以故事作导入或在枯燥的学习中插入有趣的故事,能激发学习兴趣,减少大脑疲劳,提高课堂效率。 3.2 再现知识的探究过程,促进教学方式转变 通过科学史中对一些经典实验和逻辑分析的再现,引导学生进行科学探究,体验生物学知识的形成过程,可以有效避免强制灌输和被动接受的教学方式,变死记硬背为主动探究,充分发挥学生的主体性,切合学生的心理特点。 3.3 讲述生物学家的事迹,培养学生科学素养 每个科学家迈出的一小步才逐渐汇聚成人类科学的一大步,中学教学中引入科学家生平事迹,对青年学生是一种情感教育,科学家人格魅力、科学精神和人生观、价值观对学生有启发与感召的功能,也有利于学生生物科学素养的提高。 高中生物教学论文:浅谈高中生物实验教学中的能力培养 生物学是一门实验性科学。对高中学生来说,生物实验教学主要包括常见的仪器、器具、药品的使用能力 ,还有对实验程序的理解能力,对实验结果的分析能力,对实验中出现的异常情况的处理能力等。 一、让学生明确仪器的原理和药品的特性,是培养学生使用它们的能力的基础 “知其然,应该知其所以然”。对仪器的原理、药品的特性不了解,使用起来就会带有盲目性,就不可能 形成使用能力。例如,学生对低倍镜和高倍镜的选择上,经常不能根据观察对象的特点和观察目的进行合理的 选择来使用,学生常常由于好奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的无知,总是一上来就用高倍镜,认为高倍 镜总比低倍镜观察清楚。这种盲目性,是由于学生不了解显微镜的基本原理,不了解高倍镜放大倍数大,分辨 率高,但所看到的实际面积小,即视野小。而且倍数越高,看到材料的厚度就越薄,高倍镜适宜观察局部和细 节。低倍镜所看到的面积大,适宜观察材料的整体结构,以及寻找观察目标。只要学生了解了这些基本原理, 才能正确选用低、高倍镜。由低倍镜换高倍镜时,如果图像不太清晰,只需调节细准焦螺旋,就可以看清图象 了。至此学生只有了解了上述的基本原理和操作方法,才能正确使用高倍镜。另外,如果镜中有污染的花斑或 异物,就会影响对微细结构的观察,清除花斑或异物,也是形成使用能力的一个方面。清除污染物,首先应确 定污染物在目镜、物镜还是装片(或切片)上。因此应让学生了解目镜在镜筒上可用手做圆周转动,装片(或 切片)在载物台上可用手向任意一个方向移动或用移动器上下左右移动,如污染物在装片(或切片)上,移动 装片(切片),污染物则随之移动而反方向移动,否则,污染物就在物镜上。在清除直镜筒的显微镜目镜和物 镜上的污染物时,还应让学生了解先后顺序,应先摘下物镜,然后再摘下目镜,试擦完毕装上时,则应先装目 镜后装物镜,因为这样可以防止因摘装目镜时与镜筒摩擦下来的尘渣沿镜筒落入物镜的内部。 在明确学生实验中药品的使用能力方面:例如,在观察植物细胞的有丝分裂实验中,应让学生了解龙胆紫 或洋红是与染色体结合的碱性染料,碱性染料是指有色离子是阳离子的染料,而不是染液的ph呈碱性。这样就 引出了一个问题,醋酸起什么作用?应让学生了解2 %醋酸是染料的溶剂,在染色时增加了细胞的通透性,而 不引起细胞膨胀,利于染液的离子进入细胞而使细胞核内的染色体着色。在观察根对矿质元素离子的交换吸附 现象时,要让学生了解自来水中有许多阳离子,可以将已交换吸附在根细胞表面的亚甲基蓝阳离子交换下来, 使蓝色的根变浅,而影响实验效果,从而使学生明确为什么用蒸馏水冲洗根上的浮色,并且知道整个过程中所 用的蒸馏水不能被污染。在提取叶绿体色素中,要让学生了解叶绿体色素是有机物,可以溶于有机溶剂。了解 在叶绿素中的mg易被叶子的细胞液内的有些有机酸的h取代而转变成去mg 的叶绿素,影响对色素的观察,从而 使学生明确为什么要用丙酮作提取剂,为什么一定不要让层析液没及滤纸上的滤液细线,为什么在研磨前要加 入碱性盐——少量的碳酸钙。当然,也只是在这个基础上学生才能灵活地运用它。 总而言之,教师要善于把实验仪器及药品性质、使用原理讲清,这对提高学生使用它们的能力大有好处。 二、培养学生善于分析实验程序 一个较为复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结晶,它往往是经过几十次甚至上百次的反复摸索。 所以,学生实验中,不能单纯地用实验指导进行“按方抓药”出现结果就行了。而要指导学生去分析实验中每 一步骤的作用,每一个处理意义以及各步骤之间的联系,从中学习解决问题、研究事物的方法。例如,在观察 植物细胞有丝分裂实验过程中,大致为:培养10%hci解离漂洗染色压片。 要让学生了解根尖放在10 %hci溶液中是为了溶解细胞间的果胶质, 使根尖细胞间变得松散,便于压片,否则根尖细胞很难压散,不利 在镜下观察。另外,通过10%hci的处理,使细胞迅速死亡, 让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲 洗解离液(10%hci),否则影响染色效果。 又如用龙胆紫或醋酸洋红溶液染色的目的是,这两种染料易使细 胞核内的染色体着色,从而增大细胞核与周围部分的反差,便于观察染色体分布和变化,压片的目的是使细胞 分散开,变成单层,否则光线无法透过会影响观察。加清水是起润滑剂和利于细胞分散的作用,压片时,在盖 玻片上再加一片载玻片的目的是防止手指与盖玻片直接触压,会将极薄的盖玻片压碎(在镜下观察前应将载玻 片取下,并注意不要让盖玻片移位)。在叶绿体中色素的提取和分离实验中,制备滤纸条时,应让学生了解将 滤纸剪成长10厘米是因为胡萝卜素在纸条上扩散的距离约为9 厘米左右;宽1厘米是利于划出齐而均匀的滤液细 线, 去两角为了使层析液在纸条上扩散速度均衡,后两者都是为了扩散出四条平行的色带。在距去两角的一端 1厘米处用铅笔画一横线, 目的是为划滤液细线提供参照线并且防止层析时在盛有3毫升层析液的烧杯(100毫 升)中,滤液细线被层析液没及。划滤细线时还应让学生知道干燥后重复划2—3次,是为了增加色素的分子数 ,以便在纸条上走出四条明显的色素带来。如果在不干燥的情况下连续划线,色素会随滤液中的液体(如丙酮 )在纸条上的扩散而扩散,划出的滤液细线较宽,其结果是相邻的两条色带会发生部分重叠。因此,在实验中 ,应根据学生程度和涉及原理的难易不同,由教师讲清或提出问题让学生思考,使学生既知道实验应怎么做, 也知道为什么这样做。 三、培养学生善于分析实验现象 在实验中,经常存在着对实验最后结果的记录,而轻视对实验过程中间出现某些现象的记录,重视结果而 不重视分析结果,重视对成功实验的肯定,而不重视对实验中的失败查找原因等现象。这不利于学生实验能力 的提高。例如,在观察植物有丝分裂的实验中,在显微镜的某个视野中,要让学生了解为什么看到的细胞多数 为间期的细胞。在质壁分离和复原的实验中要让学生了解液泡的体积大小、颜色变化如何。在叶绿体中色素提 取和分离实验中四种色素彼此分离的原理是什么,这一原理单靠高中教科书中的知识还不够,应让学生了解滤 纸是一种吸附剂,层析液是一种展开剂,四种色素的化学结构和性质不同,它们在滤纸上吸附能力不同,在层 析液中(展开剂)溶解度不同,因此,四种色素随着层析液在滤纸条上的扩散速度就不同,胡萝卜素溶解度大 而吸附力小,扩散速度快,叶绿素b溶解度小而吸附力大,扩散速度则慢。 在实验中,因某种原因,个别学生的实验结果不明显或失败,老师应指导学生查找原因。如叶绿体中色素 提取和分离的实验结果四条色素带部分或全部不明显,老师可提示:(1)是否丙酮用量过多, 滤液太稀;( 2)是否用的新鲜叶,是否用的全部是幼嫩的叶;(3)划滤液细线时是否重复的次数少了一些;(4 )层析时 滤纸条上的滤液细线是否被层析液没及过。在质壁分离和复原的实验中,有的学生很快就观察到质壁分离和复 原现象。但有的学生虽然在步骤方法上都按要求进行了,但没有发现质壁分离现象,教师应启发学生寻找原因 :取下的表皮是否是死亡的角质层细胞?是否由于未用蔗糖溶液浸泡材料?是否蔗糖溶液被原清水稀释而造成 浓度不够?是否视野太亮,反差度小而未能看清?还有的学生虽然质壁分离了却不能复原,教师也询问一下, 是否蔗糖溶液浓度自行加高了?是否质壁分离时间太久而造成细胞死亡? 总之,在生物教学过程中,教师应加强对学生的能力的培养,定会事半功倍,全面提高教学质量。
生物教育教学论文:谈职业倦怠对生物学科教育教学的影响 教师职业倦怠已不是一个新鲜的话题,其结果对教师自身和对学生发展都会产生不良后果,但不同学科的教师,职业倦怠时产生的影响并非都是一样的,对于生物学科教学,其对教学影响更甚一畴,主要是因学科特点不同而造成的。其影响主要体现在以下几个方面。 一、科目地位是促成生物教师倦怠心理的主要因素 生物学是一门传统的自然学科,具有自身的特点,是一门实践性和现实性极强的学科。要想上好一堂生物课,课外所需的准备往往超出课上45分钟的若干倍。一个刚出大学校门的年青教师,满怀激情踏上所任学科的教学岗位,但现实却是如此:初中升学生物时不检测,更不列入中考测评记分学科,生物课程设置遭到排挤和冷落。事实上,生物学科上得好也不一定得到家长和学校的任可,试想,考试升学在即,哪一位家长哪一所学校的领导会支持自己的小孩、学生多花时间去学习升学不考、不记分的科目?得不到家长、甚至教师的认可,教师的激情遭遇冷水,消极也在情理之中,满腔的热情只能随现实而逐渐消退,倦怠也极易形成。 二、职业倦怠在生物教育教学中的负面影响 倦怠的心理导致了职业态度紊乱,无心从教,情绪消极低落,倦怠的形成导致教学动力丧失。我们常说,要想给学生一碗水,教师必须有一桶水,这一桶水从何而来,是教师的职业责任,然责任的延续需要动力来维持和支撑,更需要教学中的成就感来支撑,没有动力,教学将显得平静而无生机。在教学中具体体现为:不面对课题,随意备课,不作教学准备;不分析学生对生物知识了解情况;随意上课,无心面对课堂,随意讲解,不求教学质量;负面心理影响学生发展,不与学生交流沟通,方法生硬。 生物学科教学,教学准备功夫往往在课外,比如《在人体内物质的运输》这一章学习中,讲到《输送血液的泵——心脏》这一节时,心脏结构挂图、心脏结构模型或猪的心脏三者中至少要有其一,需要教师在课外做好充分准备,在教学中让学生体验,增加学生的感性认识,使学生容易理解,这样才能把抽象的知识具体化。倦怠会关闭教学准备的大门,教师教学能力会倒退便是意料之中的事,更谈不上教研和创新了。 作为学生,兴趣是最好的老师,是学习的原动力、成就感,同样是学习的催化剂,它对学生自觉学习生物知识和运用生物知识有着特殊的作用。消极教学,则无法提高学生学习的积极性和主动性,更谈不上激发学生学习的兴趣性。 教师引进门,修行靠个人,这虽是句老话,但却说出了教师在教学中的地位是不可替代的,引就是激发,想办法挖掘学生的学习兴趣、开启学生的心智之门。良好的开端是成功的一半。在生物教学中,联系生活实际就是教学的“引”子,培养学生兴趣的源泉。在血液环的途径讲解中,我们常有这样的设疑,某某人得了某某病,当护士在手背打点滴时药物到达病变部位时要经过哪些途径,这类题为本章节的一个基本检测点,也是检测学生是否学以致用的最佳题型之一。 与其说是设疑,更应该说是引导,是激发学生学习生物学科常用的一种教学模式,生物教学素材的信手拈来,教学方式的灵活多变,丧失激情的教师是无法做到的,更何况长期倦怠的教师。再有教学中,倦怠心理教师往往在讲解中讲得比较肤浅,不愿花时间了解自己和自己所生存的环境,解释和解决生活中出现的问题,不去联系学生周围存在的相关生物学问题,如,生物与农业生产、生物与卫生保健、人的生老病死、生物与环境等的关系;不作深入介绍,如,基因工程、基因技术与人类关系等当前生物学领域的前沿科学,就难以让学生知道学习生物的重要性和实用性,更难以激发学生学习生物学的兴趣。 三、职业倦怠对学生身心发展的影响 学高为师,身正为范,这是师范院校的座右铭,新世纪教育的发展给教师提出了更高的要求,要求教师必须了解学生,尊重学生。倦怠消极的情绪,在课堂教学中,往往做不到管教管到,甚至任学生自由做与上课无关的事。在生物教学中,在演示、实验、展示环节中,只会使课堂纪律混乱,教学秩序失控,无法完成教学任务,更谈不上什么教学质量。在与学生的交往过程中,教师的言行举止会影响学生,使消极思想在学生中延续,其结果只会导致教师厌教、学生厌学,造成恶性循环和不良的社会影响。 生物教育教学论文:医学微生物学教育教学方法分析 [摘要] 一个好的医生或医护人员,除了应有精湛的医术外,还应具有很强的责任心和高尚的医德,因此医学人文精神对于医护人员而言是不可或缺的,这不仅可以提高医疗服务水准,还能使医患关系更加和谐,提高医护人员和病人之间的相互信任。医学微生物学是基础医学中一门重要的学科,本文结合教学实践经验,探讨在医学微生物学教学中加强人文医学教育的必要性及途径,促进医学人文教育的发展。 [关键词] 医学微生物学;医学人文教育;教学方法 医学人文教育是医护人员素质教育的重要部分,医护人员除了在学习当中掌握医学科学知识,还要在科学知识的基础上提出新的医护理念、预防观、卫生观等等,这样才能更好的满足人们对卫生健康的需求和保障,促进医患关系的和谐发展。医学微生物学是一门连接基础医学与临床医学的桥梁学科,是医学基础理论体系的重要组成部分。这门学科,一方面要求学生掌握与医学相关的病原微生物的主要生物学性状、致病性与免疫性、微生物学检查和诊断方法及防治原则等理论知识,从而为学习临床相关的感染性疾病以及超敏反应性疾病打下坚实而牢固的基础;另一方面,要引导学生了解和掌握一些与医学微生物学相关的观念和原则:如无菌观念、交叉传染、杜绝“滥用抗生素”等原则,这些观念和原则的把握,会使学生更好地将所学知识运用到学习和实际工作中,有助于学生个人和职业素质的进一步提升[1]。 1医学人文精神的内涵 医学人文有着悠久的历史。一百多年前,加拿大著名医学家及教育家威廉•奥斯勒说:“医学是一种专业、而非一种交易;它是一种使命,而非一种行业;从本质来讲,医学是一种使命,一种社会使命,一种人性和情感的表达。这项使命要求于你们的,是用心要如同用脑”。“人文”一词源自拉丁文“humanists”,指的是人性与教养,也指人的精神文化[2]。人文涉及面很广,包括文化知识、宗教信仰、道德伦理、风俗习惯等,只要是与人类精神活动有关的内容都可以归属于人文的范畴。而医学人文精神是指在医疗实践过程中要敬畏生命、崇尚健康、维护尊严、抚慰心灵,简单来说,就是以病人为本的精神,从人性出发,关心、关怀和尊重病人,其核心是“以人为本”,具体体现在对生命价值和生命意义的尊重和敬畏,发自内心地关爱病人。医学人文精神主要包括“知”和“行”两个方面:“知”是理念,即以人的生命和尊严为主旨,把人的发展完善和精神自由的信念深植于心;“行”则是实践层次,即在医疗实践活动中,医务人员应一切以病人为中心,急患者之所急,忧患者之所忧,为维护患者的生命健康而努力[3]。当前,许多医院频繁发生恶性暴力事件,医患关系日益恶化,这与少数医务人员职业道德的缺失也有一定的关系,因此,医学生在学习阶段更应注重素质教育,强化医学人文精神培养。 2医学微生物学教学中人文精神培养的方式与途径 2.1教师加强重视,转换角色 在现代教育理念中,教师的天职是教书育人。教书是把自己的知识、学问传授给学生,而育人则是把学生培养成具有正确的道德观、人生观、世界观,使学生成为正直、善良、有益于社会的人。因此教师不仅要求满腹经纶,还必须具有高尚的道德品质,教师只有具备了高尚的师德,才可能把“育人”恰如其分地渗透于“教书”之中。这就要求教师要与时俱进,转变角色,不能把自己仅局限于教师的角色,除了传授知识外,还应该能够传承一种精神,一种人文关怀的精神。所以,教师在授课中不仅要给学生传授科学知识,还要把医学人文的精神文化传承给学生,言传身教,让学生充分体会到医学人文精神的内涵,培养他们关心、关爱、理解别人的精神和责任,只有这样他们离开学校进入社会才能更好地治病救人、服务于病人和社会。因此,在医学微生物学的教学中,教师同样要转变角色,在传授知识的过程中结合本学科相关内容把医学人文的精神传递给学生,促进医学人文教育[4]。 2.2采用多种教学方法,促进医学人文精神的培育 强化学生的自身感悟。医学微生物学所涉及的病原体种类繁多、内容庞杂,且各章节之间逻辑性不强,学习过程中学生普遍反映本学科易于理解但难于记忆[5]。传统的讲授式教学法,是以教师为主体,全程采取灌输式教学,这种方式不利于学生对医学知识的理解、掌握和运用。医学人文精神的培育必须改进教学方式方法,如采用以案例为先导、以问题为基础的启发式教学方式,调动学生学习的积极性,注重培养学生自主学习的能力和团结协作的合作精神,积极开展情景模比、课堂讨论、课外阅读及学术研讨,鼓励并创造机会让学生说出自己的感受和观念,使医学生通过自身体验把人文价值理念内化为医学人文精神。实验与理论相结合,将医学人文教育融入实验教学。医学微生物学是一门重要的医学基础课,也是一门实验性很强的学科,实验教学是其重要的组成部分,对保证教学质量、提高教学效果起到很重要的作用。如在实验操作过程中,注重培养学生的无菌观念,设计“空气的细菌学检查”试验,让学生充分体会到细菌无处不在,应时刻注重无菌操作技术,防止污染,为以后工作中防止医院内感染的发生及传播打下良好基础;而“口腔、手指的细菌血检查”试验,让学生能更深刻地理解正常菌群与条件致病菌的概念,认识到自然界大部分微生物为正常菌群,有些对人类无害而有利,微生物与人类、与自然界和谐相处,密不可分,只有少数才会引起人类疾病。 2.3针对社会热点问题,加强医学人文精神教育 2.3.1抗生素滥用与“超级细菌”的出现 青霉素的发现是人类历史上最伟大的发现之一。自1941年青霉素应用于临床后,人们相继发现了上万种抗生素,其中200余种抗生素应用于临床治疗。抗生素的广泛应用可以说挽救了无数生命,至今抗生素仍然是感染治疗过程中不可缺少的药品。然而随着抗生素的广泛使用,引起人类疾病的许多细菌已经对其产生了耐药性。而人类抗生素的滥用加剧了微生物对抗生素的耐药程度,特别是近年来出现了对多种抗生素耐药的多重耐药菌株,甚至是“超级细菌”。超级细菌不是一个细菌的名称,而是一类细菌的名称,这一类细菌的共性是对几乎所有的抗生素都有强劲的耐药性。随着时间的推移,超级细菌的名单也越来越长,主要包括产超广谱酶大肠埃希菌、多重耐药铜绿假单细胞菌、多重耐药结核菌、泛耐药肺炎杆菌等。为了减缓细菌耐药性及超级细菌的出现,要求医生合理规范使用抗生素,应严格掌握抗生素的适应证、禁忌证,以及药物的配伍禁忌,或根据药物敏感性实验,选择敏感的,毒副作用小的抗生素用于临床治疗;严格控制预防性抗生素的使用,并在使用过程中,加强耐药监测。 2.3.2正确认识艾滋病,消除恐艾与歧视 当今社会环境下,人们对艾滋病的认识仍存在不少误解与偏见,针对这一现象,在人类免疫缺陷病毒这一章节的教学过程中,有针对性地重点介绍该病毒的传播途径主要为性传播、血液传播和垂直传播,让学生充分认识到尽管目前我们尚不能治愈艾滋病,尚未研发出预防艾滋病的有效疫苗,但是通过宣传教育,严格控制血液和血制品,以及提倡安全性行为等一系列积极有效措施,HIV的传播是完全可以控制的。同时,我们也必须承认当前HIV感染率仍居高不下的事实,分析原因,这与艾滋病患者被歧视、不安全性行为、医疗机构的商业利益驱动等种种因素密不可分,归根结底是个人道德、医生医德等医学伦理素养缺乏所致。这就要强调学生要有职业责任感和社会责任感,不仅要积极宣传预防,还要以身作则,洁身自好,同时教育学生应该正确对待艾滋病患者,培养学生尊敬他人、理解他人的优秀品德。在学习科学知识的同时,将人文精神培育贯穿其中,将医学人文理念真正渗透到医学学习过程中,引导学生形成正确的信念。 3结语 现代教育的培养目标包括知识、技能、情感,三方面缺一不可,特别是医学不同于其他科学,研究对象是人,服务对象是患者,所以医学具有其特殊性,因此,医务工作者除了要求有精湛的医疗技术外,还必须具备高尚的医学人文素质,这样的医务工作者才会懂得珍惜生命,尊重患者,真正做到“除人类之病痛,助健康之完美”,因此医学生人文教育更为重要,在授课过程中将人文素质教育有机融入到专业课,这就需要教者精心的构思和设计;此外,人文素质教育相关案例也需要与时俱进,只有这样才能达到预期教学效果,同时促进医学生的医德教育,使学生更能胜任将来的工作岗位,在某种程度上缓解医患关系,促进医学教育和医患关系的和谐发展。 作者:张金平 曾静 胡晓艳 单位:西南医科大学病原生物学教研室 生物教育教学论文:高中生物素质教育教学分析 一、教师在高中生物教学中落实素质教育方面所存在的问题 (一)教学观念固化,评价标准单一 部分教师教学方法和教学观念未跟上国家新课改步伐,未真正理解素质教育的内涵,采用的仍是“千人一面,万人一书”的教学模式。具体表现为:一些年龄稍大的教师过分强调教师的威严,教学中以教师为中心,教学方法过于陈旧和单一,仍以传统的“满堂灌”为主,对合作学习、小组学习、探究学习等方法认识不足;某些教师对素质教育理解上存在误区,例如,有教师认为高中生物实验教学中进行素质教育只会使学生在实验室打闹嬉戏、浪费时间,根本学不到真正的知识;部分高中生物教师的教学目标是提高高考升学率,教学内容仅以考试大纲为依据,单方面、机械地向学生灌输知识,甚至挤占学生周末的休息和体育锻炼的时间,未考虑学生全面发展的需求。就评价方式而言,分数仍是教师评价学生的唯一标准。部分教师只关注学生的考试结果,忽略学生在学习过程中的努力程度、人格发展和实践能力的提升。为了激励学生考取更好的成绩,一些教师往往将学生奖学金、助学金的评定与考试分数直接联系起来,甚至在学生的褒扬与批评方面有意袒护高分学生,最终造成学生只注重结果不注重过程的错误观念,甚至出现考试作弊等行为。目前,应试教育之风盛行,以考试分数作为评价学生的唯一标准仍是当前我国高中生物教育普遍存在的问题。 (二)知识储备不足,专业技能欠缺 专业素养是指教师的专业知识结构与专业技能(课堂监控、演示讲解、练习指导等)。高中生物教学要全面提高学生的生物科学素养,培养学生的实践能力,这就要求学生积极主动地投入学习中。在学生的自主探究中,学生会问出各种五花八门的问题,教师要做好学生的指导者,就必须具备全面、扎实的生物专业知识和精湛的专业技能,而部分教师的专业知识和专业技能还有所欠缺。有关调查显示,一些地区高中生物教师整体素质不高,甚至出现教师短缺的现象。 (三)职业倦怠突出,心理压力过大 教师的工作是一项重复性的工作,因此,在高中生物教师职业倦怠现象较严重。调查显示某些地区高中生物教师普遍存在职业倦怠现象,个人成就感丧失严重。严重的职业倦怠表现为:工作热情偏低,情绪不够稳定,教学中安于现状,不追求自身素质的提高,对新课改与素质教育的提倡表现冷漠。目前高中生物教师不仅要面对学生结业考试和高考的双重压力,还要承受着来自学生家长、学校、社会等多重压力,高强度的职业压力易使教师忽略素质教育在教学中的实施。 二、从教师方面探讨高中生物教学中推进素质教育落实的策略 高中生物教学中,教师为主导,学生为主体。教师在教学中必须认清自身的主导地位,还原学生的主体角色,善于从工作当中总结经验,全身心投入到教育事业中。教师要推进素质教育的落实,需从以下四方面开展工作。 (一)加强转变观念,丰富评价方式 针对当前高中生物教师以传统教育方式为主的现象,首先,学校需提高教师对新课改的认识,正确理解素质教育的内涵,可通过学校宣传教育、专家讲座、同行交流等方式开展。其次,教育部门应根据学生的发展要求,联系当地学校、社会环境的实际情况,充分重视学生的个性化和社会化发展,将学生的全面发展与终身发展作为教学目标,切实保证学生德、智、体、美和劳动技术等综合素质的全面提高。再次,开展素质教育的同时,教师需重视学生综合素质的提高,使其与考试成绩成正相关发展,促进素质教育的真正落实。此外,评价学生的方式应多样化和科学化。实验教学中,可以将学生的合作能力、实验设计的能力、动手能力等适当量化,加入总考核测评。日常教学中,可对学生平时生物课上回答问题是否积极和准确、是否帮助其他同学学习、与人相处是否和谐、学习态度是否端正等适当进行点评和勉励。期末生物总分测评中,应将学生的实验课表现、日常表现、期末考试卷面成绩等以一定百分比的形式加入。 (二)升华知识技能,提升职业素养 高中生物课程分为必修与选修两个部分,内容覆盖广泛,涉及范围涵盖植物学、动物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、微生物学、生态学、生物化学、人体解剖生理学、免疫学等。因此,专业知识结构方面,高中生物教师需要具备丰富、全面、系统的知识体系,以满足教学过程中学生对知识的需求。此外,为获得理想的教学效果,教师还需要具备教育学、教育心理学、班级管理、课程与教学论等相关教育理论知识和较高的教学技能,将知识用生动、形象的语言以最佳方式传递给学生。提升教师职业素养有多种途径:可通过积极参加各种相关培训,学习国内外先进的教学理念和优秀教师高超的教学技能,并结合到自身实际教学中。或者通过网络视频或现场观摩优秀教师授课方式,也是提高教学技巧的有效途径。还可通过同行相互听课和评课,了解自身教学中的不足,并加以改正。此外,在教学过程中也要定期总结,努力完善自身教学观念与提高自身教学技能。 (三)创新工作方式,避免职业倦怠 研究表明,教师职业倦怠与教师的心理健康、职业压力、职业幸福感存在一定关联。教师创新教学和管理方式可避免职业倦怠,第一,根据教学内容采用不同的教学方式组织教学,增强教学的新颖感;第二,不断加强自身学习,丰富教学内容,完善教学方法;第三,关心关爱学生,尽可能地发掘学生的闪光点,从德智体美等多个方面肯定学生,而不单从考试成绩评价学生;第四,着眼学生的长远发展,为学生的未来和终生着想,而非片面追求自身利益和当前利益;第五,与学生建立平等和谐的师生关系,尊重学生,经常与学生进行沟通,创造轻松、愉快的教学环境。除此之外,加强同事之间的交流合作,与同事建立良好的人际关系,也是减少职业倦怠的有效途径。 (四)注重教学环节,提高教学效率 高中阶段学生的智力处于逐步完善期,在学习上普遍存在“最近发展区”,若给予学生适当的强化和引导,定会最大限度地发展学生的智力并提高学生的能力。第一,课前布置预习任务,培养学生独立获取知识和解决问题的能力。如:在学习“ATP的主要来源———细胞呼吸”之前,教师提出问题“:有氧呼吸和无氧呼吸的过程及特点是什么?举例说明两者在生产生活中的应用有哪些?”,学生通过预习对问题有一定程度的理解和掌握,同时也能明确困惑所在,上课时能把注意力集中在难点和重点。第二,课堂逐步引导,激发学生的兴趣并启发学生的创造性思维。如:在学习“细胞核———系统的控制中心”时,教师可通过资料分析,引导学生得出细胞核的功能,继而再由“细胞核为什么功能如此强大,居然能够成为细胞的‘大脑’和‘控制中心’?”激发学生对学习细胞核结构的兴趣,促使学生形成结构与功能相统一的认识,进一步培养学生的逻辑思维能力。第三,课后设置复习,教师可通过难易相当、形式多样的习题和课后任务,巩固已学知识并锻炼学生的实际应用能力,提升学生的创新能力,增强学生对知识的融贯。如:通过实验探究设计、模型设计、调查研究、私人访谈等课后任务布置,并采用个人或小组展示、比拼等形式进行评比,激起学生执行任务的决心和战胜困难的勇气。 作者:杨翠 刘夕芳 李艳红 单位:西华师范大学生命科学学院 生物教育教学论文:初中生物环境教育教学论文 一、创造学习情境,让学生了解到环境教育的重要意义 以“生态系统”的教学为例,教师可以引导学生观看多媒体视频,由于我国部分地区环境保护做得不够好,我国的绿地已经逐渐减少,绿地减少使得当地温度变高,土壤缺少水分而沙漠化,沙漠化的地区绿色生物变得更少,生物也不能在此地生存,继而人类也不能在此地生存。该视频片断说,像这般沙漠化的地区在我国变得越来越多,如果持续下去,我国将是一个不适宜人类生存的地方。教师引导学生继续思考,目前经常出现的雾霾问题、温度升高的问题,学生从多媒体视频中理解到环境问题的严重性,又从自己身边的例子感受到改善环境问题迫在眉睫,他们就能够感受到环境教育的重要意义,愿意自主吸收与环境教育相关的知识。学生愿意自主学习,教师的课堂教学会更有效,而有效的教学又能推动环境教育的展开。 二、探索知识规律,让学生领悟到科学探究的方法 在有效教学的理论中,如果强行塞给学生生物理论,学生不仅不会对这些知识感兴趣,也不会意识到这些概念的真正意义。初中生物是一门要求学生自己探索知识的课程,只有在探索中他们才会找到解决问题的方法。在学生意识到环境教育的重要性后,接下来他们就会迫切想要了解怎样做才能改善未来的环境?教师可以引导学生探索以下日常生活中容易看到的现象:树皮中有白蚁类的昆虫,这些昆虫依附于树木提供的营养而生,啄木鸟食昆虫而生活,啄木鸟死后尸体被细菌分解,细菌能够存活,细菌分解后的营养物质成为土壤中的腐殖质,树木吸收腐殖质中的营养,它们生长得更茂盛,茂盛的树木给昆虫提供更多的营养。教师可以引导学生思考,它们之间是什么关系?学生经过思索能够发现它们属于食物链的关系,如果食物链中任何一个环节断掉,那么与之相关的生物都将不能存活。这时教师继续引导学生思考,我们目前的环境为什么会恶化呢?学生经过思索就能感受到我们的自然环境就是一个大的食物链,人类在这个食物链的顶端,现在我们亲手破坏了绿色植物,这导致整个生生不息的食物链遭到破坏,所以我们必须付出代价。想要改善环境,首先就要从恢复食物链开始,而恢复食物链第一要务,就是要做好绿化工作。学生通过探索知识规律,就能够明白解决环境问题最终的方法就是做好绿化工作,而做好绿化工作的根本,就是从现在开始重视初中生物知识的学习。教师要应用有效教学理论引导学生探索知识,让学生在探索中培养自己的思维能力,并促使让他们努力地学好环境保护相关的知识。 三、重视知识实践,让学生寻觅到环境教育的宣传途径 在有效教学理论中,如果学生仅仅只是学习理论知识,他们依然无法真正理解学习知识的意义,如果能够让学生把学过的知识运用到实践中,他们就能够利用自己的知识去解决问题。当学生意识到学好初中生物知识能改善自己的生活时,教师就可以引导学生去进行调查,比如,要求学生去调查自己居住的小区、街道的绿化情况,并让学生思考怎样运用学过的环境知识才能改变现在的生活环境。学生经过实地调查就能发现,虽然我国现在很重视绿化工作,可是在生活中很多人依然没有环境意识,破坏环境的事情时有发生。学生发现了问题,就会积极思考要怎样宣传才能让周围的人了解环境与人类之间的关系,让周围的人不再破坏环境。学生一边学习一边进行环境保护的宣传,教师的环境教育才会变得更有效。使用有效教学的理论能够推动教师的环境教育工作,它使整个初中生物教学变得更有效。教师可以以环境教育为例,进一步思索如何在课堂上开展有效教学。 作者:管砥霞 单位:江苏省盐城市田家炳中学 生物教育教学论文:初中生物教育教学的有效性 一、现阶段初中生物教育教学中存在的问题 受传统教学思维和教育模式的影响,初中生物在教育教学中也存在着知识灌输式的教学方法。教师在讲台上滔滔不绝,学生安静地听讲,中途穿插着教师的提问,这是教师一直以来所采取的最普遍的教学方式。在这样的教学方式下,学生处于被动地位,其课堂参与程度低,学习效率低,学习的积极性也不高,生物教学的有效性差。这种教学模式主要是由于教师长期僵化的教学观念导致的,传授知识一直以来是大多数教师的教学目标,而对学生创新能力和自主能力的培养则完全忽视。同时,在升学率的压力下,教师以学生的考试成绩为最终目标,以知识掌握的牢固与否作为提高学生考试能力的保障。因此,教师一直将知识的灌输作为课堂的主要任务,将每节课的知识内容安排得满满当当,学生忙于记录教师所讲的内容,很难有独立思考的机会。在这种教学观念和教育思维的指导下,教师教学的重点多为枯燥的理论传授,侧重对书本知识进行梳理、讲解和补充,而不注重对学生感性思维的培养,缺乏相应的实验课,导致学生对生物知识的理解停留在抽象的理论上,对存在于现实生活中的生物现象和问题却不甚了解,使生物教学趋于理论教学,忽视了其实用性。 二、完善初中生物教育教学,提高教学的有效性 要想对生物的教育教学进行改进,提高其教学的有效性,就需从教师的教学思维和教学能力上进行改进,使其不断与时俱进,与时代相适应。 (一)教师要改变传统的教学观念,对教学目标进行重新设定 注重培养学生的学习兴趣和自主学习的能力,“授人以鱼,不如授人以渔”,教师要注意向学生传授学习的方法,而不仅仅是现成的知识内容,防止学生丧失自主学习的能力。此外,一言堂式的教学方法,还会导致学生学习的积极性和主动性下降,束缚学生的思维,于生物教学无益。 (二)教师要改变教育方式,提高自身的教学能力 1.改革传统的课堂学习模式,鼓励学生进行讨论创新思维往往是在讨论的过程中激发出来的,教师应该鼓励学生在课堂上进行积极的讨论,而不应为了强调严肃的课堂纪律,紧闭了学生的思维。教师可以对学生进行分组,或者由学生自由组合,集思广益,对生物课上的一些课后问题进行讨论。例如,教师在讲解蝗虫的有关知识之前,可以提出一些诸如“蝗虫是靠什么感知外界信息的”这类问题,学生通过自己的常识和对昆虫的了解,查阅相关的书籍,提出自己的观点。不论观点正确与否,教师都应鼓励学生说出自己的理由。在这样的氛围下,学生能够调动自己之前所学的知识和日常生活的见识,积极讨论,组织答案,这个过程对学生学习思维的锻炼有很大的作用。 2.重视生物实验和实践活动 生物课是一门实用性和实践性都很强的课程,然而在许多的教学中,教师都只注重学生的理论和书本知识,忽视了实验课的重要性,这不利于刚刚接触生物知识的初中生对生物得到直观的理解。因此,教师应该在相关理论知识讲完后,积极组织学生进行实验课,让学生自己在显微镜下观察细胞的结构,自己动手看细胞在不同酸碱情况下的变化。学生对这种环境下学习的知识记忆能力更强,同时更有学习的兴趣。另外,教师要积极组织学生到户外观察一些生物现象,捕捉昆虫仔细观察,了解他们的居住环境和生活习性,不仅可以加深学生对知识的理解和记忆,更有利于学生在日常生活中养成主动学习的习惯,有利于学生对生物课产生浓厚的兴趣。 3.利用新技术,丰富教学形式 有些生物知识比较抽象,尤其是一些学生不常见的动植物,学生对它们的认知程度低,很难理解。若教师可以通过幻灯片、动画等形式展示出来,则能够给学生以直观的感受,有利于学生的理解。同时一些3D特效做成的,如种子发芽过程之类的动画,可以给学生留下深刻的印象,这是书本上的图片和教师的讲解所不能实现的。 初中生的学习压力大,初中生物教学是学生接触生物知识,真正了解大自然规律的开始,对于学生意义重大。因此,教师应该采取多样的、符合学生特点和心理需要的教学方式,在和谐的课堂和自由的实践中,激发学生的学习兴趣,使学生喜欢和重视生物课,提高初中生物教育教学的有效性。 作者:顾玉文 单位:甘肃省酒泉市玉门市第三中学 生物教育教学论文:中职生物教育教学探索 【摘要】随着我国教育改革的深入开展,当前已经进入科技时代,新的历史时期对中职教育提出了更高的要求,我国中职教育承担着为国家培养高素质人才的重任,生物学科是一门将知识与实践紧密结合在一起的学科,在社会各个领域中得到了普遍应用。中职学校必须及时转变教学观念,认识到中职生物教育教学的重要性,引进先进教学方法,笔者从事中职生物教学工作多年,积累了一定数量的教学经验,本文主要论述了中职生物教学的方法与课程建设等几个方面,希望对我国中职生物教育教学有所帮助。 【关键词】中职;生物教学;方法;探索 最近几年,国家着力进行中职教育教学改革,收到了一定的效果。中职教育承担着为国家培养高素质人才的重任,但笔者通过研究我国当前中职教育现状发现中职教育中存在着一定数量的问题。中职学生都是不能顺利升入高中的学生,本身不具备较好的学习态度,不能主动投入到学习当中。如果在中职教育中教师应用传统教学模式,将学生作为知识灌输的容器,而不顾学生的亲身感受,学生处于被动学习地位,那么更会严重挫伤学生的学习热情,收不到较好的教学效果。在这种形势下,中职学校的生物教师必须尽快转变教学观念,引进新型教学方法,激发中职学生的学习兴趣,重视发展学生的各种能力,才能保证中职学生早日成长为国家需要的高质量人才。 一、及时引进先进教学模式 中职教育教学不应只重视传授给学生较多的理论知识而应该将大量的实践工作经验传授给学生,提高学生的动手动脑能力,教学建设要与当前市场需求相适应。中职教育不同于普通中学教育,有着较强的教育针对性与专业性,应该利用教学活动发展学生的实践能力,保证学生应用学到的知识解决实践中遇到的各种问题,才能得到全面发展。所以中职学校在教育教学活动中要重视发展学生的职业能力,将传授给学生丰富的技能放在重要位置,根据当前市场需求着力培养技能型人才。 二、要认识到生物学习的重要性 笔者调查了学生对生物课的看法,发现很多学生根本不重视生物课的学习,认为学好专业课就可以了,这种现象不利于学生掌握基础知识。教师要利用各种策略使学生认识到学习生物学科的重要性,重视开展思想教育。如讲解生物学的发展史,讲一些存在于日常生活中的生物学知识等,如生长素的发现过程、农业生产中如何应用激素等。 三、帮助学生夯实生物学基础 通常情况下,中职学生的文化基础不能与普通中学相比,笔者通过调查发现,很多中职学生认为生物老师讲课速度较快,学生不能理解。因此生物教师在实际教学中首先要深入研究学生的实际特点,适当放缓讲解速度,帮助学生夯实生物学基础,才能进行深入学习。如果学生具备了坚实的基础知识,那么在实践学习与动手训练中就能解决各种问题,如果学生不具备生物学的基础知识,那么就会严重制约学生的学习热情。 四、在生物教学中引入多媒体教学手段 在生物课教学中引入多媒体教学手段,可以将较为抽象的问题转变为形象直观的学习内容,降低了学习难度。同时多媒体可以播放声音、图像、视频、文字等多种课件,可以有效吸引学生的注意力,调动学生的多种感官同时参与学习活动,激发学生的学习积极性,可以根据学生的实际情况创设教学情景,因此可以收到较好的教学效果。 五、针对市场需求科学设计实验 实验课在生物课教学中具有举足轻重的地位,要想学好生物课就需认识到生物实验的重要性。学生在生物实验中可以提高自己的动手能力,发展专业技能,同时可以发展学生的思维,敢于放开手脚大胆创新。因此做好生物实验实训教学,不但可以巩固学生的理论知识而且也可以提高学生的实践能力。中职学校要在实验实训室建设方面不断加大投入,在设计实验实训内容时,要结合实验实训的开展顺序进行,逐步减少理论验证、基础知识方面的实验,大量增加提高学生操作技能、实用性的实验,保证实验与当前市场人才需求方向相一致,才能为社会培养高质量专业人才。总之,中职学校承担着为国家培养高素质人才的重任,所以要帮助学生认识到学好生物的重要性,着力提高学生的综合素质,生物教师要善于为学生发展创设教学情景,发展学生的主观能动性,利用引进新型教学手段激发学生的学习兴趣,保证学生在生物学习中提高专业技能,才能早日成长为国家需要的高技能人才。 生物教育教学论文:初中生物素质教育教学研究 一、转变教育观念 当前我国在迅猛的发展之中,作为世界制造工厂的地位在稳步提升。作为制造大国,我国当今所缺少的不是普通白领,而是高级蓝领。因此,我们要改变以往对职业学校的偏见,更好地促进职业教育发展。职业学校的课程设置更侧重于专业知识和专业技能。以我所任教的生物课为例,教学不应该仅仅作为知识灌输的工具,而应该是发展学生认知事物、突出实践、提升技能的手段。在素质教育的实施过程中,要彻底改变以往的封闭式教学,让学生走出校门、走进自然,在生活中去探索,在实践中去验证,改变以往填鸭式的知识传输模式,积极培养学生对知识的追求兴趣,把指令性教学变为指导性教学,尊重学生创新能力,让学生看到希望,为自己树立远大的目标,并为之而奋斗。 二、加强观察、实践,注重能力培养 一个人科学文化素质的高低主要包括基础知识和基本技能两方面。生物学科的知识和技能的取得是一个知识与实践相结合的过程,只有通过平时的观察与实验,才能够做到理论知识与实践知识有机结合。同时实践过程也是一个学生思维敏捷的时刻,在这个过程中他们所学到的知识会给他们留下深刻印象。因此,在教学中充分发挥观察和实验的功能,能使学生学得牢,记得活,理解得透彻,从而取得事半功倍的功效。对中学生来说,他们的实践和研究能力比较薄弱,我们可以根据他们现有的知识设计相应的实验课题,提倡创新能力的发挥,让他们运用所学的知识、技能和已有的经验、能力发现去问题,并通过思考去解决这些问题。探索性实验和学生自行设计实验是初步培养研究能力和创新能力的主要途径。在实验教学中,教师可以自己设计安排,也可以给出实验课题让学生自己设计实验方案和实验方法,自己选择实验,培养他们的自主能力,这样有助于他们自身技能的提高。 三、不断提高教师自身素质 教师是素质教育的具体实施者,教师素质的高低直接影响到教学质量,制约着素质教育的成败。著名文学家、科学家张衡说得好:“人生在勤,不索何获。”我们要在生物教学中实施素质教育,并在教育事业中取得成功,毫无疑问地要求每个生物老师不断地提高自身的素质。例如:积极参加教师队伍的普通话、多媒体教学培训、新课程改革教研等各类继续教育活动;每个学期订阅两至三种有关教育的书籍,不断地学习最先进的科学技术,广泛收集生物学科以及相关学科的发展信息,进行知识更新等。通过学习,教师自身的道德素养、知识素养、技能素养、理论素质会不断提升,从而潜移默化地影响学生,开拓和推进素质教育,是适应21世纪教育的需要。 四、加强实验,提高实验开出率,重视劳动技能的培养 生物学科的性质决定了它是一门以实验为基础的学科,而实验是实施素质教育的一个重要内容。实验教学的目的有:(1)激发学生学习兴趣;(2)获得和巩固基础知识;(3)培养实验操作能力;(4)培养观察和实验记录能力;(5)培养实事求是、严肃认真的科学态度和学习方法等。其中生物实验操作技能、实验能力和严肃认真的科学态度和学习方法是学生进一步学习和将来走向社会所必备的基本素质。为了加强实验教学,更好地满足学生强烈的探求兴趣,我在初中生物教学保证演示实验和学生实验开出率达100%,借助投影、录像和多媒体等电化教学手段,加强直观教学,并将部分教师演示实验转化为学生实验。教学中要杜绝“黑板上画实验,课堂上讲实验,课下背实验”等纸上谈兵的应试模式,要把教材中的每个演示实验认真做好,就要做到课前进行周密的准备,到实验室或者大自然中去做这些实验,使实验的现象明显,效果良好。实验前要告诉学生一些操作规范和注意事项,实验中要求学生要注意观察,善于思维,联系自己所学知识进行分析判断。实验后要认真做好实验记录,填写实验报告,养成良好的实验习惯。在课外活动中教师应指导和鼓励学生做一些家庭小实验,培养他们善于自学和勇于创新的意识。 五、学生的心理素质培育 当前初中生大多为独生子女,由于社会、家庭诸多因素的影响,其心理素质十分脆弱。作为一名生物教师,在教学过程中对学生渗透心理健康教育,是提高学生全面素质的重要内容。因此,课堂教学时应结合教学内容对学生进行心理辅导,引到他们积极面对、健康发展。如教学青春期发育时,教师可按教材中所规定的内容介绍和讲解一些青春期特征、营养、锻炼和卫生保健方面的知识;对学生进行性心理的产生、发展和性心理健康方面的教育;通过谈心、心理辅导,了解学生的内心世界,找到问题的症结,对症下药,促进学生的身心健康。素质教育在我国的教育改革浪潮中,在科教兴国的强大氛围下,已经深入人心,以后也必将在教育行业中出现全面持续发展。根据我校多年来对素质教育的推进结果来看,学生各个方面的综合素质得到了大幅度提高,学生在工作岗位上得到用人单位的赏识,我们有理由相信,随着素质教育的进一步发展,我国的教育事业必将出现新的色彩。 作者:范兰慈 单位:河北省邢台市威县职业技术教育中心 生物教育教学论文:初中生物启蒙教育教学论文 1.竞争意识的渗透 培养学生的竞争意识是初中教学中十分重要的一点,初中教学处在教育的基础阶段,对学生渗透竞争意识的启蒙教育,有助于学生进入社会后更加容易适应社会生活。 (1)启蒙竞争意识。在初中的生物教学中,会发现许多有关竞争意识的知识,比如适者生存、物竞天择的生物进化论。在学习生物进化论中会发现,生物与生物之间具有复杂的关系,既可以互相帮助,又存在互相竞争。蚂蚁之间的互相帮助、公羚羊为了配偶的互相争斗等,这些生物进化论的知识都在渗透着竞争意识,生物之间会为了食物进行竞争,会为了阳光与水竞争,会为了生存而竞争,在生物进化中,只有不断地竞争,才能生存下去,只有适应竞争的生活,才能繁衍后代。因此,初中生物教学中,要对学生进行竞争意识的渗透。 (2)分析、深化竞争意识。对学生进行竞争意识的培养不能单纯地停留在启蒙阶段,要让学生不断地理解、深化社会生物知识,真正地了解竞争意识的内涵。竞争意识会激励学生不断地成长进步,有助于培养学生的奋斗精神。在生物教学中,生物之间既相互依赖又相互竞争。“为什么蚂蚁之间就可以相互帮助,而公羚羊就要相互竞争呢?”教师要帮助学生深入了解生物之间的关系,了解生态系统的循环,从而了解竞争意识的内涵。将竞争意识运用到学习与生活中,有利于激发学生的潜能,强烈的竞争有助于学生的成长与进步。 2.适应意识的渗透 社会不断在发展与变化,没有什么会一成不变。学生要适应社会的变化,就要拥有很强的适应意识。学生要适应校园的生活,适应教师与同学,在社会就要适应工作,适应环境。因此,加强适应意识有助于学生的发展与进步。 在生物学习中,会发现生物与环境之间的适应,适者生存是生物生存的法则。每一种生物都要适应环境的变化,环境是最不稳定的因素,今天阳光明媚,明天或许就阴雨连绵,生物只有不断地适应环境的变化才能生存,比如生长在悬崖的树木和冬天开花的梅花,都是在适应环境后才得以繁殖。生物还会在结构上适应环境的变化,比如鸟的翅膀、鱼的鳍;在生理与行为上适应环境,比如鸟类的迁徙活动、夏眠与冬眠等。生物教学都在讲述只有适应周围环境的变化才能生存发展,21世纪的社会需要的是全面发展的高素质人才,只有培养学生的适应意识,才能使其在社会中生存下去,只有培养适应意识,才能在社会中取得成功。为适应社会的需求,学生必须有很强的适应意识,因此对学生进行适应意识的启蒙教育是十分重要的。 3.整体意识的渗透 科学发展观要求学生从整体出发观察与思考事物,整体意识的培养,可以促进和谐社会的发展。 生物体是一个整体,生态系统也是一个整体,在初中生物的学习中,要培养学生从整体出发去分析生物的结构的能力。比如人是一个统一的整体,其各项生命活动由各个系统完成,神经系统、血液循环系统等八大系统既相互独立又相互作用,它们密切配合、协调活动,共同完成各项生命活动。在进行生物教学时,要潜移默化地进行整体意识的渗透,不断培养学生的整体观念,让学生在看待事物时,从整体观念出发,用联系与发展的观点思考问题。 启蒙教育教学旨在培养学生的现代意识,以适应现代教育与科学发展的需要。现代意识是一个中学生必有的素质,更是一个公民要拥有的意识。初中生物教学要不断深化对现代意识的理解,加强对中学生现代意识的培养。初中生物教学重点在于培养学生的启蒙意识,将教材知识与生活相结合,实现教学目的,为社会培养全面发展的高素质人才。 作者:周卢婷 单位:扬州大学附属中学东部分校 生物教育教学论文:高校生物教育教学情境综述 一、创设高校生物教育教学情境的方式 1.通过实验课程创设高校生物教育教学情境实验是生物学学习的基础,通过不同的实验激发学生的学习兴趣,在实验的过程中得到了实际操作的锻炼,可以更好地激发学生的求知欲望。同时,在创设实验课程的生物教育教学情境下,学生更好地形成了对生物实验这个新领域的好奇,通过实验也可以使教学过程更加生动、更有乐趣。既锻炼了学生的动手能力,也加深了学生对于知识框架的理解与运用。2.通过生活中的现象创设高校生物教育教学情境在日常生活中,生物学的现象无处不在,培养学生善于发现的能力。偶尔组织一次踏青活动,在更加贴近自然的环境中,感受自然,感受生物的存在。一次虫鸣、一次鸟叫都是生物学的探索与发现。让学生发现生物学一直就在自己身边,这种贴近的生物学的感觉,会给学生一种正能量,激发学生的学习欲望。3.通过热点聚焦创设高校生物教育教学情境选取当前国内国外有关生物学的热点问题,类似于美国“生物圈2号”、太空培育植物等情况。对这些内容进行扩散与细分,创设热点汇焦型的生物教育教学模式,让学生参与进讨论的过程,激发学生的自主思维能力。保证学生对于高校生物教育教学的学习热情,进而提高在高校生物教育学习方面的效率。通过创设高校生物教育教学的情境,可以极大的激发学生的自主创新以及学习动手能力,根据现有的教学材料,在教学目标不偏移的情况下对高校生物教育教学情境进行创设,使学生得到全面能力的发展。4.多样化教学手段通过高校的硬件设施,例如多媒体技术的运用,对生物学教育教学课程进行生动的讲解。依靠各类辅助工具,给学生营造一个图文并茂的学习情境。充分激发了学生的学习兴趣。改变传统的教学手段,创造一个相对轻松、活泼的教学环境,更有利于激活学生的学习欲望,提高生物学教育教学的效率。利用多媒体直观的表现出生物学教学过程中的重点,克服传统教学手段单一的问题,综合利用各方面的硬件设施,对生物学教学做好一个铺垫作用,对学生在生物学学习上做出积极的贡献。 二、创设高校生物教育教学情境的意义 传统的高校生物教育教学因为其治学严谨的特点,无法对于抽象的概念做出有效的表达。通过创设高校生物教育教学来达到提高教学效率的目的。由于社会的发展步伐迅速,高校的硬件设施得到不断的改善,给我们改善高校生物教育教学模式提供了极大的便利。让生物学回归到生活本身,通过创设不同的教学情境,来达到激发学生学习动机的目的。就生物学学科的本质来说,它源自于生活却高于生活,通过对生物学进行专业性、系统性的学习,可以达到更好的服务于生活的目的,形成“生活—生物—生活”的一种良性的循环。从宏观上看,设立高校生物教育教学情境的目的不仅仅是为了达到激发学生学习兴趣的目的,而是为了更好的让学生在生物学学习的过程中得到提高、得到全面性的发展,使之更好的运用于生活,达到源自生活服务生活的目的。知识在与情境的融合之后,化抽象为生动,便可以让学生化被动为主动,不再是知识的强行灌输,而是学生对知识的主动汲取,主动运用。突破了学习难度,让学生在创设高校生物教育教学情境下,把知识更好的运用于日常,既收获了知识,也得到了能力的提升。 三、创设高校生物教育教学情境的步骤 1.围绕教学大纲,对知识难度进行层级解答创设高校生物教育教学情境的目的是为了更容易的达成教学目标。了解学生对于生物知识学习的兴趣所在,确定教学目标,建立完善的教学结构,循序渐进的培养学生在生物学方面的学习。2.设计教学方案,建立完善的教学框架根据课程目标,建立完善的教学框架,更好的完成教学目标。3.根据阶段学习目标,创设合适的高校生物教育教学情境高校生物教育教学情境的创设,主要是服务于课程目标的达成与开展。因此,创设合适的教学情境,对高校生物教育教学具有重要意义。一般选择要求的原则是:目的性原则、诱导性原则、发展性原则以及理论联系实际原则。4.安排合适的操作实验生物学是一门以实验为基础的学科。因此,单一的进行知识的学习无法满足生物学教学目标的达成。安排合适的实验操作,可以对学生的动手能力、理论联系实际的能力进行提高。5.对存在的问题进行分析改进创设高校生物学情境是一个没有确定模式的教学方式,在教学进程中自然会存在一些不足与问题。要发现这些问题并进行分析讨论,找出合适的改进方式,为下一次教学的开展提供更好的帮助。 四、结束语 在创设高校生物教育教学情境的过程中,我们要立足于生活,选择一个切入点,由点到面全面的对生物学学习进行概括以及辅导。结合教学大纲,确定教学目标,选择合适的教学情境,做到生物学与生活的完美融合。调动学生的学习积极性,达到提高高校生物教育教学效率的目的。同时,培养学生的动手能力,更好的让学生能熟练运用生物学知识,服务于生活。教师通过对于学生的引导,培养学生的创造性思维,更好的为我国生物学发展储备人才。结合学生的个人兴趣以及各方面的综合情况来看,创设不同的高校生物教育教学情境对学生的培养效果也存在差异,综合各方面因素考虑,选择最佳的教学情境十分重要。 作者:张梅秀 单位:滨州学院 生物教育教学论文:提高初中生物教育教学的有效性 摘 要:初中生物是学生接触生物知识的开始,对于学生生物基础的奠定、生物兴趣的培养都有重要的意义。因此,初中生物在教育教学方面都应受到极大的重视。尤其是新课改的要求下,所有学科都在积极创新,寻求提高教学效果的方式,都为生物教学提供了参考,带来了活力,符合现代教育发展的要求。 关键词:初中生物;教育教学;有效性 尊重学生的个性,培养学生自主学习能力和创新能力是在新课程标准要求下的教学目标。在初中阶段,课堂教育是最主要的教学形式,因此要提高初中生物教学的有效性,最主要的就是要提高课堂效率,改变传统的生物教育教学思路和观念,采用科学、多样的教学手法。 一、现阶段初中生物教育教学中存在的问题 受传统教学思维和教育模式的影响,初中生物在教育教学中也存在着知识灌输式的教学方法。教师在讲台上滔滔不绝,学生安静地听讲,中途穿插着教师的提问,这是教师一直以来所采取的最普遍的教学方式。在这样的教学方式下,学生处于被动地位,其课堂参与程度低,学习效率低,学习的积极性也不高,生物教学的有效性差。 这种教学模式主要是由于教师长期僵化的教学观念导致的,传授知识一直以来是大多数教师的教学目标,而对学生创新能力和自主能力的培养则完全忽视。同时,在升学率的压力下,教师以学生的考试成绩为最终目标,以知识掌握的牢固与否作为提高学生考试能力的保障。因此,教师一直将知识的灌输作为课堂的主要任务,将每节课的知识内容安排得满满当当,学生忙于记录教师所讲的内容,很难有独立思考的机会。 在这种教学观念和教育思维的指导下,教师教学的重点多为枯燥的理论传授,侧重对书本知识进行梳理、讲解和补充,而不注重对学生感性思维的培养,缺乏相应的实验课,导致学生对生物知识的理解停留在抽象的理论上,对存在于现实生活中的生物现象和问题却不甚了解,使生物教学趋于理论教学,忽视了其实用性。 二、完善初中生物教育教学,提高教学的有效性 要想对生物的教育教学进行改进,提高其教学的有效性,就需从教师的教学思维和教学能力上进行改进,使其不断与时俱进,与时代相适应。 (一)教师要改变传统的教学观念,对教学目标进行重新设定 注重培养学生的学习兴趣和自主学习的能力,“授人以鱼,不如授人以渔”,教师要注意向学生传授学习的方法,而不仅仅是现成的知识内容,防止学生丧失自主学习的能力。此外,一言堂式的教学方法,还会导致学生学习的积极性和主动性下降,束缚学生的思维,于生物教学无益。 (二)教师要改变教育方式,提高自身的教学能力 1.改革传统的课堂学习模式,鼓励学生进行讨论 创新思维往往是在讨论的过程中激发出来的,教师应该鼓励学生在课堂上进行积极的讨论,而不应为了强调严肃的课堂纪律,紧闭了学生的思维。教师可以对学生进行分组,或者由学生自由组合,集思广益,对生物课上的一些课后问题进行讨论。 例如,教师在讲解蝗虫的有关知识之前,可以提出一些诸如“蝗虫是靠什么感知外界信息的”这类问题,学生通过自己的常识和对昆虫的了解,查阅相关的书籍,提出自己的观点。不论观点正确与否,教师都应鼓励学生说出自己的理由。在这样的氛围下,学生能够调动自己之前所学的知识和日常生活的见识,积极讨论,组织答案,这个过程对学生学习思维的锻炼有很大的作用。 2.重视生物实验和实践活动 生物课是一门实用性和实践性都很强的课程,然而在许多的教学中,教师都只注重学生的理论和书本知识,忽视了实验课的重要性,这不利于刚刚接触生物知识的初中生对生物得到直观的理解。因此,教师应该在相关理论知识讲完后,积极组织学生进行实验课,让学生自己在显微镜下观察细胞的结构,自己动手看细胞在不同酸碱情况下的变化。学生对这种环境下学习的知识记忆能力更强,同时更有学习的兴趣。另外,教师要积极组织学生到户外观察一些生物现象,捕捉昆虫仔细观察,了解他们的居住环境和生活习性,不仅可以加深学生对知识的理解和记忆,更有利于学生在日常生活中养成主动学习的习惯,有利于学生对生物课产生浓厚的兴趣。 3.利用新技术,丰富教学形式 有些生物知识比较抽象,尤其是一些学生不常见的动植物,学生对它们的认知程度低,很难理解。若教师可以通过幻灯片、动画等形式展示出来,则能够给学生以直观的感受,有利于学生的理解。同时一些3D特效做成的,如种子发芽过程之类的动画,可以给学生留下深刻的印象,这是书本上的图片和教师的讲解所不能实现的。 初中生的学习压力大,初中生物教学是学生接触生物知识,真正了解大自然规律的开始,对于学生意义重大。因此,教师应该采取多样的、符合学生特点和心理需要的教学方式,在和谐的课堂和自由的实践中,激发学生的学习兴趣,使学生喜欢和重视生物课,提高初中生物教育教学的有效性。 (作者单位 甘肃省酒泉市玉门市第三中学) 生物教育教学论文:浅谈中职生物教育教学 摘 要:生物科学是理论与实践紧密联系的学科,已被广泛应用到社会的各个领域。随着社会的发展,21世纪俨然已经步入了科技时代。在此背景下,社会对于高素质生物人才的需求与日俱增。中职学校作为人才培养的重要基地,承担着培养具有综合素质生物人才的重任。针对中职生物教学的实际,结合多年的教学经历,对中职生物教学的模式和方法、课程建设等进行探讨。 关键词:中职;生物教学;方法;探索 中等职业教育是我国高中教育阶段的重要组成部分,肩负着培养数以亿计高素质劳动者的重要任务。然而,就目前中职教育工作的现状来看,形势不容乐观。由于中职学校学生大多成绩较差,甚至不符合初中毕业的合格要求,是应试教育淘汰的失败者。文化基础差,学习目标不够明确,对学习的积极性、主动性不够,缺乏主体能动性。而教师用传统的教育教学观念、方法,容易产生“恨铁不成钢”的急躁情绪,导致心灰意冷,最终影响教学效果。基于此背景与现状,中职学校的生物教育教学工作应转变教学理念,明确培养目标,突出职业特色,努力探索新的教学模式与方法,构建以能力为基础的生物教育教学模式,让中职生物教学在促进学生“成人、成才、成功”方面发挥应有的作用。 一、确定教学模式与建设 教学模式从传统的学科导向型教学模式向实践型教学模式转化,教学建设应朝着标准化、技能化、社会化发展。与普通中学相比,职校的教育往往具有很强的针对性。在教学过程中,应当特别注重培养学生的实践能力,让学生能有效地把知识运用到实践中,为今后的发展打下坚实基础。因此,职校应当用职业标准来组织教学,以技能教学和全面素质培养为核心,大力推行技能培训,培养出面向社会、适应社会、服务社会的人才。例如,在教授“真菌”这一章节时,安排学生参观甚至参与食用菌菌种的生产以及食用菌栽培管理的个别环节。 二、提高对生物教育教学的重视 通过对我校学生生物教学看法的调查研究发现,多数学生对生物学科重视不够,大多把精力集中在自己的专业课上,这对于学生基础知识的学习是非常不利的。作为教师,想让学生学好这门学科,首先就得先重视这门学科,认识到该学科的重要性。因此,教师首先应该从思想上对学生开展教育。比如,在教学过程中穿插介绍生物学的发展史,举一些生物学在现实生活中应用的例子等。如:生长素是如何发现的?激素在现代农业中的作用及运用,通过激素的调控,使得荔枝、香蕉等达到优质高产的效果。 三、重视基础知识的教学 一般来说,职校的学生基础知识比起普通中学往往有着一定的差距。经调查发现,我校多数学生反映老师讲课进度过快,学生常常难以跟上。这就要求教师在开展教学工作的时候一定要考虑到学生的实际情况,切忌把起点定得太高,要重视基础知识的学习,让学生在牢固掌握基础知识之后再进行二次深化学习。这样,有了扎实的基础为前提,之后的实践学习、动手训练等问题也会迎刃而解。如果学生掌握不好基础知识,往往会导致刚刚培养起来的学习兴趣再次消失。 四、营造轻松课堂环境,激发学生学习兴趣 课堂是开展生物教学的主要场所,因此,能否营造轻松的课堂环境对学生学习具有至关重要的作用。 1.强调学生参与,发挥学生主动性 在传统的课堂教学模式中,教师一直占据着主导地位,学生是教学的对象,作为被动者接受学习。这种被动的学习局面并不利于学生主观能动性的发挥。为改变此局面,教师在课堂中应积极鼓励学生参与课堂教学,给学生一些机会发表自己的观点。这样,学生不再是教师灌输知识的“容器”,而是可以把自己的想法在课堂上体现出来的主观自由体。课堂也不再是老师的“一言堂”,而是一个可以发挥才能,表达想法的“多言堂”。学生们在课堂上争先恐后地发言,积极踊跃地讨论,课堂俨然成为大家共同交流、共同进步的一个平台,完全打破了之前沉默寂静的状态。这样轻松的教学环境很显然会激发学生的求知欲与表现欲,让学生在学习中不断发挥自己的潜能,不断提高综合素质。经笔者的实践证明,这种增加师生互动教学模式的改变,收效明显。 2.教学手段多元化 多数学生表明多媒体教学比传统课堂教学更能加深对知识的理解。是的,计算机多媒体作为集声像、视频、文字、动画等于一体的教学工具进行教学,对于改善教学条件、提高教学效果具有重大意义。尤其对于生物此类学科,其中一些理论知识往往非常抽象难懂,这给空间思维能力较差的学生制造了难题。而合理科学地利用多媒体教学正好解决了这一问题,它可以把抽象的生物知识和现象具体化、直观化,从而更加有利于学生对知识的理解和掌握。例如,在教授“生物的进化”这一章节时,我就多方搜集素材,制作出切合章节知识点的课件,通过多媒体演示,取得良好的效果,使学生能够从感观上理解“自然选择”的生物进化理论。 3.开展室外第二课堂 生物学作为一门研究大自然生物现象及其规律的科学,是一门实践性较强的学科,教授过程不能脱离大自然、不能脱离动手和观察。因此,开展室外第二课堂对于生物教学也变得十分重要。笔者在生物学科教学实践中,室外实践也占据了一定的课时量。并且,适当地开展一些课外活动,让学生有机会亲密地接触大自然、观察大自然、探索大自然,发现大自然中的各种生物现象与规律。这不仅能够激起学生的学习兴趣,更有利于学生创新能力的提高。例如,除了正常课时安排的实践外,还组织学生自由组合,分组开垦校内闲杂地,利用课外时间,在开垦的地块上增殖种苗、种植花卉等,通过这些手段,既提高了学生的学习兴趣,又培养了学生的动手能力和观察力。 4.注重情感教育教学 中职学生大多活泼好动,自控能力较差,时常出现违纪违规行为。部分老师在此问题上往往采取简单粗暴的惩罚方式,这不仅使学生的自尊心受到了伤害,还可能导致学生对教师产生反感与抵触甚至对立情绪,进而造成对学习的厌恶等负面影响。因此,在教学过程中要注重对学生的情感教育,耐心地帮助学生克服学习上的困难和疑惑,使学生全身心感到愉快。一个人的情感体验越深,他的求知欲就越旺盛,钻研精神、学习劲头也就越强烈。笔者在讲“生态环境”这一节时,引入了有关环境保护的例子,学生们反响热烈,他们从中认识到了生态破坏所造成的严重后果。此堂课激发了学生关心生态环境的意识,加深了其责任感和使命感,更激发了他们的学习热情。 五、强化实验实训教学,加强配套设施建设 生物科学是一门以试验为基础的自然科学,因此,生物实验教学也是生物教学中不可或缺的部分。通过生物实验,学生不仅能够培养自己的动手能力,其思维能力、探索能力、创新能力等一系列综合能力也得到很大提升。强化实验实训教学,既能加强对理论知识的理解,也能培养学生的实践能力。因此,中职学校应大力推动实验实训室的配套建设。在实验实训的安排上,充分考虑实验实践的先后顺序和内容的衔接,适当减少基础性、验证性的实验,增加综合性、实用性的实验内容,使实验能保持知识和技能的连贯性,通过实验提高学生的应用实践能力。 综上所述,生物教学作为职业素质教育的组成部分,应有目的、有意识、有组织地为主体创设具有一定氛围的环境,全方位培养学生的主体能动性,激发学生学习的兴趣与潜能,使生物教学成为培养学生素质的载体,从而提高中职学生的就业能力,为社会培养出更多优秀的人才。 (作者单位 福建省长泰职业技术学校) 生物教育教学论文:农林高校生物分离工程课程教育教学的探索与实践 摘 要:农林高校在开设生物工程专业教学中有着独特的教学环境与优势。依托农林高校的大生物背景,利用优势资源,丰富教学内容并进行教学改革,探索适合农林高校生物分离工程课程教育教学的模式,以适应农林产业化发展的需要。 关键词:农林高校 生物分离工程 教育 教学 随着现代农业的兴起与发展,农业产业化进程不断推进,农产品深加工技术日新月异,生物工程下游的生物分离技术也越来越受到人们的重视,所有这些变化对农林高校教授生物分离工程课程的教师提出了新的要求,因此,我们有责任在新形势下,依托农林高校的优势资源和大农科生物背景的支撑,通过不懈努力,为国家培养一批生物工程领域的创新型应用人才。 1 以农林高校资源为平台,教育教学同时抓 长期以来,受传统观念和社会习俗偏见的影响,人们总爱将农林高校专业与综合性大学或工科大学同专业作比较。以我校开设的生物工程专业为例,即便我们使用的教材、设置的专业课程与学时、所授的学位与综合性大学或工科性大学完全一样,也很难让学生在思想上产生认同感。一些学生在学习专业课时信心不足,兴趣不浓,缺乏学习热情,上课时不认真听讲,不做笔记,课后不交作业。针对这些现象,学院组织学生参观了学校农博园、农业高新技术产业示范园、设施农业工程园以及教师的科研成果。学校还邀请了国内知名校友和国外杰出校友来校讲学作报告。通过参观学习和分享校友的经验体会,学生逐渐感悟到农林高校的学生同样可以大有作为。在了解了学校办学特色后,学生深感我们农林高校就像一个生物大磁场,在这个磁场中不仅有传统的农业、林业、园艺、植物保护、农化、畜牧、兽医等国家一级学科,而且还有很多的二级学科。各个生物类学科与专业不仅齐全,而且各生物类专业的实验室、科研条件、师资力量都具有相对的优势,这对农林高校开设生物工程专业提供了有利的条件和保障,也为生物分离工程课程的教学与实验搭建了一个良好的平台。在认识了农林高校办学特色和优势后,学生转变了观念,热爱学校、热爱专业、认真学习的风气在学生中悄然兴起。 2 以农林高校资源为支撑,教好学生教师需先行 2.1 不断学习,完善自我 教师是教育之本。对于毕业于综合大学,有着工科教育背景的青年教师来说,要想站好农林高校的讲台,就得不断学习,提高自己的文化素质,完善自我。依托大农科生物背景,有意识地补充相关学科的知识,并将这些知识与本专业知识有机整合,融会贯通,只有这样才能在讲课时游刃有余,得心应手[1]。当然这个过程也是教师教学能力的体现和自我展现与提高的过程。常言道“给学生一碗水,自己就要有一桶水”。因此只有不断充实自己,才能站稳讲台,在教育教学实践中探索一种适合农林高校学生发展的生物分离工程课程教学模式。另外,教师应该用自己的创新能力和爱岗敬业精神去影响学生,起到潜移默化的作用。 2.2 努力钻研,认真备课 生物分离工程是一门理论和实践结合比较强的课程。要教好这门课,教师应对所讲内容十分熟悉,为此,笔者除了选定孙彦主编的《生物分离工程》为该课程教材外,还选了一些相关的参考书籍,如普通高等教育“十一五”国家级规划教材《现代生物分离工程》《生化分离技术》,俞俊棠等主编的《生物工艺学》,严希康主编的《生化分离工程》以及我校教师编写的《生物分离工程》(普通高等学校“十一五”规划教材)。对以上每部分内容认真钻研,从各书中取长补短,使教学内容更为充实和完善。对遇到的疑问和难点一方面查阅相关文献资料,一方面与学院在该领域有实践经验的教师探讨,同时积极参与学院教师在生物分离方面的相关课题研究,通过实验加深对书本知识的理解,在讲课时做到言之有据,论之有理,句句经得起推敲,堂堂讲得精彩。 3 依托农林高校优势,优化教材内容,改革教学方法 3.1 加强兴趣培养,注意互动教学 歌德有句名言“哪里没有兴趣,哪里就没有记忆”。兴趣是学习的最大动力,起着举足轻重的作用[2]。为了培养学生对该门课程的兴趣,在讲《绪论》时,首先,指出生物分离过程贯穿于人们的日常生活以及社会的生产实践,在化学工业、生物工业、资源开发和环境保护等领域发挥着重要的作用,是生化产品能否产业化的关键。自然界中很多生物是可以被人们所利用的,而有用物质的最终产品需要较高的纯度,而有害物质需要充分净化和妥善处理,这些都必须借助各种分离技术加以实现[3]。我校植保学院张兴教授等人研制开发并投入生产的生物农药,就是利用植物或微生物为原料(如雷公藤、放线菌),采用生物分离的方法(如有机溶剂沉淀、柱层析等)得到的。生物农药的成功研制产生了极大的经济效益与社会效益。借助我们身边的人和事很快调动了学生的学习兴趣,他们认识到该门课程并非是空泛的理论,而是具有很强的实践意义[4]。其次,选择得当的教学手段,做到与学生互动,在传授知识的同时,引导学生积极思考,如讲固液分离这一部分内容时,设置问题:“为什么要先进行发酵液的预处理?”通过提问的形式,鼓励学生大胆发言,给予肯定或纠正。这样学生在讨论中学到了许多知识,也锻炼了思考的能力。 3.2 丰富教学内容,注意教学效果 为了让学生在有限的时间里收获最多知识和技能,在讲解《萃取》一章时,我们将重点放在原理及影响因素上,对有关萃取的计算略讲,让学生课后自己推导,这样既保证了对全章内容的学习,也锻炼了学生自学的能力,同时避免与其他课程(如化工原理、物理化学等)内容重复。在讲课时不一定按教材的章节顺序,可按照生物质分离的基本工艺流程顺序讲解。将学过的一些技术方法进行比较,哪种最好,它们之间的先后顺序怎样最合理,这样,学生的思路很自然地跟着教师的讲解走,不但使学生熟悉了生物质分离的整个流程,还对每个技术方法印象深刻。讲课中还可穿插一些学科前沿知识及最新研究进展,将热点研究的新型分离手段引入课堂教学,如双水相萃取,它作为一种新型分离方法,与其他方法比较有哪些优点,目前还存在哪些问题需要解决,以后的发展方向及应用领域等,让学生了解国际一流的技术和信息。这对本科毕业班的学生很有吸引力,而且对学生考研或就业也有一定的指导意义。在教学过程中,注意将学院教师的科研工作,如发酵、分离提取具有抑菌活性的新物质,建立双水相体系等方面的工作内容带入课堂,用科研的实例加强学生对抽象理论知识的理解。鼓励学生参与科研,将国内外有关生物分离工程与设备的经典书籍与期刊推荐给学生阅读,以提高学生的兴趣和拓展学生的知识面。这种多样化、丰富的教学内容不仅活跃了课堂气氛,提高了教学质量,也提高了教师自身的教育素质和教学水平。 3.3 适当使用多媒体,培养学生自学能力 多媒体教学是当今大学课堂教学的主要方法之一。它的出现与应用使得一些在传统教学手段下很难表达的教学内容或无法观察到的现象生动、形象地显示出来,把抽象的理论具体化,从而加深学生对问题的理解,提高了学习效率[5]。在简介分离操作单元时,为了防止由于学生对分离生产设备及生产工艺的感性认识不足而对大量的分离操作单元学习感到枯燥乏味。笔者用多媒体课件,将复杂的分离操作单元通过动画或视频的方式表达出来,使其简单化、实际化、生动化,让学生得到了充分的感性认识,对所学内容印象深刻。但教学中如果完全采用多媒体授课,也会让学生有时跟不上教师的速度,因此要配合适当的板书,对于重点知识可以在黑板上书写以示强调,使教师与学生的思维同步。对于一些需要重点讲解的公式推导等内容,在运用多媒体时以板书补充为佳,这样更利于学生理解掌握。另外注重培养学生的自学能力,将传授知识与能力培养两者有机结合。在教学过程中,结合课堂讲解内容,给学生布置一些课程论文,通过让学生查阅文献资料,锻炼学生检索文献以及撰写论文的能力,引导学生自主分析问题和解决问题,培养自学能力。 4 发扬农林高校的教学传统,理论教学与实践教学相结合 理论与实践相结合的教学方法是农林高校的优良教学传统。实践教学能够培养学生理论联系实际及分析和解决问题的能力。在该课程的讲授过程中,为配合理论课教学,学院多年来不断进行探索与改革,开设了一些与理论紧密结合的实验课程,亦配有发酵、生物分离等实验室,为实验课的开展提供保障。在开设的生物工程综合大实验中贯穿了从发酵到产品的分离提取的内容,在教师指导下通过让学生亲自进行菌种活化、接种、发酵以及发酵产物的后续分离与提取,使学生对生物分离工程知识有了全面的认识,提高了学生的动手能力和对各种技术的应用能力。需要注意的是,任课教师在正式实验之前,首先应做好预实验,熟悉实验流程,保证实验课的顺利进行。在实验课开始后督促学生预习实验及填写实验报告,在实验过程中帮助学生分析并解决实验中遇到的问题。实验课结束后,还应安排学生到相关企业参观实习,让学生了解和接触生产实际,将专业理论同生产实践密切结合,增加生产知识和提高操作技能,为踏入工作岗位或继续深造打下坚实的基础。从学生做实验以及去工厂实习的情况来看,学生对典型生物产品的生产原理、工艺过程、主要设备及构造等理解和掌握情况都比较好,达到了生物分离工程教育教学的目的。 生物教育教学论文:新课改理念下的高中生物高效课堂教育教学 摘 要:新课改以来,高考对生物的要求更加开放,对老师和学生的要求也发生了实质性的变化,新课改讲求“自主、合作、探究”的学习方式,这就要求老师要一改传统的教育理念,探索新的教育教学方式,要能有效的指导学生学习,在课堂上要能让学生发挥主动性等;学生要改变自己的学习方式,课堂上要变被动为主动,变个人学习为合作探究,学会评价别人的观点,善于归纳总结等。 关键词:教学理念;高效课堂;主体地位;合作探究 新课改以来,高考对生物学的要求更加开放,课本知识结构也发生了变化,而新课改对老师和学生的要求更是发生了实质性的变化,新课改讲求“自主、合作、探究”的学习方式,这就要求老师要一改传统的教育理念,探索新的教育教学方式,要能有效的指导学生学习,在课堂上要能让学生发挥主动性等;学生要改变自己的学习方式,课堂上要变被动为主动,变个人学习为合作探究,学会评价别人的观点,善于归纳总结等。因此,高效课堂已经成为老师们探讨的热点问题。那么,如何才能做到高效课堂?本人根据这几年新课改的教学经验,谈谈自己对高中生物教育教学的看法。 一、教师要一改传统的教学理念,探索新的教学方式 不同的教育模式会产生不同的效果,在现代科技飞速发展的今天,我们要的是全能的人才,要的是高素质的人才,所以作为教育者的我们积极探索好的教育模式,以适应当今社会的发展。 (一)传统教学模式的缺点。传统的教学,老师往往是主角,忽视了学生的主体地位,老师教什么、教多少,学生就学什么、学多少,学生不能自主性的发挥自己的想法,思想被束缚起来,那么学生的技能就很死板,没有创造性。而新课改要求课堂的主体是学生,老师不过是引导者。课堂上要让学生大胆的发挥,发展学生的思维。 (二)新教育教学策略。新课改讲求“自主、合作、探究”的学习方式,课堂上在老师表明了本节课的重难点,学习的知识范围之后,可以让学生进行自主学习,小组合作探究,学生自由发挥,各抒己见,组内归纳总结,然后小组互评,取长补短,最后老师点评并归纳总结,这就使得每一个学生都能参与学习,提出自己的观点,在学习中不断的提升自己,在学习中不仅锻炼了学生的自主学习能力、表达能力,还能使学生形成集体荣誉感。 二、教师要不断学习,做全能人才 新课改下老师一节课讲的少了,这样是不是对老师的要求就不严格了,老师就轻松了,不,其实对老师的要求更高了,以往我们教什么学生就学什么,有的时候错了学生不说我们都不知道,但是新课改理念下,学生探究学习的过程中会发现并提出很多的问题,包括生物知识、技能,还有其他如物理、化学、工业、农业、医疗、生活等等方面的知识,都要老师解决,如果老师没有大量的知识储备就不能很好的为学生解决问题。俗话说“台上一分钟,台下十年功”,只有我们老师全面的掌握了各方面的知识和技能,才能和学生很好的合为一个整体,相互探究,得出正确的结论。所以我们老师平时不仅仅要学习专业知识,更要关注和学习其他发面的知识,认真向别人请教,探讨,还要不断的总结,这样才能不断地提高自己。 三、运用学科特点,激发学生兴趣 俗话说学之不如好之。只要学生爱好学习,就不怕学不好,成绩就不怕提不高,所以我们在教学时要不断的培养学生的学习兴趣。我们知道生物学是一门实验科学,是一门与工业,农业、医疗、生活等联系非常紧密的科学,这就要求我们要养成对生活的热爱,要关注生活,关注工农业发展。在教学中我们老师就要利用这些来激发学生的兴趣,比如在学习克隆动物和试管婴儿时,学生就很感兴趣,先让学生下去查阅资料,课堂上学生可以各抒己见,列举自己知道的例子,老师不断的加以纠正和补充,最后归纳总结二者的过程和区别,这样学生就能了解的更加透彻,掌握的更加准确。再比如在植物组织培养的学习中,有条件的可以带同学们去植物组织培养室调查学习,增强学生爱好。 四、改变学生的学习方式 有些学生学习非常的刻苦认真,就是成绩不能提升,这是以为没有好的学习方法,所以我们老师要关注学生的学习过程、情感、态度、价值观以及能力的发展,不断的教授学生一些好的学习方式,学生取长补短,找出适合自己的方法。 (一)归纳总结。在进入高三一轮复习时,我要求学生要认真的读课本,归纳总结,对每一节的知识要能画出网络知识结构图,然后对每一章的知识也要能画出网络知识结构图,而且要在课前完成,一节或一章学习完之后要对自己构建的知识加以修饰和改正;每一节除了课本中“本节聚焦”中给出的问题外,要能发现问题,提出问题,要用专用的笔记本写下来,这些问题就是学生不会或不懂的,上课要重点解决;复习时,第一遍做要用一种颜色的笔,第二次修改时要换用红色笔来修改和注解。 (二)类比学习。在学习知识时,一定要理解,这样才能记得牢,通常我们可以用类比的方法记忆,寻求自己在生活中最感兴趣的,常见的知识来类比,加强记忆。比如主动运输,就好比一个不会游泳的人要过河,不但不会游泳,并且还要逆流而上,这就需要一个载体协助他,还消耗额外的能量。所以通过运用生活中学生熟悉的例子加以类比可以得到事半功倍的效果。 (三)建立错题库。学生应该有一个专门的笔记本,笔记本上应该有学生平时犯错的知识,比如不会做的题,常常写错的字,不明白的知识点等,平时要求学生常常翻出来看,这样一来学生以后就会很犯错了。 总之,新课改的出现,使得我们每一个人都发生的或多或少的变化,我相信,只要我们在新课改的道路上,不断探索,我们都将会成为最终的受益者。 生物教育教学论文:浅谈自制教具在生物教育教学中的作用 【摘要】生物学实验是中学生物教学的重要组成部分,也是实施素质教育的重要途径。随着教材的改进,实验所占的比例越来越重,但是由于实验仪器的短缺,教师自制教具是学校教育教学活动中的重要组成部分,课堂自制教具工作,在中学生物教育教学中具有十分重要的意义,归结起来有以下几方面的作用:①自制教具加速生物实验建设的基本途径及有效课堂;②自制教具在生物教育教学中的作用;③自制教具对引入新课激发兴趣有着重要的作用;④自制教具是当前推动教育教学改革的一个重要方面;⑤自制教具能有效培养师生的创新精神和素质教育;⑥自制教具有利于提高教师的整体素质。 【关键词】自制 教具 生物 教育 教学 作用 生物学实验是中学生物教学的重要组成部分,也是实施素质教育的重要途径。随着教材的改进,实验所占的比例越来越重,但是由于实验仪器的短缺,教师自制教具是学校教育教学活动中的重要组成部分,课堂自制教具工作,在中学生物教育教学中具有十分重要的意义,可以加速生物实验室的建设,开展实验教学,全面提高教学质量,以及开发新的教学仪器等,都具有十分重要的意义。还可以开发学生智力、锻炼学生操作技能、化抽象事物为具体事物,可以启发学生积极思考,还可以增加课堂教学密度,从而提高教育教学质量。再且素质教育的发展,对学生各个方面的能力培养都提出了更高的要求,包括学生联系实际生活的应用能力、操作创新能力的培养,既有智力因素的培养,也有非智力因素的培养,针对新课程改革的发展需要,广大教师在教育教学中大胆创新,通过自制教具,引导学生制作学具,并应用于实践,有效地促进了学生综合能力的持续发展。本人就自制教具在中学生物教育教学中的作用谈谈自己的看法。 1.自制教具加速生物实验建设的基本途径及有效课堂 由于教育事业量大、面广、学校多、办学条件差、教育经费不足,完全靠国家投资购买大量的教学仪器,购置大批的实验设备来满足实验教学的需要,是我国目前的经济所承受不了的。据有关方面统计,全国现有中小学若按原教育部颁发的第四配备目录标准配备实验仪器,需要花60多亿元,用20年的时间。但是教学仪器是开展实验教学的必要条件。在仪器短缺的年代,解决目前这种缺仪器缺经费的困难:一方面靠国家较大幅度地增加教学仪器经费,依靠乡村集资和学校自筹资金;另一方面就是要发扬自力更生、艰苦奋斗的精神,发动师生自己动手,加快实验建设的步伐开展好生物实验教学。我们学校办学条件差,为了改变我校生物实验设备严重缺乏的现状,适应教育形势发展的需要。我校大力展开师生自制教具活动。几年来,经过我及师生们的不懈努力,目前我校实验条件有了极大的改观,各种各样设计精巧、制作精良的现代教学仪器以及有丰富的实验教学软件可供教师使用。因此,我校原枯燥无味的生物课堂变成生动有趣。 2.自制教具在生物教育教学中的作用 新课程改革的发展需要,广大教师在教育教学中大胆创新,通过自制教具,引导学生制作学具,并应用于实践,有效地促进了学生综合能力的持续发展,培养学生的创新能力和关心社会、热爱自然的科学素养已成为现代教育的一大目标。例如:在中学生物教育教学中,我讲到“ 开花和结果 ”我让学生课前预习花的结构并制作桃花,上课开始了,同学们纷纷展示自己的杰作,哇!太漂亮了,下面我请几个同学先说说自己制作桃花用的材料及花的结构,同学们踊跃举手,积极发言,他们自制教具所取的材料都是我们生活中一些常见的物品或一些废弃物,如:可乐瓶、牛奶瓶、废纸、铁丝、线、颜料等等对这些废物体进行“再创造”,培养了学生具有变废为宝、节约资源、热爱环境、热爱自然、关心社会的可持续发展的科学素养,让学生体会到生物课的乐趣,并不是简单的说教,而是通过学生动手自制教具开发了学生的思维能力、动手能力与创新能力,从而还能意识到自觉热爱环境是我们中学生应尽的责任。 3.自制教具对引入新课激发兴趣有着重要的作用 好奇作为思维和兴趣的先导,是中学生思维上的一个特点。兴趣是最好的老师,好奇心是成功的起点。在教学中,利用自制教具适时适度地进行演示,有意识的创设好奇情景,激发学生的求知欲,导入新课。例如,在讲述“鱼鳍在游泳中的作用” 时,根据课程特点,我选择了气球、吸管,线,硬塑料片等材料制作了一只鱼,还带上一个装有水的盆,新课开始,出示自制教具(学生惊讶:老师要干什么?)我开始演示:把鱼的背鳍解下来,顿时,学生的注意力都集中到了一起,激发了学生的学习兴趣然后我把鱼放到盆里:哈哈哈,老师你把鱼弄死了,看看鱼侧翻了,此时不失时机导入新课:“今天,我们一起来研究鱼鳍在游泳中的作用”。这样,利用自制教具创设好奇情景,因势利导组织教学,对于激发学生求知欲,提高教学质量,将有极大的帮助。 4.自制教具是当前推动教育教学改革的一个重要方面 随着新课改的推进,不但涉及到教育理论、人才培养模式、教育内容和教学方法等方面的改革,而且也必然涉及到展示手段,再现方式,实验内容,实验模式等方面的改革,这就对实验仪器和实验器材提出了新的要求。在教学过程中,教师自制教具或指导学生制作教具可以丰富实验内容,拓展多科实验方法,有利于激发学生的认知兴趣和对自然界的好奇心及丰富想象力,提高观察、实验、操作等实践能力。开展师生共同参与的自制教具活动,不仅有利于学生对知识的理解和能力的训练,而且是推动基础教育改革的一项重要内容,可以发挥十分重要的作用。同时,对于提高教学质量也发挥着不可忽视的作用。 5.自制教具能有效培养师生的创新精神和素质教育 随着知识经济时代的全面到来,创新精神和素质教育在促进国民经济发展和增强国际竞争能力中的至关重要作用日益凸显。对于基础教育而言,师生的创新精神和创新能力既是教育教学质量的成果,又是教育教学质量的重要保证,因而自制教具完全可以在其中扮演重要的角色。开展自制教具的核心是创新、自制教具的发展也是创新。在学校生物教育教学中,发动师生自行设计实验,自行组装制作实验装置,开展探究性实验,形成一种开放的探究氛围,可以培养师生树立实事求是的科学态度,一丝不苟的工作作用,不怕困难与挫折的意志。 6.自制教具有利于提高教师的整体素质 自制教具的过程既是教学的实际需要,也是教师训练、考查和提高自身综合素质的需要。教师要想制作出适合教学需要的教具,就必须做到以下几点:留心教材、吃透教材精神实质;留心学生,研究学生认知心理特点和思维特点;留心教具,精通现有教具的作用和性能,知道还需要补充的教具;留心材料,仔细揣摩哪些材料运用起来得心应手;留心技术和方法,努力拓展专业知识,并在各各学科领域都有所长。所以,制作教具的过程是提高教师综合素质的过程。每设计一张草图,每制作一个部件,每完成一件教具,都需要教师全身心地投入,都需要教师付出极大的耐心和韧性。从而在自制教具的过程中,能全面提高教师的整体素质。 总之,在推进素质教育的今天,面对新课改的要求,面对更加关注内涵式发展的基础教育的现实,过去那种仅凭一块黑板、一支粉笔和一本教案的教学模式一去不复返了。因此只要生物教学在系统讲授的同时,还应辅以表演实验,并要求学生自己动手。这里的表演实验其实就是科学探究活动。“这些实验的教育价值,往往与仪器的复杂程度成反比。”如今,在新课程理念下,自制教具却是一种十分重要的课程资源,尤其是在农村中学的生物科课程的教育教学中更显现出特有的优越性。因此我们要持之以恒,坚持不懈,不怕困难,以科学发展观来研究和推动自制教具活动,就一定会使自制教具活动越办越好,让生物课堂变得生动有趣,让生物课堂成为学生的学习乐园。 生物教育教学论文:试论新时期高中生物教育教学举措的可行性 摘 要:随着国家对教育的重视,广大人民群众早已接受国家对教育的呼声,我们一线教师也兢兢业业的投入教育事业中,在各自的岗位上奉献自己的才华。我作为一名高中生物学科教师,结合自己近些年的教育教学积累,对新时期高中生物教育教学举措的可行性进行了一系列的探讨,其主要做法如下。 关键词:高中生物;教师备课;导入教法 一、高中生物备课的可行性的探讨 教师都认识到,备课的重要,其生物的备课呢?我认为有以下好做法: 首先,有效备课,发挥集体备课的作用,活化教材。张老师说:“谁能吃透教材,谁笑到最后。”我校备课组据新课标下高考的特点,强调走进教材,又活化教材。走进教材就是要了解教材编排体系和主旨,对教材进行个性化和创造性地意义构建,也就是吃透重点难点,抓住核心,瞻前顾后,通篇考虑。而活化教材就是在不改变核心内容的前提下,将文本教材情景化,将静态知识动态化、可操作化,使教材知识生活化、科学通俗化。除了把知识点与社会联系加强之外,我校还尝试让学生动手操作或者合作性探究等方式进行学习。可是大多数探究性活动都“无疾而终”,学生难以探究出所以然,有些学生甚至难以摆脱传统教学的模式对活动不以为然等等,最终只好等教师把结论“捧”出来。基于对新课标素质教育的疑惑,我对探究性学习的开展简单地进行调查:选项非常欣赏这样的环节为体现新课标而做作教师应多给时间学生活动交流、评价部分有待完善这个环节可有可无评课教师4(26.6%)2(13.3%)3(20%)6(40%)0授课教师解决了教学重难点,是自己比较满意的环节这个环节不好把握,希望以后多尝试学生18(31%)3(5.1%)29(50%)5(8.6%)0很喜欢,希望以后多写这样的活动我觉得无聊希望老师能给一些时间我们活动不知道怎么评价同学的介绍收获不大,还不如让老师进行介绍初步结论是,探究性学习确实能提高学生学习兴趣性,符合教材与学生身心发展规律,但是与高一阶段学时紧内容多等有矛盾,建议在高二理科班多实施探究性学习小组活动。 其次,备透学生“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,就是希望感到自己是一个发现者、探究者,而在儿童的精神世界中,这种需要则特别强烈。”苏霍姆林斯基道出儿童最本质的学习心理特征。生物课程标准的基本理念之一要面向全体学生,即:尊重每一个学生;课标制定的标准是面向每一个学生的最低、最基本的要求;课标制定的标准并不意味着忽视那些优秀、有特长的学生。教师在教学过程中应该排除干扰和影响学生智力活动的因素,如挫折、害怕、紧张、焦虑、妒忌、抑郁、灰心等不良情绪,创设浓厚的教学情意场,使增个教学过程沉淀在一种民主、平等、和谐、愉悦的气氛中,使学生进入最佳的思维状态;启发学生克服认知系统的障碍;促进学生形成认字结构、能力、品德,控制好教学过程。 二、高中生物课堂导入法教育教学可行性 在高中生物新课程的教育教学过程中导入很多,据本人的理解与积累,我对背景呈现法很感兴趣。其可行性的体现如下:对一些理论(如分离定律)的分析和概念的理解(如免疫)常常只需向学生介绍其背景知识而不必详细讲解具体内容的教学方法称为背景呈现法。如必修模块1《光与光合作用》一节的教学,老师只须向学生介绍光合作用是生物圈中生物的物质来源、能量来源和氧气来源,至于光合作用的过程、光合作用的应用等知识完全可以让学生自行去学习和探究!必修模块2中,孟德尔8年种植豌豆发现了遗传学的两大基本定律和袁隆平杂交水稻研究的经历会使学生迫不急待地去学习和掌握遗传学中的相关的理论、概念;必修3中的《稳态的调节》等内容更少不了背景呈现法,如人口渴了为什么要喝水又要到处找水喝,感冒、发烧后食欲不振等日常生活现象更吸引着同学们自发去查资料、去学习探究与内环境稳态有关的知识。背景呈现法可以激发学生的学习兴趣、提高学习效率、培养正确的情感、态度价值观,尤其是对自学能力较强的学生,适当的背景呈现可使他们迅速准确地把握知识的来龙去脉,为他们进一步的学习、探究指明了方向。 三、高中生物教师注重对知识的理解、巩固以及运用可行性的揭秘 高中生物教师在讲课时,要做到能够与学生交流互动,避免出现整堂生物课都是教师在讲,学生在听的局面,致使生物课堂气氛比较沉闷,学生一直在听教师讲,自己不会动脑思考。为了让教与学结合起来,生物课堂的气氛不再沉闷,使其真正活跃起来。在生物教学过程中,教师就要学会听学生对于新知识的理解与感受,在这个过程中,教师就会根据学生的感受,而产生新的想法,更利于生物教师的教学。例如生物教师讲“生物的基本特征”的内容之前提出:向日葵为什么总是围着太阳转?为什么含羞草碰一下就会合上?教师提出问题之后,学生的学习兴趣就被激发出来,利于学生对于知识的理解与掌握。对于生物知识的巩固,有大部分都是在理解的基础上记忆的,在高中生物教学过程中,教师要指导学生对知识的理解与把握,使学生了解思维加工对学习生物知识的重要性,让学生把知识记牢。记忆知识的方法有很多种,生物教师要把经常用的且有效的方法教给学生,让学生根据自己的实际情况,采用对自己有效的、适合自己的记忆方法,帮助学生巩固知识。通常情况下,学生学了一段时间后,教师就要求学生做相关的练习题,通过做练习题,学生学会运用知识,学会对知识的迁移,注重学生发散思维的培养。 综上所述,对高中生物的教育教学其措施多样,可行性也并非一种,教无定法,主要取决于教师的着力点,多研究适合于适应自己教学对象的措施,新时期高中生物教育教学举措的可行性也列入其中。
中学生物教学论文:形象思维在生物学教学中的功能 脑功能定位学说表明,人类大脑由两半球构成,大脑对人体的运动和感觉的管理是交叉的,左半球的功能 侧重于逻辑思维,如语言、逻辑、教学、分析、判断等;右半球侧重于形象思维,如空间、图形、音乐、美术 等。左、右脑半球犹如两种不同类型的信息加工系统,它们各司其职,相辅相成,相互协作,共同完成思维活 动。左右两半球信息交换的生理结构是胼胝体,它由两亿条神经纤维组成,每秒钟可以处理两半球之间往返传 递的40亿个信息。传统的教学,重视逻辑思维的培养,轻视形象思维的发展,影响着智力的提高。因此,我们 主攻思维能力的培养,应是强化形象思维能力的培养。本文就形象思维在教学中的功能作如下探究。 1 感知是形象思维的源泉 人们认识事物总是从感知开始,主要通过视觉把所学的生物形象信息传递给大脑,在大脑中留下痕迹,当 事情不在面前时,这种痕迹会再现出事物的形象,心理学称为表象。人脑用表象材料进行思维,创造出新形象 的过程就是形象思维。没有感知作基础,表象就不会产生,没有表象作材料,就谈不上形象思维。因此,要为 形象思维准备丰富的表象,在教学中应抓好以下几点:①加强实验教学,这是形成丰富表象的主要途径,一个 成功的实验,会留下深刻的表象,应尽量创造条件,让学生参加实验过程,从中获得生动形象的表象。②运用 形象教具,来丰富学生的感觉,如模型、图片、挂图等。③理论联系实际,广泛摄取表象,引导学生到自然界 去识别生物、调查破坏生态平衡的因素等。④从声象教材中摄取表象,声象教材的优势,能同时唤起听觉和视 觉的兴奋,促进左右脑协同工作,发挥形象思维和逻辑思维的作用,以达到对生物本质的认识。在施教中,我 们提倡多种生物信息的渗透,以便形成丰富多彩的表象。例如“两栖纲”的教学:①观察青蛙外部形态,从而 培养学生生物与环境相适应的观点。②观察内部的结构,掌握结构的特点。③观看青蛙生殖和发育电视片,理 解变态发育的特点。④从几方面说明青蛙适应水生和陆生。 2 能促进对知识的理解 学生只有理解生物知识,才能把握生物的本质属性。若脱离形象思维的支持,学生学起来就感到抽象、空 洞、难学。学生感到难理解的知识,往往是难以想象所造成的。因此,学生在教师诱导下,主要利用视觉接受 生物形象信号,在大脑中形成感知表象。然后利用丰富的感知表象,通过联想、类比、分析、综合、构思等形 象思维,把握事物的本质,获得典型表象,把它表达出来,得到创新形象。例如用血循环这个典型表象,用联 想和类比形象思维,结合形象特征,剖析脊椎动物中的代表动物,从而去理解生物进化的过程。见下表: 血循环特点 鲫鱼 一心房一心室,一条血循环途径 青蛙 二心房一心室,两条血徨途径,动静脉血未分开 晰蜴 二心房一心室,有不完全隔膜出现,动静脉血分开 家鸽 二心房两心室,两条血循环途径,动静血完全分开 从类比可知,脊椎动物进化从简单到复杂、从水生到陆生、从低等到高等。一般而言,形象思维力强,理 解能力也相应高,理解需要形象思维的支持,形象思维在理解中展开,两者相辅相成,互相促进。理解过程既 需要逻辑思维,也需要形象思维,两者都是达到对事物本质特征和内在联系的理性认识过程。 3 能促进对知识的记忆 记忆是知识的源泉,是智慧的仓库。在记忆中占重要地位的是表象。表象属双重编码,即表象不仅有形象 编码,而且有语义编码。双重编码的材料有利于理解、保持、回忆、应用和迁移。例如叩打膝盖下部的韧带时 ,产生了小腿突然跳起的反应,这一知识点以语义和形象相联系的形式存入记忆中。形象记忆另一特征就是统 摄性,就是把一个完整的表象作为一个单元,储存在大脑中,例如把人体血循环作为一个单元,记忆在大脑中 ,比分散的概念记忆要容易些。在施教中,应尽可能采用声象教材,去强化记忆。实验表明:人脑贮存形象信 息是语言信号记忆的1000倍,同样的学习内容,单纯用听觉学习、单纯用视觉学习视听兼用学习,三小时后, 记忆效率分别是60%、70%、90%,可见声象教材能提高记忆效果。 4 能有效地优化概念教学 生物概念的形成,一般有三个层次,第一层次是行为掌握,主要通过实验观察去感知基本事实,从中获得 表象;第二层次是图象掌握,主要从形象思维方面去掌握基本事实的本质特征,即通过联想,类比、分析等形 象思维,去获得典型表象;第三层次是符号掌握,以语言形式或数量关系去掌握基本事实的本质特征和内在联 系,即通过分析、推理、归纳、概括出生物概念。这三个层次,就是感性认识层次,形象思维层次,逻辑思维 层次。教师按照行为—图象—符号三个层次去教,就可使概念教学处于最佳的状态。例如“两栖纲”的教学。 其过程简要归纳如下: 附图{图} 5 有效地促进知识迁移 迁移是指一种学习对另一种学习的影响和作用,其实质是一种揭示新、旧知识共同本质的过程。一般有两 种方法,一是用联想的方法,由旧引新,旧知识是新知识的基础,新知识是旧知识的发展。例如讲“视觉形成 ”时,首先复习眼的结构,然后再去讲视觉的形成,即物体反射 折射 冲动 传导的光线─成象于视网膜─视神经─视觉中枢—视觉形成。这 是利用学生头脑中已有的认识结构,为新知识的学习提供最佳的固定点,新知识经同化或顺应,构建新的认识 结构。二是用类比方法,比较新旧知识的异同点。人们对知识的学习有还原趋势,在学习新知识过程中,以原 有知识先入为主,把新知识理解为已有的知识。因此,要加深对新知识的理解,以抵消原有知识对新知识的“ 还原”和“取代”,要善于类比新旧知识的异同,从求异中促进新知识的迁移。例如学了物质循环后,应与能 量流动作对比,见下图: 物 流 能 流 流动 以无机物化合物形式 以有机物形式 内容 方向 返复 单向 流动 在一定范围内能自动 能量流动的基本规律是递减 规律 调节,维持平衡 的,传递效率为10~20% 范围 生物圈 各级生产系统 6 能有效地强化生理教学 在施教中运用“释文—成象—悟道”的教学思维层次,优化生理教学,其中“文”是“象”的载体,“象 ”是“道”的载体,而“道”是释文、成象、悟道的结果,“象”是联系“文”与“道”的中介层次,成象是 展开形象思维,悟道是运用逻辑思维。用“释文—成象—悟道”的教学思维层次去施教:第一步诱导学生通过 实验或演示,从中获得生物表象;第二步通过形象思维形成典型表象;第三步把典型表象表达出来。例如渗透 原理的教学:①演示渗透作用实验,使学生获得渗透作用的表象;②把植物细胞与实验中渗透系统作类比,从 结构上认识到相似性,然后再用细胞质壁分离及复原的实验,证明植物细胞确实是一个渗透系统;③以文设图 ,用图示来说明渗透吸水的原理、植物细胞的质壁分离及复原的过程,从中使学生获得典型表象;④用语言符 号把典型表象表达出来。这样学生获得的生理知识,科学鲜明、形象、好记,容易理解。总之,在教学中充分 发挥形象思维的功能,能促进教学质量不断提高。 中学生物教学论文:中学生物学教学中创新素质的培养 随着科技革命的飞速发展和知识经济的即将来临,培养具有创新型的人才已成为社会发展的迫切要求。在中学生物教学中,应注重启发学生的创新意识,充分调动学生开展创新活动的积极性和主动性,营造良好的创新环境,切实加强对学生的创新教育,这应当作为科任教师的重要工作目的确定下来,通过科任教师这个重要角色发挥作用,培养具有创新型的人才。 1、创设和谐民主的课堂氛围 教师在教学过程中要努力营造一种民主,平等,相互尊重,信任和理解的教学氛围,允许学生对教师的讲课大胆提出异议,形成师生之问的多向交流,对学生提出的异议要鼓励和表扬,使学生形成探索创新的心理愿望和性格特征,激发学生创新的意识,例如,教师在课堂上组织一些生活垃圾如何处理、克隆及珍惜动植物的保护等社会热点问题的讨论或辩论会,师生随意交流辩论,在这种自由宽松的氛围中进行思想交流,常使学生超越教师,对某些问题产生新的观点和方法,这些观点和想法对专业人士来说也许是陈旧的,甚至有时还显得幼稚,但是对学生来说却是难能可贵的创新思想的“火花”,教师应积极鼓励,支持和肯定,通过开展诸如此类的课堂活动,既拓宽了思路,又增长了知识,开阔了眼界,同时还极大地诱发了学生的创新意识,实在是一举多得。 2、抓好课堂教学设计。培养学生创造性思维 创造性思维不是一种基本思维形式,而是多种思维形式综合作用的结果。创造性思维既是由多种思维组合而成的一种复杂的思维活动,教师在培养学生的过程中就不能只进行某一种思维能力的训练。 2,1 抓好悬疑探索式教学方法的设计。善于质疑问难是开始创造的第一步,教师在课堂中不但要注意设计好能启发引导学生深入思考的问题,也要注意营造一个利于学生质疑问难的氛围。 我在教学中经常采用“设疑指导——阅读思考——共同分析——简要总结”的教学方法。我进行了“三先三后”教学方法的探索:根据计算机屏幕展示的问题和提供的材料,先由学生闯关思考,后由教师开导思路;先由学生发表见解,后由教师整理、提高;先由学生进行条块分析,探索问题,归纳要点,后由师生概括、小结。有些章节,我则让学生在阅读分析教材内容的基础上,先根据教材内容提出有代表性的问题,然后再共同分析这些问题。我还将学生日常所提的具有独特见解的特别是与知识和科技发展有关方面的问题登记造册,深入分析,并鼓励、表扬有关学生。长期这样做,可培养学生深入探索问题的创造意识。 2,2 突出运用比较区别法教学,培养学生鉴别事物的能力和方法。在生物教材中,不管是植物、动物、人体解剖生理、细胞学,还是遗传、进化和生态等方面的内容,很多都可以用比较区别的方法来进行教学。例如,“双子叶植物纲和单子叶植物纲的五点区别”,“脊椎动物五纲在形态、结构、呼吸系统、血液循环系统、生殖发育等方面的区别”,“光合作用与呼吸作用的区别”等很多内容都可以用比较区别的方法教学。重要的是要突出学生思维分析的过程,教师千万不要包办。长期有目的地进行这方面的训练,不但可以使学生掌握比较区别的学习方法,还可以提高学生鉴别事物的能力和思维能力。 3、鼓励质疑。培养创新精神 “质疑”体现出学生对教学过程的一种积极参与,通过调动已有知识对教学内容进行深入思考,在求知中蕴蓄突破,标志着学生由被动学变成主动学,从学会走向会学。科学发明创造往往是从质疑开始,正如我国着名教育家陶行知先生所说:“发明千千万,起点是一问”。心理学研究表明:疑,最易引起思维的不断深入,有疑才能不断拓宽学生的思路,才能促使学生去探索,去创新。 在教学过程中,根据教学内容的不同鼓励学生在无疑处生疑,在其有疑时,则为其释疑。 4、利用媒体教学培养学生创新精神 现代教育技术,现代教育理论和现代科技成果的应用(尤其是多媒体技术),优化了中学生物课堂教学结构,更新了教学手段,为创造能力和创新精神的培养创设了理想的教学情景,它有利于学生充分利用现代教学媒体进行自主学习,在学生学习的主体地位得到强化的前提下,创造能力和创新精神的培养也就有了更大的保证,同时,它也有利于生物教师以多种形式(实物,标本,挂图,幻灯,录像和多媒体技术等)主导教学活动,这样,就会出现课堂活动多样化,趣味化,科学化,和民主化,为思维训练,能力培养营造一个生动活泼的氛围,图文声像,异彩纷呈,不仅加大了教学信息量而且也提高了教学信息的质,现代技术打破了传统生物课堂教学,在时间和空间,微观和宏观等方面都受到的限制,让学生的思维在广阔的范围内自由驰骋,它有利于进一步开发大脑潜能,提高思维的品味,诸如发散思维,标新立异等。 中学生物教学论文:论中学生物教学的现状与改进措施 [论文关健词]:中学生物教学 教学现状 教学措施 [论文摘要]: 生物学是一门实验性科学,强调学习是一个主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观的过程,重视发展学生的科学究能力。自课程改革以来,我国中学生物教学发生了许多可喜的变化,但是目前仍然存在一些亟待解决和调整的问题。本文从生物教学的现状出发,提出了目前存在的一些问题,并探讨了相应的改进措施。 一、初中生物教学的现状及问题 在当前生物课堂教学中,许多教师仍然把知识的记忆当作教学的一切,忽视了培养学生的学习兴趣和学科思维。一些教师未能建立科学的教学观和知识观,虽然希望与学生有更多更好的交流,但往往在课堂上没能提供有效的问题情境,不能组织起真正有效的讨论和交流,导致课堂气氛不活跃,学生的生物学思维比较肤浅。 其次,生物学是一门实验科学,实验是生物学的基本研究方法。而大多数学校缺乏必要的实验器材和实验材料,原本可以很生动的生物课显得枯燥、无趣。由于学校没有实验经费投入,生物教学无实验室,无实验器材,无实验材料,严重影响着生物学的教学。 另外,教学评价仍然按照传统方式进行,往往只注重定量评价,注重分数,忽视了除分数以外诸多方面的评价,如学生的品德、学习态度、操作技能、创新意识及能力等等,教师只从考试成绩上对学生进行人为的划等、分类和排队,强调评价的管理功能。这样一来,教学评价由教师独揽,学生没有评价的主动性和积极性,容易产生厌学情绪,对概念不能很好的理解,对术语、词汇的记忆和使用能力也较差,势必会挫伤一部分同学的学习积极性。 二、改善生物教学质量的途径 1.加强对生物课的重视 随着经济的发展,生物学知识在工农业生产中得到越来越广泛地使用。我国中学生物教学大纲规定生物课不是专业课,也不是劳动技术课,而是每一个接受中等教育的公民都必须学习的课程。因此,教育行政主管部门以及社会各界都应该加强对生物学科的重视,改变教学现状,探索积极有效的教学方法,提高教学质量。同时还应该增加投资,切实改善生物学教学环境,引进各种实验设备,极大地调动学生的学习积极性。 2.以学生为本 生物教学要面向每一个学生,致力于提高学生的学习兴趣,培养学科思维,完善学生的健康人格。教师要帮助学生理解生物对整个社会发展的作用,使学生能从生物的视角去认识科学、技术、社会和生活中的有关问题。教师必须为学生营造一个宽松和谐的课堂氛围,为学生提供表演的舞台,让学生得以全面发展。在教学过程中,教师要把学生看作是具有独立主体意识、有独立人格尊严的人,让学生在与教师的相互尊重、合作、信任中全面发展自我,获得成功和生命价值的体验,并感受到人格的自主与尊严。 3.改变教学手段 中学生物教学应该结合中学生的特点,采取形式多样的教法,改变传统的、单一的教学模式,引导学生主动参与、亲身实践。教师应充分运用多媒体实现教学过程智能化、现代化,使生物教学跳出文字和教室,使学习成为兴趣,进行自我探究或集体讨论,教师以平等的姿态参与和引导学生的讨论,使教学过程由传统的传承型转变为现代的探究型。教师可以利用网络资源和多媒体技术把文字教材按大纲要求改编成电子教科书,图、文、声并茂,把教师难以说清和教室里不好演示的抽象难懂的重点、难点,跨越时间与空间,跨越学科与领域的知识,形象、生动、有趣地向学生展现,从而提高教学效率和效果。 4.改进课堂教学 课堂教学是实施素质教育的主阵地,只有深入进行各种课堂教学改革,才能全面提高教学质量和效益。生物学教学应使学生学习比较系统的生物基础知识,初步掌握生物的生活习性、形态结构、生理功能、分类、遗传、进化和生态的基础知识,并了解这些基础知识在生产生活中的应用。在教学中要注意开展师生双向活动,在教学中充分发挥教师的主导作用,运用各种教学方式,因势利导,结合讲授课、讨论课和实验课,不断加大对学生创新能力的培养。让学生更多地获得生物学基础知识和获取基本的实验技能,了解生物学发展的前景以激发学习生物学知识的学习热情。 5.实行探究式教学 探究性学习可以引导学生主动参与探究过程,逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力、培养创新精神和实践能力等等。教师应该加强探究式教学,选择学生感兴趣的、愿意探究的问题材料作为新课题,精心组织课堂教学内容,以图片、文本文件为载体,以教师引导、学生讲解、自主讨论和辩论等为主要学习方式。例如在讲解“绿色植物的色素种类及功能”时,可以引导学生进行探究,大棚蔬菜和地膜育秧为什么都采用白色的薄膜覆盖?这与植物的光合作用有什么样的联系?然后通过合作学习和小组讨论的方式,让学生们互相帮助,激发学生的学习需求,活跃课堂气氛。 6.改革评价机制 随着课程改革的深入,教学评价也需加以改革,评价内容应兼顾知识、能力、情感、态度与价值观等各个方面,使评价结果更为客观、公正、合理。在评价过程中,教师应全方位、多层次、多角度、客观公正地评价每一个学生,不仅要关注学生的学业成绩,而且要发现学生在个人品质学习与探究、交流与合作、情感、态度、价值观、创新意识、实践能力等诸方面的发展,从而建立促进学生全面发展的评价体系,发现和发展学生的潜能,提高学生的综合素质。 7.提高教师素质 教师是课程改革的参与者、实施者和推动者,教师队伍的发展和建设是提高教学质量的最有力的保障。然而,现在仍然有一些教师才用陈旧的教育理念,忙于备课、上课、批改作业等日常教学工作,忽视了系统学习、研究生物课标和生物教材。因此,教师除了加强对生物的系统学习和研究生物教材以外,还应加强对教育学、心理学理论的系统学习,积极参加学科培训,在持续学习中更新教育思想,用先进的教育理念来指导教学,不断充实自己,更新知识,提高综合素质。 三、小结 随着生物学科重要性的提升,初中生物教学应该结合学生的特点,采取形式多样的教学方法,加大对学生创新能力的培养。同时应该改革评价机制,使评价结果更为客观、公正、合理。引导学生主动参与、亲身实践,提高教学效率和效果。使学生学习比较系统的生物基础知识,让学生更多地获得生物学基础知识和获取基本的实验技能,了解生物学发展的前景以激发学习生物学知识的学习热情,从而发展学生的潜能,提高学生的综合素质。 中学生物教学论文:中学生物教学与可持续发展教育 “学生可持续发展”指的是学生具有独立自主的思维能力,在学习上能自主探索,在心理上能自行调节,在思想上能自我教育,具有终生学习的意识和能力,能正确处理好与社会、与自然的关系。在中学生物教学中结合生物学科特点,培养中学生的可持续发展意识,应帮助中学生树立起以下四种观念。 一、发展观 可持续发展首先是一种发展观,它具有公平性(当代人、后代人或不同地区的人具有公平利用环境和资源的特点)、可持续性(当代与将来同等发展)、共同性(社会、经济、生态的协调发展,是现代与将来各国各地区的合理、共同发展之路)。教学中可结合“进化论”、“生物群落的演替”等知识的学习,培养学生的发展观。 二、环境观 人类的生存和发展离不开自然环境,社会经济的可持续发展以环境的可持续发展或供给为前提和基础,因而人类必须合理利用保护环境,对已经破坏或污染的环境,应该设法治理或恢复,否则人类将会受到惩罚。人类要生存发展,就必须选择适于自身发展需要同时也更有利于环境条件改善的生存方式。 教材中的有关环境观教育的素材很多,如“环境保护”一节讲到,由于大气中二化碳含量增加,造成了大气的温室效应,使地球上气温上升,气候反常;由于工业废水和生活污水向河流和湖泊等水体中排放,造成水体污染,严重影响了动植物的生存和人类的健康等。可结合生物课堂教学,以专题报告或课外阅读的形式向学生介绍人类赖以生存和发展的环境的含义及其复杂性,介绍全球及本地区的环境现状及环境危机,使他们懂得人与环境的对立统一关系和保护环境的重要性,产生危机感和紧迫感,树立以环境观点来检验社会经济发展的思想,并以此来规范自己的行为。 三、资源观 自然资源通常是指土地、土壤、水、森林、草地、海域、野生动植物和矿物等,它是人类生产发展的物质基础,可持续发展以资源的持续供给为前提条件,人类应该通过技术革新,提高利用率,注意节约等手段,保证自然资源的利用合理公平,不可吃“子孙饭”。 课本中涉及资源的章节很多,如“生物的多样性及其保护”这一节中讲到,由于人们对野生动物资源的利用不合理,许多野生动物的数量在一天天减少,有些种类已经绝灭或濒于绝灭,这会给人类造成无法弥补的损失。在这里可举一些具体的数例,如最近的100年内,每年就要灭绝1-2种鸟类;热带雨林中,平均每天灭绝1种哺乳动物。据估计,现在每年有数千种动植物灭绝,到2000年,野生动物已减少15%-33%!学生听后往往产生强烈的保护物种多样性的历史使命感!又如“环境保护”一节讲到,由于人们对草原的不合理开垦、过度放牧等原因,使我国的草原面积大大减少,草原严重退化、沙化和碱化,优良牧草大幅度减少,使我们无法从生态系统中获得持续稳定的产量。教学中还应结合“生态因素”的讲解,向学生介绍自然资源可分为不可再生资源(如煤、石油、天然气等)和可再生资源,如果人类的开发利用超过其再生的限度,它们也就变为不可再生的。要让学生认识到,自然资源并非取之不尽,用之不竭的,我们对自然资源要开发与保护并重,走可持续利用自然资源之路。 四、生态观 生态系统的稳定,取决于其物质流和能量流的平衡,在一定限度内,人类可以改变这些流量,满足人类对自然资源、物质和能量等的需要。然而,生态平衡又是“脆弱”的,如果人类的活动超过了一定的限度,就会打破固有的平衡,造成环境恶化、生态崩溃,从而威胁人类的生存,限制人类的可持续发展。 课本中涉及生态的章节很多,如第九章引言讲到我国黄土高原生态平衡的破坏,使黄河变成了世界罕见的“悬河”,给我国人民带来了沉痛的灾难。第八章最后一节“生态系统的稳定性”中通过“生物圈ii号”的实验可让学生意识到:凭人类现在的科技水平,想在生物圈以外建立一个适合于人类长期生存的环境,还是无法做到的。教学中应结合“森林在环境保护中的作用”等内容的讲解,使学生充分认识森林、草原及鸟类等自然资源具有的生态环境功能,教育学生必须转变从祖先流传下来的对自然资源的根深蒂固的认识(即自然资源只具备有性),把自然资源的有用性与其生态环境功能同等对待,树立正确的生态观。 此外,还应在课外活动、教育实践中,加强中学生可持续发展教育能力的培养。例如,组织中学生参与当地生态农业、环境监测等活动,培养他们开展课外科技活动的能力。 中学生物教学论文:浅谈如何增强中学生物教学实效 【摘 要】最大限度地提高中学生生物科学素养成为学生全面发展和终身发展的迫切需要。但是,各地中学普遍对生物学科课程安排较少。如何增强中学生物教学实效?本文笔者从注重课堂有效讲授来提高质量、抓好课外探究教学来增强实效、拓展生物学知识来巩固实效等三个方面提出教学策略。 【关键词】增强;中学生物;教学实效 生物科学已经成为当今自然科学中越来越重要的前沿学科,最大限度地提高中学生生物科学素养也成为学生全面发展和终身发展的迫切需要。但是,由于在中考和高考各考试中,生物学科所占的比重较低等原因,学校普遍对生物学科课程安排较少。面对客观现实,与其他学科相比,努力提高生物教学质量,增强教学效果就显得尤为重要。所谓的教学实效,就是指教师遵循教学活动的客观规律,在有限的时间、人力和物力的投入下,取得尽可能多的教学效果,从而实现既定的教学目标。如何增强中学生物教学实效?本文笔者从注重课堂有效讲授来提高质量、抓好课外探究教学来增强实效、拓展生物学知识来巩固实效等三个方面提出教学策略。 一、注重课堂有效讲授,提高生物教学实效 课堂教学的目的在于促进学生对知识的理解和掌握,并增强学生自主获得新的知识的能力。而不同的教学理念、教学方法和手段则会产生截然不同的教学效果。 1.生物学教师要努力转变教学观念,不断提高教学水平。随着中学教育课程改革的进一步深化,生物学课程的教与学方式、目的和评价标准都发生了重大变化。在这种变化过程中,生物学教师及时转变教学观念就显得十分迫切。教师要重新审视自己在教学中所起的作用,重新定位自身的角色,树立起与时俱进的教学理念,为增强生物教学质量打下思想基础。同时,由于生物科学技术发展迅猛,也要求教师在吃透教材的前提下,及时汲取新知识、新观点,不断充实自身的生物科学素养,提升生物教学功底。教师要紧紧围绕教学目标,适当拓展教学内容,最大限度地提高教学的针对性、准确度和实效性。 2.转换角色,以学生为主,建立民主平等的师生关系。提高生物学教学质量也要求教师及时转换角色,让学生成为教学的主角,自己则成为学生学习的“指导者”和“引导者”。教师的引导作用着重体现在两个方面:一是因势利导,着重强化中学生各种基础训练,为今后进一步深造打下良好基础;二是因人施教,了解每个学生的知识功底,对不同层次的学生采用不同的指导方法。建立民主、平等的师生关系旨在营造和谐的教学氛围。教师要鼓励学生独立思考、大胆探索、求异质疑,在课堂上形成师生良性互动的局面,加强师生情感沟通。实践证明,良好的教学氛围一旦形成,就能明显地提高生物教学的有效性。 3.创设丰富的生物教学情景,提高学生的学习兴趣。生物学理论来源于生活,创设充满生活气息的教学情景是提高学生学习兴趣,增强教学效果的重要法宝。教师应该根据教学的要求、学生的知识结构和认知的基础等实际情况让教学情景更加生活化。创设的问题情景最好要来自于学生的生活感受,使教学与生活合拍,实现由远到近、由点到面、由表及里、由易到难的认知和接受的过程,取得最佳的教学效果。例如,设问“人在剧烈运动后为何会感到浑身酸痛”用以解释细胞在无氧代谢过程中产生乳酸,体内乳酸积聚多了就让人浑身酸痛的道理。 4.合理使用现代教学手段。多媒体技术等现代教学手段已经越来越普及,对提高教学效果的作用也越来越重要。它能使抽象的生物学概念变得更加具体,使难以理解的生物学定律变得更加浅显,还可以把复杂或微观的生理活动过程简洁地、直观地表现出来,同时也能激发学生的学习兴趣,使学生在轻松愉快的环境中探索知识。多媒体教学手段的使用还应该强调从“追求实效”的角度出发,力戒目前在教学中存在的“形式化”现象。这种现象使多媒体设备成了摆设、教学手段成为“时尚的花样”而难以达到提高教学效果的目的。 5.建立鼓励性的课堂评价制度。鼓励性的课堂评价的目的就在于尽可能地提高生物教学的实效。课堂教学评价应该以教师和学生的教学成果为本,从而使评价成为激励和引导学生争取最佳学习效果的手段。突出教学评价的鼓励性才有助于学生欣赏自己的成功,树立积极、自信和必胜的信念。 二、抓好课外探究,增强生物教学实效 生物学是典型的实验科学,生物学知识来自 于生活实践。因而,生物教学除了课堂讲授外,让学生关注生活实际、动手进行实验操作、走进自然进行科学探究等做法均是增强生物教学实效的必要途径。这种方法改变了长期以来只强调让学生学习书本知识,并以灌输的方式进行讲授,只是简单地“授人以鱼”,而没有“授人以渔”的现状。 1.引导学生观察生活,从生活中汲取生物学知识。培养学生的观察能力,形成良好的观察习惯是提高生物学教学实效的重要措施之一。教师要通过对观察力的培养,使学生明了生物学知识学习和掌握需要树立起严谨的学风、认真细致的方法和实事求是的态度。教师要善于引导学生从日常生活、自然现象中观察、探索、揭示隐藏在现象背后的本质、规律和生物科学道理。如,分析家酒为何会发酸,酸奶是怎样制成的等生活中的原理都能让学生从生活中汲取生物学知识。 2.开展探究性生物教学,巩固生物学知识。实验是生物学的基础。教师通过实验可以有效地加深学生对课堂上学到的许多概念、原理和规律的理解和记忆。教师要以探究性实验作为主要实验方式。在教师的指导下,学生要能从课堂知识和生活实际中提出研究性课题,通过实验得出结论。学生自主地吸收生物学知识,应用生物学基本理论解决难题,从而促进自身提出问题、思考问题、解决问题等能力的发展。 3.走进自然,应用知识,提升教学质量。教师带领学生走进自然、融入自然、回归社会,能够更加丰富生物科学的体验,进一步提升生物教学质量。学生可以有意识地应用所学知识观察动植物的形态特征、生活习性,寻找和搜集学习资源,了解生物与人类衣食住行的密切关系。此外,教师还可安排学生深入社会进行调查研究,撰写调查报告并开展讨论,加深了解生物学知识与生产生活之间的联系,以此来增强教学效果。 三、拓展基础知识,巩固生物教学实效 生物学是一门十分重要的综合性学科,其成果的影响范围辐射到社会、经济生活的各个领域。生物学基础知识来源于生活的“四面八方”,与生活环境有着千丝万缕的联系。根据这一特点,在中学生物教学中,教师要有意识地适当拓展生物学基础知识的内容,扩大中学生知识面,增强学生的生物学素养,对教学成果的巩固将起到非常重要的作用。 1.打破学科限制,开阔教学思路。在中学教学中,多学科之间有着密不可分的联系。生物学亦如此,它与数学、物理、化学等学科的联系是非常紧密的。因此,找出生物学与其他学科间的联系点,让生物教学“傍”上其他学科则能够建立起完善、系统的知识体系,有利于中学生对生物学知识的理解和掌握,提高教学实效。例如,在讲解视网膜成像以及远视和近视的原理时,教师就可以借助物理学科的光学实验仪器进行演示教学。教师在生物学中渗透进物理知识,加深了学生的感性认识,起到融会贯通的作用。 2.加强生物教学与社会生活和经济发展之间的联系。生物课程标准明确提出“使学生理解生物与科学、技术和社会的关系”。教师在中学生物教学中如能以现实生活为背景,紧扣当今生物技术发展的热点话题和前沿知识,给学生以有益的启迪,引领学生在理解生物科学的应用、解决现实生活难题中学习,就能有效地提高教学成效。例如,教师可引导学生对转基因食品进行分析探讨,从正方与反方提出证据,充分发表见解,可以形成共识、也可留下悬念,以此来调动学生对生物学科的学习积极性。 中学生物教学论文:农村中学生物学教学现状令人担忧 20世纪以来,生物科学是自然科学中发展最迅速的学科之一。生物科学技术在许多领域发生了重大突破,对人类的生存、人民健康、社会发展产生巨大影响。面临生物技术新时代的到来,世界各国人民和政府普遍重视中学生物学教育。因此生物学科必然成为21世纪的主导学科。而我国中学生物学教育还没有得到应有的重视,没有充分体现生物学课程的价值。如生物学课时安排较少,占总课时比重偏少,生物课程设置的年级不尽合理,生物课程不纳入考核科目等。这些问题的存在在一定程度上影响国民生物科学素养的提高,间接地对人的素养和社会的发展产生一定的不利影响。而在农村,中学生物学的教学现状更是令人担忧。 1. 专业教师缺乏,教学任务难以完成 在农村,很多中学是没有专业的生物教师的,有的学校即使有专业的生物学教师,但历来受"生物学科是豆芽学科"思想的影响,专业的生物学教师被领导安排或自己主动要求上所谓的主科学科,如语文、数学等,而生物学科一般都是由完全外行的教师兼职任教。在许多领导和教师的意识中,任何一位教师都能担任生物学的教学。于是,语文、英语、数学、物理、美术、音乐等专业的教师都有教学生物学的经历。岂料,生物学是一门专业性很强的学科,非专业教师教学时只能照本宣科,以传统的讲授方式,把教材念一遍过去,或者让学生读读、勾画教师认为重要的概念或段落,然后让学生强行背诵记忆重要知识点。有的教师甚至说:"对于有些生物学知识,我自己都不懂,怎么讲,我只能把教材念一遍了。"的确,他们说的是实话。如果每一位生物教师都这样教学,那么生物学教学的任务能很好完成吗?现在新课程理念倡导探究性教学,倡导教师组织引导学生自主学习、学生生动活泼地学习,学生所提问题多多,教师能组织、能回答吗?外行来教,已经到了捉襟见肘的狼狈状态,这让人不得不担忧。 2. 教学方式单一传统,新课程理念得不到落实 新课程理念倡导的探究学习给课堂教学带来新的内涵和活力,但探究式教学毕竟是对生物学教师专业素养要求最高的一种教学策略,是我们教师以前几乎没有体验或涉及的经历,因而在将课程理念转化为教学行为过程中就会遇上困难。本身农村中学的生物学教师都是非专业教师,专业素质欠缺,加上"豆芽"学科的偏见,以及教师自身的畏难情绪与惰性,所以教学中教学方式单一,以传统的讲授式教学为主。在传统的满堂灌课堂上通常是以教师的讲述为主,教师一个人在唱独角戏,学生进行的是被动式的学习,机械地接受、记忆知识。课后学生能背诵、记忆一些概念、术语等就算达到教学目标。为了应对考试,教师要求学生花大量的时间去死记硬背教材中的一些事实、术语和定义等知识,或者印制大量的试卷让学生反复做、反复读、反复背,考试中也许能取得好成绩,教师也感到很有成就。因此,曾经很长一段时间,在一些教师的教学中,接受式学习常常被看成是高效率的学习方式。然而,在传统的讲授式教学中,学生的兴趣没有得到激发,各种感官没有充分调动,学生也就谈不上主动地、生动活泼地参与学习活动,掌握知识的质量就低,能力得不到发展。长此以往,学生对这种传统的教学方式和学习方式就会感到厌倦,最终对生物学科丧失兴趣而放弃学习。 实际上,学生学习科学不能仅仅是背诵一些事实或孤立的信息,重要的是要他们在了解事实的基础上建立对重要生物学概念的理解。如果课堂教学仅仅强调事实的传递和记忆,学生对科学概念的建立和深层理解就会受到影响,使得许多学生虽然暂时能顺利通过学业考试,但在随后的生活中会就将事实类知识迅速遗忘。这样的教学情况当然不符合我国以发展学生科学素养为宗旨的新课程理念和改革方式。因此,生物学课程标准指出生物学教学应从记忆事实向理解概念转变,强调生物概念和原理的理解而不仅仅对事实的记忆,已经变得十分必要和迫切。 在新课程理念下,生物学课程如果还采用单一的教学策略难以实现教学任务。以探究式学习为代表的主动学习方式成为初中生物学课程改革的标志和突破点,并直接改变了生物学课堂上的教学活动。观察生物学现象、记录观察结果、提出问题、分析相关的因素、收集证据、讨论结果、辨析科学史中的事件、应对现实生活中的生物学问题已经成为今天初中生物学课题中常见的教学活动内容和学习方式。因此,就要求教师采用多种教学方法并进行有机的结合,面向全体学生,营造一个以学生为主体的、民主的、积极主动的学习氛围,从而促进学生各方面能力的发展。 3. 实验教学几乎为空白,学生能力得不到发展 生物科学和其他自然科学一样,本质上是实验科学。实验教学是生物教学的基本形式之一,课程标准所倡导的探究性学习,有许多活动也是通过实验来进行的。然而对于农村初中来说,生物学实验教学几乎是空白,原因有以下两个方面。 首先是实验设施设备欠缺。实验教学就需要生物实验室、基本的实验器材和条件,还有实验的动植物、微生物材料等。而在农村,有的学校根本就没有实验室及所需实验设备和材料,有的学校有实验室,里面却是空空的,没有设备和器材。总之,学校不具备开设实验教学的条件。 其次是生物教师不具备实验教学的能力或懒于进行实验教学。实际上,现在国家教育部是重视实验教学的,对各级各类学校投放大量资金用于实验设施设备的添置。可惜的是,这些实验设施设备没有用武之地,成为"冷备货",在实验室或保管室乘凉。运送来的时候是怎样包装的,现在依旧是那样,包装都不曾打开过。学生到初中毕业,没有进过生物实验室,没有做过任何生物实验,在农村初中不足为奇。实验教学需要教师花时间和精力去准备器材和材料,而我们的教师无心去准备,于是以条件不具备为藉口,放弃实验教学。有的教师全部用录像片播放实验内容,以此来代替学生亲自参与的实验活动,这种做法任何时候推而广之就有失偏颇。 实验包含着丰富的技能训练,这里的技能,不单单是指操作技能,更主要的是科学探究的方法和技能。通过生物实验,可以发展学生的创新意识和实践能力。科学教育不是让学生背一个个结论,而是要让学生有一段研究科学的经历。所以,在教学中应提出,不应该是"读科学、听科学、记科学、看科学",而是要"做科学、懂科学",提倡"做",在"做"中学知识,"讲"是强加的,是灌输,亲身经历才能理解。 面对农村中学生物学教学现状,作为农村一线教育教师的我很担忧,担忧"提高学生的生物学素养"课程理念何以体现,担忧在生物科学技术快速发展的今天,我们所进行的生物学基础教育是如此的不和谐。面对农村中学生物学教学现状,我们应该思索:我们应该怎么做? 中学生物教学论文:农村中学生物教学应立足当地经济的振兴 农业是国民经济的基础,而农村地区多数以农业为主,依靠种植业、养殖业来发展区域经济。所以种植业、养殖业发展的优劣直接关系到当地经济的兴衰、社会的稳定和进步。而传统的、落后的种植和养殖技术,使多年劳作的农民至今经济收入偏低,无法摆脱贫穷的困境。如何让当地农民从贫困走向富裕,如何振兴当地经济,是每个农村中学生物教师应认真研究和解决的课题。 我们曾经对某乡的种植业、养殖业进行了统计调查,结果发现现在许多农民还停留于一般的传统劳作上,从事种植和养殖业的人数比例是极低的。即使少数人从事了种植业和养殖业,但由于缺乏这方面的知识,获利很低,经济效益很差。因此,中学生物教学在大力推进素质教育进程中应全面提高学生的综合素质,根据当地经济发展的需求,调整教学结构,让更多的学生学习和掌握实用性较强的、对振兴当地经济有利的生物学知识。要达到上述目的,具体应从以下3个方面进行操作: 首先,教师应利用生物课堂教学这一主渠道,在推进素质教育进程中,不断拓宽教学的知识领域。尽量将课本知识渗透到农作物的种植和动物的饲养等实用技术中去,与当地经济发展相衔接,以缩短课堂和社会的距离。 如在讲“光合作用”时,可介绍大棚菜通光面积和光照时间;讲“植物的矿质营养”时,可介绍小麦、玉米、棉花等所必需的矿质元素,进而讲怎样施肥、施何种肥,以及给植物适时松土的道理和介绍无土栽培技术等等;讲“物质代谢”时,可结合动物育肥、食物加糖及适时阉割的内容进行讲解。 实践表明,将这些知识在课堂上适时渗透,不仅充实和丰富了课堂教学内容,而且有利于提高学生学习的兴趣和乐趣,有利于提高学生的综合素质。 其次,教师应利用活动课,让学生走出课堂,亲自到田野、菜棚、猪场和鸡舍等进行实践学习,将学到的课本知识应用到种植和养殖的实际操作中去,做到理论与实践的统一。这样使学生在实践中学到了在课堂上学不到的知识,拓宽了他们的知识视野,延伸了他们与社会相联系的知识触角。 如活动课中所学到的小麦锈病防治、鸡的育雏与免疫及食用菌栽培技术等,为学生走向社会、振兴当地经济打下了坚实的基础。再次,教师应依据当地经济发展的需求,调整课程内容设置,自编乡土教材。如编写《小麦的田间管理》《果树的整形与防病》《西瓜的嫁接与管理》《养猪、养鸡综合技术》及《生态养殖设计与操作》等等,让每位学生在生物教学的过程中学习掌握几门实用技术,丰富他们的知识,提高他们的素质。 上述内容,不仅是农村生物教学改革的探索,也是农村生物教学服务当地经济建设的最佳形式和内容。在此基础上,我们还将进一步完善和探索,以使生物教学更好地为振兴当地的经济建设服务. 中学生物教学论文:中学生物教学应加强可持续发展战略思想教育 现在的中学生正是21世纪现代化建设事业的生力军,用何种思想武装他们将直接影响到社会前进的方向。 长期以来,学生从社会传媒、教师讲授所得到的衡量一个社会发展水平与国家富裕程度的指标,主要是人均国 民年生产总值。而事实上,人类社会自从50年代起实施联合国提出的以人均国民年生产总值为主要发展目标的 经济发展战略以来,已经饱尝这种急功近利思想所带来的苦果:人口膨胀、能源短缺、资源匮乏、环境污染。 正如恩格斯所言:“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利,对于每一次这样的胜利,自然界都报复了我们 。”于是从90年代起联合国又提出了新的发展战略——可持续发展战略,党的“十五大”也把它纳入了我国经 济发展战略之中。 所谓可持续发展,是指能使人口、经济、社会、环境、资源相互谐调的既能满足当代人需求,又不对后代 人满足需求能力构成威胁的发展。我们知道,人类的一切经济活动都是在生态系统内进行的,人类目前面临的 人口、资源、能源、粮食、环境五大问题也都是由于对生态系统的破坏而使之失衡造成的。而生态系统正是生 物学科研究内容的重要组成部分。因此,生物教师在教学过程中,要充分利用这块阵地,对学生进行可持续发 展战略思想教育。 1.联系实际,向学生阐述实施可持续发展战略的必要性 长期以来,人类由于对自然规律认识不足,以及社会对自然的需求超过了生态系统所能承受的能力等原因 ,导致本世纪发生了国际著名的十大公害事件以及酿成了威胁人类生存和发展的十大环境问题。十大公害事件 是:马斯河谷烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、多诺拉事件、伦敦烟雾事件、水俣病事件、四日事件、米糠 油事件、“痛痛病”事件、博帕尔毒气事件、切尔诺贝利核污染事件。在这十大公害事件中,共计死亡11222人 ,受伤中毒30多万人,造成直接经济损失数十亿美元。威胁人类生存的十大环境问题是:土壤沙漠化日益严重 、森林遭到严重砍伐、野生动植物大量灭绝、世界人口急剧增长、淡水资源日趋减少、渔业资源锐减、河水严 重污染、有毒化学药品越境转移、地球温度明显上升、酸雨现象正在发展。通过这些触目惊心的事实,让学生 明白片面追求经济增长而造成生态系统严重失衡的殃及子孙后代生存和发展的战略是不可取的。只有正确谐调 人与自然的关系,立足未来的可持续发展才是人类社会发展的必由之路。 2.树立正确价值观,提高学生对可持续发展战略重要性的认识 这里的价值是人类判断自身实践活动结果的一种内在尺度。按照实践所引起的生态系统的变化对人的需求 的满足程度,以及对人类生存和发展所引起的作用,来区分价值的大小和正负。把凡是对生态平衡具有积极作 用,即有利于维持生态平衡的改变,如荒漠变绿洲、荒原变良田、荒山变果园、荒滩变城市等,称具有正价值 ;而对生态平衡带来消极后果,即对生态平衡起破坏作用的改变,如大量砍伐森林导致水土流失、围湖造田造 成气候失调、片面发展工业引起环境污染等,称具有负价值。只有具有正价值的改变即可持续发展,才会在满 足人类自身需要的同时又造福子孙,因此要大力倡导;而对人类生存和发展构成威胁的负价值的改变,虽它暂 时可以满足现代人类的某些发展需要,仍必须加以制止。这样让学生在思想深处明白可持续发展战略的重要性 。 3.确立正确评判标准,使可持续发展战略思想在学生心中扎根 目前,地球的严峻形势告诫人类,我们的每一实践活动都必须充分地估计到它的后果(特别是远期的、间 接的后果),是否有利于人的生存和发展。我们以该实践能否给人类生存和发展创造更好环境条件为其是否必 须的最高标准。每当我们要建造一座水坝或一家工厂时,都必须把它的后果当作一个生态因素置于生态系统中 综合考虑。凡是超过生态系统调节能力,会导致生态系统失去平衡而无法修复的改变必须取缔;只有既能从生 态系统中获取人类发展所需能源、资源,又不会使生态系统失衡的可持续发展才是行之有效的。从而使学生真 正理解可持续发展战略的内涵,并能对人类和自身的活动作出正确的评判。 总之,在平时的教学过程中,我们要有机地渗透可持续发展战略思想,使这一思想在学生心中生根、发芽 。我们相信,人类只要高瞻远瞩,立足长远,充分实施可持续发展战略,地球的明天一定更加绚丽多彩。 中学生物教学论文:中学生物课阅读教学 教科书是学生获得知识与技能的基本材料,所以应把指导学生阅读教科书作为教学的一个重要任务,使学生重视教科书的作用。但是,并不是每个学生都善于阅读,有的学生只是死记硬背,有的学生甚至看不懂课本。因此,教师必须进行阅读方法和技巧的指导。 一、指导学生做好“标、增、注” 为了提高学生读书的有效性,应该指导学生直接在教材上标、增、注。标:用各种符号来表示知识所要掌握的程度。把重要的内容,比较重要的内容,特别重要的内容,关键性字、词,重要的段落,用各种符号标出。增:对于书上的难以理解的地方予以极其简要的文字说明。如红细胞两面凹的原因,教材上没有解释,学生可把它增补在书本上。注:对于教材个别地方必须“前挪”或“后错”才能说明问题的,可批注在旁以备忘,便于阅读时随时查阅。如淋巴循环的作用中脂肪之运输,此节教材没讲,但在消化系统中营养成分的吸收部分讲到,可把它批注在旁?这些方法一般用在随教师讲解的读书活动中。 二、揭示隐含未显内容,引导阅读 所谓隐含未显内容,即课文中无文字说明,而在插图中隐含、不易被学生发现的内容。例如:1?细胞有丝分裂周期图中,隐含着分裂间期经历的时间比裂期长的问题;2?光合作用过程图解,隐含着光合作用释放氧均来自反应物的水,葡萄糖中的6个碳均来自反应物的二氧化碳,暗反应的卡尔文循环将循环6圈;3?豌豆两对等位基因的遗传图谱中,隐含着纯合体与杂合体的比例及新组合性状占个体总数的百分率的问题。这些隐含未显内容是学生理解问题、完成习题的障碍。所以,需教师正确并带有启发性的点拨,引导阅读,使隐含内容外显化,学生悟出了书本文字没有表述的内容,有利于提高学生解题能力。 三、专题阅读 对不同章节出现的同一类知识进行归纳整理,组织成体系,让学生阅读。以染色体为例,教材上出现过多次,把它整理成下列几方面:1?染色体的形态、数目;2?染色体的化学成分———染色体与dna的关系;3?染色体的存在部位及存在状态;4?染色体的复制(时期与方式);5?染色体的传递规律;6?染色体变异与单倍体、多倍体。专题性阅读,目的在于使分散的基础知识形成整体性的知识结构网络,培养学生对知识的综合分析能力。 四、重视设问,激发阅读兴趣 教师紧紧围绕教学内容,根据教学目标和教材重点、难点的需要,抓住那些牵一线而动全身的关节点编写阅读提纲,让学生带着问题进入新课的学习,启动学生思维。如在学习《性别决定》时,可先向学生提问:“同样是受精的卵细胞,为什么有的发育成雌性个体,有的则发育成雄性个体?同是一个受精卵发育而来的人体,为什么会男女有别呢?”学生带着这些问题阅读,既动眼,又动脑,主动获取知识,能有效地提高学习能力。 五、利用插图,对应阅读 生物教材中有许多重要的插图、图解把抽象难理解的文字叙述内容加以形象化、具体化、条理化,但学生往往忽略。 在教学中要指导学生参照插图、图解,与教材文字内容对应阅读。例如:1?dna的化学结构、空间结构插图与正文内容对应阅读,由结构特点谈dna的多样性、稳定性、特异性。讲授细胞膜结构、线粒体结构等都可运用这样的方法;2?动植物细胞有丝分裂插图与文字内容对应阅读,辨认分裂期。通过对应阅读,可以帮助学生理解文字内容,增加记忆的深刻性。学生在考试时遇到文字题,图马上呈现在脑子里,帮助回忆、表达,遇到填图题更容易填注。要引导学生边看插图边阅读课本,养成有图必用的习惯。 六、易混内容对比阅读 人们对事物的认识往往是通过对比的方法而使认识得到深化的,对比能够抓住事物的本质特征。在阅读时,要鼓励学生多对易混知识进行对比,以利掌握和记忆。例如:在《生理卫生》的学习中,注意原尿与终尿的比较、三种血细胞的比较、动脉血与静脉血的比较、神经与神经纤维的比较;在《植物学》的学习中,注意光合作用与呼吸作用的比较、原核生物与真核生物的比较等等。在布置给学生比较内容的同时,还要教会学生采用适当的比较手段,如列表比较等。 七、指导学生在读书中学会“提纯” 生物学教材中基本概念与定义较多,而且表述简练、抽象,学生往往在理解上存在一定困难而不容易记祝如果学生在阅读中,学会归纳、概括和“提纯”,就能增进对概念、定义的理解,便于记忆。“新陈代谢”一章有一段约200字的前言,叙述了什么是新陈代谢。由于这段课文写得简练、抽象、概括,所以很不容易记住,但如果在阅读中指导学生学会对这段文字进行分析,提纯要点,归纳出这段文字讲述的是一个定义,两个作用,两种代谢,一个更新,就比较容易理解并记住了。 中学生物教学论文:中学生物教学走出低谷的有效举措——看综合理科的实施 面对当前高考、中考取消生物科目,中学生物教学暂时处于低谷的状况,我们浙江省生物教师既无须考虑 改行跳槽,也没有生物学是副科中的副科的感叹,而是面临另一种挑战,那就是综合理科——《自然科学》的 实施迫使生物教师投身到熟悉新教材,把握教学目标,重新学习,自我完善的教学实践中去。我认为,面对中 学生物教学目前的处境,另辟蹊径,完全可以呈现“山穷水尽疑无路,柳暗花明又一村”的景象,那就是,综 合理科的实施是中学生物教学走出低谷的有效举措。 从教材情况看 新中国成立以来,多次教育改革的尝试,均未触及初中理科以分科方式进行教学的体系。现在浙江省初中 教材采用综合理科形式的自然科学课程取代物理、化学、生物、自然、地理等分科课程,无疑是我国初中理科 教育迄今为止最为重大的改革。许多心理学家认为不同学科之间的概念、法则之间存在着迁移,尤其是邻近的 学科。因此,把自然科学各分支学科综合在一起,有利于学生对这些概念、原理和法则的理解和掌握。从教育 学观点看,把自然科学的共同原理和方法分散到各门学科中讲授,既不利于教师的教,也不利于学生的学。由 于各门学科不可避免地会产生重复,不仅增加了学生的学习负担,还容易给学生造成一种错误认识,以为这些 知识只适合于某一门学科的范围。综合理科可有效地避免这种倾向。 我省综合理科——《自然科学》教材无论是内容,还是形式上,都具有突破性进展。教材以“人与自然” 作为中心概念,以“人类认识自然,认识自身,利用自然,改造自然,保护自然,保护自身”作为认识展开的 线索,来构建学科知识体系。教材注重思想教育和德育渗透,无疑是当今教书育人的最好教材。同时,还充分 体现培养学生科学的技能方法和态度。 与旧教材相比,《自然科学》课本版面设计科学得体,文字简洁明了,插图色彩亮丽,图文并茂,并在多 处以图代文或用图设疑,只问不答,给学生以无限思维的余地。课后设计“阅读材料”、“探索与研究”等辅 助栏目,满足不同层次学生的求知欲。整套教材中生物学知识比例不小。第六册还有a、b两种版本,对初三学 生进行分流教学,注重面向全体学生,充分体现出注重素质的教育。 《自然科学》被有识之士称为“有见地、有胆量”的产物,编者被赞为“了不起”的人。 从学生角度看 中学生物教学处于低谷的主要原因是广大中学生为了升学,只能跟着高考指挥棒转,并非学生不喜爱生物 学,而是因为取消了考试使他们的学习积极性受到打击。讲究实惠,又使他们不得不把精力花在考试的主要科 目上,不能在生物学上花费时间和精力。 我们实施综合理科——《自然科学》以来,发现教材符合初中学生的心理、生理特点,其知识深度、广度 、难易适中,负担合理,学生学习兴趣盎然。例如,第一册第一章丰富多彩的自然界,4幅彩图加上优美的文字 ,学生学习兴趣油然而生。相对而言,学生对动物学内容更感兴趣。如第三章动物世界,学生们学习热情高涨 。特别是做鱼鳍功能实验时,课堂气氛活跃非凡。又如,第二册人的青春期发育的生理学知识,95%的学生认为 非学不可,因为他们体会能学以致用,有利于自己身心健康。 另外,《自然科学》配套的音像教材,内容丰富,形式多样,更令学生们喜爱。从学生反馈信息中得知, 最喜欢《自然科学》的学生人数占76%。 从教师角度看 《自然科学》在浙江全省实施,摆在教师面前的任务是重新学习,自我完善。生物教师除了从生物学老教 材框架中摆脱出来之外,还得学习新教材中有关物理、化学等方面的内容。生物教师的地位不仅没有降低,相 对而言,因《自然科学》在初中升高中的升学考试中占150分反而有所提高。 生物教师每天忙于钻研教材,相互听课,取人之长,补己之短;思考如何上好实验课,培养学生各种能力 ;思考如何运用电教设备,增强课堂教学效果;思考如何正确使用新教材,把握教学目标;如何摸索一套新教 法。教研气氛浓郁,生物教师人心空前稳定。 综上所述,综合理科——《自然科学》的实施是中学生物教学走出低谷的有效举措。然而,一花独放不是 春,万紫千红才是春。我衷心希望综合理科能在全国全面铺开,我们全体生物教师将以崭新的姿态去迎接光辉 灿烂的21世纪——生命科学世纪的到来! 中学生物教学论文:中学生物实验教学 摘要:在中学生物实验教学过程中,联系具体实践就如何设计演示实验、分组实验和课外实验提出一些新建议。 关键词:中学生物实验教学;演示实验;分组实验;课外实验 “新课改理念”,就必须面向全体中学生倡导探究性学习。中学生物实验教学则是实现这一目标的重要环节。在教学过程中,通过一定的仪器设备或药品的处理,对生物体的形态、结构、生活习性和生理功能进行观察和探究,使学生获得、验证或巩固知识,并掌握有关操作技能,进一步发展智能的过程,称为生物实验教学。生物实验教学的类型可分为演示实验、分组实验和课外实验。在此,本文联系具体实践就如何设计中学生物实验教学提出一些新建议。 1.演示实验 所谓演示实验就是教师使用演示的方法,根据课堂教学计划进行的生物实验。演示实验是中学生物教学中最常用的直观手段之一。演示实验比分组实验容易开展,既节约耗材,又节省时间,更便于组织教学。因此,中学生物实验教学中特别要加强演示实验的开展,以便提高教学效果。演示实验的类型主要有: 1.1传授新知识的演示实验 在以获得新知识为目的而进行的演示实验中,教师预先把实验器材准备好,在课堂上边讲授边演示,并对所用到的器材名称进行介绍,讲述实验的目的、原理和条件,准确操作,规范动作,以达到预期的演示效果。当学生观察到一个或多个现象时,教师通过谈话启发学生对所见到的现象进行解释,引导学生得出正确结论。例如,在“鉴定骨的成分”时,教师把骨煅烧后所剩下的物质用镊子打碎,问学生:“骨里含有什么成分?”学生可能回答含有“无机物”。此后,用清水冲洗15%的盐酸浸泡过的骨,将其打结或折弯,又问学生骨里含有什么成分?学生又可能回答骨里含有“有机物”。最终,教师才叫学生总结骨里含有哪些成分?无疑,通过这样的演示实验来传授新知识,就具有较强的真实感和说服力。 必须注意到,由演示实验得出的结论是特殊性的,教师要引导学生从特殊性的结论推广到一般性的原理。例如,用鱼骨来鉴定骨的成分,同时可以推广到鉴定其它动物骨的成分。 1.2验证、巩固知识的演示实验 以验证、巩固已学过的知识为目的的实验,从逻辑上看是从一般到特殊的学习过程。在此过程中,教师先使用各种直观教具讲授新知识,待学生掌握了有关知识之后进行演示实验,以验证和巩固所学的知识。例如,为验证“绿叶在光下制造淀粉”,将遮光叶片和不遮光叶片作脱绿处理,用“滴加碘液”的方法加以验证。若叶片变成蓝色,说明叶片中含有淀粉。反之,则说明叶片中不含有淀粉。这样,通过演示,学生巩固了已初步掌握的知识,并加深了印象,进而提高了课堂巩固率。 1.3指导性的演示实验 它是指导学生进行正确实验、实习等实践活动的演示实验。例如,当指导学生第一次使用显微镜时,教师先用一台显微镜向学生介绍各部分名称,并演示取镜,安放、对光、观察等。此后,在讲授“临时装片的制作”过程中,教师演示擦载玻片、盖玻片、向载玻片上滴清水、取实验材料等具体步骤。这种边演示边讲述的教学方法,就比纸上谈兵、抽象的讲授效果好得多。 2.分组实验 把学生带进实验室或教室,在教师的指导下,学生独立操作而进行的实验,称为分组实验。分组实验更有利于面向全体学生,培养操作技能,并激发学生的学习兴趣和发挥学生的创造性。 应该指出,分组实验既可以在新课教学之后进行,又可以在新课教学之前进行。长期实践表明,分组实验在新课教学之后进行,有利于学生验证和巩固知识。而分组实验在新课教学之前进行,则有利于增强学生的感性知识和培养学生探究知识的技能。 2.1分组实验的准备 2.1.1认真备好实验课 教师根据新课标要求,结合本地实验条件,弄清实验原理,确定实验目标。若是验证实验,教师必须预先写出实验步骤及实验注意事项。若是探究实验,教师则要拟定实验计划,具体写出观察发现的问题,作出假设,拟定实验计划,分析实验结论。 2.1.2.充分准备实验器材 一个不容忽视的事实是,实验仪器的购买与使用往往受到学校经费的限制。由此,在制定分组实验计划时,教师必须根据本校的实际条件,对全程教学中所需要的实验材料有一个全盘的计划和安排,及时加以采集,购买或培养。此外,为了保证实验课有充足的、合适的实验材料,还可以向条件好的学校租借或交换器材,并灵活地把一些实验提前或推后进行,以实现资源共享。更为重要的是,对实验中的仪器设备和药品,教师必须预先做好准备,分发到实验桌上,尽量让学生不离开座位就能完成实验,减少人员走动,给组织分组实验带来方便。 2.1.3学生分组和培养小组长 教师根据班级人数、实验桌的多少以及实验内容的实际情况,把学生分成若干小组,并选出小组长。实验桌上贴上编号,学生对号入座。同时,为了减轻教师教学负担和提高实验效率,要充分发挥小组长的助理作用。由此,教师要在课前利用课外时间,预先对小组长进行实验室培训,让他们熟练掌握操作方法,从而在正式实验时起到“小教师”的作用。不仅如此,小组长还应该承担帮助教师管理实验器材和药品的职责。具体地说,每次实验完毕,小组长要清点器材药品,安排其他同学清理实验桌卫生。而要做好这个工作,教师就必须对小组长进行思想品德教育,培养其爱科学、爱设备、助人为乐的思想品德。 2.1.4预先告诉学生实验 在每次实验之前,教师布置学生预习教材或复习实验教材,使学生心中有数,作好实验心理准备,收集相关知识,这样便于学生理解实验原理,顺利完成实验。 2.2组织分组实验教学 很多实验教师常常感到组织分组实验费力、费时,常常不得不高声要求学生保持安静和不准乱动仪器。究其原因,主要在于实验过程中容易出现课堂秩序混乱的局面。由此,为保证实验顺利进行和提高实验效果,分组实验可作如下安排: 2.2.1有秩序进入实验室 各组的小组长带领学生按1组、2组……依次进入实验室,并根据桌上的编号,对号入座,这样就可避免学生一窝蜂涌入实验室去抢座位造成的混乱局面。 2.2.2指导分组实验 对于教师来说,其职责主要是总揽全局和具体指导。而对于小组长来说,其职责就是组织和指导本组成员开展实验。在此进程中,教师一旦发现学生操作错误,立即作好记录,让相关学生停止操作,指出其错误,并予以演示和引导。例如,在练习“临时装片”的制作时,教师发现很多学生撕取的材料较厚,存在着有的盖片下有气泡,有的把显微镜搬得太斜,有的染液流在载物台上等问题。对此,教师要给学生现场演示解决这些问题的方法,使学生通过反复练习最终达到规范操作的目的。 2.2.3离开实验室 实验课结束之前,教师要预留3分钟时间,让学生清理器材和桌上的卫生,随后按顺序离开实验室,并请小组长留下协助教师清点器材。 3.课外实验 有些实验需要较长时间的培育、观察,但又不太复杂,也不需要特殊的仪器设备和实验条件,教师就可以组织学生在课外完成。显然,由于课外实验的整个过程都是在学生亲手操作、亲自管理和亲自观察下进行的,因此,它能有效地培养学生独立工作的能力,加深巩固课堂学到的基础知识和节省时间。一般而论,教师在组织课外实验时要注意以下几点: 3.1课外实验要与教学内容相关 课外实验必须在学生学习相关理论知识之后进行。例如,在学生学习了“茎的输导作用”的生物原理之后,为了证明“有机物是树皮内的筛管输导的”,教师可以安排学生在课外寻找树枝“环剥”树皮和长时间形成的“枝瘤”,或用“对照法”培养植物,使学生藉此了解到无机盐对植物的作用,从而解决了在课堂上不便操作的困难。 3.2布置课外实验必须严格要求 教师对课外实验的目的及其方法都要详细说明,并要求学生在实验过程中必须做好记录、测量和绘图等工作。不仅如此,教师必须严格检查学生所承担的课外实验,并尽可能要求学生上交课外实验做出的实物,以督促学生完成实验任务和为实验室提供材料。 总之,生物教师既要端正态度,有奉献精神,又要因地制宜,多想些办法,创造条件开展好生物实验。 中学生物教学论文:浅议中学生物实验教学探究 摘要:生物学是一门以实验为基础的学科,从中学生的年龄特点和实验本身来讲,实验教学应比课堂教学更易使学生产生兴趣,乐于学习。本文对中学生物探究性实验教学的策略作了简要分析。 关键词:中学生物;实验教学 生物学是一门以实验为基础的学科,实验教学在课堂教学中占有极其重要的地位。但由于在组织教学、结果控制等方面比较费神,且占用时间较多,很多教师不大愿意进行生物实验教学,特别是探究性实验的教学。那么,怎样才能上好探究性实验课呢? 1探究性实验论题的选择 探究性实验是一个寻求问题答案的过程,是一个挑战未知领域的过程,这是探究性实验能够激发学生兴趣的一个原因。探究性实验论题应使学生能够进行广泛的联系,让学生将他们与论题相关的知识或体验显现出来。这些论题还能使教师看到学生可能产生的错误想法及学生的理解差距,从而在教学中解决这些问题。 1.1要选择学生感兴趣的论题 探究性实验在选择论题时,要尽量选择学生感兴趣的论题。论题不能吸引学生,即使它是专家们的宠儿,它的价值已经丧失了,因为学生不会去探究。如此,我们选择探究性实验论题时,要充分考虑论题与学生目前的生活有什么联系,我们怎么能让学生对这个论题感兴趣,等等。如探究种子萌发的条件、校园和社区绿化的设计等实验论题的选择,学生就很感兴趣。 1.2要选择容易获得资料和资源的论题 探究性实验需要学生自己去探索,在探究过程中会遇到各种各样的问题,他们需要去查找资料,需要去获取各种实验资源。这就要求我们选择探究性实验论题的时候,能够引导学生找出这些资料和资源,甚至明确地指出是哪本书或是哪个博物馆,以及如何获得实验需要的资源。当然,确认这些资源、资料并不是说在探究性实验中一定会用到它,但是我们选择探究性实验时需要同时兼顾资源的丰富性和易用性,使学生选择最好的资源。我们应通过确定和考虑大范围里的各类资料和资源,让学生在不同的环境、不同的场所中都能够进行探究。 2探究实验的设计与指导 实验是生命科学研究的基本手段,设计实验是实验研究的基本能力。教学过程中,教师必须科学地讲解实验的假设和目的,指导学生设计实验。 2.1对照实验的设立 为了更科学、更有说服力地论证假说,生物学实验常设置对照实验,教师必须针对不同知识背景的学生,做出不同的教学处理,使学生充分认识对照组设置的必要性和科学性。探究肉汤变质的原因的实验设计,就要准备两个相同的耐热玻璃瓶,分别装入等量的肉汤,一个设法将瓶口密封,另一个不封口。将两个瓶子中的肉汤都煮沸,取出并放置在温暖的地方,静置数天。可观察到:密封的瓶子中的肉汤较长时间保持无菌,不密封的瓶子中的肉汤会较快变质。由此可以说明,引起肉汤变质的细菌来自空气。再将密封瓶子的盖子去掉,仍然放置在该处,几天之后也发生变质,则进一步证明了所得结论。 2.2适宜条件的设定 生物学实验实质上是一种人为控制条件下的生命再现过程。实验中所涉及的可能影响到生命活动的所有条件,除了控制条件,都必须尽量控制在最适宜的条件下,以充分再现生命现象。如探究光照对植物生存的影响的实验设计,就要在适宜的温度、适宜的水分条件下,设计不同的光照条件去观察植物的生长情况。 2.3注意实验设计的可操作性 多数情况下学生设计的实验方案形式多样,各有优点,但较普遍的问题之一是可操作性不强。为了确保实验设计的可操作性,教学实践中可以有2种处理方案:(1)围绕同一个实验课题的多个不同设计方案,让学生比较、综合并评价;(2)将实验设计的目的和假说交给学生,让全体学生来设计,再反馈有代表性的方案,通过讨论评选出可行性方案和不可行方案,再在可行性方案中评选出最优方案、较好方案和一般方案。最后还可以讨论方案不可行的原因,找出最优方案优在哪些方面?这样充分发挥了学生的参与性、积极性和主动性,对求异思维的发展有很大的促进作用。 3探究性实验结果的分析 探究性实验完成之后,对于结果的分析是十分重要的,而这一方面学生很容易忽略,他们往往在实验结束之后便草草下了结论。事实上,对于探究性实验结果的分析、判断,甚至比实验的过程还要重要。如著名科学家弗莱明提取到了青霉素,并判断它可能是一种抗菌素,但仅此而已。他没有开展观察青霉素治疗效果的系统试验,他只给健康的兔子和老鼠注射过细菌培养液的过滤液———进行青霉素的毒性试验,但从未给患病的动物注射过。如果当时他做了这方面的试验,这种“神奇药物”很可能会提早10年问世。对于实验结果的分析,还要正确对待实验结果的差异性。即使实验步骤再准确,学生之间的实验结果,是应该有差异的。为了减少实验差距,实验必须在相同的环境下,准备多于一次的测试,若有可能,应进行多次实验,其用意是利用平均数,从而减少实验中的结果差距。如探究水温的变化对金鱼呼吸次数的影响的实验设计,教材要求设立的温度有两个:常温下和升高10℃(或降低10℃)。不过,为了实验寻求水温与金鱼呼吸次数之间的关系,可以在整个班级各个小组之间设置温度梯度。假使常温下为10℃,则可以让各个小组在5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃不同温度下进行测试,然后汇总全班所有小组的实验数据,就可以更全面地掌握水温对金鱼呼吸次数的影响,而且还可以绘制一张曲线图。总而言之,中学生物中的实验教学极其有利于学生兴趣的发展,提高教学的质量与品质。教师在平时的日常教学中可以研究各种实验教学的方法以利于学生在学习时兴趣的提高. 作者:廖晓欢 单位:江西省赣州市石城县赣源中学 中学生物教学论文:中学生物课教学存在的问题 摘要:当前,生物学科的教学存在着很多问题。这些问题的产生从根本上说是受到应试教育思想的影响。作为非中考科目的生物学科并不计入中考分数,于是,从学校到家长、学生以致教师自身,就都产生了轻视的观念,以至于生物学科的教学面临较为尴尬的境地。我们只要转变自身观念,引导学生认识到学习生物的现实意义和长远意义,才能激发学生学习生物的兴趣,从而爱上生物课的学习。 关键词:考查类科目;教育改革;激发兴趣;爱上学习 当前,初中生物学科的教学存在着很多问题,这些问题都是怎么产生的,又该如何解决呢?我谈谈自己对于中学生物课教学的思考。 一、生物属于考查类科目,受应试教育影响较大 尽管素质教育已经实施多年,但应试教育的思想仍然影响着今日的中学教育。在中学所设的诸多科目中,大致可以按照是否参加中考将其分为两类:一是参加中考统一考试的,比如语文、数学、英语等学科,还有物理、化学、思想品德、历史等学科。前三科属于主科,后四科属于小科。因为前三科中考时占120分,而物理、化学,组成理科综合占120分,思想品德、历史,组成文科综合占120分。二是计入中考总分的,比如信息考试占10分,理化生实验占10分,体育三项考试占30分。三是既不参加中考统一考试,也不记入中考总分的科目,比如地理、生物。这两科属于考查类科目,在课业结束之后,组织统一的考查,以等级的形式给予学生评价,一般情况下均可以达标。这样的分类标准就直接影响了中学生物学科的教学。因为生物学科属于非中考类科目,这就决定了生物学科的尴尬境地。首先是学校的观念。学校要出成绩,出成绩就得抓中考科目,与中考无关或者关系不大的科目只能让路,尽管在七八年级依然给出了规定的课时,但是毕竟最终不参与中考,因此,便不受重视,只要最终能够通过考查就行。其次是家长和学生的观念。初中三年,家长和学生的目标都是考一个好的成绩,升入一所好的高中。因此,那些中考类科目就受到格外的重视。看看社会上办的各种各样的补习班,补数学的、补英语的、补作文的,甚至还有强化体育三项的,但没听说哪个学生需要补生物的。再次,生物学科教师的思想意识落后。受到前边诸多因素的影响,生物教师也看清了本学科的地位,只能适应目前的状况,备课上课,完成基本教学任务。 二、引导学生认识学习生物的意义,主动学习 为了引起学生们对生物学习的重视,同时为了和高考接轨,前些年省里曾经多次动议,将生物、地理学科也纳入中考科目。但几次讨论下来,最终无果而终,其中最主要的一个原因就是认为目前中学生的学习负担过重。如果将地理、生物纳入中考,则无疑会再加重学生的负担。但根据教育部关于中考考试招生制度的改革设计,生物学科的地位将会和除了语数外三科以外的其他几科一样,成为学生们选考的科目。这无疑是对生物学科的一大福利。改革值得期待,但当前如何搞好生物教学,还需教师团队费些脑筋。我的做法是在生物课初始就让学生对生物学科的意义有一个清醒的认识。首先,这门课程需要参加考查,即在初二学完时进行结业考试,尽管结业考试的试题比较基础,但是也需要学生足够重视,才好可以一次过关。其次,生物学科与很多专业相关,并且高中阶段仍然要开设生物学科,如果学生在初中阶段打好基础,或许高中阶段的学习就会更加轻松一些。尽管部分学生可能对这一学科不感兴趣,但不能保证未来所从事的职业一定与此无关,因此,从长远的角度来看,学生还是需要学习并且学好这一学科。比如,生物制药专业是目前比较热门的一个专业,很多人都想在大学毕业之后从事这一职业,那么,他就必须学好生物这一学科。再次,在繁重的课业学习之余,认真学习生物知识,也可以换换脑筋,使得自己的大脑得到片刻休息。它也是调节学习压力的一个重要渠道,当学生学习数理化感到累的时候,上一节没有中考压力的生物课,岂不也是一种享受吗?! 三、激发学生兴趣,让学生乐于学习生物学科 生物学科既然不参加中考考试,这就减少了学习的压力,反而有利于教师的教学。那么,生物学科真正抛开应试教育的限制,追求素质教育的目标。我在教学实践中的做法是激发学生兴趣,让学生爱上生物学科的学习。 (一)从学生的好奇出发,激发学生的兴趣 处于青春期的学生,他们的生理都在发生着一定的变化,从身体外形到内部器官,再到性机能的逐渐成熟,很多学生对自己、对异性都产生了好奇的心理。生物学科就可以从学生的这一好奇心理出发,告诉学生这些问题都可以在生物课的学习中得到解决,许多学生一听马上就对学好生物产生了兴趣。的确,通过生物课的学习,学生可以了解到人体的生理结构,并且对发育规律有了清醒的认识,从而能够比较坦然地接受青春期的变化,减少了很多因为生理变化而产生的青春期心理问题。从这个角度上来看,学习生物学科对于学生的实际生活还是很有益处的。 (二)巧用问题,激发学生学习的兴趣 问题教学法,是很多学科都会用到的方法。通过提出一系列的问题,教师可以引导学生一步步深入思考,从而达到探究问题,解决问题的目的。如果一个问题提出的比较巧妙,则可以激发起学生学习探究的兴趣,从而使学生热爱这门学科。比如,大家都知道人是最具有智慧的,这是人和其他动物的根本区别之一。那么,人类是怎样产生的呢?人类的起源是怎样的呢?这样就激发起学生探究生命起源的好奇和兴趣。教师顺势利导,让学生通过学习生物学科相关知识满足自己的好奇心。 (三)引导学生发挥主动性,让学生主动去探究问题 在课堂上教师提出一个问题后,并不一定当场给出答案,而是让学生自己通过多种渠道去探究。比如,教师引导学生可以通过去图书馆查阅图书,也可以通过互联网去搜寻相关的知识,也可以向其他人请教相关的答案。通过教学实践,教师除了教给学生一些基本的知识外,更重要的是教给学生一种学习的理念,让学生提升自己的学习能力。这正是我们非中考科目所担负的最重责任。 作者:程志霞 单位:河北省大城县广安镇初级中学 中学生物教学论文:中学生物教学渗透营养健康教育分析 摘要:在经济快速发展,生活水平日益提高的今天,中学生吃饱饭的问题已经解决,吃好还有待提高。对于生物教学来说,要从呼吁营养教育,生物课堂渗透,一日食谱制定和食品安全四个方面渗透营养健康教育的点滴积累, 关键词:生物教学;营养健康;渗透 健康教育首先要使个体或群体掌握健康知识,提高认知水平,建立健康理念,从而促使人们自愿采纳有利于健康的行为和生活方式。随着经济快速发展,人们的生活水平不断提高。中学生适逢身体生长发育和学习升学的重要阶段,对营养的需求尤为重视。面对琳琅满目的食品,如何选择适合自己的,“吃出”健康来是中学生及其家长后勤工作的第一要务。 一、渴望健康,需要营养知识来引领 健康知识和认知水平的提高作为行为改善的先决条件,发挥着重要作用。美国临床营养学会(ASCN)推荐标准是中学生在校期间不得少于10个学时的营养教育。我国卫生部在《全国健康教育与健康促进工作规划纲要》中指出“至2010年中学生健康知识知晓率达到90%”。但采用整群随机抽样的方法对1600名中学生进行营养知识与饮食行为调查。结果表明多数学生对营养知识缺乏全面深入的了解,比如食用盐加碘的好处的回答的正确率只有47.8%。曹春杰的调查显示中学生每年平均接受营养教育的时间为2.8个学时;63.33%的学生愿意获取相关营养知识,愿意接受营养宣传教育。李建军调查结果显示,1年后健康教育组与对照组学生对健康概念和内涵的理解差别明显,对以往所学健康教育内容不满意和不很满意的比例超过2/3。通过1年的教育,83%的学生认为概念比较清楚。这种意识是激励学生自觉锻炼、营养膳食的主要动力。 二、健康教育,承责生物课堂来渗透 初中生物《生物圈中的人》用一个学期时间学习人体,主要学习组成人体八大系统的结构和功能。若在课堂上适当拓展、渗透营养健康知识不仅不会冲击双基教学,还会增加学生的学习兴趣,指导学生健康饮食。例如,在讲述《人体需要的营养物质》一节中,给学生印发一份《常见食物营养成分一览表》,各类营养物质所占比例祥列其中。学生看后容易判断哪些食物属于富含淀粉的、蛋白质的和脂肪类的,省时省力还便于记忆。再如面对学生偏食问题,以蛋白质为例进行纠正:借用《竹桶效应》文化展示,学生知道决定竹桶盛水量的不是最长的竹子,而是最短的那支。食物所含营养被人体消化吸收后的利用价值同样存在“竹筒效应”。食物蛋白质所含氨基酸的种类和含量与人体蛋白质的越接近,必需氨基酸被机体利用的程度就越高,营养价值也就越高。动物性蛋白质中的蛋、奶、肉、鱼等以及植物性蛋白质中的大豆蛋白质的必需氨基酸的种类和数量能满足人体需要,在营养学上称为优质蛋白质。其中鸡蛋蛋白质的氨基酸与人体的最为接近。如果食物中蛋白质的氨基酸与人体的相差较大,则某些含量相对较低的必需氨基酸不但不能满足机体合成蛋白质的需要,还会使其他必需氨基酸在体内不能被充分利用。为了提高食物蛋白质的营养价值,学生自然就想到了混合食用多种食物,不吃鸡蛋的学生已经后悔了,决定改变自己,接受鸡蛋。这样,偏食问题很快解决。 三、膳食指南,需要“一日食谱”来助力 中国营养学会根据营养原则,结合我国国情制订了《中国居民膳食指南》建议:食物多样,谷类为主,多吃蔬菜、水果和薯类(为辅)(饮食金字塔最底层,量最大,富含糖类,提供热量);常吃奶类、豆类或其制品,经常吃适量的鱼、禽、蛋、瘦肉(饮食金字塔中层,量少,富含蛋白质,满足人体骨骼、肌肉等生长发育的需要),少吃肥肉和荤油(饮食金字塔上层,量最少,富含脂类,摄取人体必须脂肪酸);如果饮酒,应限量;吃清洁卫生、未变质的食物。经科学论证,早餐约占一天热量的30%,午餐占40%,晚餐约占30%。一天食谱的设计要根据膳食指南的种类和饮食金字塔的量比进行,不可偏废。例如中学生早餐食谱比照如下:馒头一个、小菜一盘、稀饭一碗,课间加苹果一个(补充大脑消耗、缓解课堂压力)。此为最底层,鸡蛋一个为中间层,小菜里有少许油为最高层。也可牛肉面加鸡蛋和小菜,课间加梨一个(增加维生素、清除牛肉面带来的燥热)。好的食谱设计要做到营养全面、均衡,以确保各项生命活动和生长发育最佳。 四、健康生活,需要食品安全来监护 欧玉英的调查显示有50%以上的中学生选择食物时最关心的是个人口味和爱好。把既有营养卫生,又利于健康作为第一考虑的仅有19.1%。而没有包装的麻辣条、五毛钱的辣好吃、果冻等有学生每天吃!2012年4月,央视主持人赵普在微博上爆料称果冻很可能是破皮鞋制成;2014年10月22日,郑州市现场查获假食用盐28吨;2014年11月,《新京报》记者调查到北京“泡药”豆芽日销20吨;2015年6月1日,海关总署查获僵尸肉42万吨,部分已经流入餐桌;经济导报记者报道,山东章丘大润发商业有限公司于2016年8月29日购进的小白菜等氧乐果检出值为1.85mg/kg,与≤0.02mg/kg的限值超标近百倍!因“利”而生的“黑暗食品”流向消费者的餐桌,我们可能都消费过。愕然!我们此后如何吃得下,又如何拥有健康!我们除了依靠国家的食品安全保驾护航以外,还要自我防范“病从口入”:尽量食用当地时令蔬菜、瓜果,吃的时候使用蔬果洗涤剂等方法去除农药残存后用流水清洗;尽可能食用新鲜的鱼、肉、蛋、奶类;定型包装食品要看是否在保质期内,是否注明厂名和产品批号等。 作者:李玉兰 单位:甘肃省张掖市甘州中学 中学生物教学论文:中学生物教学中信息技术研究 【文章摘要】改革开放以来,我国的科学技术取得瞩目成就,科学技术逐渐渗入到社会的各个领域。信息技术在初中生物教学中的应用也引起人们的高度重视。本文从信息技术在中学生物教学中的优势入手,分析了当前我国信息技术在初中生物教学中存在的问题,并提出相关对策完善信息技术在中学生物教学中的应用。 【关键词】信息技术;中学生物教学;应用;对策 随着新课程改革的逐步推进与科学技术的不断进步,信息技术越来越多地应用于教学中。为更好地实现新课程改革的目标,中学生物教学在借鉴传统教学模式的基础上,引入信息技术对教学目标,教学模式及教学内容进行改进,从而提高学生自主学习能力,培养学生良好的学习方式,促进学生全面发展。因此,研究信息技术在中学生物教学中的应用对教学水平的提高与学生素质的全面提升具有深刻的现实意义。 1信息技术应用于中学生物教学的优势 1.1激发学生学习兴趣 在传统生物教学模式下,教师大多照本宣科,采用灌输式教育方法,学生只被动接受书面知识,缺乏独立思考和分析。这种教育方式容易造成学生对生物学科的抵触,缺乏学习兴趣和学习动力。而在中学生物教学的过程中运用信息技术,可以将抽象的生物知识变得形象具体,教师运用多媒体教学,播放音乐和视频,能够给予强烈学生听觉和视觉冲击,引起学生的好奇心,激发学生学习兴趣,从而达到教学目的。 1.2提高学习效率 信息技术能够将生物知识具体展现在学生眼前,让学生近距离接触生物,观察生物学科中的现象,培养学生独立思考和分析能力,增强学生主学习的意识。另外,信息技术在生物教学中可以将人类肉眼无法看见的微观世界形象地展现在学生眼前。同时,还可以全面地展示整个宏观世界,将现实生活中极为少见的动植物呈现给学生。使原本抽象的书面知识,变得形象具体。信息技术在初中生物教学中的应用,有利于增强知识的直观性,提高学习效率。 1.3提高自主学习能力 新课程改革要求学生作为学习的主体,拥有较强的自主学习能力。这就要求学校在教学改革中,着重培养学生的自主学习能力。信息技术在教学中的应用促进了学生自主学习能力的提升。在教学中让学生自主运用信息技术进行资料查询,并对所得信息加以思考和分析。能够有效提高学生独立思考和分析能力,培养学生自主学习的习惯,提高学生自主学习能力。 2信息技术应用于中学生物教学存在的问题 2.1教师准备不足 虽然信息技术在中学生物教学中的应用越来越普遍,受到人们的重视。但是仍有一些教师对信息技术教学准备不足。首先,有些教师习惯传统的板书教学模式,认识不到信息技术在教学中的优势,甚至认为在教学中运用信息技术浪费时间;其次,有些教师对信息技术不了解,无法在教学中使用信息技术;最后,一些教师在备课过程中为了节约时间,放弃了采用信息技术进行课件制作和内容讲解的方式。 2.2学生注意力的转移 在新课程改革的要求下,大多教师积极改进教学模式,在教学中运用信息技术达到事半功倍的效果。但是,由于中学生强烈的好奇心以及追求新事物的观念,在教师运用信息技术进行讲课的时候,有些学生会转移注意力,由注重知识转而注重教师的信息技术运用。比如,有的教师在上课时播放是视频和录音,使得学生出现放松的心态,只注意接收网络视频和录音,而缺乏知识的联系。 2.3教师直接引用教学视频 在教学过程中引入信息技术方便了教师备课和信息的搜集,提高了教学质量。但仍有教师为了省力,直接将网上找来的教学视频在课堂上播放。学生在学习中依旧处于被动地位,缺乏独立思考和对问题的分析。另外,学生的学习水平不一,弱点不同,这要求教师制定个性化教学方案,具体问题具体分析。而直接引用教学视频缺乏针对性,对教学质量的提升毫无益处。 3信息技术在中学生物教学中的应用策略 3.1提升教师素质 在信息技术运用于中学生物教学的应用过程中,学校应全面提升教师素质。首先,端正态度,正确认识信息技术在生物教学中的优势;其次,与时俱进,提高教学技能。教师要积极学习信息技术,并探索科学的教学模式,提高自身素质;最后,提高教师职业道德,增强责任心,端正工作态度,真正做到一切为了学生。 3.2加大重视程度 目前信息技术在中学教学中的应用越来越普遍,但是仍有一些学校没有多媒体设备。对于这中现象,学校和政府应提供资金支持,加强硬件建设,为信息技术在教学中的应用提供条件。另外,即使有些学校有多媒体设备,但由于教师教学的过程中极少使用而成为摆设。对于这种情况,学校应积极重视,鼓励教师在教学过程中运用信息技术,培养教师运用信息技术教学的习惯。 3.3加强对学生的思想教育 信息技术运用于初中生物教学中,会造成一些学生在课堂上转移注意力。面对这一问题,学校应加强学生的思想教育工作,使学生正确认识信息技术的用途和作用。同时,积极鼓励学生学习信息技术,在学习的过程中,主动运用信息技术查询资料,探讨问题以及分享学习资源,使信息技术发挥最大功能。 3.4采取预防措施 信息技术应用于中学生物教学已成为普遍现象,学校在应用信息技术进行教学的同时,应考虑到所有可能出现的问题,并采取措施进行预防。例如,多媒体的应用安全问题,多媒体设备的保护以及网络资源的筛选问题。这些问题要求学校积极采取预防措施,制定相关方针,引导教师和学生正确对待和运用信息技术,充分发挥信息技术的优势,提高教学质量。 3.5探索科学教学模式 信息技术应用于初中生物教学具有巨大优势,但是如何科学地运用信息技术进行生物教学依然是一个值得我们思考的问题。面对这一问题,学校应在新课程改革的引导下积极探索科学的教学模式。在备课,讲课以及测评环节做到正确运用信息技术。在备课环节,不只是将教案做成PPT,更要积极搜集相关资料为课堂讲解做好准备。在讲课环节,运用信息技术,增强知识的形象性和直观性,但是教师在使用信息技术的同时,要引导学生将重心放在知识的学习上。另外,在测评环节,教师可以运用信息技术,借鉴优秀的测评模式,使信息技术在初中生物教学中发挥最大作用。 4小结 信息技术在教学中的应用越来越普遍,引起人们的重视。信息技术在初中生物教学中拥有巨大优势,能够增强学生学习兴趣,提高学习能力。同时,信息技术的应用能够改变传统的较学模式,提升教师素质,提高教学质量。信息技术的应用对于新课程改革的开展具有直接的现实意义。 作者:徐会玲 单位:四平实验中学 中学生物教学论文:中学生物教学中环保教育分析 摘要:随着经济快速发展,环境污染也随之日趋严重,环保教育的开展显得尤为重要。本文从中学生物教学与环保教育的关系入手,对中学生物教学中开展环保教育进行探索,结合生物学自身的教学特点,通过书本理论知识学习、教学环节设计、实践活动开展等方式,来增强学生的环保意识和责任感,树立正确的环保观念,来保护我们赖以生存的家园。 关键词:生物教学;环保;教育;生态 环境与人类的生存及社会经济建设关系密切,随着现代化进程的不断深入,环境问题已经引起各国和人民的关注,环境保护需要全人类共同长期努力才能达到的。环境保护一直以来是我国的一项基本国策,也是我国可持续发展战略的重要环节,普及环保知识,让更多的人特别是广大中学生增强环保观念成为当务之急。只有懂得与大自然和谐相处,才能更好的掌握人类的未来。生物是研究生命现象和本质的一门基础自然学科,而环保教育是生物科学赋予生物教学的一项重要任务[1]。因此,开展环保教育非常必要,对中学学生进行环保教育不仅是时代赋予教师的神圣使命,更是教师义不容辞的责任。 一、环保教育与生物学的关系 现在中学生物教科书中有很多关于环境保护教育的内容,有直接说明环保教育的,也有间接的。如初中生物教科书第二册“生物与环境”中:什么是环境、环境构成要素、环境问题、环境保护基本原则等,“探索生物的奥秘”中:环境污染、自然环境保护等,都是有关于环境或环保相关的内容。还有植物生长与环境的关系、动物的拟态、生物的多样性、动物的保护、生物进化、资源保护、人口问题等等。这么多丰富多彩与环境有关的内容出现在生物教科书中,足以说明环境或环保教育在生物教学中的重要性。 (一)生物与环境 生物的生存依赖一定的环境,又影响环境,同时环境中的各种因素又影响生物的生活,如生活在草原上的兔子,以草为食物,依赖环境中的空气、阳光、水等而生存;然而由于兔子以草为食物,又会对草原环境造成一定影响,若兔子大量繁殖,将会对草原造成很大的破坏,这样又会造成食物短缺而限制兔子的数量。当前,各种工业与生活废水的排放也造成大的影响,比如流入湖泊的工业与生活废水,严重威胁着鱼、虾和贝类等水生动物的生存,破坏了湖泊生态系统的食物链,使湖泊变成“死湖”,甚至影响到周边的农作物与树木。生物与环境是相互依赖又相互影响的关系,只有保护好环境,生物才能自由自在的生活下去。 (二)人口问题 人口的庞大对自然资源需求的压力无疑加大了自然环境的压力,人口增加将会引起粮食不足,必然导致毁林开荒、毁草垦殖、过度放牧和捕捞,造成自然生态环境的破坏,使资源耗竭,生态失衡。目前我国虽然坚持不懈地植树造林和保护森林资源,但我国的生态环境仍比较脆弱,尽管中国是世界上能源、矿产资源较丰富的国家之一,有很多资源储量在世界上居于前列,但是我国现人口接近14亿,人均资源占有量并不高。因此,控制人口,提高人口素质,才能有效地减轻环境的压力。 (三)生物的多样性 所谓生物多样性是指在一定空间范围内多种多样活的动物、植物和微生物有规律地结合在一起的总称,有生态系统多样性、物种多样性等,生物多样性是人类赖以生存和发展的重要物质基础,是全人类共同的财富,是人类能否实现可持续发展这一长远目标的保证。可以用实例让学生了解生物多样性和重要性。比如云南德宏就是一个生物资源非常丰富的地方,有许多野生动植物资源,素有“热带亚热带物种基因库”的美称。生物的多样性为人类提供了食物、药材、衣物等生活必需品,还提供了清洁的空气和适宜的环境温度。而一旦生物多样性遭到破坏,人类的必需品就会短缺,适宜居住的环境将遭到破坏,将会给人们造成是无法挽回的损失。因此,在中学生物教学中,我们应当抓住一切机会向学生进行环保教育,让他们在学习中深刻体会保护环境的重要性,让他们认识到,保护生物多样性,保护环境是我们大家共同的责任。 二、如何从中学生物教学中体现环保教育 在中学生物教学中体现环保教育的因子,可以从很多方面入手,主要以课堂教学入手,实践为辅,把理论知识与实际生活相结合,根据学生的心理特点,设计出吸引学生学习,感兴趣的生动活泼的教学方案,内容要丰富多彩,形式可以多种多样。 (一)通过书本理论知识学习,强化学生环保意识 课堂教育是学生学习知识的重要场所,很多时候在学生心里教师的一举一动、一言一行有着更大的影响力。因此,作为生物教师往往可以通过作为教师的影响力,将有关环境保护的一些理念传输给学生,使其逐渐产生环保意识并从自我做起。从这个角度讲,生物老师有责任将环保相关知识以有趣的、学生容易接受的方式融入课堂,使学生在愉快、轻松的学习中得到了环保知识,并增加了环保观念。比如:在学习“光合作用”这一节中,可以先介绍光合作用的过程和原理。让学生先了解光合作用的全过程,包括植物是怎么吸收利用二氧化碳,释放出氧气的;然后联系生活讲述温室效应、全球变暖的危害,引出二氧化碳的主要危害作用。同时列举数字介绍我国森林破坏的程度,通过用一棵树每天吸收多少二氧化碳,释放多少氧气,从而推算出一棵树一生的价值与贡献,可得出绿色植物重要性。使学生看到保护环境的重要性,从而增强学生的危机感,强化学生环保意识。又如:在“生物的多样性”教学时,联系所学的食物链、食物网,可以列举一些益虫消灭害虫的例子,结合滥捕、滥杀、滥食野生动物的情况,导致许多物种濒临灭绝,环境问题日益严重[2]。使学生认识到只有与自然和谐相处,我们才能更好的生存下去。 (二)通过生物教学环节,加强学生环保意识 生物教学不但可以利用教材中的环保知识,同时可以利用各种媒体的宣传知识,在课堂上给学生传递或穿插一些最新的环境保护相关知识。1.创设上课前后的5分钟环保演讲每节课老师可以利用5分钟的时间给学生,让他们上台演讲,内容围绕学生通过课外的各种来源所了解或积累的有关环境与环保相关知识,来谈谈自己的看法。如:大气污染日益严重,在全国600多个城市中,大气质量符合国家一级环境质量的不足1%,许多大城市大气污染程度已名列世界前列。目前,我国的二氧化硫年排放量多达2000万吨,位居世界第一,成为造成酸雨的主要原因之一。通过类似方式既可以让学生关心国家和社会,同时也可以了解环境污染的现实和环境保护的重要,又可以通过演讲锻炼胆量,提高学生的表达能力。2.课堂穿插环保意识在紧张的课堂之余,作为中学生物教师,可以通过视频或小故事等方式进行环保的介绍,不仅放松了学生的心情,也可以丰富生物教学内容。比如关于的雾霾的视频,可以让学生了解因为工业生产、机动车尾气排放、冬季取暖烧煤等原因导致了大气中的颗粒物浓度增加,在气象条件作用下就形成挥之不去的雾霾,当吸入人的呼吸道后对人体有害,如长期吸入,严重者会导致死亡等。通过这些与现实相关的视频或小故事可以激发学生对环境及环保认识的积极性,并在潜移默化中在学生的心里种下环保的种子,使学生认识到环保应从我做起,从小事做起。 (三)通过实践活动的开展,增进学生的环保意识 增强学生的环保意识可以开展一些实践活动,把环保教育与生活联系起来,既可以培养学生的动手能力、实践能力,又能提高环保意识,并能影响与带动身边的人,使更多的人参与进来进而增加大家的环境保护意识。 1.鼓励学生进行环保相关小实验 动手做一些小实验是提高中学生学习兴趣的主要方法之一,可以根据学生自己的爱好自愿参加,成立一些兴趣小组。把相关环保的一些实验插入课堂教学,即使在课堂中不能短时间完成,也可以分给兴趣小组的人一起做,一起观察,让他们自觉地学习实验原理及相关知识。当然前提是让学生提升兴趣的,又能让学生从中汲取相关环保知识。如光合作用的实验,光合作用的原料是二氧化碳、水,合成有机物,储存能量,释放氧气。6CO2+6H2OC6H12O6+6O2+ATP(光照、叶绿素)[3]。可以选用2株相同的植物,分别放入2个密闭的玻璃容器中,分别放入NaOH、Na2CO3溶液密闭封好,置于阳光下观察一个星期,根据结果对实验分析,得出结论,并说明绿色植物对环境的重要性。还可以做水土流失的实验等等,根据教材内容带领兴趣小组设计出合适的实验,对实验结果进行分析,有的实验会存在误差,引导学生发现问题、解决问题,一举两得[4-5]。 2.开展有环保创意的小活动 在学生学习的课余时间,组织一些喜闻乐见的活动,将所学习的理论与实际联系起来,扩大学生视野。比如利用身边的一些废旧、废弃物品,制作设计一些有创新意义、有环保价值的作品,并加以相应的奖励;这样既培养了学生的想象力,又培养了学生的动手能力,对智力的开发有很大帮助,同时还让学生切身感受到变废为宝的真实涵义。通过此类活动,可使学生进一步认识到环保的重要性,巩固学生的环保意识。 3.举办演讲比赛或知识竞赛 积极开展环境保护宣传,对学生进行环保教育。可推动学校每年举办一次关于环境教育的演讲比赛、知识竞赛等。在老师的带领和引导下,让学生设计活动的过程,形式可多种多样,来加深学生的环保意识,让环保教育的观念根深蒂固。如:3月12日“植树节”可以开展绿化美化环境活动,使学生参加植树、种花种草或举办演讲活动或知识竞赛,使学生认识到植物在大自然的重要作用。6月5日是“世界环境日”,目的是唤醒和动员全世界注意全球环境状况和人类活动对环境的危害,结合环境日来教育学生保护环境应该从小做起、从我做起、从现在做起,保护地球生态环境,从而保护人类自己。 4.调查周围环境 环境问题是普遍存在的,可以安全的前提下组织学生深入所在地区开展调查活动,了解自己生活的周围环境污染状况及带来的种种不良影响,以及人们为此付出的代价。让学生亲身感受生态环境对人类生存与发展的重要性。同时也可以让学生通过上网、去图书馆或相关部门调查了解这几十年来的环境变化。通过相关的调查活动让学生亲身体验,让大家认识环境保护的迫切性,更好地激发学生保护环境的意识。 三、开展环保教育势在必行 生物教学作为环境教育的重要学科之一,使生物教学成为环境教育的基础,知道当今面临的环境问题、环境危机,已经严重地威胁着人类和其他生物的生存与持续发展。同时也在指导着学生如何去保护环境、爱护环境。目前我国正处在工业化和城镇化快速发展的时期,对自然资源的开发强力度加大,污染物排放量急剧增长,对环境的压力不断增加,环境形势十分严峻。因此,在中学生物教学中,我们可以通过各种教育手段和形式来提高学生的“环保”意识,让他们深刻体会保护环境的重要性,并把这种意识转化为一种习惯。尤其党的“十八大”上,提出了生态文明建设,从国家层面强调了生态环境保护的重要性。可以此为契机,鼓励青少年提高科学素质和热爱生物科学,热爱家乡的思想和品质。当今世界我们人类立身的生态环境已经受严重的威胁,开展环保教育势在必行,保护环境是每一个公民应尽的责任和义务,作为教师都应该引导学生爱护环境,保护我们赖以生存的家园。 作者:王志远 单位:德宏师范高等专科学校 中学生物教学论文:中学生物教学多媒体技术分析 【摘要】信息技术快速发展,多媒体技术从走入人们视野中就迅速被应用到现代化生物教学中,但多媒体教学是一把双刃剑,有其存在的必要性和优点,但在生物教学中的应用也存在不少问题,本文针对多媒体技术在中学生物教学应用的重要性和存在问题分析,探讨其应用方式。 【关键词】多媒体技术;中学生物教学;应用 多媒体技术作为新时代教育的重要手段与方式,它的存在受到人们的关注。而将该技术应用在中学生物教学中,其根本就是把信息技术与生物课本相结合,利用多媒体技术创造出适合学生学习生物的教学环境,多媒体应用在中学生物教学中拥有优势。除此之外,多媒体能提高生物老师的教学质量,还能够促进学生更为有效率的学习生物,培养他们的兴趣与积极性。 1.多媒体技术应用的必要性 多媒体技术应用在生物教学中可以帮助老师向学生展示更为生动形象的课本内容,展示内容丰富多彩,比如生物形态构造,利用多媒体进行动态演示其复杂的生物构造,学生可以更为直观的了解,而且还能够从不同角度、不同层面进行观察,了解它们之间的关系,让学生对生物拥有更加深刻的印象。因此将多媒体技术运用到中学生物教学中可以帮助学生学习生物,激发他们的学习兴趣。 2.多媒体在中学生物教学中存在的问题 2.1教师对多媒体教学缺乏热情 不少老师对利用多媒体来进行生物教学热情缺乏,主要原因有三点:第一,认识不足。成为一位好老师需要经验积累,这就导致不少老师年龄偏大,让他们在接受新鲜事物上无法和年轻人相媲美,因此将多媒体应用到教学中,他们抗拒,拒绝了解利用多媒体技术给中学生物教学上带来的巨大优势,故步自封认为现有的教学方式是最佳方式;第二,多媒体技术和网络技术没有全部掌握。虽然一些老师拒绝了解多媒体技术,但其他一些老师对多媒体技术以及网络技术有一定接触,但了解不全面,对利用多媒体技术来进行生物教学存在一定怀疑心理;第三,制作稿件和课件热情不高。多媒体稿件内容丰富,因此制作十分复杂且需要时间,再加上学校没有一定的鼓励措施来支持老师在生物教学中的改变,因此与其在课件上进行研究创新还不如进行科研,对多媒体技术应用到生物教学中并不热情。 2.2多媒体教学课堂容量大 一节生物课的重点、难点众多,要从不同角度以及不同方面来展现生物知识,引导学生思考与学习,加强对知识的了解程度,这样才能真正实现教学目标。可实际教学中课本单元合并的现象相当严重,比如应该两个课时完成讲学的只用一个课时讲解,把所有的内容混合在一起讲解,这就导致多媒体课件中向学生传递的教学内容量过大,学生无法在一节课的时间里完全掌握所学到的所有知识,不少学生呈现课后就忘记的现象,教学内容印象不深刻,不利于提高教学质量。 2.3多媒体教学完全替代教师教学 一些老师拒绝采用多媒体教学,还有一些老师把多媒体教学完全替代教师教学,虽然新时代教育改革实际上就是教育手段的改革,多媒体作为教育手段中最突出的方式受到广泛关注,其效果也广受认可,可让多媒体教学完全替代教师教学还是存在不少问题。比如老师失去了原本主导地位,成为放映员,而学生成为观众,上课就像看电影。但实际上老师在课堂上的主导地位是不能改动,其作用不可忽视,也无法完全取代,多媒体作为新时代教育方式,可以代替老师教课的一部分,可不能全部代替。 2.4多媒体替代学生实验或演示实验 多媒体不论是演示性还是直观性都非常强烈,可以有效培养学生对生物的观察能力和思维能力,可无法培养学生的动手能力,更无法培养学生拥有严谨的科学态度和学科方法。因此一些不复杂,耗时不久的实验可以让学生自己动手完成,而耗时比较久,必须在实验室完全的实验,比如豌豆杂交,等,这些实验就可以利用多媒体来向学生展示模拟实验的过程,对提升教课质量也比较有利。 3.多媒体技术在中学生物教学中的应用 3.1利用多媒体技术形象直观地演示教学内容 生物形态结构复杂,且多样化,无论在生长初期阶段还是发育、繁殖、进化阶段,其微观表现都不简单,通过传统教学很难将其完全好并准确的描述出。但通过多媒体则可以实现。严谨、内容丰富的多媒体课件让老师避免随身携带挂图等各种生物教课道具,还能够向学生直观的展示所需要学习与掌握的知识,激发学生学习生物的兴趣和积极性,生物知识更能轻松掌握。特别是利用传统教学方式无法向学生解释清楚其中的变化与演化过程的内容,比如生物光合作用、呼吸作用、遗传变异、DNA复制等等,这些变化过程是人类肉眼所无法观察清楚,必须要利用多媒体技术来向学生展示生物的动态变化过程,帮助学生了解生物演化的本质规律。比如对DNA构造的讲解,传统教学多以语言描述,但通过语言无法让学生完全理解,多媒体可以将DNA转变过程以动画形式展现,轻松想学生展示DNA的复制过程,再通过老师语言上的讲解,原本十分复杂的DNA构造就简单生动的呈现在学生面前,方便学生学习与掌握。 3.2利用多媒体激发中学生学习生物的兴趣 激发学生对学习生物的兴趣和积极性,让学生的学习潜能充分发挥出来并且始终处于最活跃的状态下。多媒体教学特点显著,它可以将静态事物转变为动态,可以将声音和图文融合,新鲜感强烈,信息量庞大,利用这些特点可以有效的提高学生学习生物的兴趣。而从心理学角度来分析,利用计算机将生物的颜色、图形等各种变化体现出来,让学生仿佛身临其境,让大脑对这些事物感到兴奋,十分有利于学生接受生物知识速度的提高。除此之外,利用多媒体还能突破传统教学难点,让比较难理解的知识通过多媒体较为直观、生动的展现出来,把学生潜藏的学习积极性激发出来,同时又保持他们对生物源源不断的兴趣。 3.3利用多媒体提高教学效率 一定时间内向学生传递所教授的知识以及学生掌握知识的速度就是常说的教学效率。我们都知道,人们是通过多种途径与方式来获得知识,接受知识并且对获取知识进行处理。而多媒体就成为新时代最常用的知识获取途径,它将语言、文字以及动画、视频等多种方式结合于一体,令学生不管是手还是脑、眼、耳各个方面都获得直观感受与新知识,激发他们的对此的好奇心,进而实现提高教学效率的目的。生物课程是十分复杂且耗时的课程,特别是在传统方式的教学下,不论是板书还是挂图、做模型等都需要耗费大量时间,这样就减少了学生学习的时间,而多媒体作为辅助教学工具,帮助老师教学省时省力,还能够将课堂容量扩大,令教学效果大大改善。比如生物中的《减数分裂》这一课,如果利用传统方式教学需要两到三节课才能完成,而且学生在其中也无法真正系统的将知识掌握,但是借助多媒体就可以将课程时间缩减一半,还能够帮助学生正确引导思路思考,把每一个知识点了解透彻,学生学习起来也轻松很多,不单容易掌握知识还能够将课堂容量提高,一举多得。 3.4利用多媒体提高中学生记忆效果 传统教学方式下要控制课堂节奏依靠的是老师的板书以及说话速度,但如果这节课的内容比较多且不能连贯教学,教学过程中会存在知识点遗漏的情况,但是利用多媒体教学则不同,提前将教学内容以电子文件的形式存放是它的优势,不管何时何地只要有计算机就可以重现课堂知识,而且多媒体课件中设置的关键点也十分突出,有利于之后的生物知识学习,还能将上一课无法理解与未掌握的知识点重新认识。 3.5利用多媒体促进师生间的情感交流 多媒体技术虽是教学中有利的辅助手段,一定程度上可以代替老师讲课,但是却无法将老师的主导地位给替代,而老师想要守住自己的主导地位就要将多媒体技术熟练掌握,并且通过多媒体技术将自身与学生之间的关系联系更紧密。比如在备课时候,结合学生的实际情况来设置多个具有启发学生思考的问题,让所有的学生都能回答、参与到其中,让学生知道老师没有忽视他们中的任何一个人,这样就可以缩小原本师生之间不可逾越的鸿沟,联系密切,促进学习。 4.结论 多媒体教学优势明显,将多媒体应用到中学生物教学中获得的教学效果显著。但应用程度要限制,完全将多媒体技术应用到生物教学中不代表就能获得更好的教学效果。因此多媒体教学即使具有传统教学所不可忽视的优势,可作为老师不能将传统教学完全舍弃。而两者的结合下把生物课程内容充分完整的体现出来,才有利于中学生简单获取知、掌握知识,激发学生对学习生物知识的兴趣。因此传统教学与多媒体教学相结合的教学方式是中学生物教学的最佳方式。 作者:司马依·沙衣木 单位:新疆师范高等专科学校 中学生物教学论文:中学生物学习策略指导教学探究 摘要:探究性学习是指学生在教师的指导下,依据有关资料,立足实际,对研究课题进行有意义的探索,学会有效的学习方法,以提升探究能力的一种学习模式。在中学生物学科中实行探究性学习,能推动学生积极思考,主动探究,使学生学会学习,提升科学素养。 关键词:中学;生物;探究性学习 一、中学生物开展探究性学习的必要性 1.社会发展的需要 进入新世纪以来,社会发展越来越快,经济迅猛发展,科技腾飞,人们的生活更是日新月异。在这样的社会环境下,人们的工作和生存压力越来越大,社会对人才的标准也越来越高。当今社会,人们更看重有创新意识、自主能力强、知识渊博的高素质人才。社会对人才的标准要求也影响到了学校教育,学校的人才培养标准也应朝着这方面改变。实行探究性教学能真正提高学生的综合素质,培养社会需要的高素质人才。 2.新课程改革的需要 近年来,新课改渐渐在全国各地普及,教育部提出,新一轮课程改革要“深化教育改革,全面推进素质教育”,要在21世纪构建起符合素质教育要求的基础教育课程体系。新课改强调基础、开放、民主、个性,这是素质教育的要求,也正是探究性学习的要求。在中学开展探究性学习,才能培养出符合国家要求的学生,构建符合新课改要求的教育模式,提高教学质量。 3.教育目的的决定 自古以来,开展教育的目的就是把受教育者培养成为社会需要的人,使他们成为能够在社会上实现自身价值的人才。教育正是为受教育者走向社会打下根基。学校是现今最普及,也是认可度最高的教育机构,教育的目的也正是学校存在的目的,是学校的立身之本。因此,面对当前社会发展的形势和要求,学校应积极推行课程改革,实施探究性教学,把学生培养成为有利于社会的人才,为学生的未来添砖加瓦。 二、中学生物开展探究性学习的原则 1.重视过程,提升学生能力 教育的目的是培养学生成才,因此,在探究性学习中,真正重要的是学生学习过程的培养,是学生能够从学习的过程中学到的学习方法和思维模式,甚至是为人处世、团结合作等生活道理,这才是能够使学生真正终身受益的,也是他们真正应该从学习中、从学校习得的东西。实施探究性学习,应该注重学生学习过程的培养,指导学生学会学习和思考的方法,学会团结合作,提升学生科学素养和学习能力,使学生学会知识,更学会思考。 2.设置问题情境,引发学生思考 探究性学习中一个重要的要求就在于启发性,教师要在教学中引导学生学会发现问题,从而积极思考,主动探究,获得有效的结论。因此,在探究性教学过程中,教师要针对具体情况,合理设置问题情境,引导学生对探究课题产生疑问,然后积极主动地进行探究,以小组为单位,积极思考,合作互助,探究科学知识,提升探究能力。 3.注重学生个性培养,因材施教 每一个学生都是独一无二的,地域环境、家庭教育、生活经历、性格特征等的差异,使每个个体各不相同。因此,对于学生,教师要看到他们的共性和个性,看到他们独特的个性特征,看到他们各自的闪光点,并将其发扬光大。在生物探究性学习过程中,教师不能再沿用之前传统的教学模式,将同一种教学模式强行安在所有的学生身上,把他们教育成一个样子的“人才”。每个学生都是独一无二的个体,教师要在教学过程中因材施教,根据学生的个性特征制订教学计划,推进学生的发展,这才是符合新课程改革的教育,是探究性学习的重要要求。 三、中学生物开展探究性学习的策略 1.设置多层次的教学目标 在中学生物探究性学习中,教师不能用普遍化的固定不变的“一个目标”“一个标准”来衡量所有的学生,使他们都符合“标准”,成为“合格”的“人才”,这样反而会扼杀学生的个性和创造性,阻碍他们的发展。在探究性教学中,教师要根据学生的个性特征调整生物教学的方式和手段;教师要针对学生的实际情况、学习水平、性格特长等,将学生分为多个层次,根据学生的具体层次水平来设定生物教学目标,使不同层次的学生都能根据自己的实际水平进行探究,提升自己的探究能力,提高自身的综合素质。同时,教师在设置教学目标时,还要从多角度对学生提出学习要求,并将教学目标细化和具体化,引导学生明确学习的方向和步骤,能够切实了解自己的学习水平和进度,有目的、有计划地实现自身科学素质、探究能力的提升以及生物知识的丰富。 2.联系生活实际进行探究 生物是一门与实际生活紧密联系的学科,也是一门很抽象的学科。生物知识本身就是来源于生活,是对自然界的生物及其科学规律的研究,与生活密不可分。在生物教学中,如果教师光对生物知识进行理论探究,单纯地讲解客观规律和研究结论,学生会感到枯燥和茫然,对教学内容提不起兴趣,反而会打击学习积极性。然而,生物知识本身来源于现实生活,多姿多彩,教师在探究性学习中如果能够联系生物学科的特点和学生的实际学习水平、相关生活经验,将生物学科知识与学生具体生活实践结合起来,使学生感到生物就在身边,从而提高学生对生物知识的学习兴趣,产生强烈的求知欲,主动对生物知识进行探究,自然而然就会提升生物素养,增长科学知识。比如,教师在探究性学习过程中,可以多开展生物探究活动,因地制宜设定探究主题,引导学生对身边的生物现象进行发掘探究,主动发现问题,从而分析、解决问题。教师还可以在课堂教学中利用生活中的实物来加深学生对生物知识的认识和理解,在实验教学中,根据当时当地的实际情况来设置实验活动,以增加学生对身边现实生活中生物的了解,增强学生理论联系实践的能力,培养探究意识。 3.建立综合评价体系 学习反思是一种十分有益的学习方式,学生对课堂教学中学习到的生物知识进行探究之后要经过反思,对探究中成功和失败的经验以及自身的收获进行归纳分析,并用以指导行动,发扬优点,改正缺点,才能使自身的学习能力和水平得到提高,提高学习的效率,更好地达到教学目标。然而,如何进行学习反思并不是一件容易的工作。最重要的是,教师要针对学生的探究性实践、自身的探究性教学的实际水平和现实情况,建立全面高效的综合性探究学习评价体系,对探究性学习中的各个要素、环节进行全面合理的评价,使参与的教师和学生都能从中准确把握探究情况,了解自己在其中的优劣势,并能立足实际,对下一次的探究活动及以后的学习给出合理的建议指导,获得有实际意义的提升,提升探究能力,增长经验,改进学习方法,提高学习能力和学习积极性。经过这样的学习反思,学习评价体系才能真正指导学生进步与发展,对探究活动做出有意义的总结,使师生能从评价结果中得到启发,逐步提升综合素质。教育的意义在于实践,在中学生物教学中实行探究性学习不仅有助于学生更好地掌握生物学科知识,更有助于学生学会学习方法,提升探究能力,提升自身的科学素养,发扬自己的个性,成为真正有用的高素质人才。 作者:周长林 单位:重庆市綦江区南州中学 中学生物教学论文:中学生物教学导学案问题分析 新课程改革强调“建设高效课堂”,旨在激发学生的学习兴趣,调动学生自主学习,其实质是在有效的单位时间内最大程度发挥课堂教学的功能与作用[1]。随着课改的推进,当前课堂实践领域涌现出探究式教学、讨论式教学、分层教学、“导学案”教学等多种教学模式,其中的“导学案”教学日益引起人们的关注[2]。“导学案”是指教师为指导学生进行主动的知识建构,根据学生的知识经验和认知水平编制的学习方案。“导学案”教学在于发挥学生的主体作用,强调自主学习,注重学法指导,引导学生自主预习,合作探讨,充分发挥学生的主观能动性,使学生自主地获取知识[3]。与传统教学方式相比,“导学案”教学通过任务前置,课后延伸,能让学生充分有效地利用课余时间进行学习,针对性强,打破传统的“教师只管讲,学生只管听”的教学模式,从而使课堂效益达到最大化,让课堂焕发出生命的活力,创造真正意义上的高效课堂[4-5]。在某种程度上,“导学案”可以说是我国基础教育新课程改革的重大事件,甚至代表了素质教育推行以来的阶段性成果[2]。通过调查中学“导学案”在教学实施过程中学生的成绩变化、学生的认可度、学生的压力和负担以及学生对其实施现状的评价情况,从学生主体层面探讨在“导学案”教学过程中存在的现实问题,是我国新课改理论和实践研究的需要。 1研究对象和方法 1.1研究对象 2014年上学期,从宁波市甲中学(采用“导学案”模式进行生物教学)和乙中学(采用传统教学模式进行生物教学)八年级各选取6个班级作为研究对象,分别为甲3班(46人)、5班(48人)、6班(47人)、8班(50人)、9班(48人)、10班(48人)和乙2班(50人)、3班(47人)、5班(49人)、6班(51人)、8班(48人)、9班(50人)。其中甲中学3班、5班、6班,以及乙中学2班、3班、5班所属班级是理科实验班,学生入学成绩较高,学习能力较强,属于平均分班;甲中学8班、9班、10班,以及乙中学6班、8班、9班所属班级是普通班,学生入学成绩中等,学习能力一般,也属于平均分班。两所中学采用相同的教材(中图版生物教材Ⅰ),学生入学分数要求基本相同,学生性别、生物基础知识基本一致,且两校师资力量基本相同,可以作为实验组和对照组,具有可比性。 1.2研究方法 1.2.1比较法 在学期初(2014年3月份)和学期中(2014年5月份),组织两次生物考试,统一命题、统一考试时间、统一评分标准、统一阅卷,通过成绩分析比较“导学案”教学和传统教学对学生成绩的影响。 1.2.2调查法 为了调查“导学案”教学在学生群体中的真实反映,从“导学案”的认可度、问题现状、学习负担等方面设计了10个相关问题,对采用“导学案”进行生物教学的甲中学的3个实验班和3个普通班共287名学生,在学期中进行问卷调查。 1.3数据统计 用MicrosoftOfficeExcel2003进行数据的t检验、方差分析等统计分析处理。 2结果与分析 2.1学生考试成绩的分析 2.1.1甲、乙两所学校实验班的两次生物考试成绩见表1。从表1可知,两所学校实验班学期初的考试平均成绩、85分以上和60分以下人数差异不显著(P>0.05),说明学生生源、生物基础知识基本一致。但两所学校在学期中考试的成绩差异则较大,平均分差距由1分增加到6分,85分以上人数差距由2人增加到6人,60分以下人数差距由2人增加到4人,作为实验组的甲中学实验班考试成绩要显著高于对照组的乙中学实验班(P<0.05)。表1表明:说明经过半年不同教学方式的教学,两所学校实验班的生物成绩在学期中考试中出现了明显差异,且成绩差距有逐渐增加的趋势。 2.1.2甲、乙两所学校普通班的两次生物考试成绩见表2。从表2可知,学期初甲、乙两所学校普通班生物考试平均成绩、85分以上和60分以下人数基本相同,乙中学学生考试成绩较甲中学略微优异,但差异不显著(P>0.05),说明两所学校普通班的生源质量基本一致。但是经过半年不同教学方式的教学,作为实验组的甲中学普通班在期中考试中平均分却反超对照组的乙中学7分以上,85分以上人数反多出13人,60分以下人数反少了9人,差异极显著(P<0.01)。另外从表1和表2数据可知,甲中学普通班的学期中考试,平均成绩、85分以上和60分以下人数等指标均超过生源质量更好的乙中学实验班。因此,“导学案”教学有利于学生成绩的提高。 2.2调查结果分析 发放调查问卷287份,回收有效问卷287份,回收率为100%。统计结果见表3。 2.2.1“导学案”教学对学生学习具有积极作用表3统计结果表明:超过40%的学生喜欢采用“导学案”的教学模式,“导学案”的使用让课堂教学真正发生了变化,超过56%的实验班学生和超过44%的普通班学生都认为“导学案”教学比传统的教学模式更有利于生物课程学习。“导学案”对学生能力培养的认可度也较高。普通班有49.3%,实验班有62.4%的学生都认为“导学案”教学能培养自己独立思考和主动学习的习惯;因此,“导学案”教学对学生学习的积极作用是不容置疑的,是中学新课改背景下值得推广的一种教学模式。 2.2.2学习压力大、负担重尽管“导学案”教学在学生群体中有较好的认可度,但在普通班的调查中却有38.4%的学生明确表示不喜欢生物“导学案”教学,实验班也有24.1%的学生不喜欢。笔者认为,这种不认可可能与“导学案”加重了学生的学习任务有关,特别是对于基础较差、学习能力不强的学生尤其如此。“导学案”教学在实施过程中强调学生的主体作用,强调先学后教,强调合作交流,基础较好、学习适应能力强的学生面临的学习压力小些,能很快适应这种自主学习的方式;反之,在“导学案”教学模式下,由于学生接受知识较慢,就会变得很紧张、很有压力。由表3可见,普通班超过45%的学生都觉得“导学案”教学的内容较多,需要老师指导,比传统的教学要紧张,更有压力,而在实验班只有3.5%的学生有这种情况。同时普通班只有12.3%的学生能严格按照“导学案”进行预习,34.2%的学生基本不预习,53.5%的学生不能按照“导学案”预习,即使在实验班,也有39.7%的学生不能按照“导学案”预习,这进一步表明:“导学案”教学让学生的学习压力增加,学习负担变重。这在表3的问题10中有体现,普通班有84.9%,实验班有70.9%的学生明确表示采用“导学案”教学后课外作业增加了。 2.2.3“导学案”教学实施不到位根据表3中问题2调查结果表明:甲中学在生物“导学案”教学过程中,教师按照“导学案”的设计流程进行授课的在普通班和实验班分别占56.2%和41.1%,普通班采用“自己讲授的方式”进行授课的还占到33.5%,“鼓励学生自主学习”的授课方式主要还是在实验班,普通班只有10.3%。从“导学案”教学使用情况看,普通班“使用较少,但质量较高”、“使用较多,但质量较差”的比例高达49.3%,几乎占一半,实验班的比例只有32.6%。从课堂上“讲练结合”的情况看,普通班有52.7%的学生明确表示课堂上不能保证“讲练结合”,实验班却有44.7%的学生表示课堂上能保证“讲练结合”,接近一半。从课前预习情况看,实验班有56%的学生基本能按照“导学案”进行预习,普通班仅只有12.3%的学生按要求预习。这些调查数据表明“导学案”教学模式在甲中学普通班中的开展情况不如实验班。这可能与两个方面的因素有关,第一普通班的学生在学习能力、知识基础及学习习惯等方面整体较实验班学生弱一些,不利于开展“导学案”教学;第二普通班的教师普遍较年轻,缺乏对学生学情的了解,教学经验不足,对于“导学案”教学没有经验丰富的中年教师那么掌控到位,即使较多地使用“导学案”,其教学效果也不是很明显,甚至让学生感觉不到“导学案”教学的特点和优势。 3“导学案”教学建议 3.1转换角色,放手让学生学 调查显示,甲中学生物“导学案”教学实施情况并不理想,特别是课堂上很难保证“讲练结合”,教师“以自己讲授为主”的比例还很高。“导学案”教学是一种自下而上的教学模式,在于“多学少教、先学后教、以学论教”,在于思想点拨和方法引导,由此带来教师课堂角色的转变。教师不再是一味从上而下灌输、传递知识,不再是“标准答案”,而是需要去点拨、去引导学生,甚至组织诱导学生去质疑、去评价,关注学生学习过程体验的差异性,并帮助学生突破学习障碍和困难,让学习成为学生的一种内在需求。调查结果表明:超过一半的学生都认为课堂上学生“自主学习”时间不得低于20min。因此,课堂不能“以自己讲授为主”,要“以学论教,鼓励学生自学为主”,放手让学生学。在充分展开自己思维的同时,更要积极调动和拓展学生的思维,根据学生的学情和动态灵活调控课堂,最大限度地减少不必要的讲解和多余的指导,给学生足够的自主学习、思考和训练时间,实现“多学少教、讲练结合”。 3.2活用“导学案”,让每个学生都学得好 就调查的甲中学而言,生物“导学案”的教学让学生课外作业量增加,课前预习难度加大,特别是学习内容较多,更需要老师指导,整个学习过程显得很紧张,压力大。这些问题在基础知识和学习能力较弱的普通班更为突出。“导学案”强调自主学习,合作探讨,这种教学模式对学习能力较强的学生更有利,很容易拉大学生之间的差距,从而加重学生的压力和负担。笔者认为,学生压力大、负担重这种情况不能通过简单的减少教学内容和课外任务进行缓解,而是应该在“导学案”实施过程中体现分类指导、分层教学的教育思想,活用“导学案”,避免好的越好、差的越差这种恶劣的教学局面,避免在“导学案”教学实践中的同质化问题[2],让课堂真正活起来。“导学案”的“活”应该体现在教师对课程理解和教学反思的个体性、独特性和差异性,切忌盲目借鉴、照抄照搬,切忌过度依赖权威性和行政化;“导学案”的“活”要从根本上改变传统“教”的限制,鼓励学生自主学习,不能让学生被“导学”,不能让“导学案”反过来控制了学生,控制了课堂。只有活用了“导学案”,教师才能真正“导”,学生才能真正“学”,才能充分发挥学生的主体性,自主学习、合作探究,让每个学生都学得好。 作者:向福 张乐 江铃 沈梅 单位:黄冈师范学院 中学生物教学论文:核心概念下的中学生物教学 一、核心概念教学的意义 (一)核心概念教学符合学生的认知结构,有助于学生更好地学习知识 美国著名的认知心理学家布鲁纳在认知结构理论中指出,学生学习与认识活动的实质是认知结构的组织和重新组织的过程。生物学习的认知结构,是指在一定阶段学生对于生物学知识及其认识在抽象与理论思维层面上达成统一,在理解己获得的生物学知识基础上,结合现阶段自身的思维、记忆、知觉、想象等心理特点,组合成一个具有内部规律的科学的整体结构,是一个不断发展与提高的过程。生物学是一门以实验和学生自主探究为主的自然科学,内容涵盖了许多概念性的知识,且初、高中知识的关联性较强。以符合学生的认知结构为前提,针对不同学习阶段的学生,结合一线教师精选的50个核心概念,让学生在己有认知的基础上,对旧知识不断反思,对新知识进行探究。这样一来,可以帮助学生准确把握知识、迁移应用知识,更好地进行学习。 (二)核心概念教学提纲掣领、去粗存精,有助于教师明确教学重点 核心概念教学具有很强的针对性和概括性,有助于教师前期备课和教学中把握知识的重点,将有限的教学时间和教学资源用于重要知识的教学之中。教师将核心概念提炼并组合成体系,让学生在系统学习中掌握核心概念的内容,以核心概念的内容为目标组织课堂内容,精选出较少量的知识,淡化无关的知识,比课程中庞大繁杂的知识体系具有更强的教育功能,从而明确教师的教学目标与方向,提高课堂教学效率,提升教育教学质量。由此可见,核心概念教学提纲掣领,有助于教师明确教学重点,是一种高效科学的课堂教学方式。 二、核心概念教学的思考 (一)准确把握核心概念的内涵,厘清概念联系 传统教育方法往往强调学生对事实信息的记忆和背诵,教师们过于关注细小、琐碎的知识点,而核心概念包含了许多逻辑内容,涉及的是对抽象的重要概念、原理进行精心组织。许多核心概念包含的信息量较大,需要背景知识的辅助教学,因此,在实施具体的教学之前,教师自身要认真梳理各个概念之间的内在逻辑联系,进行概念的细化拆分。在具体的课堂教学过程中,梳理构建概念图,将所有联系清晰地呈现出来,分析概念中的“关键词”,从而达到引导学生掌握这些基本概念和原理并能够迁移应用于新知识、新情境中的教学目的。 (二)丰富核心概念的学习内容,创设生动导课 核心概念的学习包括两个部分:第一是必须将事实性知识置于学习者的概念框架中;第二是概念被各种丰富的有代表性的事实细节展现出来。概念放在一定的应用情境下才会显得生动和有意义。在课前导入知识时,不能和传统方式一样,先呈现给学生概念的文字性内容,而是要精心准备素材,巧妙设计导课方式,激发起学生的探索兴趣,引导学生对核心概念有自主探究的热情。教师在进行教学设计时,可以利用学生当前己有的知识导入,或者通过生物实验、生物科学史等丰富多彩的内容导入,也可以借助多媒体技术,运用纪录片等视频材料进行导入,创设趣味性和知识性并存、探究性与科学性较强的教学情境,帮助学生更好地掌握核心概念的内涵。 (三)结合STS教育理念,创新核心概念的教学方式 STS概念诞生于20世纪60年代末至70年代初的美国,是科学(Science)、技术(Technology)和社会(Society)的英文缩写,它旨在探讨和揭示科学、技术、社会三者之间的相互关系。151STS教育的内涵本质在于使人类经验和社会科技发展融入到科学教育之中,一方面,让教育紧跟时代潮流,另一方面,增强自然科学教育的社会化和应用性,运用STS的教育理念可以丰富生物核心概念的教学形式。教师在教学素材的选取中尽量来源于实际生产、生活,化抽象为具体,拉近科学与生活的距离,帮助学生理解生物科学与人类社会的进步发展,与日常生活密切联系,丰富学生的知识内容,增强核心概念的应用性,鼓励学生多用生物学的原理和方法去看待和解决生产与生活中的实际问题,让知识来源于生活,又应用于生活,促进学生对生物学的价值观的形成与统一,实现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观这三个维度的完美结合。 (四)及时了解核心概念的学习效果,动态调整教学方法 教学评价是促进和鼓励课堂教学、检测教学效果的重要方式。对教师来讲,要了解学生的真正想法,才能使教学内容更好地被学生接受和理解,使学生厘清概念的关系,在头脑中形成知识的整体框架,帮助他们区分学习中的相异概念。因此,教师可以采取开放式评价方式,测试学生对所学内容的理解深度,包括通过以问题简答为主的对话方式对学生进行访谈,让学生亲自动手解决实际问题,通过实践让学生调研形成报告等方式,掌握学生在新的情境下概念应用的程度,动态追踪核心概念教学评价的结果,及时反馈学生的学习效果,有助于教师合理地调整教学方法。 作者:武俏然 单位:山西师范大学教育科学研究院 山西省忻州市代县第五中学
生物医学工程论文:生物医学工程创建及人才培养 1明确专业方向和目标 由于生物医学工程专业是新兴发展起来的新学科,大众缺乏对其的了解,因此实际工作中我们发现,部分考生报考专业时带有盲目性,往往对专业的名称产生误解,致使入学后发现专业与自己所期望的不符而产生迷茫和厌学的状况;另外,由于全国的生物医学工程专业毕业生比例较小,社会知名度不够高,学生入校后也容易产生消极心理,不知道学了有什么用,将来到哪里就业等等疑问,因此我们除了加大宣传力度,在招生时将学科的发展规划、课程设置、社会需求等作大力宣传,使学生真正了解专业的定位而根据自己的兴趣和特长选择报考外,更注重对入校后学生的思想教育,如定期开展一些交流活动,请一些专业领域的专家学者作学术报告,使学生了解生物医学工程领域的前沿发展方向;邀请已经毕业的生物医学工程专业的本科生、研究生以及博士生等与同学们座谈,了解他们现在从事的职业、研究的内容等,提供给学生一个发展的目标和方向;带领学生到一些与生物医学工程产业紧密相关的公司、企业、医院等参观,组织学生参加深圳每年一届的医疗器械博览会,让他们通过实地感受和了解,从而热爱生物医学工程专业,增强信心,也极大提高了学习兴趣,学习更有了动力和目标。 2合理设置专业课程 我们坚持“重人品、厚基础、强能力、宽适应”的人才培养模式[1],要求学生在学习期间能接受先进的理论和技术,培养较强的分析、解决问题能力。课程设置除学校规定的政治理论、外语等公共课程外,专业课程分为四条主线:1)医学仪器与生物医学信号处理,还包括:电子技术、电路分析、信号与系统、数字信号处理、数字图像处理、医学图像处理等;2)微机原理及其应用,还包括:单片机(ARM、MCU、DSP)技术、算法语言、网络技术、计算机在生物医学中的应用等;3)医学基础知识,包括:解剖与生理学、临床医学概论等;4)生物医学工程专业课程,包括:生物医学测量、医学传感器原理及应用、生理系统建模与仿真、医学成像技术、生物力学、生物材料等,以医学仪器与信息为主轴,兼顾力学、材料等其他主干领域,满足涉及面广的生物医学工程综合人才培养的要求,让学生在接受多方面全方位专业基础教育的同时,也可以根据自己的喜好选择在感兴趣的领域继续深造。 3开展教学改革生物医学工程专业注重培养复合通用型的应用人才,这就要求我们在教学过程中必须方式多样,注重培养学生的实践能力。 3.1采取多种教学方法 改变过去单纯的“教师讲、学生听”的注入式教学方式,转变为“学为主,教为导”的方法,课堂多以启发式、讨论式教学[2]。这样可以活跃气氛,教会学生自己学习、自己思考、自己发现的能力。 3.2采用多媒体和板书教学结合使用 多媒体的使用可使过去枯燥的纯粹手写教学内容变得直观、形象、生动,但单纯的多媒体教学可能会造成学生产生偷懒情绪,一晃而过的幻灯片并不能让学生印象深刻,因此在课堂教学中应适当结合黑板书写,加深记忆并鼓励学生适当笔记。 3.3加强教材建设,整合课程及网络资源 我们在课程教学中以书本基础理论为主线,辅以参考资料和自编讲义,并开发了一个生物医学工程专业的网络教学平台,以信息技术为手段,以优化课堂教学、提高课堂教学的效率为目标,在网络环境下进行了生物医学测量、医学成像技术等部分专业课程的辅助教学。我们充分利用和整合网络资源,在教学平台上开设了包括课程讲义、答疑讨论、在线测试、试题试卷库、参考资料下载等教学内容,教师与学生之间、学生与学生之间能通过此平台开展教与学的互动交流,培养了学生自主学习、协作学习,创新学习、学会质疑、学会探讨以及终身学习的能力,大大调动学习兴趣和积极性。 3.4重点突出实验、课程设计、毕业设计和实习等实践环节 我们将实验分为基础性实验(如工程生理学实验)、综合性实验(如医学测量与传感器实验、医学仪器与信息处理实验等)和创新性开放实验,分阶段、分层次锻炼学生的实践能力,例如综合性实验将几门课程的知识融合在一起,提高学生的综合应用能力;创新实验由教师拟定实验目标,实验过程由学生自己设计和动手创造,改变过去学生盲目被动的按照规定步骤进行实验,缺乏思考,不能达到实验目的的情况,真正培养学生思维逻辑能力、分析解决问题的能力以及科研实践能力,并安排时间让学生分组讲述本组实验或设计的思路和过程,以及遇到的问题和解决方案等,这样的方式不仅能让学生相互交流心得体会,而且学会总结经验,锻炼逻辑思维和语言表达,真正突出学生综合能力的培养。 3.5注重产学研的结合 我们秉承“科研带动教学,研究带动教育”的理念,积极与省内有关医疗器械公司、医院、生产厂等密切联系,建立良好合作关系,加强了实习基地建设,为学生提供良好的实践机会。与美国NationalInstrument公司合作建立“华工-NI虚拟仪器联合教学实验室”,有效地提高了学生参与课外实践的积极性。同时积极组织引导学生参与教师的课题研究中,学生从大学一年级开始就可以进实验室参与项目,同时鼓励学生发表学术论文,使学生的综合专业技能得到极大锻炼。 4改进考核方法,全面客观评价学生成绩 在考核方式上改变过去传统的“一纸定乾坤”的考试模式,在总评成绩中加重平时实践环节的比重。例如,关于生物医学工程各领域发展的综述报告、各种观摩、实验、设计、实习等都体现在期末的各科考试总评成绩中,并加大其比重。考试的形式也多样化,我们在部分专业课程的考试方式上还采取了一种半开卷的形式[3],所谓半开卷考试就是在考前准备一张与试卷等大的16K纸,学生可以事先在这张纸上摘抄(必须手写)书上的概念性理论和重点难点,并且准许学生将其带进考场,考完后将这张纸同试卷一并交上,作为考评成绩的一部分。学生在考前亲自抄写一遍这些内容是对这些知识的一种复习和回顾,同时要自己整理这些重点难点就必须平时注意学习和听讲,因此这种方式不仅极大提高学生的学习热情和积极性,也使学生真正通过考试来及时发现和补救学习上的漏缺,同时也使考核方式更灵活,结果更客观。对我校生物医学工程专业人才培养模式改革的实践结果表明,学生乐于接受,教学效果也令人满意,03、04级同学在校期间已在国内外学术会议及学术期刊上3篇,学生就业情况良好,用人单位给予了较高的评价和肯定。学生的学习积极性也高涨,社会影响力正在不断扩大。不足之处在于,学科建设中仍存在一些问题,比如:缺乏适合的专业教材,如何在工科院校有效开展医学课程教学等,我们将继续在教学中不断探索和完善,培养出满足社会需求的生物医学工程专业人才。 生物医学工程论文:生物医学工程发展现状与未来发展方向 [摘要]随着越来越多的科学技术应用到疾病的诊治中,现代医学的发展正经历着颠覆性的变革,人们对疾病的诊治技术也提出了越来越高的要求,也愈发的苛求完美的治疗效果,正是基于这样的背景生物医学工程被更多的临床医师和研究者们所重视,而在生物学、工程学及医学的完美结合下诞生的介入超声学技术则近乎完美的实现了人们对微创的追求,这些高端的微创诊疗设备是结合物理、工程、技术的综合发展。本文首先简要介绍生物医学工程在医学中的运用情况,然后结合我们的实际工作回顾生物医学工程在临床及介入超声医学中的研究进展和医学生物工程在临床工作中未来的发展前景。 [关键词]生物医学工程;介入超声学;微创技术 生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科,研究内容涉及:探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理,并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来,各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进,新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高,生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精,生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。 1生物医学工程在临床中的应用及发展 1.1微创技术 “微创技术”始终贯穿于整个医学发展,是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念[1]。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的,其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术,实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”,如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明,都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。 1.2内镜技术 我国内镜技术起步较晚,但发展较快,目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展,内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善,诊疗过程也越来简便、微创化,是微创技术发展中最为全面和成熟的,如目前有更轻便的胶囊内镜等,无处不体现生物医学工程的重要性。 1.3腔镜技术 腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃,其中最为突出的是腹腔镜技术的发展,自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后,腔镜技术在国内发展迅猛,直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域[2],目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。 2生物医学工程在影像及介入医学的应用 2.1影像介入技术 随着医学技术的进步,影像学科也在不断发展,尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同,透视微创技术主要包括在X光/CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。 2.2介入放射学 介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的,此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注,从此,世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点,世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科,介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施,甚至取代了外科手术。 2.3CT引导下的微创-数字技术与医学的融合 生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步,而且在诊疗模式也发生了根本性的改变,这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的[3]。主要体现为CT辅助的立体定位技术,例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。 2.4超声引导微创技术 我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断,相对于其他医学影像学,超声有其诸多优势(如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等),而且还可以动态观察机体或脏器情况,对体内病理改变比较直观,故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视,尤其在小肿瘤的治疗优势更明显,其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向,而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年,由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术,正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用,这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展,同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高,而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点,并取得了很大进展。大量的研究结果表明,金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质,在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景[4~7]。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务,同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化[8],而这些恰恰需要有生物医学工程的参与,才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。 3生物医学工程展望 3.1生物医学工程学与其他学科的多学科合作 微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”,“会治病”更重要,这就要求我们必要要培养一种临床思维模式,这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式,即微创技术的创新-微创医学的长远发展[9];在微观上,借国家医改大好政策,展望未来5~10年微创技术将会进一步发展及普及,如现有各种微创技术的全面、系统提升,以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是,微创医学发展到今天仍挑战巨大,特别是学科之间竞争激烈,这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来,故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养,而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作,更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐,最终使各个学科受益,各个患者、医生受益。 3.2医疗整合 近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化,国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主,这虽然在一定程度上提高了诊疗水平,同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头,脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展?樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称:实现医学模式转变不仅要进行医学整合,而且未来医学发展的方向,更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念,而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学,前提必须是以人的整体为基础,根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合,使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系,医疗服务不仅使得心身并举、防治结合,而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康,医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合,医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务,为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合,使其更好的为人类健康服务,形成生命医学高度融合的乘法效应。 3.3精准医疗 美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲,宣布美国正式启动“精准医学”研究计划[10]。早在2011年,由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议[11~13]。其最高规模4大研究机构的联手倡议,为未来的医学指明方向,代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的[14,15],这不仅和临床距离大,而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学,精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备,而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合[16]。展望未来,所有疾病的治疗最终都将走向精准医学,医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。 作者:张瑞敏 单位:包头市第四医院 生物医学工程论文:应用型生物医学工程人才培养模式 摘要: 科研与教学的互动是高校的重要特征,是提高人才培养质量的重要手段。针对当前高校科教融合中所存在的问题以及生物医学工程学科背景与特色,桂林电子科技大学依托生物医学工程领域的优势科研资源,凝聚老师与学生的科教相融的共识,将老师的科学研究与本科教学过程、学生第二课堂紧密结合,培养学生的专业实践能力,探索并实施科教融合的应用型生物医学工程人才培养模式,取得了良好的成效。 关键词: 生物医学工程;科教融合;人才培养模式 全面提高教育教学质量,必须不断拓展人才培养资源与渠道,将多方面的办学优势转化为人才培养的优势。人才培养与科学研究是高校的主要职能,实现两者的有机融合,对于提高人才培养质量具有重要的意义[1,2]。科教融合是指科学研究与教书育人有机地结合,充分发挥高校科学研究的优势培育高素质专业人才。生物医学工程是一门理、工、医高度融合与交叉的学科,应用型生物医学工程专业主要培养具有扎实的生物医学、电子技术理论基础以及医学与电子信息相结合的工程技术能力,能在医疗器械、医疗卫生等相关行业从事工程技术开发、服务、管理和教育等工作的应用型人才[3]。全面推进科教融合,可以有效地培养生物医学工程本科生的创新能力和动手实践能力,进而提高其专业基本能力与素质。但在高校人才培养过程中,科学研究与人才培养往往没有得到很好地结合,主要表现在三个方面。一是学校重视科研而轻视教学,提升高校科学研究能力与水平,学校可以获得更多地经费、吸引大量地生源、获得更高的声誉。同时,在教师职称评定、岗位聘任、年终考核,甚至资源分配的过程中,以承担科研项目的数量、的情况等作为考察重点,而授课内容、课时量甚至教学方式和效果仅仅作为参考方面不起决定性作用。二是老师往往重视科研、忽视教学工作。部分老师教学热情不够,为教学而教学,没有站在人才培养的高度去教学,由于科研任务繁重,占据了大师的工作时间,在教学上面所花的时间与精力相对较少。三是本科生参与科研项目的机会相对较少[4]。一方面大学期间学生的课程学习压力比较大,很难有地时间参与专业方面的科学研究;另一方面本科期间在专业知识的掌握程度还不高,基础还不扎实,在老师的科研项目中所起到的作用甚少,老师更希望研究生来参与科研项目。针对当前高校科教融合所存在的普遍的问题以及生物医学工程学科背景与特色,我校生命与环境科学学院利用广西生物医学工程重点学科、八桂学者岗位、广西工程技术研究中心等生物医学工程专业相关的优势学科研究平台,以及以国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目等主要的重大科研项目和以广西八桂学者为带头人的高端师资队伍为主的科学研究资源,积极制订相关措施与政策,将学科平台和科研资源带入到人才培养过程中去,切实提高人才培养质量。 一、定期举办以科教融合为主题的讨论活动,凝聚专业老师与学生的共识 科教融合,思想先行。不仅要让专业老师认识到科教融合的重要性,更要让学生在思想上认识到科教融合是提升学生专业实践能力,提高人才培养质量的重要途径。因为学生是科教融合的主体,只有学生愿意参与,老师愿意参与指导,才可能实质性地提高人才培养质量。学院定期举办学院层面的专题讨论,围绕科研服务本科教学的模式与途径这一主题展开讨论,甚至将一些典型案例在会上进行分享。在讨论会上,除了专业老师参与外,学生代表也应出席,通过老师与学生面对面的交流,可以逐步凝聚大家对科教融合模式的共识,还可以让老师与学生进行相互地了解,为更好地贯彻科教融合专业实践活动奠定基础。科教融合对于老师与学生双方面都是受益的。一方面,科教融合可以让学生接受到最新的前沿专业知识,既可以培养学生创新能力和专业实践能力,还可以培养学生的社会适应能力,可以成为课堂教学的有效或者不可或缺的补充。另一方面,学生的思维方式比较活跃,跳跃性较强,老师可以在与学生的交流过程中获得新的科研思路。科教融合的实施不仅是提高人才培养质量的有效途径,更是推动“大众创业、万众创新”的重要举措和动力源泉。 二、将老师科研成果引入理论与实践教学,实现科学研究与教学过程的有机融合 课堂教学是实施专业教育的主要阵地,是教师给学生传授知识和技能的全过程。要求任课老师在课程教学内容上进行改革,结合自身的科学研究实施课堂教学和专业教育,既可以提高学生的学习兴趣,同时增强的课堂教学效果[5]。我校生物医学工程专业定位于培养生物医学电子仪器行业的工程应用型人才,在课程教学内容上要求老师围绕这一核心安排教学内容。在教学计划的制定和实施中,结合老师的科学研究,充分体现解决医疗器械产业关键工程技术问题能力的培养要求,在课程体系设计、教学活动组织、教学方式的探索、学生成绩的考核等方面,增加科教融合方面的内容。比如在有限的课时内,改革了生物医学工程专业基础课《算法与数据结构》的授课内容,增加与生物医学仪器研制直接相关的算法方面的知识点,如插值、拟合等,在课程教学过程中结合老师在生物医学信息检测方面的科学研究组织教学内容。又比如在《传感器原理》、《医学仪器原理》等专业课程的教学中,要求老师有一定的科学研究的经历,并在医学仪器的研究中取得了一定的科学研究成果。改革实验课堂教学和课程设计的组织形式,要求教师在教材的编写与选择、教学内容与方法、作业布置与评改等环节与领域贯彻工程实践能力培养要求,注重理论与实际的紧密结合,特别鼓励专业老师结合科学研究中的关键技术问题设计实验项目,在实践教学环节培养学生的科学素养。 三、让学生参与科研项目研究,实现科学研究与学生第二课堂的有效融合 第二课堂的作用是培养学生专业兴趣,拓宽专业知识面,培养专业思维能力、动手能力和创新能力。第二课堂的开展必须遵循适应性、创新性和主体性原则,即第二课堂应当与大学生的专业培养目标相适应,要以提高人才培养质量为目标,同时应注重培养学生的创新性,过程应有一定的挑战性。老师的科学研究与学生的第二课堂活动有效融合,对于提升学生专业工程实践能力具有重要的意义[6]。它既体现了“教师主导,学生主体”的指导思想,也由于科研项目本身具有一定的创新性,学生实质性地参与老师科研项目的过程具有一定的挑战性,对于培养学生创新能力和专业素养具有重大地促进作用。我校生物医学工程专业的第二课堂活动的开展主要是围绕学生参与生物医学传感与仪器、生物医学信息处理等方面科研项目的研究。第一,定期向学生公开教师科研课题,让学生选择参加老师科研项目。要求老师认真指导学生专业科技活动,让学生实质参与。要求大学一、二年级的学生以阅读文献、参与学术讨论等方式参与课题,大三和大四学生可以参与科学实验、数据分析等项目研究过程。第二,鼓励老师从科研项目中凝练大学生创新项目由学生承担,除了承担国家级和广西自治区级大学生创新项目外,学院还设立专项经费,定期支持一批院级大学生创新项目,并明确鼓励学生结合指导老师承担的科研课题的研究内容组织申报。第三,鼓励老师从科研项目中根据毕业设计的要求,拟定毕业设计题目,供学生承担。在2015届本科毕业设计题目中,有超过50%的题目与老师的科研项目有关,还有20%左右的题目与学生承担的大学生创新项目有关。第四,积极组织学生参加学校组织的科协协同育人计划项目。依据我校《科教协同育人计划项目管理办法》的规定,学生参与老师主持的科研项目,完成一定的科研工作,通过学校的考核后可以替代部分课程设计、实习甚至毕业设计的学分。一方面大大地激发了学生参与科研项目的兴趣,另一方面由于需要完成一定的科研任务才能获得相应的学分,这给了学生一定的责任与任务,同时也可以协助老师完成科研项目的研究。第五,依托生物医学电子领域的企业和大型医院建立完善的专业实习实践基地,为学生提供更多地来自于生产实际的科研资源,依托合作企业或医院的专业技术人才,建立指导学生科学研究的专业师资队伍。加强校企医合作,充分利用企业和医院的资源培养学生的专业工程实践能力,派出学生到企业或者医院通过实习、做毕业设计等方式实质性参与专业领域的科学研究。 四、扩大学科科研平台的开放,实现科学研究与人才培养过程的无缝对接 对于生物医学工程这一工科专业来说,实验室既是实验教学的重要阵地,也是培养工程实践创新人才的基础平台。学科科研平台面向本科生开放,建立健全实验室开放机制,切实增加学生专业工程实践的机会,是实施科教融合过程,保障科教融合效果的重要手段[7]。学院立足专业办学实际情况,加强实验平台硬件保障,构建实践教学共享平台,出台了《实验室开放的管理办法》,完善了学院的实验室管理制度,规范了本科生进入实验室的管理,既为学生进入实验室从事专业实践活动提供了方便,也加强了学生的安全责任意识以及实验室的有序管理。经过近几年的实践,已经构建并形成了符合学院学科专业特点的学生进实验室模式与制度。在周末、在晚上都会有学生在实验室进行实验。专业老师经常在实验里直接指导学生参与专业实践活动。总之,通过近几年鼓励生物医学工程专业学生融入老师的科研项目研究活动中,取得得了良好的成效,提升了学生的专业实践能力。学生参与科研项目研究的积极性得到了大大地提高,直接参与老师科研项目的比例达到了30%以上,还有大约40%的学生通过大学生创新项目、毕业设计的形式参与了科学研究。学生在科学研究的过程中取得了良好的研究成果,近3年,本科生发表科研论文30余篇,申请各类专利15件,获得各类科技竞赛奖励20余人次,而且这些本科生研究成果在逐年提高。 作者:陈洪波 单位:桂林电子科技大学生命与环境科学学院 生物医学工程论文:我校生物医学工程专业的专业建设现状分析与对策初探 摘 要:简要分析我校生物医学工程专业建设现状及问题,并针对医学院校的特点,探索相应的对策。 关键词:生物医学工程;专业建设;问题;对策 我国生物医学工程自上世纪70年代创建以来,发展相当迅猛,其学科定位、产业效益和发展前景越来越得到社会认同和重视。截止目前,全国约90余所高校设有生物医学工程专业,其中医学院校约13所。如何充分发挥医学教学资源优势,积极探索适合生物医学工程专业的教育培养模式,建设具有鲜明医学院校特色的生物医学工程专业,培养复合型高级工程技术人才,是医学院校值得思考和探讨的重要问题。 1 生物医学工程学科特点 生物医学工程学科是运用现代自然科学和工程技术原理与方法,从工程学的角度研究生物体(特别是人体)的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象、探索生命本质,研究和开发用于防病治病、人体功能辅助及卫生保健的人工材料、制品、装置、系统和工程技术的一门综合性学科,是理工类学科与生物医学学科深度交叉、高度融合的边缘性学科,所涵盖的领域十分广泛,具有“覆盖广、交叉深、发展快、变化多”等其他学科不具有的特点。 2 当前我校生物医学工程专业情况 1)招生情况 我校2010年4月申报生物医学工程专业,2011年正式招生。2014年首届生物医学工程专业学生顺利毕业,到2015年本专业在校生共169人。 2)主要专业课程 生物化学、人体解剖生理学、生物医学工程导论、C语言、电工学、信息技术、模拟电子技术、机械制图和AutoCAD、数字电子技术、计算机原理与接口技术、临床医学概论、信号与系统、医学影像技术学、医学检验仪器、医学图像处理、医学影像学、医学传感器、医学影像原理与设备、医学电子仪器原理与设计、医用激光仪器、放射物理原理与肿瘤治疗技术等。 3)就业方向 本专业学生毕业后适合从事医院设备的操作、管理和维护,在医学设备经营公司从事经营管理和技术服务,以及在相关的研究机构、生产企业从事产品的辅助开发、制造和技术管理等等工作。 3 我校生物医学工程专业建设的问题分析 医学院校具有很深厚的医学大背景,具备丰富的医学类学科教学资源和优越的临床设备实践条件等优势,生物医学工程学科和临床医学能紧密结合,但同时因学科体系不完善、教学师资力量比较薄弱、专业实验室建设投资大等影响因素,一定程度上制约了生物医学工程学科专业的高效快速发展。 1)理工学科体系不完善。我校是地方性医学院校,王牌专业当然是基础医学和临床医学等医学类专业,而工科专业都相当“年轻”。而生物医学工程专业学科涵盖面非常广,几乎可以用“包罗万象”来形容,如果用“学科频谱”来描述学科涵盖面宽度,生物医学工程无疑是88个一级学科中“频谱宽度”最宽的学科。我们学校尽管针对医学类专业的学生一直有开设了医用物理、医用高等数学等基础学科,但相比理工科院校要薄弱很多,而且缺乏材料、自动化、电子等重要工程学科的有力支撑,这些支撑学科的缺少会导致相应课程设置不完善以及综合性实践训练平台缺乏,学生无法系统地学习工程类课程,得不到系统扎实的工程技术训练,影响人才培养目标的整体实现。 2)复合型师资严重缺乏。要实现培养医工结合与交叉的复合型高级工程技术人才目标,首先要建设一支医工结合与交叉的复合型师资队伍。在我校,具有医学教育背景的教师资源比较多,而具有理工科教育背景的老师却不多,既懂医学又懂工程技术,能将工程技术与医学需求紧密结合起来的复合型、交叉型、融合型师资就更加少之又少,教师队伍知识结构普遍不够合理,与各相关学科交叉融合能力弱,这些现状一定程度上影响了课程体系构建以及教学质量和人才培养质量。 3)学生专业思想不牢固。生物医学工程作为一门新兴的边缘学科,知名度不高,社会、家长、学生都不是很了解生物医学工程是个怎样的行业,甚至容易和其它名字相近的专业如:生物工程、医学工程、生物技术等专业名称混淆,导致第一志愿填报的学生寥寥无几,第一志愿填报医学院校的生物医学工程专业的更是几乎为零。统计我校几年来招生情况可见,几乎所有的生物医学工程专业的学生都是调剂生,也就是入学时专业思想就不太稳定。加之其专业知识覆盖面广,涉及领域跨度大,专业知识体系复杂,专业课程内容在各学科之间交叉频繁,本科学生对本专业缺乏深入的了解、足够的信心和学习热情;生物医学工程专业学生所学知识普遍存在“宽瓜不精”,“广而不细”等问题,相比医学影像技术学专业,就业时处于劣势;部分学生由于学习任务重、压力大,导致学习积极性、主动性不高,专业思想不够牢固,甚至影响到专业整体的学习风气。 4 对策初探 医学院校要紧扣医工结合的复合型高级工程技术人才培养目标,突出学科交叉综合培养、工程技术意识培养、创新能力素质培养,加强学科之间的有科学融合,深化教学改革,加大教学投入,改善教学环境,加强队伍建设,充分发挥医学院校资源优势。积极探索具有医学院校特色的生物医学工程专业教育培养模式,构建科学合理的课程体系和实践教学体系,不断提升生物医学工程人才培养质量。 1)积极探索与理工院校联合培养的教育模式。综合性大学与医学院校在生物医学工程专业学科建设方面优势互补、劣势互存。综合性大学具有完善的理工类学科体系,工科师资队伍力量比较强,基础课程比较成熟,实践教学条件平台比较完善,在工程技术人才培养方面具有完善的培养体系和成熟的培养经验,但缺乏医学类学科教学资源和临床实践条件,缺乏与临床需求紧密结合的先决条件。因此,医学院校要在充分发挥自身资源优势的基础上,积极探索与理工院校联合培养的教育模式,实现优势互补。校校联合培养实现资源共享、优势互补,提高育人质量。 2)积极探索与知名医疗企业联合培养的教育培养模式,实现产学研相结合。与医疗企业联合培养本身就可以很大程度上扩大专业的影响力,同时优化教学体系,解决学生实习就业等问题。学校有诸多附属医院,为医疗企业提供更多的产品使用方,同时为企业输送专业人才。是一个双赢的合作培养模式。另外,通过实施产学研相结合的培养模式,医学院校可强化与科研院所和医疗卫生机构的联系和沟通,充分发挥产学研各方主体优势,有效解决师资力量不强、支撑学科不完善、创新能力培养不扎实等瓶颈问题。实践证明,实施产学研结合,是生物医学工程高等教育的成功经验,也是培养高素质生物医学工程技术人才的必由之路。高等医学院校应树立研究与产业化并举的教育培养理念,深化教学改革,积极探索产学研相结合的教学培养模式。构建产学研一体化的最佳运行机制。 生物医学工程论文:工科院校生物医学工程专业生物学实践教学改革与实践 摘要:工科院校生物医学工程专业生物学实践教学存在的师资力量缺乏、实验平台和资源薄弱、课时有限等问题,针对这些问题,本文从师资建设、实验室建设以及教学内容和教学手段改革等方面入手,对生物学实验教学提出了一系列的改革措施,并在实践中有效地激发了学生的参与热情和学习兴趣,提高了学生的动手能力和操作能力,并培养了学生的团队精神,取得了良好的教学效果。 关键词:工科院校;生物医学工程专业;生物实践教学;教学改革 生物医学工程(Biology Medical Engineering,BMI)是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的,其主要是运用现代自然科学和工程技术的原理和方法,从工程学的角度,在多层次上研究人体的结构、功能及其相互关系,揭示生命现象,为防病、治病提供新的技术手段的一门综合性、高技术的学科,多学科的高度综合交叉是生物医学工程的特点[1]。自上世纪70年代末以来,国内许多医学院校、综合性大学、理工科大学及相关科研机构都设立了生物医学工程专业,涵盖了生物信息、医疗仪器、生物材料、生物工程等多个专业方向,课程设置主要包括工程类课程和医学类课程,旨在培养具有各方面能力的复合型人才[2]。 在生物医学工程专业的培养体系中,实践教学是培养大学生的创新意识、创新思维和创新精神、提高整体教学质量的根本保证和有效途径[3]。南京邮电大学生物医学工程专业是在学校原来的信号与信息处理等优势学科的支撑下发展起来的,因此在医学信号处理、医学图像处理、生物传感和生物信息学等领域积累了雄厚的师资和科研力量,上述领域的实践教学体系完善、教学平台完备。比较而言,学校在生物医学领域的教学和科研上相对薄弱,特别是在生物医学方面的实践教学有明显的不足,存在着师资力量缺乏、教学平台薄弱、课时有限等问题。针对上述问题,我们从师资队伍建设、资源优化配置、教学内容改革和教学方式更新等方面入手,对生物医学工程专业的生物学实践教学提出一系列改革措施,取得一定的效果。 一、生物学实践教学存在的问题 南京邮电大学是传统的工科院校,信息学科是学校的办学特色。在工学为主体,以及“大信息”的背景下,学校的通信、电子、图像和计算机等学科的科研氛围浓厚、师资力量较强,相关课程的教学体系成熟、教学特点鲜明。上述相关学科的实践教学已经构建了包括课内实验、专题实验、综合训练和生产实习一系列完善的实践教学体系结构。但随着我国生物医学工程学科建设工作的开展,以及生物医学领域研究和应用的快速发展,迫切的需要将更多的生物医学知识融入到工程学知识中。为了扩展生物医学工程专业学生在生物医学领域的知识,激发学生的学习兴趣,在生物学教学方面,我校目前开设了几门生物学领域的课程,包括现代生物学、定量生理学和解剖生理学等。 由于学校在生物医学相关学科的科研和教学缺乏基础,因此这些课程的师资力量较为缺乏,实验教学平台也比较薄弱。此外,生物医学课程多属于理论加上实验的课程,要求课时较多。以解剖与生理为例,理论课要讲51个学时,实验课也需要51个学时[4,5]。但我校生物医学工程专业大纲,对解剖与生理课程只设置了36个学时的理论课以及4个学时的实验课。因此,在这些课程的理论课教学上,需要大幅的调整以适应本专业学生的培养要求[4,5]。在实验教学上,由于课时的限制,大多为演示实验或参观,学生缺乏动手实践机会[6]。 笔者在调研学生对解剖与生理课程兴趣、期望和要求时,有68.1%的同学表示对这门课程感兴趣或非常感兴趣(表1),并且有30%的同学希望能有动手实践的机会(表2)。但我校目前现有的师资力量、实验教学平台和课时设置都不能满足学生的这一要求,因此,必须采取有效的改进措施提高教学平水,满足学生的学习要求。 二、生物医学实验教学改进办法 1.培养专任教师队伍。为了提高我校生物医学领域的教学和科研水平,近几年来,已引进多个生物医学相关专业的博士和高级人才,构建了一个高学历的教师队伍。教师的专业和研究方向包括了分子生物学、蛋白质工程以及纳米材料毒理等,这些教师的专业背景和知识体系完全满足了现有的生物课程教学和实验教学的需要。 2.完善实验教学条件。为了提高实验教学水平,同时为了满足学校科研项目发展的需要,我校已于近几年建设完成了生物医学实验室。实验室的建设目标是建立一个以生物技术为核心,结合医学诊断以及生物信息处理的多层次性和综合性实验基地,使学生系统化地学习和掌握全面的生命科学综合实验技能,以培养生物医学工程领域创新性人才,同时为生物医学工程专业的师生提供一个高水平的细胞、分子生物学实验研究平台,以加强不同学科间的合作交流,做出一流的科研工作。目前已建立了分子生物学、细胞生物学操作平台和蛋白结构测试和信息处理的表征平台。在此平台上,我们为学生设立了核酸分离和检测,核黄素、丙二醛和超氧化物歧化酶等生化指标测定等一系列的实验。让学生走进实验室,观看并亲自动手操作,极大激发了学生的对生物学课程的学习兴趣。 3.改革实验教学内容和方法。除了加强教师队伍和实验平台的建设,我们还通过多种教学方法和途径改革实验教学内容。针对生物类课程实验课时不足的问题,许多教师针对生物领域的热点方向开设了一系列的开放实验项目,通过开放性实验,让学生走进实验室和动物房,让学生跟着老师学习一些基本的生物学实验以及动物实验的操作技能和方法[7-9]。 在教学中,教师积极鼓励对生物医学相关实验有兴趣并且有能力的本科生申报创新项目,鼓励教师和学生并将毕业设计与创新项目相结合,以教师的科研项目为载体,让学生在实践中创新[10]。实践以学生为主体,让学生独立查阅中外文献,了解项目最新的国内外研究进展,设计实验方案,学习各种新的实验技术,掌握科学研究方法,这不仅有利于学生自主学习、解决问题的能力,培养创新思维,同时还加深例如学生对各种专业课程的理解以及对生物工程专业的认识。实践证明,上述教学方法激发了学生的学习兴趣,提高了学生的动手能力和操作能力,并培养了学生的团队精神,取得了良好的教学效果。 同时学校还积极与南京大学、南京中医药大学、江苏省中医院等单位建立合作关系,带领学生参观实验室,让学生对生物医学各领域的实验室构成、具体运作有更直观的认识。通过在大学和医院等实习基地的参观和关系,让学生充分认识到生物医学工程专业的学习目的和专业知识的应用价值。 生物医学工程专业作为一门为生物学和医学服务的交叉学科,生物学实验课对生物医学知识的学习和理解掌握领域非常重要。针对我校生物医学工程专业的生物学实验教学中存在的问题,我们开展一系列的教学改革与实践,取得了很好的效果。极大地激发了学生的学习兴趣,调动了学生的参与热情,提高学生的实践能力,并且为学生今后的工作和科研奠定了坚实的基础。希望能在此基础上,继续完善现有的生物学实验教学体系和教学方法,从而更好地促进生物学实验课程建设和发展。 生物医学工程论文:医学院校生物医学工程专业电子类基础课程教学探究 摘要:电子类课程是生物医学工程专业非常重要的专业基础课,电子技术知识始终贯穿专业课程学习始终。根据学科专业特点和毕业生的就业形势,分析电子类课程在实践教学中的现存问题,并对教学方法与培养模式提出几点建议,希望对今后教学工作有一定启示。 关键词:生物医学工程 电子类课程 教材选择 项目教学法 生物医学工程专业是20世纪70年代末在我国出现的集多个学科领域于一身的交叉型新兴学科。该专业涉及生物学、医学、电子学、材料学、工程学、物理学和计算机技术等多门学科的知识,具有知识覆盖面广、学科交叉性强、应用实践性强和就业口径宽等特点。 生物医学工程本科专业培养目标设定在为医疗机构提供医疗仪器设备的研发和维护人员,但经过近50年的发展,四年制本科教育只能为毕业生提供一个该专业的入门引领,或是提供了理工科和医学学习经历,将各学科知识叠加,学生很难将各学科融会贯通,并应用于实际工作中。为此,如何让医学院校的生物医学工程本科生在面临就业时突出专业特色,脱颖而出是值得我们思考的问题,课程建设是专业培养的基础,在生物医学工程本科教育上显得尤为重要。 生物医学工程专业众多门专业基础课中,电子类课程与计算机类课程、自动控制技术、医疗仪器原理类课程都有着密不可分的联系,本科生只有掌握电子技术才可以为日后从事生物工程相关研究打下良好的硬件和软件基础。因此,电子类课程在众多基础课程中有着不可替代的重要性,现根据我校电子类课程教学情况中存在的不足,提出几点思考与建议。 一、电子类基础课程特点 电子类基础课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等。这些课程是生物医学工程专业的专业基础课,也是多门专业课程的先行课,为生物医学电子学、自动控制原理、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器和医用影像设备学等课程奠定理论基础。该类课程具有如下特点:第一,具有承前启后的特点。针对生物医学工程专业的学生必须具有扎实的大学物理、高等数学等理论支撑才能学好电子技术课程,并为后续医学仪器的原理分析和设计打好坚实的基础。第二,课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强。这一特点导致学生出现两极分化,理论扎实的学生,学习兴趣越来越浓;而理论知识学的不好的则厌倦电子类课程学习,实践动手能力也得不到提高,更缺乏对课程中各种电路的理解和设计制作能力。 二、教学中存在的问题 1.学生缺乏学习兴趣 由于学生报考时对所报专业不了解,盲目选择,使得原本爱好医学的学生选择了该专业,入学后开始抱怨选错了专业,继而也把这种情绪带到了学习中;另外,电子类知识都是各种复杂难懂的、功能各异的典型电路,以及对各种电路的结构和工作原理分析,电子类课程各学科之间以及每门课程的各章节之间都是环环相扣的,如果学生电子类某一科学习不好,会影响到后面其他电子类课程乃至专业课的学习。 总之,一些学生对错选专业的负面情绪和电子类课程知识复杂难懂的特点,使得他们对电子技术类课程缺乏学习兴趣,甚至在学习中出现倦怠情绪,要想改变这种情况不是一朝一夕就能完成的,对于专业的培养目标和就业去向已经明确的前提下,我们更应该思考的就是如何从教学中激发学生的学习兴趣,使他们对这个专业充满希望,对电子技术类课程提高重视程度。 2.教材选择对电子类课程的影响 生物医学工程专业具有知识覆盖面广,但每科研究深度浅等特点,因此在教材的选择上也要配合专业特点,选择难易程度适度,能为专业课服务的合适教材。 我校电子类课程的教材选择普遍偏难。虽然教材知识覆盖面够用,但知识的深度和难度偏大,学生在计划学时内很难消化理解。课时少,授课内容多,难度又大,无疑加重了学生的学习负担和厌学情绪。可见,教材的选择对于适应教学需求,学科体系的建设,学生学习兴趣的培养都很重要。 3.医学院校理工科教师医学知识薄弱 医学院校的工科专任教师多数没有医学相关知识的学习背景,而且我校电子类专业基础课所选教材几乎与医学无关,导致电子类课程授课内容与医学联系不紧密。因此,医学院校理工科教师应该普及医学知识,这样理工科教师授课时才能更恰当的引入典型医学实例,为医学仪器课程的开展做好准备,为专业课奠定基础。 三、结合课程特点与专业培养目标改进教学方法 1.采用多种教学方法相结合 对于电子类课程,由于具有课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强等特点,采用传统启发式教学会使得理论知识的传授枯燥无味,教学效果不明显,教师可根据教学内容采用任务驱动式教学方法、案例教学法和答辩式教学法等多种教学方法结合使用。把课堂翻转起来,尽量让学生在课后完成资料查阅和教学内容的学习,教师在课堂上只解决学生自学后提出的或未能解决的问题,教师仍然是课堂的主导,学生根据老师每次有针对性的任务去自行学习,既完成了任务,达到教学要求,又提高了学生学习和思维能力。 2.实验课程采用项目教学法,激发学生学习兴趣 与其他学科不同,每一门电子类课程都有相关的实验课程,学生在完成与理论知识相对应的验证性和设计性实验外,还需要开展一些综合性实验环节,以提高学生对于小型医疗仪器的理解和研发能力。我们可以针对生工学生设计小型的综合实验项目,如把电子血压仪等小型医学设备拆分成若干部分,各部分再组成一个设计项目,有能力的学生任项目组长,其他学生根据掌握知识的情况和个人喜好选择完成某一部分的电路,由任课教师统一指导。这样在有任务驱动、有完成目标、有时间限制、有指导教师和有合作伙伴的前提下,学生学习的积极性会被充分调动,实践动手能力也会在项目的驱使下逐步提高,为日后走向工作岗位积累经验。 四、结论 本文针对电子类课程阐述了教学中的问题和对策,实际上生物医学工程专业在课程建设与培养目标上还有许多不足之处,该专业的本科毕业生在择业时缺少和其他工程专业毕业生竞争的优势。因此,生物医学工程专业在专业方向设定上应向着多元化发展,借鉴国外对生物医学工程的人才培养模式,实现生物医学工程专业方向上理工科和文科并行发展,为生物医学工程毕业生就业打开更广阔的突破口。 生物医学工程论文:提高生物医学工程专业学生职业认识之探讨 摘要:以安徽中医药大学生物医学工程专业为例,以市场需求为导向,以专业特点为基础,以岗位职能为目标,以教师能力为依托,以学生能力为根本,从五个方面就如何提高生物医学工程专业本科生职业认识作了探讨,使学生实现充分就业,完美择业。 关键词:生物医学工程;职业认识;医学影像技术 作为一个理工医相结合的高度综合性边缘交叉学科,生物医学工程崛起于上世纪60年代,并从80年代开始,全球生物医学工程医疗器械类产品销售额每年保持6-10%的增长率,因而被誉为产业界的“常青树”,是国民经济可持续发展的生长点。如此大的规模和市场,对人才的需求自然不言而喻。所以,大多医科类院校都开设生物医学工程专业,由于是新开设的专业,难以在较短时间内形成一套系统的人才培养模式。这就造成了经济社会的求贤若渴、高校教育的捉襟见肘、专业人才的凤毛麟角互相矛盾的局面。所以,有针对性地作好思想教育疏导工作,并循序渐进地指导学生根据主客观条件进行未来职业规划,发挥学生主观能动性,圆其成才梦,是新设专业的班主任、辅导员和任课教师以及学校各有关部门必须面临的重要课题。 经过调查研究,学生在不同阶段身心状态的突出表现为:初期缺乏对专业的认知,导致思想困惑迷茫;中期课程学习任务繁重,导致心理压力加大;后期就业前景不明朗,导致缺乏学习动力[1]。为了帮助学生消除以上的顾虑,本文以安徽中医药大学生物医学工程专业为例,对如何使学生对于未来求业择业有一个清晰而理智的认识作了探讨。 1 以专业特点为基础,培养什么人才 安徽中医药大学生物医学工程专业(医疗器械方向)是一个集数学、物理学、计算机科学、信息技术以及医学科学于一体的新兴专业。所学跨学科的课程,既有医学成像原理和电离辐射防护的知识,又有图像重建算法和图像后处理内容;既有理科工科知识,又有医科内容。合理的教学计划和科学的培养方式以具有坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识、熟练的实验操作技术,可以从事各类医学影像设备的研制、开发、技术支持的复合型高级专业技术人才为培养目标,使毕业生具备在医学影像技术及相关领域,从事产品研发、设计制造、经营管理、技术服务、教育培训等工作的能力。 此外,当今的医学影像学科向数字化、网络化、融合化、标准化的方向发展,高级人才也要与时俱进,掌握专业国内外学术发展动态,富有科学思维能力,勇于在专业前沿领域探索与创新,应具有使用新型功能设备和应用新颖科学技术的能力。 2 以市场需求为导向,需要什么技术 医学影像技术主要是指为开展医疗或医学研究,以非侵入方式获得人体某部分内部组织影像的技术与处理过程,为临床疾病诊断提供重要参考依据[2]。其中出现最早的装置是X线机,随着影像技术在不断地探索中改进,超声、磁共振、单光子等断层成像技术和系统的大量涌现,为医生在出示诊断中提供更为详细、精确的信息依据,涵盖了解剖、病理、功能、代谢等多个领域,更早、更准确地发现病变,也为临床制订治疗方案、评价治疗效果提供帮助。具体体现在:现代医学影像率先建设并实现了数字化与网络化体系,成为数字化医院建设的基础和重点;数字成像技术将数据远距离传输,实现远程诊断;从传统的显示宏观结构发展到反映分子、生化水平的变化,为彻底治愈某种疾病提供了可能;从单一的诊断学过渡到了诊断与治疗并举的临床学科[3];从简单的信号传导跟踪到实现定量成像;电阻抗成像作为无创无放射损伤的成像技术,既能显示形态改变又能反映功能变化;利用多模成像技术实现对疾病的早期诊断和活体病理成像;单光子发射成像和正电子成像根据医学的放射性核素示踪原理实现影像;无创、无害性的检查技术不断发展,辐射剂量的控制逐步得到强化等等[4]。时至今日,医学影像的应用领域已经遍布人体主要的器官和疾病类型,从神经疾病、代谢紊乱到心脑血管疾病、传染疾病,肿瘤诊治方面的应用也有相当进展。医学影像技术逐渐成为临床研究的可靠工具和活力平台。 3 以岗位职能为目标,从事什么工作 总结近些年生物医学工程专业本科生的就业去向分析可知,从事本专业相关工作的毕业生主要集中在三大领域,综合性医院、医疗器械企业和医疗器械监督管理部门。 3.1 综合性医院的放射科、放疗科、设备科、核医学科 从事医学影像设备的应用、管理和维护工作,主要涵盖以下4个方面内容:①具有常规放射学、超声医学、核磁共振及CT等系统理论知识与操作技能;②具有临床医学、基础医学及电子学等有关理论知识;③在疾病诊断中比较熟悉各种影像诊断技术的应用;④比较熟悉医学影像学各专业分支前沿技术及发展趋势[2]。其中,理论知识内容在本科教学过程能够充分体现,而技术应用及操作技能则必须在各功能科室第一线长期工作并积累经验才能够获得,两者是相互制约相互促进的关系。对前沿技术的关注是医学影像技术工作者对自我提升的一个必然要求,也是为良好开展工作必须做到的知识储备。 3.2 中外医学影像设备研发机构和生产经营企业、教育培训机构 相关工作岗位主要包括市场和销售、研发和技术支持,产品注册和产品质量检测。前两者对从业者个人能力的整体水平要求较高,如沟通交际和处事应变能力,从事产品营销和市场推广等工作;中间两者看重专业素质,从事产品研制、开发设计、维修保养等工作;后两者主要是在品管部门,需要熟悉产品质量监管相关的法律法规,从事质量检测、控制和监督工作,了解产品注册要求和撰写标准并能独立完成产品注册、申报、体系认证等工作。 3.3 医疗器械监督管理部门 主要工作职责包括:组织拟订医疗器械注册管理制度并监督实施;组织拟订医疗器械标准、分类规则、命名规则和编码规则;拟订医疗器械注册许可工作规范及技术支撑能力建设要求并监督实施;组织拟订医疗器械生产、经营、使用管理制度并监督实施,拟订医疗器械互联网销售监督管理制度并监督实施;组织开展医疗器械不良事件监测和再评价、监督抽验及安全风险评估;拟订问题医疗器械召回和处置制度等[5]。 4 以教师能力为依托,具备什么知识 生物医学工程本身是一门多交叉学科,教师具有多元化的学科背景对于研究和教学是至关重要的。在注重多种知识和技能的复合的同时,将生物医学与药学、化学、统计学、材料学、电子信息学等相关学科有机结合起来,努力将其他学科的思维方式引入到生物医学领域中来,并将这种优势带到学生的学科设置以及综合实验当中,去启发学生的思维。理工科背景的教师深入临床接触病例,医科背景的教师参加理工科理论培训,任课教师深入行业调研,企业专家走进校园,充分利用不同学科、不同领域间的优势进行教学和科研,为共同促进学科发展起到了强大的推动作用。 5 以学生能力为根本,锻炼什么技能 理工医相结合是生物医学工程的专业特色,在知识结构上培养既懂医学又掌握工程技术的复合型人才,也是社会的需求。学生主要学习电子学、机械学、光学、计算机,医学等基础理论知识、医学电子仪器的系统设计、医学影像设备的系统设计以及产品质量检测标准和风险评价方法,接受典型医疗器械应用的训练,系统地掌握生物医学工程领域宽广的基础理论知识和专业技能,成为具有较强实际动手能力的应用型人才。他们的特点应该是具有较强的技术思维能力,擅长技术的应用,能够解决实际中的具体技术问题,他们是现代医疗技术的应用者、实施者和实现者[6]。 此外,以能力为导向的职业素质、可持续发展能力和为产业服务的技能,这些综合素质在学生的未来的职业生涯中影响深远。尤其是对科学教育和人文社会科学教育方面的深切关注,会为学生今后在广泛领域发展创造条件。 总之,以生物医学工程专业为代表的新兴边缘学科自身特性决定了该专业毕业生就业面临诸多挑战。学校要在学生的职业规划工作上下功夫,多管齐下解决生物医学工程专业本科毕业生就业问题。同时,学生要多角度充分认识专业背景及就业前景,根据市场行情及时调整就业预期,实现完美“择业”。当然,新兴边缘学科的毕业生要想实现充分就业,还有很多功课要做。我们只有以市场需求为导向,结合生物医学工程的专业特点培养学生,才能早日实现才尽其用。 生物医学工程论文:生物医学工程专业学生创新能力培养的探讨 摘要:新时期国家现代化建设和科学技术发展的需要对人才的培养提出了更高的要求,尤其对于生物医学工程专业来说,如何培养高素质创新性人才是专业建设的重大命题。本文通过其他高校该专业创新能力培养模式的对比,从制度保障、创新实验室建设、学生基础三方面对广东医学院生物医学工程专业学生创新能力的培养进行了初探。 关键词:生物医学工程;创新能力;人才培养 在科学技术飞速发展的今天,创新意识和创新能力越来越成为一个国家竞争力和国际地位的最重要的决定因素。改革开放以来,我国创新能力有了很大提高,特别是2015年我国药学家屠哟哟获得诺贝尔医学奖,更加坚定了我国工作者在创新道路上的信念和追求。但是,我国创新能力和国际先进水平的差距较大,因此培养青少年特别是大学生的创新能力,对我国的发展具有重大意义。 生物医学工程学是一门理工医相结合的交叉学科,它旨在培养工程技术基础好、医学基础知识扎实、具备医学与工程技术结合能力的高级技术人才,要求学生具有生物医学领域中的研究和开发的基本能力。而作为本专业的在校大学生,如何培养其的创新能力和动手能力,是一所大学最重要的教学改革内容之一。 一、高校生物医学工程专业创新能力培养模式的对比 目前,我国约有110所高校设立了生物医学工程专业[1]。很多学校依托自然科学、工程技术或医学等方面的优势,结合其他学科发展该专业,因此不同学校在生物医学工程专业人才的培养上会各有侧重与特色,这种特色也体现在人才创新能力的培养上。如较早开设生物医学工程专业的东南大学最早开创了一贯制本硕连读,并不断探索复合型人才培养模式,采用早期独立实验教学去提高学生的科研创新能力和综合实践能力[2]。第三军医大学旨在培养合格的军事生物医学工程人才,以适应部队卫勤保障建设需要。通过构建基本技能―综合技能―设计技能―创新技能4个层次、基础课程实验―综合实践课程―创新性课外科技活动―实习―毕业设计5个类型的课程培训体系培养学员的创新实践能力,并建设了创新实验室服务于学员专业学习阶段,进一步提高其应用军事生物医学工程方法解决相关问题的能力和创新实践能力[3]。华南理工大学对该专业学生的培养则体现了理工类院校的特色,形成了以生物医学电子、医学信息工程、生物力学为主导的培养体系,并充分利用珠江三角洲医疗器械及技术服务产业密集的优势,开办校企合作,为学生实践能力和创新能力的培养提供更大的平台[4,5]。南京医学大学针对医疗卫生行业对工程技术人才日益增长的需求,确立了“医用导向型”创新人才培养目标,搭建“医工融合”式的课程教学平台和实验教学平台,并实施了“认知体验,实践锻炼,深化拓展”三阶段递进式创新能力培养体系,为医疗卫生系统培养并输送适合行业需求的人才[6]。 我校的生物医学工程专业创办于2003年,在借鉴老牌院校办学经验的同时,结合我校实际情况不断探索更适应医学院校培养工程应用型人才的办学经验,并从三方面构建了本专业应用型人才的工程实践能力培养体系[7]。首先通过理论课教学的改革,如电子类课程的改革,重点引导和培养学生运用所学知识去解决问题的能力;其次,在实践教学改革中突出工程实践能力的培养,如独立开设专业课程设计,以设计某个典型的医疗仪器为主线,培养学生工程实践能力的综合素质和创新精神;最后,改革传统的毕业设计方式,得益于珠江三角洲的有利条件,我们开辟了一批实习基地,学生的毕业设计将与现实的工作需要相结合,增强了面向市场的技术应用意识和学以致用的综合能力。近年来,在培养学生工程实践能力的基础上,为加快培养适应区域经济社会发展需要的拔尖创新人才,我们开始着力于学生创新能力的培养。 二、我校生物医学工程专业创新能力培养模式的探索 1.制度保障。我校于2010年颁布了《广东医学院大学生创新实验项目管理办法》、《广东医学院大学生创新实验项目实施方案》等相关章程,指导我校大学生创新实验项目的实施。章程规定每年评审立项一批校级大学生创新实验项目,以校级项目为基础重点申报一批省级大学生创新实验项目。该项目的实施激起了本校学生对创新实践活动的热情,并于2014年版的学生手册中添加了“广东医学院大学生创新创业能力培养与素质拓展学分认证实施方案(试行)”去进一步提高学生参与该活动的积极性。同年,在本科专业教学计划修订中,生物医学工程专业的培养目标及培养要求也体现了重视学生创新能力培养的精神。此外,学校配套了相关经费支持并保障项目的顺利开展,开放各类实验室与重点实验室向参与项目的学生免费提供实验场地、实验仪器设备和技术服务。 2.创新实验室建设。我专业原有基础实验室、综合实验室各3间,大型医疗设备实验室1间,主要用于实验教学;另有生物医学工程研究室、生物医学工程光电子实验室各1间,是教师进行科研项目的场所。前者的实验内容体系由原来的“基础型、验证型”扩展至“设计型、综合性”,此种改革在一定程度上锻炼了学生的实际动手能力,但对于学生创新能力培养的力度不够深入,因为其只在上课期间面向学生开放。后者教师会吸收部分优秀学生参与自己的研究项目,但受众面小,也不利于培养大多数学生的创新意识及创新能力。鉴于此,在学校及学院领导的指导和支持下,我们于2013年12月开始筹建生物医学工程创新实验室,并于2014年5月投入使用。 创新实验室的一个最大特点是采取全天式开放,确保最大化地提供学生的实验学习时间,而且它面向本专业的所有学生开放,这种模式充分调动了学生的积极性和主动性,让每一位学生都有平台进行工程实践和科技创新。创新实验室在管理上采取了“专业教师指导为前提,医学电子协会自主管理为主,技术人员管理为辅”的方法。医学电子协会的会员是来自于本专业的学生,其负责实验室的日常开放管理,包括安排学生值班、出入人员的登记、仪器设备的使用管理和实验耗材的使用登记等。技术人员每周对实验室的设备进行检查维修,以确保仪器的正常使用。良好的设备是培养学生动手能力、创新能力必要的物质条件,创新实验室在创建之初配备的设备就综合考虑了它们的实用性和先进性。另外,其他实验室的专业实验设备除了满足正常的教学和科研外,也会提供给创新实验室。 3.学生基础。创新实验室的使用者为本专业的所有学生,包括大一、大二、大三和大四,因此其掌握开展相关训练项目的理论基础,并具备一定的仪器设备使用基础。针对一年级学生,医学电子协会定期举办单片机、JAVA语言等的培训活动,考核结束后学员将进入大二、大三学生的项目组学习,在实践中培养其分析问题、解决问题的能力。这种方式既打消了一年级学生不自信的心理,为其独立开展创新实验活动打基础,又对项目研究起到了传承的作用,使其能往更深入的方向展开。在相关的竞赛活动结束后,医学电子协会举办专门的经验交流会进行切磋学习。对于学生的创新实践项目,我们还配备了专业教师提供指导。这些举措培养了学生的创新意识,提高了实践能力,吸引了越来越多的学生参与到各项竞赛项目中,如每年的广东医学院大学生创新实验项目、各级别(校级、省级、国家级)的大学生创新创业训练计划项目、信息工程学院项目设计大赛等。近年来,本专业代表我校赴赛的团队在东莞市大学生电子设计竞赛、广东省大学生电子设计大赛等竞赛中都取得了不错的佳绩。 三、结语 目前,我们对本专业学生创新能力的培养主要基于创新实验室平台,以参加各种活动项目为途径去锻炼学生的创新思维能力、自主学习能力和解决实际问题的能力,并取得了一定的经验和成效。经过创新实践培养的学生获得了用人单位的广泛认可,但在创新实践能力培养的深度上还需进一步加强。因此,我们下一步计划与研发力量较强的公司企业达成联合培养协议,启动本专业的“卓越工程师”培养计划,构建符合我校特色、体现区域优势的创新型人才培养模式。 生物医学工程论文:生物医学工程(再生医学)专业本科生联合培养模式的建立 摘 要 生物医学工程(再生医学)专业是以“再生医学”为主要内容的特色专业,该专业在国内外属于前沿学科,具有独创性和先进性。此专业是一门创新能力要求非常强的专业,要求从事该专业的人要具有“创新性思维”;此专业又是一门多学科有机融合的专业,要求学生综合掌握生物学、医学、工程学等多学科的理论知识并加以综合运用。 关键词 生物医学工程 本科生 联合培养 建立适合的培养模式,以培养“创新性思维”人才为目标,建设一个以现代生物医学工程技术为基础、以再生医学为主要内容、以服务于生命科学领域的创新性研究和临床再生医疗实践为宗旨、面向21世纪的生物医学工程专业显得尤为必要。 1联合培养生物医学工程(再生医学)本科生模式的建立 本专业的学制为五年,学生有13个月的时间进行毕业实习。因此我们积极鼓励学生到其它单位进行毕业实习,尤其是中科院系统,参与所在单位的科研项目,从而提高学生的培养质量。同时与部分科研院所和高校签订了联合培养协议,保持良好的人才输出状态。为拓展学生的思维、提高学生的实践能力搭建了一个良好的平台。目前毕业实习校内实践基地包括再生医学科学研究所、白求恩医学院、生命科学院、病理生物学教育部重点实验室、分子酶学工程教育部重点实验室;校外实习基地包括中科院广州生命健康与医药研究院、复旦大学遗传工程国家重点实验室、协和医科大学生物医学工程研究所、中科院遗传与发育生物学研究所、中科院北京基因组研究所、北京大学生命科学学院、中国协和医科大学药物研究所、北京师范大学生命科学学院、中科院上海神经所、中科院高能物理所纳米生物效应与安全性联合实验室、复旦大学神经生物学研究所等,每年按期派出1-2名本科实习学生到各基地实习。 2继续深化人才培养模式改革 为了满足我国“再生医学”事业对专门人才的需求,我专业将继续深化教学改革、在总结以往教学经验的基础上,合理调整课程体系,根据该领域对人才的需求搭建人才培养模式平台,为经济建设和社会发培养高素质、创新型的研究人才,满足日益增长的生物医学工程专门人才的需求。 2.1加强教师队伍建设 加强教师队伍建设,改革教师培养和使用机制。建立一支了解社会需求、教学经验丰富、热爱教学工作的高水平专兼职结合的教师队伍。在未来几年,本专业拟充分利用各种条件,采取走出去、请进来的办法,有计划、分步骤地选拔优秀教师到国内外知名高校和科研院所进修学习,邀请知名学者来院讲学,加强交流与合作。进一步加大外聘客座教授、兼职教授、长期及短期外聘教师进行授课的力度。另外,学院与合作单位中科院广州生物医药与健康研究院已达成意向,拟充分利用该单位的资源优势,与吉林大学共建再生医学系。 2.2建立学校、用人单位和行业部门共同参与的学生质量考核评价机制 建立学校、用人单位和行业部门共同参与的学生质量考核评价机制,对每个毕业生都进行素质和能力的跟踪调查,为进一步改革教学方案提供依据。具体方案是:采用深入用人单位调查,邀请用人单位座谈,请毕业实习指导教师、用人单位及行业部门主管填写毕业生质量调查表等多种形式,进行学生质量考核评价。对每个学生给出具体评价结论和评价结果。 3人才培养质量及社会评价 经过几年的实践和努力,我院生物医学工程(再生医学)专业本科毕业生取得了可喜的成果。有超过四分之一的学生被免试推荐攻读硕士学位研究生或硕博连读研究生;有5名毕业生获英国爱丁堡大学、美国新墨西哥大学、加拿大女王大学等国外著名大学全额奖学金,攻读博士学位。其余大部分毕业生考取硕士研究生,录取单位都是国内重点高校或中科院系统国家级重点实验室,大部分是国内生命科学研究领域的权威单位;指导教师中,有多名院士、“长江学者奖励计划”特聘教授。 (1)2008届毕业生李坤同学于2013年8月在Science上以第一作者身份发表研究论文。 (2)2008届毕业生任婧同学于2011年6月在神经科学领域SCI影响因子最高的期刊Neuron上以第一作者身份发表研究论文。 (3)2012届毕业生骆一铖应邀赴美国冷泉港实验室进行为期13个月的毕业实习,毕业后留在美国冷泉港实验室工作。 (4)2014届毕业生白扬同学成功获准赴美国哥伦比亚大学进行毕业实习。 (5)2008级生物工程专业本科生张旭浩同学,于2012年10月参加在俄罗斯阿穆尔州布拉戈维申斯克举办的“第二届阿穆尔地区国际科学大会”,其主持完成的本科生大学生创新性实验计划成果“DCC-ADD基因转染诱导结肠癌细胞凋亡及其机制”在会上进行学术交流,并获“学术成果创新奖”一等奖。该研究成果以第一作者身份发表SCI收录论文及国内核心期刊论文各1篇。 以“再生医学”为主要内容的生物医学工程学,是21世纪生命科学的主要发展领域。由于其对于阐明生命本质和在国民经济发展中的重要地位,世界各国都在竞相加强该领域的理论探索和应用研究。我国在“十二五”规划中,更是将其列为优先发展的重点领域。但是,由于我国的教育体系中尚未设立“再生医学”专业,95%以上的从事“再生医学”研究和实践的从业人员,是由生物学、临床医学或生物化学等专业改行的,真正接受过“再生医学”生物医学工程专业系统训练的人员极少,高层次研发型人才尤其匮乏。因此如何建立科学合理的再生医学人才培养模式,是我们今后主要面临的一个课题。 生物医学工程论文:根据兴趣培养生物医学工程专业本科生的教学探讨 摘 要: 生物医学工程本科专业方向成为专业建设中的重要问题,通过组建生物、医学、物理、化学、实践方向的兴趣小组,本专业学科建设和学生能力都得到极大提高,对新专业学科发展起到极大的促进作用。 关键词: 新专业建设 学科发展 兴趣小组 生物医学工程 生物医学工程是一门新兴的交叉学科,综合生物学、工程学和医学理论和方法,在各层次上研究生物系统的状态变化,并运用工程技术手段解决临床医学中的关键问题。要求学生掌握宽广而扎实的电子学、生物学、医学理论基础,能在理、工、生、医等学科高度交叉中进行前沿科学研究、知识创新,产学研结合,并推动相关科学技术发展,以满足我国对生物医学工程领域高级人才的需求。生物医学工程属于工学门类,是生物医学工程专业一级学科。 本学科是利用生命科学、医学、电子信息科学等领域的最新研究成果用于生物信息工程、生物电子工程、大型医疗仪器系统、现代医疗监护系统等领域的科研工作。工程硕士学位授权单位培养从事生物医学信息检测、医用仪器、医学影像、生物电子学、生物医用材料等方面研究开发、生产制造、检测与控制、管理与维修的高级工程技术人才。生物医学工程领域研究和人才培养侧重于生命科学、电子信息科学、医学等的交叉和渗透。该领域是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新基地,是与21世纪生物技术产业形成和发展密切相关的工程领域,是关系提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。 天津工业大学生物医学工程专业是一个年轻的、处于高速发展中的理、工、生、医交叉融合的新兴学科方向。生物医学工程专业作为电信学院的新兴专业,近年来发展迅速,有较大的发展潜力。专业下设5个实验室,医学仪器及设备实验室、医学成像及光谱成分分析实验室、生物医学电子学实验室、医学建模与仿真实验室、膜片钳实验室,拥有一批踏实肯干、敢于创新、勇于攻关的年轻科研人员,并将不断吸引其他相关学科的硕士、博士研究生、博士后等进行学科交叉的研究工作。科研方面利用人体信息检测技术与智能服装相结合,设计出检测、监控、调节人体状态的一体化智能服装;膜片钳方向主要进行生物物理和生物化学方向研究,同时与天津大学和天津各大医院开展密切合作,在医疗仪器研制和临床实验等方面积累一定的经验和成果。 本专业开设的主要课程有:C语言程序设计、电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、大学物理、分析化学、高频电子技术、医学基础、工程光学、信号与系统、数字信号处理及DSP技术、通信原理、嵌入式系统、生物医学电子学、生物医学光子学、医学成像新技术、无线传感网络、生物医学仪器设计基础等。本专业毕业生可以在国家机关、医院、国防、科研机构、学校、工厂等企事业单位从事医疗产品设计、研发和管理工作,服务于天津医疗产业联盟的发展需求。本专业学制四年,学生毕业后可获得工学学士学位,本专业具有硕士学位授予权。 在本科生人才培养方面,本专业也是广开思路,在大一刚入学就进行思想教育,根据学生兴趣对其未来发展进行规划,由于本专业是一门新兴的交叉学科,因此学生喜欢的专业方向也不一样,有生物、医学、电子等设计物理、化学等不同方向的需求,学生提出的就业方向也不完全一致,区别于传统的专业学生,如电子信息工程专业学生虽然兴趣不统一,在专业方向上容易把握,而生物、医学、物理、化学等涉及的学科更多,对新专业教学提出新挑战。如何适应不同学生不同需求,我们系的老师进行了深入探讨。 在建立新专业的过程中为了适应课程体系建设,教师队伍组建没有按照传统电子通信方式,而是从生物、医学、物理、化学几个方面引进不同背景、不同专业的教师,他们中的大部分都具有海外研究背景,更了解各个方向的国内外发展方向,因此最终我们决定由具有生物背景的老师建立生物组,具有医学背景的老师建立医学组,具有物理背景的老师建立物理组,具有化学背景的老师建立化学组,实践能力强的老师建立实践组,一届共招收50人左右,这样每个组的人数定在10人左右,实践组人稍多,这样可以弥补生物、医学组由于设备仪器不足带来的问题,这两个组规模稍小,大约5~7人左右,在大一下学期进行兴趣小组分组,根据不同需求,各个小组配备了不同老师和学生,这样学生由于兴趣不同在学习上的态度问题就解决了,老师可以有更好的学生资源,学生也愿意学,老师也愿意带,新专业组建不到两年的时间,我们专业取得了很大的成绩,由于老师有人,学生愿意学,设备资源得到了充分利用,以前用得少的设备得到了极大的利用,在最近1年多时间中,老师在科研上取得了很多成绩,拿到了国家级、省部级项目5项,30余篇,学生在各类不同类型竞赛上获奖10余项,在教改立项、师生合作教学资源建设、师生合作项目、全国大创上都取得了很多成果,并且与中国科学院生物医学工程所拿到天津市医学电子诊疗技术工程中心,为本专业建设提供一个更高的平台。 因此,本文认为生物医学工程学科专业跨度大,学生带着更多方向学习这个专业,老师方向更为广泛,我们通过兴趣引导学生,结合教师的专业特点,可以提高学生学习兴趣,让学生大一就进入实验组中,不仅可以提高学生的实践能力、专业能力,而且促进整个学科发展。因此从兴趣出发组建不同兴趣小组是生物医学工程专业本科生培养的更好思路。 生物医学工程论文:生物医学工程专业实验室建设与管理探究 摘 要:在生物医学工程专业的本科教学中培育具有创新能力的学生对于我国生物医学工程学科的发展与进步具有重大现实意义,培养具有创新能力的本科生也是提高学生就业能力的需要。该文通过对生物医学工程专业实验室现状的分析,提出了实验室建设的目标和基本思路,探讨了有利于学生研究性学习与实践的环境等方面进行实验室建设的方向,管理制度的建立,以及仪器设备管理等的规范化措施。向实验室建设与创新人才培养机制的科学化和规范化迈进,更好地满足国家对专业化创新人才的迫切需要。 关键词:生物医学工程 实验室建设 实验室管理 人才培养 在生物医学工程专业的本科教学中,如何培养不仅具备专业基础理论知识而且具备科学研究能力等的高级工程技术人才,对专业的发展和进步有着重大的意义。而实验室建设在学生的科学研究能力的培养上发挥着重大的作用。在实验室内,学生可以将课堂所学理论知识与实践相结合,培养学生动手动脑能力,发现课堂所学原理的真正所用,并在此基础上进行创新。因此,建立设备齐全、技术成熟以及管理科学、创新的实验室对于提高教学水平具有重要作用。 2 专业实验室的发展现状 十余年来随着生物医学工程专业实验室的不断发展壮大,管理方法落后、管理体系不健全、管理制度不完善等各个方面的弊端也不断暴露。 2.1 实验室设置理念陈旧 生物医学工程专业实验室的设置是根据培养方案的课程设置,分类归纳后对应相关课程建立的。这类实验室对于多学科交叉融合的专业在实验教学中显出力不从心。有些实验室所承担的教学任务太少;有些实验课程安排混乱,上课时间交叉,导致学生实验连续性差,不仅造成实验器材的浪费,同时学生的实验效果也会受到影响。 2.2 实验室管理人员的短缺 由于高校学生扩招及专业让人才的短缺,导致专门的实验室管理人员的缺乏。目前,生物医学工程专业实验室的有些实验室是由理论教师兼顾管理,这就在一定程度上造成了管理上的混乱,严重影响了实验室功能的发挥和完善。 2.3 实验设备的购置不合理 专业实验室的实验设备的购置,不仅要满足实验课程所需,还需要在专业性、实用性和创新性方面有所考量。目前,有些仪器设备使用率太低,不能充分运用到本科教学和科研活动中,造成了资源浪费。 3 专业实验室的建设与管理措施 实验室建设包括硬件建设和软件建设两个方面,硬件指的是实验室环境、实验设备等[1],软件管理包括建立健全实验室的各种规章制度,培养具有较高业务水平和高素质的实验室技术人才等[2]。根据生物医学工程的学科特点及实际情况出发,提出了几点改革措施: 3.1 教学团队型实验室设置 为了避免实验室使用不当、管理混乱的状况,提出利用实验教学团队来配置实验室的措施。由执行实验教学的骨干教师,可进行实验设备开发、维护的实验技术人员和进行实验室日常管理的实验人员组成的一支结构合理、相对稳定、业务过硬的实验技术队伍[3]。每个教学团队配置一个教学研究实验室,必修课程之外,各个实践环节由团队教师带领指导。这样,学生能够始终跟随教师参与到真正的科学研究当中,对于实验仪器也能充分利用,充分发挥实验室的功能。 3.2 完善设备管理机制 实验仪器设备的管理直接反应整个实验室的水平和管理效果。实验仪器从采购、收货、入库、验收到使用等各个环节都必须明确到个人,不要采购一个人,验收又一个人,导致有些设备在各个环节上都容易出现问题,而追根溯源却无从查起。仪器设备的专人负责到底制度,避免了乱买仪器,验收松懈,责任推诿等现象,充分实现仪器设备的功能,提高使用效率。 3.3 利用科研牵动实验教学内容改革 当前,单一的实验课程教学已经不能满足专业化创新型人才的培养,光靠一些经典成熟的实验已经不能激发学生学习兴趣和创造能力。在理工类的专业中,科研项目是教师提高业务水平,推动学科发展的重要手段,在科研项目中挖掘专业实验项目必然成为实验教学内容改革的重点。 4 结语 实验室建设是一项长期的、基础性的工作[4]。同时。实验室管理工作又是一项技术性很强的工作,有许多问题需要进一步探讨。该文针对生物医学工程专业实验室的管理提出了四个方面的改革建议。期待生物医学工程专业实验室建设改革的探索将继续在实践中不断完善,在完善中不断发展。 生物医学工程论文:生物医学工程专业临床带教体会 [摘要]结合现代数字化的医学影像技术学的发展特点,探讨生物医学工程专业临床带教的的心得体会和方法。在实际工作,努力做到有的放矢、针对临床带教中存在的问题,不断的改进带教方法,不断提高学生综合素质。达到在生物医学工程专业临床教学中收到良好效果的目的。 [关键词]生物医学工程 影像技术 数字化 带教体会 临床实习是学生理论联系实际的重要桥梁,是医学知识从理性认识到感性认识的飞跃。如何将书本的知识应用于临床,为影像技术服务,是影像技术专业学生的职责。现阶段影像技术已从传统的X线摄影技术发展为CT、MRI、CR、DR、DSA、PACS 等高端影像技术,正逐步从单一学科向多学科交叉渗透的方向发展。需要掌握医学影像、外语、计算机、电路等多门专业知识的复合型影像技术人才。我院为集医疗、教学、科研、预防等为一体的三级综合性医院,是省内多所大专院校的临床教学医院及临床实习基地,每年有多所大专院校实习生来院进行临床实习,现就如何带教好医学影像技术专业实习生进行探讨。 一、生物医学工程专业实习的现状 现在一般生物医学工程专业学生的临床实习时间为三到六个月,进行医学影像专业全科学习。学生进入各实习科室后,由教学秘书进行各科室轮转安排,当值的技师指导参与日常的医疗行为。在工作中,发现生物医学工程专业的学生实习工程中存在着一定的问题:1)对学生要求不严,临床技师忙于医疗服务,不能系统的讲解仪器的性能、操作等,只能遇到具体的病例具体指导,就会导致学生掌握细枝末节,不能整体掌握仪器的情况出现。2)由于生物医学工程专业的学生毕业后不一定从事影像技术操作,学生学习的热情度不高,组织纪律性不严。3)学生的基本功不够扎实,对影像技术的综合运用,比较影像学的知识掌握的比较欠缺。 二、生物医学工程专业实习过程中的注意事项 1)实习前的服务理念培训 实习生在学校接受的是专业知识学习,很少有服务理念,而进入实习医院后,将成为医院员工的一部分,实习生言行举止将直接影响医院和科室的形象。其中,个人形象、与患者的语言交流、如何接听电话、如何应对常见的投诉或意外情况是培训的关键,是带教的重要部分。我的体会是实习生的服务意识培训要达科室的标准才能进入专业岗位,才能与患者及带教老师交流。 2)严格详细的带教计划 大型综合医院影像科一般X线、CT、超声、MRI等专业岗位。各专业岗位的工作内容和实习要求不同,实习生又分为专科和本科两个层次,实习时间又有三个月、半年,每个实习年度进入影像科的实习生人数也不一样,因此,要使每个实习生能够相对公平地在各专业岗位获得相当的实习机会。即每天进入一个岗位的人数、实习时间、实习教师、实习资源等基本一致,实习前制订严格详细的带教计划十分关键,计划包括《全体实习生年度实习安排总表》和根据总表制订的《每个实习生实习安排及考核表》,总表将每个实习生对应一个唯一编码按照实习时间长短及专业岗位编入表中。保证实习机会的公平和实习秩序。个体表则严格规定了各实习生在各专业岗位的实习次序、进人时间、结束时间、专业组长确认签名、实习评价、备注中的实习要求等,个体表由实习生进入新岗位时交给岗位组长.以保证实习过程的完成和实习效果[1]。 3)实习生进入专业岗位相关的课题组 操作标准化并不意味着影像技术操作不能创新。新指标、新技术的临床应用价值探讨,同一疾病不同影像设备的诊断效果研究,疾病扫描参数的变化研究等,这些研究几乎是 无穷无尽的,需要影像技术及实习人员的参与。实习生通过一些简单实用的与专业岗位工作有关的研究的锻炼,一方面能更深入掌握实习知识,另一方面学习到了医学研究的方法。 4)强调专业英语和计算机学习的重要性 随着高新技术在影像技术领域的广泛应用,使得CT、MRI、CR、DR等医学影像技术进入高速发展的时期.在这些众多的高端仪器里,键面多是英文显示,并且计算机的功能和软件也在不断更新和提高,因此,有必要加大学生专业外语和计算机课程比重,提高影像技术人员的外语和计算机水平[2]。 5).适当增加到设备科轮转的时间 生物医学工程专业的学生毕业后会有相当一部分人从事大型仪器设备的售后维修工作。而临床实习过程中,实习生基本都在影像科轮转,掌握大型影像设备的同时对维修技能的培养有所欠缺。实习生到设备科学习,可以全面的了解医院的医疗设备情况,学习小型仪器设备的维修,更好的掌握维修方法,锻炼维修技能,对以后的工作有所帮助。 6)医院应加强师资队伍的培养 随着医疗竞争的激烈,医患纠纷的紧张,部分教师感觉到压力很大,少数教师会应付的心理,感觉教学任务,应付完就行了。还存在一些客观因素,比如影像科是按各功能单元划分,磁共振、超声、CT、X线诊断等各成体系,难免造成教师对各单元掌握知识的不全面,造成知识传输过程中的错误。加强师资队伍的培养可以从两个方面进行:一是实行影像科大轮转,可以使教师全面掌握大型影像设备的知识,掌握常见故障及解决办法;二是固定实习带教老师,医院制定实行带教老师培养政策,拓宽青年教师的知识面,加强对带教老师能力的培养。同时,在工资待遇方面给予奖励,提高带教老师的带教热情,增强责任感,带教效果将会有很大的提升。 三、总结 生物医学工程专业是理、工、医并重的工学学科, 培养的学生不仅能掌握大型医疗设备的影像技术操作、还要掌握仪器设备的维护、研发等,是未来医疗技术领域变革的先驱者。因此,21世纪培养的生物医学工程人才,不再是那种只会照片的操作技术人员,而是要既会操作各种先进仪器设备,又要会故障维修,要成为工程与技术兼修的影像技术人才。这也对生物医学工程的教学工作者提出了更高的要求,教学内容和教学方式也应不断更新和改进。 (作者单位:1.徐州医学院第二附属医院 影像科 江苏 徐州,2.徐州医学院 医学影像学院 江苏徐州) 生物医学工程论文:创新教育视角下生物医学工程专业医用物理学课程教学改革与实践 摘 要 以创新教育为目的,从教学内容、教学模式、实验教学和评价体系等方面对生物医学工程专业医用物理学课程的教学进行改革,取得良好的教学效果。 关键词 创新教育;生物医学工程专业;医用物理学;教学改革;实验教学 同志曾指出:“创新是一个民族进步的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。”创新的主体是人才,人才的培养靠教育。唯有积极主动地实施创新教育,才能培养出具有创新精神和实践能力的高素质人才。创新教育就是以培养人们创新精神和创新能力为基本价值取向的教育。 《教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》(教高〔2007〕2号)和《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010―2020年)》都强调,要着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力。教育部、卫生部2012年5月联合的《关于实施临床医学教育综合改革的若干意见》(教高〔2012〕6号)中指出,更新教育教学观念,改革教学内容、教学方法与课程体系,创新教育教学和评价考核方法,推进以学生自主学习为导向的教学方法改革,完善以能力为导向的形成性与终结性相结合的评定体系。其根本目的是培养适应国家医学创新和国际竞争需要的高水平的复合型创新人才。 在创新教育视角下生物医学工程专业医用物理学的教学目标:不仅使学生掌握学习专业课程所必需的医用物理学基本理论、基本知识、基本技能,而且帮助学生树立正确的科学观念,启迪学生的创新思维,训练学生掌握科学的思维方法,提高学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力。医用物理学是生物医学工程专业重要的基础课程之一,该课程的教学改革对该专业学生创新能力的培养至关重要。但由于学生对该课程不够重视,学习兴趣不高,再加上各章节之间联系不大,学生普遍反映很难学;而且学生刚刚进入大学不久就开始学习该课程,难以适应课程学习要求。如何在创新教育视角下搞好该课程的教学改革,就成为要不断探讨的重要课题。 1 更新教学内容、丰富教学资源 教学内容的更新与教学资源的丰富是教学改革最基本、最重要的途径之一,也是创新教育的基础与前提。传统的教学资源就是教师手中的几本书,非常匮乏。 教材建设 在创新教育视角下,对原有教材内容不断进行优化、重组、更新,多次修订出版《医学物理学》和《医用物理学》。这些教材适当降低了对高等数学的要求,删除了与医学联系不紧密的内容,精选了物理与医学结合的案列,压缩了篇幅;充分考虑到了教材的实用性、科学性、先进性和前沿性;重点阐述物理学的基本思想、概念、原理和方法,加强基础理论和基本知识在医学上的应用,克服了理论化、公式化等枯燥乏味、繁琐的内容[1],让学生在学习过程中真正体会到学有所用,更有利于学生自主学习。 将物理学史、医学史引入教材 在创新教育视角下,在传授物理知识的同时,特别注重物理思想和物理方法的介绍,其特色是“溯源通今”,将物理学史、医学史引入教材。在每一章后面介绍与本章内容有关的物理、医学、生命科学等诺贝尔奖获得者的成长经历及重大理论发现的经过或相关的新概念、新方法及新技术应用等,帮助学生树立正确的科学发展观,培养创新思维,提高综合素质及独立分析问题、解决问题的能力。通过问卷调查发现,学生普遍对改革后的教材反映良好。特别是每章后面的阅读材料,对学生来说,极大地开拓了视野,丰富了知识,提高了学习兴趣[1],激励了他们奋发向上、永攀高峰的信心和斗志。 将教研、科研成果充实教学内容 在创新教育视角下,将教研、科研成果及时充实到教学内容中,使教学与学科前沿相结合,从而形成科研促进教学的良性发展。出版适合PBL教学、案例式教学、任务型教学的《医用物理学》《医学物理学实验》等教材。在教学过程中,确保将最新的知识和信息传递给学生,根据医学中出现的新技术、新方法和医学生实际需要及时调整教学内容,拓展教育途径,促进教学质量和教学效率的不断提高。制作多媒体教学课件及建立网上教学资源库等,构建以纸质教材、电子教案和网络课程等为一体的立体化教材体系,极大地丰富了教学资源。 2 创新教学方法,丰富教学手段 在创新教育视角下,在转变教学思想,更新教育观念和教学内容的同时,还必须进行教学方法的有效改革,才能更好地发挥育人功能。传统单一的教学方法是以教师讲授为主的“填鸭式”教学,即以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心。传统的教学手段是一张嘴、一块黑板、几支粉笔、几张挂图,学生只能被动接受知识,导致学生缺乏学习主动性与自主性,缺乏发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力,缺乏创新意识与创新能力。 运用多种教学方法 在创新教育视角下,教学过程因材施教,提倡以学生为中心、以教师为主导的教学模式[2],如启发式、讨论式、提问式、PBL、CBL、基于项目的探究性学习模式、医学模拟教学等。这些教学方法有利于培养学生独立分析问题、解决问题的能力以及创新能力,真正达到“授人以渔”的教学目的,真正做到让学生不仅是“学会”,更重要的是“会学、乐学”,实现“要我学”向“我要学”的转化。 多种教学手段并存 在创新教育视角下,合理而有效地使用计算机多媒体辅助教学,做到多媒体辅助教学与传统教学手段的有机结合。通过PPT将各种声音、图像、视频等多种资料应用到教学中,使得教学内容富多彩,在一定程度上增强了学生听课的兴趣,提高学生学习的主动性,也增强了互动性,从而能够达到教学效果的最优化。还部分地开展了双语教学的尝试,教师的教案、讲稿及多媒体课件中的各级标题、专业名词等均采用中英文对照形式,讲授时以英文形式读写。通过双语教学,促进师生学习英语的积极性,提高学生阅读专业英文文献和技术资料的兴趣和能力,从而提高学生专业英语水平。构建讲授法、启发式、讨论式、PBL、CBL和基于项目的探究性学习模式、医学模拟教学等多种教学方法并存,融计算机多媒体辅助教学、双语教学为一体的适应21世纪人才培养需要的新型教学模式。 3 改革实验教学,提高创新能力 传统的医用物理学实验存在内容陈旧、教学模式单一、方法简单等问题,而且医学特色不突出,过分强调本课程的系统性、完整性,忽视整体培养目标。这在很大程度上束缚了学生学习的主动性和创造性,不利于学生创新能力的培养。 改进实验内容 在创新教育视角下,组织教师每年编辑修订《医用物理学实验》讲义,使之更贴近医学实际:1)充分利用现有实验仪器和设备对原有实验进行改革,如非正常眼的模拟与矫正实验;2)减少过时的内容,增加新的生物信息测量技术内容,如生物机能实验系统的原理与应用、心电图机的性能测定、霍尔效应医用换能器原理与实验等;3)增加综合性实验和设计性实验的比例,进行创新性实验的尝试等,注重学生实践能力和创新能力的培养。并通过实验室开放,让学生多做实验,进一步培养学生的综合应用能力、创新思维和创新能力。 改革实验教学方法与手段 在创新教育视角下,在更新实验教学内容的基础上,又进行教学方法改革的尝试,将国际上流行的任务型教学模式(Task-based teaching,TBT)引入医用物理实验教学中,打破传统的实验教学模式,而代之以“设计任务―明确任务―完成任务―评价任务”[3]模式,采用多媒体技术和黑板板书、示教相结合的教学手段,从而培养学生提出问题、独立分析问题、解决问题及创新的能力。构建内容与医学实际联系紧密,采用国际上流行的任务型教学法和多样化教学手段,提高学生的综合素质和培养学生动手能力和创新能力的新型物理实验教学体系。充分发挥医用物理学实验课在提高生物医学工程专业学生自然科学素质、激发创新意识、培养创新精神、启迪创新思维和提高创新能力方面的重要作用[3]。 4 改革评价体系,发挥导向作用 传统的考核方式是单一的期末闭卷考试,注重对学生学习结果的评价,缺少对学生学习过程的监控,考核内容侧重于基本知识的记忆、理解,缺少反映知识的运用能力、创新能力的综合性、提高性题目,不利于学生分析问题、解决问题能力和创新能力的培养。 物理学课程考核评价体系 在创新教育视角下,按照医学生创新能力培养的要求,在对教学效果的评价中,突破传统的单纯期末闭卷考核的方法,采用开卷和闭卷相结合,加强对学生学习过程的监控,构建知识评价与能力评价相结合、形成性评估和终结性评估相结合的多元化评价体系,使评价内容多元化、评价方式多样化。课程考核分为理论考核、实验考核和平时考核三部分:理论考核占70%,着眼于考查学生的综合分析能力和解决问题的能力,并实行教考分离,期末由教务处统一组织;实验考核占20%,其中实验报告占10%,操作考试占10%,操作考试由教研室在课程学习结束后安排;平时考评占10%,包括上课考勤、课程作业(平时作业和写小论文)、课堂测验、抽查提问等。 PBL等教学模式教学考核评价体系 在创新教育视角下,在PBL、CBL、基于项目的探究性学习模式、医学模拟教学及任务型教学模式教学评价中,采用有效评估标准进行。在以上模式的教学活动中,学生通过演讲报告会以PPT课件,或者通过小型展览会以书面报告形式来展示他们的学习收获与体会;评价主体上采用学生自评与互评、教师评价相结合;教学活动之前、教学活动过程中、教学活动结束后分别采用诊断性评价、形成性评价、终结性评价;评价内容上尽可能地将知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观目标纳入评价体系中,形成评价主体、评价方式及评价内容等多元化评价体系。经过几年的实践证明, 实施多元化评价较为客观、全面地反映学生对本门课程的学习情况,充分发挥教学评价体系的导向和激励作用,促进学生全面综合发展,培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力,提高教育教学质量。 5 结论 创新教育视角下对生物医学工程专业医用物理学课程在教学内容、教学模式、实验教学、评价体系等方面进行改革,通过课后访谈和问卷调查发现,效果良好。学生感到医用物理学不再枯燥无味,而是非常有趣,与身边的生活和医学现象都密切相关[1];医用物理学课程不仅是生物医学工程专业学生学习后继专业课程的基础,而且对启迪学生的创新思维,训练学生掌握科学的思维方法,提高学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力及创新能力起着至关重要的作用。目前,潍坊医学院医用物理学课程已成为深受学生欢迎和喜爱的、在全院有较高知名度的校级精品课程。
初中生物教学论文:怎么提高初中生物实验教学质量 生物实验教学是生物教学的一个不可分割的重要组成部分,它是帮助学生实现由感性认识到理性认识,由具体思维到抽象思维的一个重要环节,所以在推动学生积极主动探索生物世界的奥秘方面,生物实验教学有着其它教学手段所不具备的特有功能。然而,在广大农村初中,特别是农村薄弱初中,由于教育经费,升学压力等各方面条件的限制,生物实验教学面临着一系列的问题,如何针对农村生物实验教学的实际情况,探索一些切实可行的农村生物实验教学策略,以期提高生物教学质量,成为目前摆在生物教师面前的一个重要课题。笔者根据自己的教学实际,认为可以从以下几点做起: 一、教师首先要重视实验教学 新课程标准提倡“自主、合作、探究”的学习方式在生物实验教学中更应该体现出来,这是落实素质教育方针,培养学生基本技能一个突出表现。作为一名第一线的授课教师,首先必须从思想上重视实验教学,不能把它看成是一件可有可无的事情。要彻底改变那种教师一讲到底或者靠学生死记硬背的陈旧方法,从教师、课堂、书本为中心的验证性实验中走出来,大力倡导自主学习、合作学习、探究学习,把验证性实验改为探究性实验,改课内实验为课外实验,改演示实验为分组实验,尽可能多的创造学生实验的机会,激发学生学习生物学的兴趣,培养他们实事求是的科学态,提高他们的创造精神和实践能力。 二、课前充分准备和精心设计实验教学程序 生物实验是教师指导学生利用一定的材料、药品、仪器设备,按照指定的条件去进行的生物实践活动。教师应该在每学期之初,认真钻研教材,科学制定切实可行的生物实验教学计划,避免平时生物实验教学的随意性。教师作为生物实验活动的调控者,指导者,其实验操作的规范程度将直接影响到实验教学的效果,所以在每次实验教学前,教师首先要按照教材中的实验要求,课前自己认真做几遍,确保自己实验操作的规范和熟练。同时,教师要根据自己课前实验的实际情况预测课堂实验过程中学生可能会提出什么样的问题,以及在指导学生参与实验操作过程中,哪些地方可能会是学生操作过程中容易出现偏差的地方,只有做到心中有数,才能确保生物实验活动的顺利开展。实验教学和一般的授课有不同的要求,而生物教材又往往受到地方性和季节性的限制,有些生理性实验还需要较长的时间才能看到结果,因此课前的准备工作就显得尤为重要。 农村初中的生物实验材料几乎都可以在当地找到,也可以放手发动学生采集和培养,以此培养和调动其学习的积极性,还能让学生获得对生物的生活环境、生活习性的感性认识,增强学生爱护大自然,保护环境的社会意识和责任感。 三、加强实验教学的课堂指导和管理 在生物实验课教学中,我们虽然看到了学生热闹参与实验的过程,但是,可能只是表面现象;我们虽然看到了教师在课堂上顺利完成了实验教学任务,但是,通过实验培养学生的各种能力可能并没有真正落到实处。多数初中生把观察简单地理解为“看”,对看到的现象缺乏分析和思考,实验完毕后往往答不上产生现象的原因和实验的结论,一堂课下来,教师会弄得疲惫不堪,学生在嬉戏中一无所获。因此,要加强学生的实验指导和管理工作,让学生掌握科学的观察及实验方法,认真分析实验现象和实验结果并教育学生对实验有实事求是的科学态度。 在实验过程中,应该鼓励学生开动脑筋,大胆质疑,抓住现象的本质,找出与该现象相关联的问题,进行认真分析。对实验中出现的问题、现象、失败的原因要尽可能考虑细致,尽可能多设置几个“为什么”,发现学生的操作技能有错误或观察判断不正确,要及时启发学生纠正,激发学生的创新思维活动,培养学生的合作交流能力。最后指导学生认真记录实验现象和结果,完成实验报告。 总之,只要对生物实验教学予以高度重视。从教与学的实际出发,在实验教学中不断提高和完善自己,生物实验的教学质量将有望得到大面积的提高。 初中生物教学论文:案例教学在初中生物教学中的应用方法 案例教学是运用“案例”开展教学的一种方法,教师在教学过程中扮演着设计者和激励者的角色,引导并组织学生积极思考、讨论研究、归纳总结,同时收集学生互动讨论中的感性材料。案例教学变传统的“老师是课堂的权威者”为“以学生为主,教师是学生自主探究的引导者”,师生互动合作,寓教于乐。可见,在初中生物教学中,提高学生综合能力最有效的途径就是进行案例教学。 一、初中生物案例教学现状及存在的问题 从宏观来看,受应试教育大环境的影响,学校和教师评价学生的手段还是以考试成绩为主,这在一定程度上影响着案例教学的实践。从微观来看,任何一种教学方式都有其局限性,案例教学也不例外。首先,案例教学对教师的备课要求较高,一个好的案例需要教师花费较长的时间精心选择,并对内容进行核实串接。其次,在案例教学实施中,对教师课堂驾驭能力提出较高的要求,教师既要确保学生积极参与,又要稳定课堂纪律。最后,案例教学存在一定的风险,案例大多是孤立的一件事情,没有完整的结构体系,学生可以通过这个案例掌握一个知识点,但很难将所有知识点融会贯通。 二、实施案例教学的基本方法 1.案例讲授法 案例讲授法是以教师为主,通过教师对案例的分析,将案例与课本上的知识点结合起来,使学生在案例分析时达到对知识点和该节内容的系统掌握的目的,教师在教学中经常采用此种方法。 2.案例模拟法 案例模拟法也是情境教学法,是一种更生动形象的方法。通过情境表演使学生有身临其境之感。这种案例模拟以真实、具体的情境感受,引导学生对案例进行评析,最终达到掌握案例所针对的知识点的目的。例如,教师讲传染病的传播途径时,可以让学生以小品的形式表演:甲(腮腺炎潜伏期)和乙两人小聚,并热烈地交谈,一星期后,乙的腮帮肿大,得了腮腺炎。 3.案例讨论法 案例讨论法是指在教师的指导下,把实际学习中出现的问题作为案例,交给学生研究讨论,充分调动学生学习的主动性和积极性,培养学生分析、判断和解决问题的能力,同时也培养了学生沟通和表达的能力。如大雁南迁时,总有一两只身体孱弱的大雁站岗放哨,当发现有敌害侵犯时,这些放哨者通过嘶鸣狂奔向整个雁群传达警报,使雁群尽快作出御敌或逃生准备,而报警的孤雁最终难逃敌害的袭击。通过这个案例,教师让学生分析讨论孤雁冒险“放哨”对雁群有什么意义。 4.案例辩论法 当案例提出来且学生进入分析思考后,学生的解读是多种多样的。为了激发学生的学习兴趣,教师可采用案例辩论法让学生尽情地畅谈自己对案例的理解,激发学生思维的火花。教师可以整合学生观点,将学生分为几个小组,先由小组代表阐述自己的观点,再以类似辩论会的形式让各小组之间互相争辩反驳。辩论结束后,教师要善于总结,表扬鼓励优点,指出应改进的地方。如众多入侵的外来生物不仅破坏了我国生态系统平衡,同时造成不可估量的经济损失。问题:某些外来物种的入侵能破坏我国的生态系统吗?为什么?教师将学生分为正反两个辩论小组,正方认为外来物种入侵不会破坏我国的生态系统,而反方认为外来物种入侵会破坏我国的生态系统。 三、案例教学实践的几点体会 1.完备的案例汇编是案例教学的前提 案例的编写和选择是案例教学实践的前提。在生物教学中,合格的具有针对性和趣味性的教学案例数量仍很不足而且零散。因此,案例的汇编单靠每一个教师的力量是很难完成的,它需要整个教学组每个教师共同努力去建立完备的案例库。 2.处理好具体案例学习与系统知识掌握的关系 一般来说,案例往往都是针对某一事件的特定情形而设定的。一个案例通常只能反映一个知识点或者某一方面规律,因此容易造成以偏概全。这需要教师通过案例分析,揭示出隐藏在案例背后具有普遍的真理性的本质规律。让学生在对案例单一认识的基础上过渡到对知识结构整体的理解消化上,发挥案例的最大教学价值。 3.正确对待案例教学中的评价问题 评价一个案例的使用是否能完成预期的教学目标的标准是多样的。案例教学由其自身特点决定了它对学生的考察能力也是多方面的,包括学生的观察能力,提出问题、分析问题、解决问题的能力、语言表达能力、创造性思维能力等。因此,要对案例教学进行多方面的评价,评价过程也应关注学生在整个案例实践活动中的综合表现。 4.提高教师自身素质 案例教学对每个教师都提出了挑战,不仅要求教师具有扎实的专业理论知识,还要求教师尊重学生的主体地位,具有民主平等的教学理念。此外,一个好的案例的选取,需要花费大量时间,这需要教师具有很高的责任心和奉献精神。因此,教师从要思想观念、知识结构、工作方式等方面挑战自己、改变自己和完善自己,以案例教学的实施作为自我提升的一个良好契机。 初中生物教学论文:初中生物启发式教学初探 一、问题的提出 生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。通过生物课的学习,可以使学生获得生物学的基本知识、基本技能和思想方面的教育。但是,如果在教学中针对不同的教学内容不能很好地采取适当的教学方法,往往给学生们一个印象:生物学知识靠死记硬背,事实上,生物学知识是人们实际经验的结晶。有好多好多的知识是可以通过自己做小实验总结得来。而学生对这方而的情况是缺乏能力完成的。这就需要老师的指导。课堂教学是教师的主战场,怎样在课堂教学中把学生的手、脑、口等解放出来,这就是老师需要研究和探讨的课题。而在这一切之中,关键是要在教学中采取启发式的教学思想,运用启发式的教学方法来总揽教学。 二、指导思想 启发式教学与注入式教学是两种对立的教学指导思想,启发式教学能发挥学生的主体性,让学生主动地学习、思考。注入式教学则让学生对知识无所适从,成为学习的容器。因此,启发式教学一直为人们所推崇,历经数年而不衰。同时,启发式教学也是一种教学方法。它可以充实渗透到教学的每一个环节。因此,研究启发式教学对搞好生物教学是很必要的。 三、研究方法 从组织教学、备课、上课、辅导、试题测验、思想交流等方面体现启发式的教学思想,特别是在教学中体现启发式的教学方法。具体表现在:组织教学时,要尽可能地创造条件启发学生的思维;备课时,要尽可能地把一些“活”材料备到教案中;上课时,要进行启发式的教学方法;辅导时,要启发学生质疑;出题时,要出一些考查综合能力的题目,与学生谈话时,也要具有启迪学生思考的作用。 四、实施过程 1、组织教学中的启发性 组织好教学过程是上好一节课的前提。组织教学中的自发性就是要使学生自觉地寻找学习的材料,发现问题,研究解决问题的方法,最后达到解决的目的,积极地参与到学习的整个过程中来。如为了讲苔藓植物有直观材料,我特地启发学生们:这种植物我们是见过的,只是我们没有留意。它生活在什么地方呢?它有多高呢?哪位同学能够采到它呢?同学们在课前想想办法!经过这样提供线索式的启发,结果有好几个同学采来了实物标本,其中有的标本还带有孢蒴,植物形态很完整。我进一步启发学生:你们是在哪里采集的呢?有的说在湿砖上;有的说在水沟旁;有的说在家里的盆景中。自然而然地进入到了生活环境的学习内容之中去了。学生学起来水到渠成,让学生自已去准备材料,想办法去思考问题,启迪思维,这种组织教学就具有启发性。 2、备课中的启发性 备课时也要围绕启发式教学来进行。教学时才能体现出启发式教学的内容,备课的时候就要把怎样让学生想办法、找问题、去思考、去观察的内容考虑进去。如引入教学内容的启发式教案可以这样来书写:同学们先看一看这是什么?(出示蜂巢的教具)接着启发:为什么蜜蜂要筑蜂巢呢?蜂巢的大小是否相同呢?蜂蜜又是怎样形成的呢?带着这样的问题我们就很自然地进入到蜜蜂内容的学习了。 3、上课中的启发性 上课是最能运用启发式进行教学的。无论是引入课题、提问、讲授、谈话、阅读、分析、归纳、讨论、问答都可以进行启发式的教学。围绕教学目标和要求给学生点明关键、寻找线索、营造环境、自发思路,有步骤、分层次,一环扣一环地实行启发式教学。如“叶的形态”启发式教学过程可如下进行:先让同学们看棉花的叶,思考叶的组成有哪些?启发思考谁是叶的主要部分?(叶片)叶片从宽度、厚度上来看有什么样的特点?(扁平而宽阔)这对叶的功能有什么样的好处?(便于接受阳光的照射)这表明叶片与其功能有何关系?(相适应)[这是第一层次]进一步观察棉花叶与月季叶,看一看每个叶柄上叶片的数目是不是一样,转入单叶和复叶的学习。展示棉花叶与月季叶,问哪是单叶?哪是复叶?学者的概念,紧接着比较复叶与枝条之区别。[这是第二层次]继续观察柳的叶、丁香的叶、夹竹汐的叶在茎上的排列次序,转入叶序的学习。接着观察叶的排列情况有无完全重叠的现象?引人叶镶嵌的概念,表明叶具有向光性。[这是第三层次]这样一环扣一环,步步深入地启发学生去观察、去思考、去归纳、去总结,这就是启发式教学在课堂上的运用。 4、出题、辅导、谈话中的启发性 出题时要出一些具有启迪思维的练习题。如讲了根的形态后,为复习根系可出这样的题:画出杨树的根与小麦的根在地下的生长情况?(学生就要思考画成直根系还是须根系的问题)辅导时要启迪学生思维,如讲了“排泄”后可启迪学生思索:健康人每天形成原尿约150升,而排出的尿液只有1.5升,这是怎么一回事呢?学生就要联系尿的形成过程及肾小管的重吸收作用方面的知识。谈话时要抓注问题的关键、学生的思想顾虑及其不足之处,启发学生认识到自己的缺点、不足,分析产生这些情况的原因,下决心去加以改正等。 五、结论 通过在教学中采用启发式的教学,提高了学生学习的兴趣,融洽了师生之间的关系,调动了学生学习的积极性。学生从被动的学习之中解放出来,启迪了学生的思维,增强了教学的效果。让学生在实践过程中学习,自然而然地学习,自发地学习,愉快地学习。锻炼了学生独立解决问题的能力,分析问题的能力,思考问题的能力。同时,对学生科学素质的培养,文化素质的提高,思想素质的成熟起到了很好的促进作用。 初中生物教学论文:诗词在初中生物教学中的运用 摘 要:诗词在初中生物课堂教学中恰当应用,能激发学生学习兴趣、启迪思维、深化知识,又能陶冶情操,提高素质。 关键词:诗词 激发兴趣 启迪思维 升华主题 “苔痕上阶绿,草色入帘青”、“日出江花红胜火,春来江水绿如蓝”花开花落,似水流年,五彩缤纷的生物世界,激发了历代文人墨客的创作灵感,谱写出无数名篇佳作,牵动着人们的情感世界,而随着新课程改革的实施深化,要求我们一线教师必须与时俱进,不断地创造出新的有效的课堂教学、教育方式与方法。在生物学教学中引用一些精炼优美、千古传诵的诗句进行教学,既能激发学生兴趣、启迪思维、深化知识,又能陶冶情操、塑造人格、全面提高素质、可谓一举多得。 一、以诗导课,先声夺人 用诗词导入新课,会给学生一种耳目一新的感觉,能迅速集中学生的注意力,调动学生的情绪,使学生精神饱满,积极主动的参与到教学中来。 如我在讲授《绿色植物的呼吸作用》时,首先用多媒体出示一幅老农辛勤劳作图片,请学生展开联想,可能想到什么诗词。学生会马上联想到李 :请记住我站域名/ 又如在学习《芽的类型和结构》让学生齐咏唐·贺知章《咏柳》,并适时提出“绿叶是由什么结构发育而成的?”从而引出本节的学习内容,同样也收到了不错的效果。 二、画龙点睛,升华主题 在新授教学内容时,适时适当地嵌入一句乃至一首优美的诗词,易于把深奥的生物学知识形象化,从而起到画龙点睛,升华主题的妙用。 例如在学习“环境中影响生物生存的非生物因素”时,我吟咏了白居易的“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”和“春色满园关不住,一枝红杏出墙来”以及黄巢的“待到秋来九月八,我花开后百花杀”并分别提出,山寺桃花开花较晚,红杏探出墙头,秋天菊花开放,分别受什么因素的影响?学生会深入分析思考,这样学生既受到文化熏陶,又提高分析问题的能力,激发了学生学习生物学的兴趣,起到一举多得之效。 又如在学习“环境中影响生物生存的生物因素”时,引用了陶渊明的“种豆南山下,草盛豆苗稀”,引导学生分析草与豆之间的关系,这样使教学内容非常形象生动、学生乐于接受。 三、以诗深化,意味深长 良好的开端并不等于成功的全部,而结课的失当也会导致功亏一篑,以诗词结尾,既寓教于乐,让学生深化所学知识,又能渲染课堂气氛,让学生在浓烈的情感氛围中受到鼓舞和教育,产生余音缭绕、回味无穷的艺术效果。 例如在学习完《两栖动物的生殖发育》后,引用辛弃疾的诗词,“明月别枝惊鹊,清风半夜鸣蝉,稻花香里说丰年,听取蛙声一片”请学生运用所学过知识分析“丰年”与“蛙声”之间的关系,深化本节的主题,使学生更加重视“人与生物圈”的关系。又如学习完《昆虫的生殖和发育》所有内容后,让学生辨析“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”的诗句中诗人是否有失当之处,这样大大激发了学生运用所学生物知识分析生物现象,从而获得成功的快感和学习的乐趣。 四、启迪思维,培养能力 以诗词为载体考查学生知识掌握、理解、运用能力的试题屡见不鲜,在试题中运用诗词,能启迪学生的思维,培养学生的能力,提高学生的综合素养。 例如:1、下列叙述中属于生物因素对生物影响的是: A、春来江水绿如蓝 B、雨露滋润禾苗壮 C、种豆南山下,草盛豆苗稀 D、人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开 2、“西湖春色归,春水绿于染”诗中的“绿”真实是由衣藻等大量植物繁殖引起,请问衣藻属于下列哪类植物( ) A、苔藓植物 B、蕨类植物 C、藻类植物 D、种子植物 3、唐·白居易《钱塘湖春行》“几处早莺争暖树,谁家新燕啄春泥”诗中描写燕子的什么行为( ) A、求偶 B、筑巢 C、育雏 D、产卵 用诗词命制试题,应遵循从具体到抽象的原则,这样既能巩固知识,又能培养学生的能力,使课堂效率更有成效。 课堂中浓郁的文学艺术色彩,有利于学生主动配合师生双向的教学活动,激发学生的求知欲和学习兴趣,调动学生的积极性和注意力,让学生在受到文学艺术熏陶的同时,更乐于接受科学知识,让生物学课堂充满活力,增强生物语言的艺术魅力。 初中生物教学论文:巧用课堂提问提高初中生物教学的有效性 课堂提问是教学活动的重要组织形式,是师生情感交流的纽带,是教学信息反馈的主要途径。好的提问,是激活学生思维的“酶”,是强化记忆的“催化剂”,好的提问能有效地提高课堂教学的效率和效益。每一位教师的每一堂课,都会自觉不自觉地用到提问这一方式。提问是否成功,则取决于“如何问”、“怎样问”、“问什么”。提问的方式多种多样,下面仅就我对初中生物课堂教学的总结和思考,枚举几例,与大家共议。 一、全面了解学生,分层次提问 全面了解学生是备好课和上好课的前提,也是提问是否成功的基础。备课时,要设计出不同难易程度的问题,在课堂上分别根据学习成绩情况和学生个性特点请学生回答。如较难的问题请成绩好的学生回答,简单的问题请中差生或性格内向、平时不爱交流的学生回答,并及时肯定他们的进步,使他们形成“我也能学好”的良好心理状态,调动其学习积极性,培养其乐观开朗的性格。 二、抓住关键知识,比较提问 比较是生物学教学中最常用的方法,通过比较能使学生认清事物间的区别和联系,相同点和不同点,从而达到加深理解和掌握知识的效果。如在学习了七年级生物 “植物的光合作用”和“植物的呼吸作用”后,就要抓住光合作用和呼吸作用的公式,就光合作用与呼吸作用进行的场所、需要的条件、原料和产物进行比较提问,然后抓住两者的实质(物质变化、能量变化)及过程比较提问,再比较两者的区别和联系。这样由浅入深地比较提问,使学生不但加深对绿色植物光合作用与呼吸作用实质的理解,而且易于掌握两者的区别和联系,有利于知识的巩固记忆和运用。 三、新旧知识联系,综合提问 综合提问是把现在所学的内容与相关的内容联系起来提问的方法。它能起到以新联旧,温故知新,融会贯通的作用,以培养学生的综合运用能力。如学习了“尿的形成和排出”后,提问学生,人体尿液中的废物是从哪里来的?不仅让学生进一步掌握排泄的过程和对于人体生存的意义,而且复习了人体对营养物质的消化吸收、人体内的运输与利用,进一步增强了对“人体是一个由多个器官系统组成的统一整体”的理解和掌握。 四、利用学科间联系,迁移提问 这种提问就是引导学生把所学到的知识转移到其他学科和生产实际中去,创造性地解决问题。如在做完“叶绿素的形成是否与光有关”的探究实验后,提问学生,生产韭黄时为什么要遮光?结合语文课中《山行》和《香山红叶》等诗句内容提问为什么霜叶会红于二月花?香山的黄栌和枫树为什么在重阳节才红?既能调动学生的学习积极性,又可以培养学生“举一反三,触类旁通”的学习能力。 巧用课堂提问,关键在于根据不同的教学目的和教学内容、不同的教学目标和教学对象,采用不同的方法。所提的问题要有针对性、灵活性和量力性,能引起学生的注意和思考,让学生“跳一跳,摘到桃”,从而激发学生的学习兴趣,促进课堂教学的有效性。 初中生物教学论文:初中生物发现法教学初探 由于时代的发展,对人的素质要求不断的提高,而在我们传统的生物学教学中往往只把生物学科的基础知识,当作一堆现成的知识成果传授,片面注重了知识的传递,而忽视了学生学习的主体性,主动性。不自觉中排斥了学生思考和个性,这样一来剥夺了课堂上学生思考时间,以及充分思考的权力,于是便有了掌握知识,却不思考知识,不敢创新知识的“好学生”。因而使课堂气氛陷于沉闷,久而久之学生对新知识的学习失去了激情、兴趣。 那么,如何真正体现学生的“主体性”,调动学生的学习积极性、主动性,发展学生的全面素质。本人认为我们应当充分利用生物学科作为一门自然科学的知识结构特点:以观察、实验为研究手段,结合初中学生好奇心强,求知欲旺,直接兴趣起主导作用等特征,通过探究问题式的发现教学法,可以激发学生的主观能动性,促进学生学习的“内在动机”,在教师的“主导作用”下,引导学生自己设法发现和掌握生物学知识,并解决一定的问题。也就是说有针对的提出问题(目标),然后在教师的指导下学生通过一系列听讲、阅读、观察、实验、思考、讨论等环节,发现“新”知识,把感性的知识内化为学生各种能力要求。这样教学过程才能真正体现“学生”是学习的主体,教师是引导者。 一般来说在发现法教学的过程中经过的以下基本的几个步骤: 一、根据中学生物学新课标要求、教材内容、提出学生感兴趣问题。 提出的问题,即作为学生发现的目标。当然问题的提出并不是盲目、随意的。要根据要完成的教学目标,结合学生的知识水平,能力水平,充分利用学生想看,想知道,想做的心理渴求状态,在设置一定的教学情景中,在教师的指导下由学生提出或由教师把科学上已解决的某个问题(指课本中的基础知识),作为未知的问题提出,作为发现的目标。课堂上提出的问题对学生应有针对性和有意义的,不能是深不可测的,必须能够通过学生的观察、实验等活动或从可靠的渠道获得的科学知识能予以解决的。当然问题的来源可以是学生、教师、教材、网络或其它资源,也可以几个方面结合起来产生。在此基础上再由学生在教师的指导下去“发现”以调动他们的学习兴趣和积极性,这样有利于把学生导向科学的研究,使学生体验到既有趣又丰富的研究活动。 例如,在《植物体内水分和无机盐的运输》教学中,我们可设定一定的情景,自然的引出问题:植物依靠根从土壤里吸收大量的水分,叶片用水等物质做原料,在阳光下制造有机物质。茎,担任着根与叶之间的物质运输工作。那么茎,是如何把水,以及溶解在水里的无机盐运到叶片上呢?启发学生的积极思维,引导学生主动探索问题。 二、分析问题,并提出相应的假设。 由于初中学生的知识水平及思维分析问题的能力有限,往往对问题的分析和目标的发现,常感到无从下手,不知所措。此时教师应帮助学生应用已有的知识,把问题(目标)分成若干个需要回答的疑点,对问题的答案提出可能的设想,以激发学生的探索欲望,引导学生思考及发现目标的方向。 例如,在前面的教学中,在教师的引导下学生能很容易地从茎的结构入手,展开讨论。因为学生有了一定的基础,因此人人都能参与讨论,课堂气氛较为活跃。一个个的可能被提了出来: (1)可能是树皮(韧皮部)运输水分和无机盐的。 (2)可能是木质部运输水分和无机盐的。 (3)树皮和(韧皮部)和木质部一起运输水分和无机盐。 但是,如何用事实说话,即怎样用实验来证明呢?如此一来,真正地调动了学生的积极性,启发学生的积极思维,使学生主动参与学习,参与发现。 在这个过程中,也就是要学生应用已有的知识对问题的答案提出可能的设想,估计假设的可检验性。 三、设计实验,验证实验,加强“引导”,促进“发现”。 在这个过程中要求学生拟订“发现”的计划,列出所需的材料与用具,选出可控制的变量。因此这个过程是学生动脑、动手积极参与探索的机会。为了尽最大的可能帮助学生解决各个问题,实现逐步发现“新”知识的过程,那么教师应根据教学的要求,根据各个学校的实际情况,提供给学生各种发现的材料。如:活体、标本、模型,及挂图等,有条件的最好结合第二课堂活动进行“发现”,并指导探索问题的思路。学生根据材料以及教师的“引导”,通过自身的观察、阅读、讨论或师生的互动谈话交流等方式,逐步实现自我的“发现”“新”知识的过程 在前面的教学过程中,以往在学生的分组实验一般是事先安排好的步骤,学生按部就班,规规矩矩的操作。着对培养学生的基本操作的技能是有一定的帮助的,但同时有制约了学生实验操作的主动性、积极性,不利于学生的质疑、探求、求解、创新的精神,为了解决这个冲突我提供给每个实验小组几根柳树的枝条,稀释的红墨水(或蓝墨水)等材料和用具,让学生根据自己对问题的分析结论,进行实验的设计,并验证自己提出的各种假设。实验组织上,强调组员之间的协作精神。引导他们积极地发现问题,多角度、多方向的思考问题,使思维具有深刻性、独立性,进而使学生更敢于创新。 当然,以上的教学过程中,“引导”和“发现”是关键,教师的主导体现在“引导”有法,学生的“发现”才能保证,这样才能使学生更积极参与“发现”活动,获取知识、能力。 在这个过程中,学生实际上已经历了:拟定探索计划、列出所需的材料与用具、设计对照实验、进行观察、调查实验、收集实验数据、评价数据的可能性等“发现”过程。 四、共同分析、归纳,得出结论,解决问题,实现目标。 生物学的实验是教师指导学生进行观察和实验,以及对观察、实验现象与结果进行分析、理解、概括和综合的活动。这不仅有利学生形成概念,掌握理论,还有利于加强学生科学观察、科学分析等科学实验能力的培养,以及有利于加强学生科学思维品质的培养。实验不论是成功还是失败,学生毕竟都经历了一个自我“发现”过程,都要认真加以分析、讨论,找出问题所在。这也是在“发现教学法课堂中最重要的一个环节。只要学生通过了自己的积极思维,积极探索,严肃认真地进行了实验、讨论与交流,此时或多或少总能水到渠成,得出结论。当然,有时学生通过自己的“发现”得到的结论知识是有些零碎、分散的。此时,教师就有必要指导学生通过讨论、分析共同将分散的知识,系统化,并上升到规律、概念或原理,实现真正的“发现”。 例如:在前面教学中,学生经历了一系列的“发现”活动,通过描述观察到的现象,分析、探讨,不难得出植物体内担负水分和无机盐重任的结构,从而真正实现了知识的内化。 五、练习和反馈,巩固知识,发展能力。 在这个过程中教师应利用一些课堂练习,巩固学生对知识的理解、掌握,使结构化的知识用于实际,实现再认识。 总之,“发现”法的教学过程,是以发展学生的探索能力为主线来组织教学 的过程;是以培养探究性思维的方法为目标,以基本教材为内容,使学生通过再发现的步骤进行学习。它突出了“学生主体地位”,着眼于学生的“发现”活动,由原来的“要我学”转化为“我要学”。 初中生物教学论文:浅谈初中生物教学中的演示实验 生物学是一门以实验为基础的学科,实验教学在课堂教学中占有极其重要的地位。课堂演示实验教学是教师用演示的方法,结合课堂教学进行的生物学实验,是一种直观教学手段。通过演示实验可以帮助学生形成生物学概念,进一步理解和掌握生物学知识。通过课堂演示实验,教师可以更为形象地讲解生物学概念、现象和规律等;学生可以培养自身的观察力、注意力和思维能力等。 中学生物学的教学内容是比较复杂和抽象的,对于初中学生来说,对于一些直观性的知识比较容易掌握。因此,教师结合课堂演示实验来讲授新知识或复习旧知识,学生就更容易接受和掌握有关知识。另外,通过演示实验,还可以使学生认识各种实验仪器并能正确、规范地使用,在以后的学生实验中,能够独立、高质量地完成各个实验。所以,演示实验是中学生物教学中不可缺少的直观教学手段之一。 一、中学生物演示实验教学的现状。 生物学科主要研究是生物的生命现象及其规律,在初中生物教材中,几乎每节课都穿插了实验内容,目的是通过实验使学生深刻地掌握生物学知识和提高学生实验能力。但在实际教学过程中,有些教师并不能很好地运用这一直观教学手段。一方面,由于实验条件的限制,特别是一些农村中学,在实验室的设备配置和规范管理方面都比较落后,因此,在教学带来了一定的限制,使教师“心有余而力不足”。另一方面,有些教师对这一极为有效的教学手段认识不够,从而忽略了演示实验的优越性。我校在这方面做的还是很到位的,花巨资添置各种必备的实验设备和实验用品,以满足教学要求;我校教师在教学中,对教材上的每个演示实验(对于一些有条件限制的实验做了适当地改进)在课堂上都一一加以演示,,以调动学生学习兴趣。 二、课堂演示实验教学的艺术性 在初中阶段所涉及到演示实验一般都比较简单,可塑性较强。在教学过程中根据课堂演示实验内容的特点不同,教学方式可做相应的改变。 1、验证式实验--先授课后实验。例如,讲授“食物中的营养成分”时,教师可先列举一些生活实例,启发学生思考、讨论食物中可能具有的某些成分。在学生思考、讨论并获得一定知识的基础上教师再通过演示实验,一一加以验证。实验中,学生们发现加热干燥的小麦种子后在试管内壁有水珠生成,挤压花生的一片子叶会在白纸上留下油渍,等等。通过这些现象,使学生从感性认识上升到理性认识。 2、同步式实验--边授课边实验。在“显微镜构造”的教学过程中,教师可利用显微镜实物,按照一定的顺序(从上至下或分光学系统和机械系统),对显微镜各部分的结构和其功能一一进行讲解。这样,可使学生直观、形象和深刻地掌握显微镜各部分结构名称和作用。 3、探索式实验--先实验后讲授。例如,探究“鱼鳍在游泳中的作用”中,先让学生观察活鲫鱼在水中的运动状态,然后分别剪掉它们的胸鳍、背鳍和尾鳍,再让学生观察其运动状态的变化。学生们看到剪掉背鳍的鱼会失去平衡而侧翻,剪掉胸鳍的鱼只能向前游动而不会转弯,剪掉尾鳍的鱼游动速度明显减慢、身体摇摆不定。通过这些直观现象使学生极为容易地掌握鱼鳍在游泳中的作用,教师在加以讲解,进一步加深了学生的印象。 三、课堂演示实验教学的意义 1、充分调动学生学习兴趣,活跃课堂气氛。课堂演示实验教学通过看得见、感受得到的现象,使学生在良好的情绪状态中学习,很容易调动学生的学习兴趣。在良好的学习氛围中,学生由被动学习变为主动学习,由“要我学”转变为“我要学”。兴趣是学习最好的老师,学生的学习积极性一旦被调动,接受知识的能力就会大大提高。 2、加快学习速度,提高学习效率。科学研究表明,人们从语言形式获得的知识大约能够记忆15%,而同时运用视觉、听觉则可接受知识的65%左右。因此,通过课堂演示实验讲授生物学知识,能使学生的学习走近路,走直路,用较少的时间获得更多的知识,从而,加快学习速度,提高学习效率。 3、传授学生生物实验技能和实验方法。在进行演示实验教学中,根据教学目的,要求 教师向学生介绍有关演示实验的思路、设计方法、实验设备、实验仪器的使用、实验过程以及实验注意事项等方面的知识,并能对实验结果进行科学地分析和说明。通过演示实验教学,学生可以初步了解和掌握生物学科学实验的基本思路、基本技能和基本方法,为学生今后从事生物科学事业奠定一定的基础。 正由于演示实验有其重要的意义,因此,教师在进行演示实验教学中应当注意实验操作的规范性(甚至一个微小的动作)、实验结果的准确性和实验的全局性。为此,教师应备好每一个演示实验,不可忽略每一细节,力争做到实验准确无误,授以学生科学的知识和实验技能。 总之,作为直观教学手段——演示实验,是帮助学生理解教学内容,提高教学质量的必不可少的途径之一。在生物教学过程中,教师应利用每个演示实验,贯穿在整个课堂教学中,使每位学生在轻松、愉悦的氛围中掌握生物学知识和生物实验技能,培养其观察能力、思维能力、分析问题和解决问题的能力。 初中生物教学论文:谈初中生物教学中学习兴趣的培养 【摘 要】初中生物教学中,只有在教学的各个环节注重学生的学习兴趣的培养,才能激发其学习动机和强烈的求知欲,学生的综合素质才能得到不断的提高。 【关键词】初中生物课堂 学习兴趣 培养探究 初中生物教学是一种复杂的认知活动,而兴趣的培养是完成这一活动的基础。只有在教学的各个环节注重学生的学习兴趣的培养,才能激发其学习动机和强烈的求知欲。也只有这样长期的坚持,才有利于训练学生的思维,发展其智力,学生的综合素质才能得到不断地提高。 一、明确目的,激发兴趣 首先,通过生物教学,使初中生明确学习目的,知道生物是自然学科中的一门基础学科,人们的饮食起居、卫生保健都离不开它。21世纪是生物学的世纪。微观上,以细胞工程、遗传工程等代表的生物工程将有突破性的发展;在宏观上,由于人口“爆炸”,粮食短缺,资源枯竭,能源耗费,环境恶化,生态失衡等因素日益困扰着人们。生物学知识对于解决这些问题将发挥重要作用。我国的科研工作的重点已将生物学列为高科技研究发展的重点。当代学生是新世纪的主人,都希望成为解决上述问题的主力军,无生物知识便等于无稽之谈。受过这样的教育,使学生明白学习生物知识是时代的要求,也是未来世纪的迫切需要。从而激发了他们的学习欲望与兴趣。 二、建立良好的师生关系 师生之间所有的正面情感都是在良好的师生关系中产生,良好的关系又是通过沟通来完成的。教师通过一系列的感情投入和沟通技巧把学生与所从事的教学工作联系起来,尊重关爱每一位学生,与学生交朋友。师生感情的建立是双向的,投入多少感情就有多少回报,在与孩子建立有效的良好的人际关系的前提下,才能更好地开启他们内在的智慧和资源。教师关心学生,学生也就信任老师、喜欢老师,也喜欢老师教的学科。良好的师生关系为教育教学发挥最佳效果创造了有利条件。 三、创设情境,诱发兴趣 初中生物教学中,教师要洞悉学生渴望了解生物的各种生命活动及其规律的心理状态。依据所传授的内容,结合学生的知识基础,通过创设一些富有趣味,含有质疑性的问题,在课堂上巧妙地造成悬念,可以很好地激发学生的学习兴趣,使学生发展思维,激发创造能力。 四、教学形式多样化,诱发学生学习兴趣 设计多样的课堂形式,突出学生主体地位,把课堂活动化生动化,这些都能给生物教学带来无限生机。比如实验活动形式,培养学生学习生物学实验的基本技能,并使学生加深理解、巩固和验证课堂上所学到的知识,了解生物知识在日常生产实践中的应用;竞赛与游戏相结合的活动形式,能够让学生在紧张活泼的趣味活动过程中分析、解答问题,从而巩固教学知识;野外考察类的活动形式,能够突出理论联系实际,进一步增强学生对生物学科的学习兴趣。其他的活动形式还有讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、观察探究法、角色扮演法、调查探究法等等 五、实验操作,激发兴趣 学习对生物的兴趣,不能仅仅停留在观察挂图和模型上,还需要培养学生动手动脑的能力,培养学生亲自实验的能力,以便更加激发学生的兴趣。比如在学习“观察和实验的用具”时,将学生带到实验室,分组学习显微镜的使用,在讲清各部分结构名称及作用的同时,让学生亲自操作怎样取镜、安放,怎样对光、调光,怎样观察、绘图。这堂课学生学得特别认真、仔细,而且学习兴趣高昂,轻松愉快。例如,讲骨的成分时,每个学生取两条鱼肋骨,分别放在火上烧和放进稀盐酸中浸泡。实验过程中利用学生初一时学过的无机物和有机物的知识,引导他们观察骨的变化,启发他们自己总结骨的成分及无机物和有机物的特性。并且实验前后分别称重,计算出无机物和有机物的比例,进而让学生分析骨的成分与比例和骨特性的关系,归纳出骨的特性。课本中大多数的验证性实验,都将其提前与新课的讲授结合进行。这样的授课方式使学生的无意注意和有意注意相交替,在轻松愉快的气氛中学习,不会感到疲劳。增加实验,给学生尽可能多的动手机会。只要课时允许,生物课可增加的实验很多。 六、利用各种直观教学手段激发学习兴趣 学生们接受知识离不开具体形象。课本插图、挂图、生物标本、模型、实物这些传统直观教学手段,对学生理解和掌握教学内容起着重要作用。随着教学条件的改变,幻灯、投影、多媒体等现代化直观教学手段为教学提供了更加丰富多彩的感性材料。如果教师能灵活应用这些教学手段,创设生动活泼的教学环境,很容易调动学生视觉听觉等的积极性,吸引学生的注意力,激发学生对学习的直接兴趣,从而提高课堂教学效果。生物教学中可结合生产、生活实际,巧没疑点,激发学生的兴趣。 七、联系实践生活,寻求兴趣 “兴趣的基础是需要。”激发培养学生的兴趣,未必能使学生的兴趣持久,现代社会处处离不开生物,作为初中生物教师,只有使学生认识到生物课在当前的学习和今后的实践运用中是必不可少的,学习的兴趣才是自然的。学好生物学,学生就能运用生物学知识解释生活中的一些实际问题,如:在学习人体生理卫生时,利用投影、挂图、录像或课件,让学生感受各种器官在自身的实际位置、生理特点。同时可培养学生的应用能力。如针对学生坐、立、行、走姿势不够端正的现象,在学习了骨的成分和物理特性后,让学生说说为什么要保持坐、立、行、走的正确姿势。这样既有利于学生把知识学活,又有利于学生加深对生物学基础知识的理解。经常训练,必然会潜移默化地培养学生学习生物学的兴趣。我们要充分利用周围的环境,所见所闻,在完成课堂教学任务之后,要经常开展一些课外活动,如利用电视、录像、电化教学等使学生开阔视野,谈谈生物与生活,参加实践、组织学生到农田进行土壤的酸碱度的实地调查、测试,以及对 学校的绿化进行综合评价,通过田间、校园等实验调查,使学生身临其境地感知五彩缤纷的生物世界。 生物教学的有趣可以为培养初中生学习生物兴趣提供前提条件,即学生激动的学习情绪背景。至于能否使学生由此产生学习兴趣,还需要教师在教学过程中努力使学生激动的学习情绪体验稳定下来,成为稳定的心理状态,从而造成认识和情感方面的不平衡,形成学习需要,当学习需要在学习活动中得到满足并伴着愉快的情绪体验出现后,才能产生学习兴趣. 初中生物教学论文:在初中生物教学中如何培养学生的主体意识 学生是学习的主体,是信息的主动获取者和加工者,是以自身的力量去主动作用于教师的教,是学习的内因。只有当学生学习的主体性与积极性最大限度地得到发挥时,生物教学才能生动活泼,富有成效。因此,在初中生物教学中积极探索如何培养学生主体意识,是十分必要的,同时也是符合新课程的要求的。 (一)创设情境,诱发学生主动探求 学生只有对所学的知识产生浓厚的兴趣,才能爱学、乐学、会学、善学。因此,教师要认真挖掘教材中的有利因素,多展示教学非凡的魅力;要善于利用初中生的求知欲和好动的特点,巧设疑问,创设悬念环节情境,激发学生探求生物知识的强烈愿望,为教学创设良好的学习气氛。 如,在学习“探究细菌和真菌的分布”这一节时,创设问题情境:“如果请你帮幼儿园的老师想个办法,让孩子们知道手上就有细菌或真菌,饭前必须洗手,你有什么办法?”学生就会设身处地的想办法用生物学知识去帮忙,如配制培养基,在手心、手指采集细菌,检测不同环境条件对比实验,观察菌落形式等。又如在学习“人体的呼吸”这一章时,提问:“刚刚出生的婴儿就会啼哭。如果婴儿没哭出来,那医生可要着急了,就会拍婴儿屁股,让他哭出来。你们知道这是为什么呢?”学生马上来了兴趣,迫切想知道答案。学生在多种形式的学习情境中,主体意识将逐步得到培养。 (二)给予学生足够自主的空间,参与确定学习目标 目标是行动的指南。在课堂教学中,学生如果了解了教学目标,明确了学习方向,就能有效地调动各种感官相互协作,朝着目标迈进,并能不断地反馈、检查、矫正、调整、优化学习探索过程。否则,只能被老师 “牵着鼻子走”,盲目探索,无所适从,被动参与,降低了学生主动参与的积极性。 学习目标的揭示,可以由教师直接提出,体现教师主导作用。当然,学习目标也可以让学生自己提出来,体现学生的主体性。由于初中生已经具备了一定的认知能力,加之新课程的初中生物教材图文并茂、浅显易懂,在某些专题的教学前,教师可先向学生提出明确的自学提纲,然后让学生自己去学习,提出教学目标。例如,在学习“先天性行为和学习行为”时,先向学生提出以下几个具体的思考问题:蚂蚁能“搬家”,小猫会吃东西,小狗会睡觉,动物的这些行为需要人去教吗?是不是出生之后就会的?“鹦赋学舌”是天生的吗?再结合课本中富有趣味的资料分析,让学生沿着“先天性行为和学习行为”的课题去提出什么行为是“先天性”,什么行为是“后天经过训练的结果”。然后进一步思考“学习行为越多,对动物的生存就越有意义吗?”学生在足够自主的学习空间中,经过加工、组合、提炼,形成教学目标:区别动物的先天性行为和学习行为,说明这些行为对动物生存的意义。 此外,还可以通过师生合作,共同确定出教学目标。通过适当方式,让学生参与确定学习目标,有利于学生明确探究方向,增强学生学习的自觉性、方向性,确保学生主体地位的落实。 (三)给予学生足够的动手操作体验 瑞士心理学家皮亚杰说:“知识的本身就是活动,动作和思维密不可分。”学生最能理解的是自己双手实践的东西。恰当的动手活动,能变隐为显,化静为动,丰富学生的感性认识,充分体验知识的发生、发展,明白动态形成的过程,促进学生思维的发展,提高学生主动学习的自觉性和深刻性。 生物学本身是一门实践性较强的学科,因此对课标要求的“观察与思考”、“资料分析”、“探究”、“进一步探究”、“实验”、“调查”、“设计”、“模拟制作”、“制作”、“技能训练”和“课外实践 ”等探究活动一定要落实到位。教师应创设引人的情景,提供适当的线索及方法,鼓励学生广开思路,设计多种方法给予学生足够动手操作的体验,开展探究活动,使这些活动真正起到提高学生设计实验的能力、动手能力、收集信息的能力以及分析判断的能力的作用,让学生在失败与成功的体验中发展创造能力和实践能力。 在初中教学中,教师还要针对学生好动、好玩、好奇,乐于模仿的特性和思维带有具体形象性的特点,在课堂教学中应多设置一些实践性活动,尽量让每一个学生都动手参与。例如在《生物学》七年级下册中,全书就是一章内容《生物圈中的人》,因此非常容易在课堂上开展活动。如在学习“运动系统的组成”时,让学生在课堂上做一做屈肘和伸肘的动作,感受一下这个动作是靠哪些结构完成的;在学习“呼吸系统的组成”时,让学生做深呼吸的动作并将双手分别放在胸部和腹部,体会一下胸腔和腹腔的运动与呼气和吸气的关系;又如在学习“神经调节的基本方式”这一节时,通过学生游戏:“拍手”和“抓手”、缩手反射和“看到解剖针就害怕”以及分组完成膝跳反射的测试,学生就很容易领悟出反射的概念。再如,在关于空气中尘埃粒子的探究活动中,学生可以分别通过实验探究的操作活动,比较出楼层高矮、雨天前后、同一地点不同时间等条件下尘埃粒子的数量。这一系列的操作活动同样体现了学生的自主性。 (四)在合作互动学习中培养学生学习的主体意识 人的受教育的过程,同时也是一个社会化的过程。研究表明,人的社会化的关键和最终结果在于其个性化的形成,在于人的自主性、能动性和创造性的发展。而社会化的一个有效途径便是人与人之间的交往。因此,学生之间的合作互动学习有利于学生主体性的发展。 合作学习既有利于学生主动参与,使每个学生都有充分表现自我的机会,又有利于学生之间的多向交流,学习别人的优点和长处,培养学生的协作意识和集体精神。因此,在教学中,教师可以根据教材的实际情况。如一些相似易混的知识点;新旧知识的连接点;概念的关键处,都可创设质疑问题的情境,组织学生进行合作互动学习。 例如,对于食品保存,学生并不陌生,但是要学生讲出细菌、真菌与食品保存的原理来,就不容易了。在学习“细菌、真菌与 食品保存”这部分内容时,在观察与思考的基础上,可充分利用教材提供的图片引导学生分小组进行合作探究,启动了学生的思维,调动了学生学习的积极性和主动性。通过小组成员的合作学习,大多数小组都说出了5种以上的食品保存方法,例如:脱水法、渗透保存法、腌制法、巴斯德消毒法、罐藏法和真空包装法等。并能认识到防止食品腐败主要是把食品内的细菌和真菌杀死或抑制它们的生长和繁殖。 总之,在创新教育理念下的初中生物课堂教学中,教师要善于激发学生的求知欲,善于创造条件放手让学生参与学习活动,让学生真正地参与知识的发生、发展过程,培养学生主体意识,把创新精神和实践能力的培养落实到生物课堂教学的各个具体环节中,从而全面提高学生的生物素质。 初中生物教学论文:浅谈在初中生物与地理学科教学中的德育渗透 翻开历史的长卷,古往今来,德育这个词语比比皆是,比如,在学习中、工作中。其实,德育是各个社会共有的教育现象,具有一定的社会性。但随着社会的不断进步和发展,德育在教学中尤为突出,因为德育是对学生进行思想、政治、道德和心理品质的教育,能让学生在学习过程中形成一定的世界观和人生观。现阶段的学生正缺乏这种观念,就对初中生物和地理学科教学中德育的渗透做一下简单的探讨。 关键词:初中生物;地理学科;德育;渗透 一、在初中生物和地理学科教学中德育渗透的意义 当前,初中生物和地理的教学模式较为固定,不仅注重学生解题能力的培养,同时也要求学生在考试中取得好的成绩,使学生整天处于学习压力的氛围中,缺少了主动学习的热情,对初中生今后发展极其不利。那么,如何才能打破这种僵局?这就需要老师改变教学观念,例如,在进行生物课教学时,因为这门学科是以实验为基础的学科,所以,老师完全可以采取先实验后教学或边实验边教学的教学模式。通过实验,同学之间进行讨论和沟通,不仅学会了知识,提高了学生动手操作的能力,还增进了同学之间情感上的交流与沟通,使学生在以后的学习中不会处于被动状态,而且还让学生感觉到浓厚的科学氛围,体会到科学的谨慎性和严谨性,从而使学生在生活中多了一些严谨,少了一些粗心。学生对自己国家的科学技术和科学家产生高度的感慨与崇拜,从而让学生对自己的国家更加的热爱。其实,让学生产生良好的心理反应就是德育的关键所在,所以在初中生物和地理学科教学中,老师要做好德育渗透,这对学生今后的发展有着重要的意义。 二、德育渗透的方法 1.总结性渗透法 在初中生物和地理的学科教学中,许多老师的教学方法都存在着盲目性与分散性的问题,缺乏教学中的归纳与总结,从而导致当完成教学时,难以取得理想的效果。其实,老师应该把有关德育方面的授课内容结合在一起,然后再把德育融入课程里,达到一劳永逸的效果,简单地说,就是老师在教学中把德育渗透和教学中所有有关德育的知识放在一起讲。 例如,老师在讲“初中一年级地理”课时,先把本书所要讲的内容进行一下总结,让学生对本书的内容有一个初步的认识。初中一年级地理主要内容是世界地理,讲一些地球和地图的基础知识。在世界地理概况中,以地理环境、自然资源、人类及其活动为线索,使学生了解世界的海陆分布和地表形态,世界的气候和陆地自然带等基础知识;了解世界各种自然资源、居民和国家等概况,人类利用自然资源的现状,从而初步认识人类、资源、环境三者之间相互依存、相互影响、相互制约的关系,使学生意识到人类要想在世界上很好地生存,就必须有保护好周边的环境的良好意识。 通过在地理教学进行德育渗透,让学生体会到生活与地理学科之间是密不可分的,更加明确学习地理的重要性与价值。学习地理不仅可以了解地球上各地区的环境、自然、人文特征,还能提高学生审美能力与保护大自然的责任和使命感,进而衍生出热爱祖国、关心和爱护人类环境的意识和行为。 2.隐藏性渗透法 在初中生物和地理的学科教学中,老师应该根据课程的安排,在教学过程中把德育隐藏在教学内容中,然后在授课时,在适当的讲课内容中渗透一些有关德育方面的内容。 例如,在讲初中生物第二单元的第三节“观察动物细胞”时,其中有些科学家需要老师去介绍,譬如:施莱登和施旺是如何发现细胞学说的、并且在研究过程中是如何做实验的以及做实验的次数,通过老师的介绍,学生对科学家产生了仰慕和崇拜之情,并且自己也想成为像他们这样的人,从而更加地崇尚科学、热爱科学,使学生的个人素养有了进一步提升。 3.联系实际渗透法 在现今的初中教学中,老师应该根据学生的实际情况,如,对科学的认知、思想的觉悟、个人修养、实际生活情况和学生的年龄、理解能力等,对学生进行合理的有关德育方面的内容的渗透。 例如,在讲初中地理第四章“中国的经济发展”时,主要讲完善运输业,怎样去发展农业和工业的现在发展如何以及分布情况。知道主要讲的内容后,老师根据学生生活的周边环境去让学生观察了解现在的运输状况、农业发展状况等。通过了解,学生感觉到了当前生活与发展的状况并不理想,从而让学生生成想改变自己的家乡,甚至改变国家发展进程的想法,使学生热爱国家的心情进一步提升。树立正确的世界观、人生观、价值观,努力学习成为优秀的人才,为自己的祖国发展贡献自己的力量。 总之,在初中生物和地理学科教学中可以对学生进行德育渗透。 初中生物教学论文:初中生物实验课教学初探 摘 要:笔者通过预习指导,现场操作示范及实验操作考查等方法,强化了生物实验课教学,使毕业会考优生率达90%以上。 初中生物新教材学生课堂实验共37个,这充分体现了生物教学大纲指出的“生物学是一门实验科学,观察和实验是学习生物科学的基本方法。”努力创造条件,结合学生心理、生理特点,克服困难,完成大纲、教材规定的课堂实验教学,培养学生的能力,发展智力,提高学生素质,提高生物教学质量,是我们生物教师的责任。自己经过三年的初中生物实验课教学实践,谈几点体会。 1 明确实验目的,激发学生学习动机。 心理学告诉我们,目的是人采取行动的结果,而动机则是激励人去行动的动力。学生明确实验目的,自觉地产生动手实验的内部动机,实验效果就会很好。但是初一、二年级学生好奇、好动,对实验陌生。有的学生认为上实验课好玩,缺乏科学态度,有的学生认为升学不考,学习目的不明确,这些都给实验课组织教学带来一定困难。因此实验前除要求学生明确教材上的实验目的外,还要明确该实验在生产、生活等方面的实际应用。如上显微镜使用一课时,提出医生对贫血、癌症等疾病的诊断,除看、问、查以外,还要通过化验,用显微镜、电子显微镜等对病人患病部位的细胞组织等进行病理诊断,才能得出结论。没有科学手段会使病人误诊,严重时会危及生命,造成不可弥补的损失。同时介绍显微镜在工、农、医学方面的广泛应用,以此激发学生学习动机,树立科学态度,提高学习兴趣,这样有利于克服组织教学难的问题。 2 指导学生掌握实验步骤的方法,规范操作。 实验步骤是学生动手规范操作的要领,只有理解、掌握才能规范操作,实验才能成功。因此实验前指导学生预习,将实验步骤由繁化简,抓住每一步的关键词语串通于实验步骤之中可以收到好的实验效果。如显微镜使用过程中的“三个一”:一、安放距桌边一掌(5-7cm);二、对光要目(目镜)物(物镜)通光(通光孔、光源)一直线,光强用平面镜,光弱用凹面镜;三、观察时标本对孔正中距离物镜一厘米,视野中出现标本颜色或杂质时观察目标即将到位,微调粗旋镜升降,细旋校象清晰,找不到目标时缓缓移动玻片标本即可找到。教师规范操作一步,边讲该步的注意事项,边让学生模仿操作一步,教师巡视,及时表扬规范操作快而且准确的学生。纠正错误操作,如用左眼观察时,纠正学生用右眼观察或闭着右眼的习惯,转动转换器时,纠正扳物镜的错误操作。这样学生很快对好光,观察到标本在视野中的图象。用完显微镜擦干净外表。转动转换器,把物镜偏两旁,放回镜箱原处。制作临时装片的实验,先将擦滴取展盖染的实验步骤写在黑板上,让学生看书了解每一步的涵义,圈上关键的词语,教师再讲每一步的涵义及注意的问题,边操作边叫学生模仿操作。然后强调注意事项。滴一滴清水,太多易外溢,太少易出现气泡。取材薄而透明透光易观察,展平防重叠,轻盖防气泡。气泡与细胞的区别,气泡圆边厚黑,中间亮白,轻压变形。这样学生很快掌握步骤、要领,在显微镜下观察到自己制作临时装片中的细胞,认识细胞壁、细胞质、细胞核(细胞膜紧贴细胞壁,在光镜下看不见),然后绘出细胞结构图。这样学生就达到了实验的目的要求,兴奋不已,终生难忘。 初一九八级一班59名学生中有32名学生在北碚区初一下期末统考作文《我最难忘的一节课》题目中写了《我最难忘的一节生物实验课》。生动地说明了生物实验课对学生产生了很好的教学效果。 3 指导学生观察实验现象。 学生在实验过程中规范操作是进行实验的基础,而对实验现象的认真观察,是达到实验的目的、探索实验结果的关键。但学生在实验中往往重视操作,忽视观察、分析。如在解剖鲫鱼的实验过程中,学生认为解剖完了,实验就做完了。针对这一问题,我在实验前编好实验指导,要求学生预习实验时准备好硬纸板,在一定的位置写上鲫鱼各器官、系统的名称。做解剖鲫鱼实验时,先让学生观察鱼的各种鳍在游泳中所起的作用。然后,按步骤规范操作解剖,将观察后的器官,系统解剖放在硬纸板写好的相应位置上,并在实验指导的空白处填上相应的结构及功能,教师检查评分。我在下一节课前5分钟小测验,结果181名学生有160名均在90分以上,其余在80分以上。这样通过学生动手、动眼、动脑、观察、分析思维,培养了学生认真的科学态度,掌握了知识,提高了能力。 4 对教材要求掌握、难度大的实验进行考查。 我们在初九七级4-6班,初九八级1-3班进行了实验考查,如用显微镜观察植物细胞,探究种子成分,鲫鱼的解剖等。在上完植物的基本结构后,对用显微镜观察植物细胞的实验进行考查,这个实验既考查了显微镜的使用,又考查了临时装片的制作,也考查了对细胞结构的认识,为后面的生物实验打下基础。我参照了高中毕业生物实验考查《显微镜使用和临时装片制作》的方式及评分标准,三分之一的学生在5分钟内完成,评90分以上;多数在8分钟内完成,评80分以上;极个别的学生在教师指导下完成的,评60分。这样通过实验考查,促使学生认真预习、复习、动手操作。对实验操作差的学生及时发现,加强个别辅导,做到人人过关。这样克服实验仪器少、学生多、难于动手的矛盾,提高了学生对学习生物课的兴趣。综上所述,通过实验教学,培养了学生学习生物科学的基本方法,认真的科学态度,发展智力,提高了学习生物的兴趣,从而提高了生物教学的质量。如初九六级3-6班171人参加市毕业会考,平均成绩88 8分,优生率90 2%。其中四班人平94 2分,优生率95%;满分有八人,占全区的三分之一。初九七级5-6班116人,参加市毕业会考及格率100%,平均92 1分,优生率91 5,其中五班人平96分,优生率95%,满分6人。 通过几年的生物实验课教学实践,我体会到生物实验课对提高生物学科的教学质量能起到很大的促进作用。自己决心将实验课的改革,继续深入进行下去,全面提高学生素质,提高生物教学质量。 初中生物教学论文:论“目标”的初中生物学教学策略的创新机制 教学不可缺失了清晰的目标,初中生物教学亦不能例外。从初中生物课教学现状来看,课上挺热闹的,尤其是公开课被实验、视频、图片、模型、标本填得满满的,课上看上去轻松、有趣,但是课后效果低下,是什么原因导致的呢?笔者认为新课程背景下灌输式教学有弊端,不过,生物课不是观赏课,毫无目标地让学生随意去学显然也是无效的。我们的教学必须有明确的教学目标,通过目标的制定让学生找到知识学习的“相关性”,实现生物知识、能力和情感有效的、定向的发展。本文就该话题进行简单的分析望能有助于教学实践。 一、合理制定明确的教学目标 1.正确理解 对于一个学生而言,知识和能力目标是否达成是显性的,也是可以通过考试进行考量的,所以在传统教学模式,教学仅重视知识与技能目标,教学目标处于单维度不利于学生全面的发展,很多学生在校成绩很优秀,步入社会就什么都不会了。为此,新课程提出了三维教学目标的要求,即除了知识与技能目标外,教学目标还增加了“过程与方法”、“情感态度与价值观”这两个隐性的教学目标。理论研究和实践经验表明,三维教学目标相互之间有着很强的联系,知识的获得、技能的提升都需要经历一个从无到有、从弱到强的发展过程,离不开正确方法的指导,情感和态度又是学生能主动学习的内在动力,在良好情绪的驱动下,学习过程才会变得轻松又有节奏,提高知识获得的效率。我们在初中生物每节内容的课堂教学之前就必须正确。 2.准确定位 每节生物内容的教学,教学目标都应该各有不同,准确定位是教学有效的前提。那么如何准确定位教学目标呢?笔者认为必须将教材、课程标准、学生的学情三者有机结合起来综合的考虑。如“植物细胞的结构和功能”这节内容,从其在教材中所处位置来看该节内容是“细胞是生命活动的基本单位”的第一节,教学内容的重点有如下几个:(1)制作洋葱表皮临时玻片标本;(2)正确使用显微镜对洋葱表皮细胞结构进行观察,通过自主观察实现对植物细胞的基本结构进行有效地识别;(3)在感性认识的基础上,对细胞的功能有所了解;(4)理解细胞是生物体生命活动的基本单位。结合这些教学重点内容,目标如何制定还要看看学生的具体学情,此前的生物课学习中,显微镜的使用和制作临时玻片学生已经学过,基本方法已经掌握,可以作为本节课知识学习的基础和技能发展的起点。具体的教学目标可以综合上述几块分析进行科学的设置,确保教学目标简明且可达成。 二、实施和达成教学目标的策略 1.“知识目标”问题化策略 每个知识内容都有不同的要求,分为了解、理解和应用等几个层次目标。那么这些知识目标如何实施和达成呢?笔者在教学中采用问题教学法组织知识教授,将知识隐喻于具体的问题中,通过引导学生解决“问题”的过程中实现知识的发现、理解和内化。 在具体知识内容的教学中,将每个知识目标转化为一个主问题,再根据学生的具体学情和能力水平将主问题拆解为若干个引导学生思考和学习的过程性问题,问题的设置必须与教学重点内容紧密联系,问题的呈现形式简洁、清晰,问题的难度立足于学生的最近发展区,循序渐进引导学生在解决一个个问题的过程中实现知识的自主建构和能力的提升。 2.“能力目标”操作化策略 生物是一门自然科学,生物知识的获得都经历了一个观察、实验、总结的过程,“过程与方法”的能力目标应从学科特点出发,将目标投放在具体的操作中,在做中学,在学中做。尽可能多地给学生创设动手、动眼的机会,在操作中熟悉基本实验器材的使用,掌握实验操作要领和实验探究的一般方法。 当然,也不是让学生漫无目的的瞎操作,在学生实验探究的过程中,我们教师首先应该帮助学生一起理顺实验步骤,适当地时候可以采用示范的方式确保学生的操作正确性,设置具体的观察任务和问题引导学生有目的的实验,在实验过程中提高动手能力和思维能力,同时,知识是学生通过自己的双手创造出来的,有利于增强学生的生物学习自信心和成就感。 3.“情感目标”过程化策略 新课程倡导学生自主体验式学习,不仅仅知识和能力的提升要让学生自主体验,情感态度与价值观目标也不可以采用说教的方式,而应该在具体的知识学习过程中进行渗透和浸润。 (1)我们在课前备课时应该深度挖掘教材中的情感元素,多维度整合教学资源,精心设置教学情境,激发学生的学习兴趣,感知生物世界。 (2)倡导教学过程动态化,给学生营造民主和谐的学习氛围,以学生为主体,任务和问题为载体引导学生在课堂上在解决问题——生成新问题——探究解决问题的循环过程中培养学生形成实事求是的科学态度、探索精神及创新意识。 (3)将课堂知识学习与生活有机联系起来,在观察和参与丰富多彩的“生物”活动中体验人与自然和谐发展的意义,提高环境保护的意识。 初中生物教学论文:初中生物比较法教学探索 初中生物比较法教学探索 生物比较法教学,是指按照事物对立统一规律和人的认识规律,将复杂多样的生命现象和本质,进行分析鉴别和综合比较的教学方法。比较法是研究生物学的重要方法,也是生物教学的重要方法,是生物教学中培养学生能力、开发学生智力的重要手段。 一、生物比较法教学的作用 初中生物学,以辩证唯物主义为指导,讲述了各种生命现象和规律。在初中生物教学中,如何帮助学生能举一反三、全面系统准确地认识掌握概念,并从各个概念中找出生命活动的规律,将知识融会贯通,这是生物教学中的一个难题。采用比较法教学能较好地解决这一难题。它的作用是多方面的,具体来说,大致有如下几方面。 1.可使学生在已知概念的基础上,迅速而准确地由此及彼,去认识未知概念,获得新的知识;扩大原有知识的范围,加深原有知识的程度。如讲细菌的营养方式——异养型,先用绿藻的自养方式作对比,引出异养的含义。 2.可使学生牢固地建立起知识的内部联系,把一些零碎的知识组织起来,使之系统化。 生物学知识,本来有它固有的联系,但在教材编写时,不得已将它们分割开来,编入不同章节中。我们在教学中,必须将分散了的系统的知识适时相应地集中起来,阐明复杂多样的生命现象和规律间的关系。如讲动物的进化规律时,把各门动物的神经进行比较,就能使学生清楚地认识到:动物之间有着一定的亲缘关系,是按照从简单到复杂的规律进化的。 3.可使学生准确地掌握概念的内涵和外延。 中学生认识事物时,往往抓不住事物的本质特征,对那些相近的概念、成双成对、成列成排、前后联系的名词混淆不清,琢磨不定。有比较才能鉴别,一切事物总是相比较而存在的。在教学中采用比较法,突出一方,找出它们的异同,就可避免混淆和张冠李戴。如讲穗状花序时,用总状花序作比较,找出它们之间的相同之处和不同之处,就可使学生清楚地掌握这一对概念。 4.比较法能起到或加强直观作用。 比较法能使抽象微细的生命现象和规律具体形象化,我们也称之为“对比直观”。如借用学生们所熟知的一般事物,比喻生命现象或规律,如说草履虫象草鞋,大草履虫有一个透明略呈肾形的大核,等等。这样,使学生对微细抽象的生命现象,有一个直观形象。比较法还能加强直观作用。如将蜥蜴的肺结构图同青蛙的肺结构图比较,能使学生具体深刻地看到蜥蜴肺泡数目增多,深切地认识到蜥蜴肺的呼吸作用能够满足整个身体对氧气的需要,因此适于陆地上的生活。而青蛙还需要皮肤辅助呼吸,仍然离不开潮湿的环境。 5.比较法是培养提高学生逻辑思维能力的重要方法。 比较法是一切理解和一切思维的基石,即比较是一切逻辑思维的方法。任何事物的特点必须在相互比较中才能充分地显示出来。因此,采用比较法,可以培养和提高学生的逻辑思维能力。比如:呼吸作用与光合作用有什么联系和区别?学生必须用比较法,从逻辑上找出对比之项:作用场所、作用条件、反应物、生成物、能量转化等等,然后分析出对立面和统一面,得出答案。并从中看出二者的相互依赖、相互制约的关系。 二、比较法的类型及其运用 中学生物学主要是讲述生命现象的共性和个性,都是科学家们经过反复比较,从理论上概括总结出来的。生命现象之间有着本质的内在联系,纵横交错,网络复杂。生命现象的多样性决定了比较法的多样性。一般的比较法有类比、列比、历比、寡众比和综合比。 1.类比。就是根据生命现象和规律的系统性,进行类型或类别比较的方法。根据被对比各点的相似性和差异性、类比法又分为类型比较法和类别比较法。前者是把同类的各个生命现象和规律进行比较,找出共同性和相似性,进行归纳教学的方法。如学生已学过了地上茎的知识,在讲授地下茎时,将其特点分别与地上茎特点作相应比较,或者让学生把两个实物对比分析,这样可使学生在已有知识的基础上,自学似地获得新的知识,建立起同类的概念。后者是把不同类的生命现象和规律进行比较,找出特殊性和差异性,进行分类的教学方法。如绿藻和兰藻的比较,鲸和鱼的比较,可使学生在原有一类知识的基础上,获得另一类新的知识,扩大原有知识的范围。 类型比较法和类别比较法关系密切,常相互配合,同时运用。求大同,归一类;找出特点,分门别类。使学生清楚地看到对比各方既是具有共同特征的一大类,又是具有不同特点的二类或多类(小类)。 2.列比。列比就是把相对独立的互为并列的几个生命现象进行比较的方法。如:绿色开花植物的各种根(或茎、或叶、或花、或果实)的比较;昆虫纲各目动物口器的比较;等等。可使学生从中清楚地认识到繁多的生物器官与其功能和环境条件相适应。 3.历比。历比就是从时间上和空间上,将某一生命现象发生发展历程分阶段进行比较的方法。如将高等植物各类的根(或茎、叶),按进化程序比较,可帮助学生具体生动地认识到:植物的进化遵循由简单到复杂(由水生到陆生)的进化历程。又如把鱼纲、两栖纲、爬行纲和哺乳钢的心脏(用挂图或模型更佳)比较,这样,学生就不难看出脊椎动物心脏的分隔变化,即由一心房一心室到二心房一心室至二心房二心室。有力地证明了动物也是遵循从简单到复杂、从低级到高级的进化历程。 4.寡众比。寡众比就是将同类中的一事物同众事物比较的方法。一般以一事物为圆心,与众事物分别比较,而众事物之间不进行比较。如把茄科与锦葵科、蔷薇科、十字花科的主要特征分别进行比较,强化对茄科主要特征的认识和记忆。在分章节复习时,也可把其中的一种器官(或组织、或系统)同多种器官(或组织、或系统)分别比较。强化其一,巩固其他。 5.综合比。综合比就是把一系列的各个生命现象的诸方面进行比较的方法。一般用在总复习末期,将一本教材(或一编)的内容,分纵类和横行,综合整理,分析精炼,列出一览图表,让学生灵活运用上述各种比较法,掌握个别和整体知识的网络关系,积零为整,融会贯通,使知识系统化。如六大类植物类群的主要特征比较等。 三、运用比较法需注意的问题 1.选准比较因子。比较法在生物教学中的应用虽然很广泛,但不是任何两个事物都可以用来作比较的。只有具有比较意义和条件的双方,才能确立为比较对象。一般要符合如下比较的基本条件: (1)同类不同种的生命现象和规律的比较。如:一种植物体与另一种植物体;一种动物体与另一种动物体;一种植物群落与另一种植物群落;一个动物类群与另一个动物类群。它们分别隶属于同一大类中的不同小类。比较的目的:求其异同,寻其特点。 (2)非同类事物的比较。非同类事物的比较,属于借比。如:双子叶植物叶脉呈网状,栅栏组织象栅栏,海绵组织似海绵等。比较的目的:借以说明某些难于想象的事物,使学生理解某些抽象的事物。 (3)本质特征相同或相反的生命现象和规律的比较。如:动物进化原因与植物进化原因;呼吸作用实质与光合作用实质等相比。 2.贴近学生思维要求。运用比较法时需“驾轻就熟”,“就地取材”,不要找那些学生见所未见、闻所未闻的对象,更不要找那些比本体还要复杂,令人费解的对象。如:比较蜂群中蜂王、雄蜂、工蜂的区别。引导学生分别从三种蜂的身体大孝卵的受精情况、蜂房大孝幼虫期食物、生殖器官的发育及职能等加以比较。 3.灵活综 合应用。 由前所述,比较法虽分几种,但它们是相互联系,纵横交错的,作用是多方面的。在生物教学中,可根据知识的特点和需要,灵活运用。 总之,生物教学中利用比较法教学的因素和内容很多,关键是教师要善于总结和把握,有意识地利用比较法的优点,使它更好地服务于我们的教学。 初中生物教学论文:运用现代教育技术创设初中生物教学情景 [摘要]:本文论述了运用现代教育技术创设初中生物教学情景的方法,主要包括利用网上文字和图片资源创设教学情景,利用flash动画创设教学情景,利用自制PowerPoint课件创设教学情景和利用电视录像创设初中生物教学情景。 [关键词]:教学情景;生物教学;现代教育技术 新课程标准明确指出:运用信息技术进行教学,不只是为了提高教师的教学效果和教学能力,更重要的是为了培养学生的信息意识和信息能力,让学生理解现代信息技术对人类的影响。生物教师应当根据新课程标准的要求,把现代教育技术融入到生物学科教学之中,充分利用现代教育技术为学生创设生物教学情景。情景是指对学习知识和培养能力产生影响的各种情况,既包括学生内部的情况,也包括学生外部的情况。情景教学就是利用具体的场景或所提供的学习资源以激起学习者主动学习的兴趣、提高学习效率的一种教学方法。教学情景的创设可分为提供具体活动的场景和提供学习资源两类。前者以语言为基础,借助环境氛围、动作表演等使学习内容与相应的情景相结合,有助于学生从整体结构上感知和把握学习内容。后者指提供丰富的学习资料、学习资源和自主化、协作化的学习环境。初中生物学,主要学习感性的、浅显的、侧重生命现象的基础知识。在初中生物教学中,运用现代教育技术创设生物教学情景,可充分发挥学生学习的主动性,使传统的、低效的教学模式变得生动、高效,可激发学生的探究意识,提高学生对生命规律的研究兴趣。根据自己多年来运用现代教育技术进行生物教学的体会,笔者从以下几个方面论述了运用现代教育技术创设初中生物教学情景的方法。 一、利用网上文字和图片资源创设生物教学情景 互联网上最丰富的资源是文字和图片,在生物课的教学中,充分利用网上资源,创设与教学内容相吻合的教学情景,既可以拓宽学生视野,扩大学生知识面,又可以使学生受到感染和启示,可以充分地激发学生的求知欲望,发挥寓教于乐的教学优势,使学习变得轻松愉快,能够收到良好的教学效果。 从网上搜索一些名人轶事、历史故事及动植物趣事,为学生提供教学情景,可以提高学生学习兴趣,帮助学生理解所讲知识。如在准备“遗传与变异”一节的教案时,从网上搜索到近亲结婚与遗传疾病的典型例子“英国女王维多利亚的家史”“达尔文的悲剧”等。课堂上,当讲到“禁止近亲结婚”时,首先向学生提出问题:“中国有句古话:近亲结婚亲上加亲。可是国家婚姻法却明确规定:直系血亲和三代以内旁系血亲禁止结婚。你们知道这是为什么吗?”等学生讨论后,再给学生讲述,近亲结婚到底有多大危害。笔者列举了这样两个事例:1840年2月,21岁的维多利亚女王和她的表哥(舅舅的二子)阿尔伯特结婚,婚后给她的个人生活带来了巨大不幸。他们生下的9个孩子中,有3个患有遗传病----血友病,其他人是血友病基因的携带者。真是无独有偶,1839年,30岁的达尔文与他的表妹爱玛结婚,爱玛是他舅舅的女儿。谁也没有料到,他们的6个孩子中竞有3人中途天亡,其余3人又终身不育。到了晚年,达尔文在研究植物的生物进化过程时发现,异花授粉的个体比白花授粉的个体结出的果实又大又多,而且自花授粉的个体非常容易被大自然淘汰。这时,达尔文才恍然大悟:大自然讨厌近亲结婚。向学生讲解这些名人的沉痛教训,学生很容易就理解了近亲结婚会导致遗传病,所以是应当禁止的。又如在讲“环境保护”一节时,从环境保护网上下载一些有关环境保护如“赤潮及其危害”“酸雨及危害”“持久性有机污染物POP"“环境激素污染的现象和危害”“过度排放与污染”等的文字材料及图片资料,可以使课堂教学内容丰富多彩,让学生看到他们平时看不到的东西,激发学生的学习兴趣,提高学习效果。 充分利用网上资源,使教学内容充实,资料丰富,把抽象的内容直观化,自然会使学生注意力集中,在帮助学生理解的同时加深记忆。 二、利用Flash动画创设生物教学情景 计算机多媒体以其极强的交互性和模拟功能显示出它在生物教学中的重要作用。和静态图片相比,Flash动画有声情并茂、视听结合、动静相宜、感染力强等特点,它可以创设课堂教学所需要的情景,如再现生物的生理特点、生理结构及生活环境。因此,Flash动画成为创设教学情景很好的工具。利用Flash动画可以把学生平时看不到的微观结构和学生不易理解的、语言不好表达的抽象内容(如微生物的结构及生殖过程,光合作用过程等)展现出来,产生直观效果,创设情景,激发学生兴趣,培养学生的观察、想象能力。在生物教学中运用Flash动画,能起到事半功倍的作用。 Flash动画可以自己制作,也可以从网上下载。自制Flash动画进行教学优势较大,这样教师可以结合本人教学的经验,能更好的把握其形式和内容,可以根据学生特点和教学内容特点,使制作的Flash动画内容更加适合生物情景教学的需要。如可以自制“水螅的出芽生殖”“细菌的分裂生殖”等。在讲授“腔肠动物”一节讲到水螅的生殖时,可以向学生演示自制的Flash课件“水螅的出芽生殖”。动画中,水螅的母体上渐渐长出一个小芽,小芽长大,当长成一个小水螅后,从母体上脱落下来,从此这个小水螅开始了新生活。课件中设置有播放、暂停及重播按钮,教师可以根据教学需要进行控制,可以重播,也可以暂停插入讲解。 虽然自制课件适合自己,但教师把要用的课件都做出来是不可能的。平时上网时注意把与生物教学有关的课件下载下来,需要时可以方便使用。例如,笔者下载了课件“细胞”“光合作用”“气体交换”等。当讲授“细胞”一节时涉及到细胞的生理活动,即细胞的吸水与失水。如果采用以往的教学手段,讲课时总是用挂图或模型,且要带上实验器材给学生演示,翻来复去地讲多遍,仍有学生不理解。现在用下载的Flash动画来显示整个细胞吸水与失水的过程,既简单又快捷,而且由于使用大屏幕投影,即使后排学生也看得真切、看得明白。必要时加上教师的讲解,整个教学难点就迎刃而解了。 三、自制PowerPoint课件创设教学情景 与文字教材、传统的挂图、投影片等教材相比,多媒体课件具有表现力强、交互性好、知识的组织形式更佳、信息量更大等优点。在市场上购买的课件有时不太适合自己教学,教师可以根据需要制作教学课件,而电子幻灯片PowerPoint是现代教育技术中制作简单、使用方便的一种技术。 利用Microsoft PowerPoint制作课堂教学幻灯片,既可以声、文并茂地向学生展示教学内容,同时PowerPoint还有许多优点----不仅可以显示文字、图片,还可以播放声音、制作动画效果,在需要时还可以进行超级链接,方 便地链接到需要的内容;它可以插入背景、插入音乐,在教学中使用效果也相当好,并且可以按照自己的教学思想、教学理念、教学方法设计整个教学课件的内容。如在讲“种子的结构和成分”时,笔者用自制的PowerPoint课件“种子的结构和成分”,课件中插入了很多种子的结构图片,不但清楚地讲解了双子叶植物菜豆种子和单子叶种子植物玉米种子的结构,又将它们的胚的各部分进行了对比,让学生清楚地了解菜豆种子和玉米种子之间的相同点和不同点,在PowerPoint课件中插入验证种子各种成分的实验录像,更让学生身临其境。在讲授这节课时,利用自己制作的课件,可以使教学重点和难点轻易地得以解决。又如讲授“人的神经系统”一节课时,由于神经系统比较抽象,且概念较多,学生平时很少接触这些东西,不好理解,所以把“神经元的结构模式图”“脑和脊髓里的灰质和白质”“神经冲动传导的示意图”等制成PowerPoint课件,利用它们进行教学,可以让学生感受到色彩鲜明的图像,吸引学生注意力,提高学习兴趣,使学生视觉和听觉并用。课件中还补充了大量的练习题,扩大了课堂知识的容量,提供了学生课堂练习的机会,帮助学生巩固所学知识,在课堂上就可以很好的解决重点、难点。。 四、利用电视录像进行生物情景教学 如果说Flash动画是形象逼真地表现生物的生活状态的话,那么电视录像则是把活生生的生物现象重现在学生眼前,它在生物情景教学方面有着巨大的优势。恰当利用电视录像创设与教学内容相吻合的情境教学,使学生身临其境,受到感染和启示,可以充分地激发学生的学习兴趣和求知欲望,使学习变得轻松愉快,收到很好的教学效果。 教师应当在平时注意生物录像资料的收集,可以从电视上录制到很多能用于生物教学的内容,如中央电视台“人与自然”的部分节目、中国教育电视台的生物课堂以及各地电教馆的教学实验录像带如《动物解剖》和《植物实验》,还可以购置如《趣味生物奥秘》《海洋馆》《鸟的世界》等录像光盘;如果有校园网,还可从网上下载教学录像,如笔者从河南大学网站上可以下载生物科教专题“人类生殖”“细胞”“生物的形成”等录像内容。结合教学内容,合理地运用录像能收到很好的效果。 例如在讲授鱼类、两栖类、鸟类等课时,可以使用这些录像带,这些录像资料使用很方便,效果也很好,可以为学生创设生动的、更加接近现实生活的教学情景,能把学生带入神秘、奇妙的生物世界,引导他们主动学习。在笔者讲到海洋鱼类时,播放了《海洋馆》,学生看得如痴如醉,神情专注。又如,讲鱼类解剖时,教师不可能把鱼缸搬到课堂上,即使能搬,坐在后排的学生也不一定能清楚地观察到细节,这时用录像带播放鱼类生活的镜头,展示鱼在游动时鱼背鳍的作用、尾鳍的作用、腹鳍的作用,这种教学效果比观察真鱼还要好。讲解鱼的解剖时,播放解剖鲫鱼的全过程,电视录像中详细讲解了解剖鲫鱼的方法,镜头还展示了鱼体内部结构和解剖的细节等。在播放的同时,教师可以暂停进行讲解,强调重点,也可倒过来重复播放,让学生多次观看重点难点内容。这种教学方法,学生容易接受也乐于接受,课堂教学效果非常好。 初中生物教学论文:初中生物学的三类实验课教学 在初中生物学实验教学中,选择适合于教材内容和学生认知特点的实验方法是至关重要的。从初中生物学实验的内容来看,主要有形态解剖实验、分类实验和生理实验三种;从实验的类型上划分,可分为学生分组实验、教师演示实验和实习三种,而其中学生分组实验所占的比例最大。根据初中生物学实验教学内容的特点,可将学生分组实验分为验证式实验、同步式实验和探索式实验三种类型。 1验证式实验----先教课后实验 验证式实验是以验证为目的,先讲新课后的实验的一种方法。其基本的程序是:复习知识教师示范或讲解操作学生动手实验验证知识。这类实验一般编排在有关课文之后,所需要的基础知识很多,观察操作要求较高,实验的内容比较复杂。例如:教师用两课时讲授植物细胞的结构和功能,然后利用两课时组织学生仔细观察细胞并做实验。此外,像“观察根尖的结构”、“观察叶片的结构”等实验也采取这种方式进行教学。 在验证实验课中,实验的内容都是学生已知的,实验课的程序和知识脉络比较容易,通过实验能起到验证和巩固知识的作用。但是,从培养学生的生物能力来看,它的不足之处是结论和程序都是学生已知的,只是“重新体验其过程”而已,不利于学生创造能力和思维能力的培养。 2同步式实验----边教课边实验 这类实验把讲授新课和实验结合起来,讲课与实验操作同步或交替进行,即讲授内容与实验内容是同步的。它一般编排在有关课文之中或之后,所需的基础知识较多,并且实验的内容与讲述的理论知识关系相当密切,学生需要通过实验获得一定的感性认识之后,才能将观察结果上升为理性认识,又培养了学生的实践能力。如:“观察种子的结构”、“观察叶芽的构造”、“观察花的结构”、“观察水螅”、“观察蚯蚓”、“观察常见软体动物”、“解剖青蛙”和“解剖鲫鱼”等,均可采用同步实验的方式进行实验教学。 在同步式实验中,教师要把教授新内容的任务和实验课的任务融合在一起,通过科学研究的过程使学生学习生物学基础知识,同时培养其基本技能和能力。因此,此类实验课教学程序的设计以及教学内容的合理组织尤为重要,是实验课成败的关键。首先,教师应精心设计好本节课的教程,做到手段多样而不繁琐,内容丰富而不杂乱,即:将实验的观察、操作等环节穿插于讲述、理解、思考与总结之中,并力求两者衔接自然而合理,做到教学思路清晰,知识脉络一目了然,符合初中学生从感性到理性的认知规律。以“观察水螅”一节课为例:本节课的知识点有5个,即:①外部形态;②内部结构;③捕食和消化生理;④神经结构与应激性;⑤生殖生理。围绕知识点,教师可设计这样的达标程序: 教师设问:水螅有什么样的外形与体色?学生观察实物并 回答教师展图并板书总结:水螅形态结构特点。 教师设问:水螅体壁有几层细胞?体内有什么结构?学生 用显微镜观察纵切片学生回答教师展图、解释、补充板书总结:双胚层与消化腔。 教师设问:水螅如何捕食和消化食物?学生亲手释放活水 蚤喂水螅,并观察其捕食行为学生回答教师补充、总结:捕食消化。 教师设问:用探刺活水螅不同部位,它有何反应?学生操 作并观察学生回答教师解释总结:神经网及其特点。 教师设问:水螅用什么方式生殖?学生观察水螅的芽体 教师归纳:出芽生殖。 在以上整个达标过程中,教师的讲述与学生实验的组织条理清楚,学生眼、手、脑和耳并用,求知欲和主体意识得到充分的调动。是一种行之有效的实验方式。 3探索式实验----先实验后讲课 探索式实验能充分体现启发式教学思想,是实践论在教学中的实际体现,它充分利用学生对新奇事物进行探索、调查、研究的心理,由教师向学生提出课题和实验方法,学生积极主动地去操作、观察、思考和得出结论。其教学程序是:实验观察讨论分析获得结论。 这类实验一般编排于相关课文之前,所需要的基础知识不多,实验材料易找,实验操作程序简单,实验方法通过学生自己阅读就能掌握。如:“探究种子的成分”、“绿叶在光下制造淀粉”和“脊蛙反射实验”等均适合用这种方式教学。 这类实验课,把传授基础知识,训练基本技能和培养学生的能力三者统一起来,有利于激发学生探索真理的欲望,使学生直接体验获取知识的过程,促使学生主动探索、开拓思维、求实创新,从而促进学生创新精神的培养和实践能力的提高。 在这类实验课中,教师的引导尤为重要,教师应巧妙设疑,充分激发学生的兴趣,以引导学生在探索中完成实验。 初中生物学实验教学是中学生物学教学的有机组成部分,是实施素质教育的良好课堂,应得到重视和加强。生物学教师应在这方面进行大胆的探索和实践,总结出适合于这3类实验课的教学方法、教学模式等,真正发挥生物学实验教学的功能,从而提高实验教学的质量。 初中生物教学论文:关于初中生物概念教学的几点探讨 【摘要】概念是生物学习的基础,也是生物学习中最重要的组成部分,由于其本身的抽象性、理论性,概念学习一直是初中生物教学的一个难题。老师要充分尊重学生的特点,采用适合学生的理解的教学方法,帮助同学们进行概念的记忆与理解。本文从联系事实、实验探究、类似概念对比等几个角度介绍了初中生物概念教学的具体措施。 【关键词】初中生物教学 概念教学 一、联系生活,让事实成为学生概念学习的支撑 根据不完全调查显示,有四分之一的学生希望老师在进行概念的教学时能够联系生活实际,的确,生物对初中生而言是一门陌生的课程,但是他们对生活中的一些与生物相关的现象并不陌生,老师可以使用这些事实来作为学生概念学习的支撑。为学生提供丰富的生物学实例和感性材料,帮助学生从这些感性的认知中抽象概括出生物学的基本概念,最终形成一种理性的认知。例如当学习“绿色植物的一生”时,学习的难点之一就在于种子、根、茎、叶、花、果实的结构和功能,学生对这些生物学专有名词不熟悉,对植物各个器官的功能也没有一个理论性的全面性的理解,老师可以带领他们对生活中的一些植物如豆芽、菠菜叶、橘子等进行解剖实验,用显微镜观察,引导学生去观察不同的植物都有哪些组织结构,不同的组织结构有哪些功能,这些功能在生活中的体现是什么。可以将实验的现象、结论整理成表格,让学生进行归纳分析,最终从实验中概括出器官的概念,即由多种组织构成的,能行使一定功能的单位。与事实、生活相联系的学习方式不仅能够让学生感受知识形成的过程,加深他们的印象和理解,还能够锻炼他们观察、分析的能力,促进学生认知能力的提高。 二、通过实验研究来加深学生对概念的理解 生物学科作为一门科学性很强的学科,实验是其基本要素,也是生物学的基本语言,有68%的学生都希望在概念教学的同时辅以实验教学。老师要抓住实验与概念的结合点,让学生在实验现象的观察中去理解概念的内涵,从而去思考、掌握概念。例如在学习植物的生存环境时,老师可以给一些指导,让学生自己去观察,那些长在树荫上下的植物大多叶片比较小,而那些有明显主干的植物大多长在阳光比较充足的地方,让学生自己去观察阳光、水、土壤等不同的因素对植物生长产生的影响效果。又如在学习生物最基本的单位——细胞时,书本上有观察洋葱表皮细胞的实验,但是这样的实验实际意义不大,老师可以将人口腔上皮组织细胞观察实验与洋葱表皮观察实验进行对比。在观察人口腔上皮组织细胞时,第一次观察后可以将生理盐水换成清水再观察,让学生思考为什么人口腔上皮细胞在清水环境中会破裂,而洋葱的表皮细胞不会,同时引入动植物细胞的区别的概念,原因就是植物的细胞壁对细胞的形态有保护和支持的作用。通过这个实验,不仅让学生对于细胞的相关概念有了一个更深刻的了解,学生对于细胞壁与细胞膜在结构与功能上的区别也有了一个更全面的认识。 此外,老师还可以通过一些探究性的实验,让学生通过实验的观察自己总结生物学概念和规律,形成一个自我的认知体系。探究性实验是一种全新的教学理念,由老师指导学生动手,将义务教育的内容与科学探究相结合,重证据、重数据、重分析判断。例如在学习生物与环境的关系时,老师可以设计一些探究性的实验让学生去完成,如让学生探究水温与金鱼的呼吸次数,通过金鱼鳃的开闭来计算呼吸的次数与频率,通过控制水温的变化来观察实验现象。让学生在观察中自己记录数据,最后将数据以图形的形式表现出来,那么环境对生物的影响也就一目了然了,老师再用语言将概念表达出来。这样的教学方式有助于培养学生的探索精神与创新精神,能够激发学生的内在动机。 三、进行概念的对比学习,避免概念的混淆 在生物的学习中,需要掌握的概念有很多,而这些概念要么在字面上具有相似性,要么在表述上、过程上有相似性,学生很容易混淆。例如细胞的分裂和分化、植物的呼吸作用和光合作用、动物细胞的基本结构和植物细胞的基本结构等,这些都是比较容易混淆的概念,老师针对这些概念可以进行对比教学,突出两个概念中的不同点,让学生更能够掌握概念的本质。例如在光合作用与呼吸作用的学习中,老师可以对这两个现象发生的 件、场所、原料、产物能量变化等都进行一个对比,光合作用是在叶绿体中发生的,而呼吸作用是在线粒体中发生的,光合作用只有在有光的条件下才能进行,而呼吸作用有光无光都可以进行,光合作用产生淀粉和氧气,而呼吸作用产生水和二氧化碳。另外也可以通过一些简单的图形对比来明确不同的概念,如图,图形的第一部分是细胞分裂的过程,特点是细胞数目的增多,而第二部分是细胞分化的过程,特点是细胞在形态、结构、生理功能上形成一定的差异。通过这样简单的小图片,让学生对两个概念的区别一目了然,掌握起来自然更清晰,不容易混淆。 四、运用概念图,帮助学生构建概念体系 概念图的运用是一个阶段性的学习方法,是一种总结和温故知新。老师在每一单元、每一章节的学习之后,都可以和学生一起构建单元体系的概念图,将平行的概念、从属概念等进行归纳和对比,形成一个知识体系。这样有利于促进学生知识的整合,掌握知识之间的内在联系,将相关的概念进行对比学习还容易让他们加深不同概念的印象,促进学生思维的发散。 初中生物教学论文:优化初中生物教学措施,打造高效课堂 摘要:初中生物课堂是生命的课堂,是探索大自然间万事万物变化的课堂,而初中生物教学也应该是具有生命力的教学方式,不能拘泥于陈旧的教学手段和教学思想,也不能简单地将书本中的知识灌输给学生,而应该扩展学生视野,采取更高效的教学方法,让学生在初中生物课堂中体验到生命的运动,体会到课堂的活跃,也学习到更多的知识。教师可以运用情境教学、分层教学、开放教学以及实验教学四种教学方法,使得以学生为本的新课标教学理念被融入到生物课堂的教学中,打造高效的生命课堂。 关键词:高效课堂 初中生物 教学方案 实践对策 初中生物是一门实验学科,与人们身边的生活密切联系,并且涉及周围生活的各个方面。在初中生物教学中,新课程标准不断要求教学课堂应该“以人为本”,提升学生的独立思考能力、实践能力以及分析问题和解决问题的能力等。下面,我将对四种教学方式加以研究,探索属于生命初中课堂的教学方法和措施。 一、情境教学,提高学生的参与度 情境教学是提高学生学习积极性,并提高学生学习参与度的一种方法。情境教学法,可以创造贴近生活实际的教学环境,让学生注意关注生活,体会生活中的一些细小现象以及生物的变化奥秘,激发学生探究知识的好奇心以及解决问题的能力;还可以创设问题情境,引导学生进一步地展开初中生物的学习,一步步地引导学生学习到生物知识,并提升学生的思考能力和创新能力。 比如,在学习“血液的循环”的相关知识时,教师可以利用多媒体创设真实的循环情境。利用动画效果,展现血液循环的整个过程,可让学生有更加直观、更加清晰的认识。同时,教师讲解出体循环与肺循环之间的不同范围,以及循环过程的不同。利用多媒体进行情境教学,让初中生物的学习更加便利与直观,学生可以在观察学习之后,对血液循环的认识更加清晰,更加明了,增强了学习的效果,提升了教师的教学效果。教师还可以展开问题式的情境教学,在课堂上顺应时机地对学生展开提问,激发学生进行思考和探索。比如,在学习“昆虫的生殖与发育”的相关知识时,教师可以进行引导式的提问:“昆虫的有性生殖有几种方式呢?其中我们知道有变态发育,那么不变态发育与它有什么区别?”等等。通过问题,引导式地进行初中生物的教学。情境教学,教学思路清晰,并且能提高学生的积极性,让学生更高效地学习到知识。 二、分层教学,注重学生的差异性 分层教学,注重学生的差异性,在一个教学课堂中,班级中会有很多学生,而这些学生由于其所处的家庭环境、接受能力以及基础知识的掌握各不相同,就导致他们对新知识的掌握能力不同,其智力发育和接受知识的速度不同。针对这种情况,教师就可以展开分层教学,关注脚步慢的学生,提升学习优异的学生,给予学生最大的尊重。对学生教学目标、教学作业、教学辅助、成绩考核进行不同的分层,让学生都获得更大的进步。 比如,教师可以将学生分为优良中差这四个等级,并设定不同的教学目标和教学作业,在课下对学生进行不同的辅导。对成绩好点的学生,可以促进学生广泛阅读,深入涉猎,并且对生物实验、生物理论等各方面的知识进行扩展,让他们获得更大的提升。对成绩差点的学生,进行补差辅导,并且从学习信心、学习作业上对其进行鼓励和辅导,帮助其掌握基本的教学知识,达到基本的教学目标。分层教学需要生物教师倾注更多心血在教学研究上,给予学生尊重,让学生自己能获得信心,不断地努力,获得提升。 三、开放教学,创新学生的认知度 开放式教学,对于现在的传统教学是一个巨大的挑战。在面对巨大的升学压力以及学业压力的情况下,开放式教学需要注意开放教学的适中度,也需要考虑与实际教学环境的匹配度。而我们在讨论问题的开放式教学的过程中,是以动态的、差异的、开放的教学思想为指导,实现教学目标、教学组织、教学内容的动态性和开放性。相比于传统的统一性教学,开放式教学过程将抑制学生创造力的束缚释放开来,并使得学生能放飞想象的翅膀,实现动手操作,找对学习方法,以适应不断变化的生物知识学科。 比如,教师可以带领学生亲自去感受一下生物的变幻无穷和种类繁多。在学习草本植物和木本植物的相同点和不同点、多年生和一年生的植物的异同、单子叶与多子叶器官之间的差别时,教师都可以带领学生亲近大自然, 去观察生物的千奇百怪与无穷变化。在学习环境的污染与保护时,教师可以带领学生深入工厂观察,研究校外的各个污染点,对污染源头进行调查研究,让学生真正理解环境污染产生的原因,以及带给人们生活和生产诸多的危害,以及针对这些污染源、污染渠道,制定出相应的污染解决对策,让学生通过实践学习和探究,了解世界的生命力,了解我们身边的真实生活。通过开放式教学方式,学生能更加深入地了解生物,产生对生物知识世界的探索欲和好奇心。 四、实验教学,满足学生的求知欲 实验教学问题可能是老生常谈的问题,我们在教学方法与方案的讨论中,经常会提到实验教学问题的重要性,但是真正的落实情况也未可知。实验教学,需要注重实验开展的可行性,不能使学生对实验产生畏惧,而应该采用启发式和引导式的方式,带领学生探究知识的奥秘。实验过程应该简短而精悍,并且实用而有价值,有针对性地开展实验,才能提升课堂效率,有效利用时间,让学生掌握更多的知识。 比如,在学习“观察人体的基本组织”这一相关知识时,可以展开“用显微镜观察人体的四种基本组织切片”的生物实验。由教师引导学生进行生物实验,并进行边解说,边提问,边演示,边指导的生物实验方针。在该实验中,需要注意的是显微镜的基本使用方法,以及上皮组织、肌肉组织、神经组织、结缔组织这四种基本组织的不同点,并结合书本上的表述,对这四种基本组织进行观察,找出对应的落脚点,从而对书本知识进行了实践认证。并且通过该实验,能让学生亲自解答心中的疑惑,获得更高程度的学习认知。在生物课堂中,由这样的小型生物实验,是对理论的深入了解和学习,并且可以满足学生的求知欲,让学生对知识了解得更加透彻和深刻。 初中生物教学论文:加强初中生物实验教学 [摘要]生物是一门以实验为基础的学科。教学中要帮助学生形成生物学概念,获得生物知识和实验技能,培养观察和实践能力,培养实事求是、严肃认真的科学态度和科学方法。在教学中,教师通过实验教学多方面激发学生的学习兴趣,充分调动学生的非智力因素,同时要规范实验步骤,注重观察实验现象,强化课内外实验,在提高学生学习成绩的基础上更要培养他们的实践能力与创新能力。 [关键词]初中生物 实验教学 探析 加强 在教学中如何唤起学生的学习情感,提高学生对生物学习的兴趣在如今的初中生物教学中显得非常重要。教师通过树立幽默形象、联系学生的生活实际、恰当运用类比并设计有趣的活动,能使学生喜爱学习,快乐学习,突破教学难点,促进学生学习的积极性和主动性。 1.发挥实验教学的作用,激发学生的生物兴趣 在生物实验教学中,要想激发学生的学习兴趣,教师必须解放思想,更新观念,放开学生的手、脚,不要牵着学生一步一步地走,让学生去模仿,教师要相信学生都能成功的完成实验,允许学生实验失败,鼓励他们从失败中找原因,直至实验成功,要让学生从实验中品尝到成功的喜悦。但在放手实验时,首先要让学生带着明确的目的去实验、去探究,把知识从实验中体会出来,然后引导学生总结实验结论,这样既体现了教师的主导作用,又发挥了学生的主体作用,才能充分调动学生学习生物学知识的积极性。实验前先将实验步骤由繁化简,再指导学生在预习中抓住每一步的关键,并在每个实验步骤中规范操作,这样才可以收到好的实验效果。但学生在实验中往往重视操作,忽视观察、分析。例如,在观察单子叶植物与双子叶植物的形态、结构时,首先向学生强调两种植物的显著区别:①叶脉的结构:平行脉与网状脉;②茎的结构:有无形成层;③种子胚的结构:一片子叶与两片子叶。学生按照老师提出的要求去观察,就能达到观察的目的。 2.运用简易方法,做好初中生物实验 模拟生态法以少量活体生物完成量大的生物实验,教师在《探究影响鼠妇分布的环境因素》的实验前到灌木丛问,铲取地表的潮湿、疏松、富含水分的落叶、泥土,装在较大号的黑色方便袋中装至半袋处。当学生捉到鼠妇交到实验室时,就将它们放入袋子里的泥土上面,袋口敞开,袋身竖起向上,这样鼠妇自然会好好的生活在袋子里面,不会跑出来也不容易饿死。每次实验后都将收回来的鼠妇放入袋中,若时间较长,泥土有发干的现象,则向泥土中洒入适当水分保持泥土和落叶始终呈湿润状态,这样采来的鼠妇可保存一个多月。运用此种方法,原本只够一个多班使用的鼠妇现在就可满足近十个班实验之用,且最后一个班级完成实验后还留下一活的鼠妇让学生放回适宜的生态环境中。替代法克服药品或器材差缺的困难。比如在使用北师大新世纪版《生物学》七年级下册的教材,其中的第一节课就要运用吲哚酚试剂检测维生素c,然而上级部门目前还没有为初中生物实验配发这种药品,市场上也无法购买到。于是在多次实践中,我总结出运用0.01%的高锰酸钾溶液或医院用来消毒的碘伏就可代替吲哚酚试剂而很好地完成褪色反应。高锰酸钾和碘伏在一般的药店或村的卫生室都能买到,且价钱便宜,用量也少。应用此法,几乎所有的学校都能很好地完成这个看似无法完成的实验。实践证明,对于条件较差的学校以下方法也是比较实用的:米汤代替《探究唾液淀粉酶对淀粉的消化作用》中所需要的淀粉浆糊;84消毒液代替《制作叶脉标本》中需要的漂白剂;野油菜花或红菜薹的花或白菜花代替冬季做《解剖和观察花的结构》实验中难以找到的桃花;米豆腐代替《研究细胞大小与物质扩散的关系》中所需要的不易购买到的琼脂;配制斐林试剂检测葡萄糖以取代使用现在还无法买到的尿糖试纸检测葡萄糖;做植物的呼吸作用实验时,用校园内的杂草或灌木叶取代小麦种子,能够在一次性做好多组对照实验的同时节省一定数目的实验经费;用嫩的紫花茉莉等植物的叶取代香蕉也能做好《dna的粗提取》实验;用市场上销售的白醋代替稀盐酸清洗盛过石灰水的试管、烧杯等玻璃仪器其效果比较好,同时也比较安全。 3.通过实验教学,培养学生发现问题、解决问题的思维能力 通过实验教学,提高学生分析问题和解决问题的能力。爱因斯坦说过“提出一个问题比解决一个问题更加重要,因为后者仅仅是方法和实验过程,而提出一个问 题则要找到问题的关键、要害。”发现问题是解决问题的起点,而且也是解决问题过程中的一种动力,它孕育着希望的光芒、美好的情景,我们在教学中要尽量鼓励学生积极开动脑筋,希望他们通过自己不懈的努力和辛勤的劳动去发现问题。合理安排和组织实验,培养学生理论联系实际的能力。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,学生在理解的基础上掌握,避免了死记硬背。 总之,在生物教学中,教师如果能采用各种生动有趣的实验,把“外在”的信息,即生物课题以新奇的方式揭示在学生面前,能使课堂气氛活跃,引人入胜,从而培养学生的学习兴趣,并在乐趣中获得知识,巩固知识。这样的教学方法,无疑会产生良好的效果。更要理论联系实际,在实践中学知识、用知识。为生物学的研究、发展奠定坚实的基础。 初中生物教学论文:浅议加入中考理科实验考核背景下的初中生物实验教学 我地区从2010年开始将生物实验操作考试加入初中理科实验技能考核,我参加了淮安市4月17、18日的理科实验考试的监考工作,经历了两天的繁重、紧张的考试,对自己今后的实验教学进行了深入思考:如何强化实验教学的地位,改变学生轻视、惧怕实验的态度,如何改进实验教学的方法、提高实验教学效率,这些都是当前理化生老师所面临的重大课题。 1.更新传统观点,改变陈旧意识 长期以来,许多老师、学生对实验的教学重视程度不够,加之生物实验操作没有加入到初中理科实验技能考核中,因此老师和学生的重点就放在如何提高中考实验题目的应试技巧上,而忽视动手操作能力的培养。长期的这种重理论分析而轻视实验操作的训练,是导致高分低能的真正原因。特别是一些边远地区的学校,由于实验器材不足、实验条件落后,课本上的许多实验是以老师讲解为主,最多也只是演示而已。因此通过这次加入中考初中理科实验技能考核,让所有的老师和学生都对生物实验教学重视起来,是改变过去讲实验、背实验的不良局面的非常好的契机。 2.创造实验条件,开发实验资源 近年来,学校的实验条件比以前有了很大的改善,添置和更新了大量的实验器材,这就为加强学校的实验教学创造了非常好的条件。可是对以前的和更新的仪器进行归纳整理后,老师们发现许多课本上的一些实验还是无法用现成的实验器材来满足,因此不断地利用自身的优势开发一些实验资源显得十分必要。 如:苏科版生物教材中有许多“diy”,这些活动其实就是一个个小实验,学生对于活动的参与程度和热情都非常高,也制作了大量的相应的模型,像“细胞模型”、“组装人体模型”、“制作蘑菇的孢子印”、“自制粘蝇纸”,等等。教师可对这些自制的模型进行评比和收集,积累大量的实验资源。 3.改进实验方法,创新实验模式 实验教学的最大魅力在于它的感性认识强,形象直观。但是课本上有许多实验,老师在做的时候发现效果不明显也不理想。因此,改进一些实验的实验方法,既可起到锦上添花的作用,又能激发学生的探究欲望。 如:制作叶下表皮临时装片,观察气孔的试验中,用青菜叶制作起来不容易撕下下表皮,用桂花叶制作气孔观察不明显,而用菠菜叶则既容易撕下下表皮,又可以观察到清晰而又明显的气孔。 教学模式的改变也会让实验教学收到令人意想不到的效果,教师可以将学生从课堂带入实验室,也可以将学生从实验室带入野外。如:在学习“地面上的植物”时,我将学生带到校园里,让他们观察校园里各种植物的形态。学生有了非常直观的感受,进一步加深了对课本知识的理解,并注意爱护校园里的一草一木,提高了保护生物、爱护环境的生物学素养。 4.加强科学指导,力求规范操作 通过参与这次理科实验考试的监考工作,我发现有相当一部分学生实验操作不规范,在实验过程中丢三落四,这跟老师不重视平时要求和动手操作少有直接的关系。如在显微镜观察实验中,忘记先对光就开始用装片观察,使用的物镜没有转动到低倍物镜上,观察完之后忘记收镜,装片没有取下来,等等。 因此,教师在强化实验教学的过程中,一定要对学生的实验步骤进行科学的指导,对他们的操作严格规范。既不能犯科学性的错误,又不能忽视操作过程中的细节。只有平时严格要求、科学训练,才能真正地提高学生的动手操作能力。 5.激发学生兴趣,提高教学效率 兴趣是最好的老师,初中生有着天生的好奇心理和强烈的求知欲望,而实验就是打开孩子通向科学殿堂大门的钥匙。无论是通过老师科学合理而又引人入胜的演示实验,还是学生自主、合作的探究实验,一旦学生的兴趣被调动起来,他们就会深深地爱上实验,爱上科学。 激发学生对生物实验的兴趣的途径有很多,如:认真上好学生接触生物的第一次实验课,为以后的实验教学播下良好的种子;开放实验室,让学生在实验室里自主地探究,沉醉在实验 的神奇与美妙之中;适时而又恰当的鼓励,也会增强学生做好实验的信心,为将来的更深、更高层次的学习打下扎实的基础。 6.强化节约意识,培养多种能力 在这次参与理科实验考试的监考过程中,在鉴定食物成分的实验过程中,我目睹了以下一些现象。 现象一:学生1,拿起一大块馒头,就往上滴满碘酒,结果就看见黑乎乎的一大片。这个实验本应该取一些馒头碎屑,放在载玻片上,滴上一滴碘酒,观察馒头碎屑发生的变化。 现象二:学生2,端起鸡蛋清,往烧杯里倒上半杯,然后加满开水,差点烫着自己。这个实验本应该是用滴管取少量的鸡蛋清放在烧杯里,加少量的开水并迅速搅拌,观察现象。 现象三:学生3,拿起一大张滤纸,用花生挤压后,顺手就把这张滤纸给处理掉了,毫无节约意识。 培养学生的节约意识非常重要,而生物试验中的许多操作恰恰能体现学生的节约素养,教师应有意识地加以重视,如:将馒头用刀切成小片,这样就好取;将碘酒加以一定比例的水稀释,既不影响观察又节约材料;将鸡蛋清加以一定比例的水混合,既容易取,又节约鸡蛋;把滤纸换成小的或裁成几片,等等。在平时的教学中与学生一起探讨,既能让学生加深知识的掌握,又能让学生强化节约意识,潜移默化地培养学生的节约素养、思维能力、思考能力、动手能力。 冰冻三尺非一日之寒,提高实验教学的效率、增强学生动手操作的能力,对于中学生物老师来说任重而道远,但只要不断反思、不断总结、不断创新,就能探索出一条适合自身特点的改革之路。 初中生物教学论文:初中生物实验课教学初探 摘 要:笔者通过预习指导,现场操作示范及实验操作考查等方法,强化了生物实验课教学,使毕业会考优生率达90%以上。 初中生物新教材学生课堂实验共37个,这充分体现了生物教学大纲指出的“生物学是一门实验科学,观察和实验是学习生物科学的基本方法。”努力创造条件,结合学生心理、生理特点,克服困难,完成大纲、教材规定的课堂实验教学,培养学生的能力,发展智力,提高学生素质,提高生物教学质量,是我们生物教师的责任。自己经过三年的初中生物实验课教学实践,谈几点体会。 1 明确实验目的,激发学生学习动机。 心理学告诉我们,目的是人采取行动的结果,而动机则是激励人去行动的动力。学生明确实验目的,自觉地产生动手实验的内部动机,实验效果就会很好。但是初一、二年级学生好奇、好动,对实验陌生。有的学生认为上实验课好玩,缺乏科学态度,有的学生认为升学不考,学习目的不明确,这些都给实验课组织教学带来一定困难。因此实验前除要求学生明确教材上的实验目的外,还要明确该实验在生产、生活等方面的实际应用。如上显微镜使用一课时,提出医生对贫血、癌症等疾病的诊断,除看、问、查以外,还要通过化验,用显微镜、电子显微镜等对病人患病部位的细胞组织等进行病理诊断,才能得出结论。没有科学手段会使病人误诊,严重时会危及生命,造成不可弥补的损失。同时介绍显微镜在工、农、医学方面的广泛应用,以此激发学生学习动机,树立科学态度,提高学习兴趣,这样有利于克服组织教学难的问题。 2 指导学生掌握实验步骤的方法,规范操作。 实验步骤是学生动手规范操作的要领,只有理解、掌握才能规范操作,实验才能成功。因此实验前指导学生预习,将实验步骤由繁化简,抓住每一步的关键词语串通于实验步骤之中可以收到好的实验效果。如显微镜使用过程中的“三个一”:一、安放距桌边一掌(5-7cm);二、对光要目(目镜)物(物镜)通光(通光孔、光源)一直线,光强用平面镜,光弱用凹面镜;三、观察时标本对孔正中距离物镜一厘米,视野中出现标本颜色或杂质时观察目标即将到位,微调粗旋镜升降,细旋校象清晰,找不到目标时缓缓移动玻片标本即可找到。教师规范操作一步,边讲该步的注意事项,边让学生模仿操作一步,教师巡视,及时表扬规范操作快而且准确的学生。纠正错误操作,如用左眼观察时,纠正学生用右眼观察或闭着右眼的习惯,转动转换器时,纠正扳物镜的错误操作。这样学生很快对好光,观察到标本在视野中的图象。用完显微镜擦干净外表。转动转换器,把物镜偏两旁,放回镜箱原处。制作临时装片的实验,先将擦滴取展盖染的实验步骤写在黑板上,让学生看书了解每一步的涵义,圈上关键的词语,教师再讲每一步的涵义及注意的问题,边操作边叫学生模仿操作。然后强调注意事项。滴一滴清水,太多易外溢,太少易出现气泡。取材薄而透明透光易观察,展平防重叠,轻盖防气泡。气泡与细胞的区别,气泡圆边厚黑,中间亮白,轻压变形。这样学生很快掌握步骤、要领,在显微镜下观察到自己制作临时装片中的细胞,认识细胞壁、细胞质、细胞核(细胞膜紧贴细胞壁,在光镜下看不见),然后绘出细胞结构图。这样学生就达到了实验的目的要求,兴奋不已,终生难忘。 初一九八级一班59名学生中有32名学生在北碚区初一下期末统考作文《我最难忘的一节课》题目中写了《我最难忘的一节生物实验课》。生动地说明了生物实验课对学生产生了很好的教学效果。 3 指导学生观察实验现象。 学生在实验过程中规范操作是进行实验的基础,而对实验现象的认真观察,是达到实验的目的、探索实验结果的关键。但学生在实验中往往重视操作,忽视观察、分析。如在解剖鲫鱼的实验过程中,学生认为解剖完了,实验就做完了。针对这一问题,我在实验前编好实验指导,要求学生预习实验时准备好硬纸板,在一定的位置写上鲫鱼各器官、系统的名称。做解剖鲫鱼实验时,先让学生观察鱼的各种鳍在游泳中所起的作用。然后,按步骤规范操作解剖,将观察后的器官,系统解剖放在硬纸板写好的相应位置上,并在实验指导的空白处填上相应的结构及功能,教师检查评分。我在下一节课前5分钟小测验,结果181名学生有160名均在90分以上,其余在80分以上。这样通过学生动手、动眼、动脑、观察、分析思维,培养了学生认真的科学态度,掌握了知识,提高了能力。 4 对教材要求掌握、难度大的实验进行考查。 我们在初九七级4-6班,初九八级1-3班进行了实验考查,如用显微镜观察植物细胞,探究种子成分,鲫鱼的解剖等。在上完植物的基本结构后,对用显微镜观察植物细胞的实验进行考查,这个实验既考查了显微镜的使用,又考查了临时装片的制作,也考查了对细胞结构的认识,为后面的生物实验打下基础。我参照了高中毕业生物实验考查《显微镜使用和临时装片制作》的方式及评分标准,三分之一的学生在5分钟内完成,评90分以上;多数在8分钟内完成,评80分以上;极个别的学生在教师指导下完成的,评60分。这样通过实验考查,促使学生认真预习、复习、动手操作。对实验操作差的学生及时发现,加强个别辅导,做到人人过关。这样克服实验仪器少、学生多、难于动手的矛盾,提高了学生对学习生物课的兴趣。综上所述,通过实验教学,培养了学生学习生物科学的基本方法,认真的科学态度,发展智力,提高了学习生物的兴趣,从而提高了生物教学的质量。如初九六级3-6班171人参加市毕业会考,平均成绩88 8分,优生率90 2%。其中四班人平94 2分,优生率95%;满分有八人,占全区的三分之一。初九七级5-6班116人,参加市毕业会考及格率100%,平均92 1分,优生率91 5,其中五班人平96分,优生率95%,满分6人。 通过几年的生物实验课教学实践,我体会到生物实验课对提高生物学科的教学质量能起到很大的促进作用。自己决心将实验课的改革,继续深入进行下去,全面提高学生素质,提高生物教学质量。
微生物与免疫学课程覆盖学生面广,在科学研究、社会服务、实际工作及日常生活中均具有重要的应用价值。在微生物与免疫学的发展、实践过程中,我国科学家和世界各国研究人员都做出了卓越的贡献,将他们的案例与课程知识点相结合,不但能使学生对理论知识点产生浓厚的兴趣,也能“润物无声”地提高学生的思想政治修养,发挥“立德树人”的作用[1]。 1思政视域下药学专业微生物与免疫学课程思政建设内容选择 基于此,整理归纳思政素材对于新型教学模式的应用就显得尤为重要,本课程团队经过不断的探索、研究、实践后,总结归纳出微生物与免疫学课程的思政素材库,现进行简单介绍,以期为其他教师提供思路与借鉴(见表1)。 1.1挖掘具有文化自信、人文素养的思政案例 现代免疫学发展了120多年,中国的传统医学在人类与传染病的“斗争”中发挥着重要作用[3]。2020年初发生的新冠肺炎疫情是百年来全球发生的最严重的传染病大流行,在抗疫过程中,中国政府反应迅速,应对及时,保证了疫情没有大规模扩散。这里面有中国的制度优势,其实还有一个独特优势,那就是传统中医药的作用。这其中,“三药三方”就发挥了重要的作用,“三药”指的是血必净注射液、金花清感颗粒、连花清瘟颗粒和胶囊3种中成药;“三方”代表了宣肺败毒方、清肺排毒汤、化湿败毒方3个方剂。清肺排毒汤由东汉时期的张仲景所著的《伤寒杂病论》中的四首经典方剂加减配伍而成[4]。连花清瘟颗粒和胶囊、金花清感颗粒、血必净注射液、宣肺败毒方和化湿败毒方也是传统中医药在防治传染病方面发挥重要作用的代表。 1.2挖掘具有家国情怀、责任担当的思政案例 中国微生物与免疫学的不断前进,离不开许许多多临危受命、甘于奉献的科学家。讲述这些微生物学与免疫学领域专家学者的故事,不但可以培养学生强烈的民族自豪感,还可以较好地培养学生的家国情怀和责任担当。 1.3挖掘具有科学精神、批判精神的思政案例 微生物与免疫学的发展史包括微生物学的经验时期、微生物学的形态学时期、实验微生物学时期和现代微生物学4个时期[5]。在微生物与免疫学发展的4个时期,出现了一系列经典实验或著名学说,这其中也包含着丰富的思政素材。采用学生课前查阅、课中交流、课后讨论的方法学习这些思政案例,不但能使学生感受到科学实验的严谨性,还可以培养学生的科学精神和批判精神。1.4挖掘坚守职业道德底线、严守药品行业规范的思政案例在社会飞速发展的同时,医药技术也在不断变革,越来越多的药品可供人们选择、使用,而各种药品在帮助人类预防、治疗、诊断疾病的同时,也引起了一系列的不良事件。这种种不良或者说有害事件中,最应引起我们警醒的是人为原因导致的药害事件。通过整理、讲述、分析这些药害事件,提醒学生任何时候对生命都要有敬畏之心,在实际工作中要坚守职业道德底线、严守药品行业规范。 2思政视域下药学专业微生物与免疫学课程教学改革方法 在实际授课时发现,微生物与免疫学学生学习的主要障碍是知识点零碎、记忆困难。如讲述“其他原核细胞型微生物———衣原体”时,书上的结构框架为“衣原体的概念、特点;衣原体与病毒、细菌的相似、不同之处;衣原体的生物学特性;衣原体的致病性、防治原则”等四大板块,每一个板块的内容都简单易懂,但学生学习兴趣并不高,只是简单机械地死记硬背,后期通过将理论知识点与我国老一辈科学家汤飞凡教授发现衣原体结合起来,不仅使学生轻松愉快地获取了知识,也较好地培养了学生的家国情怀和奉献精神[6]。思政案例与理论知识点结合的具体案例见54页表2。 3结语 思政案例融合理论知识的目的是提高教学质量,因此思政案例的选择要紧扣教学内容,有启发性、典型性的思政案例能激发学生的学习兴趣和好奇心,加深学生对所学理论知识的理解。 参考文献: [1]汪小又,郭婷,程丹,等.“微生物学与免疫学”课程思政的探索与实践[J].微生物学通报,2020,47(4):1196-1201. [2]梁志宏,明玥.食品微生物学课程思政探索与实践[J].微生物学通报,2021,48(4):1373-1379. [3]林玲,王秀娜,袁军,等.“免疫学导论”课程思政的教学实践探索:以“疫苗的前世今生”为教学案例[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2021(4):148-151. [4]杨玉莹,窦晓鑫,王方园,等.抗新型冠状病毒肺炎“三药三方”之中医理论探讨[J].天津中医药,2021(6):700-705. [5]孙春燕.微生物与免疫学[M].北京:化学工业出版社,2021. [6]马广强,叶荷平,朱金华,等.病原生物学专业课的德育功能探索与应用:以汤飞凡发现衣原体为教学案例[J].中国多媒体与网络教学学报(上旬刊),2021(6):204-206. 作者:杨咪 罗长浩 拓田田 李金金 单位:杨凌职业技术学院药物与化工分院
浅谈医学生物实验教学改革:医学生生物化学实验教学改革研究 摘要:高职高专医学院校最根本的目标是培养技能型、创新型的医学人才,而创新型人才需具备专业的医学理论知识和熟练的临床技能。实验课是将学生所学理论与实践相结合的重要教学环节,也是增强医学生实践能力和创新能力的重要途径。针对生物化学实验教学进行了全面的研究与探索,并进行简单论述。 关键词:医学生;生物化学;实验教学;实践探索 提高医学生的综合素质与创新能力是改革医学教育的重要风向标。生物化学是一门重要的医学基础课程,实验课是增强学生思维能力和实验技能的重要环节。随着新材料、新设备的出现和新理论的提出,生物化学的实验技术已有很大的变化。传统的生化实验教学已不能满足学生需要,医学生生物化学实验教学的改革势在必行。 一、传统医学生物化学实验中所存在的不足 传统的生物化学教学内容比较陈旧,许多实验手段和实验方式都已经不再适用于现代的发展,也很难应用到当今的科学领域。同时,也不再适用于现代的医学教学。以往的实验教学只注重加强学生对基础知识的领悟,忽视对学生动手能力、创新能力和科研能力的培养[1]。 (一)教学内容枯燥单一 教师的教学形式较为单一、教学内容较为枯燥。例如,在学习紫外吸收测定核酸的含量、考马斯亮蓝法测定蛋白质含量等实验中,缺乏对学生独立解决问题和创新思维能力的锻炼与提升,教师只是一味地授予知识,学生本能地吸收知识,学生无法真正地掌握医学生物化学知识的精髓[2]。 (二)缺少充足的实验设备 与以往传统的实验设备相比,现代的生物化学实验设备简单易操作,方便教师教学和学生学习。例如,对蛋白质浓度的检测,现代的科研机构已经可以用更节省样本更精确的酶标仪的方法来进行实验,而传统的医学生物教学实验还在用老式的分光光度计来进行对蛋白浓度的测量[3]。实验设备的老化导致实验场地和设备不能满足实验所需。 二、探索生物化学实验的改革措施 (一)教师要提前对课堂教学内容进行梳理 教师是联结学生和知识之间的纽带与桥梁,教师的教学方式会影响到学生的思维方式和学习方式。不同的教师对实验课的教学有不同的理解和认识,其教学效果也有所不同。教师教学的根本目标是培养学生的创造能力和思维能力,改善教师一味讲解,学生一味接收的状态。教师还要运用启发式的课堂教学方式,提前对课堂教学内容进行梳理。 (二)要以研究性的实验为重点 对于一些常见的病症和对大众身心造成危害的生物化学问题的探究是医学生物化学的主要研究课题之一,学生可以有效对病症进行提前预防,并且提出解决方案,实施医学治疗。例如,血清尿素氮含量对肾衰竭的诊断、转氨酶用于肝病的诊断。生物化学的知识理念和临床实践相融合,形成医学生物化学和分子生物学的更多领域。同时,学生要合理运用学科知识,并且要在教师的指导下独自完成课堂实验。教师要选择具有研究性的实验,对教学方式和方法进行探究和改进,学生要制作课堂教学需要的课件,并对教学需要的仪器进行合理的改良,写出与实验课题相符的研究性报告。教师要培养学生的创新思维和实践动手能力,提高学生的专业能力和思想素质。同时,教师也要努力提高自身的课堂教学水平,使医学生物化学实验的教学可以更上一层楼。如学生在学完《酶》一章后,可指导学生自行进行酶学实验的设计。 (三)要合理分配实验所需要的仪器 教师在进行实验教学前要将实验所需要的仪器设备进行合理的规划和管理,并且要将所用仪器都能够得到充分合理的利用。随着高校的扩招,学生使用实验仪器的频率增加,要想医学人才的发展不落后于时代的进步,就要及时更新替换实验室所需要的医学器材和设备。譬如:加样器的出现替代了吸量管,大大减少实验的时间、准确测量加样量而且使实验得出的数据更具准确性,匀浆机的出现取代了研磨碗[4]。此外,想要保证实验教学的质量和成效,就要及时替换和淘汰落伍的实验教学仪器。例如,把同学分成两人一组,两人共同保管两人实验所需要的实验器材,如若出现破损由两人共同赔偿,教师在实验教学结束后,要严格按照仪器使用清单进行逐组检查,保证实验器材完好无损,学生方可离开实验室。这样不仅可以降低实验器材的破坏率,还可以保证实验教学的顺利开展,为学校节省教学经费支出。 三、结语 在生物化学实验教学的实践中可以看出,对生物化学教学实验的改革要从资金和人才两方面进行,努力改善教学环境,加大对现代化实验教学设备的投入。培养专业能力和专业素质较强的师资队伍,及时替换和更新实验内容,减少验证性实验,多开设综合性和创新性实验,开启学生的智慧之门,只有这样才能够使生化实验的教学得到成功的改革。 作者:郭劲霞 邹自征 刘蓉 单位:益阳医学高等专科学校 浅谈医学生物实验教学改革:医学生物学实验教学改革初探 摘要:医学生物学实验教学在提高医学生的实践动手能力,培养医学生的科研思维和创新能力中发挥着不可替代的作用。因此,我们有必要依据现代科学技术的发展,改革传统的实验教学方法,加强现代化教学手段。本文将从医学生物学实验教学的改革方面展开探讨。 关键词:医学生物学实验;教学改革;实验技能 医学生物学是一门与生物学有关的基本理论、基本知识和基本实验方法的基础医学学科,具有很强的理论性和实践性,是医学院校医学生必修的基础医学课程[1],在细胞、亚细胞、分子水平三个层次上,帮助医学生了解生命科学,获得普遍的、规律性的生命知识,建立生物学与医学更深入的联系,为后续医学基础课程和医学专业课程奠定基础。而医学生物学实验教学是医学生物学课程中的重要环节,通过基本实验操作技术和方法的学习,提高学生分析问题和解决问题的能力。结合医学改革的新趋势与我院实际教学情况,探讨医学生物学实验的教学改革,更好地激发学生的兴趣和探求欲望,培养学生独立自主性、解决问题的能力和创新力。 一、目前教学现状及存在问题 1.实验学时少。我院医学生物学实验课为12学时,内容多学时少,涵盖细胞生物学和医学遗传学两部分,所以只能选择性地设置实验课程,开展部分基础型的验证性实验,并且对实验内容进行压缩合并,实验操作过程中教学过程紧张,为了按时完成实验课程,教师将实验目的、原理、内容、步骤甚至预期结果告诉学生,因此也难以产生在未来开展深入科学研究的兴致和能力的培养。部分实验只能利用制备好的标本进行观察,比如人类染色体标本的观察和核型分析,学生不能自己制作标本而直接观察制好的染色体标本,缺乏系统性和主观能动性。 2.教学方法单一。实验教学以讲授和演示教学为主,授课前教师已经将实验所需的仪器、试剂、材料等准备好,并且讲清楚实验的操作流程,细化步骤中容易出错的地方,指出使用过程的注意事项,学生只需要按部就班操作,甚至预先知道实验的结果,降低了主动探索的积极性,失去了独立思考和解决问题的锻炼机会,影响学生创造性思维的培养[2]。 3.考核方式缺乏科学性。实验考核是实验教学中的重要部分,是检查教学效果、巩固学生所学知识、改革教学方法的重要手段。在医学生物学实验考核中,重点以实验报告的质量作为考核的对象,缺乏科学性,不注重实验前预习思考、具体实验过程中具体操作、学生实验的态度、课堂表现等各方面考核,导致部分学生不认真动手操作实验,不积极思考和提问,学生之间存在报告抄袭现象,为追求实验报告的完美,忽略实验操作,达不到巩固理论,培养实验能力和严谨作风的良好效果。 4.实验内容落后。由于实验室硬件条件和学时限制,使得医学生物学实验内容都是验证性基础实验,缺少综合性和设计性实验。对于那些促进生物学发展的现代生物学技术更是无从谈起,如细胞培养技术、细胞分离技术、荧光染色技术等,不利于学生实验能力的培养和科研素质的塑造。 二、实验教学改革的探讨 1.优化实验内容。在实验室现有条件和学时少的情况下,在实验课程内容的选择上要精益求精,遵循有利于理论知识的巩固与应用,有利于学生掌握基本的实验方法和技能的原则,优化实验内容。以培养学生实践动手能力为核心,强化基本技能训练为目的,为后续基础实验课和专业实验课学习奠定良好基础。在各专业实验教学中我们保留了“光学显微镜的结构和使用方法”实验,扎实实验室基本技能。在以后的实验课程中有条件地增加开放性、设计创新型实验内容,以及与学科前沿联系的技术性、综合性实验,如:细胞融合、细胞培养、三体综合征的产前诊断等,使学生更好地理解生物学的理论知识及生命现象,同时还兼顾医学生创新、探索精神的培养。 2.改进实验方法。实验具有很强的实践性,实验结果的好与坏与实验方法、实验操作、人为因素、实验设备、实验试剂等很多因素有关。其中好的实验方法能提高实验的成功率,更好地激发学生的探知欲望。教师在实践过程中要积极钻研探究,不断进取,优化实验方法,确定最佳的实验条件。例如:“小白鼠腹腔巨噬细胞吞噬活动的观察”实验中,我们将实验指导中的鸡红细胞更换成兔红细胞,经过实践操作,发现在处理过的小白鼠腹腔注射0.5%的兔红细胞悬液的吞噬活动要比1%的兔红细胞悬液强,学生看到的吞噬活动和过程更加明显,与理论知识紧密联系,通过改进实验方法使学生更深入理解吞噬活动的意义。 3.教学方法多元化。采用多元化教学方法,丰富实验教学,调动学生学习积极性,拓展学生的知识面。 (1)启发式教学。在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学生的实际出发,引导学生积极思考,调动学生的学习主动性和积极性。例如:在“人类性别鉴定”实验教学中,提问学生人类的性别如何决定?男性和女性的性染色体的组成是怎样的?女性的两条X染色体如何保持和男性基因产物剂量一致?如何用细胞生物学方法进行性别鉴定以及性染色体畸变的鉴定?联系理论课莱昂假说,引导学生理解实验目的和原理,加深对X染色质的认识,调动学生的主动性和积极性,鼓励学生运用理论知识进行积极思考。 (2)_放式实验教学。为满足学生对医学生物学知识学习的需求,可以增设部分开放性实验。学生可以利用课余时间到开放实验室完成感兴趣的实验,既解决了学时少、内容多、实验仪器材料不足等方面的问题,又为学生创造了独立动手的机会,从而培养学生的科研创新能力,这是实验室教学改革努力的方向。针对我院现有条件可以逐步采取开放实验室教学,先采取将实验内容革新,设计为必做和选做两种类型。必做实验要求学生在规定的时间内完成,而选作实验的内容,可以根据学生的兴趣、能力和专业特点来自己制定或者和教师讨论后制定,并利用课余时间,到实验室独立或者小组合作来完成。 (3)问题导向法。问题导向法是“以问题为基础,学生为中心、教师为指导的小组讨论及自学的”的教学模式。教师预先将实验内容涉及的题告诉学生,学生根据问题预习、思考,发现更多的问题,然后根据相关问题去查阅书籍资料,互相讨论。学生带着问题做实验,在操作中找答案[3]。在以后的在医学生物学实验教学中根据教学内容尝试推行PBL教学方法,有助于增强实验的目的性,提高学生的兴趣和专注度。 4.完善实验考核办法。传统的实验考核主要包括实验报告完成质量和到课率,缺乏对实验技能和实验理论的考核。为了学生实验技能、动手操作和分析能力的提高,还需建立科学系统的考核方式。平时成绩的考核,除了出勤和课堂纪律以外,还应加强课前预习、课堂提问、课后值日的考核,培养自主学习和探究的能力、严谨的学风和端正的实验态度。实验报告不能真实反应学生对实验内容掌握和理解程度及动手操作能力。为了调动学生实验动手操作的积极性,有必要对实验技能和理论进行考核,系统科学地评价学生学习态度、对知识的掌握和实验操作技能,培养良好的习惯,重视实验操作的规范性,不断提高操作技能,从整体上提高教学质量。 5.注重科学素质培养。医学生物学实验教学就是通过科学实验将生物学中的基础知识、基本概念及基本规律得以验证,培养学生观察事物、提出问题、分析问题及解决问题的能力。实验教学中要加强培养学生实事求是的科学态度、严谨认真的治学作风和敢于质疑的科学探究精神,使学生具备科学知识,能运用科学原理和方法解释或处理学习和生活中的常见问题,以科学精神为核心用科学的态度观察和思考问题[4]。 三、结语 总之,实验课与理论课紧密联系,一方面巩固加强理论知识,一方面培养学生独立自主思考的实验能力和综合分析能力。为培养现代医学人才,在实验教学过程中,需要改革原有的实验教学方法,把启发式、开放式、探究式、问题引导式等多种教学方法适时灵活运用于实验教学课堂,充分利用多媒体辅助教学,调动学生动手操作的积极性,主动参与教学全过程,开发创新思维能力,培养探究科学知识、崇尚科学的意识。 浅谈医学生物实验教学改革:浅谈医学生生物化学实验教学改革的实践与探索 摘要:当代医学院校最重要的目的之一就是培养综合创新型医学人才,为社会医学事业更好地服务。而培养综合创新型医学人才除了要培养他们夯实的医学理论知识以及熟练准确的临床技能之外,还必须要着重培养医学生扎实的实验技能、卓越的创新能力以及坚持不懈的探索精神。生物化学实验是培养医学生综合创新能力的重要手段,因此,我们在此讨论了目前生物化学实验教学的现状和不足,并对生物化学实验教学改革进行了初步探讨。 关键词:生物化学实验;教学改革;实验教学 一、前言 培养学生的创新能力和综合素质是深化高等医学教育改革的一个根本性指导思想。生物化学是生命科学的重要分支,它不但是一门重要的基础学科,同时又是一门实验性很强的学科。学生可以通过实验来验证生物化学的基本理论知识,同时又可以掌握基本的实验操作过程,培养独立实验技能,并对学生的科研思维进行一定的培养和训练。因此,其他的教学形式不能完全有效地替代实验教学在培养学生创新能力和综合素质方面所起到的重要作用。近年来,生物化学实验技术发展迅速,不断发展出新理论、推出新技术,在生命科学和医学相关的许多领域都显示出了非常重要的应用价值。因此,生物化学实验教学在生命医学领域中的地位更加显得十分重要。生物化学实验课作为一门专业基础课,在加深学生对生物化学理论知识的理解、锻炼学生的动手能力和科研思维方面都起着非常重要的作用。对于医学生来说,生物化学是他们进入大学后接触最早的专业课,也是必修课,生物化学知识的学习,不仅为他们日后医学专业课的学习打下坚实的基础,也是理解临床疾病表征,以及治疗方案的确立所必须具备的基本知识。进入21世纪,医学生不仅要具备扎实的医学知识,还应具备较高的科学素养和科研能力。面对新世纪医学教育的挑战,为了更好地培养综合创新型医学人才,适应当今社会对医学人才的需求,学习和掌握生物化学的理论知识和相关的实验技术就成为了当今医学生学习阶段的重要内容,这对于培养医学生的科研能力、开阔科研思路、提高科研素质都起着非常重要的作用。因此,为适应社会对高素质医学人才的需求,加强生物化学实验教学改革势在必行。 二、生物化学实验教学中存在的问题 传统的生物化学实验教学内容相对陈旧,很多的实验方法和实验手段都已经逐渐被淘汰,很少再应用于当今的科研领域,已经不再适用当今对医学生的培养和教学。而且传统的生物化学实验项目单一,枯燥乏味,并且大多数实验仅仅只侧重于加深学生对基本理论知识的理解,而忽略了对学生动手能力、研究兴趣和科研能力的培养,因此,学生对实验课程缺乏主动性和积极性。并且传统的生物化学实验安排缺乏系统性以及理论教学重于实验教学,这不利于学生系统地掌握各种实验技能,更谈不上培养学生的创新能力。因此我们重新编写了《生命科学基础实验讲义》,对实验内容进行了较大幅度的调整和改变,将沿用多年的比较陈旧实验方法删除,更换为更适应现在医学生科研综合能力培养的实验方法和技术。这些问题表现在以下几方面。 (一)实验设备不足 原来的实验室设备远远跟不上现在生物化学技术的发展,现代生物化学实验设备多简单易用,极大地节省了实验者的时间,提高了工作效率。而传统的很多生物化学实验方法,还局限于用简单落后的实验设备完成基本的生化实验。如蛋白浓度的测定,现在大多科研机构已经改用更精确更节省样品的酶标仪方法,而传统的生化实验还在使用老式分光光度计来测量蛋白浓度。 (二)教学内容单一陈旧 教学内容主要集中在基础的验证性实验,如考马斯亮染色法测定蛋白质的含量、紫外吸收测定核酸的含量等。缺少对学生科研思维和独立解决问题的能力的培养和锻炼。 三、生物化学实验的改革 (一)加强实验室建设,促进实验教学 现代生命医学的研究发展必须要依赖现代化的实验室为基础。目前,现代化的实验室既是科学技术研究的基地,同时也是培养医学生实验技能、综合创新能力以及卓越科研素质的主要实践基地。实验室作为课堂理论教学的延伸,承担着将理论联系实际的重要作用,让医学生能够把课堂上的理论知识应用于实践,同时,通过在实验室的实践进一步加深理论知识学习。因此,现代化的实验室建设是生物化学教学的重要组成部分。所以,应当进一步加大对现代化实验室建设经费的投入,建设一个实验设备先进、实验条件完善的生物化学实验教学中心。目前,我校生化实验中心已经投入使用,大量较为先进的实验仪器如酶标仪、凝胶成像仪、实时定量PCR仪等已经投入实验。这些实验设备既符合目前生物化学实验技术的发展,同时又能满足生物化学实验教学的需求。另外,我们还努力培养了一支专业化的实验教学队伍,将生物化学师资培养、优秀实验技术人员培养和现代化实验设备结合起来,为生物化学实验教学和学生自主实验创造有利条件。 (二)提高学生实验基本技能的同时注重学生对新的实验手段和技术的了解 生物化学实验既是对医学生物化学理论知识的验证,同时也是创新性实验和综合性实验的基础。在教学过程中,为了让学生系统有效地了解和掌握比色、电泳、色谱、离心及生物大分子物质的分离提取等五类基本的生物化学实验技术,我们分别选择既具有代表性又符合现在科研需求的实验:BCA法测定蛋白浓度、免疫印迹、层析法分离蛋白质和氨基酸等。学生通过这些实验掌握了电泳仪、离心机、酶标仪、恒温水浴锅等生化仪器的使用方法,学会了生物大分子物质的分离纯化方法和物质含量的分析方法。此外,我们还结合医学生的培养需求,设立了“饮食和激素对大鼠血糖和血浆脂蛋白的影响”这个临床生化实验,结合临床,让学生认识到生物化学实验与临床结合的紧密型和重要性。另外,我们还会提前告知学生每次实验的具体内容,并要求学生提前预习,实验过程中每两个同学一组,既让每位同学都有动手的机会,又培养他们的团队合作精神。允许学生根据具体的实验内容和各组的实际情况合理安排实验,如在蛋白测定的实验内容中,我们要求同学们分别用考马斯亮蓝法、双缩脲法和BCA三种方法测定同一种蛋白的浓度,每组同学可自己安排三种方法测定蛋白的先后顺序,并比较三种方法的优缺点,在实际应用中如何根据自己的实际情况选择合适的蛋白浓度测定方法,总结实验中的注意事项和经验,对实验中的实验现象和实验结果做出合理的分析,培养学生分析问题和解决问题的能力。让同学们通过实验课不仅仅学会了某种实验方法,还要学会把这些方法应用到具体的科研问题中。 (三)设立综合性实验,加强学生综合研究素质培养 综合性实验的教学能够有效地提高学生动手能力,同时还能够加强对学生分析问题、解决问题等综合能力的培养。生物化学综合性实验选择当前科研领域广泛使用的microRNA方法,主要运用生物化学手段检测microRNA对靶基因转录和蛋白水平的影响。让学生运用已掌握的理论知识去分析、思考,并通过自己查阅相关文献,了解当前科研的最新进展。通过自己动手动脑并在老师的引导和指导下总结和分析实验结果,着重培养他们的动手能力和创新能力,并且让他们学会分析和解决实验中遇到的问题。通过综合实验的设立,学生可以巩固已经掌握的实验操作技能,并学会如何运用这些技能来解决科学问题。并且,综合实验可以有效地激发学生的生物化学学习和研究兴趣,引导学生积极主动获取知识的愿望,培养运用学习的知识解决实际问题的能力,不断提高学生的综合素质和实践能力。 (四)优化实验成绩考核制度 以往的教学过程中,对生物化学实验课程的考核往往侧重于实验报告的成绩和最后的实验考试成绩,这种考核方式的不足之处在于个别同学可能忽略了实验操作的重要性,而把更多的精力用在写出让老师满意的实验报告上面,从而忽略了实验过程,忽略对自己动手能力的培养。因此,为了提高学生对实验操作的重视,我们将实验考核的内容分为以下几部分:实验课考勤(15%)、实验报告(25%)、实验操作(30%)、实验课理论考试(30%)。将实验课考勤、实验报告和实验操作归为平时成绩,最后的实验课理论考试为考试成绩,将平时实验成绩和实验考试成绩相结合。老师判定平时实验成绩时可以根据学生的实验态度是否认真、实验报告书写是否规范、能否如实记录自己的实验结果并对结果进行合理的分析和解释、实验操作的规范性等内容综合评定给出。实验考试成绩则主要是通过笔试考查学生对平时教师在生物化学实验授课中讲解的生物化学基本理论知识、实验原理的掌握情况以及对特定的实验现象、实验中遇到的问题的分析、解释等。综合性实验主要考察学生独立查阅文献并进行汇总、解决问题和设计实验能力、团队合作意识和创新精神。 四、结论 我们的生物化学实验教学实践表明,从资金和人力方面加大对生物化学教学实验中心的投入,加强对现代化实验室的建设,努力改善实验条件,培养优秀的师资和生物化学实验技术人员,建立科学的实验教学体系,及时更新和改进教学观念以及实验内容,既重视基础实验技能训练,又注重创新性和综合性实验,使得医学生除了具备扎实的医学知识外还具有较高的科学素养,这对于培养符合当代需求的医学人才是非常有必要的。 浅谈医学生物实验教学改革:应用型人才培养模式下的医学生物技术专业实验教学改革与实践 为了培养具有医学背景的应用型生物技术人才,结合我校生物技术实验教学实践,探讨了生物技术专业实验教学改革的基本思路。从实验室建设、教师队伍、教学方法等方面进行了探讨,提出当前生物技术的实验教学必须满足培养应用型人才的需求。 应用型人才生物技术实验教学近几年来,随着生物医药产业的迅速发展,生物技术领域的新方法、新技术不断应用到生产企业中,这就要求医学院校生物技术专业的学生必须不断自我提高,具有较强的实验能力和科研素质,适应行业的高速发展。因此,强调应用型人才对于医学院校的生物技术专业显得尤为重要。实验教学是生物技术专业教学的重要组成部分,对于培养学生实验能力、创新能力、独立工作能力有不可替代的重要作用。近年来,对应用型生物技术人才的需求不断增多。因此,建立应用型医学生物技术实验教学更加重要。 吉林医药学院依托基础医学、临床医学、检验医学的特点与相关学科优势,适应生物医药产业经济迅速发展的需求,建立了具有医学背景的应用型生物技术人才的培养模式。探索与实践了应用型生物技术专业人才的实验教学方法,重点培养学生对实验的应用能力,取得了一些成果,更好地满足了社会对应用型医学生物技术人才的需求。 一、医学生物技术专业的特点 医学生物技术主要是由生物学、医学等学科交叉而成的一种应用型很强的新兴学科,是集医学、生物学、药学、实验方法等为一体的综合技术,这就要求学生不但具有生物学和医学基础知识,而且还要具有生物学和医学的实验技能。形成符合国家对应用型医学生物技术人才的需求,培养具有现代生物技术和医学背景的,满足我国医学生物产业发展需要的应用型生物技术高级专门人才。 二、生物技术专业实验教学现状 吉林医药学院原先是一所军队院校,2004年移交给地方办学,是一所医学类本科院校。生物技术专业是我校新办专业,在实验教学方面比较薄弱。在生物技术实验室建设方面,主要存在基础仪器设备数量不够,而且有的仪器设备比较陈旧,缺少一些与生产实践相结合的一些仪器设备;在教师队伍建设方面,缺少具有医学背景的应用型实验教师;在实验教学内容上,实验内容脱离时代前沿,和生产实际结合不够,教学模式比较单一,一般采用教师讲解学生操作的教学模式;另外在实验考核方面,还缺乏科学合理性。 三、实验教学改革与实践 基于以上问题和不足,我校生物技术专业以医药生物技术产业的发展趋势和人才的需求为导向,制定了应用型生物技术人才的培养模式,转变教育理念,对医学生物技术专业实验教学进行了改革与实践。 1.通过更新整合资源,建立生物技术实验教学中心 在我院实验室原有的仪器的基础上,进行了资源整合,又购进了PCR仪,凝胶成像系统,二氧化碳培养箱,荧光倒置显微镜,发酵罐,蛋白质纯化系统,高效液相色谱,多功能酶标仪等先进的实验设备。在临床生物化学检验实验室、细胞培养室的基础上,建立了具有医学背景的生物技术实验教学中心。中心包括分子生物学实验室、发酵实验室、蛋白质纯化分析室、药物筛选实验室,并且还做到对学生完全开放,学生可以申请毕业论文和大学生科研创新项目等。通过教学中心的建设,既促进了学科的发展,又顺应了医药生物技术产业对人才培养的需要。 2.引进优秀实验教师 医学生物技术实验课具有医学和生物技术多学科交叉融合的特点,实践性很强,实验室技术人员不仅要具备扎实的医学和生物学的基础知识,还要有高水平的医学和生物学相关的实验技术。我们实验室对人才的引进,要求具有医学相关学科背景的硕士研究生,优先录用具有医学和生物技术交叉学科背景的人才。并且由科研骨干教师考核,考核期合格才能被录用。并且新入职的实验教师还要进行生产实训,到医药生物技术公司进行系统培训。 3.改革教学方法和实验内容 改变传统的实验课的教学方法,将多媒体先进的教学手段运用到实验课中。它可以将一些陌生、抽象的知识直观化、形象化,激发学生主动学习的积极性。例如,对于一些抽象的实验,如PCR实验,可以用动画讲解整个实验过程,将抽象的原理变得形象化,并可活跃课堂气氛,加深学生对整个实验过程的理解和记忆。在实验内容上,减少一些陈旧性的实验内容,多开设一些设计性、应用型实验,与医药生物技术公司生产紧密结合,如基因工程疫苗的制备,蛋白质药物的纯化,基因工程菌的高密度发酵等综合性实验。 4.改革实验考核制度 改变评分标准主要依据实验报告的传统实验教学考核方式,我们制定了一套完整的实验考核制度。在学期实验结束后,除了考核学生对基本原理、基本操作的掌握程度外,还要考察学生综合实验能力和团结协作精神,对其进行量化打分。让学生自主选择课题,指导教师对学生的实践动手能力、分析问题解决问题的能力、创新能力进行综合评价。其中,实验数据20%,实验操作50%,解决问题的能力20%,创新能力10%。突出了应用型人才培养的实验教学地位,转变了学生重理论、轻实践的观念。 四、结束语 经过几年的探索,我们在应用型生物技术专业人才培养模式下,在生物技术实验教学中不断地进行改革探索,初步建立了以培养学生的实验动手能力、分析问题和解决问题的应用型人才培养方案。但是还存在一些问题,比如实验室的开放管理,大学生实验创新平台建设方面还不够完善,医学生物技术实验教学改革是一项长期而艰巨的工作,要想培养社会需要的应用型医学生物技术人才,需要我们不断地去探索与尝试。
摘要: 由于当下特殊的时代特征,线上教学成为主要的教学方式,“互联网+”背景下的翻转课堂也展现出了其独特的优势。因此,教师在教学中应充分利用翻转课堂的教学模式,提高课堂的教学效率,激发学生对生物实验的学习兴趣。本文将以“制作果酒和果醋”实验为例进行实验教学,培养学生自主学习与团结合作的能力,提升学生的生物学科核心素养。 关键词: “互联网+”;翻转课堂;高中生物;实验教学 在传统的生物实验教学中,往往存在教师讲授方法枯燥、学生对所学的实验原理及现象理解不到位,或者操作不规范而导致实验结果不明显等问题。翻转课堂是指学生在课前学习教师提供的教学视频,在课堂上师生共同交流探讨发现的问题,并进行归纳总结的一种教学模式。随着信息时代的不断发展,信息化的教学工具与教学方法也逐渐成为当下教学的主要手段,其颠覆了传统的固化教学模式,“互联网+”背景下的翻转课堂教学模式也应运而生。 一、传统教学中高中生物实验教学的问题分析 (一)教师在传统实验教学中对学生的引导不足 要实施“互联网+”模式的翻转课堂,教师可以对学生进行引导,为学生讲解什么是翻转课堂,激发学生对翻转课堂的兴趣。传统教学主要是教师进行知识的传授,之后教师对实验进行演示,学生在观摩完教师的实验后,照搬照抄地进行自己的实验,而这并不利于学生理解实验原理和实验过程。抑或是教师播放一些视频,或是只讲解实验,学生缺少动手操作的经验,也不利于学生将所学应用于教学实践中。在“互联网+”时代下,学生可以借助各种学习设备,利用预习时间对教师提前发放的相关资料进行学习,不仅可以节约课堂时间,还能在课堂上交流解惑。 (二)课堂上教师与学生之间的交流互动较少 在学习的过程中,教师需要对学生进行理论知识的传授,而且需要学生进行实验分析,但由于教学课时的安排,教师的提问始终是只能面向一部分学生,缺少和学生的互动和交流,教师缺乏有效的教学手段,无法达到预期的教学效果。所以教师需要对此进行优化,让全体学生参与到教学活动中,在这种情况下,翻转课堂体现出了它的独特优势,增加了师生之间的互动交流。 (三)实验评价体系不完善 受应试教育观念的影响,很多地区仍是通过教师讲授或者播放视频来进行实验教学,只有很少一部分教师会真正带领学生进入实验室,和学生共同做实验,对学生进行详细的指导。同时,实验成绩的评定多是以实验报告为主,并不对实验中的具体操作进行研究,从而导致很多学生对实验原理及实验操作不清楚,在实验之前不认真预习的现象。 二、“互联网+”背景下翻转课堂在高中生物实验教学中的实践案例 本文将以人教版高中生物学(选择性必修3)《生物技术与工程》中“制作果酒和果醋”实验为例探讨“互联网+”模式下的翻转课堂教学模式的实践应用,从而探究翻转课堂在高中生物学实验教学中的作用。生活中果酒和果醋都是很常见的,而且大多数学生对此有着浓厚的兴趣,因此选择本实验作为案例。 (一)课前准备 1.制作实验教学视频 根据教材中“制作果酒和果醋”实验的相关内容制作视频,内容包括实验原理、实验材料和实验操作流程三部分。(1)实验原理:酵母菌是兼性厌氧菌,在无氧环境中可以进行酒精发酵;醋酸菌在氧气和糖源都充足时将糖分解成醋酸,缺少糖源时将乙醇转化为乙醛,再转化成醋酸。(2)实验材料:新鲜的水果(如葡萄)、洗洁精、体积分数为70%的酒精、发酵瓶、纱布和榨汁机。(3)实验过程:器具消毒;冲洗葡萄;榨汁;酒精发酵;醋酸发酵;结果分析与思考讨论。 2.编写任务单 任务单可以帮助学生检测自主学习实验视频的掌握程度,包括实验原理、实验操作流程、实验中所用到的器具的作用等。采用问题导入的形式,可以激发学生对实验的兴趣,如“为什么要使用体积分数为70%的酒精?过高或过低会造成什么样的影响?清洗葡萄时建议用清水冲洗1~2次来洗去浮尘,清洗次数过多会产生什么样的后果?果酒和果醋在酿造过程中,有哪些方面是相似的?又有哪些方面有明显的不同呢?”果酒和果醋在生活中也很常见,更能激发学生的求知欲,学生通过查阅资料能更深入地了解实验。 (二)课前学习 当前线上教学成为主要的教学形式,很多实验无法在实验室中由学生亲自动手操作。但本节实验学生可以使用容易获得的水果和器具来进行,大大减轻了课堂教学负担。在课前学生可以在互联网上进行相关资料的查询,与教师发放的实验视频及实验相关资料结合,共同完成任务单,并记录遇到的疑难困惑,小组内进行初步的问题分析。 (三)课堂教学 1.教师针对问题进行讲解 在课堂上,教师根据学生课前提出的问题进行讲解,并与学生进行互动,提高学生对整个实验原理及过程的掌握程度。在与学生的交流中也会产生新的问题,课堂上教师也可以与学生共同研究,达到加深理解的目的。同时这也是加强教师与学生之间交流的一种手段,减轻了课堂压力,有效地利用了课堂的时间。 2.教师对学生的实验进行指导,并完善实验 由于线上教学中教师无法对学生进行面对面的指导,学生可以提前录制好自己酿造果酒和果醋的实验视频,在课堂上进行展示。教师对学生进行指导和点评过后,学生能够发现自己操作不当之处,从而根据教师的指导进行改进,在课堂或课下再次进行实验操作,录制视频,以便在结果分析时使用。而由于果酒和果醋的制作时间需要1~2个自然周,所以在制成之后可以在课下进行成果的展示,上传到小组的群聊中,与其他成员分享,讨论实验是否成功及可能导致失败的原因。 3.小组之间进行讨论,探究实验结果 学生展示酿造的果酒,取出样品后可以通过嗅闻和品尝的方式来初步判断实验是否成功。此外若条件允许,也可以在显微镜下观察酵母菌,并用酸性的重铬酸钾溶液来检验酒精是否存在。展示酿造的果醋,取出样品后同样可以通过嗅闻和品尝的方式来判断是否成功发酵。此外观察表面是否有菌膜的形成,再通过对比酿造前后的pH来进行进一步鉴定。若酿造失败,需进行如下问题的分析:发酵的温度是否适宜?在葡萄汁倒入发酵瓶时是否留有1/3左右的空间?醋酸发酵时是否提供了足够的氧气? 4.总结评价 教师在对学生评价时,不能以实验报告为唯一评价标准,应该对课前学生完成的任务单、再次实验中学生提出的问题、学生实验的结果展示及问题分析等方面进行多元化评价,促进学生生物学科核心素养的发展。 5.课后巩固 在课后学生要对实验原理和实验操作进行巩固强化,详细分析酿造失败出现的现象和原因,培养学生的科学探索思维和实验探究能力。 三、“互联网+”背景下翻转课堂教学模式与传统教学模式的对比分析 (一)课前预习内容 传统的教学模式主要是通过完成导学案来学习实验原理和实验过程等;“互联网+”背景下的翻转课堂主要是学生观看教师提供的实验视频,熟悉实验原理和实验过程等,完成任务单并在小组内进行讨论分析。 (二)课堂教学内容 传统教学主要是通过教师讲解实验原理、实验器材和实验过程,之后教师演示实验,小组进行实验,教师对个别小组进行指导,最后进行结果展示并总结分析;而“互联网+”背景下的翻转课堂则是教师对实验操作进行分解并指导,小组分析实验结果并得出结论,师生共同交流讨论实验中的问题,并进行多元化的综合评价。从上述内容我们不难看出,“互联网+”背景下的翻转课堂大大加深了学生对实验的理解,提高了其对实验的分析能力和动手操作能力。并且课堂上教师与学生有着大量的互动和交流,弥补了传统实验中讨论和交流过少的不足。 四、“互联网+”背景下翻转课堂教学模式在高中生物实验教学中的优势 (一)教学资源丰富 “互联网+”背景下的翻转课堂的出现,在一定程度上缓解了偏远地区资源匮乏的问题。教师可以在网络上找到更多的教学资源,如实验视频、实验课件等,并且教师可以自己录制实验视频,再配上自己的讲解,能更清晰直观地说明实验原理和操作步骤。同时学校可以搭建自己的教学资源共享平台,帮助教师进步发展,课下学生之间也可以将已有的教学资源进行共享,扩展知识的外延。 (二)构建新型师生关系 翻转课堂的教学模式颠覆了以往的传统教学模式,教师不再仅仅是知识的传授者,而是变成了助学者,学生也从知识的被动接收者变成了实验的主动参与者。由于学生在课堂之前浏览相关的教学材料,在课堂上可以对不理解的原理和操作进行提问,提高教学效率的同时,也加深了对实验原理和实验操作的理解,帮助学生内化知识。 (三)优化实验评价体系学生 能在更为充足的时间内进行实验,同时也可以录制实验视频。传统的实验教学以纸笔测验和实验报告为主,无法体现出生物学科核心素养下的多元评价体系的要求。教师根据视频进行点评,同时对学生自主讨论和自主探究进行评价,不仅优化了实验评价体系,而且学生对自己的失误操作能有更深刻的印象,对整个实验操作流程也有了更深刻的见解,更加有利于生物学科核心素养的形成。 (四)兼顾不同学习能力的学生 “互联网+”背景下的翻转课堂教学模式最大的亮点就是学生是问题的提出者,而教师是问题的解答者。基础较差的学生也可以提出相对较多的问题,在教师解答之后加深对实验的理解,同时在课下有足够的时间来反复观看课堂视频的回放,来对理解较差的知识点进行巩固。而基础较好的学生也可以通过课堂上与教师的交流来加深对知识的理解,剩余时间也可以用教师准备的其他资料或者自己搜寻的学习资料来拓宽自己的视野,弥补了传统实验课堂中不能顾及全体同学的不足。 五、“互联网+”背景下翻转课堂教学模式在高中生物实验教学中的局限性 (一)教师计算机应用能力的缺乏 由于信息技术在不断发展,越来越多的新技术在不断开发,对教师的计算机应用能力要求越来越高。教师要熟练准确地使用视频剪辑软件,同时对实验的具体操作视频要边解说边清晰地录制。当下有一部分教师并不能熟练地使用视频剪辑软件进行操作及后期处理,导致录制的实验教学视频效果并未达到预期,这也是这一部分教师很少使用翻转课堂进行教学的原因之一。 (二)学生自主学习能力有待提升 “互联网+”背景下的翻转课堂极其强调学生的自主学习能力,自主学习能力的强弱直接影响着教师制作的实验视频的教学效果。自主学习能力强的学生可以在观看完视频后,通过自己额外找寻相关扩展资料来扩充知识,达到对实验的全面理解,同时能够合理有效地安排学习时间,提高学习效率。而对自主学习能力较差的学生,在观看教学视频时,由于注意力不集中等问题会导致观看时间过长,对其中的重要操作理解不到位,直接影响到后续的实验操作。 (三)部分人对“互联网+”背景下的翻转课堂不认可 在当下一部分人并不认可这样的教学模式,认为教师不作为,仅仅是学生课上交流,减轻教师负担。一部分家长也认为教师把所有的教学任务交给学生和家长,而教师并不对学生和课堂负责任。这也是现阶段我国教育面临的重大问题,如何转变教师与学生在课堂上的角色,也成为教育热点。解决这个问题不仅仅需要教师与家长、学生进行沟通交流,同时也需要改变人们对“互联网+”背景下的翻转课堂的刻板印象,明白这样的教学模式是促进师生共同进步发展的新型教学模式。 六、结语 “互联网+”背景下的翻转课堂教学模式是我国教育信息化发展的热点,随着信息的交互和发展,更多的教师发现了这种新型教学模式。其完全改变了过去的传统教学模式,转变了师生在课堂上的角色,照顾了各个层次的学生,优化了单一化教学评价体系,提高了学生的实践能力,更有助于培养学生的学科核心素养。 作者:潘俊宇 单位:吉林师范大学
浅谈生物医学工程的发展现状:浅谈现代生物医学工程的发展现状 摘要:现代医学本质上是生物医学。工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,并用以维持、促进人的健康。生物医学工程已经深入于医学,从临床医学到医学基础,并深刻地改变了医学本身,而且预示着医学变革的方向。本文通过对于现代生物医学工程的现状进行了分析,然后将现代生物医学工程的发展做了介绍。 关键词:生物医学生物医学工程发展现状 1生物医学工程简述 1.1生物医学工程。生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,并运用工程技术手段去控制这类变化。其目的是解决医学中的有关问题。 生物医学工程兴起于20世纪中叶,生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。生物医学工程与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程是因医学进步的需要而兴起的一个学科,其内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,以维持和提高人类的健康水平。 1.2生物医学工程的贡献。在过去的五十年中,生物医学工程为医学的发展与进步做出了很大的贡献,可概括为以下两点:第一、发展了一系列以疾病的诊断和治疗为目标的医学仪器和装备;第二、从技术科学角度出发,追求技术的先进性,但总体来说忽略了疗效价格比。 2生物医学工程研究领域简述 2.1生物医学工程研究领域。当前生物医学工程研究的重要领域包括结合生物学、医学和生理学来研究生物体,特别是人体的生长、运动及消亡规律。第一、人工器官,主要研究模拟人体器官的结构和功能;第二、生物系统建模与仿真,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态;第三、生物医学信号检测与传感技术,对生物体中含有的生命现象等信息的信号进行检测和量化,从中获取各种生物信息;第四、生物医学信息处理技术,研究如何从被湮没在干扰和噪声背景里的生物医学信号中提取有用信息的方法;第五、医学成像与图像处理技术,研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式。 2.2领域拓展。医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变,并大大拓展学科的领域范围。据相关研究显示,对人类健康、生命威胁最大的那些疾病的致病因素中,生物学因素并不占主导地位。即使是癌症,包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占29%;而生活方式和行为却占主导地位;环境因素亦起重要作用。通过研究,进而使得生物医学工程形成一个以提高人的健康和功能水平,增进人际和谐,强化群体效能为目标的多个学科领域――人类健康工程。这需要全新的理念、方法、技术和技术装备。 3我国生物医学工程存在的问题与不足 生物医学工程是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比尚存在着很大差距,我国生物医学工程与其他国家相比还存在以下几点问题与不足之处。 3.1我国生物医学工程国内市场处于被西方发达国家垄断的状态,我国生物医学工程在发达国家跨国公司的强力冲击下,生物医学工程产品贸易逆差巨大。 3.2当前,我国国内在生物医学工程技术标准、进口税收等方面的滞后政策,很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。 3.3我国生物医学技术及产业是知识密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域,在当今国际经济竞争严重激烈的大背景下生物医学工程也不例外。 3.4我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比存在着非常大的差距,主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。在中国,生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%左右。 3.5我国国内生物医学领域缺乏自主创新,存在着对引进国外产品全力仿制的行为。我国大多生物医学工程是因循已有知识和技术,技术储备匮乏;我国大多生物医学工程往往寄希望于以市场换技术,结果丢了市场而未换到技术。 3.6我国国内生物医学生产企业的数量虽多,但规模小、协作性差。加上市场信息滞后,出现了严重的低水平重复现象。 4解决我国生物医学工程存在问题的对策建议 4.1调整进口税收方面政策。调整进口税收方面的工作,适当进口元部件研发的国产CT机制造成本。使本应以低成本为竞争优势的国产医疗设备的优势几近丧失,而成了高价货。因此,一定要加快调整生物医学产品进口关税结构,促进民族医疗设备产业的发展。 4.2提高生物医学产品技术标准。由于技术标准落后,就技术贸易壁垒而言,在生物医学产品领域我国几乎处于不设防状态。因而,要提高生物医学产品技术标准,减缓并制约国外产品甚至二手设备的长驱直入。 4.3加紧实施生物医学产品技术质量标准化战略。在积极采用国际标准的同时,建立以行业管理为基础的进口产品监管体系。进一步加快建立我国生物医学产品技术质量标准体系。 4.4加大财政投入,优化科研成果转化体系。一方面,在国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金中增加生物医学技术及产业立项和投入;另一方面,可以将生物医学技术及产业列入国家高新技术产业管理范畴并放在突出地位,享受国家高新科技产业政策;此外,可以建立国家生物医学技术及产业发展基金。 5对于生物医学工程未来发展的预测 (1)生物医学工程介入性微创,将来激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (2)各种生物医学工程诊疗仪器、实验装置趋向智能化,远程医疗信息网络化。 (3)生物医学工程解决了不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将被应用。 (4)生物医学工程材料和药物相结合的新发展,植入型药物长效缓释材料,可逆抗生育绝育材料、组织生长可降解材料、生物止血材料将有新突破。 (5)生物材料和组织工程将有较大发展,生物医学工程中的生物机械结合型、人工器官将在临床医疗中广泛应用。 浅谈生物医学工程的发展现状:生物医学工程发展现状与未来发展方向 [摘要]随着越来越多的科学技术应用到疾病的诊治中,现代医学的发展正经历着颠覆性的变革,人们对疾病的诊治技术也提出了越来越高的要求,也愈发的苛求完美的治疗效果,正是基于这样的背景生物医学工程被更多的临床医师和研究者们所重视,而在生物学、工程学及医学的完美结合下诞生的介入超声学技术则近乎完美的实现了人们对微创的追求,这些高端的微创诊疗设备是结合物理、工程、技术的综合发展。本文首先简要介绍生物医学工程在医学中的运用情况,然后结合我们的实际工作回顾生物医学工程在临床及介入超声医学中的研究进展和医学生物工程在临床工作中未来的发展前景。 [关键词]生物医学工程;介入超声学;微创技术 生物医学工程学是生物学、自然科学与工程学、医学等多专业结合的典型的交叉性学科,研究内容涉及:探索人类生命的奥秘、研究组织器官病变机理,并通过相关技术手段对疾病提供诊断、治疗、预防的有效方法。不久的将来,各种技术相互融合、现有技术的不断演变、改进,新技术的发明、医疗整合及精准医疗的出现会更好的为人民的健康事业服务。未来医学对于操作的微创性、精准性的要求会越来越高,生物医学工程在医学中的应用也越来越广、越来越精,生物医学的发展无疑会对医学的发展展现其巨大的创造力和推动力。 1生物医学工程在临床中的应用及发展 1.1微创技术 “微创技术”始终贯穿于整个医学发展,是医学技术未来发展的方向。1985年由英国Payne和Wickham等最早提出了“微创操作”的概念[1]。而“微创外科”的概念是在微创概念的基础上出现的,其本质是腔镜技术。相对于传统开放手术,实则就是对患者采用最小创伤达到最佳治疗效果的方法都归“微创技术”,如介入超声、介入放射、内镜、腔镜及微创化手术等。而这些微创技术创造、发明,都是在生物学、工程学及医学等多学科的融合下完成的。 1.2内镜技术 我国内镜技术起步较晚,但发展较快,目前国内临床工作中常用的是纤维内镜。伴随科学技术及医学技术的不断发展,内镜和腔镜技术都不同程度的得到进一步发展及完善,诊疗过程也越来简便、微创化,是微创技术发展中最为全面和成熟的,如目前有更轻便的胶囊内镜等,无处不体现生物医学工程的重要性。 1.3腔镜技术 腔镜技术的发展在过去的20世纪80年代后期才有了质的飞跃,其中最为突出的是腹腔镜技术的发展,自1992年我国荀祖武首次开展腹腔镜下胆囊切除术之后,腔镜技术在国内发展迅猛,直到今天腔镜技术广泛应用于各个外科领域[2],目前国际及国内更流行的有3D腹腔镜及达芬奇机器人手术系统。 2生物医学工程在影像及介入医学的应用 2.1影像介入技术 随着医学技术的进步,影像学科也在不断发展,尤其是透视引导下的微创技术更是发展迅猛。根据透视设备的不同,透视微创技术主要包括在X光/CT引导、超声引导和MRI引导下开展的透视微创治疗技术。而介入超声因其设备轻便、操作简便、无辐射等优点深受广大医务人员及患者的青睐。 2.2介入放射学 介入放射学技术是在1895年由Haschek和Lindenthal两位教授在行血管造影后首次提出并应用的,此技术出现后就引起了世界医学界的广泛关注,从此,世界范围内掀起了研究和应用的热潮。其应用范围也在不断扩展。介入放射学因其创伤小、效果好等特点,世界范围内绝大部分医疗机构都成立有不同规模的、单独的介入科,介入治疗在国内外已成为部分疾病的常规诊治措施,甚至取代了外科手术。 2.3CT引导下的微创-数字技术与医学的融合 生物医学不仅在诊疗设备、三围图像重建及数字医学等方面取得跨越式的进步,而且在诊疗模式也发生了根本性的改变,这些成果的取得恰恰是在计算机辅助下完成的[3]。主要体现为CT辅助的立体定位技术,例如CT定位引导下组织穿刺活检、脑血肿清除及腰间盘突出的定位。 2.4超声引导微创技术 我国在半个多世纪前超声学已应用于医学临床诊断,相对于其他医学影像学,超声有其诸多优势(如无放射性、无创伤、费用低廉、设备简单、报告迅速、便于多次随访等),而且还可以动态观察机体或脏器情况,对体内病理改变比较直观,故在超声引导下对甲状腺、乳腺、肝脏及肾脏等疾病进行微创治疗也得到良好效果。目前介入超声治疗在临床越来越被受到重视,尤其在小肿瘤的治疗优势更明显,其不仅代表了21世纪现代医学发展的方向,而且还展现了其定位精准、疗效显著、微创安全的医学发展模式。介入超声学在临床的应用使其成为最具发展潜力和学术活力的医学科学体系。近10余年,由超声科、医学工程学科专家创立和发展起来的这门新型学科技术,正在被泌尿外科、肝胆外科、血管外科、麻醉科及骨科等更多的临床医师所应用,这不仅使得介入超声学得到更迅速的传播和承认、在肿瘤及多种技术的综合应用等方面取得重要进展,同时也体现了生物医学工程在临床中的重要地位。超声引导下肿瘤的射频消融术对探针的要求比较高,而目前对金纳米材料的研究成了科学研究领域的一大热点,并取得了很大进展。大量的研究结果表明,金纳米材料具有独特的光学、电学、热学、化学等性质,在疾病的诊断、食品检测、肿瘤的显像与放射治疗、靶向载药、药物控释、以及对有机物的选择性催化反应等领域有着巨大的优势和广阔的应用前景[4~7]。面对学科发展之迅速。要求我们必须努力发展新技术、开展新业务,同时也要求我们技术操作更科学、合理、规范、个体化[8],而这些恰恰需要有生物医学工程的参与,才能创造出更多、更精、更无创的医疗设备。 3生物医学工程展望 3.1生物医学工程学与其他学科的多学科合作 微创技术需要永无止境的追求。个人觉得相比于“能治病”,“会治病”更重要,这就要求我们必要要培养一种临床思维模式,这正如我们需要通过“微创”在客观上建立另一种临床思维模式,即微创技术的创新-微创医学的长远发展[9];在微观上,借国家医改大好政策,展望未来5~10年微创技术将会进一步发展及普及,如现有各种微创技术的全面、系统提升,以及不同技术间的融合及新技术的创新发展。但是,微创医学发展到今天仍挑战巨大,特别是学科之间竞争激烈,这些可以在医疗资源及专业主导地位的分配反映出来,故使我们不仅要更进一步加快学科建设、人才培养,而且要促使基础、临床及预防医学和其他多个学科之间的合作,更进一步加快生物医学工程在医学中创造新方法、制造新设备的步伐,最终使各个学科受益,各个患者、医生受益。 3.2医疗整合 近些年临床各亚专科、亚专业的进一步细化,国内医学的发展模式也是以“能分则分、能细则细”为主,这虽然在一定程度上提高了诊疗水平,同时伴随的是医学知识及诊疗实践出现碎片化、机械化的问题。那么如何可以改变‘头痛医头,脚痛医脚’的状况以及未来医学到底该如何发展?樊代明、郎景和等多名院士及著名医学专家在2016年中国整合医学大会的发言称:实现医学模式转变不仅要进行医学整合,而且未来医学发展的方向,更需要我们为保障人类健康而具备新的临床思维模式和新的医学观念,而不是像目前仅具备的单纯“能看病”。所谓整合医学,前提必须是以人的整体为基础,根据生物、心理、社会、环境的现实将各医学专业目前国际最先进的知识和各专科最有效的治疗加以有机整合,使其对人体健康和疾病诊疗更符合、更适合的新的医学体系,医疗服务不仅使得心身并举、防治结合,而且要达到医养共进、人病同治的目的。国民全面健康,医学发展必须要靠基础医学、临床医学、生物工程学及预防医学等多学科整合,医学又是自然科学、社会科学和人文科学等多学科之间的交叉与融合。所以凡是涉及和人或人类健康有关的学科或科学都应该用来更好的为医学服务,为人类健康服务。而生物医学工程正是这样一门学科。同时把各种先进知识、有效实践经验进行合理、不同程度的整合,使其更好的为人类健康服务,形成生命医学高度融合的乘法效应。 3.3精准医疗 美国总统奥巴马于2015年1月30日在国情咨文演讲,宣布美国正式启动“精准医学”研究计划[10]。早在2011年,由美国科学院、工程院、国立卫生研究院及美国科学委员会就共同发出了“精准医学”的倡议[11~13]。其最高规模4大研究机构的联手倡议,为未来的医学指明方向,代表精准医学就是未来的医学发展方向。医学发展史上发展的3个里程碑分别是经验医学、实验医学和循证医学。而过去的研究模式以试验为主导的[14,15],这不仅和临床距离大,而且根本无法达到临床需求。而以临床为主导的新研究模式恰恰是目前所提出的精准医学,精准医疗的发展必然要应用更精准的医疗仪器及设备,而精准设备及仪器的研发恰恰需要生物医学工程与其他学科的融合[16]。展望未来,所有疾病的治疗最终都将走向精准医学,医学的发展一定和生物医学工程的“同呼吸、共命运”。 作者:张瑞敏 单位:包头市第四医院 浅谈生物医学工程的发展现状:关于对生物医学工程发展现状与未来发展趋势分析 论文关键词:生物工程 生物医学工程 发展 趋势 论文摘要:生物医学工程(biomedical engineering,bme)是一门生物、医学和工程多学科交叉的边缘科学,它是用现代科学技术的理论和方法,研究新材料、新技术、新仪器设备 ,用于防病、治病、保护人民健康,提高医学水平的一门新兴学科。 本文就其目前发展情况进行分析讨论。 生物医学工程在国际上做为一个学科出现,始于20世纪50年代,特别是随着宇航技术的进步、人类实现了登月计划以来,生物医学工程有了快速的发展。在我国,生物医学工程做为一个专门学科起步于20世纪70年代,中国医学科学院、中国协和医科大学原院校长、我国著名的医学家黄家驷院士是我国生物医学工程学科最早的倡导者。1977年中国协和医科大学生物 医学工程专业的创建、1980年中国生物医学工程学会的成立,有力地推进了我国生物医学工程的发展。目前,我国许多高校科研单位均设有生物医学工程机构,从事着生物医学的科研 教学工作,在我国生物医学工程科学事业的发展中发挥着重要作用。 一、显微镜的发明 “解剖”一词由希腊语“anatomia”转译而来,其意思是用刀剖割,肉眼观察研究人体结构。17世纪lee wenhock发明了光学显微镜,推动了解剖学向微观层次发展,使人们不但可以了解人体大体解剖的变化,而且可以进一步观察研究其细胞 形态结构的变化。随着光学显微镜的出现,医学领域相继诞生了细胞学、组织学、细胞病理 学,从而将医学研究提高到细胞形态学水平。 普通光学显微镜的分辨能力只能达到微米(μm)级水平,难以分辨病毒及细胞的超微细结构、核结构、dna等大分子结构。而20世纪60年代出现的电子显微镜,使人们能观察到纳米(nm)级的微小个体,研究细胞的超微结构。光学显微镜和电子显微镜的发明都是医学工程研究的成果,它们对推动医学的发展起了重要作用。 二、影像学诊断飞跃进步 影像学诊断是20世纪医学诊断最重要发展最快的领域之一。 50年代x光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而今天由于x线ct技术的出现和应用,使影像学诊断水平发生了飞跃,从而极大地提高了临床诊断水平。即计算机体断层 摄影(computed tomography ct),即是利用计算机技术处理人体组织器官的切面显像。x线ct片提供给医生的信息量,远远大于普通x线照片观察所得的信息。目前,螺旋ct(spiral ct 或helicalet ct)已经问世,能快速扫描和重建图像,在临床应用中取代了多数传统的ct,提高了诊断准确率。 医学工程研究利用生物组织中氢、磷等原子的核磁共振原理。研制成功了核磁共振计算机断层成像系统(mri),它不仅 可分辨病理解剖结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,显示某些疾病在早期价段的改变,有利于临床早期诊断。可以认为mri工程的进步,促进了医学诊断学向功能与形态相结合的方向发展,向超快速成像、准实时动态mri、mra、fmri、mrs发展。根据核医学示踪,利用正电子发射核素(18f,11c,13n)的原理,创造 的正电子发射体层摄影(pet),是目前最先进的影像诊断技术。美国新闻媒体把pet列为十大医学生物技术的榜首。pet问世不过30年历史,但它已显示出对肿瘤学、心脏病学、神经病学、器官移植,新药开发等研究领域的重要价值。影像学诊断水平的不断提高,与20世纪生物医学工程技术的发展密切相关。 三、介入医学问世 介入医学是一种微创伤的诊疗技术。dotter和judkin(1964 年)是最早使用介入技术治疗疾病的创始人,他们用导管对下肢动脉阻塞性病变进行扩张治疗取得成功。1967年margulis首先使用过介入放射学,这是医学文献出现“介入”一词的最早记载。1977年 gruenzing成功地进行了首例冠状动脉球囊扩张术获得成功以后,介入性诊疗技术由于其创伤小、患者痛苦少,安全有效而倍受临床欢迎。20世纪80年代随着生物医学工程的发展,高精度计算机化影像诊查仪器、数字减影血管造 影(dsa)、射频消融技术以及高分子(high-polymer)新材料制成的介入技术用的各种导管相继问世,使介入性诊疗技术发生了飞速进步,临床应用范围不断扩大,从心血管、脑血管、非血管管腔器官到某些恶性肿瘤等都具有使用介入诊疗的适应证,并使诊疗效果明显提高,患者可减免许多大手术之苦。有人把介入诊疗技术视为与药物诊疗、手术诊疗并列的临床三大诊疗技术之一,也有人把介入诊疗技术称之为20世纪发展起来的临床医学新领域--介入医学。 四、人工器官的应用 当人体器官因病伤已不能用常规方法救治时,现代临床医疗技术有可能使用一种人工制造的装置来替代病损器官或补偿其生理功能,人们称这种装置为人工器官(artificial organ)。如20世纪50年代以前,风湿性心脏瓣膜病的治疗,除了应用抗风湿药物、强心药物对症治疗外,对病损的瓣膜很难修复改善,不少患者因心功能衰竭死亡。而今天可以应用人工心肺机体外循环技术,在心脏停跳状态下切开心脏,进行更换人工瓣膜或进行房、室间隔缺损的修补,使心脏瓣膜病、先天性心脏病患者恢复健康。心外科之所以能达到今天这样的水平,主要是由于人工心肺机的问世和使用了人工心脏瓣膜、人工血管等新材料、新技术的结果。 肾功能衰竭、尿毒症患者愈后不良,而人工肾血液透析技术已挽救了大量肾病晚期患者的生命,肾病治疗学也因此有了很大进步。 现代生物医学工程中人工器官的发展也非常迅速,除上述人工器官外,人工关节、人工心脏起搏器、人工心脏、人工肝、人工肺等在临床都得到应用,使千千万万的患者恢复了健康。可以说,人体各种器官除大脑不能用人工器官代替外,其余各器官都存在用人工器官替代的可能性。 此外,放射医学、超声医学、激光医学、核医学、医用电子技术、计算机远程医疗技术等先进的医疗技术和仪器设备都是现代医学工程研究开发的成果,综上可见,20世纪生物医学工程的发展,显著提高了医学诊断和治疗水平,有力地推动着医学科学的进步。 五、生物医学工程展望 纵观医学新技术诞生和发展的 历史,从伦琴发现x线到今天x射线诊疗技术的发展,从朗兹万发现超声波到今天b超诊断的广泛应用,从布洛赫和伯塞尔发现核磁共振到今天mri的问世,从赫斯费尔德发明ct到今天ct成像系统的应用,都是以物理学工程技术为基础、医学需求为前提发展起来的医学新技术。 (一)各种诊疗仪器、实验装置趋向计算机化、智能化,远程医疗信息网络化,诊疗用机器人将被广泛应用。 (二)介入性微创,无创诊疗技术在临床医疗中占有越来越重要的地位。激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (三)医疗实践发现单一形态影像诊查仪器不能满足疾病早期诊断的需要。随着pet的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将在21世纪问世。 (四)生物材料和组织工程将有较大发展,生物机械结合型、生物型人工器官将有新突破,人工器官将在临床医疗中广泛应用。 (五)材料和药物相结合的新型给药技术和装置将有很大发展,植入型药物长效缓释材料,药物贴覆透入材料,促上皮、组织生长可降解材料,可逆抗生育绝育材料、生物止血材料将有新突破。 (六)未来医疗将由治疗型为主向预防保健型医疗模式转变。为此,用于社区、家庭、个人医疗保健诊疗仪器,康复保健装置,以及微型健康自我监测医疗器械和用品将有广泛需求和应用。 20世纪人类与疾病做斗争,在医学诊疗技术上取得了重大成就;但面向21世纪的巨大挑战,我们要动员起来,调整政策,制定规划,改革医学研究教学的旧模式,发挥现代科学多学科交叉合作的优势,创建全新的生物医学,为人民造福。 浅谈生物医学工程的发展现状:浅谈现代生物医学工程的发展现状 【摘要】现代生物医学工程是一门多学科的交叉学科,它作为一门独立学科发展的历史尚不足50年,但由于它在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面所起的巨大作用。现代生物医学工程已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱。本文主要介绍了国内现代生物医学工程的发展现状。 【关键词】现代生物医学工程;发展现状 0.前言 一旦提及医学,让人第一时间想到的就是疾病,医院,健康,病人等等。现代生物医学工程也不例外,作为一个多学科交叉的综合性学科,现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。 随着社会水平的极大提高,人们把视角从生存转移到生活上来,进而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活,如何准确及时地检查出病人的疾病,如何将现有的医疗设备改进,如何开发出更具使用价值的医疗器械等等,都成为生物医学工程所要考虑的问题。 生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科,其基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主,其领域十分广泛,并在不断扩展之中。就现阶段而言,生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。 1.国内发展现状 1.1发展还不完善 中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础 ,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。 1.2发展方向不够全面 现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。 1.3包含的学科多杂 我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。 1.4发展前景广阔 正因为现代生物医学工程在我国起步较晚,发展还不完善,他本身就有很多空白领域可以开拓。 21世纪是生命科学大发展的时代,工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合,必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械,现在是,将来也是,但如何将未来的诊疗仪器实现智能化,检查结果,治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧,而且高端医疗设备更是几乎全部进口,所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度,增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度,培养出一批在这方面的专业人才,具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。 由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科,我们就很容易理解,各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展,其他学科,其他领域的发展,产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科,各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见,生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术,这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。 现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色,对提高医学水平,促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才,为我国的生物医学工程事业贡献力量,也期待着我国生物医学工程的快速发展,在不久的将来展现出崭新的面貌。
浅谈多媒体在生物教学中的运用:小议多媒体技术在生物化学课教学中的应用 20世纪中期以来,借助各种理化技术,对蛋白质、酶、核酸等生物大分子进行化学组成、序列、空间结构及其生物学功能的研究,并发展到人工合成,创立了基因工程,从而开始了一个崭新的生命科学时代。对遗传信息的载体核酸和生命功能的执行者蛋白质的研究成了生命科学研究的主要内容。经过生命科学工作者半个多世纪的努力,生命科学已成为自然科学中最重要的学科,生物化学作为生命科学的主导力量是研究生物体中有机分子化学组成、结构和功能、代谢变化和调节及其分析方法的科学,有生命的化学之称。生物化学课是我校化学制药专业的基础课程,也是化学制药专业学生的必修课,在本专业的人才培养方案中起着承前启后的作用。多媒体技术能够将文字、声音、图像等信息结合在一起传递给学生,能使生物化学课程教学达到图文并茂、视听合一的良好效果。多媒体教学使学生更好的掌握理论知识的同时,丰富了教学内容,活化了教学环境,更重要的是激发了学生的学习兴趣,实现了教学过程中教师和学生的互动,使教学质量得以提升。 一、生物化学课传统教学方式 生物化学课程的传统教学方法是靠教师单纯应用粉笔和黑板作为教学工具,学生主要根据教材文字的描述、教师的讲授获取知识。长久以来,各高校生物化学教学大多以课堂讲授为主,适量实验课为辅。学生学习生物化学的方法常常是课上勤笔记少思考、课下不复习少作业,考前死记硬背、考后“完璧归赵”。所以,在传统的教学模式中仍然存在一些不足之处,如:因为没有实物或图案介绍,学生对一些专有名词理解不深刻。概念理解方面也是不标准。传统的教学方法限制了学生知识信息的拓展,不能有效地掌握知识点。 二、多媒体技术应用于传统教学中的作用 多媒体技术是传统教学的继承和发展,是在传统教学的基础上,符合生物化学学习特点的教学创新,也是扩大学生信息面、提升学生学习兴趣,有效掌握知识点的重要方式。在生物化学课程教学中融入多媒体技术的优越性主要体现在如下几个方面: 1.图文并茂,激发学生学习兴趣。学习兴趣是学生学习的最佳动机,只有不断提高学生的学习兴趣,才会使学生全心全意投入到学习过程中。作为教师,激发学生学习兴趣是提升教学质量的关键所在,能起到事半功倍的教学效果。传统的教学,一般局限于课本上文字的描述和插图的展示,学生很难深刻理解和掌握概念及理论机理。老师在课堂上的讲述和板书对于引导学生学习思维和调动学生学习兴趣有一定的局限性。然而,多媒体技术能够把图、文、声音、动画综合起来,形象生动地把静态的知识动态地展现给学生,例如在讲授生物酶具有高效催化机理的内容时,通过动画演示能生动的展示临近定向效应、张力和形变、酸碱催化及共价催化等机理,使学生对酶催化的诱导契合学说有更直观立体的认识。所以说学生在强大视觉、听觉的冲击作用下不仅深刻地掌握了知识要点,还激起了他们学习的兴趣。从而在生物化学课的教学中融入多媒体技术能够弥补传统教学的不足。通过多媒体技术能够把课本上枯燥的、抽象的、难以理解的知识点转变为形象生动的、学生容易理解和记忆的课件,极大提升学生学习兴趣。 2.动画演示,化抽象为具体,增加课堂的趣味性。生物化学课是化学制药专业必不可少的专业基础课,学生在理论学习中不仅要掌握并运用概念,还要求掌握系统的理论结构。如果在传授学生很陌生的知识点的时候依然依附于一支粉笔、一块黑板、一张嘴的传统教学模式,学生就很难理解和掌握抽象的概念和机理,当然课堂气氛也就不尽如人意。比如在讲解DNA复制过程时,因DNA具有超螺旋结构,在复制时其超螺旋结构必须松弛,使DNA双链分开形成单链,暴露碱基,这样才能发挥模板作用合成新的互补的DNA链,松弛模板DNA的超螺旋、解开双链都需要一些酶来共同完成,此过程如果应用多媒体课件,把文字、图像、声音等多种媒体融为一体做成动画,使得学生眼、耳、脑并用,学生兴趣会一下被调动,知识点也容易理解和掌握,课堂气氛也就活跃起来。 三、多媒体技术的“点睛”之效,促进教学质量的提升 多媒体技术运用于生物化学课的教学中是教学方法的一次提升,合理应用多媒体技术能够起到事半功倍的效果。现在多媒体技术运用于生物化学教学在很多高校越来越普及。但是使用不当或者教师过度依赖多媒体授课,反而会适得其反,影响教学质量和教学效果。多媒体教学也需要教师不断提高综合能力,有的任课教师在授课过程中没有考虑到学生的接受能力,没有把握好上课的进度,而且不能将“多媒体”变成“一媒体”。所以怎样更有效更合理的把多媒体技术运用在生物化学课的教学上,是我们作为教育工作者不容忽视并且应该及早研究的课题。 四、结语 若能正确认识多媒体技术在生物化学课程教学中的地位,合理使用,定能为教学效果的提升起到点睛之效。随着生命科学的不断发展,生物化学也在迅速发展,为适应21世纪的人才培养需要,在教学过程中只有把知识传授和能力培养有机地结合起来,提高教学效率和效果,使学生获得完整的知识体系和提高全面素质,他们才能成为适应未来实际发展需要的高质量、高等技术人才。通过以上分析,我们觉得多媒体技术在生物化学课教学中的应用是必不可少,势在必行的,应该大力推广多媒体教学方法。本文大体从三个方面论述了多媒体技术在生物化学课教学中应用的有利的一面,以后还想从其他方面阐述多媒体技术在生物化学课教学中应用的弊端。 浅谈多媒体在生物教学中的运用:论多媒体课件在生物教学中的优势与局限性 [摘要]多媒体技术是集图文声像于一体的信息化技术,它对生物教学有很好的促进作用,能使生物教学呈现直观性,提高学生学习兴趣,帮助学生理解和掌握重难点,提高课堂知识含量和课堂效率,培养学生创造力。但多媒体课件也具有一些局限性,教师要适时适量使用多媒体课件,使其优化教学。 [关键词]多媒体课件;生物教学;课堂效率 一、在生物课堂中使用多媒体进行教学的优势 生物学是研究生物的形态、结构、生理、分类、遗传、进化的科学。就生物学科自身来讲,其内容涉及多方面,主要包括宏观生物界与微观生物界。在初中生物中,宏观生物界的知识相对多一些。进入高中生物学习后,微观生物界的知识逐渐增多。这也是中学生物教学的基本规律和特点。如果说学生对宏观生物的认识还能够通过肉眼进行观察,具有一定兴趣的话,那进入微观生物知识的学习后,很多物体并不能通过肉眼进行观察,学生会慢慢失去兴趣。这时候,我们就会发现,多媒体课件在生物教学中具有不可替代的优势。 (一)多媒体集图文声像于一体,能激发学生学习生物的兴趣 苏霍姆林斯基说:“兴趣是学生学习最好的老师。”从心理学上讲,兴趣是人对某种事物或某种活动保持积极情绪的一种心理倾向。教师在教学中必须首先提高学生的学习兴趣,只有这样,学生的学习才会是有效的,教学活动也才能事半功倍。多媒体自身的特点是集图文声像于一体,能够从多个角度向学生展示生物体,在教学中也能够让学生有身临其境的感觉。教师从导入新课开始,就可以把多媒体课件生动、形象的特点运用起来,激发学生学习生物的兴趣,使其积极参与到课堂中来。 如教师在进行“物种进化”的教学时,可以用图像展示物种演变的过程,并结合丰富的视频资料,真正做到图文并茂,以此让学生对物种进化的知识点提起兴趣,达到高效教学。又如,教师在教学“基因突变”时,也可以通过网络资源搜索一些发生基因突变的实际例子,展示在课件中。这样,好奇心强的中学生就能够迅速进入课堂,也能够理解基因突变的实质,从而掌握教学的重难点。 (二)多媒体能使生物教学呈现直观性,将微观生物“宏观化” 生物学科具有自身的特殊性,实验操作等占据了教学的绝大部分,很多知识都需要学生通过观察和实验进行,因此必须保证教学直观性。但是,在生物教学中,特别是进入微观生物知识的学习时,教师无法直观给学生展示很多物体。多媒体课件正好能够解决这一问题,它能将学生不能通过肉眼观察到的微观生物或者生物内部结构形象直观地展示在学生面前。这样就可以让学生从多个方面观察物体,寻找到学习要点,从而理解生物概念。 如在教学“草履虫的形态结构”时,教师就可以使用多媒体课件,放映草履虫的功能,从消化、排泄、生殖、呼吸等方面进行演示,最后突出教学重点,解决教学难点,帮助学生掌握草履虫的相关知识。 (三)多媒体课件具有动态性,帮助学生理解和掌握重难点 在生物教学中,很多问题单凭教师的讲解以及挂图的配合,难以使每个学生都掌握和理解。同时,对于某些生物问题,不但教师难以讲解清楚,学生还会感到知识点枯燥无味,很容易失去兴趣,这就会影响教学的效果。在这种情况下,教师如果使用多媒体课件进行教学,就能够将一些抽象的问题具体化,将原本静态的讲解动态化,消除学生抽象思维、逻辑思维以及语言表达等方面的障碍,降低学生学习难度,帮助他们突破教学难点。 (四)多媒体具有信息量大、容量大的特点,能提高课堂知识含量,提高课堂效率 在信息化时代未到来之前,生物课堂教学基本就依靠教材以及配送给教师的辅导材料,这些知识远远无法达到教学的要求。而信息化时代的多媒体课件则有效解决了这一难题。通过多媒体的使用,教师可以找到更多的文字、声音、图像以及视频材料,并将这些材料整合。这样既增加了知识点的信息量,也给学生扩大了知识空间,提供了丰富的教学资源,帮助学生理解和掌握知识,提高课堂效率。 在生物教学中,一个知识点的学习往往需要更多的知识进行扩展。学生可能正是通过对扩展的知识进行理解,最后达到掌握教学重点的目的。多媒体教学正是具备这样的特质。如教师在讲授“遗传”的知识时,简单通过讲解染色体的知识很难让学生真正理解遗传的本质。此时,教师可以搜索一些相关资料,向学生展示染色体配对造成生男生女的知识,并出示一些反例。这样不但有利于学生掌握遗传的知识点,也能够扩大学生的知识容量,帮助他们提高学习效率。 (五)多媒体能够辅助生物教学实验,培养学生创造力 生物学科一个重要的教学目标是通过实验操作,培养学生的实验技能和创造力。从广泛意义上讲,生物学科一半以上的知识都需要进行实验操作。但是,在生物教学中,教师却面临着两个重要的困难:一是生物课程时间有限,无法保证所有生物实验都让学生动手操作;二是有一些生物实验或需要进行长期观察和记录,或根本无法通过简单的实验完成。面对这些问题,多媒体课件能够起到很好的辅助作用。多媒体技术能够将一些不容易操作的实验通过视频形式展示出来,既形象具体,又能够让学生进行观察,从而缩短实验时间,为学生提供更有效的教学信息,培养学生的创造力。 如在进行“光合作用和叶绿素”的教学时,如果教师让学生观察光合作用的过程,不但需要长时间的观察,更需要天气等时间条件,这样就给教师教学提出了难题。这时候,教师如果可以利用好多媒体课件,将网络上的关于光合作用的实验过程通过视频资料的形式展示给学生,再借助教师的讲解,势必会达到事半功倍的效果。 二、生物课堂中运用多媒体进行教学的局限 一方面,我们不得不承认多媒体教学能够帮助教师进行生物教学,激发学生兴趣,提高课堂效率。另一方面,我们也应该看到,在生物课堂中使用多媒体进行教学也具有很大局限性。 首先,教师在课堂中如果使用过多的图像来代替学生对实物的观察,会在很大程度上削弱学生的观察力。有时候教师以多媒体课件代替实验过程,也会限制学生自己的动手操作能力,这显然背离了生物教学的初衷。其次,教师也不能单纯地为了增加教学的知识含量而增加众多教学资源,这样在一定程度上会让学生迷失于知识之中,抓不住教学的重难点。再次,教师有时候使用多媒体课件直接出示问题的答案,这样使得学生对知识的理解和思考不够深入,弱化了思维能力。最后,过多使用多媒体课件也会影响教师自身的思维,抑制教师的主观能动作用。 因此,多媒体课件对于生物教学来讲是一把双刃剑,教师必须把握好教学的需要,适时、适量地运用多媒体技术。这样既能够帮助教师完成教学目标,也能够使学生抓住重难点,增加学习兴趣,培养动手操作能力,达到学习目标。 浅谈多媒体在生物教学中的运用:在生物教学中运用多媒体技术培养学生创新精神 摘 要:让多媒体技术与生物教学有机整合,更新教学理念,改进教师教学方法,转变学生学习方法,能培养学生的创新精神和实践能力,提高教学效果。 关键词:多媒体技术;生物教学;创新精神 当前,多媒体技术作为信息技术的重要组成部分,已逐渐渗透到人们的日常生活、工作和学习中。当前,多媒体辅助教学已成为广大教育工作者实现教育现代化的重要手段,使用其进行教学,不仅形象生动,而且课堂容量大。在生物教学中,它也以其特有的优势发挥着极大的作用,能培养学生的创新精神和实践能力。 生物学包容内容非常广阔,时间和空间跨度很大,从微观到宏观,从分子水平到生物圈,仅以传统的教学手段如标本、挂图以及教师的语言描述,很难展示生命现象、过程及生命的本质。而幻灯、投影、电影、录像特别是计算机多媒体技术的应用,就可以把生命现象、过程及生命的本质展现得淋漓尽致,具有极强的直观性,并能激发学生的兴趣,加深学生的理解、记忆,从而提高教学效果。 实践中,我们做了许多的尝试,现将较为成功的《细胞膜》一节课呈现给大家,这也是我们将多媒体技术应用于生物教学所进行的探索。 具体的做法是:课前利用Authorware制作出细胞膜的结构和功能的课件,课件不仅将细胞膜的立体构架及细胞膜的分子结构展示得淋漓尽致,而且充分体现了细胞膜的流动性;并形象地、动态地描述了物质出入细胞膜的三种方式,清晰地展示了三种方式的不同特点,突破了以前学生较难理解的载体蛋白怎样运输物质的这一难点内容。并给学生学习的自主权和想象空间,学生的计算机及网络操作也得以锻炼。我们还制作主题学习网站,充分引导学生利用网络资源组织学习活动,拓宽知识面,共同探讨、共同提高。 教学过程包括:激趣引入、讨论学习、拓展学习三个阶段。 第一阶段:激趣引入 教师提问:光镜下观察到的细胞结构包括那几部分?……细胞膜、细胞质、细胞核。引导学生观察书上动、植物细胞的亚显微结构图,与初中所学的细胞结构相比,更为复杂。那么,细胞到底是怎样构成的呢?从而激发学生探索细胞细微结构的兴趣,进而带领大家一起“走进”细胞。当然,第一站就是“细胞膜”。(引入课题) 第二阶段:讨论学习 电子显微镜的应用,使我们能了解到细胞膜的分子结构。 (1)演示课件:细胞膜的分子结构。指出什么是蛋白质分子,什么是磷脂分子。(突出重点,帮助学生树立细胞膜的立体构架)演示过程中让学生思考三个问题:①你看到了什么?②两种分子的结构关系?③它们是静止的吗? (2)提出问题:磷脂分子与蛋白质分子的结构关系? (3)分组讨论并回答。(鼓励学生积极参与,做学习的主人) (4)得出结论:两层磷脂分子作为细胞膜的基本骨架,再覆盖、镶嵌、贯穿以蛋白质分子。 最后强调细胞膜的流动性。 细胞膜的主要功能: (1)演示课件:细胞膜的主要功能。(使用三维立体动画突破了学生学习上难以理解的载体蛋白对物质的运输过程) (2)分析思考:三种方式中物质浓度与运输方向的关系、有无蛋白质的协助、是否消耗能量等方面的问题。(让学生学会观察、思考、分析、判断) (3)分组讨论:前三组分别总结其中一种方式的特点,然后选一名代表发言,最后一组指出三种方式的相同与不同。(让学生主动参与、善于交流) 当然,学生的回答不一定很准确,教师和其他同学可以肯定其回答正确的,对不足的加以补充和完善,最后得出一致的结论。 (4)总结细胞膜的性质。 第三阶段:拓展学习 教师利用课前开发的主题学习网站为学生提供: (1)查看“材料部分”。(拓宽了知识面,满足了不同程度学生的需要) (2)计算机上聊天讨论。(养成生生互动、师生互动的意识) (3)计算机上完成作业部分发送回主机。(对所学知识的巩固、应用) 整个教学过程中媒体的教学功能主要体现在:①展示事实,形成表象。②创设情境,建立共同经验。③提供示范、便于模仿。④呈现过程,解释原理。⑤设疑思辨,解决问题。⑥反馈信息,及时评价。 通过教学我们体会到,让多媒体技术进入生物课堂,它能以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,以跨越时空的非凡表现力,大大增强了学生对抽象事物和过程的理解与接受,易于突破重点和难点,从而将课堂教学引入全新的过程,进而达到我们理想的教学目的。 应用多媒体进行教学,教师可从传统的黑板的局限中解脱出来,将课件输入电脑,全面照顾每一个学生,有利于学生学习应用现代化的技术获取信息、处理信息,提高学生探究问题、解决问题的能力。多媒体教学能够直观且形象地表达一个动态的过程,容易唤起学生的学习兴趣。并且,多媒体技术的超级链接和随意切换,可以使教师灵活控制前后各章节及内容之间的衔接,既可以单独讲解某个知识要点,又可以进行前后连贯,更具系统性。 生物学中很多教学内容都可以采用这种先进的教学手段。如细胞的结构、细胞的有丝分裂、细胞的减数分裂等,可让学生深入到生命的微观世界中,了解生命的奥秘;遗传部分,可解决学生很多以前难以理解的问题,认识生物遗传、变异的产生及过程;生物进化部分,可让学生回到几百万年以前的地球,“亲眼目睹”生命进化的历程;生物与环境部分,可让学生深入到大自然中,了解人与自然不可分割的关系,认识到保护各种生物、保护自然、保护地球的意义……很多内容可以通过多媒体技术来改进教学的方法、手段、过程,进而激发学生的学习兴趣,加深学生的理解,提高教学效果。 此外,计算机辅助教学还具有很多的特点:①学习内容的可选性。②学习进度快慢的可调性。③学习方法的可选性。④学习的自主性。⑤信息反馈的及时性。⑥通过一个教学过程可以实现多种教学目标。 总之,多媒体技术为我们提供了一种现代化的教学平台,它具有广阔的前景,能培养学生的创新精神和实践能力。随着教学网络的建立,我们的计算机不再受本地软件和资源的限制,更不需要像录像资料那样建立自己的磁带库。它的资源将来自全国、甚至全球! (四川省广元中学) 浅谈多媒体在生物教学中的运用:在生物学教学中如何应用多媒体技术 【摘 要】 多媒体技术在中学教学尤其是在生物学科的教学中越来越体现出其优越性:多媒体教学激发学生的学习兴趣,提高教学效率;多媒体教学极大地扩充了知识容量,拓展了学生视野。结合生物学科的特点利用多媒体将教材中抽象的内容进行宏观化模拟、将生物实验中不能替代的内容进行虚拟化、将板书内容进行直观化和简单化,最大限度地激发学生的学习热情,提高学生的学习效率。 【关键词】 多媒体 初中生物教学 应用 三百多年前,捷克教育家夸美纽斯就在《大教学论》一书中写道:要“寻求并找出一种教学方法,使教师可以少教,但是学生可以多学。”这种通过“少教”以达到“多学”的教学意识,至今仍然是每个教育工作者所追求的理想境界,提高自身素质,改变教学观念,利用多媒体,构建和谐课堂,实现课堂的高效。在这里,我结合多年的教学实践,谈谈多媒体技术在初中生物教学的实际运用。 一、多媒体课件的制作 多媒体制作不能只一味注重形式,追求花样,应从“实效”的角度出发。教师应能设计、制作或选择适合于教学内容和教学对象的多媒体课件,并将自己的教学目标、以学为主线的教学思想有机的贯穿于其中,能综合图像、动画、音响、文字等多种效果,将抽象的事物形象化,微观的事物宏观化,复杂的事物简约化,并能多角度地向学生传授信息。 素材的收集与整理是制作优秀生物多媒体课件的关键。教师在准备教案时,需要大量的资料如文字、图像、声音、动画、视频,甚至三维虚拟现实等多方位信息用于课件制作,使教学内容更丰富,教学方法更加多样、灵活。资料既可以收录别人已有的,也可以自己制作。如“细胞核是遗传信息库”是七年级第二单元第二章第二节的教学内容,这节内容比较抽象,难以理解,并且学生能参与的内容比较少。根据这个特点,我收集了“克隆羊多莉的诞生过程”、“人由受精卵发育成婴儿的过程”的图片、“动画模拟DNA的结构”、“人的发育过程的动画”、等资料。利用多媒体的图像技术,通过巧妙设计多媒体课件,形象地模拟,将抽象内容具体化,能达到了传统教学手段无法比拟的教学效果。在上课整个教学过程中,学生应高度集中注意力。因此,课件做得太“生动”也不行,会分散学生的注意力,比如有的老师在一些角落里放一个活蹦乱跳的小动物,这跟课堂教学根本无关系,虽然可以激发学生的兴趣,但很容易产生负面效应。 二、有效地将多媒体运用于生物教学 初中生物是学生接触自然科学的新起点,对帮助学生了解自然科学,培养学习自然科学的热情至关重要。怎样培养学生学习生物的热情?怎样将一门抽象知识寓于形象化的实例中的教学?多媒体在教学实战中怎样运用?如:刚才在前面提到的“细胞核是遗传信息库”这一节的教学中,在介绍遗传信息的概念时,首先放“人由受精卵发育成婴儿的过程”的录象,然后提问,最后让学生总结出遗传信息的概念。由于录像片形象直观,又连贯动态,学生的兴趣高涨,思维活跃。播放时,教师注意快放、慢定格的合理使用,并予适当的语言进行设问,启发学生积极思维,使学生有较为深刻的认识,从而达到较好的预期的教学目的。 如这节课的知识目标一:遗传信息存在于细胞核中的教学。用课件演示“克隆羊多莉诞生”的全过程。对于克隆技术,可能学生听说、了解一些,但无法具体、深刻地理解,用动画展示整个过程,使得教学更具体、形象、生动,从而学生能很轻松解决以下三个问题:⑴A羊、B羊、C各提供了什么?⑵多莉像谁?⑶细胞的遗传信息在哪里?进一步得出细胞核是遗传信息库的推论。 在讲知识目标二:细胞核中有储存遗传信息的物质―DNA时。我采用的是:通过课件让学生从视觉、听觉等方面获得知识。心理学家认为,人体感知器官是有多种的,单一的感知器官的使用往往不如多种感知器官的综合运用。对于DNA、基因知识地学习,主要我借助动画了解DNA分子的形态,并说明DNA分子可以分成许多个小片段,每一个小片段上具有特定的遗传信息,这些小片段叫做基因。接着放歌曲“DNA song ”,巩固DNA的知识。 讲知识目标三:DNA和蛋白质组成染色体时。染色体的组成,通过课件中的动画来解决这个问题;然后展示染色体数目异常导致的遗传疾病的图片,让学生更清楚地认识到染色体数目恒定的重要意义。最后通过一个图表来巩固细胞核、染色体、DNA、遗传信息的关系,掌握彼此之间的联系,把一个个知识点贯穿起来,为学生指明思维的方向,从而深化知识。 三、根据学生的心理特点,选择多媒体 心理学研究表明,少年的大脑皮层长时间处于高度兴奋状态,容易使身心疲倦。据此,电教媒体虽有加快教学节奏,加大教学力度,优化教学效果的作用,但它具有声、光、电的综合刺激,使用一定要适时适度,在一堂课内频繁滥用,其结果势必事与愿违。如在《人类神经调节》一课,只在“条件反射的建立”上放录相带,让学生真正理解条件反射与非条件反射的区别和联系就足矣。 初中的生物教学内容虽然不深,但大到整个自然界,小到细胞内部的细微变化,包罗万象,应有尽有。因此初中教师应该结合本校的实际特点,充分发挥多媒体技术的应用在教学中的优势,优化教学环节体现学生的主体性和教师的主导性,让学生好学、好问,给学生创设一个开放活泼、轻松的学习环境。 浅谈多媒体在生物教学中的运用:浅谈多媒体技术在生物教学中的应用 摘 要:随着计算机技术的不断发展,多媒体教学逐渐走入普通课堂。本文简要论述了多媒体教学的特点,它在生物教学中所具有的作用和在日常生物教学中存在的局限之处,并提出了展望。 关键词:多媒体技术;生物教学;局限性 多媒体教学以下简称“CAI”的应用已经广泛深入到了教育领域,对整个教育产生了深远的影响。根据现代教育理论,课堂教学在多媒体、多方位、教学交互中才能取得最大教学效果。因此,多媒体教学吸引了大批有志于教育改革的教师在课堂教学上进行有益的尝试。 一、多媒体教学的主要特点 (1)多媒体教学具有多维性。多媒体教学具有处理信息范围的空间扩展和放大能力,可对信息进行变换、加工、创作,增加表现能力,丰富显示效果,使学生有身临其境之感,便于学生理解,降低知识难度。 (2)多媒体教学具有高度的集成性。多媒体教学不仅是各种媒体的集成,也是信息的集成。多媒体教学将多种信息集成以后,使它们发挥综合作用,既丰富了教学内容,又激发了学生学习的积极性。 (3)多媒体教学具有良好的交互性。多媒体教学的交互性可以增加学生对信息的注意力和理解,延长信息存储时间。通过计算机,学生可以有效地控制和使用信息,因而能够自主地学习,并且随时可以得到学习的效果,利于加深印象,更为牢固地掌握知识。 二、多媒体教学在生物教学中的作用 (1)增加教学内容的直观性。实际教学过程中,多媒体教学可以让微小的物体变大、令平面的图形变为三维立体实物。通过计算机放大的处理,使学生能够清楚地看到细胞全貌。利用计算机的三维成像,将平面的挂图细胞逐步立体化,让学生从立体的角度来观察整个细胞。 多媒体教学可以使静态的现象动起来、运动的现象静下来。通过计算机,将某些看起来是静态的现象(如有丝分裂、种子发芽等)进行加速处理,使学生在短时间内观察到整个过程,产生整体认识。利用计算机还能将运动很快的现象(如动物卵的受精、心脏瓣膜的开闭等)进行放慢处理,甚至作成静态图片,利于学生仔细观察。 (2)使抽象的知识变得形象起来。多媒体生物教学中的动画效果可以模拟教学内容的形成和活动过程,将抽象的、难以想象和理解的内容具体化,将不可实验的过程现实化。生物物种的演化,经历数亿年的时间,利用多媒体技术中的动画效果,将物种演化通过变形技术直观地表现出来,使抽象变为形象。 (3)增加课堂教学的密度。CAI课件是事先人为设计好的,按照这些事先编制的教学内容和程序,利用空闲时间所制的准确图形,教师可以节约大量板书和画图,因而可以节约大量时间,增加课堂教学的密度,在较短时间完成普通教学较长时间才能完成的教学任务。 (4)激发学生学习兴趣,及时得到反馈信息。CAI课件所具有的良好的交互性是其他电化教学手段所不具备的功能。通过交互,学生可以控制信息的传递,自主地选择所要学习的内容,交互练习更能使学生随时了解自己对所学知识的掌握程度,加深对所学知识的印象,更为牢固地掌握知识。 (5)有助于提高教师自身的水平。在编制课件的过程中,为了保证教学内容的完整性和知识的逻辑性,教师必须深入地研究教材和教学内容,仔细考虑每一个教学环节。教师在备课上必须多下工夫,更要注意设计教学,无疑对教师的自身学习和研究具有良好的促进作用。 三、多媒体教学的局限性 (1)不利于课堂气氛的活跃。CAI课件所控制的教学过程严谨而紧凑,限制了教师的临场发挥,压制了教师的突发灵感和创造,使教师无法根据课堂教学的实际情况及时调整教学程序和教学内容、改变教学方法。程序式的教学还容易禁锢学生的思维。 (2)需要较多时间准备,加重了教师的负担。一个完整的课件,特别是有动画、视频的课件,对多媒体技术十分熟练的人也需要2~3天的时间。生物教学需要大量图形,准备起来比较困难。因此在课堂教学中广泛使用多媒体教学,所花费的时间和精力在正常教学工作中是难以忍受的。 (3)需要解决“教”与“学”的关系。课堂教学使用多媒体的目的应该是利于学生的“学”,而不是便于教师的“教”,这也是现今素质教育的一个体现。现在的一些CAI课件只是过多地设计了“教”的内容,让大家感到教起来现代、轻松。 因此我们既要看到多媒体生物教学的优越性,还必须认识到它的不足。作为教学手段之一,多媒体教学应定位在“辅助”上。随着多媒体技术的飞速发展,生物多媒体教学必将有更为广泛的应用,更进一步的发展。我们要不断地学习、研究,使多媒体教学在生物教学领域开拓出更广阔的前景。 (作者单位:河南省洛阳市第四十八中学)
浅谈生物医学的信号处理方法:浅谈现代生物医学工程的发展现状 【摘要】现代生物医学工程是一门多学科的交叉学科,它作为一门独立学科发展的历史尚不足50年,但由于它在保障人类健康和为疾病的预防、诊断、治疗、康复服务等方面所起的巨大作用。现代生物医学工程已经成为当前医疗保健性产业的重要基础和支柱。本文主要介绍了国内现代生物医学工程的发展现状。 【关键词】现代生物医学工程;发展现状 0.前言 一旦提及医学,让人第一时间想到的就是疾病,医院,健康,病人等等。现代生物医学工程也不例外,作为一个多学科交叉的综合性学科,现代生物医学工程也在为人类的健康事业默默地奉献着。 随着社会水平的极大提高,人们把视角从生存转移到生活上来,进而就是思考如何更好的生活。不言而喻,一个健康的身体是一切生活活动的前提和保证。如何健康的生活,如何准确及时地检查出病人的疾病,如何将现有的医疗设备改进,如何开发出更具使用价值的医疗器械等等,都成为生物医学工程所要考虑的问题。 生物医学工程学是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的边缘性学科,其基本任务是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关问题。生物医学工程学的研究是以应用基础性研究为主,其领域十分广泛,并在不断扩展之中。就现阶段而言,生物医学工程学的研究主要涉及生物力学、生物材料学、人工器官、生物系统的建模与控制、物理因子的生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信号的检测与传感器原理、生物医学信号处理方法、医学成像和图像处理方法、治疗与康复的工程方法等。 1.国内发展现状 1.1发展还不完善 中国的现代生物医学工程学科发展较晚,相对于国外一些发展较早的国家来说,我们对它的认识还很浅显,跟国外一些技术先进国家的距离还很远,很多人包括一些从事其研究的人对它都有或多或少负面的评价,他们普遍认为现代生物医学工程是一个生物、医学、工程学的交叉学科,但实际的培养计划中生物、医学学的很少,电子学得多些,学科广而不专,就业不好。它尚未形成自己的独立基础理论与知识体系,以融合各交叉学科知识为自己的基础 ,缺乏永恒的研究主题与固有的中心目标,随交叉学科的发展和应用对象的需求而变化。很多学习现代生物医学工程的人对自己的专业抱有消极的态度,对自己的前途感到渺茫,就业形势不是很乐观,这也反映了现代生物医学工程发展不完善,没有形成很好的体系,没有在国内高校中产生普遍影响力。 1.2发展方向不够全面 现代生物医学工程就目前的情况来看,还主要将目光着眼于医疗器械的研发和使用,发展方向比较单一。仅仅着眼于医疗器械而不是全面的发展,就会产生很大的局限性。这也深深影响着在这一领域学习的学生,不能使他们从一开始就形成一种将自己的研究全面化的思想,使学生的学习变得保守,进而失去学习的动力,这样就不利于生物医学工程更好的发展。 1.3包含的学科多杂 我们知道,现代生物医学工程是综合了生命科学和工程技术,理、工、医相结合的新兴交叉学科,是一门多学科交融的边缘学科,其中工程学又包括电子学,计算机科学,力学,材料科学,机械制造学等。生物医学包括生物学,神经科学,内科学,外科学,矫形科学等。现代生物医学工程学习的重点是生物医学,但是在解决一些生物医学问题的时候往往要借助于工程学的知识,掌握工程学的知识对于更好的掌握生物医学又起着至关重要的指导意义。 1.4发展前景广阔 正因为现代生物医学工程在我国起步较晚,发展还不完善,他本身就有很多空白领域可以开拓。 21世纪是生命科学大发展的时代,工程技术与生命科学进一步地互相渗透结合,必将推动医学跨入一个崭新的时代。大家都知道看病治病离不开医疗器械,现在是,将来也是,但如何将未来的诊疗仪器实现智能化,检查结果,治疗程序均可实行人机对话都是我们所要研究的问题。另外中国目前大部分医院设备陈旧,而且高端医疗设备更是几乎全部进口,所以说市场是庞大的。更好地提高国内在生物医学工程方面的研究水平和深度,增强人们尤其是大学生对生物医学工程的了解程度,培养出一批在这方面的专业人才,具体来说就是能够研发制造出属于我们自己的高科技医疗器械也是有待发展的。 由于现代生物医学工程是一门多学科交叉的学科,我们就很容易理解,各个学科的发展都将影响到生物医学工程的发展。因此生物医学工程并不是一个学科在发展,其他学科,其他领域的发展,产生得一些成果都可以为生物医学工程服务。这就好比各个学科,各个分支都在无形中为生物医学工程的发展默默贡献力量。由此可见,生物医学工程汇集了各个领域的尖端技术,这也就为生物医学工程更好更快的发展奠定了良好的基础。 现代生物医学工程在生物医学研究、知识产生、转化研究和卫生保健中扮演了许多重要角色,对提高医学水平,促进医学科学的现代化发挥着关键性的作用我们期待着我国能够培养出一批生物医学工程方面的人才,为我国的生物医学工程事业贡献力量,也期待着我国生物医学工程的快速发展,在不久的将来展现出崭新的面貌。 浅谈生物医学的信号处理方法:浅谈现代生物医学工程的发展现状 摘要:现代医学本质上是生物医学。工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,并用以维持、促进人的健康。生物医学工程已经深入于医学,从临床医学到医学基础,并深刻地改变了医学本身,而且预示着医学变革的方向。本文通过对于现代生物医学工程的现状进行了分析,然后将现代生物医学工程的发展做了介绍。 关键词:生物医学生物医学工程发展现状 1生物医学工程简述 1.1生物医学工程。生物医学工程是一门新兴的边缘学科,它综合了工程学、生物学和医学的理论和方法,并运用工程技术手段去控制这类变化。其目的是解决医学中的有关问题。 生物医学工程兴起于20世纪中叶,生物医学工程学与其他学科一样,其发展也是由科技、社会、经济诸多因素所决定的。生物医学工程与医学工程和生物技术有着十分密切的关系,成为世界各国竞争的主要领域之一。生物医学工程是因医学进步的需要而兴起的一个学科,其内涵是将工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合,认识生命运动的规律,以维持和提高人类的健康水平。 1.2生物医学工程的贡献。在过去的五十年中,生物医学工程为医学的发展与进步做出了很大的贡献,可概括为以下两点:第一、发展了一系列以疾病的诊断和治疗为目标的医学仪器和装备;第二、从技术科学角度出发,追求技术的先进性,但总体来说忽略了疗效价格比。 2生物医学工程研究领域简述 2.1生物医学工程研究领域。当前生物医学工程研究的重要领域包括结合生物学、医学和生理学来研究生物体,特别是人体的生长、运动及消亡规律。第一、人工器官,主要研究模拟人体器官的结构和功能;第二、生物系统建模与仿真,并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态;第三、生物医学信号检测与传感技术,对生物体中含有的生命现象等信息的信号进行检测和量化,从中获取各种生物信息;第四、生物医学信息处理技术,研究如何从被湮没在干扰和噪声背景里的生物医学信号中提取有用信息的方法;第五、医学成像与图像处理技术,研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式。 2.2领域拓展。医学的变革必然导致生物医学工程发展方向的重大转变,并大大拓展学科的领域范围。据相关研究显示,对人类健康、生命威胁最大的那些疾病的致病因素中,生物学因素并不占主导地位。即使是癌症,包括基因组在内的全部生物学因素亦仅占29%;而生活方式和行为却占主导地位;环境因素亦起重要作用。通过研究,进而使得生物医学工程形成一个以提高人的健康和功能水平,增进人际和谐,强化群体效能为目标的多个学科领域――人类健康工程。这需要全新的理念、方法、技术和技术装备。 3我国生物医学工程存在的问题与不足 生物医学工程是当代最受重视、最具吸引力的高科技领域之一。我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比尚存在着很大差距,我国生物医学工程与其他国家相比还存在以下几点问题与不足之处。 3.1我国生物医学工程国内市场处于被西方发达国家垄断的状态,我国生物医学工程在发达国家跨国公司的强力冲击下,生物医学工程产品贸易逆差巨大。 3.2当前,我国国内在生物医学工程技术标准、进口税收等方面的滞后政策,很大程度上制约了我国生物医学产业的发展进程。 3.3我国生物医学技术及产业是知识密集、多学科交叉、竞争挑战激烈的高科技领域,在当今国际经济竞争严重激烈的大背景下生物医学工程也不例外。 3.4我国的生物医学技术及产业与世界先进水平相比存在着非常大的差距,主要产品的技术水平与世界先进水平相差近20年。在中国,生物医学产品总产值仅占世界总销售额的2%左右。 3.5我国国内生物医学领域缺乏自主创新,存在着对引进国外产品全力仿制的行为。我国大多生物医学工程是因循已有知识和技术,技术储备匮乏;我国大多生物医学工程往往寄希望于以市场换技术,结果丢了市场而未换到技术。 3.6我国国内生物医学生产企业的数量虽多,但规模小、协作性差。加上市场信息滞后,出现了严重的低水平重复现象。 4解决我国生物医学工程存在问题的对策建议 4.1调整进口税收方面政策。调整进口税收方面的工作,适当进口元部件研发的国产CT机制造成本。使本应以低成本为竞争优势的国产医疗设备的优势几近丧失,而成了高价货。因此,一定要加快调整生物医学产品进口关税结构,促进民族医疗设备产业的发展。 4.2提高生物医学产品技术标准。由于技术标准落后,就技术贸易壁垒而言,在生物医学产品领域我国几乎处于不设防状态。因而,要提高生物医学产品技术标准,减缓并制约国外产品甚至二手设备的长驱直入。 4.3加紧实施生物医学产品技术质量标准化战略。在积极采用国际标准的同时,建立以行业管理为基础的进口产品监管体系。进一步加快建立我国生物医学产品技术质量标准体系。 4.4加大财政投入,优化科研成果转化体系。一方面,在国家“973计划”、“863计划”、国家自然科学基金中增加生物医学技术及产业立项和投入;另一方面,可以将生物医学技术及产业列入国家高新技术产业管理范畴并放在突出地位,享受国家高新科技产业政策;此外,可以建立国家生物医学技术及产业发展基金。 5对于生物医学工程未来发展的预测 (1)生物医学工程介入性微创,将来激光技术,纳米技术和植入型超微机器人将在医疗各领域里发挥重要作用。 (2)各种生物医学工程诊疗仪器、实验装置趋向智能化,远程医疗信息网络化。 (3)生物医学工程解决了不能满足疾病早期诊断的需要。随着PET的问世和应用,形态和功能相结合的新型检测系统将有大发展。非影像增显剂型心血管、脑血管影像诊查系统将被应用。 (4)生物医学工程材料和药物相结合的新发展,植入型药物长效缓释材料,可逆抗生育绝育材料、组织生长可降解材料、生物止血材料将有新突破。 (5)生物材料和组织工程将有较大发展,生物医学工程中的生物机械结合型、人工器官将在临床医疗中广泛应用。 浅谈生物医学的信号处理方法:生物医学信号处理方法概述 摘 要:生物医学信号是人体生命信息的集中体现,深入进行生物医学信号检测与处理的理论与方法的研究对于认识生命运动的规律、探索疾病预防与治疗的新方法都具有重要的意义。 关键词:生物医学信号 信号检测 信号处理 1 概述 1.1 生物医学信号及其特点 生物医学信号是一种由复杂的生命体发出的不稳定的自然信号,属于强噪声背景下的低频微弱信号,信号本身特征、检测方式和处理技术,都不同于一般的信号。生物医学信号可以为源于一个生物系统的一类信号,这些信号通常含有与生物系统生理和结构状态相关的信息。生物医学信号种类繁多,其主要特点是:信号弱、随机性大、噪声背景比较强、频率范围一般较低,还有信号的统计特性随时间而变,而且还是非先验性的。 1.2 生物医学信号分类 按性质生物信号可分为生物电信号(Bioelectric Signals),如脑电、心电、肌电、胃电、视网膜电等;生物磁信号(Biomagnetic Signals),如心磁场、脑磁场、神经磁场;生物化学信号(Biochemical Signals),如血液的pH值、血气、呼吸气体等;生物力学信号(Biomechanical Signals),如血压、气血和消化道内压和心肌张力等;生物声学信号(Bioacoustic Signal),如心音、脉搏、心冲击等。 按来源生物医学信号可大致分为两类:(1)由生理过程自发产生的主动信号,例如心电(ECG)、脑电(EEG)、肌电(EMG)、眼电(EOG)、胃电(EGG)等电生理信号和体温、血压、脉博、呼吸等非电生信号;(2)外界施加于人体、把人体作为通道、用以进行探查的被动信号,如超声波、同位素、X射线等。 2 生物医学信号的检测及方法 生物医学信号检测是对生物体中包含的生命现象、状态、性质和成分等信息进行检测和量化的技术,涉及到人机接口技术、低噪声和抗干扰技术、信号拾取、分析与处理技术等工程领域,也依赖于生命科学研究的进展。信号检测一般需要通过以下步骤(见图1)。 ①生物医学信号通过电极拾取或通过传感器转换成电信号;②放大器及预处理器进行信号放大和预处理;③经A/D转换器进行采样,将模拟信号转变为数字信号;④输入计算机;⑤通过各种数字信号处理算法进行信号分析处理,得到有意义的结果。 生物医学信号检测技术包括:(1)无创检测、微创检测、有创检测;(2)在体检测、离体检测;(3)直接检测、间接检测;(4)非接触检测、体表检测、体内检测;(5)生物电检测、生物非电量检测;(6)形态检测、功能检测;(7)处于拘束状态下的生物体检测、处于自然状态下的生物体检测;(8)透射法检测、反射法检测;(9)一维信号检测、多维信号检测;(10)遥感法检测、多维信号检测;(11)一次量检测、二次量分析检测;(12)分子级检测、细胞级检测、系统级检测。 3 生物医学信号的处理方法 生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。下面介绍几种主要的处理方法。 3.1 频域分析法 信号的频域分析是采用傅立叶变换将时域信号x(t)变换为频域信号X(f),从而将时间变量转变成频率变量,帮助人们了解信号随频率的变化所表现出的特性。信号频谱X(f)描述了信号的频率结构以及在不同频率处分量成分的大小,直观地提供了从时域信号波形不易观察得到频率域信息。频域分析的一个典型应用即是对信号进行傅立叶变换,研究信号所包含的各种频率成分,从而揭示信号的频谱、带宽,并用以指导最优滤波器的设计。 3.2 相干平均分析法 生物医学信号常被淹没在较强的噪声中,且具有很大的随机性,因此对这类信号的高效稳健提取比较困难。最常用的常规提取方法是相干平均法。相干平均(Coherent Average)主要应用于能多次重复出现的信号的提取。如果待检测的医学信号与噪声重叠在一起,信号如果可以重复出现,而噪声是随机信号,可用叠加法提高信噪比,从而提取有用的信号。这种方法不但用在诱发脑电的提取,也用在近年来发展的心电微电势(希氏束电、心室晚电位等)的提取中。 3.3 小波变换分析法 小波分析是传统傅里叶变换的继承和发展,是20世纪80年代末发展起来的一种新型的信号分析工具。目前,小波的研究受到广泛的关注,特别是在信号处理、图像处理、语音分析、模式识别、量子物理及众多非线性科学等应用领域,被认为是近年来在工具及方法上的重大突破。小波分析有许多特性:多分辨率特性,保证非常好的刻画信号的非平稳特征,如间断、尖峰、阶跃等;消失矩特性,保证了小波系数的稀疏性;紧支撑特性,保证了其良好的时频局部定位特性;对称性,保证了其相位的无损;去相关特性,保证了小波系数的弱相关性和噪声小波系数的白化性;正交性,保证了变换域的能量守恒性;所有上述特性使小波分析成为解决实际问题的一个有效的工具。小波变换在心电、脑电、脉搏波等信号的噪声去除、特征提取和自动分析识别中也已经取得了许多重要的研究成果。 3.4 人工神经网络 人工神经网络是一种模仿生物神经元结构和神经信息传递机理的信号处理方法。目前学者们提出的神经网络模型种类繁多。概括起来,其共性是由大量的简单基本单元(神经元)相互广泛联接构成的自适应非线性动态系统。其特点是:(1)并行计算,因此处理速度快;(2)分布式存贮,因此容错能力较好;(3)自适应学习(有监督的或无监督的自组织学习)。 浅谈生物医学的信号处理方法:基于生物医学信号处理技术的医疗检测与诊断 摘要:二十一世纪是高新技术发达的世纪,许多的领域的引进了高新技术,信号的分析和处理技术在许多学术领域得到大量应用,许多学科都在关注这一技术的发展。而在生物医学领域,生物医学信号处理就是一个非常重要的角色。这些信号一般含有生物系统生理与结构状态相关的信息,因此,这些信号在生物医学领域具有非常重要的价值。这篇文章就从生物医学信号处理的角度,重点探讨生物医学具有的特点、检测方法、以及诊断意义。 关键词:生物医学信号 技术处理 医疗检测 诊断 1 生物医学信号特点 生物医学信号其实就是人体内发出的光、电、声的信号,但是基于人体内的特点,生物医学信号与一般医学信号相比,具有不同的特点,比如:信号不强,在母亲体内得到胎儿心电信号就非常微弱[1]。噪声较强,由于人体本身信号不强,加上人体是一个综合的复杂体,所以,信号非常容易遭受噪音影响。频率范围通常不高,其中除了心音信号频谱有一点高以外,别的电生理信号频谱都不高。随机性较强,生物医学信号一方面是随机的,同时也是平稳的。正是由于这些特点的存在,让生物医学信号具有广泛的应用空间,对许多医疗诊断具有重要意义。 2 小波变换在医学中的应用 2.1 在电脑信号方面的应用 在传统的临床电脑影像分析中,基本是采用目测标注的模式来进行,这种方法容易让工作人员疲劳,并且误差很大,造成临床上多导EEG的“特征提取”与“数据压缩”始终处于主观处理上[2]。在分析过程中,窄窗口用于分析高频,宽窗口用于分析低频,这种分析方法体现了相对带宽频率分析与适应变分辨分析思想,有效的克服了上面的缺陷,有效的提升了信号及时处理途径。(1)EEG信号检测:在以往的瞬态检测中,通常是利用傅立叶变变换和匹配滤波的方法来进行,但是,后者在检测中需要相关信号的支持,前者一般只对有周期性并且能持续发出的信号有效。而小波变换检测具有突出局部特征的能力,对短时瞬变的低能量较为有效,而且不需要提前先验知识。利用小波变换中的多尺度分析,可以参照EEG中的棘慢波、伪差等不同尺度的表现来实现对异常波的检测。(2)EP信号检测:因为小波变换利用的基波的频率分辨率和时间各不相同,因此小波变换也使用于别的非平衡信号。在进入2010年以来,采用小波多分辨分析来提取诱发电位,在提高信噪比、减少刺激回合数等方面都研究已经向前迈进了一大步,在不久的将来有实现诱发电位单词提取的可能。 2.2 在心电信号处理中的应用 ECG作为生物医学信号的重要组成部分,是非常适合利用时间尺度与时频来进行分析的。众所周知,P、T、QRS就是ECG信号的组成部分,在这个组成中,各波的频率特性有所不同。通过以上的分析可以得出,ECG是一种具有明显时间尺度与时频特征的生物医学信号。(1)ECG信号检测。QRS波群的检测方法多种多样,常用的主要有:面积法、阈值法、斜率法等[3],这些方法在使用过程中具有很多的弊端,如果遇见干扰严重等情况时,通常错误率较大。在最近的一些检测中,有的工作人员将小波变换引入到了ECG信号特征值的获取和识别中,而且对于解决上面的弊端起到了非常明显的作用。 (2)ECG晚电位检测。当下,在累加平均是许多晚电位分析仪器检测采用的主要手段。Meste有效的利用了小波变换对晚电位获取进行了讨论。 2.3 生物医学信号的处理方法 生物医学信号处理是研究从被干扰和噪声淹没的信号中提取有用的生物医学信息的特征并作模式分类的方法。生物医学信号处理的目的是要区分正常信号与异常信号,在此基础上诊断疾病的存在。近年来随着计算机信息技术的飞速发展,对生物医学信号的处理广泛地采用了数字信号分析处理方法:如对信号时域分析的相干平均算法;对信号频域分析的快速傅立叶变换算法和各种数字滤波算法;对平稳随机信号分析的功率谱估计算法和参数模型方法;对非平稳随机信号分析的短时傅立叶变换、时频分布(维格纳分布)、小波变换、时变参数模型和自适应处理等算法;对信号的非线性处理方法如混沌与分形、人工神经网络算法等。 3 光学技术在癌症诊断中的应用 在癌症诊断应用中,将光线安装在可以自由转动的仪器上,利用光在移动中碰见组织而反射的路径,这时,光的许多特征就可以为观察者提供许多的人体内在结构观察窗口。光学人体扫描仪主要是为了定位、诊断、识别人体内部患处的问题,对患者内部相关部位进行照亮,让观察人员了解到患处与周围内在结构之间的不同之处,进而实现有效的诊断。 自体荧光技术;在癌症诊断中,光谱技术很早的已经得到了使用,主要起源于光动力学质量研究阶段。在70年代左右,众多癌症专家都在尝试着将光敏荧光法应用到癌症诊断中,并且取得了理想的效果。但是,利用这种技术进行诊断时,患者必须提前注射抗光敏药物,但是,这种药物存在着很多副作用,所以,这种诊断方法不能大量使用。为了克服这种诊断的弊端,“自体荧光法”检测激光诱导的肿瘤组织自体特征荧光的方法得到了许多人的关注。 国内一些专家进行了大量的共振喇曼光谱、血清自体荧光实验研究、进行了许多的统计分析,通过波长激光对患者的血清处理变化,观察自体荧光的信号变化与共振喇曼峰二者之间有无明显差异性,进而对癌症患者进行诊断。实验结果说明:食道癌、胃癌、胰岛癌等癌症患者在经过血清激光作用治疗后,喇曼光谱有明显的差异性[4], 并且荧光信号强度在降低,荧光峰发生了变化,变化幅度与正常人相比要大得多。 一些癌症学者又通过自体荧光体侧检测系统在结肠镜下测量获取组织自体荧光光谱,在对光谱进行判别分类时,是采用的多元判别法。实验的实验结果显示:所采用的多元判别法可以依靠很高的特异性与灵敏性来分别肿瘤组织和正常组织。 4 结语 综上所述,伴随着研究的深入,理论研究更加成熟、通信系统和医学图像归档相续出现、家庭医疗保健器材快速发展、远程医疗诊断需求不断提升,对医学信号的图像增强、分析处理、压缩、去噪等多方面提出了相应的要求,在这种背景下,通过现代分析方法和传统分析方法的结合,足以满足未来发展的需要,而生物医学信号技术的出现,对未来的医疗检测与诊断具有非常重要的促进作用。 浅谈生物医学的信号处理方法:《生物医学信号处理》本科教学探讨 【摘 要】《生物医学信号处理》是生物医学工程专业的一门主要的专业课程,文章通过分析该课程的特点,以及结合本专业该课程的实际情况,探讨从课堂教学、实践教学以及和其他专业课程联合三个方面进行课程教学改革。 【关键词】生物医学工程;信号处理;教学改革 生物医学工程是运用自然科学和工程技术的原理和方法,研究人体的结构、功能,并从工程角度解决防病、治病等问题的一门综合性高技术学科。而生物医学信号处理是生物医学工程的一个重要研究领域。 一、课程特点 生物医学信号处理是生物医学工程专业的重要专业课程,在生命科学基础研究、医学诊断和临床治疗等方面均起着重要的作用,已成为国内外大多数生物医学工程专业本科教学大纲中的专业基础课程,它为学生进一步学习及开展科研工作奠定了基础。该课程内容包含生物医学信号的测量、处理和定量描述;还有探测生物医学信号源,描述一个生物医学物理系统的输入与输出信号之间内在联系。通过这些内容的学习培养学生掌握生物信号处理的基本原理、方法和发展趋势,使学生具备获取、处理和解释生物医学信号的能力。该课程充分体现了生物医学与工程学的交叉性,其综合性、理论性和实验性都很强,因此其教学过程对于培养学生运用工程技术手段解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。 从课程教学目标来看,目前讲授该课程的国内外情况并无太大差异,即:使学生学会生物医学信号处理的基本理论和方法,能够应用数字信号处理技术对检测到的心电、脑电和其他各类生理信号进行处理,学会数字滤波器的设计。生物医学信号处理课程涉及到大量的定理、公式、变换以及算法,与高等数学、复变函数、数理方程、模电等基础课程密切相关。由于教学内容上涉及到大量的算法理论与公式推导,且具有一定的难度,因而对于生物医学工程专业的学生来说,有些单调枯糙,理解起来也比较困难,因此该课程的课堂教学环节和实践教学环节需不断完善和改革,以期获得较好的教学效果。 二、教学改革内容 (一)针对生物医学信号处理课程的特点,改进课堂教学的形式 作为一门重要的生物医学工程学科专业课,生物医学信号处理随着科学研究的发展也在不停的变化和发展,因此必须把讲解经典方法和介绍最新发展动态结合起来。目前,课堂教学的内容主要有随机信号基础、随机信号检测、参数估计、功率谱估计、匹配滤波、维纳滤波、自适应滤波,涉及面广、数学公式多、理论概念抽象、实际应用知识较难掌握。为了充分调动学生的主动性,需采用各种教学手段克服学生的畏难情绪。首先,根据教学内容修改教学课件,调整理论推导与实际应用等内容的比例;另外在教学中更多地加入与MATLAB软件的互动以及教学演示软件的操作,让学生能更好的掌握相关知识。 MATLAB是一个主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的计算环境,可以绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序,在信号处理与通讯、信号检测中发挥很大的作用。其丰富的可修改的函数库也可给学生提供好的实践空间。通过MATLAB软件的调用可实现生医信号处理中常用的处理算法的直观化。教学课件中与MATLAB的交互主要采用函数调用的方式,简洁明了,让学生对各种算法处理的效果有直观的认识; 另外还采用基于MATLAB的图形用户界面(GUI)编写教学演示软件,教师或学生通过与软件界面的交互了解本课程中常见信号处理算法的功用,数据的导入导出,各种算法的软件实现方法等等,该软件目前已初步成形,还在不断改进和完善当中。 (二)改变实验教学的形式 任何一门与实际技术技能相关的课程都需要实验环节。实验教学是现代高等教育中必不可少的重要环节。通过实验,一方面可以加深学生对所学理论知识的理解和掌握,另一方面也是提高学生动手能力和将理论知识应用于实际问题的有效途径。为了更好的掌握知识点,生医信号处理的实验教学通过生医课程设计的实践环节来进行。根据教学内容设置了3-4个综合的生理信号处理的程序设计题目。如题目“心电信号的QRS复波检测”让学生了解了心电信号的特点,熟悉了低通、高通、带通等滤波器的设计与计算机实现以及熟悉使用MIT/BIH数据库;题目“维纳-霍夫方程”让学生对维纳滤波的知识进行巩固,熟悉其计算机实现,对寻找最小均方误差意义下的最优滤波器有更深的认识,且能观察维纳滤波对一些不同的常见的生理信号,如心电,脑电信号的处理效果;题目“Yule-Walker方程”让学生通过编程对实际生理信号(例如脑电)建立AR模型,从而对参数模型法估计功率谱有了更深的了解,且对使用白噪声驱动生成随机信号,脑电数据压缩等方面也有了更直观的感受。 生物医学信号处理课程设计内容设置多样化,既涉及到生医信号处理课程中的主要内容,如信号检测、最佳线性滤波器设计、现代功率谱估计方法等;同时又对数字信号处理的基本内容进行了复习和巩固。除了上述内容之外,还进一步锻炼了学生编程的能力。还训练了学生获取生理信号的能力,学生既可以利用实验室现有的医疗仪器如心电图机、脑电图仪等获取心电、脑电信号,亦可通过MIT/BIH数据库获得所需的生理信号。 在生物医学信号处理课程设计实践教学环节中鼓励学生共同完成实验任务并有不同的成果展示。在团队中每个学生担任不同的角色并负责不同的分工任务,他们在完成实验任务的同时也培养了团队合作精神并使每个学生在团队中充分发挥了自己的特长,体验到自己的价值。因此,既可以巩固所学理论知识,还可以提高学生动手能力和解决实际问题的能力。 (三)与其他相关课程联合 生物医学信号处理是一门综合性很强的课程,其流程为:生物医学信号及其特性信号采集信号处理信号的识别诊断,目前的教学内容主要注重后两个环节,前两个涉及较少。通过综合实践环节,如课程设计,将本课程与其他专业课程联系起来,使得学生对前两个环节有较好的学习,从而对生物医学信号处理的整体流程有完整且深刻的理解。 如在课程设计中,所有的设计内容都涉及到了对生物医学信号及其特性的了解和信号采集这两个环节,学生利用生医实验室已有的设备器件,如心电图机、脑电图仪、多道生理数据采集系统、传感器平台获取相应的生理信号可实现对该两个环节的知识的巩固,同时也复习了《医学仪器》、《生物医学传感器》等专业课程的相关内容,将几门专业课程联系成一体,使得专业学习更加的系统化。在毕业设计环节中更是经常涉及到生理信号处理的完整系统流程,既提高了设备的利用率,又锻炼了学生解决实际问题的能力。 三、结语 在生物医学信号处理的教学过程中,通过教学方式的不断改革,使得学生能够更加容易的理解和掌握专业知识,同时更多地结合实际应用,引入更多具体的生物医学信号处理实例,将真实世界与理论研究联系起来,从而达到使学生能学好这门课程,并培养其解决实际问题能力的目的。 浅谈生物医学的信号处理方法:医学院校生物医学信号处理双语教学改革探讨 摘要:针对医学院校生物医学工程专业必修课之一――生物医学信号处理课程教学现状,分析该课程实现双语教学模式的优越性,浅析生物医学信号处理实现双语教学改革的重要性及途径,从而为医学院校生物医学信号处理课程改革提供新方向。 关键词:生物医学信号处理;双语教学;改革 生物医学工程(BiomedicalEngineering)是各种工程学科同生物医学相结合的新兴交叉学科[1]。从1979年11月“国家科委生物医学工程学科组”成立至今,中国的生物医学工程的发展已有30余年的历史。随着生物医学工程专业建设的完善,生物医学信号处理已成为许多有生物医学工程专业高校的必修课之一。生物医学信号处理是继“信号与系统”“数字信号处理”和“生理系统建模”等课程之后开设的面向数字信号处理应用的课程。该课程作为生物与医学工程专业的核心课程,充分体现了生物医学与工程学的交叉性,其综合性、理论性和实验性都很强,对培养学生从工程角度解决生物医学领域具体问题的能力具有重要意义。 医学院校课程改革主要缘于医学科学的发展和进步。在最初的单一研究、精细分析、高度分化的基础上,出现了多学科高度综合、融合的基本态势,既要求在医学理论构成上融合,又要求在诊断治疗技术应用上融合[2]。按照医学发展的要求,将更多与自然科学、社会科学等多学科相互渗透、互相融合,从而要求医学专业课程体系的设置随之变化。因此,医学院校中生物医学工程专业的课程改革也要适应整个医学专业课程的整体进步。这样,课程改革要求熟悉国内外新科技的动态,不断地掌握新的相关科学技术,吸收新知识和新技术。双语教学是目前高校教育改革的方向之一,利用双语教学和专业的融合,既能充分发挥双语教学方式对学生掌握专业英语词汇的促进作用,又能提高学生查找原文学习资源等实际能力。 本文结合笔者几年从事生物医学信号处理和双语教学经验,浅析生物医学信号处理教学现状及实现双语教学改革与实践的途径。 1. 课程设置 天津医科大学生物医学工程专业建立于1986年,由神经工程、医学仪器、物理医学和生物信息学等方向构成。针对自身学科特点,“生物医学信号处理”课程体系提出理论联系实践,因此课程学时包括36学时理论课程和18学时实验课程。由于“生物医学信号处理”课程含有较多定理、公式、变换以及算法,因此该课程的理论教学必然分配较多学时;同时培养学生运用工程方法解决实际问题的能力至关重要,因此实践环节必不可少。 2. 双语教学 双语教学包括教材语言和授课语言两方面。使用原文教材能够使学生系统地了解掌握原文专业知识的表述。但由于语言等文化差异,全部利用原文教材还存在一定困难。因此合理删减原文教材重组后编写方式较为适宜。专业教师知识丰富,但英语授课尚有一定难度。当前高校注重人才培养和引进。许多具有博士学位的人才或留学归国人员具备“外语+专业”的基本条件。这将有利于双语教学,而且也易实现教学相长。 3. 教学方式 双语课程主要目的是培养学生专业文献的阅读、翻译及写作能力。增加师生的互动能够提高学生的积极性,如课堂上开展小应用讨论,并轮流推选代表发言,鼓励英文口头报告;课下布置相关文献题目,以小组形式共同完成,鼓励用英文撰写报告等方式。 4. 同行学习 双语专业教师要有丰富的专业理论知识及扎实的外语基础。但是双语教学或偏重英文教学并不容易,因此加强双语专业教师与英语专业教师的相互学习,进而提高双语专业教师双语教学的素质和水平,提高英语专业教师理解其他学科专业术语的能力。 5. 总结 在“生物医学信号处理”双语课程改革中,要把握理论联系实践的原则;根据实际情况,合理删减重组原文教材;鼓励师生互动;双语专业教师与英语专业教师要互相学习和交流。
浅谈生物医学工程课程教学改革:生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学探究 摘要:结合生物医学工程专业人才培养的特点和要求,以医疗电子仪器中的电子电路为重点,以培养学生电子电路设计能力、电子产品组装能力和电子系统调试能力为教学目的,对“电子电路课程设计”的教学内容与教学方法进行了改革,包括构建课程设计选题库、改变课程设计指导方式、加深加宽训练内容和要求等方面。改革后的课程设计可以提高学生发现、提出、分析和解决实际问题的能力,这对于训练学生综合运用所学知识、培养学生的综合素质有重要的意义。教学实践证明,该课程的改革取得了较好的效果。 关键词:生物医学工程;电子电路;课程设计;教学改革 生物医学工程是利用生命科学、电子信息科学、材料科学及机电控制技术的原理和方法,对与疾病的预防、诊断、治疗、康复以及相关产业等方面有关的问题进行应用基础理论和方法的研究,并进行产品开发与应用的一门工程技术学科。[1-3]在该学科的人才培养中,实践教学有着重要的地位,是培养创新型人才的关键环节。电子电路在生物医学工程研究和医疗仪器开发中有着重要作用,任何一台现代医学仪器或设备中都需要电子电路完成信息检测与处理、系统控制等核心功能。[2-4] “电子技术基础”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程,是理工科相关专业的技术基础课程,也是生物医学工程专业的重要专业基础课和技术基础课。生物医学工程专业开设“电子电路课程设计”课程,对提高学生的电路设计能力、硬件制作能力和系统调试能力,以及培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力具有非常重要的意义。如何利用科学的选题在较短的时间内训练和提高学生的这些能力,并有意识地培养学生的创新意识和科研能力,是该课程在教学过程中重要的教学研究课题。[4-6] 一、生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学中存在的问题 由于生物医学工程专业的特殊性,目前在生物医学工程专业的“电子电路课程设计”教学过程中,普遍存在以下几个问题: 1.课程设计的选题没有考虑专业特点,实施的目的性不强,与专业的整体发展建设结合较差,达不到课程设计要求 一个突出的问题是,课程设计的选题大部分是沿用电子信息类专业的传统选题,如多级低频阻容耦合放大器、功率放大器、语音放大器、函数发生器、交直流放大器、数字电子钟、定时器、智力竞赛抢答器、简易数字电容测试仪等选题,这些题目与生物医学工程专业的联系较少。这样既不能体现专业特点,也不能提高学生的兴趣,从而使得学生对所学理论知识不能很好地运用于实际,造成与实践的脱节。 2.课程设计内容不完善,所设计的内容不能充分体现课程设计的目标 “电子技术课程设计”课程应该是由许多关键环节构成的一个整体,从多个方面训练和提高学生的能力和素质。但原有的教学过程中,往往会忽略其中的一些重要环节。这些问题表现在:只要求学生完成电路制作,对于任务分析、方案选择、分析计算要求较少,把课程设计简化成操作实训;不重视测试和数据分析,不能充分锻炼学生分析问题和解决问题的能力;不注重使用设计软件和选择流行器件,只使用过时的器件,甚至老旧的分立元件,制作的电路达不到任务要求。这些对于提高课程设计的效果都有不利的影响,导致学生实际动手能力练习不够、电路设计能力偏低、综合调试能力不高。 3.评价方法和标准简单,随意性大 教学过程中没有严格的评价标准,课程成绩评定基本上流于形式,从而造成课程设计质量下降。 在这种情况下,培养出来的学生普遍存在电路设计能力和系统调试能力不足,发现问题、分析问题、解决问题的能力偏低,这样培养出来的学生难以在工程设计领域中发挥独当一面的作用,不能快速适应社会要求。 二、“电子电路课程设计”的改革思路和实践 几年来,在“电子电路课程设计”教学过程中进行了几点改革尝试,取得了较好的教学效果。 1.明确专业培养目标,构建课程设计选题库 “电子电路课程设计”是电子信息类专业的传统课程,有大量的课程设计选题,但这些选题中,大部分与生物医学工程专业和生物医学电子技术课程的教学内容和要求有较大的区别。为此,学院组织教师从众多的课程设计选题中,选出若干与专业相关的训练内容,进行加工改造,并对每一个设计选题提出具体的训练要求和目标,构成课程设计选题库。题库中题目所涉及到的课程内容和设计内容的统计分析见表1。从表中可以看出,与生物医学工程专业的教学内容密切相关的选题占总选题的72%,这样就形成了有专业特色的电子电路课程设计内容和要求。 另外还结合专业的特色,对与医疗仪器密切相关的设计,如测量心电、脑电、心音、血氧饱和度、脉搏波等信号的电子系统的采集电路部分,要求学生做成完整的模块,作为以后系统课程设计的子模块。 2.以学生为主体,改革传统课程设计指导方式 改变过去教师全程指导,有问必答,甚至直接给出参考电路的指导方式。教师在给出选题和要求后,将学生分成若干小组,每个小组在选题范围内选定设计题目。学生自己查阅资料,提出方案,独立设计,最终完成设计并进行完整的调试和测试。在整个课程设计过程中,教师每周留出固定或灵活的课堂答疑时间,回答学生提出的问题或启发学生提出问题,直至课程设计结束。 3.充分发挥学生潜能,加深加宽课程设计的训练内容并提高要求 在课程设计过程中,教师提出设计的目的和要求后,实验室只负责提供材料及仪器,其他工作全部由学生自己完成。为了更多地训练学生的综合素质,学生需要独立完成实践步骤确定、任务分析、方案选择、电路设计、元件选择、电路布线、印刷板设计及制造、元件测试、电路焊接、系统调试、测试方案设计、电路测试等训练步骤,并将这些步骤作为课程考核的训练点(见表2)。通过这种完整的训练过程,学生不仅能够初步掌握电子产品的设计开发流程,还能较好地锻炼自己的专业素养。 4.重视现代电子技术的发展和应用,鼓励学生掌握和使用工具软件和最新芯片 做到软件和硬件结合,学生除了完成电路设计以及硬件的焊接、安装、调试外,还需要至少掌握一种印刷电路板设计软件和一种电路仿真软件,有条件的学生还应掌握一种数字电路设计软件(如EDA软件)。学生既要熟练掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管等分立元件的选择和使用外,还应尽量掌握和使用最新的集成芯片,以进一步训练工程设计能力。这样,电子电路课程设计可以达到更好的教学效果。 5.培养学生兴趣,将课程设计与创新课题训练相结合 鼓励教师将本科创新课题、教师科研课题等进行简化、分割,形成适合课程设计的课题,供学生选择。鼓励学生进行电子产品整机设计、开发、组装、调试,并且组织学生共同交流,互相学习,不断提高。 三、结束语 “电子技术”课程的理论性和实践性都很强,而“电子电路课程设计”作为教学过程中的重要一环,体现出了越来越重要的作用。对该课程进行的一系列教学改革实践,取得了良好的效果。按照改革后的教学模式,“电子电路课程设计”不断能够巩固课堂上所学的理论知识,加深学生对课堂抽象概念的理解,提高了学生的设计能力和创新能力,还能使学生对生物医学工程专业的认识更加明确具体,这些都有利于培养出理论基础扎实、实际工作能力强的高素质生物医学工程专业人才。 浅谈生物医学工程课程教学改革:生物医学工程电子类课程教学方式的改变与探索 摘要:电子类课程是生物医学工程专业的重要专业基础课。本文根据广东医学院生物医学工程课程研究小组在课程建设和教学改革方面的探索与实践,结合生物医学工程专业特点介绍了我们在电子类课程考核方式改革方面的实践与探索。 关键词:生物医学工程;考核;电子类课程 广东医学院生物医学工程专业于2003年开始第一届本科招生,针对如何进行具有生物医学工程专业特点的教学改革进行了大量的研究和实践。作为工科专业,电子类课程是专业的基础课程,与电子信息专业要求不同,生物医学工程专业以小信号、低频率电路为主要研究对象。本专业侧重培养高水平的应用型人才,毕业生要能够快速开展医疗仪器方向的研发、测试等工作。因此,我们从2008年开始着手进行了相关电路课程的改革和探测,下面针对专业特点和考核方式进行讨论。 一、生物医学工程专业课程特点分析 生物医学工程是以技术与工程的手段研究和解决生物和医学中的相关问题,并综合了生物学、医学和工程技术学的交叉学科[1-3]。它要求学生掌握物理学、数学、电子学、医学等相关基础知识,并能够融会贯通[4-5]。其中电子技术的相关知识是生物医学工程专业课程的主要内容。与普通高校电子信息专业和自动化控制专业不同的是,本专业电子类课程内容局限在低频、弱电范围内,同时要求学生具备较强的操作和分析能力。因此,在课程教学和考核中应该更加注重与本专业特点相结合,发展具有专业特色的考核评价体系。作为课程发展的导向,考核方式是课程建设水平的集中体现,也是评价教学质量的重要手段和课程改革的参考依据。在本专业发展初期,电子类课程的考核主要体现在:(1)一考制,即将期末考试成绩作为学生的最终成绩,方式比较单一,特点不突出,忽视了学生在实验技能、创新设计方面的评价;同时在期末考试中所暴露出来的问题也来不及纠正。(2)与专业领域衔接不够紧密。考核内容只强调基础知识的掌握,考核内容与普通电子工程专业内容一样,忽视了生物医学工程专业的特色;(3)考试题型单一。最初的考试题型也只有计算分析一种,覆盖面较窄,考试评价主观性较强,难以全面评价学生的综合能力。 二、考核方式的改变与实践 从2008年开始,我们便针对电子类课程存在的问题进行了专项研究,提出考核改革的目标,即把教学作为提高学生综合素质的关键环节,将考核向过程考核转移。课程组从2009级本科生开始推行一系列课程改革措施,目前已经进行了三届改革试验。逐步形成了一套具有生物医学工程专业特色的考核方式。考核方式改革具体内容是:(1)专业基础课的考核由平时作业和阶段测验成绩、实验课成绩和期末成绩组成。①平时作业由主讲教师根据教学计划通过在线课程网站布置,学生在学习完一章内容后在一周以内提交作业。该项成绩占总评成绩的10%。②阶段测验包含两种形式,一种是传统的随堂测验,另一种是在线测验,即由测验系统给出成绩。阶段测验根据学习内容,安排2~3次,占总评成绩的5%。③我们特别加强了对实验课程的考核力度,实验课成绩包括实验完成情况和实验报告的撰写两方面,占总评成绩的15%。④期末成绩则延续传统闭卷考试形式,在统一阅卷的基础上给出,占总评成绩的70%。考试题型更加丰富,一般不少于四种类型题,客观题占50%左右。考试难度适当降低,但是知识覆盖面增加到了课程内容的80%以上。(2)电子类专业课程考核则注重课程设计、大作业(或课程论文)等更加自由的形式。①考核也贯穿于整个教学过程。以综合设计课程为例:教学和考核都是以分组方式进行,电路设计为主要教学内容,设计结果和课程论文则是考核依据。这里还强调了团队合作,同一小组成员的考核成绩是相同的。②通过计算机辅助进行。在电路设计软件课程中,学生在课程学习中除了要掌握软件的基本知识外,综合能力的提高也是主要的一个方面。考核也是通过计算机完成的,教学可以为每位学生设置不同的题目,内容更加灵活多变。我们进行考核方式改革的方针是以学生为主体,注重培养学生兴趣和综合能力,在教学过程中也尽量增加小组讨论和团队项目。总之,考核方式的改变就是力求做到全面、有效,能够在学习过程中对学生进行促进。 三、网络平台的建设和作用 专业课程学习网站的建设是教育教学改革的重要内容,在电子类课程的改革中成为了重要的工具。截止到2011年,生物医学工程专业的专业基础课已经陆续完成了网络课程的组建工作并迅速投入到教学中。在线网络课程建设为考核方式提供了更多的选择,已经逐渐成为改革成功的关键一环。我们在网络课程建设中,特别强调了其参与考核的功能。因此,将题库建设作为重要的一环。目前,已将完成了500道网络习题的初等规模题库,包括在线自测试题10套,为课程考核方式改革提供了重要的硬件支撑。学生在线考试的形式反应积极,认为形式新颖、操作方便。目前,我们在过程测试中至少包含一次在线考试,平时的作业布置和提交也都通过在线网络进行,也就是说约40%的平时成绩是通过网络考核获得的。除此之外,网络课程还为教学提供了重要的支撑平台,这主要体现在两方面:(1)扩展了教学内容,丰富了学生的知识面。以往学生获得知识的渠道单一,枯燥的内容制约了学生的学习积极性。我们在网络课程中提供了大量的相关资料,包括文献、新闻、图片、视频等,充分延伸了教材内容,满足了学生多元化的学习需要;(2)提供了交流的平台。我们同样组建了学习小组,小组成员作为团队活跃在网络中。教师为各个小组布置了不同的讨论题目,有的作为作业成为考核的一部分。在网络环境中,学生拥有了充分的发挥空间和自由,能够以更加放松的心态融入到学习中。 生物医学工程专业电子类课程考核方式改革是新时期人才培养模式改革的重要组成部分。是在培养创新性人才的指导思想下进行的有益的探索和尝试。根据三年来的教学实践,改革获得了任课教师的支持,得到了学生的认可。我们所提出的综合型的过程考核思想正在切实地促进教学质量的提高。我们下一步的工作重点是继续深化考核方式改革,使其不流于形式并带动整个课程的建设,不断地提高教学质量和学生的综合应用能力。 浅谈生物医学工程课程教学改革:生物医学工程专业普通化学课程教学改革初探 【摘要】根据生物医学工程专业的特点,针对普通化学课程及其教学的基本要求,从教学大纲和教学方法两方面提出普通化学教学改革的具体措施。 【关键词】生物医学工程普通化学课程教学改革 一、生物医学工程专业的特点 生物医学工程旨在运用工程技术的原理和方法,研究和解决生物学和医学问题的新兴、边缘、交叉学科。其主要任务是:从工程学角度研究、解释生物体特别是人体的生理、病理变化过程。其主要研究方向包括:生物系统的建模与仿真、生物医学信号的检测与分析、生物医学成像和图像处理、电磁场生物效应、脑科学与认知、人工器官以及相关的医疗设备的研制等。生物医学工程学是医疗卫生健康、保健性产业的重要基础和动力,它所带动的产业在国民经济中占有重要地位,世界各国都在不断加大对生物医学工程的投入。经过本专业培养的学生,不仅应能够在医学中较熟练地运用电子技术、信息处理技术、计算机技术,而且还应具备生物科学理论基础以及医工结合的研究和实验技能,以及医疗电子设备、医学信息处理的初步开发、研究、应用、维护和管理能力。本专业毕业的学生择业面宽,就业适应能力强。毕业生既可以在医疗仪器行业从事新产品的开发与应用,又可以在医院医学工程部门比如医学仪器、医学影像设备与技术,国家技术监督部门,以及其他电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、维护与维修、教学及管理等方面的工作。此外,本专业的学生还可以进入生物医学工程、电子信息工程、通信工程与技术、计算机应用技术等方向继续深造。生物医学工程专业培养要求知识方面:打好坚实的数学、化学、物理学、外语、计算机与信息科学和电子技术的基础,掌握宽厚的生物医学工程专业知识,具备宽广而深远的科技视野、强烈的求知欲望、事业心和创新意识。 二、普通化学课程及其教学的基本要求 (一)课程的地位、性质和任务 化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学。在解决人类最关心的环境、材料、能源、医药保健、粮食增产、资源利用等问题中,化学科学处于中心地位。而普通化学则是化学的导言,它包含了现代化学的基本理论、基础知识和基本技能,是现代大学生应该普遍掌握的自然科学基础知识的重要部分,是高等院校非化学专业必修的一门重要的基础课。通过本课程的学习,学生在一定程度上掌握一些必需的近代化学基本理论、基本知识和基本技能,并了解这些理论、知识和技能在生物医学工程领域中的应用;培养学生具有应用化学观点分析生活、生产中的一些简单的化学问题的初步能力;为今后的专业学习和工作打下一定的化学知识基础。 (二)课程教学的基本要求 通过对普通化学课程的学习,学生应掌握化学热力学、化学动力学、化学平衡以及原子、分子结构等方面的基本理论和基础知识;掌握一定的元素化合物的基本知识;掌握重要的有机化合物结构、性能以及一些重要的有机合成反应;掌握分析化学基本原理和一些重要的化学、仪器分析方法;并了解化学在生物医学、环境保护、新材料的研究与应用、能源开发与利用以及生命科学研究等领域的作用,为生物医学工程专业课程打下化学理论基础。 三、普通化学教学改革的具体措施 (一)修改教学大纲 应根据生物医学工程专业的培养方案,修改普通化学的教学大纲,并将本课程分为理论教学和实验教学。理论课时为32学时,实验课时为16学时。首先从普通化学课程的地位、性质和任务来定位。普通化学则是化学的导言,它包含现代化学的基本理论、基础知识和基本技能,使学生掌握化学热力学、化学动力学、化学平衡;掌握一定的元素化合物的基本知识;掌握重要的有机化合物结构、性能以及一些重要的有机合成反应;掌握分析化学基本原理和一些重要的化学、仪器分析方法;并了解化学在生物医学以及生命科学研究等领域的作用,为生物医学工程专业课程打下化学理论基础。 为了培养学生的动手能力,应让学生熟悉化学实验及实验室的基本规则;培养学生认真观察实验现象、正确记录和实验数据的习惯;了解常用化学仪器的性能、使用和维护方法。同时,应培养学生正确处理实验数据,正确书写实验报告的能力;促使学生逐渐养成严谨的科学态度、实事求是的实验习惯和工作作风,并初步具有独立思考、独立设计实验、独立进行实验以及独立分析、综合问题的能力,从而为后续课程的学习和进一步的科学研究打下基础。主要实验项目如下:玻璃工操作实验(2学时);离解平衡与沉淀一溶解平衡(2学时);铜、锌、银、镉及其离子的鉴定(2学时);烃的性质和鉴定(2学时);粗盐的提纯(4学时)。 值得注意的是,理论教学大纲和实验教学大纲的修订,应体现专业特色明确、重点突出、思路清晰的教学思路。 (二)探索新的教学方法 1.理论联系实际。普通化学是非化学化工类专业学生开设的一门基础化学课,主要介绍化学学科基本情况,化学各个分支对社会发展的作用,化学学科的发展现状、发展趋势,化学与其他自然科学、工程技术学科的关系。因此,普通化学课程知识点多、内容复杂、概念跨度大,需要与学生所学专业及实际情况有机结合起来。然而,在教学实践中,本课程的教学课时不足,教学过程中,化学理论和化学与专业结合选择是,教师往往容易顾此失彼,使化学教学演变成一堆化学名词和专业术语的堆积,枯燥乏味。同时,学生重视度不够、学习兴趣不浓。但是化学知识在各种领域中不断渗透,在日常社会生活中起着越来越重要的作用。面对实际问题,针对生物医学工程专业特点,在教学过程中,教师可首先和学生进行讨论,解决如下问题:(1)学习的原动力。(2)学习的方法和习惯;告诉大学课程内容多,上课进度快、信息量大,并且辅导课和习题课少,要掌握好学习方法;设计了从实验现象一引发思考一理论内容一实验内容一在线测试的教学路线。(3)学习精神,只有更加刻苦才有可能适应大学阶段的学习。通过讨论和示范,激发学生的学习兴趣,以求达到最佳教学效果。 将普通化学中基础部分的讲授与中学化学教学良好接轨,在上课时首先回顾一下中学化学相关知识点,再引入新的知识点。在讲例题的采用为“先示例、后解析”的方式。上实验课,采用实验前提问和预习,代替实验课先讲实验原理和步骤的方式,要求、鼓励学生预习和思考。在指导实验时,及时发现问题,引导学生深入思考。建议学校平时适当开放实验室,为对化学感兴趣的学生提供实际操作平台。鼓励学生根据个人兴趣参加项目创新活动,和指导教师一起选题,查阅文献,学习相关知识,进行科研活动。当然,也可结合其他课外科技活动展开教学。 2引入实例。在实际的教学过程中,针对生物医学工程专业特点,可适当引入生活和专业应用中的具体实施例。课堂讲授时,利用具体实例,引入每一章节内容,再将每一章节的重点、难点内容在学生深入挖掘的基础上,将内容分解成若干小问题或将若干相关小问题合并起来,指导学生联想、讨论思考、联想归纳、比较总结本课程的目标是系统讲授化学基本理论和知识,加强基础,提炼基本,按需拓宽,注重实践性和应用性。 在讲到酸碱时,可把知识点延伸,把电子舌知识和酸碱性结合起来。电子舌测量酸味时就是利用酸性,检测出酸的浓度,也就是将酸的浓度通过化学传感器转化为可检测的信号,信号的强弱就能反映酸的浓度。同样,电子舌检测其他味觉,就是将其味觉物质,通过化学传感器转化为可检测的信号,通过信号的强弱来反映味觉物质的含量,进一步体现味道的内涵。 可引入直观形象的化学反应动画效果,加强学生对反应机理和抽象概念的理解;同时,可采用动态图表,充分发挥各类图形的优势。 3.突出重点,扩大信息量。根据培养方案和生物医学工程专业的特点,可将下列内容列为普通化学的教学重点和难点:热力学的基本概念;盖斯定律和标准生成焓、标准熵、标准吉布斯自由能计算方法;化学反应自发进行的判剧;化学平衡常数、化学平衡移动的规律及有关计算;分散体系的概念及分类;溶液的依数性;胶体分散体系的性质及结构;弱酸、弱碱解离平衡;溶度积规则和溶解平衡;电极电势的概念;用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度;配位体的相关概念及命名规则;核外电子运动的特殊性;四个量子数的取值及物理意义。教学难点为:化学反应等温方程式的应用;相似相溶液原理;能斯特方程式的应用;吉布斯自由能变、原电池电动势、氧化还原反应平衡常数的关系。根据重点和难点,可采取理论讲解、PPT、板书和学生互动相结合的教学模式,讲解后再让学生来回答问题,加深学生对重点知识点的印象与理解,在原有知识点的基础上扩大信息量。 综上,本文针对生物医学工程专业专业特点,从修改教学大纲、确立教学主线和实验操作人手,对普通化学课程进行了教学改革尝试。实践表明,教师授课和学生学习,目的更为明确,重点更为突出,实验更有可操作性。通过教学课程体系的调整和教学方式的改革,可以提高学生的学习热情,激发教师对教学内容、教学方式等不断进行探索的兴趣。这种双向的促进,有利于普通化学课程课堂教学的良性发展。随着教改的不断深入,相信普通化学课程将在提高非化学专业学生学习素质、培养学生创新精神和实践能力方面发挥更大的作用。 (责编 何田田) 浅谈生物医学工程课程教学改革:生物医学工程专业《机械制图》课程教学方法的探索 摘 要 文章结合生物医学工程专业的特点,根据本校的实际情况,分析了制图课程教学过程中存在的问题,对制图课程的教学内容和教学方法提出了相应的改革措施和建议,并在教学实践中应用,取得了良好的教学效果。 关键词 机械制图 生物医学工程 教学方法 0 引言 生物医学工程(Biomedical Engineering, BME)专业是涉及生物学、医学、工程学等多门学科的新兴专业,其目的是培养具有复合型知识结构,具备医学与工程技术相结合的初步科学研究能力,能在各级医院临床第一线配合医护人员从事医疗仪器设备的实际操作及维护、管理、研究、安全检测等技术支持工作的实用型高级工程技术人才。随着医疗卫生事业在中国的蓬勃发展,生物医学工程专业在各地医学院校陆续开设。《机械制图》是所有工科专业的主干课程之一,也是生物医学工程专业的一门专业基础课,它是培养学生具备一定的绘图和读图能力,启发并培养学生的空间想象能力,为后续课程的学习及为以后接触医疗仪器设备的实际操作、维护、设备设计等打下坚实的基础。 1 生物医学工程专业《机械制图》课程教学过程中存在的问题 首先,和理工科院校的学生不同,我校生物医学工程专业的学生在学习《机械制图》课程之前没有接触过与绘图相关的其他课程,如画法几何、制图基础、计算机辅助绘图等,也没有参加过金工实习,因此在空间想像能力和绘图功底上不如理工科学生。其次,《机械制图》本身是一门实践性很强的技术基础课,主要研究的是点、线、面及其空间几何形体与其投影之间的对应关系。在教学中,我们发现学生上课听课较认真,也能够跟得上老师的思路,但是课后作业情况不是很理想。学生普遍反映作业难度较大,要花大量时间思考并完成作业,有时还无法独立完成,由此产生了畏惧心理,久而久之失去了学习该课程的兴趣,认为自己学不会了而放弃对这门课程的学习。再次,工程图样是工程界用于技术交流的“语言”,因此要符合《技术制图》国家标准,图纸有多大,图框怎么打,字体怎样写,图线如何画,甚至是每个符号代表什么含义都有明确的规定,这就要求学生在作图时要认真细致,严格遵守制图的国家标准,来不得半点马虎,也没有自由发挥的余地,这些对初学者来说是比较困难的,学起来也很枯燥乏味。再加上有些同学自身基础比较薄弱。就拿我校生物医学工程专业的学生来说,民考汉学生占班级人数的1/4左右,部分学生来自于较为偏远的农村。故而在《机械制图》课程的教学上如何采用灵活的教学手段切实的提高学生的学习兴趣,提高课程的教学质量成了当务之急。 2 制图课程教学内容和方法的探索与改革 2.1 充分了解学生,合理制定教学大纲,调整教学内容 作为理工科专业的一门公共基础课程,机械类学生和非机类学生对《机械制图》课程的教学目标是不同的。就我校生物医学工程专业的学生来说,主要是让学生学习国家制图标准的一些基本规定和正投影法的基本理论;能够识读、绘制简单的机械图样;学会使用AutoCAD绘图软件绘制简单机械图样。根据教学目标,我们设定总教学参考学时为64学时,其中理论48学时,实验16学时。实验部分主要介绍AutoCAD软件常用命令的使用,使学生学会使用AutoCAD绘图软件绘制简单机械图样。 2.2 改变传统的板书教学模式,采用多媒体计算机辅助教学 传统的制图授课方式,主要是通过粉笔+直尺+圆规方式在黑板上进行演示性教学,有些院校也会借助实物模型和挂图进行辅助授课。这种教学方式虽然能给学生留下较为深刻的印象,但是尺规绘图会花费大量时间,模型和(下转第98页)(上接第82页)挂图又缺乏动作和连续性,难以满足现代教学的需要。多媒体计算机辅助教学,将传统的课堂教学内容与多媒体技术和计算机辅助教学技术相结合,集文字、图形和动画等多种信息于一体,形成一种全新的现代化教学系统。①如教师在讲解点、线、面的三面投影时,可以利用AutoCAD、PowerPoint等软件,将它们的三面投影用多种色彩的线条绘制出,并通过动画制作,将投影的作图步骤一步一步地演示给学生,使之产生动态效果,既增加了直观性,又活跃了课堂气氛;在讲解机件的图样画法时,可以利用绘制出的三维立体图,将抽象的制图教学具体化,帮助学生建立空间概念,丰富空间想象能力;在讲解螺纹紧固件及常用件章节时,还可以对零件的加工过程进行动态仿真演示,以帮助学生理解,提高学生的学习兴趣,达到帮助学生掌握知识的目的。 2.3 将机械制图与计算机辅助绘图有机融合 在传统的教学中,《机械制图》与《AutoCAD》这两门课程是相对独立、分开授课的。②这种教学方法存在很多弊端,如课时量加大,内容讲解重复等。我校生物医学工程专业的学生,所学课程科目较多,不可能同时开设《机械制图》与《AutoCAD》两门课程。为了在有限的课时里,既让学生掌握读图画图的基本方法,又能跟上时代的发展需要,掌握计算机绘图的基本技能,根据学生的实际情况,我们采用将机械制图基础知识的传授与AutoCAD软件介绍有机融合,在对教学内容进行优化重组的基础上对教学内容合理组织,使两门课程的内容相辅相成,相互促进,相互结合。既提高了教学效率,改善了教学效果,又提高了学生的学习兴趣,学习效果。如在讲解《技术制图》的基本规定时,让学生用AutoCAD软件根据国家图纸图幅标准的相关规定,绘制出带有图框线、标题栏、明细栏的A1图纸模版;在讲解图线的型式及应用时,引出AutoCAD软件中“图层”的设置与意义;在讲解基本体的三视图时,让学生学会使用AutoCAD基本绘制命令:点、线段、圆弧等绘制三视图;在讲解立体表面的交线时,汇同基本编辑命令进行介绍;在讲解尺寸标注时融入AutoCAD尺寸标注的设置;在讲解机件图样的画法章节时,融入图案填充等命令;在讲解标准件和常用件章节时,融入块和属性的操作;在讲解轴测图章节时,融入三维建模的相关知识。 2.4 加强课外实践,巩固课堂知识 《机械制图》是一门实践性很强的课程。完成一定数量的习题和作业,是巩固基本理论和培养绘图、读图能力的保证。③在制图课程的学习过程中,我们不仅要求学生在课堂中认真听课,积极思考,还要求学生利用业余时间完成相关的习题作业,以加深对教学内容的消化理解。同时,为了解决学生在学习过程中遇到的问题,每学完一章节后,我们会安排特定的时间对学生进行答疑。在答疑过程中,采用互动教学方式,鼓励学生积极参与解答,以加深对知识点的理解和巩固。 3 结束语 教学实践证明,在保证完成制图课程教学任务的前提下,科学合理的安排教学内容和进度,采取灵活多样的教学方法,可以提高学生的学习兴趣,增强学生的实践能力和严谨的科学态度,使学生基本具备一定的读图能力和空间想象能力以及计算机绘图的操作能力。
浅谈生物医学工程课程教学:生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学探究 摘要:结合生物医学工程专业人才培养的特点和要求,以医疗电子仪器中的电子电路为重点,以培养学生电子电路设计能力、电子产品组装能力和电子系统调试能力为教学目的,对“电子电路课程设计”的教学内容与教学方法进行了改革,包括构建课程设计选题库、改变课程设计指导方式、加深加宽训练内容和要求等方面。改革后的课程设计可以提高学生发现、提出、分析和解决实际问题的能力,这对于训练学生综合运用所学知识、培养学生的综合素质有重要的意义。教学实践证明,该课程的改革取得了较好的效果。 关键词:生物医学工程;电子电路;课程设计;教学改革 生物医学工程是利用生命科学、电子信息科学、材料科学及机电控制技术的原理和方法,对与疾病的预防、诊断、治疗、康复以及相关产业等方面有关的问题进行应用基础理论和方法的研究,并进行产品开发与应用的一门工程技术学科。[1-3]在该学科的人才培养中,实践教学有着重要的地位,是培养创新型人才的关键环节。电子电路在生物医学工程研究和医疗仪器开发中有着重要作用,任何一台现代医学仪器或设备中都需要电子电路完成信息检测与处理、系统控制等核心功能。[2-4] “电子技术基础”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程,是理工科相关专业的技术基础课程,也是生物医学工程专业的重要专业基础课和技术基础课。生物医学工程专业开设“电子电路课程设计”课程,对提高学生的电路设计能力、硬件制作能力和系统调试能力,以及培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力具有非常重要的意义。如何利用科学的选题在较短的时间内训练和提高学生的这些能力,并有意识地培养学生的创新意识和科研能力,是该课程在教学过程中重要的教学研究课题。[4-6] 一、生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学中存在的问题 由于生物医学工程专业的特殊性,目前在生物医学工程专业的“电子电路课程设计”教学过程中,普遍存在以下几个问题: 1.课程设计的选题没有考虑专业特点,实施的目的性不强,与专业的整体发展建设结合较差,达不到课程设计要求 一个突出的问题是,课程设计的选题大部分是沿用电子信息类专业的传统选题,如多级低频阻容耦合放大器、功率放大器、语音放大器、函数发生器、交直流放大器、数字电子钟、定时器、智力竞赛抢答器、简易数字电容测试仪等选题,这些题目与生物医学工程专业的联系较少。这样既不能体现专业特点,也不能提高学生的兴趣,从而使得学生对所学理论知识不能很好地运用于实际,造成与实践的脱节。 2.课程设计内容不完善,所设计的内容不能充分体现课程设计的目标 “电子技术课程设计”课程应该是由许多关键环节构成的一个整体,从多个方面训练和提高学生的能力和素质。但原有的教学过程中,往往会忽略其中的一些重要环节。这些问题表现在:只要求学生完成电路制作,对于任务分析、方案选择、分析计算要求较少,把课程设计简化成操作实训;不重视测试和数据分析,不能充分锻炼学生分析问题和解决问题的能力;不注重使用设计软件和选择流行器件,只使用过时的器件,甚至老旧的分立元件,制作的电路达不到任务要求。这些对于提高课程设计的效果都有不利的影响,导致学生实际动手能力练习不够、电路设计能力偏低、综合调试能力不高。 3.评价方法和标准简单,随意性大 教学过程中没有严格的评价标准,课程成绩评定基本上流于形式,从而造成课程设计质量下降。 在这种情况下,培养出来的学生普遍存在电路设计能力和系统调试能力不足,发现问题、分析问题、解决问题的能力偏低,这样培养出来的学生难以在工程设计领域中发挥独当一面的作用,不能快速适应社会要求。 二、“电子电路课程设计”的改革思路和实践 几年来,在“电子电路课程设计”教学过程中进行了几点改革尝试,取得了较好的教学效果。 1.明确专业培养目标,构建课程设计选题库 “电子电路课程设计”是电子信息类专业的传统课程,有大量的课程设计选题,但这些选题中,大部分与生物医学工程专业和生物医学电子技术课程的教学内容和要求有较大的区别。为此,学院组织教师从众多的课程设计选题中,选出若干与专业相关的训练内容,进行加工改造,并对每一个设计选题提出具体的训练要求和目标,构成课程设计选题库。题库中题目所涉及到的课程内容和设计内容的统计分析见表1。从表中可以看出,与生物医学工程专业的教学内容密切相关的选题占总选题的72%,这样就形成了有专业特色的电子电路课程设计内容和要求。 另外还结合专业的特色,对与医疗仪器密切相关的设计,如测量心电、脑电、心音、血氧饱和度、脉搏波等信号的电子系统的采集电路部分,要求学生做成完整的模块,作为以后系统课程设计的子模块。 2.以学生为主体,改革传统课程设计指导方式 改变过去教师全程指导,有问必答,甚至直接给出参考电路的指导方式。教师在给出选题和要求后,将学生分成若干小组,每个小组在选题范围内选定设计题目。学生自己查阅资料,提出方案,独立设计,最终完成设计并进行完整的调试和测试。在整个课程设计过程中,教师每周留出固定或灵活的课堂答疑时间,回答学生提出的问题或启发学生提出问题,直至课程设计结束。 3.充分发挥学生潜能,加深加宽课程设计的训练内容并提高要求 在课程设计过程中,教师提出设计的目的和要求后,实验室只负责提供材料及仪器,其他工作全部由学生自己完成。为了更多地训练学生的综合素质,学生需要独立完成实践步骤确定、任务分析、方案选择、电路设计、元件选择、电路布线、印刷板设计及制造、元件测试、电路焊接、系统调试、测试方案设计、电路测试等训练步骤,并将这些步骤作为课程考核的训练点(见表2)。通过这种完整的训练过程,学生不仅能够初步掌握电子产品的设计开发流程,还能较好地锻炼自己的专业素养。 4.重视现代电子技术的发展和应用,鼓励学生掌握和使用工具软件和最新芯片 做到软件和硬件结合,学生除了完成电路设计以及硬件的焊接、安装、调试外,还需要至少掌握一种印刷电路板设计软件和一种电路仿真软件,有条件的学生还应掌握一种数字电路设计软件(如EDA软件)。学生既要熟练掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管等分立元件的选择和使用外,还应尽量掌握和使用最新的集成芯片,以进一步训练工程设计能力。这样,电子电路课程设计可以达到更好的教学效果。 5.培养学生兴趣,将课程设计与创新课题训练相结合 鼓励教师将本科创新课题、教师科研课题等进行简化、分割,形成适合课程设计的课题,供学生选择。鼓励学生进行电子产品整机设计、开发、组装、调试,并且组织学生共同交流,互相学习,不断提高。 三、结束语 “电子技术”课程的理论性和实践性都很强,而“电子电路课程设计”作为教学过程中的重要一环,体现出了越来越重要的作用。对该课程进行的一系列教学改革实践,取得了良好的效果。按照改革后的教学模式,“电子电路课程设计”不断能够巩固课堂上所学的理论知识,加深学生对课堂抽象概念的理解,提高了学生的设计能力和创新能力,还能使学生对生物医学工程专业的认识更加明确具体,这些都有利于培养出理论基础扎实、实际工作能力强的高素质生物医学工程专业人才。 浅谈生物医学工程课程教学:生物医学工程电子类课程教学方式的改变与探索 摘要:电子类课程是生物医学工程专业的重要专业基础课。本文根据广东医学院生物医学工程课程研究小组在课程建设和教学改革方面的探索与实践,结合生物医学工程专业特点介绍了我们在电子类课程考核方式改革方面的实践与探索。 关键词:生物医学工程;考核;电子类课程 广东医学院生物医学工程专业于2003年开始第一届本科招生,针对如何进行具有生物医学工程专业特点的教学改革进行了大量的研究和实践。作为工科专业,电子类课程是专业的基础课程,与电子信息专业要求不同,生物医学工程专业以小信号、低频率电路为主要研究对象。本专业侧重培养高水平的应用型人才,毕业生要能够快速开展医疗仪器方向的研发、测试等工作。因此,我们从2008年开始着手进行了相关电路课程的改革和探测,下面针对专业特点和考核方式进行讨论。 一、生物医学工程专业课程特点分析 生物医学工程是以技术与工程的手段研究和解决生物和医学中的相关问题,并综合了生物学、医学和工程技术学的交叉学科[1-3]。它要求学生掌握物理学、数学、电子学、医学等相关基础知识,并能够融会贯通[4-5]。其中电子技术的相关知识是生物医学工程专业课程的主要内容。与普通高校电子信息专业和自动化控制专业不同的是,本专业电子类课程内容局限在低频、弱电范围内,同时要求学生具备较强的操作和分析能力。因此,在课程教学和考核中应该更加注重与本专业特点相结合,发展具有专业特色的考核评价体系。作为课程发展的导向,考核方式是课程建设水平的集中体现,也是评价教学质量的重要手段和课程改革的参考依据。在本专业发展初期,电子类课程的考核主要体现在:(1)一考制,即将期末考试成绩作为学生的最终成绩,方式比较单一,特点不突出,忽视了学生在实验技能、创新设计方面的评价;同时在期末考试中所暴露出来的问题也来不及纠正。(2)与专业领域衔接不够紧密。考核内容只强调基础知识的掌握,考核内容与普通电子工程专业内容一样,忽视了生物医学工程专业的特色;(3)考试题型单一。最初的考试题型也只有计算分析一种,覆盖面较窄,考试评价主观性较强,难以全面评价学生的综合能力。 二、考核方式的改变与实践 从2008年开始,我们便针对电子类课程存在的问题进行了专项研究,提出考核改革的目标,即把教学作为提高学生综合素质的关键环节,将考核向过程考核转移。课程组从2009级本科生开始推行一系列课程改革措施,目前已经进行了三届改革试验。逐步形成了一套具有生物医学工程专业特色的考核方式。考核方式改革具体内容是:(1)专业基础课的考核由平时作业和阶段测验成绩、实验课成绩和期末成绩组成。①平时作业由主讲教师根据教学计划通过在线课程网站布置,学生在学习完一章内容后在一周以内提交作业。该项成绩占总评成绩的10%。②阶段测验包含两种形式,一种是传统的随堂测验,另一种是在线测验,即由测验系统给出成绩。阶段测验根据学习内容,安排2~3次,占总评成绩的5%。③我们特别加强了对实验课程的考核力度,实验课成绩包括实验完成情况和实验报告的撰写两方面,占总评成绩的15%。④期末成绩则延续传统闭卷考试形式,在统一阅卷的基础上给出,占总评成绩的70%。考试题型更加丰富,一般不少于四种类型题,客观题占50%左右。考试难度适当降低,但是知识覆盖面增加到了课程内容的80%以上。(2)电子类专业课程考核则注重课程设计、大作业(或课程论文)等更加自由的形式。①考核也贯穿于整个教学过程。以综合设计课程为例:教学和考核都是以分组方式进行,电路设计为主要教学内容,设计结果和课程论文则是考核依据。这里还强调了团队合作,同一小组成员的考核成绩是相同的。②通过计算机辅助进行。在电路设计软件课程中,学生在课程学习中除了要掌握软件的基本知识外,综合能力的提高也是主要的一个方面。考核也是通过计算机完成的,教学可以为每位学生设置不同的题目,内容更加灵活多变。我们进行考核方式改革的方针是以学生为主体,注重培养学生兴趣和综合能力,在教学过程中也尽量增加小组讨论和团队项目。总之,考核方式的改变就是力求做到全面、有效,能够在学习过程中对学生进行促进。 三、网络平台的建设和作用 专业课程学习网站的建设是教育教学改革的重要内容,在电子类课程的改革中成为了重要的工具。截止到2011年,生物医学工程专业的专业基础课已经陆续完成了网络课程的组建工作并迅速投入到教学中。在线网络课程建设为考核方式提供了更多的选择,已经逐渐成为改革成功的关键一环。我们在网络课程建设中,特别强调了其参与考核的功能。因此,将题库建设作为重要的一环。目前,已将完成了500道网络习题的初等规模题库,包括在线自测试题10套,为课程考核方式改革提供了重要的硬件支撑。学生在线考试的形式反应积极,认为形式新颖、操作方便。目前,我们在过程测试中至少包含一次在线考试,平时的作业布置和提交也都通过在线网络进行,也就是说约40%的平时成绩是通过网络考核获得的。除此之外,网络课程还为教学提供了重要的支撑平台,这主要体现在两方面:(1)扩展了教学内容,丰富了学生的知识面。以往学生获得知识的渠道单一,枯燥的内容制约了学生的学习积极性。我们在网络课程中提供了大量的相关资料,包括文献、新闻、图片、视频等,充分延伸了教材内容,满足了学生多元化的学习需要;(2)提供了交流的平台。我们同样组建了学习小组,小组成员作为团队活跃在网络中。教师为各个小组布置了不同的讨论题目,有的作为作业成为考核的一部分。在网络环境中,学生拥有了充分的发挥空间和自由,能够以更加放松的心态融入到学习中。 生物医学工程专业电子类课程考核方式改革是新时期人才培养模式改革的重要组成部分。是在培养创新性人才的指导思想下进行的有益的探索和尝试。根据三年来的教学实践,改革获得了任课教师的支持,得到了学生的认可。我们所提出的综合型的过程考核思想正在切实地促进教学质量的提高。我们下一步的工作重点是继续深化考核方式改革,使其不流于形式并带动整个课程的建设,不断地提高教学质量和学生的综合应用能力。 浅谈生物医学工程课程教学:生物医学工程专业普通化学课程教学改革初探 【摘要】根据生物医学工程专业的特点,针对普通化学课程及其教学的基本要求,从教学大纲和教学方法两方面提出普通化学教学改革的具体措施。 【关键词】生物医学工程普通化学课程教学改革 一、生物医学工程专业的特点 生物医学工程旨在运用工程技术的原理和方法,研究和解决生物学和医学问题的新兴、边缘、交叉学科。其主要任务是:从工程学角度研究、解释生物体特别是人体的生理、病理变化过程。其主要研究方向包括:生物系统的建模与仿真、生物医学信号的检测与分析、生物医学成像和图像处理、电磁场生物效应、脑科学与认知、人工器官以及相关的医疗设备的研制等。生物医学工程学是医疗卫生健康、保健性产业的重要基础和动力,它所带动的产业在国民经济中占有重要地位,世界各国都在不断加大对生物医学工程的投入。经过本专业培养的学生,不仅应能够在医学中较熟练地运用电子技术、信息处理技术、计算机技术,而且还应具备生物科学理论基础以及医工结合的研究和实验技能,以及医疗电子设备、医学信息处理的初步开发、研究、应用、维护和管理能力。本专业毕业的学生择业面宽,就业适应能力强。毕业生既可以在医疗仪器行业从事新产品的开发与应用,又可以在医院医学工程部门比如医学仪器、医学影像设备与技术,国家技术监督部门,以及其他电子技术、计算机技术、信息产业等部门从事研究、开发、维护与维修、教学及管理等方面的工作。此外,本专业的学生还可以进入生物医学工程、电子信息工程、通信工程与技术、计算机应用技术等方向继续深造。生物医学工程专业培养要求知识方面:打好坚实的数学、化学、物理学、外语、计算机与信息科学和电子技术的基础,掌握宽厚的生物医学工程专业知识,具备宽广而深远的科技视野、强烈的求知欲望、事业心和创新意识。 二、普通化学课程及其教学的基本要求 (一)课程的地位、性质和任务 化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学。在解决人类最关心的环境、材料、能源、医药保健、粮食增产、资源利用等问题中,化学科学处于中心地位。而普通化学则是化学的导言,它包含了现代化学的基本理论、基础知识和基本技能,是现代大学生应该普遍掌握的自然科学基础知识的重要部分,是高等院校非化学专业必修的一门重要的基础课。通过本课程的学习,学生在一定程度上掌握一些必需的近代化学基本理论、基本知识和基本技能,并了解这些理论、知识和技能在生物医学工程领域中的应用;培养学生具有应用化学观点分析生活、生产中的一些简单的化学问题的初步能力;为今后的专业学习和工作打下一定的化学知识基础。 (二)课程教学的基本要求 通过对普通化学课程的学习,学生应掌握化学热力学、化学动力学、化学平衡以及原子、分子结构等方面的基本理论和基础知识;掌握一定的元素化合物的基本知识;掌握重要的有机化合物结构、性能以及一些重要的有机合成反应;掌握分析化学基本原理和一些重要的化学、仪器分析方法;并了解化学在生物医学、环境保护、新材料的研究与应用、能源开发与利用以及生命科学研究等领域的作用,为生物医学工程专业课程打下化学理论基础。 三、普通化学教学改革的具体措施 (一)修改教学大纲 应根据生物医学工程专业的培养方案,修改普通化学的教学大纲,并将本课程分为理论教学和实验教学。理论课时为32学时,实验课时为16学时。首先从普通化学课程的地位、性质和任务来定位。普通化学则是化学的导言,它包含现代化学的基本理论、基础知识和基本技能,使学生掌握化学热力学、化学动力学、化学平衡;掌握一定的元素化合物的基本知识;掌握重要的有机化合物结构、性能以及一些重要的有机合成反应;掌握分析化学基本原理和一些重要的化学、仪器分析方法;并了解化学在生物医学以及生命科学研究等领域的作用,为生物医学工程专业课程打下化学理论基础。 为了培养学生的动手能力,应让学生熟悉化学实验及实验室的基本规则;培养学生认真观察实验现象、正确记录和实验数据的习惯;了解常用化学仪器的性能、使用和维护方法。同时,应培养学生正确处理实验数据,正确书写实验报告的能力;促使学生逐渐养成严谨的科学态度、实事求是的实验习惯和工作作风,并初步具有独立思考、独立设计实验、独立进行实验以及独立分析、综合问题的能力,从而为后续课程的学习和进一步的科学研究打下基础。主要实验项目如下:玻璃工操作实验(2学时);离解平衡与沉淀一溶解平衡(2学时);铜、锌、银、镉及其离子的鉴定(2学时);烃的性质和鉴定(2学时);粗盐的提纯(4学时)。 值得注意的是,理论教学大纲和实验教学大纲的修订,应体现专业特色明确、重点突出、思路清晰的教学思路。 (二)探索新的教学方法 1.理论联系实际。普通化学是非化学化工类专业学生开设的一门基础化学课,主要介绍化学学科基本情况,化学各个分支对社会发展的作用,化学学科的发展现状、发展趋势,化学与其他自然科学、工程技术学科的关系。因此,普通化学课程知识点多、内容复杂、概念跨度大,需要与学生所学专业及实际情况有机结合起来。然而,在教学实践中,本课程的教学课时不足,教学过程中,化学理论和化学与专业结合选择是,教师往往容易顾此失彼,使化学教学演变成一堆化学名词和专业术语的堆积,枯燥乏味。同时,学生重视度不够、学习兴趣不浓。但是化学知识在各种领域中不断渗透,在日常社会生活中起着越来越重要的作用。面对实际问题,针对生物医学工程专业特点,在教学过程中,教师可首先和学生进行讨论,解决如下问题:(1)学习的原动力。(2)学习的方法和习惯;告诉大学课程内容多,上课进度快、信息量大,并且辅导课和习题课少,要掌握好学习方法;设计了从实验现象一引发思考一理论内容一实验内容一在线测试的教学路线。(3)学习精神,只有更加刻苦才有可能适应大学阶段的学习。通过讨论和示范,激发学生的学习兴趣,以求达到最佳教学效果。 将普通化学中基础部分的讲授与中学化学教学良好接轨,在上课时首先回顾一下中学化学相关知识点,再引入新的知识点。在讲例题的采用为“先示例、后解析”的方式。上实验课,采用实验前提问和预习,代替实验课先讲实验原理和步骤的方式,要求、鼓励学生预习和思考。在指导实验时,及时发现问题,引导学生深入思考。建议学校平时适当开放实验室,为对化学感兴趣的学生提供实际操作平台。鼓励学生根据个人兴趣参加项目创新活动,和指导教师一起选题,查阅文献,学习相关知识,进行科研活动。当然,也可结合其他课外科技活动展开教学。 2引入实例。在实际的教学过程中,针对生物医学工程专业特点,可适当引入生活和专业应用中的具体实施例。课堂讲授时,利用具体实例,引入每一章节内容,再将每一章节的重点、难点内容在学生深入挖掘的基础上,将内容分解成若干小问题或将若干相关小问题合并起来,指导学生联想、讨论思考、联想归纳、比较总结本课程的目标是系统讲授化学基本理论和知识,加强基础,提炼基本,按需拓宽,注重实践性和应用性。 在讲到酸碱时,可把知识点延伸,把电子舌知识和酸碱性结合起来。电子舌测量酸味时就是利用酸性,检测出酸的浓度,也就是将酸的浓度通过化学传感器转化为可检测的信号,信号的强弱就能反映酸的浓度。同样,电子舌检测其他味觉,就是将其味觉物质,通过化学传感器转化为可检测的信号,通过信号的强弱来反映味觉物质的含量,进一步体现味道的内涵。 可引入直观形象的化学反应动画效果,加强学生对反应机理和抽象概念的理解;同时,可采用动态图表,充分发挥各类图形的优势。 3.突出重点,扩大信息量。根据培养方案和生物医学工程专业的特点,可将下列内容列为普通化学的教学重点和难点:热力学的基本概念;盖斯定律和标准生成焓、标准熵、标准吉布斯自由能计算方法;化学反应自发进行的判剧;化学平衡常数、化学平衡移动的规律及有关计算;分散体系的概念及分类;溶液的依数性;胶体分散体系的性质及结构;弱酸、弱碱解离平衡;溶度积规则和溶解平衡;电极电势的概念;用电极电势的数据判断氧化剂和还原剂的相对强弱及氧化还原反应自发进行的方向和程度;配位体的相关概念及命名规则;核外电子运动的特殊性;四个量子数的取值及物理意义。教学难点为:化学反应等温方程式的应用;相似相溶液原理;能斯特方程式的应用;吉布斯自由能变、原电池电动势、氧化还原反应平衡常数的关系。根据重点和难点,可采取理论讲解、PPT、板书和学生互动相结合的教学模式,讲解后再让学生来回答问题,加深学生对重点知识点的印象与理解,在原有知识点的基础上扩大信息量。 综上,本文针对生物医学工程专业专业特点,从修改教学大纲、确立教学主线和实验操作人手,对普通化学课程进行了教学改革尝试。实践表明,教师授课和学生学习,目的更为明确,重点更为突出,实验更有可操作性。通过教学课程体系的调整和教学方式的改革,可以提高学生的学习热情,激发教师对教学内容、教学方式等不断进行探索的兴趣。这种双向的促进,有利于普通化学课程课堂教学的良性发展。随着教改的不断深入,相信普通化学课程将在提高非化学专业学生学习素质、培养学生创新精神和实践能力方面发挥更大的作用。 (责编 何田田) 浅谈生物医学工程课程教学:生物医学工程专业《机械制图》课程教学方法的探索 摘 要 文章结合生物医学工程专业的特点,根据本校的实际情况,分析了制图课程教学过程中存在的问题,对制图课程的教学内容和教学方法提出了相应的改革措施和建议,并在教学实践中应用,取得了良好的教学效果。 关键词 机械制图 生物医学工程 教学方法 0 引言 生物医学工程(Biomedical Engineering, BME)专业是涉及生物学、医学、工程学等多门学科的新兴专业,其目的是培养具有复合型知识结构,具备医学与工程技术相结合的初步科学研究能力,能在各级医院临床第一线配合医护人员从事医疗仪器设备的实际操作及维护、管理、研究、安全检测等技术支持工作的实用型高级工程技术人才。随着医疗卫生事业在中国的蓬勃发展,生物医学工程专业在各地医学院校陆续开设。《机械制图》是所有工科专业的主干课程之一,也是生物医学工程专业的一门专业基础课,它是培养学生具备一定的绘图和读图能力,启发并培养学生的空间想象能力,为后续课程的学习及为以后接触医疗仪器设备的实际操作、维护、设备设计等打下坚实的基础。 1 生物医学工程专业《机械制图》课程教学过程中存在的问题 首先,和理工科院校的学生不同,我校生物医学工程专业的学生在学习《机械制图》课程之前没有接触过与绘图相关的其他课程,如画法几何、制图基础、计算机辅助绘图等,也没有参加过金工实习,因此在空间想像能力和绘图功底上不如理工科学生。其次,《机械制图》本身是一门实践性很强的技术基础课,主要研究的是点、线、面及其空间几何形体与其投影之间的对应关系。在教学中,我们发现学生上课听课较认真,也能够跟得上老师的思路,但是课后作业情况不是很理想。学生普遍反映作业难度较大,要花大量时间思考并完成作业,有时还无法独立完成,由此产生了畏惧心理,久而久之失去了学习该课程的兴趣,认为自己学不会了而放弃对这门课程的学习。再次,工程图样是工程界用于技术交流的“语言”,因此要符合《技术制图》国家标准,图纸有多大,图框怎么打,字体怎样写,图线如何画,甚至是每个符号代表什么含义都有明确的规定,这就要求学生在作图时要认真细致,严格遵守制图的国家标准,来不得半点马虎,也没有自由发挥的余地,这些对初学者来说是比较困难的,学起来也很枯燥乏味。再加上有些同学自身基础比较薄弱。就拿我校生物医学工程专业的学生来说,民考汉学生占班级人数的1/4左右,部分学生来自于较为偏远的农村。故而在《机械制图》课程的教学上如何采用灵活的教学手段切实的提高学生的学习兴趣,提高课程的教学质量成了当务之急。 2 制图课程教学内容和方法的探索与改革 2.1 充分了解学生,合理制定教学大纲,调整教学内容 作为理工科专业的一门公共基础课程,机械类学生和非机类学生对《机械制图》课程的教学目标是不同的。就我校生物医学工程专业的学生来说,主要是让学生学习国家制图标准的一些基本规定和正投影法的基本理论;能够识读、绘制简单的机械图样;学会使用AutoCAD绘图软件绘制简单机械图样。根据教学目标,我们设定总教学参考学时为64学时,其中理论48学时,实验16学时。实验部分主要介绍AutoCAD软件常用命令的使用,使学生学会使用AutoCAD绘图软件绘制简单机械图样。 2.2 改变传统的板书教学模式,采用多媒体计算机辅助教学 传统的制图授课方式,主要是通过粉笔+直尺+圆规方式在黑板上进行演示性教学,有些院校也会借助实物模型和挂图进行辅助授课。这种教学方式虽然能给学生留下较为深刻的印象,但是尺规绘图会花费大量时间,模型和(下转第98页)(上接第82页)挂图又缺乏动作和连续性,难以满足现代教学的需要。多媒体计算机辅助教学,将传统的课堂教学内容与多媒体技术和计算机辅助教学技术相结合,集文字、图形和动画等多种信息于一体,形成一种全新的现代化教学系统。①如教师在讲解点、线、面的三面投影时,可以利用AutoCAD、PowerPoint等软件,将它们的三面投影用多种色彩的线条绘制出,并通过动画制作,将投影的作图步骤一步一步地演示给学生,使之产生动态效果,既增加了直观性,又活跃了课堂气氛;在讲解机件的图样画法时,可以利用绘制出的三维立体图,将抽象的制图教学具体化,帮助学生建立空间概念,丰富空间想象能力;在讲解螺纹紧固件及常用件章节时,还可以对零件的加工过程进行动态仿真演示,以帮助学生理解,提高学生的学习兴趣,达到帮助学生掌握知识的目的。 2.3 将机械制图与计算机辅助绘图有机融合 在传统的教学中,《机械制图》与《AutoCAD》这两门课程是相对独立、分开授课的。②这种教学方法存在很多弊端,如课时量加大,内容讲解重复等。我校生物医学工程专业的学生,所学课程科目较多,不可能同时开设《机械制图》与《AutoCAD》两门课程。为了在有限的课时里,既让学生掌握读图画图的基本方法,又能跟上时代的发展需要,掌握计算机绘图的基本技能,根据学生的实际情况,我们采用将机械制图基础知识的传授与AutoCAD软件介绍有机融合,在对教学内容进行优化重组的基础上对教学内容合理组织,使两门课程的内容相辅相成,相互促进,相互结合。既提高了教学效率,改善了教学效果,又提高了学生的学习兴趣,学习效果。如在讲解《技术制图》的基本规定时,让学生用AutoCAD软件根据国家图纸图幅标准的相关规定,绘制出带有图框线、标题栏、明细栏的A1图纸模版;在讲解图线的型式及应用时,引出AutoCAD软件中“图层”的设置与意义;在讲解基本体的三视图时,让学生学会使用AutoCAD基本绘制命令:点、线段、圆弧等绘制三视图;在讲解立体表面的交线时,汇同基本编辑命令进行介绍;在讲解尺寸标注时融入AutoCAD尺寸标注的设置;在讲解机件图样的画法章节时,融入图案填充等命令;在讲解标准件和常用件章节时,融入块和属性的操作;在讲解轴测图章节时,融入三维建模的相关知识。 2.4 加强课外实践,巩固课堂知识 《机械制图》是一门实践性很强的课程。完成一定数量的习题和作业,是巩固基本理论和培养绘图、读图能力的保证。③在制图课程的学习过程中,我们不仅要求学生在课堂中认真听课,积极思考,还要求学生利用业余时间完成相关的习题作业,以加深对教学内容的消化理解。同时,为了解决学生在学习过程中遇到的问题,每学完一章节后,我们会安排特定的时间对学生进行答疑。在答疑过程中,采用互动教学方式,鼓励学生积极参与解答,以加深对知识点的理解和巩固。 3 结束语 教学实践证明,在保证完成制图课程教学任务的前提下,科学合理的安排教学内容和进度,采取灵活多样的教学方法,可以提高学生的学习兴趣,增强学生的实践能力和严谨的科学态度,使学生基本具备一定的读图能力和空间想象能力以及计算机绘图的操作能力。
新的教学体系增强了学生实验操作技能,提高了自主思考和创新能力,教学质量得到显著提高。生物化学是食品专业的一门重要专业基础课,随着科学技术的迅速发展,食品、发酵、生物工程、医药等行业均对生物化学技术的应用提出更高要求。生物化学与生物技术综合实验是食品专业理论课的配套实验课,学生通过实验教学,理解和验证理论知识,掌握研究方法和实验技术操作,培养独立操作能力,为今后从事科研及工作实践打下良好的基础。 相比理论教学,实验教学更具直观性、实践性和创新性,在提升学生综合素质与能力培养方面具有举足轻重的作用。因此,生物化学与生物技术综合实验的教学需与实践应用紧密结合,但传统的实验课程设置与生物技术的发展已不相适应,暴露出许多问题,特别是在高校“双一流”建设的背景下,生物化学与生物技术综合实验的教学改革也越来越重要。 1生物化学与生物技术综合实验教学存在的主要问题 1.1教材和教学内容陈旧 目前食品专业生物化学与生物技术综合实验课程使用的教材是学院自编的实验讲义,已有十余年未改编过。虽实验讲义根据理论教学内容选择了一些相应的实验技术,但由于生物技术发展快速,现有的实验内容严重滞后,比如对核酸的研究仅停留在简单提取和定性反应上,缺乏定量研究,关于酶方面的实验缺少分离纯化和定量检测方法的研究,蛋白质的呈色反应等实验的部分实验现象难以验证,失去实践价值,部分实验操作步骤需改进等等,实验内容设置未能与生物化学的学科发展相适应,也未能与理论课内容较好衔接。而且实验内容以验证理论的基础性实验为主,能够培养学生创新和实践能力的综合性和设计性实验较少,学生接触仪器设备的机会少,导致学生动手能力较差,创新能力和发散思维也没有得到激发。 1.2仪器设备配置不足 生物化学与生物技术综合实验涉及比色、提取、离心、电泳等主要技术,仪器设备随着技术的发展也在不断更新。由于配套资金和实验场地的限制,目前实验室能配合实验开展的主要是离心机、水浴锅等常规仪器,使用的电泳仪年代久远、操作十分不方便,现基本已经被淘汰;分光光度计与其它实验室共用,不仅设备老旧,准确度和灵敏度不佳,而且共用也带来诸多不便;实验过程仍使用移液管操作,微量取样的精确度无法保证;一些实验缺少配合检测技术的大型仪器设备;另外,仪器设备特别是大型仪器数量有限也是存在的突出问题。这些因素均限制了实验项目的选择,学生动手机会不足,大大降低了实验教学效果。 1.3教学模式单一 现有的实验教学方式为上课前由老师准备实验试剂和调试仪器设备,学生按照固定的实验步骤完成实验。因实验项目多数是验证性实验,因此学生以机械式的操作被动完成实验,不用思考实验设计,学生对实验内容并没有真正理解,对思考题常常回答不正确,导致学生对实验课的兴趣大大降低,不利于激发学生的创新能力和培养动手能力,也不利于学生实验技能的锻炼,未能对日后其他实验课程或课题研究打好基础。 1.4成绩评价体系不完善 最初生物化学与生物技术综合实验课程成绩主要由实验报告完成情况结合学生的考勤、实验操作和学习态度按一定比例进行综合评价。因实验报告均为课后提交,存在抄袭的情况,且上课时每个班学生为40人左右,学生的操作规范与否老师很难客观评价。近几年因学校教学计划的改革,本实验课程改为独立设课,采用实验操作和问答题考试作为成绩评价的主要依据,但考试内容单一、常年不变,且受实验条件的限制,考试只能选择简单的实验项目进行,无法考察学生实验内容规划、仪器操作、数据处理等能力。 2生物化学与生物技术综合实验教学改革方案 2.1更新实验教学内容 从适应食品专业和生物化学科学发展需要的角度出发,我们选择了一些常用的、重要的生物化学实验技术和方法作为实验内容。首先,删除了部分陈旧的、技术落后的实验项目,比如氨基酸的纸上层析和纸上电泳、血清蛋白的醋酸纤维薄膜电泳等,这些技术目前已被淘汰,对学生今后的科研工作和专业技能的提升无显著指导意义。其次,增加或修改了针对核酸、蛋白质、酶、糖类等几类重要生物物质的成熟实验技术,如植物基因组DNA的提取与含量测定、酶的分离纯化、蛋白质的SDS-PAGE、DNS法测定还原糖含量等实验项目。对于变动的实验内容实验老师带领学生教辅反复进行预实验研究,从原料选择到实验步骤和仪器参数均经过多次试验而确定实验方案,总结实验过程的关键步骤和注意事项,以保证实验教学的顺利开展。通过这些实验,学生不仅更深入地理解了理论,而且掌握了重要的生物化学测定方法和分离技术,还锻炼了实验设计能力,为今后毕业论文及科研课题的研究奠定了基础。第三,保留并整合部分经典的验证性实验,如蛋白质的两性性质及等电点测定、酶活力的测定等,删除一些不常用的验证实验如蛋白质的米伦反应,并在多年经验的积累上,对实验步骤进行优化。 2.2增加实验资源的投入 在学校和学院的大力支持下,实验室进行了翻新改造,对现有陈旧设备进行升级,配备了高速离心机、紫外分光光度计、垂直电泳仪等配置较高的仪器设备,提高实验操作的便利性和结果的准确度,并增加台套数尽可能满足学生使用需求,让每个学生都有操作仪器的锻炼机会,同时学院引进的大型仪器如免染电泳成像系统也可供本科生使用。 2.3丰富教学模式 为了让学生更好地理解理论知识,带着发现问题和解决问题的态度开展实验,要求学生在实验课前做好预习工作并编写预习报告,针对思考题及理论知识的难点自行查阅资料,老师在讲解实验内容时进行提问,增加与学生间的互动。因生物化学与生物技术综合实验是食品专业学生接触的第一门专业实验课,多数仪器是第一次接触,所以为了学生理解仪器原理,快速掌握仪器操作,提前将仪器相关资料包括文字介绍和视频演示等发给学生预习。实验前老师进行演示并在实验过程中纠正学生的操作,帮助学生规范实验操作。引入多个综合性设计实验,由学生分小组设计实验方案并自行验证,培养学生独立思考和分析、解决问题的能力。 2.4完善成绩评价方法 因生物化学与生物技术综合实验是独立设课课程,需以考试方式进行考核,因此探索科学、公正、有效的考核方法是教学改革的重点。针对以往考试形式单一、考试内容陈旧等问题,将课程成绩考核分为两部分:平时成绩占30%,主要为实验报告、出勤、实验态度、上课时的实验操作等;考试成绩占70%,其中笔试占30%,实验操作占70%。成绩评价的重点是考试成绩,笔试为三道简答题,考察学生对理论知识的掌握及运用;实验操作为利用某个仪器独立完成一项指标的测定,考察学生操作的规范性及实验结果的计算与实验报告编写,并由老师现场打分。简答题与操作题提供多个题目,均为实验内容的重点,由学生抽签决定。这样的考核方式可以真实反映老师的教学质量并检验学生的学习效果。 3教学改革实践效果 生物化学与生物技术综合实验课程的教学改革经过一年多两届学生的实践与探索,在不断试验总结的基础上形成了比较完善的实验教学体系。教学内容与学科先进技术接轨,学生实验操作技能明显增强,对实验课程的兴趣和积极性也显著提高,学习态度由被动逐渐转为主动,不再有应付实验的心态,更多的是自发思考和分析实验中遇到的问题。在上课过程中,一些学生因实验结果不理想会主动提出重做实验或更改实验方案进行尝试,有的学生会在实验结束后主动与老师交流其它仪器设备的原理和使用方法,学生对实验和仪器的探索欲明显增强。通过教学改革,学生实验设计能力得到锻炼,创新思维也得到激发,为今后其它课程的学习及课题研究打下了良好的基础。虽然生物化学与生物技术综合实验教改取得了一定成效,但实验内容的设计细节及课堂互动等问题仍需进一步研究。
生物医学工程应用特色分析:应用型生物医学工程人才培养模式 摘要: 科研与教学的互动是高校的重要特征,是提高人才培养质量的重要手段。针对当前高校科教融合中所存在的问题以及生物医学工程学科背景与特色,桂林电子科技大学依托生物医学工程领域的优势科研资源,凝聚老师与学生的科教相融的共识,将老师的科学研究与本科教学过程、学生第二课堂紧密结合,培养学生的专业实践能力,探索并实施科教融合的应用型生物医学工程人才培养模式,取得了良好的成效。 关键词: 生物医学工程;科教融合;人才培养模式 全面提高教育教学质量,必须不断拓展人才培养资源与渠道,将多方面的办学优势转化为人才培养的优势。人才培养与科学研究是高校的主要职能,实现两者的有机融合,对于提高人才培养质量具有重要的意义[1,2]。科教融合是指科学研究与教书育人有机地结合,充分发挥高校科学研究的优势培育高素质专业人才。生物医学工程是一门理、工、医高度融合与交叉的学科,应用型生物医学工程专业主要培养具有扎实的生物医学、电子技术理论基础以及医学与电子信息相结合的工程技术能力,能在医疗器械、医疗卫生等相关行业从事工程技术开发、服务、管理和教育等工作的应用型人才[3]。全面推进科教融合,可以有效地培养生物医学工程本科生的创新能力和动手实践能力,进而提高其专业基本能力与素质。但在高校人才培养过程中,科学研究与人才培养往往没有得到很好地结合,主要表现在三个方面。一是学校重视科研而轻视教学,提升高校科学研究能力与水平,学校可以获得更多地经费、吸引大量地生源、获得更高的声誉。同时,在教师职称评定、岗位聘任、年终考核,甚至资源分配的过程中,以承担科研项目的数量、的情况等作为考察重点,而授课内容、课时量甚至教学方式和效果仅仅作为参考方面不起决定性作用。二是老师往往重视科研、忽视教学工作。部分老师教学热情不够,为教学而教学,没有站在人才培养的高度去教学,由于科研任务繁重,占据了大师的工作时间,在教学上面所花的时间与精力相对较少。三是本科生参与科研项目的机会相对较少[4]。一方面大学期间学生的课程学习压力比较大,很难有地时间参与专业方面的科学研究;另一方面本科期间在专业知识的掌握程度还不高,基础还不扎实,在老师的科研项目中所起到的作用甚少,老师更希望研究生来参与科研项目。针对当前高校科教融合所存在的普遍的问题以及生物医学工程学科背景与特色,我校生命与环境科学学院利用广西生物医学工程重点学科、八桂学者岗位、广西工程技术研究中心等生物医学工程专业相关的优势学科研究平台,以及以国家科技支撑计划项目、国家自然科学基金项目等主要的重大科研项目和以广西八桂学者为带头人的高端师资队伍为主的科学研究资源,积极制订相关措施与政策,将学科平台和科研资源带入到人才培养过程中去,切实提高人才培养质量。 一、定期举办以科教融合为主题的讨论活动,凝聚专业老师与学生的共识 科教融合,思想先行。不仅要让专业老师认识到科教融合的重要性,更要让学生在思想上认识到科教融合是提升学生专业实践能力,提高人才培养质量的重要途径。因为学生是科教融合的主体,只有学生愿意参与,老师愿意参与指导,才可能实质性地提高人才培养质量。学院定期举办学院层面的专题讨论,围绕科研服务本科教学的模式与途径这一主题展开讨论,甚至将一些典型案例在会上进行分享。在讨论会上,除了专业老师参与外,学生代表也应出席,通过老师与学生面对面的交流,可以逐步凝聚大家对科教融合模式的共识,还可以让老师与学生进行相互地了解,为更好地贯彻科教融合专业实践活动奠定基础。科教融合对于老师与学生双方面都是受益的。一方面,科教融合可以让学生接受到最新的前沿专业知识,既可以培养学生创新能力和专业实践能力,还可以培养学生的社会适应能力,可以成为课堂教学的有效或者不可或缺的补充。另一方面,学生的思维方式比较活跃,跳跃性较强,老师可以在与学生的交流过程中获得新的科研思路。科教融合的实施不仅是提高人才培养质量的有效途径,更是推动“大众创业、万众创新”的重要举措和动力源泉。 二、将老师科研成果引入理论与实践教学,实现科学研究与教学过程的有机融合 课堂教学是实施专业教育的主要阵地,是教师给学生传授知识和技能的全过程。要求任课老师在课程教学内容上进行改革,结合自身的科学研究实施课堂教学和专业教育,既可以提高学生的学习兴趣,同时增强的课堂教学效果[5]。我校生物医学工程专业定位于培养生物医学电子仪器行业的工程应用型人才,在课程教学内容上要求老师围绕这一核心安排教学内容。在教学计划的制定和实施中,结合老师的科学研究,充分体现解决医疗器械产业关键工程技术问题能力的培养要求,在课程体系设计、教学活动组织、教学方式的探索、学生成绩的考核等方面,增加科教融合方面的内容。比如在有限的课时内,改革了生物医学工程专业基础课《算法与数据结构》的授课内容,增加与生物医学仪器研制直接相关的算法方面的知识点,如插值、拟合等,在课程教学过程中结合老师在生物医学信息检测方面的科学研究组织教学内容。又比如在《传感器原理》、《医学仪器原理》等专业课程的教学中,要求老师有一定的科学研究的经历,并在医学仪器的研究中取得了一定的科学研究成果。改革实验课堂教学和课程设计的组织形式,要求教师在教材的编写与选择、教学内容与方法、作业布置与评改等环节与领域贯彻工程实践能力培养要求,注重理论与实际的紧密结合,特别鼓励专业老师结合科学研究中的关键技术问题设计实验项目,在实践教学环节培养学生的科学素养。 三、让学生参与科研项目研究,实现科学研究与学生第二课堂的有效融合 第二课堂的作用是培养学生专业兴趣,拓宽专业知识面,培养专业思维能力、动手能力和创新能力。第二课堂的开展必须遵循适应性、创新性和主体性原则,即第二课堂应当与大学生的专业培养目标相适应,要以提高人才培养质量为目标,同时应注重培养学生的创新性,过程应有一定的挑战性。老师的科学研究与学生的第二课堂活动有效融合,对于提升学生专业工程实践能力具有重要的意义[6]。它既体现了“教师主导,学生主体”的指导思想,也由于科研项目本身具有一定的创新性,学生实质性地参与老师科研项目的过程具有一定的挑战性,对于培养学生创新能力和专业素养具有重大地促进作用。我校生物医学工程专业的第二课堂活动的开展主要是围绕学生参与生物医学传感与仪器、生物医学信息处理等方面科研项目的研究。第一,定期向学生公开教师科研课题,让学生选择参加老师科研项目。要求老师认真指导学生专业科技活动,让学生实质参与。要求大学一、二年级的学生以阅读文献、参与学术讨论等方式参与课题,大三和大四学生可以参与科学实验、数据分析等项目研究过程。第二,鼓励老师从科研项目中凝练大学生创新项目由学生承担,除了承担国家级和广西自治区级大学生创新项目外,学院还设立专项经费,定期支持一批院级大学生创新项目,并明确鼓励学生结合指导老师承担的科研课题的研究内容组织申报。第三,鼓励老师从科研项目中根据毕业设计的要求,拟定毕业设计题目,供学生承担。在2015届本科毕业设计题目中,有超过50%的题目与老师的科研项目有关,还有20%左右的题目与学生承担的大学生创新项目有关。第四,积极组织学生参加学校组织的科协协同育人计划项目。依据我校《科教协同育人计划项目管理办法》的规定,学生参与老师主持的科研项目,完成一定的科研工作,通过学校的考核后可以替代部分课程设计、实习甚至毕业设计的学分。一方面大大地激发了学生参与科研项目的兴趣,另一方面由于需要完成一定的科研任务才能获得相应的学分,这给了学生一定的责任与任务,同时也可以协助老师完成科研项目的研究。第五,依托生物医学电子领域的企业和大型医院建立完善的专业实习实践基地,为学生提供更多地来自于生产实际的科研资源,依托合作企业或医院的专业技术人才,建立指导学生科学研究的专业师资队伍。加强校企医合作,充分利用企业和医院的资源培养学生的专业工程实践能力,派出学生到企业或者医院通过实习、做毕业设计等方式实质性参与专业领域的科学研究。 四、扩大学科科研平台的开放,实现科学研究与人才培养过程的无缝对接 对于生物医学工程这一工科专业来说,实验室既是实验教学的重要阵地,也是培养工程实践创新人才的基础平台。学科科研平台面向本科生开放,建立健全实验室开放机制,切实增加学生专业工程实践的机会,是实施科教融合过程,保障科教融合效果的重要手段[7]。学院立足专业办学实际情况,加强实验平台硬件保障,构建实践教学共享平台,出台了《实验室开放的管理办法》,完善了学院的实验室管理制度,规范了本科生进入实验室的管理,既为学生进入实验室从事专业实践活动提供了方便,也加强了学生的安全责任意识以及实验室的有序管理。经过近几年的实践,已经构建并形成了符合学院学科专业特点的学生进实验室模式与制度。在周末、在晚上都会有学生在实验室进行实验。专业老师经常在实验里直接指导学生参与专业实践活动。总之,通过近几年鼓励生物医学工程专业学生融入老师的科研项目研究活动中,取得得了良好的成效,提升了学生的专业实践能力。学生参与科研项目研究的积极性得到了大大地提高,直接参与老师科研项目的比例达到了30%以上,还有大约40%的学生通过大学生创新项目、毕业设计的形式参与了科学研究。学生在科学研究的过程中取得了良好的研究成果,近3年,本科生发表科研论文30余篇,申请各类专利15件,获得各类科技竞赛奖励20余人次,而且这些本科生研究成果在逐年提高。 作者:陈洪波 单位:桂林电子科技大学生命与环境科学学院 生物医学工程应用特色分析:浅探问题驱动法在生物医学工程专业电子技术课程中的应用 摘 要:针对生物医学工程专业电子技术课程偏重于理论教学,无法与专业特色相关联的问题,本文提出将问题驱动的教学模式应用于生物医学工程专业的电子技术课程,探讨了在实施过程中教师需要考虑的问题。 关键词:电子技术;生物医学工程;问题驱动 1 引言 生物医学工程是综合生物学、医学和工程学的理论和方法而发展起来的新兴学科,其主要研究方向是运用工程技术手段,研究和解决生物学和医学中的有关技术问题保障人类健康为疾病的预防、诊断、治疗和康复服务[1]。多学科的交叉使得生物医学工程不同于那些经典的学科,也有别于生物医学和纯粹的工程学。我校生物医学工程专业是工程技术为主,医学知识相结合的专业,以培养能在医疗仪器、医学信息处理等领域从事研发、教学、管理等工作的人才为目标。电子技术在生物医学工程研究和医疗仪器开发中有着重要作用,任何一台现代医学仪器或设备中都需要电子技术完成信息检测与处理、系统控制等核心功能[2]。 “电子技术”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程,课程的技术性和实践性较强。通过理论知识的学习要求学生掌握电子技术的基本概念,基本电路和基本技能,同时相关的实验培养学生的工程素质、动手能力、创新能力以及自主设计的基本能力[3]。目前,国内很多高校生物医学工程专业开设的电子技术理论和实验课程都普遍存在着一些问题: (1)理论知识和实验内容与生物医学工程专业的关联性不突出; (2)偏重于理论教学为主,实验为辅,学生被动的接受知识,学习兴趣不高; (3)实验内容固定,验证性实验过多,缺乏学生自主创新的设计性实验。因此,探索切实可行的适合于生物医学工程专业的电子技术课程的教学模式与教学方法已成为提高电子技术课程教学质量的必然要求。 2 问题驱动法 问题驱动式教学方法近年来得到了很多教学人员的关注,在众多的课程中得到了应用[4-5]。百度百科中定义:问题驱动教学法即基于问题的教学方法(Problem-Based Learning,PBL),区别于传统的LBL(Lecture-Based learning,LBL)[6],PBL教学模式是一种以学生为主体、以专业领域内的各种问题为学习起点,以问题为核心规划学习内容,让学生围绕问题寻求解决方案的学习方法。 问题驱动教学法要求学生与教师转变在传统LBL教学中的固有地位,学生由被动的知识接受者转变为主动的信息加工者和知识构建者,教师从知识的灌输者转变成为学生主动加工信息、构建知识的引导者。问题驱动教学法大概分为四个步骤:(1)提出问题;(2)分析问题;(3)解决问题;(4)结果评价[7]。教师在教学前期,要明确教学目标,设计执行方案,提出问题。在教学过程中,教师安排学生活动,引导学生自主分析,相互讨论和交流。然后在分析的基础上,让学生们提出解决问题的方法,进行实践。最后,对过程和结果进行评价。可以看出,问题驱动法能够提高学生学习的主动性以及在教学过程中的参与程度,激起学生的求知欲。但是并不意味着教师的参与程度减少了,这种教学方法对教师的要求更高,教师必须具备较强的课堂掌控能力和引导能力。 《电子技术》课程作为是工科专业的基础必修课,具有理论性和实践性并重的特点。其课程内容、基本概念、技术术语、电路种类多,学生学习起来比较困难。为了提高电子技术课程的教学质量,很多学校都开展了电子技术课程的教学改革,其中问题驱动法就是选择的新教学模式之一。但是,由于各种原因,如教学目标的定位、问题驱动法的理解、具体实施过程中的执行力等,基于问题驱动法的教学改革并不是一帆风顺的。作为生物医学工程专业的基础必修课,《电子技术》又有其特殊性,其课程的教学目标侧重于让学生掌握面向生物医学及医学仪器的电子技术,如果理论知识和实验内容与生物医学工程专业的关联性不突出,学生对于课程内容在专业上的应用不甚了解,就会影响到对后续专业课程的学习,甚至影响到将来从事生物医学工程专业相关工作的能力。因此,有必要研究具有生物医学工程专业特色的电子技术课程的问题驱动法。 3 问题驱动法的实施 进行问题驱动的教学模式,需要教师有效掌控和恰当引导。下面,主要从教师的角度来阐释需要注意的问题,对问题驱动法的四个步骤进行分析。 (1)提出问题;在课程开始之前,教师要制定问题,需要其具有全局的概念,考虑各方面因素,包括:教学大纲、培养方案、授课教材等。在问题的选择上应该考虑以下几个方面[8]: 1)问题是否和某个单元的教学内容相关; 2)问题是否对学生具有吸引力; 3)问题实施的时间和硬件条件是否能够保证; 4)问题是否联系实际,是否与生物医学工程专业的应用相关; 5)问题之间是否具有连续性,是否具有系统性; 为了突出生物医学工程专业特点,问题设计必须贴近专业应用。问题之间最好具有关联性,由小的模块小的问题,最终组合而成大的模块大的系统,解决与专业相关的问题。 举例说明:在模拟电子技术中,所选用的教材为高等教育出版社出版,童诗白、华成英主编的《模拟电子技术基础第四版》[9]。根据教材中的内容,结合生医专业应用,可以围绕心电信号检测仪的各个模块展开,设计以下问题:微弱生理信号放大、信号滤波、非矩形波整形为矩形波、直流电源设计。下表1中显示设计问题与教材章节的知识点对应。从表中可以看出,除了第九章的内容没有体现,其他章节的知识在问题中均有涉及。由于学时的限制,教材第九章的功率放大电路目前并不在本校生物医学工程的模拟电子技术教学大纲中。 在布置问题的时候,加入情景带入,首先向学生讲解人体心电信号的特点,心电监测的临床意义,再提出心电监测仪的采集、放大、滤波、整形、供电问题。其中在信号放大部分,涉及的知识点较多,要对前级放大和后级主放大进行分开设计和说明。随着课程内容不断深入,问题不断得到解决之后,可以将各个模块组合,并加入右腿驱动电路或50Hz陷波电路,实现简易的心电信号检测电路。最后的整体电路进行实际人体测试,用示波器观察信号,这样学生在学习模拟 电子技术知识的同时,锻炼了实践动手能力,还能与专业应用结合起来,了解电子技术知识在生医专业中的用武之地,一举三得。 (2)分析问题;在课程教学中,教师按照进度向学生一一展示问题,引导学生根据所学知识,对问题进行分析。在这个阶段,教师需要做到以下几点: 1)引导学生进行分组,任务分配; 2)引导学生对问题内容进行分析; 3)引导学生将问题与所学知识相关联; 4)引导学生文献查阅资料; 由于学生的基础有限,在这个阶段,可能会遇到以下情况:对问题的分析存在偏差,无法与知识点相结合、查阅获取文献的能力不足,教师要及时的提供帮助,在学生为主导的前提下,掌控整体过程。 (3)解决问题。在问题分析完成的前提下,学生提出解决问题的方案,并具体实施。教师需要考虑的是: 1)方案是否具有可行性;学生所提出的方法是否合理正确。对于存在问题的方案,是放手让学生尝试,还是进行适当的干预提示其改正,需要教师结合具体情况进行操作。 2)方案实施是否顺利;方案的实施需要时间与精力的付出,《电子技术》中的问题解决往往需要实际的电路焊接和调试环节,课程的学时如何安排,硬件实验环境如何保证是教师需要考虑和协调的。此外,对于初次进行电路制作的学生,教师运用经验为学生提供元器件选择和购买、电路焊接及调试训练等实践方面的帮助,也是必不可少的。 解决问题的整个过程由学生完成,教师不可代办,但是在适当的时候提供帮助,能够提高完成效率,保证进度。 (4)结果评价。对于整个过程中学生的表现,需要比较客观的评价。常用的方法将自我评价、小组互评、教师评价三个方面相结合。 自我评价是学生回顾和反思过程中的得失,对自我形成清楚客观的认识。小组互评是组间成员根据参与度、贡献度、工作表现、沟通能力等对组员同学进行分析点评。 虽然在问题驱动的教学模式中,教师的身份发生了转变,但是并不意味教师的地位和重要性降低了。教师要密切关注学生的状态和表现,最终对其进行评价。为了激励学生,帮助学生正确认识自我,树立学习后续课程的兴趣和信心,教师在对学生进行评价的时候要注意以下几点: 1)评价公正,也不忘因人而异;对待学生的评价要做到客观中肯,但是也需要考虑学生的差异性。成绩优异的学生与基础较差的学生在小组中的分工不同,贡献度有区别。为了激发学生的积极性,教师的评价不能采用单一标准,而是应该多元化,从合作精神、交流能力、文献收集、电路制作、文字编写等各个方面入手,照顾到各个层面的学生。 2)评价能力,也不忘评价态度;对待学生的评价不光要考虑其知识与技能,还要注重他们在情感、态度方面的表现。课程内容的学习只是一个方面,关注学生知识技能之外的情意发展,有助于其更长远的进步和成长。 3)评价结果,也不忘评价过程;教师的评价不应该过分关注最终解决问题的结果是否正确,而是要侧重于学生在分析问题、解决问题的过程中所表现出来的能力、态度和情感。学生在过程中的提升和收获,才是教育的主要目的。 4)评价个人,也不忘评价团队;教师的评价除了针对学生个人,还要涉及到团队。强调团队的分工合作,有利于培养学生交流沟通,与人协作的能力。 4 结论 问题驱动法能够提高学生学习的主动性,激起学生的求知欲,其教学模式十分适合《电子技术》此类工程性和实践性较强的课程,在许多高校教学改革项目中得到应用。生物医学工程专业的电子技术课程要与学科特点相结合起来,因此问题驱动法的实施既有与其他课程的共性,也有其自身特点。教师在问题的设计环节,要结合生物医学工程专业的电子技术应用,让学生在学习电子技术知识和技能的同时,对专业发展及就业方向有一定的认识,同时也为后续的专业基础课打下基础。 生物医学工程应用特色分析:生物医学工程学在医院的应用 1医学工程学发展历史 从17世纪列文虎克(Leewenhock)用自己研制的光学显微镜发现微生物开始,医学的每一次重大进展都留下了工程技术的痕迹。200多年前Galvani和Volta两位科学家在电生理方面的先驱性研究,常为追溯生物医学工程的发展时提起。现代生物医学工程孕育于19世纪,其作为一门独立学科的发展历史还不过数十年时间。1985年X射线发现后,X光机很快进入医学临床,开创了医学图像学。以后航天技术、微电子技术、计算机等高技术的飞速发展,为人类研究和改善生命运动过程开辟了新的前景,工程技术与医学更加广泛深入地渗透结合,于是逐步形成了多学科与生物医学交叉融合的生物医学工程学科。生物医学工程在20世纪50年代形成学科领域,60年代崛起发展。1953年,德国在ILMENAU大学建立了第一个生物医学工程系。1964年,世界性的生物医学工程联合会(theInternationalFederalofMedicalandBiologicalengineering,IFMBE)成立,到1991年已举办九届世界生物医学工程大会。1979年,美国物理学家科马克(A.M.Cormack)和英国的电气工程师亨斯菲尔德(G.N.Hounsfield)发明了用电子计算机将X射线穿透人体形成重叠影像展开技术,无创伤地取得人体横断面图像,创造了X射线CT,因而获得诺贝尔生理学与医学奖,更成为工程技术与医学交叉融合而对医学进步产生巨大推动作用的标志。自20世纪60年代以来,美国许多著名大学都开始了生物医学工程高层次人才的培养,代表了全世界生物医学教学和研究的前沿。美国生物医学工程从基础教育到研究生培养,从理论教学到行业训练乃至职业培训,都有一套较为完善的制度,从而在生物医学工程领域长盛不衰。我国的生物医学工程学科是1978年由国家科委正式确立的,1980年成立了中国生物医学工程学会,1986年正式加入世界生物医学工程联合会IFMBE。截止2003年,我国已有48所综合或理工科大学、18所独立医科大学设立了生物医学工程专业,培养从本科到博士各层次专业人才,另有9所专科院校开设了医疗器械专科教育。 2国外医学工程学科的发展方向 在国外,医学工程专业已经深入到医学的各个领域,发挥着重要的作用。主要体现在医疗设备研发、医疗设备管理、医疗设备维护以及医疗设备的质量控制方面。 2.1医疗设备研发 各种医疗设备的研发均源于医学临床实践,国外的医学生经过4年的理工科大学学习,其医生均为生物医学工程和临床医学的双学士。因此,国外医疗设备的研发速度和思路远大于国内,许多最新的医疗设备发明均源于国外临床实践[2]。 2.2医疗设备管理 医疗设备管理主要是通过科学化管理更大效能地发挥医疗设备的作用,为医疗机构创造更大的效益。其中包括医疗设备的采购、医疗设备的监控及医疗设备的效率评价等。 2.3医疗设备维护 医疗设备使用过程当中维护、保养异常重要,因此医疗设备的维护是医学工程专业在国外医疗机构的主要职能之一。 2.4医疗设备的质量控制 医疗设备若保证其诊断治疗质量则必须进行定期的质量控制,包括计量检测、周期检验、强制检验和维修后计量修正等,确保医疗设备的性能和准确性[3]。 3国内医学工程发展情况 国内医学工程专业起始于20世纪80年代,军队主要有第一军医大学生物医学工程系(现更名为南方医科大学生物工程学院),每年全国招生40人左右,主要方向是:放射医学专业和医学影像专业,突出的成就是研制出了我国第一台X刀放射治疗系统。第四军医大学生物医学工程系每年全国招生20余人,主要方向是:电子工程与计算机智能化,突出成就是全国第一次研制人体阻抗断层成像。地方大学开设生物医学工程专业的主要有浙江大学、清华大学、四川大学、天津大学及成都电子科技大学等[4]。地方大学培养生物医学工程专业与部队有差别,军队主要是以医科大学为基础,毕业生的医学理论基础较好,但是理工科稍微欠缺;地方大学主要是理工科为基础,基础医学有所欠缺。因此,之后北京大学、四川大学开设生物医学工程专业时则结合了双方的优势,取得了很好的效果。医学工程专业的人员不深入临床是无法获得创新灵感的[5]。就生物医学工程专业人才分布流向而言,主要是去往大型国外医疗设备公司做销售、售后服务;去往国内医疗设备公司做研发、销售;去往各类医院的设备科、信息科、网络中心等。 4医学工程专业在医院的发展 医学工程专业是医院发展的主流方向,医学工程在医院虽然属于辅助科室,但对于医院的发展实属不可或缺,其主要工作是设备管理、设备维护、质量保证和设备计量。 4.1医疗设备管理 医院的医疗设备管理工作非常重要,医院的核心竞争力是医院的先进的医疗设备。如何最大限度地发挥医疗设备的作用和医疗设备的全生命周期管理是医疗设备管理的主要目标[6]。(1)设备的购置论证。以购置何种医疗设备最有利于医院的学科建设和发展为目的,每采购一种医疗设备均需进行严格的购置论证。(2)设备的购置管理。设备的购置需要调研、论证及招标等多个环节,购置管理需要采用科学化的方法优化流程、提高效率及避免商业腐败。(3)设备的档案管理。医疗设备使用和后期的管理必须进行科学化的医疗设备档案管理,目前网络化、电子化档案管理是发展的趋势[7]。(4)设备的发放储存。设备和耗材的发放和储存是物流管理的范畴之一,如何降低库存减少资金积压、提高储存的质量等需要进行科学、精心的研究[8]。(5)设备的使用监督。医疗设备能否有效使用需要监督和管理,提高设备的使用效率,加强设备的使用监督是医疗设备管理中的重要环节。(6)设备的报废回收。设备使用一定的时间需要报废,何种设备符合报废的标准、报废的设备如何处置等是医学工程人员的重要研究范畴。(7)设备的效益评估。何种医疗设备可以继续购置、何种医疗设备购置后会亏损等是对医疗设备的效益评估,同时也是医院领导对医疗设备采购决策的主要依据。(8)设备的租赁管理。有些医疗设备没有必要每个临床科室都去购买,设备租赁是提高设备的利用率的好办法。做好医院内设备的租赁管理,合理高效地调整设备是医学工程科室的重要管理范畴。4.1.1医疗设备管理目标和原则(1)医疗设备管理目标:设备检查收益是医院最大的利润增长点,应围绕新技术、新设备开展医院的新业务,设备管理的目标就是使得设备在医院收益中发挥最大的作用。(2)医疗设备管理原则:科学化管理,科学化决策,以经济效益为中心对设备进行科学化评估和决策,避免设备的闲置、浪费、重复性购置,把设备的效益发挥最大化。4.1.2医疗设备管理中存在的问题及对策(1)现阶段医院在设备管理方面存在以下主要问题:①设备采购盲目,事先的评估不足或者评估误差大;②采购的设备其发挥效能低下,无预先的盈亏控制体系,无法发挥设备的效能;③设备管理混乱,使用率、开机率不足,无法有效调动临床使用科室的积极性;④设备的监控体系缺乏,无法对具体设备的效益做出定量评估,致使再次采购缺乏依据。(2)针对以上存在的问题可以采取以下的一些对策:①医学工程科应该承担起自己的职能,配合院领导做好设备购置的科学决策;②设备管理是科学,决策的原则是效益,围绕效益做好医院的设备统筹;③设备管理包括设备的购置、监督、报废、评估,是医疗设备“全生命周期”的科学管理,是医学工程学科研究的主要方向;④因地制宜发挥医疗设备的最大效能。 4.2医疗设备维护 设备维护是延长设备使用寿命、提高设备使用率和效率的关键[9]。现在的设备维护不同于过去,设备维护主要应做好以下工作:①设备维护从过去的简单修补到设备的效益保证转变,能发挥设备的最大效益是核心;②设备维护从简单的元件维护,到整机的保障,着重强调时间和经济效益的比例;③设备维护从简单设备的维修到复杂大型设备的工作保障;④设备安全维护的出发点和立足点是医院的经济效益和社会效益;⑤医疗设备维护应该从以往的集中统一维护逐步过渡到专人保养维护,提高设备的使用率,将设备的故障隐患消灭在萌芽状态之中;⑥医疗设备维护应该从以往的等待设备随机故障发生后的紧急随机维修逐步发展到对设备预防性维护保养,充分发挥设备的效能。 4.3医疗设备质量保证 医疗设备的质量保证是发挥医疗设备作用的前提,医疗设备的精度和准确度直接关系到诊断和治疗的结果。因此,对医疗设备的质量控制是医疗设备管理的重中之重。国外的大型医疗设备有严格的治疗控制流程和管理人员。医疗设备的保证已经逐步成为医学工程学科的一个重要分支。医院的大型医疗设备必须进行定期的周期检验和质量监控。为此,医疗设备质量控制工程师应运而生,成为医疗设备发挥作用的“保护神”[10]。 4.4医疗设备计量 医疗设备计量是保证医疗设备诊断治疗准确的前提。设备计量包括:设备使用前的计量检定;设备维修后的计量检定[3]。设备的检定类型:国家强制计量检定(强检);周期性计量检定(周检)。《计量法》是医疗设备计量工作的依据。军队计量体系规定军区总医院建立三级计量站,为医院医疗设备进行计量的强检和周检。医疗设备计量是医学工程科的重要职责。 5结语 每一次的医学进步都与工程学息息相关,因此作为医学工程师应该要深入临床一线,发现问题解决问题,成为真正的临床工程师。只有理解了临床的问题才能有新的思路和新的科研方向。科研创新应该从基础做起,把握科研发展的方向。应用于临床诊断数据的获取、分析的单片机技术以及在医学中应用的计算机技术是医学工程飞速发展的基础;设备管理的自动化和科学化、检测设备的无创化、小型化及家庭化是科研发展的重要方向。 作者:张虎军 张超群 张楠楠 蔡峰 顾建文 工作单位:成都军区总医院医务部 生物医学工程应用特色分析:3D打印技术在生物医学工程中的研究及应用 摘 要:3D打印正在引发全球制造业革命性变革,它与生物技术结合,可以仿生与个性化地制造、特别是有生命的人体组织与器官,成为支撑第三次产业革命中生物材料科学与产业颠覆性变革的关键技术。文章综述了3D打印技术的分类,三维仿生重构建模技术的发展,以及3D打印技术生物医学工程中的应用情况。 关键词:3D打印;生物医学工程;发展现状 前言 三维打印(Three Dimension Printing,简称3DP)属于一种快速成型(Rapid Prototyping,简称RP)技术,它由计算机辅助设计(CAD)数据通过成型设备以材料逐层堆积的方式实现实体成型。“三维打印”在技术界也叫“增材制造”、“自由成形”、“快速成形”或“分层制造”等[1]。三维打印起源可追溯于上世纪八十年代,1984年查尔斯・赫尔发明了将数字资源打印成三维立体模型的技术,并于1986年成立了3D Systems公司,开发了第一台商用立体光敏3D打印机,1988年,斯科特・克伦普发明了熔融沉积成型技术(FDM)并于1989年成立了Stratasys公司,随后在2012年合并以色列3D打印公司Objet。3D Systems和Objet是目前世界上最大、最先进的两家3D打印公司。我国清华大学颜永年教授于1988开始研究3D打印成型技术,华中科技大学王运赣教授以及西安交通大学卢秉恒院士等,纷纷于上世纪90年代起就开始涉足3D打印成型技术的研究。 1998年,清华大学的颜永年教授又将3D打印成型技术引入生命科学领域,提出生物制造工程学科概念和框架,并于2001年研制出用于生物材料快速成型的3D打印设备,为制造科学提出了一个新的发展方向--生物制造。生物制造的一个重要手段即是生物3D打印。生物三维打印是以活细胞(living cells)、生物活性因子(proteins and bio-molecules)及生物材料 (biomaterials)为基本成形单元,设计制造具有生物活性的人工器官、植入物或细胞三维结构,是制造科学与生物医学交叉融合的新兴学科,它是目前3D打印技术研究的最前沿领域,也是3D打印技术中最具活力和发展前景的方向[2,3]。 1 3D打印技术的分类 目前比较典型的3D打印快速成形技术主要分为三种[4]: 1.1 粉末粘结3D打印光固化材料3D打印与熔融材料3D打印 粉末粘结3D打印是目前应用最为广泛的3D打印技术,其工艺过程如下:首先,在工作平台上均匀铺洒单位厚度的粉末材料;其次,依据实体模型离散层面的数字信息将粘结剂喷射到粉末材料上,使粉末材料粘结,形成单位实体截面层;再次,将工作台下降一个单位层厚;最后,重复第一步至第三步,逐层堆砌,形成三维打印产品。其存在缺点是,通过粉末粘连成形的零件精度和强度偏低,一般需要后续工艺提高其强度,但后续处理工艺会导致零件体积收缩,变形严重。 1.2 光固化3D打印(光敏三维打印) 该技术使用液态光敏树脂作为原料制作零件模型,光敏材料三维打印成形基于喷射成形技术和光固化成形技术,喷头沿X方向往复运动,根据零件的截面形状,选择性喷射光固化实体材料和光固化支撑材料形成截面轮廓,在紫外光照射下光固化材料边打印边固化,层层堆积至制件成形完毕。但其应用于骨骼类产品打印的主要缺点是,当前具有生物活性的骨骼类材料如羟基磷灰石,生物玻璃等材料自身不是光敏性材料,需与光敏材料混合使用,因此影响产品的生物活性在打印后将受到很大影响。 1.3 熔融材料3D打印成形 熔融材料三维打印成形基于熔融涂覆成形(FDM)专利技术,分别加热两种丝状热塑性材料至熔融态,根据零件截面形状,选择性涂覆实体材料和支撑材料形成截面轮廓,并迅速冷却固化,层层堆积至制件成形完毕,其原理与光敏材料3D打印成形类似 [16]。目前熔融材料三维打印成形,可采用由磷灰石和骨骼所需的有机盐配置而成的骨水泥,不需要额外添加紫外光照射固化所需的光敏介质,有利于保证材料后续的生物相容性和生物活性。但由于挤压式喷头的喷嘴处压力大,容易造成阻塞现象,因此对喷嘴和材料浆料的粒径要求较高。 除三维打印外,应用比较广泛的商业化快速成形工艺还包括立体光刻成形(SLA)、选择性激光烧结成形(SLS)堆叠、实体制造(LOM)、熔融堆积成形(FDM)等,但这些工艺大多需要配备价格昂贵的激光辅助系统,且成型工艺实质上还是类似于上述三种材料叠加-固化技术。因此,三维打印技术被认为是最具生命力的快速成形技术,发展潜力巨大,在医学中的应用前景广阔,其推广应用将对传统的医疗产品生产模式带来颠覆性的影响。 2 三维仿生重构建模技术的发展 基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要研究内容之一。3D打印生物构件的实现首先需要在计算机环境下有效重构和建模,生成可用于驱动打印喷头的指令数据进而操控成型设备实现产品成型。随着医学影像技术的发展,人体组织的二维断层图像数据可以方便地获取以进行医学诊断和治疗。但是,二维断层图像只是表达了某一截面的解剖信息,医生可以凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状,“构思”病灶与其周围组织的三维几何关系,可三维打印设备却无法根据这些断点数据进行立体三维成型,因此,基于医学图像的三维重构建模技术是生物3D打印技术的重要前驱步骤。 由于CT或MRI等检测设备扫描得到的二维图像信息不能直接用于快速成型,只有通过专用软件将二维断层图像序列重建为三维虚拟模型,并生成为快速成型机可以接受的STL(Stereo Lithography)格式图形文件,才能最终制造出生物产品三维实体模型。近十多年来,欧美等发达国家的科研机构对于医学图像三维重建的研究十分活跃,其技术水平正从后处理向实时跟踪和交互处理发展,并且已经将超级计算机、光纤高速网、高性能工作站和虚拟现实结合起来,代表着这一技术领域未来的发展方向。 在市场应用领域,国外已经研制了三维医学影像处理的商品化系统,其中,比较典型的有比利时Materialise公司的Mimics、美国Able Software公司的3D.Doctor和VGstudio MAX。在国内,中国科学院自动化研究所医学影像研究室自主开发的3D Med是基于普通微机的三维医学影像处理与分析系统,系统能够接收CT、MRI等主要医疗影像设备的图像数据,具有数据获取、数据管理、二维读片、距离测量、图像分割以及三维重建等功能。清华大学计算机系研发的人体断面解剖图像三维重构系统能给外科手术中的影像诊断提供一定的参考。中国科技大学在应用Delphi开发三维重构软件的研究上取得了很好的成果。国内企业也研发了一些三维医学影像处理系统。如西安盈谷科技有限公司“AccuRad TM pro 3D高级图像处理软件”于2005年4月投入市场。它能对二维医学图像进行快速的三维重建,并能对临床影像的数据进行科学有效的可视化和智能化挖掘和处理,为临床提供更多有价值的信息。但目前国外优秀软件如Mimics、3D Doctor、VGStudio MaX等的价格非常昂贵,且其技术严格保密。国内的产品大多没有自主知识产权和成熟的商业应用模式。 3 3D打印技术在生物医学工程中的应用 3D打印技术在生物医学工程中应用广泛,其应用领域大致包括:体外器官模型、仿生模型制造;手术导板、假肢设计;个性化植入体制造;组织工程支架制造;生物活体器件构建以及器官打印;药物筛选生物模型等。如图1所示为3D打印在生物医学工程中的各种应用情况[5-7]。 3.1 体外器官模型、仿生模型制造。该类应用主要用于医疗诊断和外科手术策划,它能有效地提高诊断和手术水平,缩短时间、节省费用。便于医生、患者之间的沟通,为诊断和治疗提供了直观、能触摸的信息,从而使手术者之间、医生和病人之间的交流更加方便。 3.2 手术导板、假肢设计。该类应用便于订制精确的个性化假体,实现个性化医疗需求。根据患者缺损组织数据量身订制的假肢,可提高假肢设计的精确性,提高手术精确度,确保患者的功能恢复,减少患者的痛苦。 3.3 个性化植入体制造。人体许多部位的受损组织,需要个性化定制。如人类面部颌骨(包括上下颌骨) 形态复杂, 极富个性特征, 形成了个体间千差万别的面貌特点。人类的头颅骨,需要准确与颅内大脑等软组织精确匹配扣合,人体的下肢骨、脊柱骨等会严重影响患者今后的步态及功能恢复。因此这类修复体可通过3D打印技术实现个性化订制和精确 “克隆”受损组织部位和形状。 3.4 组织工程支架制造。如通过3D打印技术设计和制备具有与天然骨类似的材料组分和三维贯通微孔结构,使之高度仿生天然骨组织结构和形态学特征,赋予组织工程支架高度的生物活性和骨修复能力。 3.5 生物活体器件构建以及器官打印。此方面的应用大多涉及活体细胞的生物3D打印技术。细胞三维结构体的3D构建可以通过活细胞及其外基质材料的打印构建活体生物器件。如英国赫瑞瓦特大学和一家干细胞技术公司合作,首次将3D打印拓展到人类胚胎干细胞范围。这一突破使得利用人类胚胎干细胞来“打造”移植用人体组织和器官成为可能。美国康奈尔大学研究人员最近在其发表的研究论文中称,他们利用牛耳细胞在3D打印机中打印出人造耳朵,可以用于先天畸形儿童的器官移植。 3.6 药物筛选生物模型。药物筛选指的是采用适当的方法,对可能作为药物使用的物质(采样)进行生物活性、药理作用及药用价值的评估过程。作为筛选,需要对不同化合物的生理活性做大规模横向比较,因此有研究人员指出通过3D打印技术,精确设计仿生组织药物病理作用模型,可以使人们开在短时间内大规模高通量筛选新型高效药物。最近,四川大学联合加州大学圣地亚哥分校等科研机构,通过3D打印技术设计了一款肝组织仿生结构药物解毒模型(如图1-c),该研究成果发表在最近一期的Nature Communications上,受到3D打印研究领域的广泛关注。 3D打印在生物医学工程中应用:(a)3D打印磷酸钙骨组织工程支架; (b)3D打印细胞、活体器官构件;(c)3D打印肝组织仿生结构药物解毒模型。 4 结束语 三维打印技术正处在蓬勃兴起的阶段,3D打印技术在生物医学工程中得到了广泛的应用,其应用以及发展现状表明:3D打印在体外器官模型、组织工程与再生医学、个性化医疗以及新药研发等方面展现出广阔的应用前景。抓住生物材料及植入器械的三维打印技术新一轮发展浪潮,发展我国生物三维打印技术,对发展我国生物材料医疗器械产业步入国际先进水平具有十分重要的意义。