光遗传学技术范例

光遗传学技术

光遗传学技术范文1

 

资源指能够满足人类生产和生活需要的物质、能量和信息的总和(赵建成,吴跃峰,2008)。在当今科学技术高速发展的今天,不断寻求新的资源并加以高效利用已经上升为国家战略。中国是资源丰富的国家之一,但人均占有量极少,总体质量不高,分布不均。资源动物(或称动物资源)即指那些对人类有价值的动物,实际上动物的存在即是价值,因此资源动物实际上包括了所有从最低等的原生动物到高等的鸟类和哺乳动物。目前全世界共记述40门1552319种动物(Zhang,2011),中国的动物种类约占全世界的10%以上。面对多样的动物资源,人类从原始社会便有了加以利用的历史。我们的祖先早在3000多年以前就开始饲养家蚕和家畜(刘凌云,郑光美,2009),经过长期的利用甚至改造,资源动物对现代社会的贡献已经深入至社会的经济、文化和宗教等多个领域。但是,由于人类的活动导致了不少动物的栖息地被破坏,加之环境污染、气候变化以及人类的过度猎捕,使一些动物物种灭绝或濒临灭绝。据不完全统计,自1600年以来,已经有83种哺乳类、113种鸟类、21种爬行类、2种两栖类、23种鱼类和98种无脊椎动物灭绝(赵建成,吴跃峰,2008)。因此,如何保证动物资源经久不衰地为人类服务,使一些受人类活动影响而趋于灭绝的物种恢复生存的活力,保存动物多样性,已经成为我国动物学科研和教学的重要任务。动物资源学(或称资源动物学)就是以众多的动物资源为研究对象的学科,其研究内容包括动物资源的特点、类型、分布、数量、保护与利用等许多方面,与动物分类学、动物生态学、种群遗传学、动物地理学以及自然保护等诸多学科相关(张荣祖,1991)。但到目前为止,动物资源学尚未形成完整的理论体系,本文依据作者几年来的教学实践,尝试就动物资源学的定位与教学对象、教学体系与教学内容以及教学实践等几个方面提出一些看法,与同行讨论。   1动物资源学的定位与教学对象   美国学者Gug-HaroldSmith(1964)在《英国大百科全书》中明确将动物作为自然资源的七大组成部分之一,动物资源学作为生物资源学(隶属于资源科学、部门资源学、自然资源学之下)的重要组成部分,在资源科学中占有一定地位(石玉林,2006)。但实际上,现行的资源科学教学体系多是由以前的地理科学演变而来,更多讲授的是非生物资源,很少涉及到动物资源。从传统的生物学教学体系来看,动物资源学应该作为生物学一级学科、动物学二级学科下的一个分支学科(张荣祖,1991),从资源的角度对动物的数量、种类、分布、价值、保护与利用等方面进行阐述,使之服务于人类的生产与生活需要。动物资源学一定程度上可视为传统的动物学与资源学的交叉学科,属应用基础学科,授课对象理论上可以是资源学与生物学的在校学生以及从事相关研究或管理的各类人员。但无论是哪一类授课对象,最好应具备生物学和资源学的相关基础,即了解资源学的基础理论和研究方法,学习过动物学、植物学、微生物学、生物化学、遗传学、分子生物学等基础课程。对于缺乏相关任何一部分基础知识的人员,都会一定程度上影响该课程的讲授效果。而实际上,目前开设这门课程的均为生物类的专业。   2动物资源学的教学体系与教学内容   由于动物资源学涉及到了所有动物类群,各类群的大小、形态结构以及经济价值等千差万别,要想从资源价值的角度对所有动物进行分类,具有一定的困难。与已成体系的《资源昆虫学》(李孟楼,2007)、《植物资源学》(杨期和,2008)等课程体系不同的是,许多形态结构和数量差异极大的动物类群都与人类密切相关且具有很高的经济价值。因此目前多个院校的动物资源学教学主要参考的是《生物资源学》(赵建成,吴跃峰,2008)中的动物学部分,即主要以动物的进化顺序为讲授线索,结合动物资源的价值、特性、调查方法以及保护和利用情况进行讲解。这样做的优点是突出了不同动物类群的特点及其价值,缺点是使得动物资源学作为一门课程整体比较松散,与普通动物学的内容具有很大程度的重叠。经过几年的教学实践,结合《资源科学技术名词(2008)》,笔者认为动物资源学的教学体系应该包括三部分,即动物资源学概论、动物资源分类和动物资源的利用与保护。概论部分应包括动物资源的概念、价值与特性,动物资源学的定义、研究内容与任务,动物资源学与其他学科的关系,动物资源的分类系统,动物资源学的一般研究方法等内容。动物资源的分类建议采用“有所为有所不为”的原则,重点讲授价值较高的动物资源,依据利用的目的进行划分,比如家养动物资源、食用动物资源、饲用和饵用动物资源、医药用动物资源、工业原料用动物资源、生物技术研究用动物资源、生态用动物资源、环境监测用动物资源、文化用动物资源以及其他动物资源等。动物资源的保护与利用应包括动物资源的调查方法、地理分布特点与现状、利用原则、保护对策、引种与驯化以及成功案例等。此外,教学体系中还应穿插一些有用的信息,如中国的自然保护区、重点保护的野生动物以及中国动物物种红色名录等。   3动物资源学的教学实践   动物资源所涉及类群复杂多样,形态结构千差万别,行为方式千奇百怪,因此在动物资源学的教学过程中应充分利用现代的多媒体教学手段,将传统的板书与多媒体投影相结合。除此之外,还应注意以下几个方面的实践,依据学生的特点与发展方向有所侧重地进行讲授。社会在发展,不同时代的学生具有不同的特点,现在的大学生为“90后”,他们思想活跃、表现自我,但协作意识较差;适应能力弱、依赖性强,但表现从众乐观;现实目标缺失、认知能力不足,但自信心较足;理想信念薄弱、政治观不稳定,但不乏理国;求知欲强、敢于尝试,但抗挫能力弱(林良盛,2009)。针对这样的特点,应在课堂教学中鼓励学生发言、鼓励学生合作完成命题、鼓励学生怀疑现有理论并提出新的命题,适当时候给以引导。另外,针对不同专业的发展方向,有针对性地讲授一些相关内容。例如,在给生物工程专业的学生授课时,突出部分动物(如眼虫、涡虫、老鼠)在现代生物工程方面的应用,以及部分与人类的进化或疾病相关的动物基因组学研究进展。在给生物科学师范专业的学生授课时,突出昆虫等动物形态结构的多样性及不同资源动物之间的关系,让他们体会到动物世界的五彩缤纷与和谐统一。#p#分页标题#e#   3.1部分内容交给学生进行讲解   将部分容易理解且与日常生活密切相关的内容交给学生讲解,让学生参与到课堂活动中来,可以提高学生主动学习的积极性,激发学生学习热情,提高学生对相关知识的凝练和表达能力。比如讲授资源动物的食用价值时,让学生结合自身经历并查阅资料,讲解哪些动物可食,有什么优势,应注意哪些问题等。   3.2与学生野外实习及本地资源特点相结合   学生对于身边的动物关注度明显高于其他动物,通过野外实习,他们了解了本地常见及特有的动物资源,因此在课堂讲授过程中将他们所了解到的动物资源做详细的讲解,会使学生更愿意参与到课堂中来,增强课堂学习效果。比如,白额巨蟹蛛Heteropodavenatoria是南方的一种常见蜘蛛,在西南大学学生宿舍里也经常见到它的身影,个体较大,步足伸展开后长达5cm,在墙壁上爬行,行动非常迅速。许多学生见到后惊叫不断,总要想尽一切办法来杀死它。在课堂上告诉学生,它是我们人类的朋友,有两方面价值:能捕食蝇、蚊和蟑螂等害虫;其干燥全虫可以入药。再比如,重庆的淡水鱼类资源比较丰富,于是在课堂上重点就长江上游淡水鱼类的食用价值、药用价值、基础研究价值以及利用和保护情况进行讲解,增加学生对本地资源状况的了解。   3.3将最新的科研成果应用于教学   科学研究日新月异,每天都有新的成果诞生。将相关的最新科研成果引入课堂,必然会使教学内容更加新颖,使学生感受到现代科技的力量,激发学生的学习兴趣和自信心。如蜘蛛丝蛋白具有高强度、高弹性和韧性等特点,是医学、航天、建筑、军事、甚至工农业生产中非常理想的一种原材料,而蜘蛛具有很强的领地意识并且同类相残,要想大量获取天然蛛丝几乎没有可能,因此一直以来蛛丝的人工合成成为热点研究领域。最近的研究将蛛丝基因转至家蚕体内,成功得到了含有蛛丝蛋白、较蚕丝更为坚韧的合成纤维(Teuléetal.,2012),这项研究使得人类向获取高品质蛛丝蛋白迈出了重要一步。再比如,猪是一种常见家养动物,食用是它最主要的用途,而最近的研究表明,利用人类基因培育的转基因猪将使得人类在必要时获取必需器官成为可能(Ekseretal.,2011)。   4结语   通过几年来的教学实践,结合相关文献资料,本文首次就动物资源学的课程定位、教学对象、教学体系与教学内容以及教学实践进行了总结和探讨,旨在促进动物资源学早日形成自己独特的教学体系,并通过一定的实践提高教学质量和教学水平,为生物类以及资源类学生提供更多、更好、更前沿的动物资源学信息,为学生的进一步成长提供更有价值的信息。

光遗传学技术范文2

在体成像技术的发展及成像策略的不断提高,能够在活的生物体内揭示细胞和分子水平的诸多细微变化,有助于在生物整体、真实的体内环境中高时间分辨率地研究生命过程。针对某一生物过程的带有光学标记的报告基因已被广泛应用于细胞生物学的研究,近年来正被更多地用于在活的动物模型中探究人体内生理机能和疾病的生物学过程。利用荧光蛋白、萤光素酶基因等生物材料标记细胞、病原体和基因,早已被证实是一种在体内设置“检测器”、体外直观检测的非常可行的策略[1]。

1在体生物发光成像技术的原理

通过生物技术将构建的以萤光素酶基因作为标记基因的载体(重组原核表达质粒、重组真核表达质粒或重组病毒),经转化、转染或感染并筛选得到重组病原菌、细胞(如免疫细胞、肿瘤细胞、胚胎干细胞等)或重组病毒(如腺病毒、慢病毒、逆转录病毒等)用于转入小动物;或是将含萤光素酶及调控序列的载体线性化后经显微注射等技术稳定整合于小动物基因组制备转基因动物[2-4]。标记基因的表达可通过多种调控元件进行调控,如靶基因的启动子和增强子等;标记的方法因研究领域、研究目的和实验策略的不同而各异[4],但最终都是在体内组织如血液、肝脏、脑、脾、肾等靶部位因特定生物过程的发生而伴随产生有酶活性的萤光素酶。在注入底物即萤光素的条件下,萤光素酶催化底物反应产生特定波长的光信号,通过成像系统可以直观检测到光信号的产生及变化,实时反映体内发生的生物过程,如基因的调控表达、信号传导、蛋白质之间的相互作用、细胞增殖与分化等。因此,在体生物发光成像技术可广泛应用于分子生物学、细胞生物学、病毒学与免疫学、肿瘤学等研究领域[5-8]。

2在体生物发光成像技术的应用

2.1标记于肿瘤细胞、免疫细胞、胚胎干细胞等,转入体内后进行成像

萤光素酶基因作为一种报告基因,最初应用于体外培养细胞内目的基因的表达研究。在体生物发光成像技术的发展,使其能够应用于在体组织细胞的表达研究[9]。萤光素酶是一类生物发光酶,1种细胞可同时被2种具有不同底物的萤光素酶标记。例如其一可由一组成性稳定表达的启动子驱动,作为内参,反应细胞数量的变化;另一萤光素酶由要研究的组织特异性启动子驱动,其发光信号的变化,在消除细胞数量变化的影响后就可反映特定的启动子在动物体内的表达活性[10-11]。

2.1.1肿瘤及抗肿瘤研究在体生物发光成像技术可直接实时地监测各种癌症模型中肿瘤的生长和转移,并可对癌症治疗中癌细胞的变化进行实时观测和评估,能够无创伤地定量检测小鼠整体的原位瘤、转移瘤及自发瘤。Klerk等[12]研究证实了利用此技术测量肿瘤负荷具有很高的可靠性。Minn等[13]应用该技术进行了乳腺癌肺转移相关基因的研究,他们构建能够表达荧光蛋白、萤光素酶的反转录病毒载体,并稳定转染已获得的不同亚群肿瘤细胞,先通过荧光激活细胞分选术筛选同一亚群内具有相同转染效果(稳定表达外源蛋白即荧光蛋白和萤光素酶,且水平一致)的细胞,并尾静脉注射免疫缺陷小鼠,通过检测生物发光的部位和大小,评价不同亚群肿瘤细胞向肺部位的转移情况及其转移能力,再通过检测细胞内各基因的表达差异来分析肺转移相关基因。Gupta等[15-16]又用相似的方法来研究乳腺癌脑转移相关基因及乳腺癌肺转移过程中分化基因介导的肿瘤再起始,结果再次显示了生物发光成像技术应用于肿瘤及癌转移机理研究领域的优越性。

2.1.2抗肿瘤免疫及肿瘤细胞疫苗的研究用带有生物发光标记基因的小鼠淋巴细胞或基因修饰的肿瘤细胞疫苗,可以检测放射及化学药物治疗的效果,并可寻找在肿瘤骨髓转移及抗肿瘤免疫治疗中复杂的细胞机制。Cayeux等[17]用萤光素酶基因标记基因修饰的肿瘤细胞疫苗来免疫小鼠,而用另一种底物不同于前者的5,6-carboxy-succinimidyl-fluorescein标记该小鼠内一种与肿瘤相关的免疫细胞,通过2种不同的标记研究了基因修饰的肿瘤细胞疫苗免疫小鼠后抗原递呈、免疫细胞之间的相互作用及不同免疫细胞在体内免疫过程中的作用。

2.1.3药物促肿瘤细胞凋亡的研究当萤光素酶与抑制多肽以融合蛋白形式在哺乳动物细胞中表达,产生的融合蛋白无萤光素酶活性,细胞不能发光,而当细胞发生凋亡时,活化的caspase-3在特异识别位点切去抑制多肽,萤光素酶活性得到恢复,由此可用于观察活体动物体内的细胞凋亡相关事件。细胞凋亡时被激活的caspase-3/7与DEVD-氨基萤光素(aminoluciferin)特异结合而被酶解为氨基萤光素,它可被萤光素酶识别而产生生物发光信号。Liu、Hickson等[18-19]利用这一现象设计的细胞凋亡检测方法均能够以极低的DEVD-氨基萤光素量获得较强的发光强度,因而这一方法可用于评价TNFα(α肿瘤坏死因子)、FasL、TRAIL(TNF相关促凋亡配体)等因素针对肿瘤的治疗效果。

2.1.4胚胎干细胞及再生医学的研究胚胎干细胞在再生医学领域极具应用前景,然而注入活机体的胚胎干细胞及其分化细胞尚存在显著的细胞死亡、畸胎瘤的形成、宿主免疫排斥反应等障碍。应用在体生物发光成像技术,可对胚胎干细胞本身及其在注入机体后的存活、增殖、分化等生物事件的发生机理进行深入研究,从而使上述诸多问题得以解决[20]。

2.2标记病原微生物,用于研究感染致病机制、转移途径及宿主免疫反应等

在感染性疾病的研究中,在体生物发光成像技术的应用,不仅可以提供疾病进程中观测病原体在动物体内的寄居部位、数量变化及对外界因素的反应等实时变化信息,而且更有助于揭示感染体内病原体逃逸宿主防御的机制[21]。对病原体感染过程非侵入性的检测能够对疾病进程实时地提供新的信息,且有可能发现新的感染位点[22]。Lucker等[23-26]以萤光素酶基因标记HSV-1(单纯疱疹病毒)并分别侵染Ⅰ类干扰素受体缺失、Ⅱ类干扰素受体缺失、Ⅰ和Ⅱ类干扰素受体均缺失的小鼠,可观察到HSV-1对不同干扰素受体缺失小鼠的肝脏、肺、脾、淋巴结的侵袭,及病毒从血液系统进入神经系统的过程,从而证实了不同干扰素在HSV-1感染中所起的不同的作用。Lucker等[27]针对痘苗病毒的类似研究也证实,不同干扰素在机体感染过程中各自和协同发挥的重要作用。#p#分页标题#e#

2.3标记于基因治疗载体用于探究基因治疗机制和评价治疗效果

将一个或多个目的基因安全有效地转入体内靶细胞可用于基因治疗,应用萤光素酶基因作为报告基因构建载体,观察目的基因是否能够在试验动物体内持续高效和特异性表达。这种非侵入方式具有容易准备、低毒性及轻微免疫反应的优点。萤光素酶基因也可以插入脂质体包裹的DNA分子中,用来观察脂质体为载体的DNA运输和基因治疗情况。Smith等[28]已经运用该技术进行了HSV作为肝脏疾病基因治疗载体的可行性研究。Chou等[29]将带有萤光素酶基因标记的稳定表达肝细胞癌抗原的质粒转入沙门菌减毒株,并作为疫苗口服免疫模型小鼠,在体成像显示了体内沙门菌成功表达抗原和沙门菌作为活菌疫苗在体内的清除过程。

2.4蛋白质间相互作用、信号转导等的研究

蛋白片段互补策略广泛用于研究细胞内蛋白质间的相互作用,这种策略在借助在体生物发光成像技术后就可以被运用到活体动物内,以非侵入、可量化、实时地显示蛋白质之间的相互作用[31]。在动物体内直接观察细胞中或活体动物体内2种蛋白质的相互作用,可将Firefly萤光素酶(Fluc)的N端与C端分离开,分别与2个可能产生相互作用的目的蛋白相连,并使2组蛋白由不同的载体分别诱导表达。在体的细胞内若2个目的蛋白能靠近并结合形成完整的Fluc,则会产生发光信号。Andrea等[32]建立了一种转基因报告小鼠,由特异启动子(TgG4F(+/-))及其转录反式作用因子多联体蛋白Gal4进行调控。将融合了Gal4BD的p53和融合了VP16的TAg的病毒载体共转入该小鼠的肝脏细胞,在小鼠肝脏部位观察到了明显的发光信号,显示p53与TAg的结合引发Gal4BD与VP16结合,结合的多联蛋白顺利与启动子TgG4F(+/-)结合,进而引发Fluc在肝脏组织的表达。

2.5体内干扰RNA及DNA疫苗的研究

目前RNA干扰技术已经发展成为一种体外转录后沉默基因的方法,在体内RNA干扰的转录后表达沉默可以引起各种广泛的生物学效应,因此生物发光在体成像技术有力地促进了体内RNA干扰的研究和在体内利用RNA干扰技术进行其他疾病机理及生物治疗的探索。McCaffrey[33]等通过将表达萤光素酶的真核表达载体与针对萤光素酶基因设计的双链小干扰RNA(siRNA)共注射成年小鼠,与对照组比较,前者的荧光强度明显减弱,表明针对性的双链siRNA明显起到抑制基因表达的作用。他们还构建表达功能性小发夹RNA(shRNA)的真核表达载体,与表达萤光素酶的载体共注射成体小鼠,与对照组相比,同样观察到长时程后荧光强度明显减弱。RNA干扰技术成功用于临床治疗须保证双链siRNA有效转入体内并维持有效的浓度,而借助在体生物发光成像技术则可便捷准确地评价双链siRNA运送方法的效果。Takeshita等[34-36]已利用该技术分别对各自所设计的不同的双链siRNA运送方法进行了全面的评价,并发现合理的运送方法,如双链siRNA与某些小分子化合物的连接修饰与单独的注射双链siRNA相比,前者能使双链siRNA在体内较长时间内不被降解。RNA干扰可作为传统DNA疫苗的补充,被用以在体内消除免疫抑制因子表达。DNA疫苗的效应常常因相关的信号转导途径下调该获得性免疫反应而受到限制。因此,免疫抑制性的信号途径的沉默将是DNA疫苗效能得到加强的一种极有潜力的策略。Huang等[37]应用在体生物发光技术所做的研究结果显示,皮下注射编码shRNA的DNA,可以作为体内基因沉默和一种能够有效提高DNA疫苗效果的手段。

2.6标记于转基因载体建立转基因动物模型

2.6.1基因表达动物模型为研究目的基因是在何时、何种刺激下表达的,可将萤光素酶基因插入目的基因启动子的下游,并稳定整合于实验动物染色体中,形成转基因动物模型。可用于研究动物发育过程中特定基因的时空表达情况,观察药物诱导特定基因表达及其他生物事件引起的相应基因表达或关闭。Chen等[37]将受胰岛素调控启动子调控表达萤光素酶的转基因小鼠制成糖尿病小鼠模型,采用在体生物发光成像技术证实了肝脏组织中含有可生成胰岛素的细胞。研究结果也证实了在转录调控序列和反式转录因子与目的基因相同的情况下,萤光素酶的表达水平及底物发光强度能够真实反映目的基因的表达状况。目前对于调控多药耐药性基因-1(mdr-1a)表达的关键因子和胞内微环境的机制尚不明了,使多药耐药性依然成为对癌症患者成功化疗的一大障碍。为深入研究mdr-1a在体内组织中转录调控的机制,Long等[38]通过胚胎干细胞同源重组、遗传杂交的手段构建了基因型为mdr-1a+/Fluc的转基因小鼠(野生型基因型为mdr-1a+/+)。mdr-1a+/Fluc中Fluc已完全置于mdr-1a开放读码框中,其表达受内源性mdr-1a启动子及相应各种反式作用因子的调控,Western印迹等不同方法均验证了该模型mdr-1a的表达量与Firefly萤光素酶蛋白表达、发光强度成正比。该小鼠体内Fluc的表达与mdr-1a的表达在时间、所处的微环境均完全一致,可作为研究各种因素下mdr-1a表达调控的理想的动物模型。类似的研究所建立的模型能弥补体外细胞培养不能提供的特定基因表达的真实微环境的缺点,也能弥补基因敲除小鼠存在的代偿效应等不足[39]。

2.6.2各种疾病模型研究者根据研究目的,将致病基因、病毒及细菌进行萤光素酶标记,转入动物体内形成所需的疾病模型,包括免疫系统疾病、感染疾病等。除可提供靶基因在体内的实时表达和对候选药物的准确反应,还可以用来评估候选药物和其他化合物的毒性,为药物在疾病中的作用机制及效用提供研究方法。Hsieh[40-41]等将受前列腺特异性抗原启动子调控表达萤光素酶转基因小鼠(sPSA-Luc),与前列腺癌转基因模型小鼠TRAMP杂交,经检测筛选得到的子代小鼠TRAMP-Luc随前列腺特异性抗原的表达稳定产生萤光素酶。因此,该小鼠借助在体生物发光成像技术已被成功地用于前列腺癌的发生及转移研究。

3在体生物发光成像技术的发展趋势

光遗传学技术范文3

【内容摘要】

翻转课堂在高中生物教学中应用,产生了极大的效果,为了能够在教学中继续其成效,在翻转课堂教学模式下,又连续发展了几种模式的翻转课堂,使得翻转课堂教学模式的应用更加广泛,更加灵活。为了能够更好地了解到更多的翻转课堂教学模式,本文以高中生物教学为例,围绕多样化的翻转课堂进行分析讲述,探讨翻转课堂在高中生物教学中有效应用。

【关键词】

高中生物;翻转课堂;实施思考

想要了解翻转课堂还有哪些教学方法,首先需要了解翻转课堂的含义,翻转课堂打破了传统教学中以教师教学为主的教学模式,重点提出以学生发展为核心的教学路线,做到一切教学目标以学生为出发点,强调教师教学只能是一种辅助学生学习的服务,而不能作为教学标准。所以,在多样化翻转课堂中,也是以翻转课堂的核心目标为中心,建立以学生为主的多样化翻转课堂教学模式。

一、高中生物互动式翻转课堂教学

1.互动与翻转的关系

高中互动式翻转课堂教学的关键点在于互动与翻转上,互动讲的是师生以及生生之间的互动,翻转讲的是师生之间身份的互换,这两者有着密切的联系,在互动与翻转中都需要师生之间进行合作,才能够实施起来,而这两者又有区别,互动中的师生关系是平等的,而翻转中的师生关系是不平等的,但是由于这两种有着不一样的地方,因此,两者也可以说是互补的。

2.互动中的翻转

师生之间进行互动是教学中非常重要的教学手段,师生之间的互动能够增进两人之间的师生感情,也能够使学生与教师处在同等的位置上,进行精神上的交流,使彼此的心灵深处得到触动,从中,学生可以近距离的学习教师教学上的一些优点,而教师也能够密切的关注学生,对学生进行进一步的了解,以便于在以后的教学生涯中,知道该如何去面对性格各异的孩子,提出的难题。这样的互动模式改变以往,教师总是追着孩子跑的教学方法,转而让学生能够在与教师的交流中,从教师身上学到更多的精髓,为自己所用,这就是互动中的翻转课堂。

3.翻转中的互动

翻转中的互动可以理解为教师与学生互换身份进行教学,教师可以从学生身上得到更多教学上的启发,而学生亦可以在体验教学的过程中,明白教学的不易,从而达到换位思考的理念。当然,翻转课堂中互动远不止教师与学生在精神深处的碰触,更多的是在教师与学生之间的交流沟通上,假如学生站在教师的角度,对高中生物《有丝分裂》进行教学,首先学生将提出细胞有丝分裂的过程,并对其过程中产生的现象,进行描述,这样的教学是在考量学生学习这个知识点是否熟练,熟练的学生就会脱口而出,而教师也将会对学生在这个教学过程中的表现进行评价,并总结出教师自身在教学过程中的不足,进而加以改正,这个便是在教师与学生之间建立一种无形的互动方式。

二、高中生物个性化翻转课堂教学

高中生物个性化翻转课堂,也可以分为两部分,其实两者是具有统一的性质,个性化是隐藏在翻转课堂中一个特殊的教学模式,它是翻转课堂中的其中一个部分,而个性化的发展,主要是建立在翻转课堂之上,想要在高中生物翻转课堂中发展个性化教学,必须要跟随翻转课堂的宗旨,以学生发展为主要教学方向,利用学生的兴趣爱好进行教学,或者是投其所好,开展各式各样的教学活动,等等个性化的教学方法,都是可以在高中生物翻转课堂教学中实现。打个比方,在高中生物教学中,有爱看视频教学的学生,那么可以组织学生看一些关于生物细胞运动的视频,或者是在学习人体的内环境和稳态时,也可以观看一些比较生动的画面,来带动学生们的眼球,把微小的生命放大无数倍,把人体血液的涌动真实的摆放在学生的面前,让学生去感受一下人体结构的微妙,从而使学生不在呆板的执着于书本中死硬的东西,学会用眼睛去感受世界,感受自然,感受自我,这样的教学方式是一种另样的教学方式,也是深入人心,为学生所喜爱的教学方式。但有的学生更加倾向于对大自然的亲近,他们喜欢去自然界采集样本,去研究不同事物之间细胞结构以及细胞生活环境的不同,或者是收集多种样本与教学书本上的知识进行对比,得出新的体会,新的研究,他们的内心会得到极大的满足,所以,每当学生有了这样的想法,教师不应该阻止,应该鼓励或者是帮助学生去完成这样一项伟大的任务,说不定在每一位教师的伟大行为中会培育出一位位伟大的生物学家,并为祖国做贡献。

三、高中生物实践操作中的翻转课堂教学

高中生物是一门以实验为基础的学科,在书本中得出的结论,都是在实践的过程中,不断的总结,在总结中不断地实践,最终得出最为接近真实的结论,所以,在高中生物翻转课堂教学中,就少不了实验教学。实验教学考量的是学生的动手操作能力,在传统的教学模式下,学生都只是纸上谈兵,未能够真正实践,每当学生去往大自然以及实验室实验时,都会觉得大自然生命的不可思议。

结语

本文以高中生物为例,讲述多样化的翻转课堂,带给学生们的感触与教学效果,使学生在每一种教学模式中,都能够茁壮成长,并且依照翻转课堂的教学目标,根据每一位学生的个性,培养出不一样的人才,为祖国做出贡献,是所有教学者的初衷。

作者:曾丽梅 单位:江西省于都县第二中学

【参考文献】

[1]刘文杰.翻转课堂在高中生物教学中的应用分析[J].生物技术世界,2015.

[2]徐佳、杨思杰.翻转课堂在高中生物教学中的应用[J].教育科学论坛,2016

第二篇:高中生物课堂教学有效性

摘要:

高效课堂是指在一般的教学活动中,通过教师的掌控,使学生能在有限的课堂时间内取得最大的学习效益。不仅减轻学生负担,同时也使学生的思路更加开阔,学习积极性提高,也使师生关系更加和谐平等,学生的综合素质全面提高。

关键词:

高中生物;课堂;高效

《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》明确指出,教育改革发展的核心任务是提高教育质量,即要求学校以提高教育质量为目标,优化教学环节,提高课堂教学的有效性。高中生物由于课时较少,学习内容又比较繁多,给学生和老师都带来了一定的学习压力,同时学生对生物课也缺乏学习热情。因此提高生物课堂的有效性显得尤为重要。笔者结合自身多年来生物教学的实践体会,就如何提高课堂的有效性做出了一些思考。

一、激发学生学习生物的兴趣

兴趣是最好的老师,是学生保持学习动力的首要条件,也是实现高效课堂的必要条件。在生物教学里,教师应该灵活运用多种方式,结合生活实际,向学生展现生物独特的魅力,以此激发学生对生物的热爱。比如,《呼吸作用》一节的知识就是类似酸菜和酸奶的制作原理,在《免疫调节》一节中,就可以和器官移植及当下火热的幼儿疫苗等社会热点相结合。通过学生感兴趣的话题和方式,慢慢激发学生对生物课的喜爱。

二、教学目标为导向

教师要明确教学目标,以目标为导向,高效完成教学任务。在《普通高中生物课程标准》中有明确规定教学内容以及教学所要达到的目标。教师应该充分研读《普通高中生物课程标准》,把握新课程的教学理念,结合实际,明确每堂课的教学目标,同时对教学目标的实现有一个长期的规划,分为短期目标、长期目标等逐渐实现。在教学实施过程中,教师要牢牢围绕教学目标,通过多种多样的教学方式,实时调整教学过程,最终实现教学目标,打造高效课堂。

三、积极使用多媒体教学技术

传统的生物教学是板书加讲解,单一的教学方式枯燥乏味,学生都是被动接受。而且大量板书的书写,势必浪费了宝贵的教学时间,降低了课堂效率,而通过多媒体技术将大大改善这种情况。借助多媒体教学方式,使教师从传统的板书书写中解放出来。教师通过课前就准备好的电子课件进行教学,不再需要大量的板书书写,通过鼠标的点击代替粉笔书写,课堂效率得到了显著提高,不仅节省了时间,也方便进行知识的拓展,增加了课堂容量。同时这项技术的使用,使信息展现得更加生动形象和具有感染力,激发学生的学习兴趣。多媒体教学技术通过丰富的图片和动画资料,可以使抽象概念具体化,微观概念宏观化,道理更加深入浅出,让学生从单纯的死记硬背中解放出来,能更好更快地理解课堂知识重难点,这样势必提高了课堂效率。

四、提高教师综合素质

不管采取怎样的教学方式,都得由老师来执行,老师始终是课堂的主导因素。因此提高教师的综合素质是实现课堂高效性的前提条件。尤其是在新课程改革的背景下,对教师的素质提出了更高的要求。教师不仅要具备非常扎实的专业基础,还要对教育方法、教育心理学等有深入的理解和体会。在教学过程中,教师要深入研读整个高中阶段的教材内容,只有充分了解教学内容后,把握高中教科书体系,才能灵活教学,提高教学效率。同时教师要加强自身再学习能力的培养,及时充电,了解当下前沿生物技术手段以及先进的教学方法,与时俱进,这样就能自如地运用于教学活动中,一定程度地提高教学效率。

五、认真做好教学设计,提高课堂把控力

教师具有课堂把控力,是提高教学效率的基本保障。教师应该认真做好教学设计,提高课堂的组织调控能力。课堂教学设计包括教学内容设计和教学方法设计。在教学内容设计上,要把握重点和难点,做到简单的知识简单讲,重点和难点知识精细讲。通过精心的教案设计,可以做到课堂时间的高效分配,提高教学效率。同时在教法设计上,要结合课堂内容,灵活多变。但不管怎样的教法,都应该以学生思维的积极参与为目标。没有思维活动的参与只是形式上的热闹,这样的过程是无效的。只有充分调动学生思维,引导学生积极思考,才能切实有效地达到教学目标,提高教学效率。

总的来说,教学是教师和学生双向互动的过程,只有师生默契配合才能切实地提高课堂效率。教师应该积极提高自身综合素质,敢于创新,通过不断的教学实践,积累教学经验,改进教法,提高课堂把控力,最终实现课堂的高效,最终促进学生学习的进步与提高。

作者:龚颖君 单位:宁夏回族自治区银川一中

参考文献:

[1]徐勇.新课改下如何提高高中生物课堂教学有效性[D].河南大学,2012.

[2]杨青.浅谈如何提高高中生物课堂教学的有效性[J].中国校外教育,2010(S2):209-210.

[3]张命康.如何提高高中生物课堂教学的有效性[J].新课程:下,2013(4):104.

[4]贾建波.提高高中生物课堂教学有效性的实践与探索[A].北京中外软信息技术研究院第二届世纪之星创新教育论坛论文集[C],2015:1.

第三篇:新课标高中生物高效课堂构建

高效课堂是众多高中生物教育工作者致力于实现的教学目标,对此他们在自身的教育活动中纷纷进行了多方的探索与实践。如何才能构建起高效率、高质量的高中生物课堂呢?笔者认为,新课标的部分基本理念为高效生物课堂的构建指明了前进的道路与发展方向。这其中,自然离不开生活化教学模式的运用与学生德育教育有效渗透这两个重要方面。以下,笔者仅结合自身的教学实践经验,尝试对此展开分析与探讨。

一、有意识的借助学生已有的现实生活经验

高中生物学科是一门以研究生命现象与生命活动规律为主的科学,与人类的现实生活有着极为密切的联系,具体的学科知识点蕴含于人类丰富多样、多姿多彩的社会生活之中。对此,《高中生物新课程标准》更是明确做出了“生活化教学模式”的要求,提倡生物教育工作者“结合学生的已有现实生活经验展开具体生物知识点的详细教学,致力于建立起学生现实生活实践与高中生物学科的紧密联系。”在笔者看来,高中生物课堂积极运用“生活化教学模式”,不仅仅是尊重高中生物学科特征、顺应新课改历史发展潮流趋势的必然要求,更是以学生熟悉的生活实际经验帮助他们实现对所学高中生物知识点深刻认知的重要举措,真正有利于高质量课堂教学效果的切实获得,更有利于高效生物课堂这一目标的积极落实。笔者自身的教学实践就可以很好的证明这一点。如在学习“酶活性受温度的影响”这一知识点时,笔者就向学生列举了现实生活中他们经常接触到的现象:人类在发烧时体内温度相较于平时的正常体温来讲稍高一些,而这细微的体温差异却使得敏感性较强的人体消化酶活性大大下降,正是因为消化酶不具备了平常的活跃状态,因此,人们在发烧之后会普遍感到食欲不振,胃口也并不是很好;在家庭常用的洗衣粉外包装上,都会标注有“温水冲调”、“严禁使用热水”等的使用说明,这是因为家用洗衣服中通常都含有大量的酶元素,而酶元素的活性又极容易受外界温度的影响,冲调水温过低,洗衣粉内的酶元素活性得不到充分的诱发,受到了一定程度的抑制;但冲调水温过高则又极容易使得洗衣粉内的酶元素失活变性,从而严重影响最终的洗涤效果。发烧导致的食欲大降以及用温水冲调洗衣粉都是高中阶段学生非常熟悉的生活实例,他们普遍对其有着深刻的感知体验,如此,借助上述两个实例辅助开展“酶活性受温度的影响”这一知识点的讲解活动,就使得学生对这一生物内容的主观认知与理解更加深刻,大大优化了学生的课堂学习效果,也为高效生物课堂这一目标的构建做好了充分的铺垫,教学反响异常良好。

二、有意识的对学生进行德育教育的有效渗透

德育教育并不是一项孤立的教育内容,而应当在各阶段各学科教学实践中有意识、有针对性的向学生进行特定形式、特定内容的德育教育渗透。《高中生物新课程标准》也明确指出:“高中生物教师应当在开展具体生物知识教学的同时,结合所教的生物内容引导学生形成端正、科学的道德价值观。”因此,要想构建起真正意义上的高效生物课堂,除了帮助学生实现对于所学生物知识点的深刻理解之外,帮助学生建立积极向上的道德价值观念也同等重要。对此,笔者在自身的教育活动中进行了积极的落实与实践。如在教学“生态环境的保护”这一章节内容时,并不是像以往一样对学生进行说教式教育,即不厌其烦的向学生强调保护生态平衡的重要性,而是在充分尊重学生主体学习地位的基础上,采取了新鲜别致、新颖有趣的一种教学策略:首先,在全班范围中挑选几名学生分别担当水资源系统、土地资源系统、空气资源系统、森林资源系统、动物资源系统等角色,再挑选一名学生充当人类的角色;给予每名担当生态系统角色的学生各自一块积木,要求他们运用积木合理搭建起一个平衡性较强的支架,再给予充当人类角色学生一块积木,要求其将积木放在之前所搭建起的平衡支架上。最后,规定:当老师说出哪一系统遭到破坏与污染时,充当该角色的学生必须将他所搭建支架中的积木抽走,以此类推。这时,学生们会清楚地看到:生态系统中任一系统的破坏都很可能致使最上面的“人类”面临着掉下来的危险,越多生态系统遭到破坏,“人类”被摔下来的可能性也就越大;生态系统之间也存在着密不可分的联系,任一系统的破坏还都会致使其他生态系统也遭到不同程度的恶劣影响。这样一来,借助这种类似角色扮演的教学策略,就使得学生的学习主体地位得到了最充分的保障,使得他们对于生态系统保护的意识也更加深刻,在此基础上,笔者再进行顺势的引导与启发,学生便会很容易意识到:生态系统中,各因素之间是相互依存的,人类的进步与发展也要仅仅依附它们。遵循这种客观规律,人与生态系统会始终处在一个非常平衡、非常和谐的状态;相反,就很可能遭到生态系统的严重惩罚,致使从高处狠狠地跌落下来。如此,便轻松自如的获取了预期中的理想德育教育效果,而这正是该章节生物内容真正想要实现的教育目标,大大推动了生物高效课堂的构建。

总之,新课标所大力提倡的先进教育教学理念为高效生物课堂的构建提供了充足的理论支撑,奠定了坚实的理论基础。对此,我们高中生物教师应当深入学习、认真钻研新课标,并将其灵活地运用到自身的生物教学实践活动之中。如此,方能在真正构建起高效生物课堂的同时,切实促进学生生物学科知识与生物素养的显著进步与发展。

作者:赵进梅 单位:胶州市第四中学

参考文献:

[1]教育部•全日制普通高中生物新课程标准•2015版

第四篇:新媒体高中生物课堂教学应用

传统的媒体有录音机、录像机等,虽然这些媒体具有声光效果,但是它们的功能局限性比较大,比如它们通常只有录播的功能,教师应用旧媒体引导学生学习时会遇到很多障碍。新媒体指以计算机技术为基础构成的媒体技术,这种技术具有录放、点播、交互的功能,高中生物教师在课堂教学中应用这种技术能够提高生物教学的效率。

一、应用新媒体提高学生学习兴趣

在高中生物课堂上,许多高中生物教师发现一个教学问题:在开始上课的6分钟以内,很多学生的精力是不集中的,他们常常把精力放在课堂外面的世界中、刚才课间的活动中、自己的心事中。这六分钟以内,他们的学习效率不高。6分钟在45分钟的课堂中占据较大的时间比例,如果教师能够利用好这6分钟的时间,便能提高教学效率。反之,教师的后续教学时间可能不足。新媒体具有声光效果强的特点,如果教师在开始上课的时候,为学生播放多媒体课件,可迅速吸引学生的注意力,让学生进入学习情境中。以高中生物教师引导学生学习《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》的教学为例。有一名高中生物教师在课堂引导的环节播放多媒体课件,多媒体课件应用图片的方式展现了孟德尔的形象,用声音简要地说明了孟德尔一生开展的实验,然后应用FLASH动画简要地展现出他实验的项目。学生受到多媒体声、光的刺激,将注意力集中到课堂中来,听多媒体课件描述的生物历史故事,在这几分钟内,学生对今天要学习的知识有初步的认知,取得了良好的教学效果。

二、应用新媒体强化学习的交互性

学生在学习生物知识的时候,如果一味地用眼睛看、用耳朵听,持续学习一段时间以后,会产生疲倦感,这时他们可能不会再接受多媒体的声光刺激,注意力会再度分散。传统的多媒体技术没有交互的功能,教师不能应用传统多媒体技术引导学生进行交互学习。而新媒体技术具备交互的功能,教师可以应用这一功能让学生动手、动脑,主动积极地学习。仍然以该教师引导学生学习《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》的教学为例。他在课堂教学的环节引导学生学习单性花、双性花的知识时,利用多媒体技术直观地展现了花的雌蕊、雄蕊的样式及花朵授粉的方式。当学生沉浸在多媒体技术描述的情境中时,突然多媒体弹出一个问题,它要求学生思考:“碗豆花是自花传粉,那么它是单性花还是双性花?”学生必须要在屏幕上选一个答案,很多学生选的是单性花。多媒体此时给学生一个大大的“赞”的符号,这种赞美鼓舞了学生学习的信心;部分答错的学生获得的是一个大大的“×”,这个符号能警示他们还存在知识结构的不足。无论学生获得哪种评价,多媒体都会应用动画技术详细地说明单性花和双性花的区别。由于学生在刚才已经获得了学习的评价,于是便可以根据自身的学习情况调整学习的重心,完善生物知识结构。教师在引导学生学习生物知识的时候,有时需要调动学生全身的感官来学习知识,避免学生分散学习精力。多媒体技术的交互功能可以引导学生一边动脑学习、一边动手学习,并给予学生学习的评价,评价的结果可成为学生继续学习的方向。

三、应用新媒体直观展现理论知识

高中生物教学中包含有一些非常抽象、非常复杂的生物知识点,这些生物知识点是教学的重点与难点,学生如果不能掌握这些重点与难点,就不能很好地理解生物知识。对于这些知识,在传统的生物教学中教师会应用制作教学PPT的方式引导学生理解这类知识,教学PPT图片存在静态化的问题,这种图片只能展现出知识结果,不能展现重点和难点知识形成的过程;有些教师在黑板上通过画系统图的方式引导学生理解重点及难点知识,虽然这种教学方法将教学过程动态化了,但是教师在画图的时候会花费很多教学时间。而新多媒体中包含有大量优秀的课件,这些课件中已经包括了生物知识系统图,这种图片是动态的GIF图,教师可直接应用多媒体技术点播这类图片,引导学生迅速地理解生物学习的重点、难点知识。仍然以该教师引导学生学习《孟德尔的豌豆杂交实验(一)》的教学为例。生物的遗传基因是如何遗传的?这种遗传性是必然性的遗传或是偶然性的遗传,这是学生需要理解的。该教师在教学中为学生播放多媒体课件中的配子中遗传因素的存在形式图,它应用动态的方式展现了多种基因配子的方案,学生在看这些动态图的时候,能够理解基因配子遗传的规律,然后尝试理解如何应用基因配子遗传的原理来人为地控制基因遗传。通过多媒体技术应用动态的方式展示教学图片,可以引导学生直观地学习重点、难点知识,提高生物教学的效率。

总之,新多媒体技术既具有传统多媒体技术的特点,又带有计算机技术的特征,它具有声光效果强、能完成人机交互、能自然点播的特点,只要高中生物教师能够利用新媒体的特点,将它引进课堂教学中,就能提高课堂教学的效率。

作者:李明凯 单位:江苏省滨海中学

第五篇:高中生物课堂教学中教师作用

[摘要]

新课改提出,学生是学习的主体,教师在教学过程中起到引导作用。在教学实践中,教师应充分发挥引导作用,逐步提高课堂教学效率,提高学生的学习能力。

[关键词]

引导;阅读;习题;信息迁移

近年来,高考把对学生能力和素质的考核放在首位。在教学中引导学生学会学习,掌握知识,培养学生的能力显得十分重要和必要。在高中生物课堂教学中,充分发挥教师的引导作用,可以有效提高教学效率。以下是笔者在教学实践中的几点做法。

一、引导学生在阅读中探索

教师在进行生物课堂教学时,可以引导学生阅读教材,并指导他们自主探索,加深学生对知识的理解。比如,高中生物教材中有相当多生物科学史的内容,如“光合作用的发现过程”“人类对遗传物质的探索过程”“植物生长素的发现”等。那么,如何引导学生在阅读的基础上自主探索呢?以《植物生长素的发现》一课为例,教师以“玉米幼苗为什么具有向光性”为探究活动的主线,引导学生阅读课文,让学生在问题的牵引下进行独立的探索,使学生经历一个“发现”的过程。首先,引导学生阅读必修3的P46-47。其次,设计问题:(1)胚芽鞘的生长特点可能是哪种因素刺激引起的?(2)达尔文、詹森、拜尔和温特的实验分别得出什么结论?(3)每个实验的设计合理吗?需要补充吗?(4)假如上述4位科学家在一起座谈,请阐明“自己”在生长素发现过程中的贡献。最后,请学生解决上述问题。当学生通过阅读和自主探索分析,获得这些经典实验的结论,原本可能枯燥无趣的生物教学变得生动形象。在本节课中,学生对几个实验的变量处理、结果分析、结论获取都有较深刻的理解和记忆。而阶梯式板书呈现了发现植物生长素的几个实验,让学生了解几个实验间的关系。

二、引导学生在习题中完善知识网络

在课堂教学中,教师以解决某个知识点为依托,通过精选习题,引导学生在解题的同时进行知识归纳,由一个知识点引申出对应的知识网,从而使零散的知识变得集中,使杂乱的知识变得有条理,促使学生更容易记忆和理解知识。【例题】研究表明,在人体细胞免疫过程中,效应T细胞能够分泌一种称为穿孔素的蛋白质。穿孔素可将被病毒感染的细胞或肿瘤细胞的膜溶解而形成孔洞,导致这些靶细胞解体死亡。下列与这一免疫过程有关的说法正确的是()。A.效应T细胞作用于靶细胞是其免疫反应的唯一表现B.穿孔素识别靶细胞与细胞膜上载体蛋白有关C.上述效应T细胞作用过程与抗体的免疫应答方式一样D.效应T细胞导致靶细胞解体死亡属于细胞凋亡【答案】D【变式】题目同上题。下列关于穿孔素的说法正确的是()。A.指导穿孔素合成的基因只在效应T细胞中存在B.穿孔素的作用是改变靶细胞膜的通透性C.穿孔素是以主动运输方式通过细胞膜的D.穿孔素的分泌过程要依赖膜的选择透过性【答案】B通过上述练习,学生以细胞免疫为核心,构建了效应T细胞及其免疫应答方式、基因选择性表达、分泌蛋白的合成与分泌、物质运输、细胞凋亡等相关知识的网络图,对有关知识的内涵和外延有了更深一层的理解。

三、引导学生学会信息迁移

信息迁移能力是指学生能运用所学知识解决新问题时表现出的一种能力和素质,它可以避免对知识的死记硬背,实现知识点的融会贯通。常见的新情景题型有文字、曲线、图像、表格等信息迁移题。引导学生进行信息迁移的过程就是将题干信息与所学知识相联系的过程,教师要注意找出题干信息与所学知识的衔接点。具体做法有以下几种。(1)引导学生将课文中的文字与图像(或曲线)进行相互转化。这样可以使学生深刻地理解文字所描述的现象、过程和原理。如酶活性(或催化速率)与温度的关系、细胞分裂过程、呼吸作用过程、种群增长的数学模型等都可以进行图文转换。(2)引导学生分析表格数据,用准确的语言进行表述,实现表格信息转换为文字信息,从而理解和掌握知识。例如,在进行“温度对光合速率的影响”的教学时,可以通过上表中的两组数据,引导学生描述出植物细胞进行光合作用所固定的CO2的两个来源,还可进一步转换为曲线图,呈现温度与真正光合速率、呼吸速率的关系。教学是一个需要不断探索、不断改进与完善的过程,教师应针对不同的教学内容和学生的实际情况,及时调整教学策略,耐心地引导学生学习生物,提高课堂教学效率。

作者:王洪洪 单位:福建惠安第一中学

第六篇:高中生物课堂教学协同模式运用

[摘要]

协同模式能够为教学过程带来前所未有的新契机。若将协同模式运用到高中生物课堂教学中,不仅能够提高学生的生物知识体会能力,还能够促进学生将实际生活与学科知识相结合,大大提高学生的综合素质,并且从真正意义上实现新课改的新要求。

[关键词]

协同模式;高中生物;课堂教学;运用

伴随着新课改的不断发展,传统高中生物课堂教学的弊端逐渐显现,刻板化的基础知识记忆和机械化的习题训练已经不能适应提倡学生综合素质全面发展的新要求,而课堂是学生获取知识最重要也最直接的途径,找到一条适合学生学习的生物教学有效途径势在必行。协同模式是近十几年来逐渐兴起的教学方法,其概念与内涵非常适合现代社会中高中生的年龄与性格特点,能够为课堂教学带来前所未有的新契机。本文就协同模式的概念和意义进行简要阐述,探究其对高中生物课堂教学的重要性,并针对性地提出将协同模式引入高中生物教学中的一般策略。

一、协同模式概述

所谓协同模式是指通过课堂整体教学结构的策划与教学目标的体现,将教师、教材、教学活动、学生学习相互结合,使四者之间协同运行,保证学生学习效率,提高学生学习能力的有效教学模式。这种模式不仅注重学生之间的交流合作讨论,也同样注重师生之间的互动和学生对教材基础知识的掌握,真正从各个方面提高了学生的学习能力,促进了教师课堂教学效率的有效提高。

二、高中生物课堂教学运用协同模式的重要性

高中生物是学生接触生物教学体系的第二个阶段,在这一阶段,学生能够通过生物基础知识的学习获得生物的形象化感知,并能够将生物知识运用到实际生活中,由此教师的教学目标才真正得以实现。教师若将协同模式运用到高中生物课堂教学中,不仅能够提高学生的生物知识体会能力,还能够促进学生将实际生活与学科知识相结合,大大提高学生的综合素质,并且从真正意义上实现了新课改的新要求。协同模式在教学过程中的意义不仅是鼓励教师与学生协同合作,同时也加强了学生对教材知识、教师讲解和其他方面的综合能力,能够使学生明确特定的学习目标,制定短期、中期、长期三个阶段的分层次学习计划,调动了学生学习的积极性,让学生能够从根本上产生对相应学科的学习兴趣,从而达到既定的学习目标。协同模式能丰富课堂教学内容,使教学过程更具规范性和结构性,无论对教师的教学效率提高还是对学生的学习能力提高都提供了很大的帮助。

三、高中生物课堂教学运用协同模式的策略

1.明确教学目标。

想要将协同模式引入高中生物课堂教学中,必须使其体现在教学过程的各个环节中,让学生能够从课堂开始便理解协同模式的作用,跟随教师所设置的协同模式教学进行有效的课堂学习。首先,教师必须要明确生物教学的目标,设立短期、长期两方面的目标,让教学内容有据可依,也让学生的学习心态更加稳定,从而有利于整体生物教学体系的构建和学生对生物知识的结构性理解和记忆。例如,在讲解蛋白质的组成成分时,教师可以先要求学生学习蛋白质的分层次构成,然后讲解元素组成,让学生同桌之间互相讨论考评,再让学生查找教材,找到蛋白质的其他成分,整合蛋白质的层次。学生通过这种方式充分体会到教师的教学用意,也更加深入地了解了蛋白质的成分,并且学以致用,教师的教学目的自然能够轻易达到。

2.更新教学理念。

所谓教学理念,就是教师教学过程中的思想指导,不仅影响教师的教学活动,也影响了学生的学习效果。在这一方面,教师需要深入贯彻协同模式的教学理念,突出学生的学习主体地位,将学生之间的合作学习讨论作为课堂教学的重点环节,而教师自身只起到引导和答疑解惑的辅助作用,淡化教师为课堂主导的传统教学模式。

3.丰富教学内容。

一直以来,高中生物教师的教学内容都比较单调,过于依赖教材中的案例和概念,学生虽然需要教师讲解才能够真正明确概念的含义,但只靠阅读教材也能够达到记忆知识的目的,课堂教学的效果自然便会下降。在这一方面,教师需要适当加入课外有趣的教学内容,鼓励学生亲自探究考证,遇到不懂的问题及时向教师请教提问,从而带动课堂的积极氛围,加深学生的运用能力和记忆能力,加强师生之间的互动,优化教学主体、主题、内容、教材之间的配合程度。

总之,高中生物教学一直以来都是高中教学体系中的重点和难点,由于内容抽象而单调,学生不能运用感性思维形象化理解,使得学生难以产生对生物学习的兴趣,而协同模式的渗透与运用能够在很大程度上改善学生的学习内容,架构全新的学习体系,也拉近了师生之间的距离,促进了生物教学中各个元素之间的配合,对高中生物教学大有裨益。

作者:汪林静 单位:江苏师范大学 江苏沭阳建陵高级中学

第七篇:高中生物互动式课堂组织策略

[摘要]

高中生物课堂教学是师生、生生互动的过程。有效的课堂组织策略有助于提高课堂教学效率,促进学生构建知识网络。

[关键词]

高中生物;互动式课堂;组织策略

积极且有效的互动是高效课堂的重要组成部分。如何构建高中生物互动式课堂呢?笔者认为,首先要让学生积极参与到课堂中,其次是设计互动活动,有效激起学生的心理共鸣,最后是促使学生对生物知识进行建构。基于上述思考,笔者提出了以下组织策略。

一、建立和谐的师生关系

师生关系是学校教育中最重要的一项人际关系,教师的言行举止时刻影响着学生的成长和学习。在实际工作中,某些教师不能公正地对待学生个体,以不同的态度对待不同的学生。这容易导致学生产生不满的情绪,甚至出现排斥和逆反的倾向,进而严重影响整个班级的学习氛围。首先,生物教师要立足于教师的职业要求,学会和学生沟通交流,要接纳别人的不同意见;其次,教师要具备一定的亲和力,和学生坦诚相待;最后,教师还必须要有较强的专业素养,要在生物教学上多加钻研,帮助学生解决生物学习中存在的困难。总之,和谐的师生关系是构建互动式课堂的先决条件。

二、增强学生的信心

要构建互动式课堂,需要增强学生的信心,即在课堂上,学生相信自己有完成学习任务的能力,同时,教师也要对学生的这一能力给予充分的肯定。心理学上有“自我效能感”这一概念,即学生对自我是否能够完成学习任务的一种推测和判断。提升学生的自我效能感不仅能帮助学生积极地参与课堂,而且有助于学生更好地完成学习任务。教师可以通过为学生提供一些正面的榜样,给予恰当且充分的激励,增强学生的自我效能感。此外,教师应充分信任学生,强化学生的学习动机,提升学生的参与度,促使学生积极互动。教师应向学生传递带有积极因素的期望,增加对学生的关注度,促进学生向好的方面发展,即所谓的“教师期望效应”。总之,教师信任学生会使学生更加自信。

三、创造良好的课堂环境

学生课堂参与度的提升离不开良好的课堂环境。在传统的教室里,课桌整齐划一的排列方式不利于活动的开展,也不利于学生进行互动。近年来,“马蹄形”“口字形”等教室布置方式是对传统教室布置方式进行的变革。这样的安排有利于师生交流以及小组讨论。此外,生物教学会有大量的实验演示和操作。以往的教室布置形式单一,只有前面的学生能看清楚演示过程,学生也往往由于课桌排列拥挤,不方便动手操作实验。因此,在经过调整后的教室里,教师可以在教室中段,在学生中间进行实验演示。这样,学生能更直接、更清楚地观察实验现象,并且能灵活操作,积极互助,从而提高学习效率。

四、优化教师的语言策略

1.以问题来激趣

生物学习中,学生的一系列探索活动源自于对问题的思考,因此教师要善于设计问题,激发学生的学习兴趣,促使学生开启思维模式,积极主动地参与互动学习。一般来讲,教师设计的问题要有趣味性、启发性以及一定程度的开放性。这样能有效地吸引学生的注意力,激发学生的求知欲。同时,教师在设计问题时,还要充分考虑到合理的难度梯度,凸显由易到难、由浅入深的问题分布,让每一个学生都能体验到成功的喜悦,让他们在互动环节都能有所表达,获得相应的提高。此外,问题还要有一定的生活色彩,让学生在解决问题的过程中有亲近感,从而缓解他们紧张的情绪,让他们以更轻松的姿态进行问题解析和课堂互动。

2.以语言来导思

生物学科是一门强调理性思维的学科,因此,引导学生进行思维活动,培养学生的思维能力是高中生物教学的重要内容。在生物课堂上,教师与学生进行互动时,要用语言引导学生形成正确的思维方式。具体来讲,教师首先要对相应的教学内容进行合理的规划,设计好合适的教学语言,引导学生的思维方向,将各个知识点衔接起来;其次,教师要通过语言的描述,突出各个知识点的主次地位,引导学生在思维中突破难点、建构知识和总结方法。

3.以评价来鼓励

完整的互动过程必然包括教学评价。教师在对学生进行评价时,应多运用激励性的语言来增强学生的自信心,让学生在后续的学习中更加乐于参与互动。积极且有效的评价应该有以下特点:一是评价语言要具备科学性和客观性,对于学生的每一项答案,教师并不是都给予鼓励和表扬,言不由衷的评价反而会产生严重的负面影响;二是评价语言要具备恰当性和巧妙性,即面对课堂互动过程中出现的意外状况时,教师要随机应变,用灵活的语言来组织课堂;三是评价语言要具备真诚性和感染力,教师的语言要让学生感受到老师的肯定和赞许是发自内心的,这样能有效触动学生的心灵,让学生积极投入生物学习中。

总之,高中生物互动式课堂的组织策略多种多样,教师要根据教学内容和学生的实际情况,选择恰当的教学策略。

作者:成明明 单位:江苏海安县立发中学

第八篇:高中生物生本课堂有效性探索

[摘要]

“自学辅导”“先学后教,当堂训练”“六步教学”等课堂教学模式的范式在于学生的主动学习,构建以学生为主体的课堂教学。重视学生的发展,让学生由“要我学”转变成“我要学”,适时引导,关注学生综合素养的提升,让学生“学会”“会学”是高中生物“生本课堂”的关键所在。为了保障高中生物“生本课堂”的有效性,应从课堂引导、课堂推进以及课堂提升三个方面进行着手。

[关键词]

高中生物;生本课堂;有效性

“生本课堂”的核心在于关注学生的课堂主体地位,注重学生的能力养成,最终达成生物科学素养提升的目的。高中生物与学生生活的联系度较大。因此作为课堂教学的对象,学生是教学活动有效开展的关键,教学成果如何,学生是否主动、积极参与教学是关键。如何构建“生本课堂”,并提高“生本课堂”的有效性让每个学生在有限的课堂教学时间内都有所收获,是我们每一位教师值得思考的问题。笔者认为,在实际的教学中,每堂课教师应让学生有明确的学习目标,从而让学生就疑思考和自主预习,在互动中释疑,让学生“愿意学”“乐于学”。

一、设疑,培养自学能力

对于高中生物学科的学习,学生并不缺乏阅读、记忆的能力,而是在探究应用方面明显欠缺。瑞士心理学家皮亚杰所提倡的建构主义理论的核心在于让学生在“平衡与不平衡”的发展中提升自己的知识水平。课堂设疑在特定层面上突破了学生原有的认知,激发了学生自主顺应和解决问题的内驱力,引导学生自主地进行问题的解答和探究,以此来增强学生解疑和自学的能力。例如,在人教版高中生物必修一第六章《细胞的生命历程》第一节《细胞的增殖》中,这部分内容主要对真核细胞增殖的方式重点是有丝分裂的过程、特点以及应用要求学生们进行掌握。细胞增殖的方式这部分内容比较简单,那么在实际讲解中,如何结合教材适度拓展呢?对此,我采取课件演示,学生研究的方法,让学生通过自学来进行探究,解决问题。设疑:“同学们,下面我们通过一段课件视频来探究这样两个问题:(1)细胞的增殖过程有无共同特征?若有,是什么?(2)细胞增殖方式归纳起来有几种类型?特点是什么?”学生们开始认真地进行研究和分析,通过对课件和教材的结合性学习,最终得出了答案。设疑的难易要得当,设疑太难学生容易退缩,消退探究的兴趣,太简单则会误导方向,阻碍学习的进步。因此,在设疑难易上,教师应该多进行研究和分析。好的设疑,为学生创造了更多的自主学习机会,而学生在自主学习的过程中,通过自身的努力探究最终解决问题,养成了自主钻研的良好学习习惯。

二、重议,鼓励交流合作

高中生物课堂教学中,教师应重视学生的小组讨论和合作探究,在课堂上留出60%的时间给学生进行交流讨论与合作探究,以培养学生交流合作的意识和分析讨论的能力。小组合作,为学生创造了更好的互动平台,能建立融洽的生生关系,使学生学会自我赏识和相互赏识,并在分享成果时学会相互激励。例如,在人教版高中生物必修一第二章《组成细胞的分子》第一节《生命活动的承担者———蛋白质》的教学中,“对蛋白质的元素组成以及基本单位”这一知识内容的识记性较强,而且知识点比较集中,与初中生物也有联系。学生们通过初中的学习已经有了一定的学习基础。因此,在教学中,我在课堂上针对这部分内容引导学生带着问题进行合作探究及讨论和交流,从而培养学生的归纳比较能力。问题设置如下:“为什么蛋白质的分子量这么大?它的化学元素组成有哪些?基本组成单位是什么?”同时,点拨学生进行交流和探究的方法:“同学们,在大家交流的过程中,一定要虚心听取他人的意见,并且提出自己的看法,同时要针对教材中提供的知识点作为讨论的依据和基础。”通过我的提示,学生们开始针对教材进行讨论,避免了相互之间“猜问题”而探讨错了方向。在设置活动让学生讨论交流时,也需注重形式的多样化,关注学生的兴趣。通过对课堂任务的布置,使学生能够相互配合与交流,充分表达自己的意见,汲取他人身上的好的想法。组内学生分工明确,有目有计划,人人有任务,既分工又合作,通过讨论分享成果。同时,教师的鼓励是学生树立信心的源源不竭的动力。通过鼓励的方式,让学生们在交流中排出一个个困难,逐渐培养出学生团结协作的好习惯,构建了高中生物的真学课堂。

三、总结,锻炼逻辑思维

总结能够形成系统,让程序变得贯通,达到事半功倍的效果。在生物教学中,教师要适时地教学生如何总结,让学生学会在总结中反思,查漏补缺,同时加强知识间的联系,在知识巩固中提高生物知识的学习效果。作为教师,还应将总结常态化,使学生在今后的学习和生活中针对自身的努力及时反省,及时地发现自身存在的不足,有针对性地改正,最终达到提升学生综合素养的目的。在高中生物教学中,我非常注重带领学生进行总结,定期让学生们进行自我反思,从而使学生学会正确地看待自身存在的问题。例如,在人教版高中生物必修二第三章《基因的本质》中,“遗传与进化”是教学重点,要求学生必须重点掌握。因此,在教学中,针对这部分教学内容,在讲解结束后,我带领学生进行总结,并且传授给学生总结的方法:“同学们,学习这章内容,相信大家已经对基因的本质有了一个系统的了解,下面请大家进行认真的总结和反思,包括这几项内容:一是概念的认知是否清楚,需要大家针对每一个概念进行复习,如DNA、基因、染色体等;二是对于相互之间的知识点链接是否清晰,如转录、翻译的过程;三是针对基因的DNA结构,大家是否能够熟练掌握。”通过问题串引,学生能够很好地进行总结与反思,达到了锻炼学生逻辑思维的目的。教师在教学的过程中,如果只注重对学生学结方法上的培养,不思则罔,那么学生就很难看到自身的不足,不能够进行及时的改进,也就无法实现进步。在生物学习中,总结和反思是不可分割的,经常指导反思有益于学法的改进。

总之,“生本课堂”是一种有目的地引导学生主动参与的活动过程,是教育的最终追求。作为一名高中生物教师,作为学生教育教学过程的参与者、引导者和激励者,我们应该意识到,把握有限的课堂教学时间是开展教育教学活动的关键。自学、探究、合作、交流、总结等环节都是教育教学过程必不可少的。只有这些环节都并重前行,才能够真正地实现课程标准的既定要求,提升生物学科的核心素养。

作者:时玉华 单位:江苏师范大学生命科学学院 江苏海安县实验中学

[参考文献]

[1]魏艳菊.关于高中生物教学几点探讨[J].生物技术世界,2014(157).

[2]杨小红.高中生物自主学习能力的提升策略研究[D].苏州:苏州大学,2011.

[3]杨兴田.高中生物教学中培养学生自主学习能力的探索[D].长春:东北师范大学,2009.

第九篇:高中生物课堂探究式教学实践

[摘要]

高中生物的显著特点就在于探索性,探索意味着发现新知识的过程,这对于高中生来说,往往意味着更加有趣的课堂学习过程。在高中生物教学中积极实践探究式教学,可有效提升高中生物的教学效果。

[关键词]

高中生物;探究式教学

探究式教学近些年来获得极高的关注度,并在诸多学科的课堂上得到了广泛的应用,其中最典型的是探究式教学在高中生物课堂教学中的应用,它所包含的探索过程以及高中生物注重观察发现的特点得到了巧妙的融合,从而在很大程度上提升了教学效果。下面笔者根据自身的教学经验谈谈如何在高中生物课堂教学中实践探究式教学。

一、创设问题情境,激发学生探究兴趣

高中生物是一门相对抽象的学科,如果单独讲述高中生物知识也许会给学生造成逻辑理解上的难度,解决该问题的关键就在于使其具象化,而具体的解决方法就是采用不同的教学手段(如多媒体)展示生物知识和原理的产生过程,并适当地创设问题情境,引发学生进行思考,激发学生的探究兴趣。以苏教版高中生物必修一教材《遗传和染色体》这一章为例,我侧面了解过学生感兴趣的高中生物内容,事实上对于遗传学的相关知识,学生们平时就会有很多关注的问题,因此我在课堂开始之初抛出了一些关于遗传的问题,如“为什么一家人会看起来十分的相似?”“孩子体征上出现了之前父母所没有的一些特点是什么原因?”这些问题很好地引发了学生的探究兴趣,学生们都能够想到是遗传的原因,但是却对于遗传的相关理论知识不甚了解,此时我通过多媒体帮助学生解决刚才的问题。通过播放关于遗传学的一些科普视频,学生们对遗传学有了直观的认识,同时由于多媒体这种教学手段简单有趣,所以学生们的注意力高中集中,为接下来的教学活动奠定了基础。

二、引导学生观察,培养创新精神

高中生物课程中的很多知识都需要和实验结合起来,实验过程中一项很重要的能力就是观察能力,而对观察能力的培养则是实施探究式教学的必要条件,教师引导学生在学习生物的过程中多多观察,还可以提升学生的发现能力,让学生在创新之路上更加强大。以苏教版高中生物选修一教材《无菌操作技术实践》这一章为例,由于学生对于微生物这种生物学现象的认识与了解在很大程度上是通过观察来实现的,所以我在组织教学的过程中事先用多媒体为学生展示了微生物的相关图片以及它的活动视频,之后在具体的实验中主要引导学生观察微生物,而这一观察过程更侧重于探究性,我一方面引导学生多多观察,另一方面也对学生应该观察到的方面进行了强调,从而让学生尽可能多地参与到生物学习中,这样学生能够在这种操作中学习到系统的学习方法。当学生对学习对象进行了充分的观察之后,我会适当地抛出一些问题,尤其是在进入到《植物组织培养技术》这一节的学习时,我十分注重学生创新能力的培养,为学生设计了难度不等的问题,让学生能够根据观察对一些更细致的概念进行区别,从而在巩固自身知识体系的同时还能够让学生的创新能力获得显著的提升。

三、小组合作学习,参与分析讨论

高中生物教材虽然不多,但是所涉及的知识体系却相当的庞大,包含的知识内容也相当庞杂,所以在知识容量的学习上往往会给学生造成一定的困难,此时要实施探究式教学往往会存在一定的难度,而小组合作学习模式的出现则可以很好地解决该问题,教师根据班级学生的实际学习状况将学生分成不同的小组,每一个小组派发不同的任务,从而共同完成学习的任务,而在此过程中的分析可以增强学生的分析能力,在此之后的讨论则可以让学生的知识体系更加的全面,学会从不同的角度看问题。以苏教版高中生物选修二教材第三章《生物科学与健康》这一章为例,关于辅助生殖,学生们在此之前有很多渠道可以了解,所以我在课堂开始之前将学生分成了几个小组,小组内部的成员们之间互相分工,分别做不同的学习任务。例如,在学习《人类辅助生殖技术》这一节课时,小组内的成员中有一些可以负责寻找相关的资料,这样做的好处就在于让资料尽可能的翔实,从而帮助学生更好地理解辅助生殖技术。又如,在学习《基因诊断与基因治疗》时,我主要是引导学生更多地参与分析,分析基因诊断和基因治疗的具体方法,当然,因为学生对于这一部分知识比较陌生,所以我的引导会适当地增多,同时我十分看重分析之后的讨论,学生讨论的内容通常是学生真正掌握的知识。通过讨论,学生们彼此分享自己的想法,交流学习之后的感受,而在讨论过程中也进一步巩固了学习的知识。建立在小组合作基础上的分析与讨论更能够体现出探究式学习的特点,而且与传统的教学方式相比,它更具有创新性,因此也更能够在教学面貌上给学生以耳目一新的印象,让学生更愿意参与到这样的教学中。

总之,高中生物教学不是僵固不化的,而是充满着很多新鲜的因子的,对于这些新颖的内容,需要教师采用探究式教学方法引导学生积极地探索,培养学生探究学习的习惯,从而激发学生对生物知识的学习兴趣,关注生物知识形成的动态过程,形成稳固的知识体系。

作者:裴银龙 单位:江苏泗阳致远中学

第十篇:高中生物信息技术课堂教学改革

摘要:

在高中课程体系中,高中生物是一门重要的基础课程,特别是对于理科生来说,其是高考必考科目。近些年来,为了提高生物课程教学效率,在我国的很多地方都进行了新课程改革,这种大环境下,通过信息技术促进高中生物课堂教学改革,有利于激发学生的探究兴趣,将抽象复杂的重难点内容变得形象简单化,方便学生理解,提高课程教学效率。基于此,作者结合自身的教学经验论述如何通过信息技术促进高中生物课堂教学改革,并提出几种方法对策。

关键词:

信息技术;高中生物;课堂教学

近些年来,信息科技不断与教育教学实现了有机融合,课堂教学技术与教学手段都发生了根本性的变化,将信息技术融入高中生物教学中已经是大势所趋,传统课堂教学上“一支粉笔”加“一本书”的教学模式已经被彻底改变了。高中生物不仅知识范围广,知识脉络也十分复杂,特别是生物实验教学,往往抽象性很强,老师如果采用传统的口授式开展教学工作,那么学生往往不能形成正确的认知,随着以多媒体为代表的信息技术逐渐应用于生物教学,给学生带来完美视听享受的同时有效拓展生物教学的空间和容量,这对学生学习生物兴趣的激发是极为有利的,也有利于课堂教学效果的增强。对于如何用信息技术促进高中生物教学,笔者结合自身教学经验,进行了以下思考。

一、善于利用信息技术创设合适的问题情境

让学生提出一个问题远比解决一个问题重要得多,因此,老师在高中生物实际教学中,要善于利用多媒体,借助网络平台,搜寻与教学有关的图片、视频及相关可用资源,创设合适的问题情境,以吸引学生的注意力,激发动手探究的兴趣,从而达到先声夺人的目的。比如老师讲解“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”这部分实验内容时,可以在备课阶段上网搜集一些社会曾经曝光过的负面消费信息,并以多媒体课件的形式向学生展示相关图片,借助多媒体课件,老师可以进行如下问题情境的创设:“新闻媒体曾经一度曝光了三聚氰胺事件,报道了很多婴幼儿因食用了蛋白质含量不合格的奶粉而变成了‘大头娃娃’,这个事件在社会反响极其恶劣,那么现在如果你们手头上有一罐奶粉,你们能够采用什么方式检测出来你们手中的奶粉是劣质奶粉呢?”还可以提出:“现在市场上还存在一些不法商贩,售卖假鸡蛋,这个问题十分严重,你如何通过试验操作进行检测和判断出你手上的鸡蛋是假鸡蛋呢?”更可以通过糖尿病的例子:“都说糖尿病患者是不能摄入含糖类食品,那么你怎样通过实验判断糖尿病患者适用的食品中是否含糖?”老师通过这种问题情境创设方式,结合社会生活实例,能够很好地激发学生的好奇心。因此,进行高中生物课堂教学,借助信息技术,教师可以根据学生关心的实例创设合适的问题情境,为老师开展后续教学奠定基础,也为学生进行后续学习营造活跃的教学氛围,不仅将学生的求知欲激发出来,还有效增强课堂教学效果。

二、善于利用信息技术对教学重难点进行定向突破

与传统课堂教学相比,信息技术具有直观生动、视音频结合的优越性。因此,生物老师应该注意到这一点,善于将信息技术引入高中生物课堂,对学生的感官进行充分的调动,将抽象内容变得简单化,将难以用言语讲明、学生难以听懂的知识难点用多媒体的方式呈现出来,这样有助于突破教学重难点。比如老师在讲解“人类遗传病”这一部分内容时,如果不采用多媒体信息技术,仅仅通过传统口授式教学对教材知识内容进行讲解,学生往往无法形成直观深刻的认识,很可能将相似遗传病的特点和发病机理相混淆。基于此,老师可以在备课时事先上网搜集有关遗传病的各种资料和信息,重点关注一些常见的遗传病内容,整理相关图文资料,甚至还可以是视频影像。比如说21三体综合症、白化病及进行性肌营养不良等常见疾病。这样不仅可以帮助学生对各种遗传病的特点和危害产生直观影响,而且可以帮助学生树立“优生优育”及“提高我国人口素质”等情感态度,对学生社会责任感的培养也极为有利。

三、运用信息技术,丰富学生学习资源

根据《生物课程标准》的规定,要求老师善于利用教学手段进行高中生物学习资源开发,鼓励学生学习课外知识,不断拓宽知识范围,不断提高生物综合实验能力。有了信息技术这个有利平台,就可以将海量的教学资源直接搬到课堂上,这样能够有效弥补生物教材在实效性、广泛性等方面的不足,提高课堂的丰富性。另外,对于在高中生物课堂教学中运用信息技术,笔者认为需要注意以下几点:首先,高中生物课程的学习和物理化学课程一样,都是建立在实验基础之上的,老师们不能在课堂中仅仅通过多媒体演示完成实验探究,而要注意发挥学生的主观能动性,让学生自己进行实验操作,让他们有机会经历知识的获取过程。其次,老师在运用信息技术进行教学时应该有一定的针对性,不能所有内容都要通过多媒体,应当有所侧重;最后,老师要注意培养学生的动手实验能力。比如在讲解“细胞结构”这部分内容时,老师应当事先制作动植物细胞切片,让学生轮流进行显微镜观察,让他们观察细胞结构,这对学生体验知识获取是极为有利的,有助于加深印象。

四、结语

利用信息技术促进高中生物课堂教学改革,是教育现代化发展的必然趋势,更是教学内容优化的必然要求。高中生物教师一定要时时刻刻不忘学习,不断提高信息技术运用能力,只有这样才能为学生学习创造更丰富多彩的教育环境,为学生提供更有力的学习工具。

作者:陈蓉 单位:江苏省常州市第二中学

参考文献:

[1]宫丽颖.浅谈信息技术在高中生物课堂教学中的应用和实践思考[J].飞:素质教育版,2014(01):283-284.

[2]汤小丽.论信息技术与高中生物教学的有效整合[J].教师,2013(23):89-89.

光遗传学技术范文4

1医学模式正在发生重大转变

随着社会的发展,医学模式正在发生重大转变。纵观医学模式的演变,无论是神灵的医学模式、自然哲学的医学模式、机械论的医学模式还是生物-心理-社会医学模式都是针对疾病症状,使用临床药物的医学模式。由于环境因素和社会因素一系列变化,使医学模式发生了重大转变。人的健康、疾病和寿命是由遗传因素、机体的机能状态和环境因素的综合作用所决定的。城乡工业化,居住城市化,大气、土壤和水等环境污染以及温室效应、臭氧空洞、酸雨频繁、植被破坏、水土流失、生态失衡等环境因素发生变化,对健康和疾病正在产生严重影响,如过敏性疾患和病毒性疾患日趋流行。随着太空、海洋、高原和极地的开发,需要防治特殊条件下出现的疾病;紧张、焦虑、郁闷和生活事件、就业与经济收入、卫生服务等社会心理因素发生变化,也正在对健康和疾病产生严重影响,如精神性疾病、神经性疾病、忧郁症、高血压、衰弱症和外伤问题等日益增加。重大的慢性及退行性疾病如恶性肿瘤、心脑血管疾病、艾滋病、免疫病、遗传病受社会心理多因素作用或影响明显,逐步成为人类的主要疾病和主要死亡原因。由于疾病构成变化(疾病谱、死因谱变化),从治疗传染病和普通病如鼠疫、霍乱、天花、黑热病、结核病等向上述重大的慢性及退行性疾病转变。世界性人口老龄化日益突出,医学模式向探讨老年病发生机理和预防对策方向上转变。“没有病但却感觉不健康”,这就是亚健康。现在医学模式对“亚健康”的病因和发病机制束手无策,因而缺乏真正有效的治疗方法和手段。医学模式将以疾病为主导转变为以健康为主导;从单个患者转变为各种群体以至全人群;从疾病防治与身心健康转变为身心健全及其与环境的和谐一致。因此,针对生态因素和社会因素的影响,针对健康-亚健康-疾病模式,医学模式在向“社会生态医学模式”转变。社会生态医学模式(Ecological-socialMedicalModel)把握时代的制高点、能更全面、客观地指导人们认识和解决现代社会的卫生保健问题,维护的是健康的社会属性和生态属性,强调人类健康与社会和谐以及人类健康与自然和谐。健康的社会属性方面要求人们的社会活动、人际关系、社会地位、生活方式正常,在社会环境、物质和精神生活的满意度等方面正常,强调人在气质、性格、情绪、智力等方面状态完好;健康的生态属性是强调人与自然和谐,人类健康与自然环境因素的相互关系就是生态医学模式。遵循自然生态规律,才能实现人类健康、资源、环境和经济社会的协调持续发展。医学模式的转变需要对亚健康状态进行深入的定量研究,对植物提取物作用机制做更深入的研究,推动越来越多的植物提取物应用于疾病的治疗、消除亚健康和保持健康。

2医学模式的转变推动中国植物提取业的发展

2•1一个靶点成就一个产业

中国生物医药界的领军人物———中国百泰生物药业有限公司董事长白先宏先生说过“一个靶点成就一个产业”[1]。中国第1个人源化抗体药物泰欣生TM(尼妥珠单抗,Nimotuzumab),能够特异性针对肿瘤细胞进行靶向性治疗。实现了泰欣生产业化生产,大大缩短了我国与发达国家在抗体药物产业化进程中的差距,为推动中国生物医药产业发展的一次大手笔。随着医学模式的转变和疾病谱的改变,中国植物提取物产业的发展面临新的抉择。寻求植物提取物作用的新靶点,应用创新技术,进行新产品开发和实现产业化是中国植物提取业发展的瓶颈问题。正如前文所论述的,社会的发展带来人类疾病谱发生根本性的改变和医学模式的转变,人类主要死因居前3位的是恶性肿瘤、心脑血管疾病和伤害等重大的慢性及退行性疾病。针对以上疾病植物提取物作用靶点正在全世界兴起研究热潮,相应的植物提取物产品如伊立替康等都已经实现产业化。在治疗疾病的领域里,医学模式的转变、推动靶向研究的植物提取物种类在日益增加,并且更加需要对亚健康状态下的抗衰老、抗疲劳和抗忧郁的植物提取物如何作用的机理进行研究,围绕保持健康、远离亚健康,在功能食品、食品添加剂、化妆品等多个领域进行植物提取物新品种的研发。如果说一个靶点能成就一个产业,那么在治疗疾病、预防疾病、保持健康3个完整的连续健康观的领域里,仔细钻研健康-亚健康-疾病的模式,随着医学模式的转变会出现10个、100个,乃至成千上万的植物提取物作用的靶点,由此来推动植物提取业的发展。

2•2推动治疗疾病的植物提取物的发展

在医学模式的转变推动治疗疾病的药用植物提取物的发展方面,主要针对恶性肿瘤、心脑血管疾病和外伤。20世纪国际主流医学对癌症的治疗模式是“寻找和破坏”,即手术切除癌症组织,放化疗去消灭癌细胞,这种创伤性疗法,毒副反应大。进入21世纪,治疗模式已转变为“靶向和控制”。对于那些不能治愈的病人,进行靶向治疗或姑息疗法,可以控制癌病灶的扩散,提高患者生活质量。大量以肿瘤的分子遗传学改变及其在肿瘤细胞水平的表达为靶点的新的抗肿瘤药物已经走向临床,主要包括血管新生抑制剂、细胞信号转导分子抑制剂、靶向端粒/端粒酶的制剂以及针对肿瘤耐药的逆转剂[2]。从中国特有的植物物种喜树中提取的生物碱类衍生物依立替康、拓扑替康是以DNA合成为靶点的抗肿瘤药拓扑异构酶抑制剂;从植物长春花中得到的以微管为靶点的抗肿瘤药长春瑞滨抑制微管蛋白聚集,是目前单药治疗非小细胞肺癌(NSCLC)最有效的药物之一;从红豆杉植物中提取得到的紫杉醇可以抑制微管解聚,其半合成衍生物多西紫杉醇用于治疗卵巢癌、乳腺癌、非小细胞性肺癌、头颈部恶性肿瘤等。这些植物提取物产品在临床上已经取得了满意的治疗效果。

2•3推动抗衰老植物提取物的发展

衰老虽然是不以人意志为转移的自然规律,但我们可以加强外源性抗衰老活性物质的投人,以补充机体抗衰老的不足。山茱萸植物提取物能够影响基因的表达、损伤与修复,通过抗氧化、减少自由基生成等发挥其延缓衰老作用[3]。甘草的提取物甘草总黄酮可以提高抗应激能力,具有扶正固本,提高生命力及生存能力,有延缓衰老作用[4]。何首乌、大枣、陈皮、枸杞子、沙棘、银杏、茶叶、山药、人参、菊花、黄芪、巴戟天、绞股蓝、生地、银耳等植物的提取物都是外源性抗衰老活性物质。包括诸如抗氧化剂、抗氧化酶、膜稳定剂、自由基清除剂、脂褐质清除剂或交联阻止剂等。目前应用较多的有茶多酚、儿茶素、大枣多糖、怀山药多糖、麦芽醇、水杨酸、香草酸、人参皂苷、红景天素、红景天、沙棘黄酮、沙棘油、绞股蓝总皂苷、银耳多糖等。#p#分页标题#e#

2•4推动了抗疲劳植物提取物的发展

现代社会紧张快节奏的生活方式,各种信息、精神压力刺激人体处于应激状态,出现疲劳甚至是过度疲劳,经常使人们更多的是由于身心疲劳而处于亚健康状态。植物提取物可以补充能源的消耗,防止肝糖原等过量消耗,血糖下降,并可以减少疲劳物质在体内积聚,乳酸和蛋白质分解物大量存留在体内;充分摄入含蛋白质与矿物元素高的植物提取物,可以防止体内环境的变化,包括体液的酸碱平衡、离子分布、渗透压平衡等的变化或破坏,增强机体的调节功能和抗疲劳能力。例如,红景天能够通过调节机体能量代谢、清除代谢产物、调节机体的神经系统及内分泌系统,从而达到抗运动性疲劳的作用[5]。大枣、沙棘、红花物、高良姜、百合、巴戟天、五味子等植物提取物具有抗疲劳抗应激作用。酸枣仁总皂苷、沙棘总黄酮、西洋参总皂苷、五味子多糖、五味子乙素等是目的活性物质。

2•5推动了抗忧郁植物提取物的发展

医学模式的转变使人们越来越关注心理疾病,现代人最流行的心理疾病就是抑郁症。各种各样的压力久久散之不去,就有可能使出现忧郁的倾向。研究表明,植物提取物金丝桃苷能有效改善因精神抑郁、精经兴奋、神经痛、精神紧张、心绪不宁引起的失眠,对抗忧郁症状。从植物纳子仁中得到的纳子仁提取物可补充及增加体内血清素,可改善情绪及睡眠质量,起到抗忧郁的作用。植物中富含有改善心情效果的抗忧郁精油,佛手柑精油香气令人愉悦,提神、抗忧郁,能安抚愤怒和挫败感;葡萄柚精油只要吸入,会感到浑身充满活力,令人精神百倍;薰衣草精油能够平衡中枢神经,让人保持平静,消除头痛、神经紧张、忧虑。

3医疗模式的转变推动中国植物提取业发展的趋势

3•1需要对亚健康状态进行深入的定量研究

医学模式的转变使人们越来越关心亚健康,医学模式从原来的疾病才是病的观念转化到亚健康也是病,生理健康,心理不健康的人群也是病人。疾病概念以定量为主,是机体具有功能性改变和相应的器质性病变,研究方法是将每种疾病在局部的器官、细胞或生物大分子水平、乃至基因水平上找到可测量的异常改变,从而找出确定的病因。因此,亚健康概念的界定不仅是定性,而且在局部的器官、细胞或生物大分子水平、乃至基因水平上做定量描述,已经是不可阻挡的趋势。在现阶段科技与人文交融的新世纪,定性与定量相结合研究已经成为可能的研究途径[6]。在目前医学模式转变研究中,运用疾病预防、诊断、治疗等方面的生物技术,开发与健康相关的社会技术和心理技术[7]。一是健康相关社会技术的类型,二是关于健康相关生物技术、心理技术和社会技术的相互作用。在建立诊断标准的同时,建立客观有效的量化评价,这样亚健康研究必将取得大的进展,而在亚健康的调节中,植物提取物将发挥不可替代的作用。

3•2推动植物提取物作用机制的更深入研究

植物提取物面临重要的问题是从分子水平上弄清楚主要作用机理及其代谢过程,找到目的活性物质作用的靶点。在药用植物提取物如癌症、心血管疾病和类风湿等慢性疾病中对靶点的研究较为深入。但是由于医学模式的转变,社会因素的影响加大后,虽然人们把目光集中在抗衰老、抗疲劳、抗忧郁上面来,但毕竟很少能找到目的活性物质作用的靶点。中国植物提取物产业要发展,新品种研发是关键,作用机理明确才能保证好的疗效和功能。产品才能够有占领国际高端市场的可能。

光遗传学技术范文5

要满足社会经济发展对改善生态环境、维护国土生态安全和日益增长的木材需求,其根本途径是在保护天然林的同时大力发展人工林。为此,中共中央、国务院《关于加快林业发展的决定》指出,确立以生态建设为主的林业可持续发展道路,建立以森林植被为主体、林草结合的国土生态安全体系,建设山川秀美的生态文明社会,成为新时期我国林业工作的重要任务。因此,保障林业建设成果使其健康可持续发展成为我国经济发展、生态环境和新农村建设的重大需求。

1森林病虫灾害暴发流行严重制约着我国现代林业的可持续发展

林业可持续发展的关键是保护森林资源免受自然灾害的侵袭。如何预防和减轻森林病虫危害所造成的生态、经济和社会损失,成为林业建设成败与否的关键。根据国家林业局的统计和评估,森林病虫害作为“无烟的火灾”给我国林业建设造成了严重的危害,其发生和受灾面积均呈逐年上升趋势。据统计,近年来我国森林病虫害年均发生面积达1151.8万hm2,直接经济损失和生态服务价值损失总计为1101.1亿元,其中因病虫害造成的年均直接经济损失达245亿元,生态服务功能损失856.1亿元[1]。我国天然林(天然次生林为主)面积为1.2亿hm2,占森林总面积的61.54%。但是,由于人为干扰过度,大部分天然林退化,生物多样性水平降低,林分抗逆和抵御病虫灾害的能力下降,造成病虫害的发生甚至流行。其特征主要表现为:第一,全球气候变化导致突发性病虫灾害大面积流行。气候的微小扰动都可能对森林生态系统的结构和演替过程产生巨大影响,病虫害的暴发和流行即是该过程的一个重要标志。例如,西藏林芝地区一些未受人类直接干扰的天然林出现冷杉大面积带状死亡被认为与全球气候变化导致真菌病害流行有关。第二,外来病虫与本土病虫协同作用导致灾害蔓延。例如,松材线虫Bursaphelenchusxylophilus(Steiner&Burher)Nickle传入我国后在本土害虫松墨天牛MonochamusalternatusHope的协同下已在全国15个省(区、市)严重发生,年均发生面积超过6.7万hm2,病死树达100万株[2]。松材线虫病蔓延扩散的最主要自然因素在于其媒介昆虫松墨天牛在我国的广泛分布,而每头松墨天牛最高可以携带松材线虫28万条以上。作为美国本土次期性害虫的红脂大小蠹DendroctonusvalensLeConte在我国华北油松Pinustabulaeformis林内暴发成灾,发生面积最高达52万hm2以上,严重地区油松死亡率达30%,已导致600多万株松树枯死。红脂大小蠹在侵入我国后造成严重危害,与其伴生的本土病原菌协同攻克寄主抗性有直接关系[3]。

我国人工林面积达6168.84万hm2,居世界第一,其中仅马尾松Pinusmassoniana、杨树Populusspp.和杉木Cunninghamialanceolata纯林就占人工林总面积的59.4%,而混交林仅占3%。研究表明,约80%的森林病虫灾害发生在人工林。导致人工林重大病虫害常年暴发成灾的原因在于人工林结构和树龄单一,病原物和害虫群体的广布性及其种群异质性,以及经营水平低下等。人工林病虫害发生的特征主要表现为:第一,广泛分布于南北方不同气候区的重大病虫灾害(广布型)常年暴发流行。例如,松毛虫Dendrolimusspp.在全国范围内周期性大发生,发生面积曾高达300多万hm2,占全国森林病虫害发生面积的50%;20世纪80年代后一些地区因封山育林,松毛虫危害得到了有效控制,但近年来灾情出现反弹,年均发生面积在140万hm2以上。光肩星天牛Anoplophoraglabripennis(Motschul-sky)等杨树蛀干害虫自上世纪80年代以来在我国西部省区猖獗危害,对三北防护林工程造成巨大破坏。近年来灾情依然严重,年均发生近80万hm2,并开始侵入天然次生林,直接影响我国对外贸易。第二,树木生长势下降诱发的寄主主导性病害普遍发生。一些寄主主导性病害的病原广泛存在于自然界和潜伏侵染于树木体内,气候和土壤逆境导致的树木生长势下降是导致这类病害流行的主要诱因。例如,杨树溃疡病Botryosphaeriaspp.、松枯梢病Sphaeropsissapinea(Fr.:Fr.)Dyko&Sutton等病害暴发流行,杨树病害年均发生面积达23万hm2,发病株率在40%以上,病死株率高达20%以上。同时,杨树溃疡病致使造林成活率和保存率下降15%以上,严重影响造林效果。近10a来,松枯梢病在我国蔓延速度加快,危害不断加重。吉林省受松枯梢病侵袭的林分发病率达60%,湖北省发生面积达2.7万hm2,造成林木大面积死亡,已发展成为我国的重大森林病害。第三,次要性病虫灾害演化为主要威胁。如干旱等极端异常气候引起杨扇舟蛾Closteraanachoreta(Fabricius)、春尺蠖ApocheimacinerariusErschoff等食叶害虫连续暴发成灾,平均每年新增2万hm2,全国发生面积已达14.67万hm2,2009年出现多点连片暴发现象,江苏、河北等地多处绿色通道景观被毁,杨树产业损失巨大。以沙棘木蠹蛾HolcocerushippophaecolusHua,Chou,FangetetChen.为主的一些次要性害虫暴发成灾,在三北地区造成16万hm2的沙棘Hippohgaerham-noides林分整片枯死,严重威胁生态脆弱区植被的恢复与重建。我国森林资源和国土安全常年面临病虫灾害的威胁,严重制约生态建设步伐、社会主义新农村建设和林权制度改革的实施,形势十分严峻。因此,面对国民经济和社会发展对森林资源需求的持续增长,形成可持续控制病虫灾害的理论和技术体系,有效控制病虫灾害,保障林业建设成果迫在眉睫。

2揭示病虫成灾机理是推动森林病虫害控制科学理论发展的关键

明确病虫灾害的形成过程和原因是有效控制病虫危害的前提。目前对于病虫害发生机理的诠释主要集中在个体、种群、群落、生态系统和景观等各个层次。种群遗传变异、种间互作、生态适应,以及环境胁迫等方面的内容成为关注的焦点。

2.1病原物和害虫通过遗传变异与适应性进化建立成功定殖的种群病原物和害虫在寄主选择压力和环境胁迫下,不断产生新的生理小种或生态型乃至种的分化。杨树锈病菌在欧洲存在显著地理分化[4],栗疫病菌Cryphonectriaparasitica(Murr.)Barr.、杨栅锈菌MelampsorarostrupiiWagn.、蜜环菌Armillariellamellea(Vahl.exFr.)Karst.、舞毒蛾LymantriadisparLinnaeus、松毛虫等广布型森林病虫的群体遗传分化受气候带、山脉、小气候区域等尺度影响显著,具有明显的区域流行暴发特点,形成了适应不同森林生态系统的地理分布格局[5]。但对这种生态地理分布的遗传和适应性进化机制还缺乏深刻认识。树木—病原物或害虫协同进化中,在树木抗性选择压力下,病原物和害虫快速进化,产生强毒性的致病基因,克服树木防御系统。病原物和害虫如何识别、克服寄主防御系统,以及与寄主互作中致病基因、信号传导、代谢调控、化学通讯等成为阐明病虫害形成机制的焦点。随着如松材线虫等重大有害生物基因组序列的测定和初步注释完成[6],为从基因水平揭示有害生物与寄主间的互作关系和过程提供了条件。#p#分页标题#e#

2.2病原物和害虫在建群以及进一步扩散的过程中,除了其种群本身的适应性外,还受到与其它物种互作的影响除了天敌及拮抗微生物之外,森林有害生物之间的互作也会对病虫害的发生起到调控作用。植食性昆虫之间存在广泛交互作用,其中62%为竞争关系,11%为促进关系[7]。昆虫和病原物也可能通过竞争同一植物构成竞争关系。例如“云杉小蠹Dendroctonusrufipennis—伴生菌Leptographi-umabietinum”共生系统中至少有8种螨和6种线虫对其具有调控作用[8],而拮抗菌等通过制约伴生菌来调控小蠹虫种群密度。伴生菌OphiostomaminusHedgc.通过抑制南部松小蠹DendroctonusfrontalisZimmerman的共生菌Entomocorticiumsp.来危及小蠹幼虫发育,这种竞争互作体系可能会广泛存在[9]。这种物种间复杂的互作系统,为揭示森林病虫害种群暴发机制研究提供了理想的试验体系[10]。

2.3许多森林病虫害破坏植被、改变食物网络组成及结构,间接依赖于群落及景观格局受干扰导致的生态系统不稳定性生境中生物的分布格局、群落结构、森林结构功能演变和生物栖息地异质程度等通过影响生物种群数量、种间关系和动态等促进病虫灾害的暴发,继而使食物网络受到干扰,导致树木死亡。因此,在群落与生态系统水平上,景观片断化和森林斑块地理特征直接影响甚至决定了病虫害发生、扩散,甚至流行的时机和方式[11]。模拟研究表明,地表覆被的改变影响了南部松小蠹的扩散。随着寄主植物斑块的加大,虫害暴发成灾的可能性增加;反过来虫害的长期发生会引起景观破碎化,降低寄主种类的聚集程度,从而倾向降低害虫种群密度[12]。

2.4气候变化加剧病虫害的发生和危害全球气候变暖、干旱、环境污染(以酸沉降为主)等环境胁迫对天然林主要病原物和害虫发育的影响引起了广泛关注[13]。年平均温度的持续升高致使云杉八齿小蠹IpstypographusLinnaeus每年发生世代增加,虫口密度增大,适生范围扩大;气温升高2~3℃,当年出现第2代;升高5~6℃,即能使第2代完成生活史。高温伴随的极端干旱诱发烂皮病Valsasor-didaNat.等寄主主导性病害和杨角梢小蠹Trypoph-loeuspopuli(Hopkins)等次期性害虫的暴发成灾,从而引起森林的大面积死亡[14]。剧烈的异常气候事件甚至导致了植物猝死病等新型侵染性病害(EmergingInfectiousDiseases,EIDs)的出现[15]。预测全球气候变暖下关键种间关系的维持、结构及重组格局,揭示环境变化条件下森林病虫害的变化趋势,成为当前世界研究的热点和趋势,也为森林病虫害的长期可持续防控体系的构建提供依据。

3揭示森林生态系统调控病虫害的机制是构建控制理论体系的基础

森林生态系统依靠自组织机制控制病虫害的暴发,是生态系统过程的核心之一,也是森林病虫害持续控制的重要基础理论问题[16-17]。天然林生态系统调控病虫灾害的功能及其结构为生态调控提供了模板。目前的研究主要集中在森林生态系统内生物及非生物因素结构对病原物和害虫种群及行为调节的生态过程。

3.1树种遗传多样性提高生态系统适应力树木自身的遗传多样性与森林生态系统自我调控功能直接相关。一方面,天然林优势树种存在一些抗性基因型,从而对病虫灾害具有较强的抵抗力,这种机制在许多树种中存在,例如在欧洲栗中存在一些抗锈病的类型[18]。另一方面,也可能由于选择效应或非加性效应,种群内较高的遗传多样性提高优势树种的稳定性和抗性,这一观点最近在草本植物中得到了证实[19-20],然而,这种机制在森林优势树种中是否存在尚不清楚。

3.2植物群落结构是维持生态系统稳定性的主体森林生态系统植物群落结构、树种组成特征对病原物和害虫种群数量的影响集中体现在“多样性—稳定性”(diversity-stabilityhypothesis)[21]和“联合抗性”(associationalresistancehypothesis)[22]两个假说的提出和验证,森林生物多样性的增加能有效减少害虫数量[17],或者寄主树木与临近的其它物种整体上会表现出“联合抗性”来降低病虫害的发生[23]。森林病虫害另一个调节机制来自于其食物链和食物网结构,即“Bottom-Up”和“Top-Down”机制,天然林中存在丰富的害虫天敌,能够有效地控制病虫害的发生[24]。这种机制在水生生态系统中有不少证据[25-26],但对于天敌持续控制森林有害生物以及天敌种群的自然维持与动态机制有待系统研究。

3.3地下生态过程和地上系统结构稳定具有耦合效应地下生物群落结构特征及其微环境是天然林生态系统长期自然演化发展的优化稳定动态系统[27]。地下—地上生态过程存在耦合效应,是森林生态系统稳定性的基本条件。地下生物群落通过影响地面植物实现各种生物共享物质、能源、信息资源。固氮菌、植物生长调节菌、促生根际细菌(PG-PR)等地下微生物能够调节植物根系之间的信号传导,促进植物生理代谢,诱导和提高树木系统抗性,并影响植物群体结构、生产力和营养循环[27]。

4生态调控是森林病虫灾害综合防治的核心

作为21世纪植物保护的策略,综合防治与林业可持续发展理念相融合,同样是控制森林病虫害的根本途径和方向。然而,与农田等生态系统相比,森林生态系统作为陆地生态系统的主体,其结构最复杂、物种资源最丰富,明显有别于其它陆地生态系统。随着天然林生态系统越来越显示出对病原物和害虫具有自我调控能力的稳定特性和优势,森林病虫害综合治理被赋予了新的内涵。森林病原物与害虫是天然林和人工林生态系统的有机组成部分,而生态系统的结构和功能决定了森林对病原物和害虫具有独特的自我调控和补偿能力,特别是自我恢复能力。因此,设计和调节森林生态系统的结构和功能,通过系统自组织潜能保持系统各组分的平衡,建立控制病虫害的生态调控模式,是天然林保护与恢复、人工林可持续经营的重要基础。森林病虫灾害的生态调控(EcologicalPestManagement,EPM)策略[28],强调以森林生态系统的生物多样性为基础,以系统结构为核心,以系统稳定性为目标,在病虫灾害形成过程中,根据系统性、可持续性和区域性原则,充分利用系统的自组织功能,调节以林木—病原物/害虫—天敌为主链条的食物网及其相关联的信息网关系,使病原物和害虫种群低于生态和经济以及社会的允许水平,以促进森林生态系统健康和林业可持续发展。天然林生态系统具备调控病虫害能力的根本原因在于以复杂的物种多样性为基础形成的食物网络关系。天然林病原物和害虫不仅与森林优势树种间存在复杂的生态关系,也与天然林生态系统的生物多样性、结构复杂性和生境异质性等相互关联。其中,结构复杂性是天然林生态系统发挥较高耐害御灾能力,实现病虫害生态调控的基础。从结构和功能方面研究天然林生态系统调控病虫害的生物信息网络和食物网络体系结构,揭示森林生态系统的自我维持机制,成为森林保护学科发展与创新的必然方向。人工林生态系统抵御病虫灾害的能力比天然林生态系统低下,其结构的相对单一和不稳定性是病虫灾害极易暴发的根源。通过借鉴天然林生态系统自我调控病虫害的机制,探索以经营技术为主的调控病虫害的模式,实现人工林生态系统对病虫灾害的生态调控,是我国森林病虫灾害可持续控制的重要发展方向。#p#分页标题#e#

5当前我国森林保护亟待解决的若干科学问题

森林病虫害生态调控强调在生产安全和生态安全的国家目标下,识别病虫灾害分布的格局,揭示灾害形成的遗传机制和生态机制,把握灾害发生的生态过程,揭示和解释森林生态系统调控病虫灾害的结构和功能;在此基础上,通过设计构建森林系统优化结构和输入人为调控措施,恢复和强化人工林生态系统调控病虫灾害的功能,将灾害控制在森林生态系统允许的阈值水平之下。因此,森林重大病虫灾害生态调控的基础理论,即是针对“森林病虫灾害形成与流行的生态过程与机制”、“森林生态系统调控病虫害的自组织驱动机制”和“人工林经营调控病虫害的生态机理”三大关键科学问题,在个体、种群、群落、生态系统等不同层次开展森林重大病虫灾害的形成机理、天然林系统调控病虫害的优化结构、以及生态调控模式对人工林病虫害持续控制的机理等研究,构建和发展森林病虫灾害生态调控的理论体系。

5.1森林病虫灾害形成与流行的生态过程与机制为什么人工林病虫害常常暴发成灾?森林病原物和害虫作为森林生态系统的有机组成部分,在生物及非生物等外界因素干扰下,或者森林生态系统功能退化或紊乱时,病原物及害虫相关控制因子失调,其空间格局、种群密度、结构及遗传性状、生活史发生变化,引起寄主抗性丧失,分布区域扩大,最终导致灾害的暴发和流行。森林病虫灾害形成与流行的生态过程与机制的内涵是揭示森林生态系统中病原物及害虫种群生物学和遗传学变异规律及适应性、环境—寄主—病原物或害虫系统内种间协同进化特征、环境胁迫诱导的病原物和害虫生物学特性等,进而解析灾害地理分布空间格局的形成及地理扩张的分子生态学基础,为生态调控策略与技术的发展提供理论基础。

5.2森林生态系统调控病虫害的自组织驱动机制为什么像天然林那样稳定的森林生态系统一般没有病虫害暴发?在天然林生态系统中,病原物及害虫种群密度一般稳定在森林生态系统允许水平之下,这种动态稳定性源于复杂的生物多样性冗余结构赋予了森林生态系统自我调控病虫害的功能。森林生态系统的组成与结构多样性及其变化涉及从个体、种群、群落、生态系统等不同的时空尺度,交织着复杂的生态学过程。森林生态系统调控病虫害的自组织驱动机制的内涵是揭示森林生态系统不同尺度下生物多样性、食物网和异质生境等结构及其叠加功能与病虫害发生动态的关系,评价和识别优化结构及其形成的生态过程,解析物理环境资源配置、化学它感抑制作用、营养循环以及系统动力学等生态系统的自组织功能对病虫害的调控机制,进而产生不同层次的生态调控模式,构建森林生态系统自我调控理论体系。

光遗传学技术范文6

油茶资源在越南的分布情况

在越南,油茶亦为山茶属多个物种的总称。越南国内现有的油茶物种资源也较为丰富,有如分布在富寿、义安、广治等平原地区的普通油茶C.oleifera,分布于清化、广平一带的茶梅C.sansanqua,还有分布于与中国云南交界的高平地区的云南连蕊茶C.forrestii,以及广泛分布于越南北部如河江、高平、广宁及与中国广西接壤的边境地区的越南油茶C.vietnamensis等种。据2010年笔者对越南国内油茶分布情况的实地踏查结果,越南的油茶资源主要分布在北纬16°50′~23°21′、东经103°13′~107°21′的北部地区,包括谅山、高平、广宁、河江、宣光、安沛、莱州、富寿、和平、清化、义安、广治等省份均有油茶资源的分布。越南现有的油茶林分大部分都处于野生或半野生状态中,而人为经营活动较少。在越南的不同地区人们对油茶的称谓也较混乱,尤其是民间,人们常将越南油茶与普通油茶甚至和茶梅这三者混为一谈。根据HoàngVǎnTháng的研究报道,2006年越南北部油茶总面积有6262.3hm2,其中义安省的面积最大,达5613.4hm2,这些林分零星分布在谅山的高禄、禄平、文官、文浪等县地,且大部分为混交林分,多与刺槐、马尾松等混交,如在谅山省的面积仅有210hm2,纯林面积也仅有71hm2。越南中北部的广平、广治、顺化等省的大多数油茶呈自然散生状态,单位面积的植株较少,每公顷仅有150~200株,不过当地平均每户可拥有0.2~0.5hm2的油茶树。

根据越南的官方资料,早在20世纪60年代,作为重要的经济树种的油茶在越南曾出现了一个大发展时期,越南北部的广宁、富寿、河江、安沛等地均广泛种植油茶,其中仅在广宁省先安、平辽一带油茶造林面积就超过1000hm2。然而,在过去的较长时间内,越南的油茶栽培由于缺乏集约化经营,同时受茶油加工技术的限制及企业投入不足等因素的影响,致使其茶油市场占有率偏低,其经济效益也无法得以提高。近年来,越南的许多林区已削减油茶树的种植面积,转而种植其他树种,导致越南北部各省的油茶种植面积缩减;尤其在广宁省,据1992年的森林调查资料,仅平辽一地的油茶分布面积就有900hm2,然而到2003年,大部分油茶林被砍伐,广宁全省的油茶分布面积仅剩58.9hm2;河江是越南历史上油茶分布面积相对较大的省份之一,其人工林主要是20世纪70年代从高平和谅山两地引种过去的油茶地方品种,到2006年,该省油茶分布面积仅有146.8hm2,且人工林现只零星分布在安明、黄树肥、箐门、同文等地;安沛省的油茶种植于20世纪80~90年间,当时面积为200hm2,但现在只有少量的油茶树分布在安平和陆安两县;富寿省的油茶种植时期与安沛省相近,现在油茶种植面积只剩三农、端雄两县的20hm2;在莱州,只有部分地区种植了油茶,巡胡县从1979年开始种植油茶,当时有面积30hm2,而到2006年,种植面积只剩下10hm2。

油茶资源在越南的利用情况

茶油中不饱和脂肪酸含量在90%以上,居四大木本油料树种之首。在其它植物油脂中含量较高但对动物与人体生长发育都有不良影响的芥酸,在茶油中含量较低(<3%)。现代医学研究结果表明,茶油对于预防冠心病,延缓动脉粥状硬化有着明显的效果。茶油是中国历代皇家贡品,在我国的台湾省及日本等东南亚国家极受人们的欢迎,被赞誉为“东方橄榄油”。在越南,目前油茶产品主要还是以茶油为主,通过机器压榨或者手工压榨,但大部分成品油未经精炼加工处理,一般油茶产区当地山民采用称之为“Vitme”的土法手工榨油,直接食用。在油茶种植面积相对较大、具有一定产量规模的地区,如义安省的义坛、义禄及安沛省的陆安等地,人们常采用从中国引进的机器流水线压榨成品油,但由于原料供应不够稳定,产油量依旧较低,每年只有少量原油产品直销到中国,其榨油技术也难以在越南国内广泛推广。茶油进入食用油市场后,对越南植物油的价格也带来了一定的良性拉动作用,但受原料产量的影响,市场价格波动较大,2006年市场上干油茶籽的价格为3000~4000越南盾/kg,2009年上升至10000~12000越南盾/kg,而2010年其价格为9000~10000越南盾/kg。

茶油还具有其他药用价值,根据美国国家医药中心实验证实,茶油中含有特定的生理活性物质茶多酚和山茶甙(即茶皂素),对降低胆固醇和抗癌有明显的功效。越南民间很早就有用茶油治疗烧伤以及体癣、慢性湿疹等皮肤病的历史。茶油对动物和正常人的皮肤无刺激性和致敏性,通过精炼,可制作天然高级美容护肤化妆品,在中国已开发出多种相关产品。此外,茶油中不皂化物接近1%,精炼时脂肪酸等游离酸类物质占15%左右,茶油在工业上是生产油酸及醋类的优质原料,通过氢化制取的硬化油,可用作许多工业原料。不过,这些茶油衍生产品的开发在越南十分有限。

茶饼是茶籽经压榨出油后的固体残渣,内含大量的多糖、蛋白质和皂素,如其中蛋白质和糖类总含量约为40%~50%。刘晓庚[18]研究发现,茶饼经微生物发酵处理后,不仅几乎不含茶皂素和单宁等抗营养因素,而且其氨基酸组成配比更为合理,其品质可与豆饼相媲美。在越南富寿省,人们将发酵后的茶饼混到面粉里做成面饼(即当地的风味特产)。茶果壳的生物量占整个茶果鲜质量的50%~60%,茶果壳含有大量的木质素、多缩戊糖等物质,是提取糠醛、木糖醇和栲胶的良好原料,同时也可用于制作活性炭等产品。茶果壳中还含有多种化学组分,可用作栽培香菇、平菇和风尾菇等食用菌的培养基质。因此,除了茶油的销售,油茶深加工后的成品粕在越南也能卖到5000~7000越南盾/kg的价钱,而茶果皮的价格也有60~100万越南盾/t。

越南的油茶栽培研究油茶是越南国内适应性

较强的一类树木,无论是在高海拔的莱州省的山区(油茶分布地的海拔达1700m)还是在年均温较低的河江、安明抑或高温高热的义安、葵州(持续高温可达40℃左右)地区均有油茶分布,且油茶均能正常生长。每年早春,当土温达到10℃时,油茶就开始萌动,3月春梢停止生长之前出现第1个生长高峰期,9月果实停止生长至开花之前又出现第2个生长高峰期,12月后油茶生长速度逐渐缓慢下来。在越南,油茶最适宜生长在年平均气温为18~24℃的地区。越南国内现有油茶种植模式主要为分散种植,经营抚育水平参差不齐。早在20世纪70年代初,就有油茶栽培者在义安省义坛、义禄的油茶林中,通过施用氮磷钾复合肥(0.2~0.3kg/株)再加上农家肥,这样平均每年每公顷大约可出产4~6t的茶籽[12]。也有采用雨季蓄水,建立灌溉系统,在旱季及时为树木提供水分的方式来提高产量的。在20世纪70~80年代,越南国内的油茶种植面积持续增加,但增加的油茶林分却又得不到及时的抚育,所以后期油茶林呈现老化、退化状态,油茶的产量低且不稳定。此外,越南国内的油茶育种工作相对滞后,油茶良种匮乏,大部分油茶起源于实生苗繁殖,未经严格的选种、育种,林分产量同样出现了明显的大小年现象,无论是茶籽产量还是总体的产油率均相对较低。

越南的油茶良种选育研究

1.优树与无性系的选择

近几年,越南国内有研究者已着手开展油茶良种选育研究。HoàngVǎnTháng等人于2006年集中在越南东北、西北与北中部的谅山、广宁、义安、富寿和莱州等地进行油茶选优研究,共筛选了90株预选优树,其中所选优树的平均产量高出入选区域油茶群体平均产量的20.4%~213.2%。经2006~2008年连续3年的试验与调查,在入选优树的地域当中,义安的义坛、富寿的三农、广宁的先安其优树的籽仁含油率最高,其次是谅山高禄、清华河中,籽仁含油率低的为莱州巡胡和封土。在所有优树中,选自义安义坛的优树其籽仁含油率高,且产量高而又相对稳定。有关研究者发现,油茶单果含籽数的差异较大,但这与单株茶籽产量无明显的相关性。其中义安的单果含籽数最少,平均每个果实中仅含有3.5粒种子;而广宁的单果含籽数最高,平均每个果实中含有的种子达9.8粒。义安的单果单籽比例最高(51.2%),其次为富寿的大果油茶(47.5%)、高平(37.9%)、广宁(36.9%)。据此推断,义安、富寿和广宁等地油茶的单位面积茶籽产量、种粒饱满度和出油率比其他地区的油茶相对要高。以产量及出油率为标准,经过3年的试验,最终选出12个优良无性系,其中在义安义坛选出的5个无性系的编号分别为NA1、NA6、NA8、NA13和NA15,富寿三农选出的4个无性系的编号分别为PT3、PT4、PT8和PT18,广宁先安选出的3个无性系的编号分别为QN2、QN6和QN14。这些优良无性系的平均油茶籽产率比初选优树群体高20.40%~25.66%,产油率高15.45%~32.5%,这些研究成果为加快越南油茶的良种化进程打下了基础。

2.油茶良种繁育技术研究

油茶扦插及嫁接等繁育技术研究在保持优树和良种的优良特性、实现良种无性系化推广及改造现有低产油茶林等方面同样能取得较为明显的成效。越南国内的NguyěnHoàngNghīa最早开展油茶扦插试验,其研究结果表明,NAA能显著提高油茶嫩枝的生根率(达75%~80%)。而LêVǎnToán[19]的油茶扦插试验结果表明,采用NAA激素,当其浓度为0.1%时,油茶嫩枝的生根比例达到最高(72.3%);在扦插时间的选择方面,经3~11月的连续扦插试验,得到了8月份进行的油茶嫩枝扦插其生根比例最高(83.4%)的结论。HoàngVǎnTháng也开展了青皮果型与红皮果型两种类型油茶嫩枝扦插成活率的对比试验,同为3月份进行的扦插试验,在浓度为0.1%的NAA激素处理下,青皮果型油茶的生根比例比红皮果型油茶的要高。

根据LêVǎnToán的研究结果,芽接油茶按不同方法可分为根接、根茎接、二重接、腹接、高接等种,其中“T”字形芽接方法操作方便且油茶成活率最高。而在芽接与砧木嫁接的固定材料的选择方面,有关研究结果表明,使用石蜡作为连接材料的成活率为5%、塑料为25%、薄箔材的成活比例达到最高(为80%)。此外,芽接砧木苗年龄也同样影响芽接苗的成活率,砧木年龄越大,嫁接成活率越小,砧木年龄为30d时,成活率达80%,砧木年龄为110d时,成活率仅有47.6%。对于嫁接砧木的选择,HoàngVǎnTháng利用义安当地的油茶与来自中国的油茶进行砧木嫁接对比试验,当地油茶的芽接成活率较高,试验结果显示,砧木和嫁接芽的遗传关系越近,其嫁接成活率就越高。HoàngVǎnTháng等人在随后的试验中还比较了不同季节对嫁接成活比例的影响,试验结果表明,在越南3~4月(春夏之交)油茶嫁接成活的比例比6~7月(夏秋之交)要高,而苗龄为30d的砧木在3月份进行嫁接,芽接苗成活率最高可达84.4%。此外,HoàngVǎnTháng等人用0.1%的NAA和0.5%的IBA不同激素分别混合胶泥和腐稻草进行了油茶嫁接苗生根的试验研究,结果表明,油茶的嫁接苗于3~5月生根,生长到6~7月后才能进行大田移植。油茶嫁接苗的生根比例较低(仅为22.7%~41.5%),采用IBA处理的油茶生根率比NAA处理的高。来自广宁的油茶砧木生根率比来自宜安的高。

3.油茶分子水平研究

目前,越南国内油茶遗传学的研究相对较为薄弱,而从分子水平上开展相关研究的更为少见。由于常常根据果实形状或按民间叫法对栽培的油茶进行命名,故难免出现名称混淆的情况,有很多品种(无性系)的叫法甚至出现同名异物或同物异名的现象,这种情况特别出现在一些产量高、含油量高的预选优良品种间。NguyěnQuangKhāi等人采用RAPD标记技术对来自越南西北地区、东北中心区及中部北区八省预选的油茶属内44个优良油茶无性系进行了遗传多样性分析,结果发现,在20对RAPD引物中有11对引物扩增出155条清晰的条带,其中151条为多态性条带(占97.4%),表明越南国内油茶有非常丰富的遗传多样性;片段大小在200~5500bp之间,同时据UPGM法构建了44个越南油茶无性系间的遗传聚类图;在44个油茶样品中,遗传距离在0.25~0.76之间,聚类结果显示,44个样品可以分为3大类,其中,来源于同一地区的无性系遗传关系较近,也有部分无性系虽然来源于同一个地方,但遗传距离较远,这可能是一些优良油茶品种在不同地区间引种栽培历史较长的结果。这些研究成果为油茶品种的鉴别、有序引种及杂交亲本的选择等建立了基础。

越南的油茶发展前景及良种化建议

随着越南人民生活水平的不断提高,人们对食用油的需求在数量和品质上都会随之增加与提高,作为优质食用油树种的油茶,将会产生更高的经济效益和社会效益。大力发展油茶,不仅可以满足越南国内的需求,还可提高越南的出口创汇能力。良种是油茶高产、稳产的基础,开展油茶育种研究,选育出适宜不同环境的优良品种来适应油茶生产的需要势在必行。

首先,越南国内应开展油茶种质资源的收集与遗传评价工作。在越南国内,油茶种类多样,尽管油茶在越南也有较长的栽培历史,但分布区自然条件各异,油茶大都处于半野生状态,应充分利用种间与种内个体的变异,收集一些高产的种及个体,可为油茶育种提供重要的物种基础。如越南油茶,越南是其主要自然分布区,在中国的广东和广西南部地区亦有分布[24],在广东称之为高州油茶,而在广西则称之为陆川大果油茶,两地油茶均表现为生长迅速,耐高温高湿,对病虫害的抗性较强,同时都具有一定的高产潜质。在中国广西,已有油茶育种工作者在陆川、凭祥一带开展越南油茶的良种选育工作;而广东高州在开展越南油茶良种选育的同时,当地人还喜用该树种作为油茶嫁接的砧木,表现特点为出苗高、油茶苗期生长健硕、抗性强。但目前该物种在越南国内的具体分布范围还未见资料报道,在生产中又往往与普通油茶混用,不能很好地发挥其自身的优势。据笔者实地调查的结果,在越南河江省一带还见有一定面积的越南油茶天然林分布,但由于其他经济作物对土地的竞争,其面积也在逐年缩减,拯救与保护其种质资源迫在眉睫。同时,分布于越南义安省的义安油茶也是一个生长快、适应性强、产量高的优良地方品种[25],经中国广西林科院进行引种试验,在引种地广西南宁能够正常生长并开花结实,与南宁当地的普通油茶相比,其表现出更强的适应性和抗日灼、速生早实的优良特性,这一结果对越南引种中国的优良种质来说也是一个很好的借鉴。

光遗传学技术范文7

[关键词]生物化学实验;科研素质;学术规范

生物化学是高校生物学相关专业必修的基础课程之一,是一门以实验为基础的自然科学。随着科学技术的发展,培养具有科研创新能力的高素质人才已经成为高校教育的主题。生物化学实验不仅是为验证理论服务,更重视对学生动手能力、分析解决问题的能力,尤其是科研创新能力的培养。但在传统的实验课教学模式下,学生的主观能动性不足、科研思维意识薄弱等问题依旧存在,为此,本文对于生物化学实验教学中如何提高教学质量、调动学生的积极性和培养学生科研素质等问题进行探讨。

一、利用微信、微博激发学生的科研兴趣

研究显示,高校本科生对科研兴趣浓厚,但参与科研活动的人数却很少[1]。其中很重要的原因是学生对科研的认知缺乏、科研能力不足以及缺乏老师的专业引导[2]。高校实验课是培养学生动手能力和创新科研思维能力的重要途径,作为一门开设较早的实验课,生物化学实验课教师承担着培养学生正确的科研观、提高学生科研素质的教学任务。传统的生物化学实验教学内容和形式比较单一,主要是以验证理论知识、提高学生动手能力为宗旨。在这种教学模式下,教师和学生的交流互动受到很大限制,授课教师在课堂上对学生的了解有限,学生对课堂以外的相关前沿知识几乎没有了解。近年来,微信、微博等互联网平台的飞速发展给人们的生活和学习带来极大便利。因此,利用微信、微博等交流互动平台拓宽生物化学实验教学途径[3],可以加强师生之间的沟通交流、引导学生树立正确的科研实验观,具体有以下几个方面的途径:(1)授课教师可以针对每堂课的实验教学内容,选择相关的研究动态在班级群或个人账户上,让学生了解实验过程不仅可以验证理论知识,更重要的是作为有效的实验技术手段来研究未知的科学问题。例如,关于“质粒DNA的提取及琼脂糖凝聚电泳检测”,可以选择一些整合转基因技术的前沿科学技术,如光遗传学,让学生对科研工作形成初步的了解,便于有科研兴趣的学生确定研究方向。(2)有科研项目的教师可以发表一些自己在科研工作中的点滴心得体会,也可以分享一些相关的科研趣闻,让学生对科研、科研生活具有更加全方位的了解。(3)通过以上措施满足学生求知欲的同时,也可以让教师对学生具有充分的了解,在有效的交流互动过程中逐渐培养学生的科研意识和科研价值观。根据学生的认知水平、学习能力以及自身素养的差异,教师可以因材施教,重点培养部分学生进入实验室参加科研训练、开展科研活动。

二、在教学过程中培养学生创新科研思维能力

生物化学实验多以验证型实验为主,学生的实验操作多是机械性的重复。普遍存在的情况是:实验课结束后,学生仍然处于似懂非懂的状态,但对于“为什么”全然不知,不善于分析和解决问题,所谓“知其然而不知其所以然”。针对这一现象,在实验课教学过程中要灵活采用多种教学方法,提高学生的参与度,培养其创新科研思维能力。在实际教学过程中,可以使用以下几种教学方法:(1)引导式和启发式教学,调动学生的主观能动性,培养科学的思维方法。例如,很多学生容易混淆空白对照组和阳性对照组。针对这一问题,教师可以在讲解实验操作之前,引导学生根据实验目的和原理自主设计实验分组。(2)通过调整实验内容、优化实验设计,改变传统实验课的思维定式,增加实验的趣味性和探究性。比如,在“血糖的测定及激素对血糖浓度的影响”实验中,可以给学生三组处理因素未知的血糖样品,让学生根据实验结果判断哪组是正常组,哪组是肾上腺素处理组,哪组是胰岛素处理组。(3)利用联想、比较的教学方法培养学生科学的思维方法。比如,在“碱性磷酸酶比活性测定”实验中,在测定样品的蛋白浓度之前需要对提纯的样品稀释。引导学生思考为什么要先稀释,让学生联想到蛋白浓度测定的几种方法及灵敏度。在“葡聚糖凝胶层析”和“醋酸纤维素薄膜电泳”分离血清蛋白时,其原理是截然不同的:前一个实验中大分子蛋白质流动路程短,先流出凝胶柱;而后一个实验中大分子蛋白质移动慢,迁移的距离短。在教学时引导学生对比两种实验技术的原理,培养学生的科学思维能力。

三、将课堂表现列入实验课程评价体系

传统的生物化学实验课一般是根据学生的实验报告打分,这一评价体系有很多弊端。比如,实验课上学生应付偷懒,实验报告存在互相抄袭,篡改实验数据的不良现象。这些弊端都不利于对学生科研素质的培养,甚至助长学术不端的风气。除此以外,学生科研思维能力通过实验报告的批改来评价往往是不够全面的,学生在实验课堂上的表现更能体现其分析解决问题的能力和科研思维的能力。因此,将学生的课堂表现列入生物化学实验课成绩的评价体系尤为重要[4]。具体可以从以下几个方面进行评价:(1)在实验课的讲解和演示环节,教师提出的引导性问题学生是否能正确回答,对不明白的地方是否能及时提问。(2)是否能仔细观看关键实验的演示过程,确保独立完成整个实验操作。(3)从实验操作规范的角度进行评价,有没有遵守实验室的安全规范,实验操作是否规范。比如,在使用分光光度计测量样品浓度时有没有先确认波长,在实验结束时是否将仪器清洗干净,加样枪有没有及时调回最大量程等。

四、从实验报告的角度培养学术规范

实验报告是实验课的重要内容,实验报告的撰写对于学生将来撰写毕业论文或学术论文是一种非常有益的训练。通过书写实验报告,不仅能够锻炼学生的写作规范,同时还能培养学生实事求是的科学态度,加强学生的科研学术意识。在评改实验报告时既要关注实验结果的正确与否,还要同时兼顾格式和内容是否规范书写以及科研态度是否端正。具体可以从以下几点对学生的实验报告进行考查:(1)实验报告的内容和格式是否按照要求统一书写。学生在书写实验报告时往往存在格式不规范的现象,针对这一点,教师要做出明确的要求,一份完整的实验报告应该包括实验目的、实验原理、实验材料和方法、实验步骤、实验结果和分析及思考。另外,在撰写实验报告内容时,应按照学生自己对实验的理解书写,而不是一味地抄袭实验教材上的内容。还要强调对实验结果的书写规范,例如,图表是否完整、有效数字的保留是否一致及单位是否填写等。(2)是否展示原始的实验记录。原始实验记录是研究论文的源泉,是追溯实验数据、实验结果的直接证据。很多学生在撰写实验报告时只给出实验结果,而没有展示原始的实验数据。(3)是否存在抄袭实验报告、篡改实验记录的情况。这是关系到科研诚信和科研道德问题。为了避免学生抄袭实验报告、篡改实验数据的不良现象,教师可以鼓励原始实验数据记录,强调实验过程而不是最终的实验结果,即使没有达到预期的实验结果,但只要实事求是分析讨论失败的原因,同样会给予高分,而不是根据最终的实验结果来进行评判。由此激发学生端正科研态度、实事求是的学术美德。

五、结语

生物化学实验课是生物科学领域非常基础的课程,教师既要让学生掌握基础知识和实验技能,又要兼顾学生创新思维能力和科研素质的培养。为了培养有坚实的基础知识和专业知识,具备良好的科研素质和科研创新能力的高素质人才,还需要不断探索新的教学模式,提高生物化学实验课的教学质量。

参考文献

[1]龚忠诚,吕曜光,贾梦莹,等.医学院校大学生参与科研与学习成绩的情况调查研究[J].医学教育研究与实践,2019,27(6):1017-1020,1031.

[2]黄家瀚,万恒阳,马廷锋.大学生科研参与度、动因及阻碍知觉关系研究[J].宁波大学学报,2019(4):111-116.

[3]姚凝聪.微博、微信在高校生物化学实验教学中的应用[J].科技视界,2019(1):164-165.

光遗传学技术范文8

1.幽默语言让课堂富有趣味性

小学生都是活泼好动的,对自己感兴趣的东西有着十分强烈的好奇心,总想弄清楚它的原理,运用趣味实验可以让学生产生浓厚的兴趣,进而努力学习关于它的各方面知识,让学生产生学习动力,在活动中体会含义,在欢乐中学习知识,更有利于学生对知识的记忆。趣味性还可以激发学生求知欲,使学生慢慢习得一些技能与能力。通过趣味性实验或活动,让学生远离厌学,体会到学习的快乐。教师语言幽默能更大程度地吸引学生兴趣,提高学生注意力,从而提高学习效率。因此,小学科学课程教师在课堂上可运用幽默语言,使课堂更有趣味性,大大提高教学效率与学生学习效率。如果一个教师缺乏幽默,那么这个教师与学生的沟通便会产生一些小问题,甚至影响二者之间的关系,进而影响学习效率。幽默风趣的教师更容易受到学生的欢迎,从而提高彼此效率;幽默风趣的教师能更好地调动上课氛围,容易得到学生的信任,更方便和学生交流,从而使学生思维更活跃,对于知识理解更迅速。一些难懂的知识如果经过幽默风趣的话语解释出来,不仅可以方便学生的理解,更有利于学生记忆,使学生在欢快的气氛中学到知识,并互相交流,增强自己的能力。如进行事物安全方面教学时,教师可以给同学们列出一个单子,上面写有各种事物,其中有对身体有益的,也有对身体有害的。可以问学生,小明特别喜欢吃肉,那么他一天三顿都吃肉,并且吃很多很多肉,这种行为正确吗?等学生回答完,可以继续问学生,薯片、可乐等我们应该多吃吗?然后可以跟学生玩笑着说,既然不能多吃,那谁能告诉老师是为什么呢?学生不仅学习了知识,还懂得了道理,并且得到了欢乐,这样的方式对知识讲解与记忆是十分有效的。运用幽默的言语进行教学有利于学生学习,有效提高学习效率,是十分有意义的。

2.学生表达让课堂增强趣味性

对于小学生而言,科学不仅是一门跟着教师学习的课程,还是一门需要自己动手、自己思考跟着教师思路研究的课程。课堂上,需要学生总结自己的想法并表达,从而让教师了解学生的理解程度,并且针对学生不懂的地方重点讲解。小学生彼此间的思维与理解不会有很大差距,因此,部分学生的表达代表大部分学生的共同点。对于课堂,学生应该成为主人,教师应该作为一个指引者,然后作为旁观者进行观察。小学生生性活泼,让他们自我表达,更会产生意想不到的趣味。并且学生的表达更是对教师的补充或者不同见解,教师不应该将他们视为学生的不尊重。培养学生组织语言、自我发言的好机会,对将来发展有着十分重要的意义。

3.生活情境让课堂富有趣味性

科学来源于生活,生活中处处体现科学。教师要将趣味性实验或活动融入创设出的生活情境中,与生活紧密联系,从而让学生更好地认识科学知识,并与生活联系起来。在课堂上带领学生学习知识的同时,还可以引领学生将知识与生活联系到一起,使学生更好地理解知识、理解科学。当教师讲解果实和种子的时候,可以提前准备好苹果、梨、桃子的果实和种子,然后在课堂上让学生辨认,每个种子分别对应什么果实。学生答错之后可以告诉他们这些种子都是生活中见过的,但是我们没有仔细地观察,因此我们不认识这便是生活与科学的联系。还有在讲解怎样搭配食物的时候,可以提前准备水果、奶、豆制品等,并把每一类东西分给同一人。这样,如果要做到合理搭配食物,需要彼此间交换,不仅教会学生知识,而且增强学生动手能力,更锻炼学生的团结协作能力,增强趣味性,是十分有意义的。

4.游戏元素让课堂拓展趣味性

随着社会发展,多媒体教学越来越多地运用到现代教学中,并且起到有效的作用。在小学科学课堂上,教师可以用多媒体进行教学,将无声的、静态的事物转变为有声的、动态的,并且生动形象地展示出来,增强课堂趣味性。通过多媒体,可以提高学生兴趣,营造良好的氛围,便于学生对知识的学习。教师讲解太阳和影子的时候,可以通过多媒体播放一段几个人踩彼此影子的视频,通过视频进行知识讲解,更有趣味性。在进行力在哪里的课程讲解时,可以通过一段小动画进行。两个人推一辆小车,分别向两个方向拉时,小车不动,然后一起向着一个方向拉的时候小车动了,分别对学生提问力的方向在哪里,使学生对力有更深刻的了解。对小学生而言,游戏是每天必不可少的环节。因此,在教学中添加游戏元素,使学生在游戏中学到知识,会对科学产生浓厚的兴趣,并且愿意投入到学习中。如进行力的方向课程讲解时,可以让两位同学争夺一把尺子,进行一个小型的类似拔河的游戏,然后提问台下的同学们相关问题。通过游戏,学生对科学学习更有兴趣,同时增强课堂趣味性,使学生更积极地学习。

5.总结

通过一些趣味性实验或者活动,改变以前教学的固定模式,使课堂更有趣味性,让学生不仅学到知识,还可以在学习之中体会到快乐。教师应该努力创建自己的教学模式,并且实际应用到课堂中,为提高教学和学习效率贡献自己的力量。通过运用趣味性教学,让教师在教学过程中更加轻松,学生学习的时候更方便,课堂更充实,教学与学习效率大大提高。趣味性实验教学能提高学生的学习兴趣,增强学习动力,便于将生活与学习联系起来,对他们知识的学习、记忆及将来在生活或者学习中应用都有着重要作用。

作者:丁燕燕 单位:浦江县中余乡中心小学

第二篇:小学科学实验教学学生创新能力培养

一、从重视实验做起,激发学生兴趣

浓厚的兴趣和强烈的好奇心是创新的动力源泉。小学生的特点之一就是对新鲜事物充满好奇心,作为教师要善于培养学生的兴趣,抓住学生好奇心。另外心理学告诉我们,实验是学生没有面对过的教学,学生充满期待,实验吸引学生注意力。实验中,教师要强化引导、指导,使学生自己学会操作,亲身体验实验的成功和乐趣,学生一旦对科学课程产生浓厚的兴趣,就会为其创新能力的提高奠定坚实的基础。于是,我把科学课学生兴趣的培养作为一个教学目标,而学生创新能力的培养则是教学的重点。首先,树立新的教学理念,摒弃传统说教的教学方式,确立以学生为主体的教学方式,让学生主动参与到实验活动的每一个环节之中。例如,实验中我展示精心制作的花样繁多的鹅卵石、精密的显微镜等等,学生看到新奇的实物,就想尝试一番。于是我抓住学生的这一心理特点,通过学生观一观、试一试,在学中做,在做中学,从而真实感受到科学知识的趣味性和重要性,学生学习科学课的兴趣油然而生,进一步探索科学的奥秘渐渐滋长。俗话说得好,“兴趣是最好的老师”,其实兴趣也是创新能力的基础。在讲“细胞”一课,我有意识地突出了学生的主体地位,发挥学生的主观能动性,让学生主动承担起实验的重任,学生有了自由学习的空间,有了学习的动力。作为教师,要多给学生自由活动的空间培养学生的创新能力,把课堂主动还给学生,教师的主导作用在于指导、引导学生的学习,而不是一味地讲。学生在自由、和谐、民主的氛围之中容易激起兴趣,从而更容易去发现问题、解决问题。因此,学会放手课堂,让学生真正成为课堂的主人,能让学生自己去做的就放手让学生做,让学生自己思考解决的就让学生思考解决,能让学生讨论的就让学生讨论,在合作探究学习中学生会发现科学的规律。因此,“细胞”这节实验课,我采取有扶有放、扶放结合的方式,大胆让学生去探索、去发现,在试验中验证结论,通过亲身的实验得出科学的结论:细胞是生物体的基本单位、细胞的种类很多等等。这里,我通过多媒体“细胞”视频来激发学生学习的兴趣,在学生实验过程中又加以指导学生,整个课堂井然有序,学习的氛围渐渐浓厚,学生质疑问难,学生讨论解难,学生实验验证。把课堂还给学生,学生会主动学习,珍惜学习机会,从而激发其探索科学的奥秘,体验成功的喜悦。这样一来,学生的学习兴趣盎然,其创新能力也会有显著的提高。

二、抓住实验课堂,深入挖掘创新的火种

小学科学课学生创新能力的培养重在实验课堂,没有实验的过程就没有学生创新能力的培养。在实验过程中,学生要敢于质疑,善于发现问题,这是学生创造性思维的开始,也是创造能力培养的关键环节。作为教师,首先重视小学科学实验课的教学设计,教学设计要有意识地突出学生创造性思维的培养,学生创造性思维的培养是激发学生创新能力提高的“火种”。教师通过实验,挖掘“火种”、点燃“火种”,从而使“火种”得以扩展到每一个学生身边,使学生学会在创造思维中发现问题,使学生学会在积极探讨中解决问题。例如,在“通电的线圈”实验课中,我让每一个学生设计通电线圈,通过亲身的实验,找出磁铁的南北极。然后,让学生依据身边的各种实验器材(教师事先提供)进行“电磁起重机”科学小制作。这一大胆设计,使学生有了自主活动的机会。学生在平等的环境下,积极参与教学,主动设计实验的每一个步骤,积极记录下每一个实验的细节。在展示、交流成果环节,很多学生发现了问题:不同学生制作出的电磁起重机所用的电池数量有所不同,有学生用一块电池,有学生用两块电池,还有学生用三块电池。于是,分析讨论、交流,得出结论:“串联电池越多,产生的磁力越大”。通过“通电的线圈”实验课的教学,学生创新思维的“火种”得到激发与扩展,基本上人人学会了设计一节实验课;同时,还学会了科学小制作,学生的实验操作能力得到提高,学生的创新思维得到开发和挖掘,科学实验的结论得到了有效的验证,从而使学生的思维由感性认识上升到理性认识,这是难能可贵的。

三、科学实验,因材施教,发展学生个性

小学科学实验课面对的是每一个学生,而学生的生活经历、家庭氛围等都不一样,其鲜明的个性特征也有很大的差别。作为科学教师,学生创新能力的培养也要面向每一位学生,从学生个性出发,因材施教,因为有成就的人一定是有个性的人,扼杀个性就是扼杀创造性。因材施教的教学原则要落实到科学实验课之中,对不同层次的学生要有不同的要求。例如,平时注意力不够集中的学生,可以有意识地培养其观察能力,平时反应能力较差的学生可以更多地培养其思维能力,平时不喜欢动的学生可以有意识地让其进行具体的实验操作。针对不同的学生,实验过程中设计的问题也应该有所区别,思维能力强、解决问题能力强的学生,可以设计一些深层次的问题,从而培养其从不同的角度思考问题、解决问题的能力;思维能力一般、解决问题能力一般的学生,可以从最简单的实验问题出发,设计的问题突出层次性,教师还要加以引导解决。同时,还可以把不能层次的学生分在一个实验小组中,让学习能力强的学生当小组长,让小组长来分配学习的任务,做到人人有任务,人人可以完成任务,从而有利于因材施教,发挥个性,施展才能。

四、总结

总之,小学科学实验教学,教师要敢于创新自我,大胆放手学生,从培养兴趣入手,重视实验过程,因材施教,学生创新能力培养的目标一定会实现。

作者:张玉转 单位:山西省太谷县明星镇正东道东关小学

第三篇:农村小学科学实验教学探析

一、学校内的实验教学活动

1.改变实验的教学方法。

一是指让学生有足够的材料和充分的时间观察、实验,这样,学生才能观察得细致,实验才有兴趣,才能真正达到科学启蒙的目的。二是实验时教师要随时巡视,总结时最好是让学生自己总结或师生共同总结。这样课堂就不再是以往的教师讲,学生听的课堂,学生通过自己动手、动脑进行实验后,就能自己获得知识,比教师讲,学生听的效果好。

2.课前细心准备,实验过程要精心组织。

一是上实验课前必须认真备课,熟悉教材,抓住教材的重难点,掌握班级学生的实际情况,以及本节课所要用的各种仪器,对所做的实验提前做一次,检验仪器的好坏。二是精心组织实验,是上好实验课的重要条件。实验前要讲清楚实验的步骤和方法,使学生了解实验的操作步骤。要让学生带着问题去观察实验,实验过程中学生容易被新奇的现象所吸引,而对整体的、本质的形象不加注意,要使实验成为一种有目的、有要求的实践活动,必须让学生带着问题边观察、边思考、边归纳,才能取得更好的实验效果。

3.实验过程中提高学生的实验兴趣,激发学生的求知欲。

小学生对实验最感兴趣,这种兴趣,往往成为他们学习的直接动力。在观察与实验中,可以充分发挥小学生感观的作用,让孩子去探究实验中的奥秘,感知其中的神奇,来满足他们的兴趣。学生天生就好奇,实践对他们有非常大的吸引力,因此实验是激发小学生学习兴趣的重要方法。

二、校外的实验教学活动

农村有着得天独厚的自然环境,农村学校更接近于真实的自然环境,具有城市学校所无法比拟的天然教学资源。根据教材内容的需要,有目的地组织学生到野外观察各种生物的形态构造和生长环境,带领学生到田野里去观察,除了让学生观察动植物的形态特征以外,还让他们适当采集制成动植物标本。

三、学生个人的实验活动

1.实验准备。

学生个人实验进行之前,教师要针对实验任务,引导学生关注解决问题可能需要的实验器材,包括实验的材料、仪器、工具、药品以及如何创造实验条件、控制干扰因素的避免等问题。

2.实验的过程。

家庭小实验进行时,要求学生准确记录实验现象、收集实验数据,并对现象、数据进行整理、加以对比分析。

3.检验和评价。

对于实验报告,教师可以要求学生完成并上交实验报告单,通过检阅实验报告单来评定学生的实验完成情况;交流讨论,在个人实验结束后,教师可及时组织学生进行个人实验的讨论交流会,报告实验现象、分析结果以及归纳实验结论,肯定学生的探索成果,分析实验成败的原因。

四、总结

总之,农村的地理优势,给我们提供了种类繁多的实验材料,大自然还是我们的大实验室,充分利用资源优势,采用灵活的教学方法,加强实验教学,全面提高学生的科学素质。

作者:田弟杰 单位:重庆市大足区三驱镇石桌中心小学

第四篇:小学科学探究实验教学案例开发与研究

一、提高学生科学探究的兴趣

学生学习小学科学,需要学生对科学探究具有浓厚的兴趣。小学科学探究实验教学案例的开发与研究坚持兴趣引导,让学生自主完成教学实验,自发进行科学研究,教师在教学过程中要注重对学生科学探究兴趣的培养,发挥学生学习的积极主动性。在小学科学四年级下册第二单元“养蚕”的教学中,我买了很多蚕宝宝分发给学生们,给学生们布置了“研究”作业,那就是大家找找资料看看蚕宝宝需要吃什么,如何将蚕宝宝养得白白胖胖,如何让蚕宝宝吐丝化茧。学生们看着手里的蚕宝宝很兴奋,纷纷交头接耳地探讨如何养育蚕宝宝,养蚕的兴趣一下子被调动起来,很多同学还给蚕宝宝起了名字。课下,学生们通过网络、书籍查找资料,都希望自己的“小伙伴”能够健康地长大。在养蚕的过程中,培养了学生们钻研的精神,激发了学生们科学探究的兴趣。我将学生们的行为进行总结:“同学们做得非常棒,你们不仅养育了蚕宝宝,还培养了自己,只有不断地学习和钻研,才能将科学研究做好,才能解决生活和学习中的实际问题。”学生进行科学探究的出发点往往是因为兴趣的引导,因此,在教学中注重培养学生的兴趣非常重要。教师可以通过让学生养育生物,进行趣味实验、生活实验,引起学生科学探究的兴趣,进而提高教学质量。

二、拓展学生科学探究的思维

小学科学的教学不同于其他科目,教材没有死记硬背的内容,而是要让学生通过双手进行实验,通过实验进行总结和研究。因此,培养学生的动手能力以及科学探究思维,成为小学科学探究实验教学案例的开发与研究的内容之一。比如,在小学科学三年级下册第一单元《土壤与生命》教学过程中,开始并没有给学生讲解很多理论性的内容,而是带着学生走到校园小花园,让学生们观察土壤,观察土壤中的生命。我对学生们说:“孩子们,今天我们走进小花园,大家看一看我们花园的土壤是如何孕育出这些植物的。大家观察土壤之后进行总结,看看土壤中有哪些营养。”教师在户外进行课堂教学,学生们非常开心,有的同学很认真地捧起一捧土,观察土壤中的小生命;有的同学将水倒进土壤,观察土壤对水分的吸收。学生们做得非常认真,用自己的方式观察了土壤和土壤孕育的生命。我在课堂上对土壤的结构、成分进行讲解,学生们有了实践基础,对理论知识便能更好地掌握。小学科学需要学生的实践,在实践中进行知识的学习。因此教师要多创造实践机会,坚持让学生在生活中实验和研究,培养科学探究的思维。

三、培养学生科学创新的精神

小学科学设置目的是让学生在学习过程中不断进行研究、探索,培养创新精神。教师在教学过程中要多创新教学方式,开创学生的创新思维,培养学生的创新能力,这也是小学科学探究实验教学案例的开发与研究课题研究的最终目的。在小学科学六年级下册第二单元《遗传与变异》教学中,首先制作了课件,将很多动物的遗传变化进行展示,将植物遗传学的创立过程进行了讲解,我启发学生们:“大家能不能想想我们生活的周围,还有哪些生物的遗传和变异呢?植物是如何进行遗传和变异呢?”因为这些内容与学生生活关系密切,学生回答起来非常容易,有的学生说:“我们人类自己就是遗传和变异的代表,我和爸爸妈妈就不同,但是我很像他们”,一句话引来了大家的捧腹大笑。我鼓励学生这种创新意识的培养,对学生进行了表扬,赞扬他的“举例”非常生动。学生们受到启发,说了很多关于遗传和变异的情况,创新意识逐渐增强,提高了课堂教学实效。学生的很多想法都非常有趣,并且有很多奇思妙想。这些奇思妙想正是科学探究需要的假设前提或者创新意识。教师不要打击学生这种萌芽状态的创新意识,应当对创新意识进行呵护和培养,让学生逐渐养成科学探究精神。

四、总结

总之,小学科学是一门与我们生活关系紧密的课程,教师在教学中不要将实验、研究拘泥于课堂中,而应当让学生们走入生活,走入实践中进行科学探索,创建开放式课堂,培养学生的科学探索精神与创新精神,让学生成为具有创新、钻研能力的新一代。

作者:王德友 单位:江苏省盐城市亭湖区便仓小学

第五篇:小学科学实验准备探究

一、预先筹划,搜集材料

1.学期前详细地制订实验教学计划,梳理出每一课的实验方案,提前准备需要的材料。哪些实验材料学校仪器室里没有,需要师生自己准备,哪些材料容易找到,哪些材料难以找到,要列出详细清单。

2.发动可以发动的人员搜寻自备材料。大部分材料可以通过学生自己动手去收集。例如,日常生活中留下的废旧陶瓷、岩石、废电池、塑料瓶、细塑料管、易拉罐等,动植物的根、茎、叶、蚯蚓、蜗牛、蝗虫等。在采集过程中可以为新课积累感性认识。

3.哪些需要课前饲养、种植、观察、调查、制作的,要先告诉学生,以便小组制订计划。教师要落实好种植的场地、调查的单位、观察的场所等。

4.任课教师事先与实验准备教师提前交流、沟通,合理安排实验时间,防止与其他班实验冲突。

5.预先给班内学生分组,明确组内人员分工职责,为实验有条不紊地进行创造条件。

6.现场器材的呈现要体现结构性,根据实验内容先后,分期分批将器材带进实验室,由小组长具体分工负责。

二、优化材料,制作器材

为了提高实验效率,教师可结合实验教学实际适当改变材料,制作实验器材。例如,山东青岛版(文中所举案例均出自该版本)小学科学教材“水变热了”一节中有这样一个实验:把木屑放入烧杯的水里加热,观察木屑在水中的运动路线,使学生理解热在水中的对流。把木屑换成米糠皮,实验现象更明显。同时,教材中的实验图片显示的烧杯是中型的,笔者把它换成小型的(100mL),用水量较少,并且用温水代替自来水,缩短了加热时间,提高了教学效率。在教学“声音的产生”一课时,实验室只有大音叉,没有小音叉,笔者自己搜寻钢丝,做成“Y”形小音叉插在泡沫塑料板上,用小木棒打击“Y”形小音叉,让学生观察、比较,容易发现音叉的振动,从而得出“声音是由物体的振动产生的”这一结论。

三、提前准备,预做实验

小学科学四年级下册“杯子变热了”有个活动:热在金属条中的传递。通过实验,学生感知热是怎样传递的,明白热总是从较热的一端传向较冷的一端。教材上的实验是这样的:在一段铁丝上每隔一定距离用蜡油黏上一根火柴,将铁丝固定在铁架台上,火柴都向下悬挂,用酒精灯给铁丝的一端加热,观察哪端的火柴先掉下来。事先,笔者根据原实验装置做了课前实验。蜡需先熔化成液体,然后滴在铁丝上,最后再黏火柴。因为蜡的凝固时间长,且熔化后黏性不大,所以火柴头难以黏得牢固。再加上蜡油黏得不够均匀,后一根黏的蜡油比前一根少,在加热时就会出现后一根火柴比前一根火柴先掉下的实验现象,导致实验结果与客观规律不符。发现问题后,就要考虑对实验进行改进,那么,用什么材料效果更好呢?于是,笔者想到修车师傅往轴承里抹“黄油”,这样就可以把钢珠黏住。何不照此试一试呢?于是,笔者向修车师傅要了一些黄油去尝试,均匀地用黄油黏住火柴头,最终实验效果比较满意。这样就从做课前实验中发现了某些实验材料的不足,通过改进或替换,实验变得更容易操作,节省时间,提高效率。例如,在做三年级科学下册第六课“空气在哪里”“空气有重量”等实验时,笔者将充好气的两只气球放置于天平上,通过观察平衡情况来判断两只气球及里面空气的重量差别。然而,一般的气球充气和不充气重量差别很小,通过天平也难以看到明显的不平衡。经过多次尝试对比,笔者决定选择壁薄、带柄和卡口且容量较大(重量相同)的两只气球作为实验材料。一只气球充气,另一只气球不充气。气球可直接卡在卡口上,这样实验就更加容易操作了,实验效果也很明显。

四、总结

通过以上实验教学实例我们不难发现,课前充分准备材料、预做实验能发现和改进实验材料的不足,改进实验设计,扫除实验中的障碍,凸显实验现象;降低实验操作难度,突破教学难点;预见、引发和利用课堂生成,强化学生创新思维,提高实验教学效率。预做实验是科学教师不可缺少的一项课前准备,也是实验教学中不可忽视的一个环节。预做实验符合“以学定教”的教育理念。

作者:杨景波 单位:山东省莱州市程郭镇中心小学

第六篇:小学科学有效实验策略研究

一、前言

观念能引导变革,而实践能发现真理。在新课标改革的今天,“科学”这一课程引入了小学课堂,并在随后的四年中伴随着学生的不断成长。它处在更新与发展中,教师除了及时汲取新知外,还要注重对传统实验有效性进行探讨,在课堂中将其思想精髓真正地表现出来。

二、激发学生兴趣,创设实验情境

前苏联教育学家苏霍姆林斯基曾在著作中提出:“训练和教养能够形成各种世界观吗?考虑一个人在教学过程所见到、所理解、所思考的东西,能够对他的心灵实施教育吗?”而在更早之前的中外教育著作《学记》和《雄辩术原理》中,同样对如何让学生对课堂学习产生热情提出了见解。科学课所传达的知识的本质是枯燥的,也是抽象的,对小学生来说,是一个很大的负担。在教育资源丰富的今天,教师可以利用多种载体与方法优化课堂教学,通过工具创设各种生动形象的情境,让学生参与到实践中来,探索不同的方法,感悟实验的精髓。实验是科学的生命,小学生又具有旺盛的求知欲,教师要思考如何将课本中静态的文字与图片更加传神地表达,如何借实验这一直观的载体来传输重要的理念,激发学生的兴趣,使他们领会科学的真谛。

三、构建和谐课堂,树立正确观念

(1)教师授课理念的形成。

在新课程的改革之下,教师已经不仅仅是班级的领导者,更是学生生活与学习中的指导者。因此,教师不仅要具备优良的品行,更要将自身的探索精神作为表率,以广博的知识赢得尊重,以良好的心态激励学生。科技发展日新月异,信息技术高度发达,教师必须不断学习新的知识,提高自身的能力,并通过多样的媒介载体传达给学生。在具体的教学活动中,学生会获得不同的经验,这种经验可能具有普适性,也可能是针对特殊的个人,没有能够完全套用的实验授课模式。因此,不能依赖旧的教条的方式、方法,而要根据实际情况与调查,合理做出调整,形成属于个人的模式,并不断调整,才能事半功倍。

(2)让学生成为课堂的主人。

科学课教学虽然内容繁杂,但对分数的要求并不过分突出。因此,教师可以选择一些轻松愉悦的教学模式,学生会更加放松和无拘无束,也能大胆地表达所思、所想。教师要注重与学生的沟通,在接触新学生时,以足够诚恳、热情的态度去面对学生,尽可能赢得他们的好感与信任,用热忱之心感染学生。只有真诚面对学生,学生才能感受到师长的重视与关心,从中获得激励与动力,更好地投入学习。另外,轻松的环境能引导思维的飞跃,而每位学生由于成长环境与个人资质的不同,会呈现出不同的状态。教师要对每一位学生的奇思妙想给予积极的评价与及时的回应,让他们从学习中感受到快乐。对待错误,不求全责备,而是要给学生以鼓励,帮助他们树立自信,让他们真正成为课堂的主人。

四、活动中追求新知,实践中培养能力

(1)以小组合作学习相互促进。

班级授课制把讲解、答疑、练习统一于课堂中,具有整体性和可控性,但其弊端也非常明显。它忽视了学生的主体作用,教师单方面灌输的倾向严重。个人兴趣与特长不能被彻底发觉,最终导致人才的单一化和天赋的消退,不能对学生的创新能力进行最大程度的培养。社会在飞速前进与发展,要求人们在集体中必须学会分工与合作,通过及时的沟通交流学习信息,以此互帮互助,实现学习效率的最大化,体现在合作学习模式中也是如此。在科学教学中,教师可以通过对学生的特定分组让学生研究具体问题。在课前,督促学生做好预习;学习时,指导每一位小组成员都参与到任务中来;学习后,通过小组提交最终的研究学习成果,让学生真正掌握需要掌握的知识。这种做法的益处在于可以调动学生的积极性,并满足每个学生的需求。它对机械化课堂模式的补充、对单一教学方法的影响,都具有深远的意义,无论是完成哪一种学习任务,合作都是必不可少的环节。在合作中,组员相互沟通,共同取得进步。

(2)以实验评价保证科学实验的有效性。

科学教育的目的,是让每一位学生都具有探索精神,能在实际生活中获得感悟与体验。若非如此,科学教学就不具备合理的价值,也不能吸引师生的目光。学校对教学工作的评价,不能仅仅是实验结果的衍生,更要让学生从中获得自我提升,才能达到教育目的。

(3)在实践中获得知识的最大掌握。

“纸上得来终觉浅”,学以致用才是教育最本质的追求。在具体教学中,教师要尽力调动学生的多种感官,有效提升学生对实验的感受力。自然界为我们提供了丰富多样的场所,我们可以选择组织课外活动或布置课外学习任务,让学生在实践中掌握真知。通过这样的努力,相信会有更多的教育者对合作教育模式的可行性,进行更深远的探索和研究。

五、结束语

从严谨的科学实验中寻找规律,从前人的研究成果中得到启发,善于探索和学习的精神与态度,贯穿着科学教育的始终。在未来的教育中,同样需要探索精神,以谋求更大的进步。如何高效地进行小学科学实验教学,是一门重要的艺术,既有客观的经验可以借鉴,又由于环境等不同而千变万化。作为一名教师,要深刻认识到自己的重要作用,结合学生的具体与实际,以充分的热情、前卫的观念,投入到教学中,才能最大限度地激发学生的潜力与学习动力,获得更好的教学成效。

作者:李洪炜 单位:江苏省新沂市阿湖小学

第七篇:小学科学光色散与合成实验改进分析

一、光的色散实验的改进

1.光的色散实验存在的不足。

在教学时,为了证明日光不是一种纯色的光,一般会安排演示实验或学生动手制作彩虹的实验。空中彩虹形成的基本原理表明,当阳光以不同角度入射到雨后悬浮在空气中的大量小水滴并进入水滴时,先发生一次折射,然后在水滴的背面以不同的角度反射,最后离开水滴时再折射一次,从而形成雨后彩虹光谱,呈现上红下紫的现象。在教学实践中,根据教材所提供的参考实验进行教学存在以下问题:方法1采用室外喷雾实验,容易受到天气因素的影响,且现象停留的时间过于短暂;方法2由于手电筒的光线不足,形成的色散现象不明显;当学生手持手电筒照射时,手会抖动;当合作探究时,学生会触碰到桌子,导致水面晃动,造成色散现象不稳定,不利于长时间细致观察。各种参考资料显示,在彩虹演示装置中,最有教学价值的应属台湾逢甲大学光电学系的细小玻璃珠示范彩虹现象的实验装置,通化师范学院物理系郑明财和于海对彩虹演示所进行的装置改进,改进装置将演示材料主体玻璃珠改为透明树脂珠。这个实验装置最接近真实的场景,效果明显,但是器材不易准备。有的教师用一颗十分大的水珠,如烧瓶或废弃的电灯泡,或者利用装水的烧杯来制造彩虹,但实验时现象不明显。还有的教师采用薄膜干涉,如肥皂膜色散演示,观察阳光下的肥皂泡,采用VCD光盘反射太阳光等方法,实验原理涉及到光的衍射和薄膜干涉现象,虽然容易形成类似彩虹的现象,但是不利于向学生解释实验原理。还有的教师利用幻灯机和三棱镜来制造彩虹,将三棱镜以一定角度放在幻灯机上方的凸透镜上,通电后,幕布上就会出现明亮、色彩饱满的弧形七彩光谱。然而,幻灯机已经被多数学校所淘汰,显然不易准备。

2.实验改进。

该课的彩虹实验,其实仅是为了说明光能分解成多种色光,因此,通过三棱镜做光的色散实验,就能达到同样的效果,较好地引起学生对白光是不是纯色的光的质疑。为了方便开展教学,我们应该选用常用的教学器材,为了方便学生观察和探究,必须使实验现象明显稳定。通过研究与尝试,笔者采用以下改进方案。首先拆下一个铁架台的竖杆,然后利用十字夹将其固定在铁架台上,此时竖杆变成了横杆。把两个十字夹固定在横杆左侧,在横杆的另一端,固定两个试管夹。靠外侧的试管夹用来固定强光LED手电筒,靠铁架台的试管夹用来固定三棱镜。在另一侧放上白色KT板作为屏幕,接下来,通过调整手电筒与三棱镜的距离,调整三棱镜的方向,这样就完成了整个装置的组装。在调节过程中,注意调节器材,保证重心,避免装置不稳。实验改进遵循就地取材的原则,选用实验室常见器材进行组装,制作简单,稳定可靠。选用强光手电筒,使透过三棱镜的光线能传播得更远,在屏幕上能形成明亮弧形的类似彩虹的现象。此外,如果调节好手电筒的光和三棱镜的角度,就能使制造出的彩虹显示在桌面上。因此,该实验还能让学生明显看到手电筒发出的光线发生了偏折,有利于学生理解色散是光线透过棱镜发生折射的现象。此外,稳定的现象有利于学生开展探究彩虹现象中到底有几种色彩、色彩是如何排列的等实验,使实验更具探究性。

二、光的合成实验的改进

1.光的合成实验存在的不足。

采用简易“牛顿盘”来探究光的合成实验,通过高速旋转圆盘,可以看到不同颜色的光好像混合在一起发生变化的现象。其原理与中国古代的“走马灯”以及现代电影的技术是相同的,即利用人的视觉暂留这一生理现象。以红蓝两色圆盘为例,当物体快速运动时,人眼看到的红色消失后,红色仍能继续保留0.1~0.4s左右,此时,又看到蓝色,结果由于视觉暂留,形成红、蓝等颜色混合的现象。显然,这个实验有两个比较大的科学性问题值得商讨,一是实验中所用的不是发光体,而是反光体,实验体现的是不同颜色的混合,而不是不同颜色单色光的混合。二是实验利用视觉暂留原理,不能直接演示不同颜色单色光的混合。

2.实验改进。

如何才能让实验的原理更科学,观察更直接、更直观呢?经过研究,笔者对光的合成进行了创新。实验需要准备3只强光手电筒,红、绿、蓝3种颜色的气球,一只废弃的白色塑料瓶。实验时,根据滤光的基本方法和原理,有色透明物体主要透过的是跟它颜色相同的色光,其他色光几乎都被吸收掉,蓝色气球只能透过蓝色的光,而红色气球只能让红色光透过,可以让学生将气球套在强光手电筒上,并用橡皮筋扎紧,打开手电筒的开关,这样就得到了3种颜色的单色光。接下来,可以引导学生在桌面上放一张白纸当屏幕,将不同颜色的手电筒打开,进行不同组合光的混合实验。为了得到更好的效果,建议将白色塑料瓶瓶底剪掉,做成类似灯罩的装置,并挂在铁架台上,再将手电筒放在瓶底,朝瓶内打开开关,这样就能更清楚地看到光的混合现象了。在教学时,可以利用手电筒制造单色光实验,帮助学生理解滤光原理和方法。利用“三原色光”,即红、绿、蓝3种色光无法被分解,两两混合可以得到更亮的中间色,如黄、青、品红等,将3种单色光等量组合还可以得到白色的光,改进后的实验装置能直接呈现出不同单色光混合后所发生的变化。光的合成实验创新解决了原有示范实验存在的问题。改进之后的实验视觉效果明显,光混合后色彩鲜艳,富有趣味性,让学生真正感受到光与色彩的无穷奥妙,实验时兴趣盎然。由于材料和实验方法具有结构性,因此,学生可以自主进行不同色光的混合,还可以通过调节不同单色光的量,变换颜色。该实验具有很强的探究价值,有利于学生通过经验积累,综合所获取的信息,通过简单的思维加工,自行建构太阳光是由不同颜色的光混合而成的解释或结论,并知道这个结果可以反复验证。这套装置在2014年全国小学科学年会上进行展示,获得了与会者的充分肯定。

三、总结