发布时间:2023-10-13 15:36:27
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二、提高教师水平,改进教学方法
生物科学专业学生的专业教学技能和教学方法主要是通过生物教学论课堂来学习,但同时每一位任课教师平时的教学方式方法也会在无形中影响着学生,所以要培养出优秀的中学教师,首先要有优秀的大学教师。可以通过各种教学活动提高教师的教学技能,如组织教师互听互评课,组织教师讲课说课比赛,组织教师走进中学调研等。我校生物科学专业学生的试讲环节和教育实习都是在大四第一学期进行,实践学习一个多月就要准备毕业进入工作岗位,时间较短,学生不能充分的锻炼,造成多数毕业生进入工作岗位后不能很快适应。所以,应该增加学生的锻炼机会,充分利用平时的课堂教学来锻炼,这就要求每一位任课教师不仅要负责传授专业知识,同时也要注重培养学生的教学技能,如挑选一些章节让学生分小组自学,制作教学课件,学生自己讲课等,教师在讲课时不能填鸭式教学,应多设计思考环节,给学生回答问题和交流讨论的机会,让学生有更多的课堂回答问题和表达的机会,尤其是胆量小的学生更应该多多锻炼。
三、优化教学内容,增强实验技能
加强专业课程内容与中学新课程的链接。在保持传统内容的基础上,加入反映学科发展前沿的知识及现代生物学的新进展、新趋势和新成果,并突出现代生命科学研究的思想、原理和方法以及生物科学技术的应用;教学中应突出和社会生活紧密联系的内容,这样一方面可以使学生感受到生物学在实际生活中的应用,增加师范生学习专业课程的兴趣,同时也会使师范生在以后的教学中能够借鉴参考相关的内容,更好地组织教学。减少传统的验证性实验内容,增加研究性、设计性实验的比例,使学生学会主动在实验中发现问题、解决问题,锻炼他们的探究能力和实验能力;同时可以让学生帮助教师准备实验,使学生有更多的实验操作机会;申请开放实验室,让学生走进实验室,提高学生的科研能力。
四、举办创新活动,激发学习兴趣
2012年5月,生物科学专业举办了生物师范生教学技能大赛,通过班级初赛,专业复赛和决赛,虽然多数学生没有取得最终的成绩,但是此次比赛让更多的学生参与进来,学生通过积极的准备和比赛,不仅增长了知识,而且积累了经验。今后还要不断增加创新活动,鼓励更多的学生参与,使学生在教学、实验、标本制作、科学研究等方面都能取得更大的进步。
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生物科学发展史既包括科学家对生命现象的研究过程,又包括科学家研究生命现象时所持有的不同观点和态度;既包括生物学理论和方法的形成演变,又包括不同学科之间的联系、科学与社会的相互影响。初中生物教学的目的就是要学生获得基础的生物学知识,领悟生物学家在研究过程中所持有的观点以及解决问题的思路和方法。因此在初中生物教学中渗透生物科学发展史的教育是非常必要的。本文结合笔者在生物教学和教研工作的实践谈一下在初中生物教学中如何渗透生物科学发展史的教育。
一、在新课教学导入中渗透生物科学发展史的教育。
在新课的教学中,如何导入新课往往决定本堂课的成败。有的新课内容正好与生物科学发展史有联系,与其想尽各种办法导入新课,还不如从生物科学发展史的角度,以讲故事的方式导入新课,即能增加了学生的学习兴趣,又能提高教学效果。比如:《植物细胞》这节新课就可以从细胞学说发展史导入新课。1665年英国物理学家罗伯特・胡克发现细胞,1759年C・F・沃尔夫在《发生论》一书中已清楚地描述了组成动、植物胚胎的“小球”和“小泡”,但还不了解其意义和起源的方式。1805年德国生物学家L・奥肯也提出过类似的概念。1833年英国植物学家R・布朗(Robert Brown)在植物细胞内发现了细胞核;接着又有人在动物细胞内发现了核仁。到19世纪30年代,已有人注意到植物界和动物界在结构上存在某种一致性,它们都是由细胞组成的,并且对单细胞生物的构造和生活也有了相当多的认识。在这一背景上,施莱登在1838年提出了细胞学说的主要论点,翌年施旺提出“所有动物也是由细胞组成的”对施莱登提出的“所有的植物都是由细胞组成的”的观点进行了补充。这就是《细胞学说》的基础。20年后另一位德国科学家魏尔肖作出了另一个重要的论断:所有的细胞都必定来自已存在的活细胞。至此,以上三位科学家的研究结果加上许多其他科学家的发现,共同形成了比较完备的细胞学说。学生通过了解这段科学史能够加深对细胞的理解,同时也会对科学家的探索精神产生由衷的敬意。
二、在实验教学中渗透生物科学发展史的教育。
有人把生物学发展史划分为三个阶段即描述性生物学阶段、实验生物学阶段和分子生物学阶段。实验生物学阶段是一个十分重要的生物学发展史阶段,因此在生物实验教学中渗透这段发展史显得尤为必要。在《绿叶在光下制造有机物》这一实验课教学中,要让学生了解1864年德国科学家萨克斯做过这样的实验:把绿叶放在暗处数小时,消耗叶片中部分营养物质,然后把叶片的一部分暴露在光下,另一部分遮光。经过一段时间后,用碘蒸汽处理叶片,结果遮光的部分叶片无颜色变化,而照光的一部分叶片显示深蓝色。科学家们已经证实,只有淀粉遇碘呈现蓝色,淀粉燃烧时能够生成二氧化碳和水,因而它是一种有机物。学生的实验是验证性的,只是重复科学家们一百多年前的做过的实验,让学生们体验科学家们探索科学知识的过程,学习他们的科学精神和科学的研究方法。
在后面讲到的有关光合作用的探究演示实验中,可以让学生们先了解1771年英国科学家普利斯特利的经典实验:1、他把一支点燃的蜡烛放到密闭的玻璃罩里,蜡烛不久就熄灭了。2、他把一只小白鼠放到密闭的玻璃罩里,小白鼠很快也死去了。3、他把一盆植物和一支点燃的蜡烛一同放到一个密闭的玻璃罩里。蜡烛没有熄灭。4、他又把一盆植物和一只小白鼠一同放到一个密闭的玻璃罩里。他发现小白鼠能够正常地活着。
普利斯特利根据实验得出了如下结论:植物能够更新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊的空气。普利斯特利用实验证明绿色植物可以改善空气的质量。
后来又经过多名科学家的近百年努力终于揭开了光合作用的神秘面纱。而在此过程中阐明碳循环的美国科学家卡尔文还获得了1961年诺贝尔化学奖。
三、在重要知识点上渗透生物科学发展史的教育。
生物的遗传和变异可以说是生物科学中十分重要的知识点,也是生物学研究发展到分子水平的一个节点。在这里有非常重要的生物科学发展史的史实,需要渗透给学生。这段重要的史实是DNA双螺旋结构模型的提出和“中心法则”。1953年美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础,推算出DNA分子呈螺旋结构。并在《自然》杂志上率先发表了脱氧核糖核酸盐结构的论文,提出了DNA为双螺旋结构,核酸链是通过嘌呤和嘧啶碱基连接在一起的。1958年克里克发表了《论蛋白质合成》,克里克推测,蛋白质合成的第一步,一定是DNA先指导合成一段RNA,然后RNA游离到到细胞质中,再去指导合成蛋白质。这里的RNA就起到了信使的作用。克里克把遗传信息在细胞内生物大分子之间的这种转移或传递规律称为“中心法则”。
通过在生物教学中渗透生物科学发展史的教育,可以让学生们了解科学家们不畏艰辛、勇于探索的动人历程,展示了知识的发生过程,帮助学生理解知识,运用知识。同时学习科学家的锲而不舍和不屈不挠的创新精神。通过生物科学发展史的了解帮助学生们学到科学家科学研究的方法,培养科学素养,为学生们未来投身祖国的科学事业打下良好的基础。
参考文献: 姚敦义.生命科学发展史[M].济南 :济南出版社,2005. 孙毅霖.生物学的历史[M].南京:江苏人民出版社,2009.
作者简介:才福明,男,汉族1967年8月30日出生 ,吉林省四平市铁东区教师学校生物学科教研员,1991年毕业于东北师范大学生物系,本科学历。多年从事初中生物教学和教研工作。研究方向:生物学科教学、教研及创新教育方面。
indent-count:2.0; layout-grid-mode:char;mso-layout-grid-align:none'>3、加强朗读背诵训练,培养语感。这学期,我在每节语文课都突出读(课文),突出积累(字词句),突出背诵(经典)。我认为,只有语言积累到一定的程度,才可能文思如涌,笔下生花。
《生物课程标准》中明确指出:生物科学不仅是众多事实和理论,也是一个不断探究的过程。《标准》倡导探究性学习,力图改变学生的学习方式,引导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生获取新知识的能力、分析和解决问题的能力。在生物教学中,我们应该转变观念,加强学生的探究性学习。转变师生角色,加强学生的探究性学习
1 树立“教是为了不教”的观念。倡导学生独立学习、学会学习。当今时代被称之为“知识爆炸时代”,知识增长和变化的加速发展使人们认识到,科学系统是知识系统,更是不断更新的过程;是认识的结果,更是探究的精神。科学在本质上并不是证实真理,而是不断更新真理。法国教育家弟斯多惠说:“一个不好的教师奉送真理,一个好的教师则教人发现真理。”在生物教学中,不仅要让学生了解一些现成的理论,更要引导学生懂得这些理论是如何获得的,应该强调的是“发现”知识的过程,而不是简单地获得结论,强调的是创造性解决问题的方法和形成探究的精神。如在上学期的生物教学中,充分利用当地的材料,在鼠妇难找的情况下,我改用蚯蚓作实验,探究蚯蚓的生活环境需要哪些环境因素。从学生的生活经验,引导学生发现问题,提出问题,小组讨论和没计“蚯蚓的家”应该具备哪些基本条件,对影响蚯蚓生活的主要环境因素作出假设。然后在小组的共同努力下,设计一个方案用以验证小组的假设。最后小组汇报和展示本小组的设计方案和建好的“家”。通过这个案例的学习,学生基本上对探究性的学习有一个基本的了解。
2 树立“学为主体”的观念。是从另一侧面强调学生独立学习、学会学习,强调“学生学习的主动性和建立自己知识与能力结构的自主性”,同时,还要强调学生在学习方面的“责任性”。所谓尊重学生的主体地位,就是要充分认识到教师是为学生服务的,所谓发挥学生的主体作用,就是要教师调动学生主动学习的积极性。把学习的主动权还给学生,同时加强学生对自己学习的责任感,不仅强调课内学习,也强调课外多渠道学习,强调学生之间的相互促进和交流。当我们的学生都努力使自己学会独立生活、独立学习,并追求独立研究能力的增长时,他们就必将成为21世纪所需要的人才学习是为了应用,知识是能力的基础,知识只有在应用的过程中才会转化为能力。
二、不断提高学生的探究实践与创新能力
科学发展的基础是创新,培养学生创新能力十实践科学发展观的关键。在中学生物中,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,这应当作为生物教师的重要目的。怎样培养学生创新能力,应成为生物教师教学研究的最重要的课题。
1 激发兴趣,唤起创新意识。创新意识是一种发现问题,积极探求的心理取向。创新意识的培养也就是推崇创新,追求创新,以创新为荣的观念和意识的培养。只有在强烈的创新意识的引导下,学生才会产生强烈的创新动机,从而充分发挥创新潜力和聪明才智,释放创新激情。而要唤起学生的创新意识,教师首先就要充分利用学生新异好奇,渴求参与、求知等心理因素,激发学生的兴趣,为创新能力培养打下良好的基础。例如例如“观察植物细胞质壁分离和复原”这一实验,课本上要求用30%的蔗糖溶液,可能会有学生提出可不可以改用不同浓度的蔗糖溶液或同浓度的其他溶液(如KCl30%)来替代?如果有了这样的疑问,就要鼓励他们通过实验来解答,同时学生也会自然而然联想到同种方法来测定植物细胞液的浓度。
摘要:中学生物教师专业化发展,是生物教师职业专业化的基础,是培养优秀中学生物学科教师的目标,发展途径是应用生物学基本观点,指导教育实践和生活;增强实验动手能力,能通过实验补充及拓展学生视野;关注生物前沿发展,并转化为教学素材;以研促教,培养学术研究能力;充分利用校本资源,提高生物学科素养;深入学生群体,不断改进教学方法。
关键词:生物教师专业化 生物学观点 实验能力 生物前沿 学术研究
教师专业化,就是教师按照工作岗位的需要,通过不断的学习与训练,获得学科专业知识与教育专业知识技能,实施专业自主,表现专业道德,逐步提高从教素质,取得相应的专业地位的过程[1]。
中学生物教师专业化发展,是生物教师职业专业化的基础,是培养优秀中学生物学科教师的目标,也是提高中学生生物科学素养的重要措施。针对学科特点和教师发展现状,拟从以下几个方面进行探索。
一、应用生物学基本观点,指导教育实践和生活。
生物学科教师专业化,应有别于其他学科教师专业化,能够以生物学基本观点指导实际便是其中之一。
除了生物学基础知识和基本技能外,在生物科学中,还包括许多朴实而又博大的基本观点,有唯物观点、辩证统一观点,用动态、变化、发展的观点观察研究的思想方法,创造性
思维等。这些基本观点不仅对学好生物学有非常关键的作用,而且对实践者的求知、生活、做人等都有指导价值。
教师应在基础知识、基本教学能力培养的基础上,通过生物学科的教育实践和工作生活,充分体现生物学科的教育价值,增强生物学科意识,促进自身的专业化发展。
(一)唯物的观点
一切生命和生命现象都有其物质基础。最初的生命是由非生命物质在极其漫长的时间内,经过极其复杂的化学进化过程演变而成的,体现了生命起源的物质性。C、H、O、N、P、S等元素组成了核酸、蛋白质、糖类等化学物质,这些物质构成了生物体(病毒除外)结构和功能的基本单位——细胞,体现了生命的物质性。生物体的生长发育、生殖、遗传变异、应激性等一切生命现象都基于细胞的新陈代谢,都可给予物质基础上的解释,这反映了生命现象的物质性。
贯彻唯物观点,建立科学发展观。比如对于生命的起源问题,能更进一步认清神创论或创世说的不科学性,为进化论的提出铺设了基垫。
贯彻唯物观点,培养实事求是,理论联系实际的工作态度。主观意识要适应客观环境,不脱离现实生活,不违背事物发展的客观规律,正确认识自己,从实际情况出发,促进自身不断发展和完善。
(二)辩证统一的观点
构成各生物体的元素都可在非生物界找到,没有一种元素是生物界特有的,说明了生物界和非生物界的统一性。不同的细胞都有相似的结构组成,体现了细胞结构的统一性。生物体结构和功能的统一性——这是生命科学最基本的观点之一,如叶绿体、线粒体的结构分别与光合作用、呼吸作用相统一。
以辩证统一观点,作为教育实践的基本理念,全面看待事物的发展和变化。例如协同进化现象,生物与生物之间、生物与环境之间既进行着生存斗争,而生物和生物之间又在相互选择,共同反正,生存着的生物也在一定程度上适应了环境,正是这种既斗争又统一的各种复杂关系,构成了生态系统,建立了动态平衡。
以辩证统一观点,正确处理个体同周围环境的关系。比如在教师和学校之间,教师个体的知识和技能水平限制着学校的发展,学校某些教学条件也会制约教师的成长。但另一方面,教师的专业化发展能使学校整体的教学水平大为提升,有利的教学环境和管理策略也能促进教师的发展。两者相得益彰,相互促进,也相互制约。作为教师个体,在充分利用学校各有利条件促进自身发展的同时也要对学校发展作出贡献,使个人和学校得以和谐共进。
(三)动态、变化、发展的观点
生物的组成物质是动态变化的——生物体的新陈代谢使生物体每时每刻进行着新旧更换。细胞和生物个体是动态、变化的——它们都有一个发生、成长、衰老、死亡的动态变化过程。细胞和生物个体的结构与生理、生物和环境的关系等也是动态、变化、发展的。
在教学实践中,能以发展的观点解释生命现象、看待生物科学发展前景和学生的个体成长;在实际生活中,能认识到社会和生活环境处于发展变化中,教师自身发展也是一个动态变化过程。
二、增强实验动手能力,能通过实验补充及拓展学生视野
高中生物实验,是该学科内容组成的一部分,对了解学科基本知识、原理、现象、发展规律等有重要作用,这就要求教师要重视理论的分析和实际操作的科学性。除此以外,还应做到以下几点:
第一,要不断提高实验操作能力,以实验检验理论,以理论知识辅助实验的改进,促进教学研究水平的发展。 例如提取DNA,教材所用实验材料是鸡血,还有没有其它的材料可替代,或更理想的材料可选择?江苏省徐州市第一中学的甄宗秋老师,改进了该实验[2]:利用成熟鲤鱼精巢作为实验材料。成熟鲤鱼精巢中存在大量细胞,其主要部分细胞核,含有丰富的DNA分子。通过对教材实验改进前后的对比,发现不仅减少实验成本和材料用量,更是提高了实验的成功率。这样,在解决某些问题时,便可应用到其中。例如:由于实验材料用品所限,有时候需要设法替代,下列各项中正确的是
A.做DNA粗提和分离实验时,用新鲜羊血代替鸡血
解析:羊为哺乳动物,血液中成熟红细胞没有细胞核,DNA含量极少。
而学生可能会问,那可用什么材料替代?以上的实验研究结果便提供了参考答案。
另外,还要能够会用实验,借此促进学生对知识的理解和再现,拓宽知识面,提高对生物学科学习兴趣。比如,利用证明光合作用产物有淀粉的实验制作印有图象的叶片,方法是在暗处理后取一张底片放在叶上,叶底托一张黑纸,再用夹子将两块玻璃上下夹住叶片,使底片与叶片贴紧,阳光下晒3~4小时,其它步骤相同。最后,将此叶片晾干、压平,系上彩带就成为一张有像的树叶书签。通过实验,不仅让学生实践了光合作用发现过程经典实验的设计,而且还能助长兴趣,提高实验应用能力。
三、关注生物前沿发展,并转化为教学素材
生物是不断变化发展的学科,前沿科学既是对已有知识的补充、发展、修正,也是学科探索精神的体现,它完善了学科的知识体系,增强了其实用价值,也激励着生物人不断进取、向上、敢于挑战和实践。
例如在免疫治疗的教学过程中,结合单克隆抗体技术,向学生介绍新兴科学技术在实际中的应用;在讲到低温只是使酶活性降低而不是丧失时,引用美国提出的人体冷冻技术,让学生从理论和技术等方面就冷藏后的人还能不能复活进行讨论;我国神七问天带去的植物种子,在太空高真空、强辐射、微重力的条件下,能提高基因突变的频率,从而获得新型品种,是诱变育种的一个重要实例。
对前沿知识的了解和掌握,是高中生物教师专业化程度的重要标志。没有对知识的更新,意味着陈旧落后,祸害学生,没有对知识的补充,意味着停滞不前,耽误学生。发展中的教师应与发展着的学科息息相关,以学科的发展武装头脑,以学科的进步促进能力的提高,与时俱进,具有鲜明的时代性。
四、以研促教,培养学术研究能力
学术研究是借助已有的理论、知识、经验对科学问题的假设、分析、探讨和推出结论,其结果应该是力求符合事物客观规律的,是对未知科学问题的某种程度的揭示。
作为发展中的教师,特别是自然学科的中学生物教师,应该抱有对周围事物极大的好奇心和探索欲望,要知道,书中的“理”来自自然,书中的“例”也源自自然,学科的发展更是依赖于自然。要能够利用生物学科观点、规律解释身边现象,还要能够从身边小环境反衬学科理论,使之相互促进,不断发展。
学术研究的方法有很多,其中包括调查法。例如,在校本课程的研究性学习中,我带的几个学生的课题是:金中百年老树的调查。经过资料查找和对相关人士专访等,整理出来的调查报告不仅反映了金中校园百年老树的命运变迁,总结了环境和人类活动等对校园小生态环境的影响,也从另一侧面以小见大,映衬了潮汕地区百年老树的管理情况和受重视程度,进而为可行性强的管理保护措施的提出了提供了参考。
调查中还整理了部分植物的特征,拍摄了大量的植物照片,这些都可补充教学素材库。
除此之外,还有实验法,能够围绕一个课题展开探索,提炼结论,对生物学科发展起着推动作用。
大自然就是一本厚厚的教科书,它为学习者现出科学神秘的面纱,也引领好学者通往知识的殿堂,但前提是得先打开这本书,并通读它。走进课本,更要能走出课本,接受自然神圣的洗礼。
五、充分利用校本资源,提高生物学科素养
学校这一小环境,是一个复杂开放的生态系统,中学生物教师要关注并了解校园的生态环境特点,要能为校园的规划提出有建设性的意见。比如校园绿化,如何根据地域气候、土壤和建筑环境特点,种植旁道树和花圃草坪,生物学科教师对此要加强认识,并形成一定的见解,不断提高生物科学素养。又如生物园,是生物学科的第二课堂,也是教师发展、提高的重要园地。
六、深入学生群体,不断改进教学方法
很多人对教师职业都有这样一种看法:教书若干年,就是重复同一个内容、讲同一番话若干次。如果不在教学方法上求变,因材施教,那岂不成了教书机器。中学生物教学的根本,还是回到学生群体。学生对学科的态度、知识水平都将影响教学的效果和教学方法的选择。
了解学生的方法很多,可以是通过作业和测试分析,课堂提问和观察,谈话聊天等,也可以是学生疑问的解答,这一点非常重要,一方面,学生的问题体现了其知识水平和认知障碍,另一方面也反映教师知识结构的盲点,或学科内容与现实的矛盾,或学科间的联系等。中学生物知识系统,尚不是很完善,基础知识和高等教育内容仍需进一步磨合,教师知识结构也需要不断整合和磨合;生物学科作为一门自然科学,不能脱离现实,学科理论和生活生产实际要建立合理联系……教师虽然在教学工作中也在不断发现、积累和扩充,但毕竟能力和精力有限,能借助学生的参与,就好像延伸了一个个触角到社会、生活的很多角落,能由中得到启发,不仅让教师了解学生,也让教师了解自己,并得以不断提高。
对学生问题的解答,可以解决学生存在的疑难,在学生中树立威信,增强学生对教师的信任;整理学生提出的问题,能够完善教师的知识体系,提高学科素养;综合学生普遍提出的问题,能更好地进行教学方法的选择,适时而教。例如必修Ⅲ人体体温的调节部分,有这样一个题目:对于高烧不退的病人,可采用一些辅助治疗措施降低体温。下列措施中不正确的是( ) A.加盖棉被,增加排汗量 B.在额头上敷一冷水浸泡过的毛巾 C.用酒精棉球擦试四肢等部位 D.适当撤减衣被, [答案]A。而学生在实际中的认识是:发点烧,吃了药蒙上被子,出出汗就没事。这个问题如何解答?
这体现了知识和实际应用的联系问题。针对这种情况,我个人也查找了一些资料,发现竟是个普遍存在的疑问。课堂上,我没有把我的看法直接告诉他们,而是让学生谈谈退烧的一些经验和经历,很多人都提到家长采用蒙被出汗的方式,而有的用酒精擦身,有一女生回想起不久前发烧,医生嘱咐不能穿太多衣服……结合查找资料的情况,发现:蒙上被子出汗是家长的做法,医生的建议是适当撤减衣被。高烧不退,可以通过物理方法帮助散热,如果再加盖衣被,更不利于热量的散失了。而对于低烧且代谢未出现紊乱时适当加盖衣被,能促进出汗,加快散热,但高烧不退,这种做法适得其反,可能会使病情加重。所以当出现高烧时,要注意情况的区别,不能盲目。
参考文献:
[1]傅道春 教师的成长与发展 北京:教育科学出版社 2001.7(2005.5重印),95.
二、案例描述
新课程体系下的人教版必修第一册第四章第二节《生物膜的流动镶嵌模型》,内容编排上有很大变化。旧人教版教材采取直接展示细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质,磷脂的双分子层排布,以及直接表达细胞膜具有选择透过性的功能特点,学生也没有去细想为什么磷脂要排成双分子层?单分子层不行吗?更没有人深刻的体会到细胞膜的这种结构特点决定的功能特点。然而新教材并没有直接展示这些知识点,而是通过一段生物史的介绍━━对生物膜的探索历程,让学生重走了一遍科学家的探索之路,在考虑当时现有的技术水平和已有的知识背景下,逐步自己总结出生物膜的结构并完善,并在此基础上理解生物膜的结构特点和功能特点。
本节内容授课要想达到好的效果,仅有新课程教学内容的精心编排还不行,还依赖于教师的精心组织。教师必须多花心思组织课堂,利用生物发展史中的实验对象、实施方案、观察统计对象、结论设定相关节点设置问题串实施探究性教学。让学生的自主探究和合作探究过程中有章法、有目标、有适切性评价,而不是机械的记忆,从被动接受到主动探究,这样才能从中找到乐趣和成就感,也就不会觉得枯燥。
首先,融合生活情境元素,激发学生主动构建知识的热情
贴近生活引入问题:若给三种材料:普通布、塑料袋、弹力布,你会用哪种材料做细胞膜的模型?为什么?体现了什么观点?学生大都都会选择弹力布,认为弹力布有弹力可以让一部分物质通过,体现了细胞膜的选择透过性,也能答出体现了结构与功能相适应的观点。这时我借势追问:那么生物膜究竟是怎样的结构才使它具有选择透过性的功能呢?将学生引入到本节课探究重点。然后师生互动,从欧文顿试验中,学生都能捕获“膜是由脂质组成的”这一结论,还有很多问题并没有理解,我在此有几个设问:①对“欧文顿实验”,最初实验得到生物膜是由脂质组成的,是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定?②在推理分析得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗?③为什么一开始不对生物膜直接进行提取、分离和鉴定呢?④思考技术对科学发展起什么作用?学生将这几个问题思考清楚后,会理解当时只能得到这一推测的结论,因为还没办法提取到细胞膜直接分离鉴定。
其次,思维节点设疑引入 巩固发展学生生成资源
根据欧文顿的推论,细胞膜除了脂质外,还有没有其他成分呢?过渡到脂质和蛋白质怎样形成细胞膜呢? 学生阅读课本,从这一实验:从红细胞膜中提取脂质,铺成单层分子,发现面积是红细胞膜的2倍,可以得出细胞中脂质分子排列成连续的两层。但学生并不知道如何排布以及为什么排成两层?这时我只提供磷脂结构示意图,简单介绍磷脂是一种由甘油,脂肪酸和磷酸所组成的分子,磷酸“头”部是亲水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。请学生自己展开大胆想象,推测以下问题:运用相关的化学知识解释为什么磷脂在空气――水界面上铺展成单分子层?并画出如何分布的示意图。通过这一问题,学生理解了磷脂的特点。接着解决下一问题:生物的结构和功能是相适应的,在细胞膜内外都是水环境条件下,细胞膜的磷脂分子排成一层行不行?细胞膜的两层磷脂分子可能怎样排布呢?形成什么样的结构呢?
学生对这三种模式选择不一,最后意识到细胞膜内外都有水这一特点,而磷脂的头部是亲水的这一特性,学生能自己理解并记住应该选第一种模式图,整个排布可以用右图表示,这样也就理解了磷脂双分子层。
再次,问题串层递演进 丰富延展学生思维视野
我接着带领学生思考:磷脂排布方式清楚了,那蛋白质如何排布呢?学生阅读课本能找到罗伯特森提出的“生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构”的观点。很多学生也许也接受了这个观点,这时我反问学生:能否用刚才的观点解释以下现象呢?例如细胞分裂、草履虫的运动和分裂、成熟植物细胞的质壁分裂与复原现象。最后师生一起解决,学生也能理解若把生物膜描述为静态的刚性结构,这显然与膜功能的多样性相矛盾。随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究,科学家对蛋白质的位置也提出了准确的说法,指出蛋白质不是全部平铺在脂质的表面,有的镶嵌在脂质双分子层中。
紧接着问题递进:有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的吗?假如做实验应该采用什么实验方法来判断?如果是同学们自己做这个实验,大家又会从中得到什么结论呢?同学们经过仔细分析加上阅读课本,很自然就过渡到了下面这个实验。实验:将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后,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荧光抗体均匀分布。从实验结果表明细胞膜具有流动性。学生根据我设计的问题串自然领悟了这个实验的实验方法:用不同荧光染料标记不同膜蛋白,并且找到观测指标分析得出结论:通过观察不同荧光的分布情况得出细胞膜上的蛋白质是可以运动的。最后引申出细胞膜具有流动性。
最后,知识信息转换实践 厚实学生主动构建知识内化评价
学生经过对这一段科学史的自我探究,自己也能画出细胞膜的分子结构示意图了,并且还能描述出成分主要包括磷脂和蛋白质以及它们各自的排布方式,这样排布的原因也能理解。因为理解了,后面关于生物膜的流动镶嵌模型的基本内容就可以理解记忆和灵活运用而且不容易遗忘。更重要的是,对学生而言对这些知识点不是靠死记硬背而得来,都是通过自己重走科学家道路分析而来的,学生在这个过程中投入了极大的热情和兴趣,获得了很高的成就感。学完这节内容后,我还布置了一个课外活动:让学生自己选择生活中的素材自己制作一个生物膜的流动镶嵌模型,课后学生分组采用泡沫盒,牙签,橡皮泥,萝卜等自己身边的材料,形象准确的制作出了符合生物膜结构特点和功能特点的物理模型。
三、案例反思
生物学是一门以实验为基础的科学,有关生物学的重大科学发现也都是经过大量的探究实验而获得的。新课程教学中更注重探究、操作及自我发展等实践能力的培养,倡导探究性学习。因此,如何发展学生的实验探究能力也是新课程教学的一项重要任务。当然,学生的实验探究能力不可能通过短时间的强化训练就能达到课程要求,而应该是在日常的学习过程中逐步得到发展和提高的。这就要求高中生物教师要注重日常教学中有关实验探究内容的教学,抓住每次机会,重视实验探究过程和方法的指导,培养学生的探究兴趣,循序渐进地的提高学生的实验探究能力。而课本中的生物科学史为我们培养学生的的探究能力提供了很好的素材,教师应该学会利用课堂教学中的科学探究史,激发学生的探究兴趣,培养学生的科学探究精神。“兴趣是最好的老师”。要提高学生的实验探究能力,首先要给学生乐于探究的动力,而动力来源于兴趣。因此,激发学生的实验探究兴趣是培养学生实验探究能力的重要前提。因此我们作为教师,自己对待课本中有关生物科学史的内容时,不能简单对待,引入时应该融合生活情境元素,激发学生主动构建知识的热情。
二.生物医学工程学科类型
生物医学工程学是理、工学科和生物医学相结合而发展起来的交叉边缘学科,涉及的领域十分广泛,与其他诸如材料、信息、电子技术、计算机科学关系密切,并在不断发展之中.根据学科具体内容可以分为:因为生物医学工程学科具有其他学科所没有的特点,我国仅设一级学科不设二级学科.
1.信息技术型生物医学工程(InformationTeehno一osyBiomediealEngsneering:IT一明E.)其知识体系的组成特点是以电子技术、计算机技术、信.息处理技术的知识为主线,以生物医学方面相应的领域为交叉、结合对象,对其中的问题进行研究.
2.材料技术型生物医学x程伽aterialTeehnologyBiomedicalEngineering:盯一翎E)其知识体系包含材料科学、生物技术、力学、化学、生物化学、信息和计算机技术、医学和生命科学的墓本知识,主要研究对象是生物材料和人工器官,包含新近发展起来的组织工程.
3.生物技术型生物医学工程(BiologiealTeehnologyBiomedicalEngineering,BT一BME)在生物医学工程发展的同时,由于分子生物学的发展产生了生物技术,使得生物医学工程与生物技术交叉结合.美国实验生理学学会联合会(F^SEB)对未来医学发展的分析是“分子医学将在2020年成为人类健康的基础.分子医学的实践将包括新的预防方法、新的诊断方法和新的治疗方法,新的治疗方法将直接针对造成疾病的分子、细胞或生理缺陷.这些新医学方法的墓础将是精确的和无创的成像及诊断技术,……”,这充分说明了在新的时期,生物医学工程必然和分子水平的诊疗技术交叉结合,也就是说生物医学工程必然和生物技术交叉结合,因此必然会产生生物技术型的生物医学工程.其知识体系包含数学、计算机技术、信.息技术、生物学、分子生物学、遗传学等等.
4.生物医学研究型的生物医学工程(BiologiealMediealstudyBi二。dicalEngineeringBMS一BME)由生物医学工程的定义和它的研究内容知道,我们要为深入研究生命过程的规律,揭示生命的本质.因此这类学科的着眼点和落脚点不在于应用,而在于用目前的一切科学技术的理论、方法、技术以某一生命过程为研究对象.所需的是所有理工科、生物学、医学、哲学知识的交叉融合.
5.医疗器械产业型的生物医学工程伽ediealDevieesBIOfnedicalEngineering:MD一BME)生物医学工程所有的研究的最终目的是以各种不同的产品服务于社会,在各种生物医学工程产品中,医疗器械(含各种医疗仪器、医疗设备和耗材等)产品占有很大比t.要过渡到产品必须有由实验室研究到产业化过度的研究阶段,就会形成产业型的生物医学工程.其知识体系包含电子技术、计算机技术、精密机械、生物医学的基本知识、管理学、市场经营等.以往我国医疗界械产业化的发展较发达国家滞后,就是因为这方面的力t相对薄弱,因此一方面应该在医疗界械的公司强化这方面的建设,另一方面应加强高校、研究所与企业的交叉结合.科研成果的产品化研究在医疗界械行业显得尤为重要。
6.在医院中的生物医学工程-----一临床工程随若科学技术和现代医学的发展,生物医学工程对促进医学科学的发展起到了很重要的作用,尤其是在医院的建设和发展中所起的作用更为重要,所居的地位更为明显.医疗机构为了满足社会的需求,在医疗市场的激烈竞争中求得生存与发展,就必须加快自身的现代化建设,在这一进程中,生物医学工程的分支学科一一临床工程已成为现代化医院不可缺少的组成成份,将起到举足轻重的作用.临床工程师、医生和护士共同构成现代化医院的三大支柱川.临床工程在医院中的发展是一个值得关注问翅.临床工程的定义:前面讲过生物医学工程学是一门新发展起来的交叉性学科,它研究内容非常广泛,从纵向看,生物医学工程学的组成除了研究开发以外还有一个重要的组成部分,就是在医院中应用生物医学工程的所有成果---一临床工程,临床工程则是为了利用现代科学和工程技术知识,将现代的生物医学工程学的新技术和成果安全、可东地应用到临床,以提高医疗水平为目的的一个生物医学工程的学科分支.那么,什么是临床工程呢?目前,一般认为在医院中医疗设备的维修管理就是临床工程,我们认为,在医院中所有为了提高医院医疗水平而应用现代工程技术的工作都应该属于临床工程的范畴.在医院临床工程墓本上由五大部分组成:一是以医疗设备的全程技术管理为主,解决医院装备现代化中技术、设备、质t保证和经济管理方面的问题,包含了医院中的设备工程和设备管理工程;二是医疗信息的现代化管理-一Hls(HospitalInfor.tionsystem)系统:使用计算机和通讯设备采集、存储、处理、传翰和翰出门诊、住院息者医护和管理信息,包括临床辅助科室的信息,形成网络系统,实现信息共享,提商医院工作质t和效益;三是和影像存档和通讯--一P^cS(Pict盯e^r。hi,ing.eo二unie。tson:system,):是医院用于管理医疗设备如CT,MR等产生的医学图像的信息系统;四是远程医疗网络系统等:远程医疗就是利用电子通讯网络以电子信号来传递有关医学诊断、治疗、护理、咨询及教育等的信息及数据,其即可以为偏远地区的息者提供医疗服务,也可以作为医生之间进行交流的有效工具;五是参与临床的诊断与治疗一线工作的工程技术:例如放射治疗计划的制定、虚拟手术、理疗和康复等等.临床工程与生物医学工程研究开发是两个紧密相连的必要环节,又具有各自的发展规律.因此,我们既要重视前者的发展,也要重视后者的发展,在医院中更应将后者放在发展的重要的地位.
三.国内外生物医学工程教育棍况
科学与学科有非常密切的关系.科学自身的规律决定学科的规律,科学发展决定学科的建设和发展,当然,学科的建设反过来形响科学的发展.随若人们对健康的关心程度的增加,医学上疾病分析、诊断、治疗和康复等方面的仪器设备逐年增多.因此,在教学科研单位需要有研究人的生命的物理原理、控制过程和研究新的检测、监测生理、生化物理指标的原理、方法、仪器设备;在工业部门,需有设计、制造适于医护人员操作和人事科医学要求的仪器设备的工程师.在医院里,需有掌握医学设备的均t和维修以及培训使用这些设备的人员的工程师;这就要求有一个系统地培养生物医学工程师的教育计划.生物医学工程师要用工程学的方法来解决生命科学上的难题,因此,要求有一些涉及生命科学和工程学的交叉训练,使得学生既要性得工程原理,又要了解如何应用知识来解决生物学和医学上的问题.二十世纪50年代,随着生物医学工程科学研究的发展,产生了生物医学工程学科.由于科学研究的需要,在国外生物医学工程学科发展的最初阶段,是趋向于培养博士水平的高级人员.后来由于注意到实际应用,产生了硕士和学士水平的教学计划.
1.国外高校生物医学工程专业的情况
目前发达国家的很多大学都设有生物医学工程系,仅美国就可在Inter网上查到近百所大学生物医学工程系的主页.《共国新闻》及《世界报道》两媒体2002年联合公布的生物工程/生物医学工程领域最佳研究生院的排名(根据设施、人员、研究成果引用系数等)前十名的学校。.设有叫S方向与BT的较多.以研究生教育为主,本科为附在我国,涉及生物医学工程专业最早的是中专教育、大专教育(1,60年成立的北京商学院就有医疗器械系),真正的生物医学工程学科开始于70年代未,19,8年国家科委成立了生物医学工程学科专业组.从此生物医学工程作为一门独立的学科在我国很快地发展起来.经二十多年的发展,目前全国己有近几十所高校建立有该专业,这些高校均系国内工科、理科、医学的著名院校.我国生物医学工程学科的墓本情况见表2从以上可以看出我国的生物医学工程专业发展非常迅速,据不完全统计,52个院校设有生物医学工程专业,其中有37个理工或综合大学,15个医科院校.
2.我国离校生物医学工程专业的情况分析
(1).我国生物医学工程专业与国外生物医学工程专业的共同点①学科发展迅速国内外高校生物医学工程专业发展十分迅速,国外从20世纪60年代起步,70年代、80年代迅速发展•国郎20世纪’0年代末,8。年代初仅有几所高校建立生物医学工程专业,短短二十年就发展到50个院校建立该专业.②从比较知名的重点院校开始形成辐射美国约翰霍普金斯大学、加利福尼亚大学、麻省理工学院、宾西法尼亚大学、华盛顿大学、密歇根大学等都是较早建立生物医学工程专业的.我国清华大学、浙江大学、西安交通大学、上海交通大学、东南大学、中国科技大学等都是我国著名的科研水平很高的大学,也是我国首批建立生物医学工程专业的高校.③生物医学工程专业的学科以研究生教育为主在国外,很多大学招收研究生的数t超过本科生的数t,研究生的来源更强调从理工科或生物医学专业中选拔.在我国50多个生物医学工程专业中有17个博士学科(14个也收本科,3个仅招收硕士、博士),6个博士后流动站,5个长江学者学科,11个招收本科、硕士,8个院校仅招收硕士,U个院校招收本科、2个招收大专.这充分说明生物医学工程专业教学和科研相比,生物医学工程科研占的比重更大.
3.我国高校生物医学工程专业与国外的不同点(差距)
近年来我国生物医学工程教育发展很快,如前所述建立本科教学的至少有35所院校,通过分析不难发现:①学科模式(研究方向)设!较少所有开设生物医学工程本科专业的学校都是以电子、信.息、计算机应用与医学结合为目标,只有个别学校在培养目标中增加生物材料和人工器官方面的内容.本科教育的专业设!面比较集中在IT一明E,没有川S一SME,各院校的研究生培养(科研方向)基本以生物医学信号的检测处理、医学成像、医学图象处理、医学仪器研究为主,部分涉及到分子电子学、分子光子学、生物力学、生物医学材料、人工器官、组织工程等方向,只有少数大学比较集中在纳米材料、生物医学材料及人工器官、生物医学图像处理.研究生培养的专业面比本科生的专面相对宽广.与生物医学工程专业搜盖面相比显得专业面过于窄.而国外的专业设t显然比我们有优势.从表1中可以看出有很多“生物移植、心血管电生理、脊健损伤研究、功能生物技术、心肺动脉、临床整形外科研究、临床整形外科研究、细胞影像、疼痛神经生理、分子及细胞生物、重组蛋白质表达、药物传输、.生物界面现象、生物热传递、麻挤研究、听觉研究、神经肌肉研究、神经系统分析、视觉研究”一的研究方向,在我国,这些研究方向都被认为是生物医学的研究内容,而不是生物医学工程的研究内容.②以科研带动学科的特点不如国外突出我国本科教育有进一步扩大的趋势,有些没有科研方向的学校纷纷设立生物医学工程专业③没有重视传统中医工程研究④生物医学交叉结合的程度我们不如国外,我们的叫E没有研究生命系统的就是个证明.
4.就业问题
生物医学工程师的就业前景是广阔的,主要就业单位是研究机构、公司和医院.研究机构可以是研究所或大学里的研究中心,他们从事设计和研制医院里所铸的很专门的新设备,也有一部分作为外科或生理研究组的成员参与复杂电子系统的选择使用,也可以研制新设备公司,可以是仪导及制药公司,他们参与新的医疗仪器以及医学及生物学研究用的仪器的研制和生产.他们能够决定一种新的设计是否有藉要,有梢路,能否满足各种要求并符合政府的法律规定,他们也可做为公司产品的推销及售后服务工作.在医院里,他们从事自动化、研制实验室用计算机,病人一一计算机的接口以及有关计算机软件.他们也可以在某一科室〔例如:内科、外科和临床实验室工作),也可以在医院里直接经管生物医学工程部门的工作.他们是医院中工程情报的主要提供者,负贵所有仪器的使用、维修和采购的任务,研究分析和处理数据的方法.生物医学工程师亦参与许多国家研究计划,如在空间计划中设计遥测装I,生命维持系统,人一一机接口设备以及参与空问医学.他们也参与国防计划,环境研究,也可做为环境开发及污染、医院自动化方面的顾问等.
5.生物医学工程专业的继续教育
生物医学工程专业的高等教育与国外相比起步较晚,但经过近20年的发展,现已形成较完菩的学科体系,开设了大专、本科、硕士和博士研究生教育层次.而我国生物医学工程专业继续教育发展较慢,在国家成人教育专业目录中还没有该专业.我校1,%年首次在全军开展了生物医学工程专业专科升本科的函授教育,现已招收7届学员,深受全军各医疗单位技术人员的欢迎,目前地方许多医院有关技术人员也来信询问要求学习.我们认为在新形势下,生物医学工程专业继续教育有着广泛的前景和开展空间.主要原因是:
(1).随着科学技术和现代医学的发展,医院各种诊疗技术和设备越来越多,高新技术和自动化程度越来越高,如果没有生物医学工程专业技术人员的有效参与,现代化医院不可能有现代化的管理和诊疗水平.
(2).从医院实际看.医院医学工程科、信息科、放射科、放疗科、超声科和理疗科的临床工程技术人员是生物医学工程专业专业本科毕业的为数不多,大都是本专业或相关专业大专毕业,知识结构和实际水平很难适应未来的发展需要,必然有一个知识更新、技术提高的问题.
(3).以现代科学技术为核心的、建立在知识和信息的生产、存储、使用和消费之上的经济称为知识经济时代,知识经济时代的到来对现代化医院的科技水平、人才综合素质和创新能力有了更高的标准.开展生物医学工程专业继续教育,必须满足实际,若眼未来,在教育观念、人才培养目标、教学内容和教学方法等方面进行大胆探索.
6.在医学院校内开设生物医学工程专业的特点
生物医学工程专业是一门工程科学,它要求有深厚工程墓础知识,学生的大部分时问都是在学习工程知识,因此,很容易认为在工科院校开设此专业有优势,在医学院校开设这个专业有很大困难.经过几年的实践,我们认为在医学院校办生物医学工程专业.开始时要建立起一整套的工程葵础课教研室和实验室,,这样需要的经费、人员较多,起步比较困难,但只要具备了墓本条件,会有很多优势.
1 提高生物学科阅读素养,促进学生自主学习
绝大多数教师都非常重视学生的自主学习过程。然而,在实际教学工作中,往往由于学生缺乏良好的生物学科阅读素养而难以落实或深入到一定的学科知识本质。而目前在生物教学中往往出现这样的情况,学生在课堂上很少自己去认真仔细地阅读生物知识,即使阅读也只是浮光掠影式进行的阅读;或是阅读生物学科教材和阅读小说、故事一样跳读和浏览性阅读;或是直奔主题式的阅读。相当一部分学生在阅读时喜欢带着问题直接找答案。教师在教学中往往也不重视阅读,没有提高学生生物学科阅读素养的意识,只注重课堂深入浅出的讲解,认为与其在阅读上浪费时间,不如将教材内容“掰开了,揉碎了”讲给学生听,这势必影响到学生自主对教材的思考和理解。这一现象不解决,那么提高学生自主学习能力,变被动学习为主动学习,培养学生可持续发展学习则成为一句空话。
为此,教师必须有计划有步骤地培养学生生物学科阅读素养,指导学生在生物文本的阅读过程中,如何发现问题,深入思考、认真分析,解决问题。培养学生自主学习生物知识前提就是学会阅读生物文本资料,提高生物学科阅读素养。如伴性遗传,学生要完成这部分内容的自主学习,必须要有对这部分内容深入思考的阅读,理解知识的本质,并能应用于实际,解决具体问题。否则只是表面内容的识记不是真正的生物知识的自主学习,也达不到生物学科发展对学生的应有要求。这就要求教师通过各种教学设计提高学生带有生物学科特点和学科思维的阅读素养。
2 提高生物学科阅读素养,锻炼学生学科思维
近几年的江苏高考和各地模拟试卷的质量分析表明,构成一些学生感到解题困难的主要因素之一是他们的学科阅读素养的不足,往往导致题干信息不能有效提取,图文信息不能很好地把握和转化,知识不能有效地整合和迁移。按照认知学习的说法,阅读是一种知识的重建过程。生物学科里的符号、公式、方程式、流程图、示意图、表格等内涵丰富,具有一定的抽象性,同样需要相应的学科思维的阅读才能理解、转化新知。因此,带有生物学科特点的阅读是生物学习活动形式之一,是生物学科思维构建的基础。
对于生物学科而言,有效的阅读是建立生物学科知识模型和解决生物学科问题的语言基础。提高生物学科阅读素养有助于学生生物文本阅读技巧与能力的发展,有助于学生生物学科思维的形成与转换,有助于培养学生提取、整理、整合信息的能力,分析、解决问题的能力,从而提高学生的学科思维能力。
例如很多课本生物学知识的内在逻辑关系就能很好得体现生物学科思维,如光合作用探究历程。阅读这些资料的本身就能使学生对如何进行生物科学研究和生物学科思维的过程有了一定的思考。这样的内容的深入研究有利于学生提高生物学科阅读素养,掌握生物学科方法,锻炼学生生物学科思维。
3 提高生物学科阅读素养,提高生物课堂效率。
教师在课堂上必须十分重视提高学生生物学科阅读素养,运用多种形式对学生进行阅读技能训练。
对于学生来讲,学习压力使得不能有很多的时间进行学科阅读训练,同时学生的思维惰性也影响学生的学科阅读活动。此时,教师需要在学生阅读前,提出一些指向明确的问题,让学生带着问题去阅读、去思考。学生通过阅读有关资料、去找寻问题的答案,在任务的驱动下,使阅读更有效。
如在教学中教师随教学进程可提出问题让学生阅读一个或几个重点的相关段落。为了使学生对所阅读的重点段落做到字斟句酌,要常变换形式提出问题让学生阅读思考。如阅读减数分裂概念时,可提出这样一些问题:① 什么样的生物进行减数分裂?② 什么时候发生减数分裂?③ 减数分裂的结果和有丝分裂有什么不同?④ 染色体减半发生在在第几次分裂?⑤ 除数量变化外染色体种类的变化有什么规律?这些问题会使学生产生强烈的好奇心,学习兴趣极浓。教师指导学生阅读教材,使他们带着问题听课,这样就能很容易地突破难点,掌握重点。同时注意前后知识的联系,使学生在旧知识基础上掌握新的知识,既提高了课堂效率,也可促进学生生物学科阅读素养的提高。
4 提高生物学科阅读素养,实现生物知识的高效建构
具备一定生物学科特点和学科思维的阅读可以控制和调节学生主体的注意力和信息加工过程,从而提高生物知识的建构效率。
前门小学实施寄宿、走读双轨制办学模式至今已有20年。现在,越来越多的家长为孩子选择了寄宿学校,他们不只关心孩子的学习成绩,更关注孩子的个性发展和人格的形成,特别是在心理状况和生活自理能力等各方面,有着很多期望和要求,这给寄宿制学校提出了新的课题。
寄宿学生,周一至周五全天候在校园中过着集体生活,没有了父母“无微不至”的照顾,自然而然地要学会自己管理自己。生活课程,是以“第二家庭”教育模式引领,教会学生基本的生活技能,培养学生自理、自立、自强的生活理念,提高学生自觉、自护的生活能力。其重点在于对学生生活自理能力和积极自立的生活态度的培养。而生活课程的研究,就是为落实这一培养目标而开发、完善相应课程载体的过程。
根据学生年龄特点,设置年段课程重点
小学阶段从一年级至六年级年龄跨度较大,不同年段学生,有不同的认知水平和需求,因此根据学生的年龄特征和实际能力水平,低中高三个年段的课程目标、培养侧重点各有不同。
1.低年级——注重自理能力的提高
低年级特别是刚入学的孩子,只有六七岁,我们会对他们进行生活训练,让孩子尽快熟悉学校,适应住校生活。对于他们的训练不仅包括穿衣服、叠被子、系鞋带、洗漱等生活技能的指导,还包括了团结友爱的品德教育、自己事情自己做的劳动教育、不做危险动作的安全自护教育、盐水漱口饭前洗手的防病知识教育等多个方面。生活技能的传授课程化,是培养学生生活自理能力的有效途径。
2.中年级——注重良好习惯的培养
培根曾说过:“习惯是一种顽强而巨大的力量,他可以主宰人生。因此,人应该自幼年就通过教育去建立一种良好的习惯。”中年级的孩子从低年级向高年级过渡,有研究显示,从中年级开始,学生进入少年期,开始独立地自我评价,并出现分化。随着年龄的增长,他们的依赖性逐渐减少,但自控能力又尚未发展,自制力和坚持性呈下降趋势。此时,积极处事、理解合作、珍惜时间、勤劳节约、自己的事情自己做、待人接物有礼貌等良好习惯的培养和强化就成为了生活课程的主要内容。引导学生养成良好的学习、生活习惯,在于细化和坚持,这对于学生未来的成长非常重要。
3.高年级——注重心理生理的辅导
小学高年级学生正处于由儿童期向青春期过渡的关键时期,也是心理发展的骤变期,易产生烦恼和焦虑情绪。此阶段教师应将更多的精力转向对学生心理健康发展的关注和及时的心理调适,通过心理课程和对学生个体的关注,让学生感受到赏识、师爱、信任,引导学生做到不讽刺、不挖苦、不抱怨,帮助学生建立群体意识和良好的人际关系。
高年段也是多数女生和少部分男生逐渐进入青春期的阶段,生理上的一些变化,也会使他们产生焦虑、自责、恐惧等反应。适时开设生理卫生课,由校医老师对男、女生分别讲授青春期的生理卫生常识,引导和帮助学生养成良好的卫生习惯,正确看待身体的变化,对于消除紧张心理,放松心态,以及身体的健康成长都非常有益。
除了按不同年龄安排不同的课程,我们也会安排通识课程。营养健康课程就是面向所有学生的,由校医有针对性地主讲膳食营养,意在帮助较胖和较瘦的学生消除挑食、浪费的不良习惯,合理搭配膳食。
采用多种有效途径,推进预期目标达成
课堂教学是知识传授最有效的、最基本的途径之一,生活课程既可以采取集体授课的形式,在指导中给学生讲清要领,也并不拘泥于这种单一的模式。
学生是活泼好动的,一切学习活动都必须让学生亲自参与,任何能力的形成都是在学生实际操作和活动中完成,低年级的“快乐贝贝”穿衣比赛、叠被子比赛、整理床铺比赛,中高年级内务评比,“好棒餐厅”的评选等体验活动都是生活课程实施的平台。
1 概述
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体。生物质能是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量,它以生物质为载体,直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,替代煤炭、石油和天然气等化石燃料,可永续利用,具有环境友好和可再生双重属性,发展潜力巨大。
福建省是少煤、无油、无天然气、常规能源短缺的省份。随着经济的发展,福建省能源的自给率下降,2010年自给率为35%,预测2020年之后将降至20%,这是经济发展中一个严峻的问题。在各种可再生能源中,生物质能是一个独特、重要的能源,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,而且资源丰富,在世界能源消耗中,生物质能占总能耗的14%,预计到下世纪,世界能源消费的40%来自生物质能。因此,大力开发利用生物质能源,是优化能源结构,确保能源安全、改善环境,促进经济社会可持续发展的重要战略措施之一。
我省生物质能资源丰富,目前可作为能源利用的生物质有林业木质油料植物、农作物秸秆、畜禽粪便、农产品加工副产品以及能源作物、稻壳、玉米芯、花生壳和甘蔗渣等农产品加工副产品,甚至垃圾等都可用于生产新型能源。虽然福建省具有丰富的生物质能源开发利用的潜在市场,但是生物质能开发利用水平还较低,如何加快生物质能源产业的发展,是摆在我们面前的重要课题。
2 福建省生物质能学科发展简况
2.1福建省生物质能产业发展历程
2.1.1生物质形成的自然条件得天独厚
福建省地处东南沿海,与台湾隔海相望,全省地跨中亚热带和南亚热带两个自然气候带,西北有武夷山脉、中部有戴云山脉阻挡寒风,东南有海风调节,属海洋性季风气候区,多雨、温暖、湿润,独特的地理条件有利于各种生物质的生长,生物质能资源丰富。全省土地面积12.14万平方公里,其中山地、丘陵占80%以上,有“八山―水―分田”之称,土壤肥沃,森林资源丰富,森林面积770.5万公顷,森林覆盖率达63.10%,居全国第一,是我国南方的重要林区之一,有“绿色宝库”之称。
我省生物质能资源主要包括林木枝桠和林业废弃物、木本油料林油脂、废动植物油脂、畜禽粪便、工业有机废水、生活垃圾、农作物秸秆、农业能源作物及农产品加工副产品等。据初步调查分析,2008年我省生物质能资源理论存有量约1600万吨标准煤,约占全国资源总量的3.5%。
2.1.2福建省生物质能产业发展历程
近些年来,我省生物质能源产业的发展,已经建立一定的产业基础。生物柴油和户用沼气领域发展处于全国领先水平,生物质发电发展较快,但总体水平仍处于起步阶段。
2.1.2.1沼气
福建省沼气技术从上世纪80年代初开始系统的研究,相继成立省微生物所沼气研究室、省农科院农业工程与环境保护研究中心等专业研究机构,在福建省能源研究会下设农村能源专业委员会,在福建省农业工程学会下设农村能源及环保组,还有福建省农业厅农村能源环保总站等管理机构。
2001年以来,福建省利用中央财政农村小型公益设施建设补助资金以及农业基本建设项目资金,逐步开展农村户用沼气建设。先后有长汀、永安、龙海、福清、邵武、寿宁等县、市列入农村小型公益设施沼气建设项目,仙游、武夷山、松溪等县、市实施“一池三改”农村沼气建设项目。
2004年~2008年,中央共投入国债项目资金5356万元。2005年至今,省级投资9880万元,地方财政投资2822万元。全省累计建池从2000年的13.3万户增加到2008年的41.8万户,分布于全省70多个县(市、区),750多个乡(镇)。
到2008年,全省累计建成养殖场沼气工程1056处,容积349万m3,年产沼气4400多万m3,年处理1100多万吨畜禽养殖业粪水。全省共有规模养殖场7724个,建池比例为12.8%。其中,生态型沼气工程占90%,环保型沼气工程占10%。
2.1.2.2生物柴油能源化利用初见成效
自2002年以来,福建省在国内率先发展生物柴油工业化生产。目前福建已建立起有一定规模、设备装置技术比较高的生物柴油生产企业12家,形成35万吨,年左右的生产能力,约占全省柴油消费量的10%左右。
我省生物柴油发展路径从第一代技术起步,同时积极开发第二代、第三代技术,以争取更多原料来源。第一代技术是以动植物废油脂为主,进口棕榈加工残渣油为辅的原料路线,但原料来源受限。第二代技术主要是提炼能源林果仁榨油。第三代技术,由承担教育部示范工程的福建师范大学以海洋藻类为原料提取生物柴油的研究试验,取得了阶段性研究试验成果。
2.1.2.3生物质发电有一定进展
生物质能是我省各类可再生能源最丰富的一种,但技术成熟度低。多年来,农林业生物质并未得到充分合理的利用,大部分任其枯萎、腐败,目前利用率不到30%,而且其能源利用方式极为原始,大多数生物质以直接燃烧为主,有效利用率很低。以农林剩余物为主的生物质能密度低,大量收购必然带来长途搬运,运输成本高,原料采集范围大,发电成本高,发展受限制。
应用中科院广州能源研究所重点攻关项目《生物质大型上吸式气化炉》和《1000kW生物质气化发电系统》研究技术,2000年福建省莆田市建成了1000kW生物质(谷壳)气化发电厂,并投入运行。2003年,建宁县饶山热能有限公司利用稻壳替代燃煤发电、供热,解决稻壳资源浪费的问题。通过引进“热电联产垃圾焚烧节能技术”将稻壳“变废为宝”,该项目利用谷壳作为燃料替代燃煤生产蒸汽,同时用于发电,大大减少了s02等有毒废气的排放。项目运行过程中产生的废渣还可再用于生产白炭黑和炭黑。目前,饶山热能有限公司年消耗稻壳约5万吨。
福建省生物质能发电的主要途径是垃圾发电,从2003年开始,我省进行城市生活垃圾的发展研究和实践,出台了《福建省“十一五”城市生活垃圾无害化处理设施建设规划》和相应的配套政策,使垃圾发电产业得到快速发展。至2010年底,我省已建、在建和规划建设的垃圾发电厂已有10座。全部投产后,日处理垃圾7400吨,年发电量7.33亿kW・h,光发电一项就可节约25.7万吨标准煤。
2.2福建省生物质能发展前景
福建省是一个一次能源十分缺乏的省份。生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用。生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOx、NOx较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的C02相当于它排放的C02的量,因而对大气的CO2净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应。生物质能作为世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000亿-1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
福建省丰富的生物质资源预示着良好的发展前景,根据福建省相关部门制定的生物质能开发利用规划,要从以沼气、生物柴油、压缩成型固体燃料、垃圾发电为品种的生物质能中筛选出作为示范工程,重点加以扶持,提高技术成熟度,加以推广,以推动生物质能产业化的发展。
3 福建省生物质能发展现状
近年来,国家高度重视生物质能的开发和利用,颁布了《可再生能源法》、《可再生能源产业发展指导目录》、《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》和《关于发展生物能源和生物化工财税扶持政策的实施意见》等法规和配套办法及规章,制定了20多项农村沼气、秸秆综合利用、燃料乙醇等国家和行业标准。在国家的政策扶持和引导下,中央和各地不断加大资金投入力度,通过加强科研开发与技术攻关,开展不同形式的试点示范与建设,有力促进了我省生物质能产业的发展。
3.1生物质能资源状况
3.1.1沼气
我省生物质资源丰富,遍布全省各地,是全国发展沼气重点省。据测算,如将全省人畜禽粪便用作燃料、肥料的作物秸杆1/3,经厌氧发酵制取沼气,年资源总量可达26.3亿m3,折标煤187万吨。若全部开发利用,农业人均100.5m3.按人均日用气0.3m3计,可解决90%左右的生活燃料。
3.1.2垃圾
我省城市垃圾产量在迅速增加,据2005年统计,全省城市生活垃圾量将达940多万吨。据调查,目前福、厦、泉等沿海城市每人每年平均垃圾量达450公斤左右。福州市一天的垃圾就达1200~1400吨。根据对福州、厦门等市垃圾质地测试结果,可燃物占55%以上,热值为5000kJ/kg左右,具备了建设垃圾发电厂的要求。
3.1.3生物质制油
福建省是全国重点林区之一。适宜种植的能源高产作物主要是能源甘蔗、甘蔗、甘薯、木薯、油莎豆等;有开发潜力和价值的油料能源植物种类的科目有大戟科、樟科、桃金娘科、菊科、豆科、山茶萸科、大风子科和萝摩科等,可以适合规模化种植的有麻疯树、山苍子、油茶、黄连木、乌桕、油桐等。
福建省还有丰富的农作物秸秆稻草、麦草、芦苇、竹子等非林质纤维,有香蕉、菠萝等果业茎秆和森林抚育间伐、树林修枝、林业加工剩余物,以及随处可见的野生芒属植物等生物质资源,每年的资源总量可能超过数千万吨。但大多未被充分利用,造成生物质资源的很大浪费。
福建省海洋资源十分丰富,有浅海41.5万公顷,滩涂20多万公顷,有海洋生物3000多种。其中可作为生物质能源开发的原料不乏其中。
3.1.4生物质资源总量
福建生物质能资源主要包括农业废弃物、林业废弃物、城市垃圾、废弃动植物油脂、工业有机废水、木本油料林以及木薯、甜高梁等农业能源作物七大类。据初步调查分析(2010年),目前全省生物质能年资源总量约为1620万标准煤,占全国资源总量的3.5%。目前,全省生物质能源年资源潜力分布如下:
(1)农业废弃物
农村沼气资源:以农村畜禽粪便为主要原料的沼气潜力为26.3亿m3,折合187.8万吨标准煤;
秸杆:总量1035万吨,其中1/3可作能源利用,约345万吨,折合172万吨标准煤;
农产品加工剩作物:以稻壳与甘蔗渣为主。总量约285万吨,折合184万吨标准煤。
(2)林业废弃物
福建森林覆盖率居全国之首,林业废弃物资源丰富,包括林木枝桠和林产废弃物等,约1200万吨,折合685.2万吨标准煤。
(3)城市垃圾发电资源
垃圾年产出约940万吨,其中720万吨可用于发电,发电量折合30万吨标准煤。
(4)废弃动植物油脂
可产生物柴油36万吨,折合51.5万吨标准煤。
(5)工业有机废水产沼气资源:17亿m2,折合121.4万吨标准煤。
(6)水本油料林:可用于栽种木本油料林的用地约60万公顷,可产生物柴油120万吨,折合157.9万吨标准煤。
(7)木薯、甜高梁等:可产燃料乙醇30万吨,折合30万吨标准煤。
3.2生物质能开发利用现状
3.2.1沼气开发与利用技术
3.2.1.1户用沼气
我省沼气技术逐步成熟,通过不断加强技术革新,注重新技术、新成果的应用,在池型方面,研究出了适应不同气候、原料和使用条件的标准化池型。主要应用有:①ZWD型沼气池:由福建省农科院上世纪90年代研发,2002年获得省科技进步三等奖。其优点是占地面积小,结构简单;解决了进出料难题;扩大沼气发酵原料来源;且料液分布更均匀,提高沼气产气率18.9%。②SQC新型高效户用沼气池:1991年南福建省农业生态环境与能源技术总站与顺昌县联合研究开发,2004年获中华农科教基金农技推广奖。SQC~,JI户用高效沼气池在福建省北部寒冷山区实现了全年不间断产气,可满足5―6口之家常年生活用气;目前泉州、漳州、三明、龙岩、莆田等地均有引进该池型。③户用玻璃钢组装式沼气池:2002年,由福建省农科院农业工程技术研究所研制,是一种安全、新型、廉价的沼气池。它产业化程度高;适应性强;密封性好,保证了最佳产气条件。2003-~9月,获得国家知识产权局实用新型专利。
3.2.1.2大中型沼气工程
①以沼气工程为纽带,建立生态牧场:项目于1983年在省农科院畜牧兽医研究所试验牧场实施,建立沼气池271::1,总容积1205m3,年产沼气7.3万m3,除作生活燃料使用外,还进行沼气发电,作汽车燃料,用沼渣养蚯蚓种蘑菇,沼液放养胡子鲶等试验;1982年,“沼气长距离输送研究”获省科技成果四等奖,向省内外推广;1989年获农业部农村能源及环保优秀成果三等奖。②泉头畜牧场沼气生态系统工程研究:在泉头万头猪场建成我省第一个生态能源村的基础上,1991年第二期建成两座350m3上流式厌氧发酵塔(UASB)和300m3贮气罐,用于发电(装备45kW和75kW各1台沼气发电机);沼渣用于种果和培植食用菌,沼液用于养萍、养鱼,达到物质、能量良性循环;1 994年被国家环保局评为一等农业生态技术。⑧隧道式沼气池:2003年,南平市延平区农村能源站曾宪芳等通过改造和吸收ABR和AF工艺技术,形成隧道式沼气池,该工艺提高了厌氧消化效率。④推流式厌氧滤床工艺(PAFR):从上世纪90年代开始推广该工艺。沼气池在常温下池容产气率可达0.5~1.0m3・-m-3・-d-1左右,能承受较大负荷冲击,施工简便、管理方便、运行稳定,设置地下,占地小;降解率高,易产生微生物膜,采用防堵、自动排渣工艺,基本实现不耗动力运行。⑤红泥塑料厌氧发酵装置及其后处理设施标准化设计技术:2003年,福州北环环保技术有限公司开始引进台湾红泥塑料厌氧发酵技术,并着手红泥塑料厌氧发酵装置关键技术研究,并形成标准化应用技术,在省内外十几家养殖场推广。⑥高效厌氧净化塔:2010年,福州科真自动化工程技术有限公司研制出了高效厌氧净化塔,并用沼气发电余热对厌氧净化塔进行加温,解决了低温季节不能正常产生沼气的难题。⑦智能化大型沼气池:福建省农科院农业工程技术研究所研发成功“智能化大型沼气池远程控制系统及高效产气调控技术的应用”,率先应用玻璃钢材料作为大型沼气池保温材料,建立玻璃钢夹套水泥沼气池,保温效果好,2012年5月通过专家鉴定,比传统沼气池增加产气量25.7%,解决了冬季沼气池产气难的问题;采用厌氧发酵后固液分离,提高了发酵液浓度,达到高效产气,实现远程监测调控,远程诊断,大大节省了人力成本。项目已获得发明专利1项、实用新型专利6项,达到国际先进水平。为国内首创。
沼气的工业化应用,包括沼气集中供气、沼气发电等还处在示范阶段。
3.2.2生物柴油的开发技术
目前我省已形成生物柴油35万吨/年左右的生产能力,其中5万吨以上的企业有3家,2万吨级的企业有2家,1万吨级企业有6家。但2008年以来,受国际油价激烈震荡和金融危机的影响,企业生产受到严重打击,特别是生产工艺还不完善,产品价格较高,原料收集困难,原料成本占生物柴油总成本的3N左右。目前原料成本高,转化率低。经济效益差是制约产业发展的主要障碍。因此产量从2007年的18万吨,跌到2008年的3.5万吨左右,许多企业处于停产、半停产或转产的困境。
3.2.3燃料乙醇的开发技术
南平闽沪置业生物工程有限公司致力于推广生物质资源的转换,公开征求工艺,采用生物质资源替代石油资源,制造生产术质石油。福建闽江学者、特聘教授张木清在省政协九届四次会议上提交了题为《关于加快发展我省生物能源产业的建议》,把我省的甘薯、甘蔗列为生物质资源,要求作为燃料乙醇原料加以重点发展。
1996年,福建农林大学甘蔗综合研究所在国内首倡能源-甘蔗研究。在主持国家“九五”甘蔗育种科技攻关期间,首次将“高光效、高生物量育种”列入攻关内容。以总生物量、总可发酵糖量为育种目标,创制能源甘蔗新材料,并通过一系列中间试验和技术指标的评价,选育能源甘蔗新品种的技术路线。通过自育和引进获得一批能源甘蔗新品种(系),接近或超过了美国第二代能源甘蔗品种的水平。2001年12月。《甘蔗光合性能的遗传分析及高光效、高生物量能源甘蔗新品系选育》通过农业部科技成果鉴定、能源甘蔗品种选育与鉴定这一核心技术已臻成熟。这期间,“十五”国家“863”计划、福建省重大科技项目《能源专用甘蔗新品种选育》、福建省跨越计划《能源甘蔗新品种(系)的中试与产业化》等都对能源甘蔗的研发给予立项资助。
厦大能源研究院研制和利用农林纤维素生物质联产燃料酒精与术糖项目以农林纤维素生物质(秸秆、蔗渣、林草)等为原料,分离提取纤维素、半纤维素、木质素等组份;利用纤维素酶对纤维素组份进行降解,制取燃料酒精;利用木聚糖酶对半纤维素组份进行降解,制取功能性木糖。针对我国术质纤维素原料预处理技术和多元化生物质资源规模化培育与利用等核心技术亟须突破的现状,研制木质纤维素原料的高效预处理技术和低成本降解技术等关键技术,建设万吨级纤维素水解制备液体燃料及其醇电联产综合利用示范工程,实现纤维素乙醇、丁醇的清洁生产和能量自给项目仍需作大量工作。到2015年,预计示范工程规模将达到3万吨/年以上,并建立相应的技术经济评价体系。
3.2.4固体成型燃料技术(主要是农林废弃物)
生物质成型颗粒燃料主要由农林废弃物作为原材料经过加工组成的。它是利用农林废弃物,如秸秆、水稻杆,薪材、术屑、花生壳、瓜子壳、甜菜粕、竹丝、稻糠、苜蓿菜、刨花、树皮边角料、杂草等所有废弃的农林作物,经粉碎一烘干一陈化一混合―挤压一冷却一筛分―包装等工艺处理过程,使原来松散、无定形的原料压缩,最后制成颗粒状燃料。其密度一般为1.1~1.3t/m3,热值约为4080―4800kcal/kg。1吨生物质成型燃料相当于0.8吨标准煤或0.51吨柴油/燃料油。
福建省南安市宝林能源公司与著名大学联合开发再能源燃料――生物质颗粒燃料,同时突破传统高能耗小产量的造粒设备,目前公司第五代造粒机已经面市,保证今后福建本省在新能源燃料供需上,无须再从外省引进。宝林公司生产的生物质颗粒燃料(直径6mm~11mm)已经出口多个国家,如日本、罗马、芬兰及东南亚。宝林在未来3年,计划引进外资,共同合作,力争建设20个生产基地,达到年产50万吨的规模,做强做大福建、广东、江西一带的生物质市场。福建南安海特机械公司、福建省南安市欧科新能源科技有限公司、福建省莆田市绿之道新能源有限公司都是生产生物质颗粒燃料设备的厂家。
3.2.5生物质发电技术
3.2.5.1生物质发电
沼气发电作为一种清洁、环保、高效的发电方式,符合国家节能减排、循环经济发展的产业政策。我省沼气发电项目共有21家,装机规模小,大部分项目都处于建设或试运行阶段。很多养殖场仅是利用少部分的沼气资源用来发电,发电主要为自用,都没有接入电网。其中装机容量较大的为大拇指环保科技(南平)有限公司正在建设的沼气发电项目,其建设规模为250―350kW。福州科真自动化工程技术有限公司研发KZ30GF-K、KZ50GF-K、KZ75GF-K型纯沼气发电机组,先后经过福建省经济贸易委员会“产品投产鉴定”和福建省农业机械鉴定推广总站“技术鉴定”。2008年11月,在福清市星源农牧开发有限公司安装2台75kW・h发电机,经过几年的运行,状态良好,每天可发电600―1000kW・h。
集美大学能源与动力工程研究所研发沼气发动机驱动的热泵(BHP)是一种节能环保型装置,与电动压缩式热泵相比,其主要动力源不同。该装置能充分回收利用沼气发动机余热。
我省生物质能发电已开始起步,光泽凯圣生物质热电厂利用鸡粪和谷壳混合物发电,一期装机容量为2.4万kW,每年消耗鸡粪和谷壳混合物约25万吨以上,相当于节约8.8万标准煤,于2010年投入运行。建宁热电联产扩建项目工程在原有供热汽轮发电机组1×K20t/h锅炉+1×C1315―24/5型背压式汽轮机组基础上,扩建1×20t/h锅炉+1×1.5MW背压式汽轮机组,采用稻壳进行燃烧发电。另外,规划中的仙游生物质发电厂位于仙游盖尾镇石马村,装机容量为2×12MW,项目已完成选址和初步规划。
3.2.5.2垃圾发电
福建省垃圾焚烧发电以城市工业和生活垃圾为燃烧介质,采用机械炉排炉或循环流化床焚烧炉对垃圾进行焚烧处理,利用其产生的热量进行发电。每处理1吨垃圾,约可发电250kW・h。垃圾发电的重要一环是重视城镇的生活垃圾卫生转运站的配套建设,构建城乡一体化的垃圾运输转运体系,保证垃圾原料的供应。
2007年,福建省建设厅、发改委、环保局印发实施《城市生活垃圾焚烧发电设施建设规划》。规划到2015年,我省建成23座垃圾焚烧发电厂,处理规模1.33万吨/天,装机容量达到26.15万kW,年发电量达11.17亿LkW・h。
至2011年底,已投入运营的有福州、晋江、石狮、厦门垃圾焚烧发电厂、福州市红庙岭填埋气发电厂、厦门东部、南安、晋江二期、莆田、惠安、南安扩建、福清、宁德等垃圾焚烧发电厂,垃圾处理规模8900吨/天,装机容量17.565万kW,发电约12.01亿kW・h。正在施工的有安溪、南平、建阳、龙岩、三明、邵武、浦城、漳州等8个垃圾焚烧发电厂;另有厦门海沧、闽候、平潭、福州第二等9个垃圾焚烧发电厂正在进行可研、环评等前期工作。
2007年11月,福州红庙岭垃圾填埋场填埋气体发电工程投入运行。该工程采用目前国际上最先进的马丁技术建设,利用填埋气进行发电,装机总容量0.25MW,年均发电约1000万kW・h。
4 福建省生物质能技术发展展望
4.1发展思路
以科学发展观为指导,以服务海峡西岸经济区发展战略为动力,以能源、经济、环境协调、可持续发展为目标,充分发挥生物质资源和技术优势。
充分利用农业废弃物,大力加强沼气建设,积极推广固化成型燃料,大力发展生物质发电产业,大力发展具有规模效益、环境友好,经济社会发展急需的产业。
加强科技创新、加大政策扶持、强化体系建设,引导、整合和利用社会力量广泛参与,推进生物质能产业健康有序.发展。
4.2基本原则
(1)因地制宜,重点发展。在充分调查研究的基础上,贴近省情实际,立足当地资源特点,因地制宜,培育特色。重点发展包括以农村沼气为主的沼气利用和发电,以生物柴油为主的生物液体燃料,以城市垃圾为主的生物质能发电等三类。
(2)坚持协调发展的原则。坚持循环农业理念,推动农业废弃物能源化利用,把农业废弃物的能源化利用作为今后农业生物质能产业发展的主攻方向,大力发展农村沼气,加快发展农作物秸秆固化成型和气化燃料。
(3)生物质能发展要与我省经济发展水平相适应,发展规模和开发力度要与我省财力相适应,量力而行,立足未来发展。坚持政府引导和市场配置相结合。
(4)优先发展既有资源优势,又有一定经济竞争力的技术和项目,把生物质能发展与服务三农、改善农村、农业、农民的用能状况结合起来。
(5)以技术可行为基础,努力掌握拥有自主知识产权的核心技术和关键技术,着力提高技术转化应用能力,积极探索发展生物质能的多种有效途径,引领我省生物质能产业的持续健康发展。
(6)以原料的可获得性为出发点,以经济合理性为前提,以产业为纽带,合理确定生产规模和发展模式,充分发挥各参与主体的积极性,积极构建原料供应、生产加工、产品利用以及维修服务等完整的产业链条,促进生物质能产业和相关产业协调发展。
4.3发展目标
(1)沼气:至2015年,全省农村沼气新增户用沼气24.80万户,普及率达到82.85%;新建大中型沼气工程815处;全省利用沼气总量5.2亿m3,其中户用沼气3.85亿m3,大中型沼气工程1.35亿m3。
(2)生物液体燃料:积极建立木本油料林基地,建设科研示范基地和加工示范项目。力争2015年生物柴油生产量达到15万t,开发生物柴油林种植基地,采用第二代和第三代技术,加工生物柴油。
(3)生物质发电:①沼气发电:叫“十二五”期间,建成1座示范性并网型沼气发电工程;把具备装机能力240kW及以上的60%养殖企业、具备装机能力60~240kW的10%养殖企业建成沼气发电项目。②到2015年,我省建成23座垃圾焚烧发电厂和生物质发电厂,生物质发电总装机容量43.61万kW.年发电量19.36亿kW・h。
4.4技术应用与发展
4.4.1农村和大中型沼气
在提高户用沼气普及率的同时,加强后续维护,逐步完善服务体系,实现服务专业化,管理物业化,提高产业化水平,逐步推广新建养殖小区和联户沼气工程。今后新扩建大中型沼气工程,实行集中供气、供热和发电三结合,提高资源利用率。大中型沼气工程,要采取集中供气与发电相结合的发展方式,充分利用沼气资源,最大限度地减少沼气对空排放,避免大气污染和能源浪费;农村沼气的沼渣、沼液要合理利用,充分用作农田有机肥,禁止乱堆乱放,防止二次污染。
4.4.2生物柴油
生物质液体燃料应加紧企业重组,在发挥已形成生物柴油生产能力的同时,着力加强第二代(木本油料)、第三代(海藻、纤维素)技术开发创新。加强小桐子、油桐及无患子等木本油料林高产优良树种选育栽培和生产基地建设以及果仁深加工,油化结合;开展生物质和农业生产剩余物(如甜高梁、秸秆等)液体燃料重点试验研发工作,争取早日转化为生产力。
针对我省原有的生物柴油生产原料主要为餐饮废油或榨油脚料,严重影响产品质量,也不能保证原料的稳定供应,以及生产过程中存在液体酸碱催化工艺的环境友好性差等问题,研制木本油料、能源微藻培养技术,实现生物柴油清洁、高效生产十分重要。
4.4.3生物质燃料
生物质的直接燃烧和固化成型技术的研究开发,特别适用于福建省林区。由于生物质形状各异,堆积密度小、较松散,给运输和贮存以及使用带来了较大困难,影响生物质的使用。因此,可以按成型技术将木质材料螺旋挤压生产棒状成型物;或用活塞式挤压制得圆柱块状成型物,以及用内压滚筒颗粒状成型技术和设备生产颗粒状成型物。成型燃料应用于两个方面:其一,进一步炭化加工制成木炭棒或木炭块,作为民用烧栲术炭或工业用木炭原料;其次是作为燃料直接燃烧,用于家庭或暖房取暖用燃料。
秸秆致密固化成型就是采用热成型技术或常温冷成型技术,通过成型机将秸秆、杂草、灌木枝条乃至把菠萝茎杆、香蕉茎杆加工成颗粒燃料,果壳果皮等农林废弃物压缩成高热值、高密度的燃料棒或颗粒,提高其单位容积的重量和热值,这种固化成型燃料可用于替代燃煤发电,值得研究。
针对我国目前生物质气化热解技术的不成熟,导致初级产物以及后续的液体燃料产品品质低下等问题,要研制先进高效净化与组分调变一体化技术,建设拥有自主知识产权的万吨级生物质热化学转化制备液体燃料及热、电、化学品等多联产系统示范工程,降低液体燃料的生产成本,提高生物质资源化利用率和附加值。
针对我国生物质能产业存在设备故障率较高、维修频繁,影响连续生产,长时间连续运行的稳定性不好,设备关键部件耐高温和耐腐蚀性能不够等问题,要研制非粮生物质原料收集装备等,到2015年实现生物质原料专用机械的规模化生产。
4.4.4生物质发电
4.4.4.1沼气发电
要继续在农村大力推广以“一池三改”为内容的户用沼气工程和大中型沼气利用工程;重点开发适用于农村和小城镇的热(气)电联供示范系统。对于将污水处理中的淤泥进行发酵,生产沼气发电;将发电后的余热用于发酵系统保温升温的项目也应当进行考察、调研,提高城市使用沼气的份额。
4.4.4.2垃圾发电
福建省“十二五”生物质能发电发展目标及2020年发展规划见表1。
以城市垃圾为主的生物质发电应结合城市环境卫生设施建设和农业生态环境污染治理,重视二次污染治理,稳步推进大中型城市垃圾焚烧发电项目建设,充分利用城市生活垃圾与工农业生产废弃的生物质焚烧发电,提高资源综合利用率。“十二五”期间,要开展生物质混烧和直接燃烧发电试验。在有条件的市(县)逐步发展生产、生活垃圾与其它生物质废弃物混烧发电、林业生产“三剩物”以及其它生物质直接燃烧发电的示范。
垃圾发电要严格审查建设厂址选择方案,合理选择技术工艺设备,建立垃圾分拣制度,确保人炉垃圾质量和燃烧物的成分要求,有效防止有害物质入炉;要认真做好有害气体、污染废液安全防治工作;要探索新型二段往复式垃圾焚烧炉及新飞灰固化工艺技术,并在渗沥液处理工艺上有所突破;要建立健全安全规范运行操作规章和监管制度,加强检查监督,确保有害液体、气体达标排放。
5 结语
每位数学老师可能都知道“学生是课堂真正的主体,老师只起着主导作用”。只有把课堂还给学生,让其成为真正的参与者,才能实现学生自主学习,从而达到使学生树立学好数学的信心和决心。
(一)倾听来自学生的声音
数学是思维的科学,数学课堂教学中,教师不仅要倾听学生回答了什么,正确与否,还要做到对学生思维过程的倾听,能从不同的回答中挖掘其潜在的教学价值。因此作为教师不要随意打断学生在数学课堂教学中的发言,我们也不仅仅是要从学生的发言中获得一个正确答案,更重要的是从学生的回答中诊断学生的学习情况,给教学以反馈。学生对一个问题的回答过程,正是其思维过程的具体展现,因此,无论学生的回答是什么,教师都应该有耐心地听其把想法说完,而不是过早地打断,甚至进行严厉地反问或嘲讽。教师在教学中要把学生当作学习的主人,努力营造和谐、宽松的教学氛围,让学生积极的参与到课堂交流中来。
例如在教学“周长的认识”一n,我让学生质疑,学生提出:“什么是封闭图形?”“不封闭的图形有周长吗?”学生在交流中有的说封闭图形是从起点出发,可以再回到起点;有的说不封闭图形没有周长,理由是不封闭图形不能从起点再回到起点。他们用自己的语言表达自己对新知的理解,在交流碰撞中,及时解决了内心的困惑。
(二)开放教学情境,放飞学生的思维
在孩子们的眼里。没有什么不可以的,每一个人都充满着幻想。开放的情境,提供的信息有较大的选择性,答案也不是唯一的,因而可供探索的问题也就相对丰富。在这样的情境中,学生想象力丰富,思路开阔,乐于表达自己的发现和见解。解决问题的创造性便能得到充分发挥。如在学习《平行四边形的面积》后,我出示了这样一道题:你能在平行线间画出与已知平行四边形面积相等的平行四边形吗?你还可以怎么画?顿时,一石激起千层浪,学生画出了很多个,接着我说:“到底能画多少个?为什么?”给学生留下了较大的思考余地,有的学生说不行,有的学生竟然有说出“无数个”。课堂气氛异常活跃。
二、相信学生,激发学生学习的潜能
苏霍姆林斯基也说过:“在人的心灵深处,都有一种根深蒂固的需要,就是希望自己是一个发现者、探索者。在儿童的精神世界里,这种需要则特别强烈……”课堂教学是学生生命活力焕发、生命价值不断体现的生活过程。在新课改中,学生在自主的学习,理解,感悟中获得独特的感受,这极大地满足了学生自身的需求。让学生在自由的时空里展开自主、合作、探究的学习活动,构建学生自己的知识网络,让学生真正成为学习的主人,不同的人在数学上获得不同的发展。其实就是要把学生内在的潜能激发出来,实现“教是为了不教”。这就要求教师要善于根据学情,设计教学,引导学生自主地去学习。
三、用好教材,致力于学生的发展
教材是教学内容的载体,是教师进行课堂教学的重要依据。作为教师应该成为教材的开发者、建设者。在深入钻研教材,吃透教材,深刻领会教材编排意图的基础上,结合学生的具体情况致力于学生未来的发展,灵活调整教学资源,用好教材、活用教材。使教材的普遍性同本地区教学实践的特殊性实现有机结合,教师智慧与学生发展的有效融合,使我们的数学课堂教学更具生命活力。
(一)把准学生起点,科学的组合教材
教材是教学的重要依据,但如果不考虑学生的理解能力,而照本宣科,那是无法取得良好的教学效果的。教师必须灵活掌握教材的内容,还要根据学生的实际情况及认知水平,进行科学组合。我曾听过一位老师教学《年月日》这一课,她没有按教材所提供的材料和组织程序来进行,教学效果很好。对于教材中学生能看懂的内容,她没有过多的讲解,而是把教学的重点放在大小月的记忆,与如何正确的判断闰年这一环节上,她给学生介绍了两种简单的判断方法,即一般年份看后面两位数{个位与十位}是不是4的倍数,整百整千年只要看前面两位数是不是4的倍数就可以了,因为三年级学生还没有除数是三位数的基础,所以这样处理就不用纠结在除数是整百的算法上,相对节约了教学时间,同时增加了教学的容量。
(二)把身边的教学资源引入课堂
教育心理学家研究表明:当学习材料与学生已有的知识或经验相联系,能激发学生学习和解决数学问题兴趣时,数学才是活的、富有生命力的。《数学课程标准》也指出:数学课程“不仅要考虑数学自身的特点,更应遵循学生学习数学的心理规律,强调从学生已有的生活经验出发……”虽然教材所选用的资源都来自于学生的生活实际。但由于不同的学生所处的生活环境不同,所积累的生活经验也不同。因此在教学中,教师要客观地把握教材,从学生实际出发,将教材内容进行优化,使教材内容更适合学生的学习,更有利于学生的发展。
中图分类号:G623.5 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)16-0122-02
新课改以“人的发展”为本,要求教师转变角色,努力改善学生的学习方式,从而使课堂充满了生命力。而人的本质是一种生命存在,促进生命的整体发展是新的教育理念的核心内容之一。因此,作为新课程理念下的教师应遵循人的生命的特点,即生命的自由成长,更关注学生的发展,打造一个崭新的充满活力的课堂,使教育完成以“知识为本”向“生命为本”的转变,让课堂成为学生个性发展的舞台。结合数学课堂教学实践,笔者对如何让数学课堂成为学生个性发展的舞台进行了积极的探讨。
一、关注学生自我需求的发展
1.学习方式自主探究。《数学课程标准(实验稿)》指出:“数学教学活动必须关注学生已有的生活经验和知识背景,关注学生的数学实践活动和直接经验,关注学生的自主探索和合作交流,关注学生的数学情感和情绪体验。”新课改应该充分满足学生这种自我表现自我需求的需要,努力创设一个更加自由的课堂环境,更加关注学生的自主发展,留出充分的时间和空间给学生自主探索合作交流,让学生自己去学会学习,真正成为课堂的主人。如计算7+6=?时,笔者的做法是,先放手让学生做,再请学生说说是怎样想的:
生1 :我把6分成3和3,7+3=10,10+3=13。
生2 :把7分成3和4,6+4=10,10+3=13,
生3 :我把7放在心里,往后数6个就是13。
生4 :我是摆学具的方法,先摆7个,再摆6个,一共13个。
……
由于不同的知识背景和思考角度,对于一个相同的问题,不同的学生有各种不同的解决方法,最重要的是必须想方设法让学生在自主探究中学会比较,并最终领悟到解决问题的技巧,增强探究的能力。为此,教师并没有说出哪种方法比较好,而是让学生自己相互说一说每种方法的优缺点,然后再指明:我们进行探究的目的是为了能够用最简单的方法解决问题。这样就给学生搭建了自主探索的平台,使不同的学生都通过自主探究,获得了充分的学习体验,在体验中学会比较,在比较中学会选择,在选择中得到提高。
2.学习内容动态生成。学生是一个个有血有肉、有思想的、鲜活的生命个体,生命的本质就在于自由成长。新课改就非常准确地把握了生命这一特点,强调“以人为本”,关注生命自由成长,彻彻底底地把学生发展的轨迹看成是一个动态变化和生成的过程。
比如,在教学“圆的周长”导入时,课前预设的是:让学生用绕、滚的方法测量出手中的圆片后,再用课件出示圆,学生知道不能用绕、滚的方法得到它的周长,从而激发学生产生想探索是不是有更普遍的求圆周长的方法。可在实际教学中,学生在讨论后得到各式各样的结论。这时,笔得并没有压抑学生的思维,而是 “将计就计”设计了两个问题:“那你们觉得哪一种方法最有效呢?”与“对于这个公式你们有没有什么疑问呢?”从而很自然地过渡到这节课要研究的问题上来,同时在讨论解决这个问题的过程中,学生的需要得到满足,得到解决,学生的身心也就得到愉悦的发展,从而增强学生学习数学的信心,保持自主探索的热情。
二、关注学生思维品质的发展
新课改允许学生有自己的不同的学习方式,允许学生在一定范围内选择学习内容、方法和途径,充分发挥学生的才情。在这样探索知识的教学活动中,不仅有利于学生形成良好的思维品质,还可以培养学生创新精神和实践能力,增强学生坚忍不拔、克服困难的勇气,锤炼和提升学习数学的信心和个性品质。例如教学《鸡兔同笼》,教师先出示这样的一道题:笼子里有若干只鸡和兔,从上面数,有5个头,从下面数,有14只脚。鸡兔各有多少只?题目一出现,学生就破口而出,鸡3只兔2只,有几个还在窃窃私语,这道题目太简单了。于是,笔者顺势反问:你是怎么计算出来的?学生沉默了一下,说是列表举例得出来的。然后,就让学生通过列表进行验证,学生通过列表很快就得出:笼子里有3只鸡2只兔。紧接着,让学生讨论:如果有37个头,104只脚呢? 马上就有学生表示列表太麻烦了,太浪费时间了!于是笔者进一步引导:如果鸡兔没有同笼,笼子里全是鸡会有多少脚?
生1:每只鸡2个脚,37乘以2,是74只脚。
生2:这样就比同笼时少了30只脚。
生3:每只兔比鸡多2只脚,把1只鸡换成1只兔就会多2只脚了。这样,我们换15只就能多出30只脚了。所以兔是15只!
生4:我们也可以看成全是兔,脚就多了,把兔换成鸡就能使脚的个数减少了,也可以算出鸡兔各有多少只。我们可以说它是“从不同笼到同笼”。
只要给学生思考的时间,往往会展现出让我们意想不到的“惊喜”!之后,适时地引导学生总结:假设全是鸡,再换成兔,那先算出来的就是兔;假设全是兔的话,再换成鸡,那先算出来的就是鸡。
本次活动通过一次次的师生交流,激起了学生的思维火花,也正因为在全班互动,师生的思维和情感在相互碰撞,碰撞出了点点火花,以至于后来那精辟的“从不同笼到同笼”将问题变得通俗易懂,也提升了解决问题的灵活性和创造性。
三、关注学生情感品质的发展
叶澜教授指出:“必须使教育目标不仅反映时代的要求,而且顾及生命的整体的各个层次和方面,使教育是对整个人的健全发展,而不是只关注某一方面的畸形教育。”也就是说,教育必须从单纯的知识技能的传授,转向学生情感品质的培养,关注学生的整体发展,使学生不仅掌握知识技能,而是全面健康发展。比如在《平移与旋转》的教学中,先让学生欣赏艺术家运用平移和旋转创作的美丽图案,再设计这样一个环节:“这些图案美吗?你们能否也利用平移和旋转,通过画一画,剪一剪或者贴一贴,创作出美丽的图案作为礼物送给你们的亲人呢?”这样,显性的是数学问题,隐性的却是渗透尊敬长辈、孝敬父母的道德观。
新教材中有许多隐含价值观的数学活动内容,比如环保问题、感恩他人等。教师只有在课堂中把非常重要的价值观和数学活动结合起来,向学生渗透一些社会认可的价值观、关注学生的全面发展,学生的价值观才有可能得以有效地发展,情感品质才能有效到得到培养。
我们要用新的理念打造新课改,更加关注学生的全面健康发展,彻底改变学生的课堂生活,让课堂成为学生个性自由发展的舞台。教师应以“生命为本”的理念,培养学生的个性特征和情感品质,让学生在课堂中不断加强对话和交流,弘扬生命的价值,提升生命的质量。
参考文献:
[1]董奇.儿童创造力发展心理[M].杭州:浙江教育出版社,2001.
[2]富奕超.儿童个性发展与品质[M].北京:人民教育出版社,2005.
中图分类号:G612 文献标识码:A 文章编号:1006-3315(2012)10-108-002
许多幼儿园教师认为,科学本身是严谨的,它是一种“求真”的过程,科学知识具有真理性,容不得半点模糊,教师在组织科学教育活动时虽应注意幼儿的年龄特点,但还应让幼儿了解科学的客观事实,因此他们大多指导幼儿运用科学的过程模式进行探索,但效果并不如预想的那么好,教师指导幼儿运用操作、探索、发现的方式主动学习,但幼儿还是不能真正理解教师想要给予他们的科学知识,其实在科学教育活动中,教师指导幼儿采用这种学习方式本身并没有错,只是还需进一步了解幼儿该学习什么,怎样去学习,根据胡塞尔的观点,每个人的成长过程中都拥有两个世界即“生活世界”和“科学世界”。幼儿自出生起面对的就是看得到、听得到、摸得到的活生生的生活世界,这种和周围的世界直接接触是每个人最初所接受到的教育,它在自然的情景中自然地进行,而对于学前儿童来说,他们年龄小知识经验贫乏,往往通过感知和依靠表象来认识事物,幼儿的科学活动正是在与周围事物的互动中完成的。《幼儿园教育指导纲要》明确提出:“教育应密切联系幼儿的实际生活进行,利用身边的事物与现象作为科学探索的对象,如何引导幼儿把已有的知识经验转化为更加形象、直观的感悟?我们在科学教育过程中力求用质朴反映科学的本源,重视幼儿的发现诠释科学的实质,让孩子在感悟中发现科学,在探索中获得发展。
一、营造宽松的科学探索氛围,激发探索欲望
《纲要》中明确指出:“为幼儿的探究活动创造宽松的环境,让每个幼儿都有机会参与尝试,支持鼓励他们大胆提出问题,发表不同意见,学会尊重别人的观点和经验”。幼儿年龄虽小,但求知欲强,对周围事物充满好奇心,特别是对那些和生活经验有关的,周围经常看到的事物,幼儿可以说是百看不厌,百问不倦。鉴于幼儿的这些特点,我们在开展科学教育活动中应为幼儿营造一个幼儿想说、敢说、并有机会说的宽松的探索氛围,激发幼儿探索的欲望。在平时生活中利用一日生活的散步,课间等环节,鼓励幼儿自由地向教师报告自己的“发现”,如春天,幼儿发现草地上长出新芽,树枝上冒出花蕾;夏天,幼儿发现天气闷热,天上乌云多了,地上蚂蚁搬家,一会儿雨儿就下起来了。在种植园地上,幼儿发现地里有蚯蚓的地方泥土又细又松。在自然界里,幼儿发现种子发芽,等等诸如此类,幼儿畅所欲言,自然观察积极性提高了,发现的现象也更丰富了,探索科学欲望也得到了提高。
在幼儿阶段,幼儿的自我意识很脆弱,教师的一个眼神,一句评价都会对其产生很大的影响,因此科学探索活动中要经常给幼儿“你试试看”,“你能行”,“大胆想一想”等鼓励语言,多表明肯定、鼓励、接纳、欣赏的态度,为幼儿营造宽松、愉悦的探索氛围。
例如:在幼儿盥洗时,我发现水对幼儿来说是最熟悉不过了,每天都要接触到水。在每个班里总有那么几个孩子,每次洗手时最喜欢逗留在盥洗室里玩水,常常溅湿自己的衣服不说,还弄得满地都是水,有时还忘了关水龙头。孩子对生活充满了好奇和探索的欲望,当孩子探索世界的欲望端倪初露时,我们应注意满足和保护,提供宽松的探索氛围激发他们的兴趣,我便抓住这个契机,开展有关水的科学活动:会变化的水、水龙头不哭了、今天你喝水了吗、沉与浮的游戏等。不仅使幼儿体验到水的形成、特征、与人们的关系,还能在活动中自己体会要养成节约用水的好习惯。
再一次,孩子吃感冒药,我便在谈话中生成科学教育的内容,从而让幼儿去体验:小朋友为什么要吃药?怎么会生病的呀?从这两个小问题中小朋友一般都能得出天气变凉这一科学经验,于是,我继续引导:“你还能从哪些地方知道天气变凉了呀?”这个时候幼儿就会把自己的所见、所闻讲出来和小朋友共同分享。“衣服穿的多了”“风吹上来凉丝丝的”“小树叶离开了树妈妈”等,进一步帮助幼儿获得科学经验。
孩子们在宽松的环境里活动,才会觉得有安全感,感受到被尊重、被关心,才能使幼儿保持永久强烈的好奇心和探究欲望,因而也才可能真正大胆尝试、探索、发现和创造。
二、丰富生活化的科学内容,把握探索时机
科学教育活动的内容很多,面很广,都是周围生活中粗浅的知识和自然规律,大多数与幼儿生活息息相关,探索内容的选择应以观察了解幼儿为基础,与幼儿生活,兴趣需要相互联系,从生活环境中取材。能使幼儿感受和体验到所探究和学习的内容对自己和同伴的意义,会使他们发现和感受到周围世界的神奇,体验和领悟到科学就在身边,这为幼儿认识周围世界提供了获得直接经验和实际背景,只有这样,才能培养幼儿真正的内在的探究动机,使幼儿保持永久强烈的好奇心和探究欲望,也只有这样,才能使幼儿获得真正内化的科学知识和经验。
如:中班的主题活动《玩具总动员》的产生是由一部精彩生动的卡通片《玩具总动员》引发了孩子们极大的兴趣,片子里智慧的玩具胡迪、巴斯,贪婪的玩具商阿尔等等,成了孩子们讨论的话题。孩子们从家里带来了各种各样的玩具,在玩玩具的过程中,孩子发现有的玩具需要电池,可为什么有时电池放进去玩具不动呢?问题出在哪呢?有的玩具需要充气,怎样来充气呢?有的用嘴巴吹,有的用打气筒,哪样更省力呢?为什么充好的气会没有了呢?有的玩具需要拧螺丝,螺丝拧上去了,又怎么卸下来呢?用什么工具来卸螺丝呢?……孩子们在玩中发现问题,大家再次尝试,《玩具总动员》主题的开展有利于引导幼儿学会把身边的事物与现象作为科学探索的对象,感受科学技术对生活的影响,培养他们对科学的兴趣,教师在探索活动设计时要准确把握教材的重点和难点,精心设计探索问题,使探索内容紧紧围绕教学目标。
如:有次孩子们偶然发现经过热水的浸泡后,胖大海神奇地发生了变化,大小变了,形态变了,颜色也变了,我就以“哪些东西放在热水里会发生变化”引导幼儿发现探索,活动后孩子们逐渐对一些加入水后会产生变化的物体产生兴趣,经过多次的实验,孩子们还找到了生活中一些其他物质,经过加热,或制冷都会发生一些明显的变化。生活中的科学探索内容经过老师适时的介入和引领,将大大提高孩子捕捉生活中的科学现象的敏感度。
我们说“科学无所不在”,只要老师把握好时机,见缝插针的引导,这样才能更好地激发幼儿积极探索科学的兴趣。例如早点时间后我班幼儿要经过操场回到班级上课,而操场边的小花坛就是我及时捕捉谈话的好时机。春天正悄悄到来,我引导孩子围绕气温、植物发芽等展开了相关的观察,孩子们在观察中发现怎么草、树枝、柳条、红旗都在动呢?是谁让它动的?原来是风来了,它来时你能从哪里知道它的到来?……这样的提问一步步引导幼儿去积极探求问题的解答,调动了幼儿的感官参与到科学活动中,满足幼儿好奇好动的特性。当幼儿在入厕、洗手、喝水时我也会利用随意的一问:“瞧,你的水怎么和别人不一样呢?”引导幼儿观察水的特点、围绕人为什么要喝水、为什么要大小便等问题进行探讨,并且进一步引伸“在我们身边你还见过哪里出现过水?”让幼儿带着问题去区角继续进行资料的查找,用科学的话语正确回答;餐前引导幼儿探索菜是从哪里来的、饭又是从哪里来的、各种菜的营养价值;餐后引导幼儿思考吃进去的东西到哪里去了;离园的时候引导孩子听十万个为什么,从而提出问题,让幼儿对当天还没有答案的问题,能回家收集找到资料、尝试实验,第二天把自己的探索结果与小朋友一起分享、探讨,最终寻找到最佳答案。一段时间下来,孩子明显对科学产生了强烈的探索欲望。只要我们真的能用渗透的观点来理解幼儿科学教育,我们就会发现,科学其实拥有丰富的含义,而且无处不在。无论我们从事什么学科的教学,我们都会和科学不期而遇:“原来你也在这里!”
三、创造主动探索的机会,亲历发现过程
幼儿是科学活动中的主体,但是教师的作用至关重要,教师对幼儿个性发展起着促进和转化的关键作用,教师的支持、引导能够使幼儿从“接受学习”变为“主动探索”学习,因此在幼儿的探究活动中,我们要站在支持者、引导者、合作者的角度上,鼓励幼儿大胆地运用原有经验进行猜想,根据自己的假设进行验证,运用启发性、开放性的问题鼓励幼儿大胆地探究,并支持引导幼儿用自己的方式记录获得的信息和同伴共同交流分享,调整自己的认识。
如:在“吹泡泡”的活动中,我们为幼儿提供了许多吹泡泡的工具,我们提出问题:这些工具能吹吹泡泡吗?吹出的泡泡是什么样的?于是我们让幼儿先提出自己假设的想法,幼儿说我用方形积塑吹出来的泡泡是方形的,然后让他们根据自己的猜想去操作验证,并鼓励幼儿用自己的方式把发现记录下来,最后我们请幼儿相互交流自己的发现,把他们探索的结果进行统计并展示出来,幼儿发现自己认为不能吹出泡泡的工具别人却能吹出来,于是我们就抓住幼儿有争议的问题:“那么这些工具到底能吹出泡泡吗?”这一探索活动的视角尽管较小,但是活动中一步步自然引发了幼儿感知一个现象,抛出一个问题,伴随着—个问题的解决又发生新的问题……如此螺旋递进,引领着幼儿在可感可知,不断交流互动的活动中进行深入探究,从而培养幼儿持续探究的欲望、探究解决问题的能力、亲历发现过程,建构有益的学习经验。如:在“我们的城市”主题活动中,孩子们津津有味地谈到了深受大家喜欢的“儿童乐园”,特别是旋转木马、旋转飞机,同时,玩具陀螺大赛也正成为孩子自由活动中的一个热点。于是,我选择了“转动的陀螺”这一题材,一方面,对孩子的已有经验进行梳理和提升,另一方面使孩子对周围的现象感兴趣,并在与材料的有效互动中发现问题,分析问题、研究问题,让孩子在自主探索的过程中亲历发现获得发展。
总之生活中充满了千奇百怪可供人们探求的问题,孩子对周围的事物充满着好奇,只要我们善于发现、捕捉,就能引导孩子进行他们感兴趣的科学活动,获得他们需要的科学知识,培养幼儿的探索欲望与探索精神,使幼儿园的科学教育既来源于幼儿的生活,又能回归于幼儿的生活。真正的让幼儿在“生活世界”的世界发现科学,在“主观探索”中获得发展。
参考文献:
[1]刘占兰.幼儿科学教育.[M].北京:北京师范大学出版社,2001
[2]邱学华.尝试教学理论研究丛书.[M].北京:教育科学出版社,2000
在中学生物教学中应突出人与自然的关系这一重要线索,帮助学生树立正确的资源观、生态观、人口观、环境观,让学生懂得人类的发展是资源、环境、人口、社会、经济各方面的协调发展,而可持续发展思想是在现有对人与自然关系认识的基础上的加深和发展。
地球表面存在着明显的地域差异,各区域资源特点不同,历史、文化、生活习惯各异,发展也不平衡。只有协调不同区域的可持续发展水平,才能达到共同发展的目的。
我国要加快现代化建设,保持国民经济持续增长,必须对青少年进行可持续发展教育。青少年是未来的决策者和建设者,是未来环境保护的参与者,是推动可持续发展的重要力量。如果广大青少年不具备基本知识和必要的思想准备,那么实现可持续发展是不可能的。
二、可持续发展教育的内容
可持续发展的核心是协调人口、资源、环境与社会、经济的关系,其主要内容包括:人口可持续发展、资源可持续发展、环境可持续发展、经济可持续发展、社会可持续发展等。具体落实到教学中主要应从以下几个方面对学生进行可持续发展教育。
1. 培养学生可持续发展的意识。我们对学生进行可持续发展教育,应紧扣人与自然的关系这条主线,目的是让学生了解当前人类的家园——地球面临的人口问题、资源问题、环境问题,意识到保护环境是为了保护人类自身,以唤起他们的忧患意识和关心可持续发展问题的情感,使得学生逐渐形成可持续发展的思想观念。这是实施可持续发展教育的一个首要目标。
2. 使学生具备可持续发展的相关知识能力。生物教材中蕴藏着丰富的可持续发展教育的素材,我们应将可持续发展教育与生物教学内容和任务紧密地结合起来。不仅要让学生掌握可持续发展的基础知识,更重要的要培养学生具备自我学习、自我评价和自我发展的能力,提高学生的综合学力。这是实现可持续发展的一个重要基础。
3. 使学生形成正确的价值观。可持续发展教育的价值观包括:保护生物多样性;全社会的参与性;解放思想、扩展思维等,更重要的是在社会经济发展中不能只强调经济效益,应使其与社会效益、生态效益协调统一。从长远角度看,人类要想保持永续发展,保护环境比经济效益更为重要。
4. 引导学生主动探究,注重实践。从书本知识到实践是可持续发展教育的重要环节。教师应引导学生积极参与实践活动,开展多种形式的平等合作,唤起公众的主动性,使学生能够正确运用所学的知识,成功地研究一些可持续发展问题。
5. 实现可持续发展的终身教育。可持续发展是人类的永续发展,可持续发展教育具有综合性和跨学科性。生物是一门综合性很强的学科,文理属性兼而有之,因此它应在可持续发展教育方面发挥更大作用。在生物学习中使学生获得综合运用所学知识的能力和方法,是终身教育的基础。
三、中学生物教学中实施可持续发展教育的具体措施
1. 教师教育观念应有所转变
(1)对待教育要从“应试教育”转变到“全面素质教育”。在教学中自觉地开发学生的思维,加强学生自身能力的训练,杜绝死记硬背。
(2)教学要从知识传授转化到意识培养。21世纪的生物教育,绝不是单纯地向学生讲授生物知识,而是在此基础上,通过实践培养学生的环境意识,使知识传授本身成为可持续发展教育的起始点。
2. 变革教学内容和方法
(1)突破教材。首先,生物教育内容要体现时代的特征和社会的需要,删去过时的、陈旧的、繁琐的内容,增加培养可持续发展意识需要的新内容,以适应社会需要。其次,要敢于突破教材,从书本以外获取更多的与所讲内容有关的资料,以扩大学生的知识面,增强可持续发展思想渗透的物质基础。
(2)改进教学方式和方法。首先,不以传统的讲述法为主导式,而是根据教学需要,建立以学生主动参与活动为主的课堂教学模式,让学生在主动参与中学习、发展,提高参与能力。其次,建立课内外结合的教学模式,引导学生有计划地参与各种与环境和发展有关的活动,使学生在实践活动中得到教育和锻炼。