发布时间:2023-11-15 11:13:55
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关键词:健美操教学;任务式教学;女大学生;改善应付方式
“任务式”教学模式是当今许多学者提倡的教学模式。此模式倡导学生在感知、体验、实践、参与、合作的活动中,积极主动地进行学习,避免了“传授―接受”教学模式的弊端,是现代人才培养目标的迫切需要。本文针对大学生出现问题比较多的行为协调进行研究,以应付方式为指标,探讨在健美操选修课中实施“任务式”教学模式对女大学生的应付方式有何影响,意在为高校心理健康教育改革提供实践参考。
一、研究方法
(一)实验法
本文以新疆轻工职业技术学院2013级选修健美操专项的女生班为研究对象,对几个女生班进行指标的前测,在前测指标没有显著差异的两个班级中随机抽取一个班作为实验组,实验组实施“任务式”教学,整个教学过程,教师只起指导、咨询作用,所有活动都由学生自己去完成。另一个班作为对照组,对照组实施传统式教学。十八周后进行指标的后测,比较两组学生实验前后应付方式指标水平。
二、实验结果
(一)实验前后,实验组与对照组应付方式的比较
三、分析与讨论
(一)健美操选修课中实施任务式教学对女大学生应付方式的影响
从实验结果可以看出:任务式教学班实验后的应付方式和实验前相比有了积极的改善,在解决问题和退避两个因子上达到显著性差异;而传统式教学班实验后的应付方式在求助、幻想、退避因子上虽然有所改善,但均未达到显著性差异。以上结果说明:任务式教学模式能更有效地改善女大学生的应付方式,降低学生的应激反应,进而提高心理健康水平。
应付[1]是个体面临应激情境时为减少压力或伤害而做出的认知或行为努力,它是对情境变量、时间因素、影响适应结果等一系列事件得来反馈的反应。它处于应激情境与人的身心健康之间,适宜的应付对缓解和调节环境对个体的压力、保持身心健康具有不可忽视的作用。
任务式教学可以促进学生综合能力、心理品质的提高。任务式教学的核心思想就是要以学生为主体来完成设定的各项教学任务。根据任务的内容和目标,学生首先要独立思考,个人要先有一个对所完成任务的想法,通过个人的努力实现任务的完成。在单人实践的活动中,学生必须动脑动手、亲身体验、自主学习、自主设想,促进了学生思维的发散,擦出创新的火花。
任务式教学通常还采取小组活动形式组织学生活动。小组成员具有不同的智力水平、思维方式、知识结构与认知风格,学生们在相互讨论、相互启发、相互补充中,学习方法、个人观点得以交流,思维过程得以展现,实现思维、智慧上的碰撞,达到集思广益、拓宽思路、深化认识、解决问题的目的。另外,学生之间的互评也可以使学生更客观地分析自己的任务成果,可以开阔学生视野,促进他们智力的发展。
在任务式教学中,教师是学生学习的引导者、辅助者。教师提供给学生大胆思考、创新的机会和空间,激发学生的创造意识,充分调动学生的积极性和创造性,引导学生开动脑筋,破除思想僵化、墨守成规、安于现状的观念,从而形成勤于思考、善于探索、敢于创新的心理品质。而在传统的教学模式下,学生的思想是不可能被这样好的开发。
正是在学生的个人努力、小组的协助、教师的引导下,学生的收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力都得到了提高,综合能力和心理品质的提高必然使学生的自我效能感随之提高。有研究指出[2][3]:自我效能感影响应付方式,自我效能感越强,应付方式会越成熟、理智,自我效能感与应付方式的解决问题因子呈显著性正相关,与自责、退避因子呈显著性负相关。学生在之前解决不了的问题,也许此时就会感到可以解决,从而采取积极的应对方式,而不是退避、幻想、自责,这应该是任务式教学班学生应付方式转变的主要原因。
任务式教学本身就是引导学生积极地应对和解决问题。但由于受传统教学的影响,学生在开始会很不习惯自主学习、独立解决问题,随着时间的推移和学生能力的不断提高,积极的习惯逐级养成,学生在面对应激事件或环境时,会在习惯的驱使下自觉地解决问题和挫折。这是任务式教学班女大学生应付方式转变的一部分原因。
四、结论
健美操传统式教学和任务式教学均可以改善女大学生的应付方式;任务式教学在改善女大学生的应付方式上更加有效。
参考文献:
我国新一轮课改也适当加大了前沿生物知识的比重,在确保基础性的前提下,对教学内容进行了一定的扬弃。如何让生命科学前沿知识更好的服务高中生物教学,如何把握前沿知识和基础知识的过渡和衔接,如何通过前沿知识向学生传达生物科学的研究方法和思考方式,更好的服务基础知识的教学,是每个生物教师都在思考的问题。
以下是本人在三年的新课改背景下在实际教学工作中摸索出的几点心得和体会:
一、了解当代生物科学的发展方向,化繁为简,帮助学生构建生物学科学习的脉络
当代生物科学在朝着微观和宏观两个方面向纵深发展。在微观方面,主要是在分子水平上研究生命过程和现象;在宏观方面,主要是生态学的研究,特别是生物多样性的研究日益引起人们的关注。正如邹承鲁院士《生物学走向21世纪》一文所言,“当前凡是研究生命现象的学科,不可避免地要深入到分子水平去进行本质规律的探讨,这使分子生物学很快就渗入生物学的各个领域,改变了整个生物学的面貌;同时也对医学和农业科学及其应用产生了巨大的影响。生物学的全新面貌最突出地表现在出现了一系列新的分支学科,如分子遗传学,分子细胞学,分子分类学,分子神经解剖学,分子药理学、分子病理学,分子流行病学等等,影响到生命科学的所有领域,即使生态学、古生物学和分类学也不例外。……作为生命体基本单位的细胞,和作为生命活动最高形式的神经活动是现代生物学研究的最活跃的领域,但是今天,这两门学科由于采用了分子生物学的新的研究思想和新的研究手段而获得新的生命力,研究步伐大大加快,与分子生物学一起发展成为当代生物学研究的三大热点。”(《面向21世纪生命科学发展前沿》,广东科技出版社,1996,p.20)。
新课改分为必修本和选修本,构成知识涉及到生物学知识的方方面面,在学习开始之初就向学生介绍生命科学前沿的方向,除了可以培养学生的学习兴趣,还可更好的帮助学生构建学习脉络。而生物学科学习的方向可结合生命系统板块的教学展开,即紧贴课本有拓展知识范围。
二、关注生物科学的发展对课程理论的影响,使学生熟悉生物科学的研究方法
生物科学对课程理论的影响主要表现在思想方法上,并且正处于日益彰显的过程中。课本的设置也体现这样的亮点,模型构建、归纳演绎法、假说推理法、数理统计、原来大学甚至是研究生阶段才能接触到的研究方法、思维方式纷纷引入中学课本。
前沿知识纷纷引入中学课本,课堂上接触的是让学生眼前一亮的高科技、新发展,学生不仅能了解这些前沿知识,还能了解这些新知识的来龙去脉,发现历程和研究方法,知道真理在被无限接近,不断修正,自然学习起来兴趣高涨。
三、让生物课程反映生物科学的发展,让学生了解生物科学的前沿
(一)让学生了解生物科学的前沿发展,全面提高科学素质
关于什么是科学素质,国内外学者提出了不少大同小异的定义。《美国国家科学教育标准》认为,“所谓有科学素养是指了解和深谙进行个人决策、参与公民事务和文化事务、从事经济生产所需的科学概念和科学过程。有科学素养还包括一些特定门类的能力。”国内不少学者提出更为简明的定义,即科学素质包括科学知识、科学的过程和方法、科学态度、科学精神、科学价值观、科学的思维习惯和行为习惯。根据前面的论述可以看出,生物科学前沿知识不仅在自然科学中的地位和作用不断提升,而且在认识论、方法论和世界观等方面都具有独特的价值,因此,生物科学前沿对于全面提高学生科学素质是非常重要、不可或缺的。
2、管理学院:学院设有三个本科专业,即市场营销专业、劳动与社会保障专业、公共事业管理专业。市场营销学的方向是含药品营销方向、保险营销方向。劳动与社会保障的方向是医疗保险方向。公共事业管理专业的方向是卫生事业管理方向。
3、信息工程学院:学院拥有信息管理与信息系统专业、计算机科学与技术专业、计算机科学与技术专业及计算机科学与技术专业四个本科专业。
生物,无处不在
“当白衣天使给你服用抗生素类药物,使你很快恢复了健康时,你得感谢微生物给你带来的福音,因为抗生素是微生物的‘奉献’。”最初是在微生物课本中看到这段文字的,它告诉我生物就在身边,生物与我们的学习和生活密不可分。其实细细想来,何止是微生物。在我们丰富多姿的大千世界中,生物的种类成千上万,甚至自诩聪明智慧如你我的人类不也是一种生物。
生物科学专业属于理学大类下的生物科学类,毕业授予理学学位。其专业课程包括:动物学、植物学、生物化学、分子生物学、遗传学、微生物学、细胞生物学、植物生理学、动物生理学等。生物科学之下也有不同的专业发展方向,如动物生理学(Animal Physiology)研究生物机体的正常功能活动及其产生机制,以人体和哺乳动物生理学原理为主要内容;生化及分子生物学(Biochemistry and Molecular Biology)主要研究生命现象的化学本质,它在分子水平探讨生命的本质,即研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节及其在生命活动中的作用;遗传学(Genetics)主要研究生物的遗传和变异,研究内容包括遗传物质的结构、功能与变异,遗传物质的传递、遗传信息的表达与调控等诸多方面;微生物学(Microbiology)掌握微生物学的基本知识和基本理论,了解微生物在工业、农业、医药、环境保护等方面的实际应用以及微生物学在发展中的作用。
自然科学的前沿领域
生物科学既是一门具有悠久历史的学科,又是当今蓬勃发展的热门学科。在科技迅猛发展的21世纪,生物科学正从分子、细胞、个体和群体等不同层次上综合运用现代技术,系统地研究生命的奥秘。作为自然科学研究的前沿领域,生物科学正成为发展最快、应用前景最厂的学科之一,其研究成果为人类的健康与发展乃至整个世界的发展与变革带来了深远影响。本专业培养综合素质高、基础知识宽、创新能力强,具有相关农业知识的生命科学研究型人才。学生需要在大学期间加强生命科学的基础理论学习,及时了解学科的最新进展,注重科研训练和实践教育,大力培养科研素养和创新精神,熟练掌握现代生物科学研究的基本技能和技术。
生物科学专业有师范类与非师范类之分,而笔者所在学校的生物科学专业即为师范类。师范类生物科学专业旨在培养掌握生物科学的基本理论、基本知识、实验技能,能够在高等和中等学校从事教学和教学研究的教师、教学研究人员以及教育工作者。鉴于其与非师范专业不同的培养目标,在大学本科的实际教学中,师范类生物科学专业还会开设基础心理学、学校教育学和生物教学论等与教学有关的课程,以加强学生对教师这一职业的认知,从而为学生入职做好铺垫。除此之外,老师从重点讲解与举例方向性、差异性的拓展等方面,对于讲课内容也会有针对性的调整,以适应不同方向学生的发展需求。
“生科人”,就业需努力
与偏重实践的生物技术专业相比,生物科学的学习内容更重理论,因此,本专业很多学生在本科毕业后选择了读研继续深造。除此以外,生物科学专业的学生也有很多选择了从事教育行业。不过,生物科学专业的本科毕业生在求职过程中经常会有“高不成、低不就”之感。一方面,好的科研、企业单位是理想的择业对象,可是其要求自然也比较高,本科生的竞争优势不是很大;另一方面,基层单位就业容易,可是条件差,发展也不太理想。对于求职者来说,文凭其实只是一小方面,招聘单位对文凭作出规定,无非也是希望应聘者有更高的专业能力。所以说,专业知识强、能力过硬才是最重要的条件,在学习的过程中有意识地锻炼、提高自身的专业技能,也是增强竞争优势的方法。
拥有生物科学专业国家特色专业院校名单:北京大学、北京师范大学、河北师范大学、山西师范大学、内蒙古大学、东北师范大学、复旦大学、厦门大学、西南大学、海南师范大学、宁夏大学、福建农林大学、中国海洋大学、山东师范大学,鲁东大学、河南师范大学、湖南师范失学、中山大学、西华师范大学、山西大学、上海海洋大学、南京师范大学、浙江大学、湖北大学、四川大学、延安大学、南京大学、兰州大学等。
水产养殖学:“水产”不水 邹林虎
主干课程:生物学、环境科学、水产学
水产养殖,不只是养殖水产
2008年,伴随着5·12地震带来的恐慌,我秉烛夜读,取得最终的胜利。像中国健儿在奥运赛场上勇夺金牌一样,那年,我收到了西北农林科技大学(编者注:作者本科就读于西北农林科技大学,后考入中国科学院大学攻读硕士学位)水产养殖学专业的录取通知书。残奥会开幕了,我的大学生涯也拉开了序幕。
也许很多同学会问,水产养殖学专业是教养鱼呢还是养虾呢?那你就对水产养殖学专业的理解太狭隘了。水产养殖学专业旨在培养学生具有生物学、水产动植物养殖及水产动植物疾病诊断、防治的基本理论知识和实验、实践的基本技能,能从事水生动植物资源综合开发利用与保护、经济动植物的增养殖、疾病防治及相关领域的科研、教学、技术服务及经营管理等工作。主要学习生物科学、水域生态学、水环境科学、水生生物技术以及水产动物生产、水产品加工与贸易和水生资源开发和利用等方面的基本知识。通过四年大学的专业学习,水产养殖学专业的学生需要具备水产经济动植物生产、水产饲料生产、水生生物病害检测与控制、水域环境监测、水产资源开发、水产品加工等方面的基本能力。
与“水产品”打交道的专业
在此之后,鱼类增养殖学、海水贝类增养殖学、水产动物病害学、水产动物营养与饲料等专业课程也粉墨登场。大三、开始,本专业的课程涉及到更多方面,如动物遗传学、水产动物育种学、水环境化学、养殖水域生态学、分子生物学、水产品加工工艺学等。不过,随着学习的逐渐深入,我们也越来越觉得这些课似乎和水产养殖学专业没多大关系。
将近一年的实验室生活,我们才开始真正明白国家设立水产养殖学专业并不仅仅是为了培养渔民,更是为了解决水产养殖上的难题。比如养殖品种的培育、营养优化、病害防治、产业链整合等。同时,水产养殖学是生命学科的一个分支,它所学习的内容如生物化学、细胞生物学等在生命科学中也是通用的。
水产养殖学专业课程的学习其实有很多趣味,比如水生观赏动物养殖学的理论学习让我们了解了水生观赏动物养殖在国民经济中的地位和水生观赏动物的主要种类。实践中,我们在水族市场调研各种水生观赏动物的市价,在海洋世界里参观名贵品种和水族器材,并且在学院的资金支持下,进行水族箱的设计比赛。
守卫水域世界
四年的时间转瞬即逝,我们这个小家庭的成员也将奔向祖国各地开始新的生活了。他们的归宿如何呢?有的同学进入各大高校继续读研深造,有的同学在科研机构、高等院校、企事业单位的水生生物生产、水产动物营养与饲料加工、水生生物资源保护与开发、水域生态环境监测与保护及相关领域从事教学与科研、产品开发、市场营销和技术推广等工作,大家分布在祖国的各个角落。当然。水产养殖学专业的学生也可以选择自主创业,比如培育像七彩神仙鱼、金龙鱼、银龙鱼等名贵品种。大家都明白,物以稀为贵,之所以名贵不仅因为这些品种的外观光彩照人,更因为目前还没有完善的人工繁殖技术,这就需要更多的水产养殖学专业的学子发挥专业所长。
拥有水产养殖学专业国家特色专业院校名单:中国海洋大学、宁波大学、天津农学院,大连水产学院、华中农业大学、海南大学、广东海洋大学、上海海洋大学、淮海工学院、集美大学。
生物工程:生命通往应用的桥梁 李佳丽
主干课程:生物学、化学工程与技术
生物与工程的契合
生物工程是以生命科学为基础,利用生物体系(组织、细胞及其组分)和工程原理,提供商品性和社会的综合性科学技术体系。广泛应用于功能食品开发、生物制药、农产品综合利用等领域,促进传统产业的改造和新兴产业的形成。生物工程是加强技术创新、发展高科技、实现产业化的基础,是从实验室研究通向大规模生产的桥梁。在这一科技下,生物工程专业应运而生。
生物工程专业通过掌握生物技术及其产业化的科学原理、工艺技术过程和工程设计等基础理论,培养出具备生命科学基本理论和系统的生物技术基本理论、基本技能,掌握生物与化学实验基本技能,从而能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,能在医药、食品、农、林、牧、渔、环保等领域的生产企业及事业、行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的应用型高素质人才。
实验室与社会接轨
学习生物工程要求理论与实践的交替,包括不同领域的实验操作。比如:无机及分析化学实验、有机实验、生物化学实验、酶工程实验等。让学生尽可能掌握实验的基本操作和认识化学反应。在四年的大学生涯中,学生将会接触到如下课程:无机及分析化学、有机化学、物理化学、生物化学、微生物学、生化分离、基因工程、分子生物学、细胞生物学、细胞工程、微生物工程、发育生物学、酶工程、遗传学、化学基础实验、生物工程基础及专业实验等。
生物工程属于综合交叉发展学科,且与应用有紧密的结合,国外很多著名大学都很注重其发展,相比国内该专业的现状,出国深造对于以后发展更有利。生物工程专业的毕业生可以在医药、食品、环保、商检等部门中从事生物产品的技术开发、工程设计、生产管理及产品性能检测分析等工作及教学部门的研究与教学工作。
理性对待专业前景
如今,生物工程的应用领域越来越广泛,涵盖了农业、工业、医学、药物学、能源、环保、冶金、化工原料、动植物、净化等各个领域。它对人类社会的政治、经济、军事和生活等方面产生了巨大的影响,并为世界面临的资源、环境和人类健康等问题的解决提供美好的前景,生物工程专业也将日益壮大。
不过,本专业本科生直接从事科研方面工作的可能性不大,根据笔者经历,本专业大部分同学选择继续读研,直接就业的同学较少。原因是生物工程专业本科四年的学习不足以满足社会对于专业人才的需求,因此,大家希望能继续提升自己的知识储备与专业能力,掌握更多先进的专业技术。并且,生物工程专业各高校的教学水平与师资水平参差不齐,如果有意愿就读该专业的,大家一定要谨慎选择院校。
拥有生物工程专业国家特色专业院校名单:中国农业大学、南京工业大学、江南大学、上海交通大学、北京化工大学、华东理工大学、西北农林科技大学、华中农业大学、重庆大学、北方民族大学、天津科技大学、大连大学、浙江工业大学、大连工业大学、大连理工大学、沈阳药科大学、江西农业大学、湖北工业大学、华南理工大学、贵阳学院、湖南科技学院、大连民族学院、淮阴工学院、宜春学院、山东轻工业学院、四川理工学院、合肥学院、石家庄学院。
动物科学:畜牧人的摇篮 杜拜伦
主干课程:生物学、动物遗传育种学、动物营养与饲料学
向未来新兴产业转变
动物科学专业是生命科学的重要分支。它的基本任务是在认识和掌握动物遗传变异、生长发育、消化繁殖等生命规律的基础上,为人类提供质优量多的动物产品。动物科学旨在满足人们日益增长的高档肉类饮食需求,主要进行动物营养与饲料、饲料资源开发、饲料配方与饲料工艺设计,以及饲料鱼饲养企业管理的研究。通过对大量的动物实验和畜禽生产实践,将了解兔子、禽类、牛、猪、羊的动物生理特点和生活习性,并学习对其进行饲养管理、帮助他们繁殖后代等的科学方法。
随着动物基因组计划的全面启动和阶段成果的取得,动物科学已深入到基因层面认识动物的遗传、发育、繁殖和代谢的调控规律。分子与细胞工程技术已逐步成为畜禽新品种培育、良种快速扩繁、动物营养饲料的重要手段。动物科学专业除面向传统的优质畜禽产品生产外,从事动物生物技术新兴产业将是其未来最具发展潜力的重要方向。
掌握核心技术
顾名思义,动物科学专业学习的课程也与动物密不可分,大学四年需要学习动物解剖学、动物组织胚胎学、动物生理学、动物生物化学、畜牧微生物学、动物遗传学、动物营养学、饲料学、生物统计学、饲料分析技术、动物繁殖学、动物环境卫生与畜舍建筑学、畜牧生产系统、动物育种学、群体遗传学、数量遗传学、细胞遗传学、生化遗传学、分子遗传学、配合饲料工艺原理与技术、企业管理学、反刍动物营养、猪营养、家禽营养、鱼虾动物营养等。动物科学专业学生在毕业时需要具备丰厚的生命科学、动物生理生化、饲料工程、环境工程科学等基础,掌握动物产品高效安全生产与质量控制、动物生长发育规律、营养调控等理论与技术,成为能够从事动物科学教学与科研工作,胜任动物遗传资源开发与利用、特色动物产品开发、生态农业建设的科研与管理,从事高新技术研究与推广的高级专业人才。作为新一代“畜牧人”,在目前食品安全问题严峻的背景下,我们的目标不仅仅是数量的提升,更是质量的提升。我们的研究对象也从最初的陆生动物扩展到目前的水生动物。
发展中的“潜力股”
随着科技的进步,动物科学的研究领域在范围上已从传统的畜牧业扩展到了水产动物、珍禽异兽、伴侣动物、观赏动物的饲养、育种繁殖、产品加工等各个领域;在研究深度上已从动物整体水平、细胞水平和亚细胞水平深入到分子水平,使得人们可以在基因水平上认识动物遗传、发育、繁殖、代谢的规律。克隆动物、转基因动物的成功育成表明,动物科学是21世纪生命科学中最富有挑战性和最具发展潜力的领域之一。
生物科学是自然科学中发展最为迅速的科学之一。生物科学研究在20世纪取得了许多重大突破,研究成果更加迅速地转化为社会生产力,显现出巨大的社会效益和经济效益。生物科学也向着更加关注人类自身的方向发展。随着与物理学、化学、数学以及其他各学科之间不断交叉、渗透和融合,生物科学已经日益呈现出主导学科的地位。同时,生物科学在解决人口增长、资源危机、生态环境恶化、生物多样性面临威胁等诸多问题方面发挥的作用越来越大,有力地促进了现代社会文明的发展。
生物科学作为自然科学中的基础学科之一,是研究生物现象生命活动规律的一门科学,是农、林、牧、副、渔、医药卫生、环境保护及其它有关应用科学的基础。《全日制普通高中生物新程标准》指出,义务教育阶段的生物课程以提高学生生物科学素养为主要的的必修课程,是科学教育的要领域之一。
一、生物科学素养是什么
生物科学素养是指参加社会生活、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学概念和科学探究能力,包括理解科学、技术与社会的相互关系,理解科学的本质以及形成科学的态度和价值观。它反映了一个人对生物科学领域中核心的基础内容的掌握和应用水平,以及在已有基础上不断提高自身科学素养的能力。
二、怎样树立生物科学素养
(一)生物学思想的树立
生物学思想的建立是培养学生生物科学素养的前提,高中生物教学的目的在于培养学生初步的生物学思想,树立起辨证唯物主义的世界观。虽然初中已经接触到生物这一门学科,但是初中生物不参与中考,很多学生并没有引起重视,所以高中阶段就需要重新树立生物学思想。这就要求在教学过程中,教师要指导学生对生物学概念的理解和掌握,并多次强化记忆,运用PPT等教学手段,使学生更直观的看到,加深记忆。比如《细胞器—系统内的分工与合作》一节,出现的很多生疏的名词,学生不易于记忆。如果用PPT进行教学,学生易于理解并记忆。
(二)科学探究能力的培养
科学探究能力对于学好生物这门学科是必须的一种能力。生物课程中的科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识领悟科学研究方法而进行的各种活动。科学探究通常包括提出问题、猜想与假设、制定计划、进行实验、收集证据、解释和结论、反思与评价、表达与交流等八个要素。为了培训学生的科学探究的能力,就必须在教学中积极组织学生进行探究性学习,只有在不断的探究性学习过程中,学生通过动手操作实验课,细致观察实验结果、记录实验数据,并对实验数据进行分析得出结论,逐步培养学生收集和处理生物科学信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力等,突出创新精神和实践能力的培养,让学生充分体验科学过程与科学方法,形成生物科学探究能力和科学态度与价值观。通过这样不断的锻炼,学生才能真正具有科学探究能力。
(三)情境的创设,积极引导学生
在教学过程中,应该改变以往的讲授模式,要多引导学生参加教学,教学的目的是学生的知识的获得,而不是教师的教授。可以通过以下这些方面,来调动学生的积极性。其一,多给出图形或者数据资料,代替以往的直接给出结论,这样就要求学生必须开动思维,参与其中才能获得知识。其二,从生活经验、经历中提出可进行探究的问题。其三,多给学生讲一些生物科技的新进展或者成就,提高学生对生物学的兴趣。
(四)科学探究过程和结果的交流
真正获得科学探究能力,不仅需要学生独立的观察、思考、提问、并作出假设,进而进行探究活动,同样需要对探究的结果进行整理、汇报和交流。在教学过程中,教师要注重对学生独立完成探究性学习报告的撰写的培养,并组织交流探究的过程和结果。同时,根据各个学校的条件,可以有计划的安排一些需要较长时间才能完成的实验活动,充分利用多种教学资源进行有效教学。
三、生物实验能力的培养
实验能力是加强学生的生物科学素养的主要手段。实验教学是高中生物教学的基本形式之一,是培养学生科学思想、方法、态度和创新精神的重要手段。实验主要培养学生观察实验、收集和处理信息、数据处理等方面的能力,促使学生积累实验设计预测、质疑、反思、推理、归纳和演绎等科学方法应用的体验,要求学生要实事求是地记录、整理和分析实验数据、定量表述实验结果等。通过实验过程,培养学生的动手能力,分析实验现象的能力和逆向思维的能力。但是,在实验中要注意安全教育,即安全使用实验器具(如解剖器具、玻璃器皿、酒精灯等)和实验药品(酒精、酸、碱等),这也是生物学实验的基本技能,教师应强化安全教育,增强学生的自我保护意识。
综上所述,在高中生物教学中,教师应该重视培养学生的生物科学素养。在平常的教学中,及时给学生灌输生物学思想,同时加强对学生科学探究能力的锻炼,增强学生的实验动手能力,使学生更适应现代生物科学技术的飞速发展。
参考文献:
[1]梁振.在高中生物教学中培养学生的生物科学素养.文理导航.2011(11).
生物信息学作为一门新兴的交叉性学科,综合生物学、计算机科学和信息技术试图,从大量数据中寻找具有指导和开创性价值的依据,为生命科学研究提供必要的、有效的系统模拟和信息预测结果。目前,生物信息学在生物医学、生物工程、植物学、动物学、生态学、遗传学、制药和高科技产业领域中的应用越来越广泛,产生巨大的影响力和推动力。
一、生物信息学在生物科学领域的作用
生物科学是研究生物结构、功能、发生和发展规律,及其与周围环境关系的科学。在分子生物学技术突飞猛进的发展过程中,生物科学从传统的个体及群体表征研究逐步演变为内在分子机制的研究,随着基因测序技术的发展,生物科学领域的研究不仅聚焦于生物个体的内在分子机制,同时还从大量的生物个体的基因数据中获取和解析生命的本质和规律,并以此尝试对生命过程进行干涉和改造。而在获取、解析、干涉和改造的过程中扮演重要角色的就是生物信息学。
生物信息学是在生物科学领域各个学科发展的过程中逐步产生的一门综合性学科,该学科在生物科学领域的应用极为广泛。目前,植物基因组研究取得了重大进展,水稻、大豆、小麦等农作物的遗传图谱、基因序列、基因组注释已公布于美国国立生物技术信息中心(NCBI)的生物信息数据库中。利用生物信息学的相关方法和技术能够对这些数据进行查询、统计和分析,从而更好地理解和认识植物基因组的功能,指导后续的科学研究和生产应用。传统的生物学分类方法已经鉴定及分类了成千上万的物种,但是随着生物科学的发展和认知,越来越多的物种在遗传进化上的分类依据较为模糊,而利用生物信息学结合传统的分类学可以更好的研究生物类群间(植物、动物、微生物等)的异同性、亲缘关系、遗传进化过程和发展规律,这在当今的生物分类学中应用日趋广泛。生物信息学还可以综合利用数学、统计学和计算机等学科对生态系统进行模拟和计算分析,探索物种间基因流动的本质,揭示生态系统的物质和能量循环规律,从而为找到决定生态系统平衡和稳定的根本因素提供重要的依据,帮助生态系统平衡的恢复。此外,通过生物信息学技术构建遗传工程菌,降解目标污染物的分子遗传物质,从而达到催化目标污染物的降解,维护生态环境的空气、水源、土地等质量,也是当今生态环境保护的新兴研究方向。
二、生物信息学的学科内容和课程要求
生物信息学主要由基因组学、蛋白质组学、系统生物学、比较基因组学、计算生物学等学科构成,主要涉及的内容有生物数据的收集、存档、显示和分析,体外预测、模拟基因及蛋白质的结构和功能,对生物的遗传基因图谱进行分析处理,对大量的核苷酸和氨基酸序列进行比对分析,确定进化地位等。从生物信息学的概念及其涉及的内容中可以明确生物信息学不是一门独立的学科,所以要求教师在教学过程中掌握多领域的知识和技能,才能较好地把握该课程。
1.高等数学和统计学基础
生物信息学将数学和统计学作为主要的计算理论基础,主要包括数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面。此外还包括隐马尔科夫链模型(HMM)在序列识别上的应用,蛋白质空间结构预测的最优理论,DNA超螺旋结构的拓扑学,遗传密码和DNA序列的对称性方面的群论等。因此,在生物信息学教学过程中要求教师具备数学及统计学的计算方法的基础知识,能够利用牛顿迭代法、线性方程回归分析、矩阵求拟、最小二乘法等进行数学建模和计算,从而对基因和蛋白质序列进行比对、进化分析和绘制遗传图谱等。
2.生物科学基础
生物信息学包含的生物类学科有,生物化学、分子生物学、遗传学等基础学科,基因工程、蛋白工程、生物技术等应用学科。根据其课程特点,学生在学习生物信息学课程前需要学习生物化学、分子生物学、遗传学、基因组学、蛋白质组学等基本生物学课程,对于基因序列、蛋白质序列、启动子、非编码区等概念有深刻的理解,同时需要对一些重要的生物学数据库有一定的了解,如美国基因数据库(GeneBank)、欧洲分子生物学实验室数据库(Embl)和日本核酸数据库(DDBJ)等。此外,要求学生能够利用生物学数据库查找基因序列、蛋白质序列、基因及蛋白质结构模型,能够读懂数据库中基因和蛋白质的信息注释,能够计算蛋白质序列的分子量和等电点,能够为扩增特定的基因片段设计引物,能够对特定物种进行系统发育分析等。
3.计算机科学基础
计算机是生物信息学的主要辅助工具,利用生物信息学研究生物系统的过程需要能够熟练使用计算机对大量的生物信息数据进行处理和分析,这主要包括对数据信息进行搜索(收集和筛选)、处理(编辑、整理、管理和显示)及利用(计算、模拟)。所以,学生在学习生物信息学的过程中需要了解和掌握一些常用的生物信息学软件,如BLAST和FASTA序列比对分析软件,Oligo和Primer引物设计软件,VectorNTI、DNASTAR、DNASIS等综合分析软件。此外,学生还需要学习和掌握一些常用的计算机语言,如正则表达式、Unix shell脚本语言和Perl语言。
利用生物信息学在处理和分析海量生物数据的过程中,计算机软硬件资源需要配合处理分析软件的运行,因此要求计算机操作系统使用Unix和Linux操作系统,这些操作系统需要大量的操作命令进行输入执行过程,对于经常使用Windows操作系统的学生来说是一个较难跨越的障碍。
三、生物信息学课程教学中存在的问题
目前国内大多数高校的生物信息学教学采用传统的教学模式,即以课堂式的理论教学为主,缺乏必要的实践教学。理论教学模式固定、教学方法单一、教学内容狭窄,通常是介绍性、科普性的课程,甚至作为公选课程。少数高校开展生物信息学的实践课程教学,但多以验证性实验为主,缺乏和专业相适应的综合性、设计性实验,而开放性实验更无从谈起。
1.教学模式固定单一
生物信息学在内容层面涵盖诸多学科领域,注重应用性和实践性。然而,目前大部分高校把生物信息学作为一门孤立的课程,这导致教师需要将大多数课程内容压缩到一门课程进行教学,在有限的教学时数下灌输大量内容,增加了学生学习的难度,降低了教学质量。再者,大多数高校仅开展生物信息学的理论教学,忽视实践教学过程,造成生物信息学理论与实践内容的脱节,使学生在学习完理论知识后难以深入理解和吸收,无法将所学的知识应用到后续的工作和学习中,最终未能体现出该门课程的价值。
2.教师专业背景薄弱
作为一门交叉学科,生物信息学的教学要求教师具有较强的数学、生物学和计算机科学背景。然而,目前从事生物信息学教学的教师即便具备深厚的生物学背景,但是多数教师在数学和计算机方面较为薄弱,并不具备完整的生物信息学知识体系,对生物信息学发展趋势也了解不多。在师资缺乏的情况下,院系开设生物信息学课程,教师为了完成教学任务,仅仅在教学中进行介绍性的讲解,在课程考查方式上通过小论文、综述和课外活动等方式完成该课程的学习。因此,无论是理论教学还是实践教学均无法实现该课程大纲的要求,从而影响学生对生物信息学课程的理解和掌握,生物信息学的实践操作能力更无从谈起。
3.实践教学薄弱,专业教材缺乏
生物信息学实践课需要学生在网络环境下用计算机学习NCBI数据库的检索与使用、序列比对分析软件的应用、蛋白质空间结构图视软件的应用、序列拼接软件的应用等。但是目前,大多数高校开设的生物信息学课程多以理论教学为主,实践教学课时非常少或者为零,学生对于生物信息学课程的学习仅仅通过教材上抽象的文字描述进行理解和掌握,这导致学生在理论课中学到的知识无法在实践课中进行验证或操作,严重影响了生物信息学的教学质量,也偏离了教学大纲中强调的重在培养学生实践操作能力的培养目标。
另外,目前还没有适用于生物科学专业的生物信息学教材。国内各大高校使用的教材多为国外教材的影印版或者中文翻译版本,这些教材偏重介绍生物信息学的理论和方法,涉及的实践内容较少,学生需要具有较高的相关知识才能接受和使用这些教材。因此,部分高校在生物信息学教学过程中往往使用自家编写的简化教材,从而造成生物信息学教学内容不统一,教学大纲混乱等情况。
4.实践课程经费不足,实践教学环境落后
当今,许多发达国家都很重视生物信息学的教学和研究,积极开展各种生物信息资源的收集和分析工作,培养大量生物信息学人才,为整个生物学的理论研究及其相关产业创新(主要是医药和农业)提供指导和支撑。国内对生物信息学的关注和认识起步较晚,其发展落后于国际发达国家。国家和高校对生物信息学的教学和科研资金投入力度不大,缺乏必要的仪器设备,生物信息学的实践教学条件得不到保障,比如大多数高校的生物科学专业没有相应的计算机实训室,配套软件也相对匮乏,落后于国际发展水平。
四、生物信息学教学模式改革的探索
1.修改理论和实践教学大纲,编写适用的实践教材
根据当今生物信息学的发展方向,制定和修改理论教学大纲,除了引物设计、基因和蛋白质序列比对、基因和蛋白质结构功能预测等基本内容外,还需添加系统进化树分析、聚类分析、蛋白质互作网络谱图等较为综合的内容。另外,增加实践教学课程比例,充实实践教学内容,结合理论教学内容增加综合性、设计性实验,适当提供科研环境,鼓励开展开放性实验。
目前国内并没有系统的、专业的生物信息学实践教材,因此针对高校生物科学专业方向的特点,联合多学科领域(数学、生物科学、计算机科学)编写相应的生物信息学实践教材,在制定、修改实践教学大纲和编写教材的过程中结合学生的接受能力,由浅入深,多设实例和相关练习,使学生循序渐进的理解和掌握生物信息学的原理和方法,掌握更多的生物信息学工具。
2.紧密联系科研、基于实践问题开展教学
通过实践教学把生物信息学教学与科研有机结合起来,能够促进教学与科研的共同发展。在紧密联系科研的过程中,采用基于问题的教学(PBL)方法,通过实践教学环节,培养和训练学生把所学的生物信息学的知识和方法应用于各种生物科学领域的科研活动中,通过解决实际问题训练学生的实践技能,从而促进教学与科研的双重发展。例如,在生物信息学实践教学中多加入生产和科研中遇到的经典实例,鼓励学生利用相关的生物信息学软件及相关的理论和方法解决问题。学生也可以选择自己感兴趣的课题,利用自己熟悉的、合适的生物信息学软件和相关知识开展课题研究。此外,专业教师在指导学生课题研究的过程中还可以发现理论和实践教学的不足,不断的完善生物信息学理论和实践课程大纲和内容,提高教学质量。
3.开展多学科实践结合的教学模式
生物信息学属交叉学科,包含了不同领域的专业知识和技能,为使生物信息学教学达到教学的目标,该课程教学需要采用多学科实践结合的教学模式。
多学科实践结合的教学模式是指联合不同领域、不同学科、不同专业的课程在教学的过程中结合生物信息学涉及到的知识和技能进行基础性、铺垫性教学。比如,在高等数学和统计学的教学过程中,针对生物信息学的需求,适当增加数学建模、统计方法、动态规划方法、数据挖掘等方面的基础内容,同时,开设实例实践教学,使学生理解和掌握隐马尔科夫链模型,牛顿迭代法、最小二乘法等方法的应用原理和规则;在生物科学专业课程设置上,尤其是实践课程的教学过程中,结合生物信息学涉及的引物设计、序列比对分析、基因及蛋白质结构功能预测等方面开展相应的设计性、综合性、开放性实验项目,使学生了解和掌握基本的生物信息学原理及软件的应用;在计算机科学的教学过程中,应根据生物信息学的需求,开设正则表达式、Perl语言、R语言等课程学习,以及增加Linux和Unix操作系统课程学习,使学生在学习生物信息学前打好坚实的基础。
值得注意的是,生物信息学课程与其他课程的开设时间和顺序需要有一定的探索和评估,对于开设该课程的时间把握是开展多学科实践结合的教学模式的关键因素。过早开设生物信息学则会导致学生在不具备相应学科基础的条件下跨越式的接触生物信息学,无法理解和掌握相关的知识和技能;过晚开设则会使学生学习了相关学科知识和技能后,由于课程衔接不紧,导致在学习生物信息学时出现理解滞后和无法适应的现象。因此,针对不同专业和学科的特点,根据具体情况进行统筹安排,使生物信息学和其他相关学科课程有很好的衔接和过渡,以确保和提高生物信息学的教学质量。
五、结语
生物信息学是现代基因组学时代的开阔者,也是生物科学研究的重要的工具和载体。针对生物信息学的特点,高校生物科学专业课程设置、教学方法、教学模式和教学软硬件等需进行一定的改革,将多学科实践结合的教学模式运用到生物信息学的教学实践中,在提高教学质量的同时将更好的提升学生科研、应用和创新能力。
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生物科学史是研究生物学概念、科学理论和科学思想的产生、演化过程及其发展规律,考察科学家的生平、成就、思维方式及研究方法上的特点。探讨科学家科研中的成败原因,研究科学家发展中不同观点和理论之间的纷争与融合,考察科学发展的内部逻辑、外部动力和相互关系,研究科学与发展的关系等等[2]。在生物课堂教学中加强生物科学史教育,在一定程度上是顺应学生身心发展特点。在教学基础上增加生物科学史教育,利用学生的好奇心作为激起兴趣为切入点,将学生的兴趣上升为学习的乐趣。另一方面,生物科学史同时向学生介绍科学家的奋斗历程、曲折经历等生平事迹。在科学探索过程中,科学家身上折射出的执着,求实,刻苦等高尚品质是一种宝贵的教学财富。所以在生物教学中增加生物科学史教育,不仅能培养高中生学习兴趣和实验能力以及创造性思维能力,也能培养他们发现问题、分析问题和解决问题的能力,更能使他们形成积极的科学态度和科学习惯。以高中生物人教版必修一以光合作用为例,在正式学习光合作用过程之前,进行光合作用科学史讲述,包括什么是光合作用,光合作用的意义以及光合作用是如何发现的等,教师可以用趣味性的,故事性的口吻来讲述,学生的兴趣能够得到激发,而且在轻松愉悦的氛围中学生也更乐于去汲取更多的生物学知识,更进一步提高学生的生物科学素养。
二、倡导探究性学习,培养学生自学能力和创新精神
探究性学习的三个基本目标是理智能力的发展、深层次的情感体验、建构知识掌握解决问题的一般方法。探究性学习是问题性、过程性、开放性的统一[3]。在探究性学习的教学中,教师是学生学习的引导者和促进者,而学生则是探索者、发现者,这种新的学习方式在我们今天的生物教学中培养学生科学素养有重要的指导意义。探究性学习的目的和新课标对学生的目的要求是一致的,都是提高学生的综合素养,是培养学生综合能力的一种学习方式。那么,在探究性学习中,要注意哪些问题呢?
首先,教师角色定位。虽然探究性学习倡导的是学生自己去发现、探索新知识,但是他们的学习仍然是具有一定的被动型的,所以要求教师能够有计划有目的并且有组织的进行,学生的独立学习能够进行下去,必须要有教师的引导,他们的学习效果才有可能事半功倍。因此在探究性学习中,要求教师的角色是引导者,教师要扮演好引导者这个角色,就必须做好充分的准备。在上课之前,教师可以根据教材准备导学案,内容包括本堂课的学习目标,重难点和基础知识以及基本技能、相关知识回顾和学生自测等。课堂上教师提出事先准备的问题来吸引学生注意,激发学生自觉解决问题的欲望。需要注意的是,在学生分析问题时,教师的职责是为学生提供时间和空间方便他们进行思维的交流和碰撞,切不可在一旁急于纠正学生的错误。在课堂的最后,教师着重对学生理解、讨论不透彻的问题进行精讲,帮助学生对深奥的生物学知识的理解。讲解完成后,将导学案上的本节课学生学习成果自测让学生独立完成,并由教师回收批阅。
其次,学生的角色定位。针对问题的探究活动是探究式学习的中心,学生在遇到各种使他们困惑的问题时就要想方设法寻找问题的答案,他们可以经过推理分析来找出解决问题的方向,然后通过观察和实验来收集事实;也可以通过其他的资料来进行归纳比较和分析,以形成对问题的解释;在经过讨论和交流后进一步澄清事实,发现新的问题,对问题进行更深入的研究。学生在主动参与的过程中进行学习,在探究问题的活动中获取知识,所以学生能更容易了解科学家的观点和科学精神,在做科学的过程中学习科学。
三、重视实验教学作用,训练学生生物学方法的养成
生物学实验无论是在生物科学发展的历史中,还是现代生物学的研究中,对生物学理论的建立,对科学方法和思想方法的获得,以及对学生各方面能力的培养都有十分重要的意义[4]。通过对近年来的高考试卷分析,我们不难发现,生物{考试卷每年都会有涉及关于实验设计的题目,是对学生实验设计综合能力的考核。但目前我们的生物实验教学中大都停留在教师讲学生做的阶段,实验步骤都是按照教师事先准备好的来做,学生操作也大都是在教师演示后进行的。学生欠缺对实验设计的思考,这有悖于实验本身的意义,它要求学生能够探究获取未知的东西。因此,在实验教学中,我们应当给予重视,改革实验的教学方法。
为了学生的生物科学方法的建立和形成,在实验教学中教师可以多加强学生探索性或者设计性实验的学习。教师可以引导、启发学生对现有实验进行思考,并且根据自己思考的思路设计实验进行探究,然后教师根据学生设计的实验方案和结果进行评价。这样学生在探究性实验中不断完善的过程,有利于他们思维的培养和科学方法的养成,使他们真正成为学习的主人。
参考文献:
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1.生命的物质性观点
恩格斯曾说过:我们周围的世界,除了物质的运动和运动的物质之外,什么都没有。这是唯物主义的基本观点。生物科学无论从宏观领域的生态学到微观领域的分子,实质都是不同形态的物质运动。
2.辩证法的观点
①对立统一的观点。辩证法的核心是对立统一规律。自然界的各种生物现象都是既对立又统一的体现。
②内因和外因的相互关系。无论是生物的个体发育、系统发育,还是生物的进化,都是内外因共同作用的结果。
③共性与个性的观点。辩证法认为,各种事物的矛盾是各不相同的,各有自己的特殊性,即个性;但各种矛盾又有它们普遍具有的共同性,即共性。所以任何事物却是共性与个性的统一。
3.进化的观点
生物都是发展进化的,各种生物结构、生理活动都有或近或远的关系。在教学过程中,一方面要注重用发展进化的观点传授知识,强调遗传变异是进化的主要基础,自然选择决定生物进化的方向;另一方面又不能把复杂的进化观公式化、简单化、绝对化。在教学中,还要注重拓宽学生的知识面,把日益发展的前沿知识介绍给学生,从而使他们对生物进化有更全面的认识。
二、价值观的教育
生物科学的研究成果越来越深刻而广泛地影响着人类生活和生产的各个方面。为什么要学习生物学,应该确立什么样的生物科学的价值观是生物教学中德育渗透的一个重要内容。学习生物学,不仅是提高全民文化科学素质所必需的,也是未来社会、经济发展的需要。因此,生物教学不仅要向学生传授生物学基础知识,培养他们的基本技能和技巧,形成正确的生物学观点和良好的学习习惯,还要努力造就一批为经济建设服务的生物科学的专门人才,为祖国建设做出贡献。
三、爱国主义教育
时代的发展赋予爱国主义教育更为深刻的内涵。通过生物教学,不仅要激发学生对祖国大好河山、丰富动植物资源的自豪感,更要培养学生关心祖国命运、前途的责任感和建设祖国、保卫祖国的使命感。
1.爱国,首先要爱乡土
每个人都有自己诞生的乡土,每一片乡土都是祖国的一角。因此,在生物教学中,要结合乡土教材,让学生了解本乡的生物资源及其保护、开发和利用。关心乡土环境保护,家乡人民的健康发展。
2.爱国,要保护祖国的生物资源
过去,我们一直强调“地大物博,生物资源极其丰富”,以激发学生的爱国热情。但与此同时,我们也应清醒地看到,我国生物资源还在不断遭到破坏,水土还在不断流失。因此,在生物教学中,一方面要向学生介绍我国珍贵的动植物资源,另一方面也要让学生了解有许多动植物资源已经灭绝或濒临灭绝,亟待保护和发展,以唤起学生强烈的危机感。
3.爱国,要让学生了解我国居世界前列的生物科技
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2017.01.072
0引言
初中生物是对初中生进行基本的生命科学知识的教学,初中阶段的生物知识教学进入了微观化的阶段,生命科学知识的基本原理成为主要的教学内容。然而,在实际的教学当中,受教学条件和教学方法的限制,学生对生物科学的微观原理与宏观表现之间的联系理解并不深刻;另外,生物教学对学生个人素质教育表现在环境意识、探索精神等方面,而观察学生的日常行为和学习状态,这些教育结果展现的也并不完全。因此,立足于生物教育理念,从学科理念建构的角度入手探讨细节性的教学策略应用,成为目前初中生物教学发展的方向之一。
1 生物教育理念概述
1.1 尊重生物科学发展的基本原理
生物科学是研究生命体产生和发展的学科,是一门基础的自然科学,生物教育理念建立于对生物科学发展的基本原理上,即对自然事物进行细致的观察、产生疑问,通过科学的、客观的方式去研究、探索并解答疑问,得到生命产生和发展的因果关系,寻找自然界的基本原理并形成科学的事物认知能力。因此,在初中生物教学中,以生物教育理念为基础,就要对学生进行科学研究的能力培养和科学的认知方法培养。
1.2 尊重自然和生命
人类是自然界的一份子,人类的生命与其他物种的生命对自然界来说并无根本区别,人类成为世界的主宰,必须立足于自然,尊重自然,尊重生命。这不仅是正确的生命理念,也是自然的客观规律。因此,在生物教育理念指导下的初中生物教学,必须对学生的生命观念、个人修养以及公德心进行培养教育。
2 生物教育理念指导下的初中生物教学策略
2.1 指导自学培养形成基本的生命意识
自学能力的产生和发展是现代教育对学生培养的重点,在初中生物教学中,学生的自学能够直接实现学生对自然的主动认识和探索,对生命形成理解并构成基本的生命意识。因此,在生物教育理念指导下,初中生物教师应对学生的自学进行指导和引导。例如,进行“蚯蚓”相关内容的学习时,教师在课前布置学生利用课余时间寻找蚯蚓,然后将蚯蚓抓回家。抓蚯蚓的过程一定要亲自动手,抓回家之后进行饲养,然后将寻找、饲养以及抓蚯蚓的整个过程感受体验都记录下来。课堂教学时教师让学生将自己饲养的蚯蚓带来,边观察边进行学习。这样一来不用花费过多的时间和精力就很轻松的将实验中的问题一一解决掉。因为通过学生亲自动手寻找、抓回、饲养便很轻松的了解到蚯蚓的生活习性,通过亲自动手抓蚯蚓,学生能够感受到蚯蚓身上的粘滑,以及蚯蚓蠕动的情况。这样比以往观察蚯蚓试验中,将蚯蚓装在解剖盘内,呈现在学生眼前的教学效果更好。在寻找蚯蚓的过程中,学生挖掘土壤,发现其他动物和植物;在饲养的过程中,学生观察蚯蚓的食物和活动规律,他们自然而然对蚯蚓与人类生活不同,但生命状态保持一致这个观点形成认同,生命平等并值得尊重的意识也逐渐形成。
2.2 使用翻转课堂实现探究学习
生物科学的整体发展来源于对生物界的探索、质疑和不断发现问题、解决问题,这也是生物科学的基本研究理念。在初中生物教学中,这种研究理念要体现在教学过程里,要使学生勇于、乐于、善于对生物现象进行探究学习。在实际的教学过程中,翻转课堂能够帮助教师实现这一教学目标。例如讲解“传染病和免疫”这一章时,使用翻转课堂教学模式,请学生先搜集一些关于天花的资料,并引导学生朝着中国古代帝王的方向去搜集,请学生就收集到的材料提出问题,自主寻找问题的答案,将不能理解的问题带回到课堂上。在课堂上,让学生将搜集到的资料分享给其他同学。通过小组合作讨论的方式分享和解决问题,并整理成研究报告作为学习作业。翻转课堂教学模式的应用,可以使学生通过搜索,建立基本的关于传染病和人体免疫的认识,课堂的讨论能够使这一认知得到全方位的深化,探讨问题的过程以及形成学习报告的过程,实际上模拟了生物科学研究的产生过程。这一教学策略的使用,不仅能够促进学生对生命的热爱,还能够使学生掌握基本的生物知识探究方法。
2.3 利用多媒体展示生物课程的精神教育价值
生物理念指导下的初中生物教学应该体现出对学生的精神教育价值,不仅在于通过生物教学使学生产生对生命的敬畏之心,理解生命平等、自然平衡的意义,还包括通过了解生命的本质,了解生物的属性,去体会自然赋予这些生物的精神,通过了解和研究生物现象,生物的精神也会被学生感悟到。但是日常教学并不能够使学生全面地了解生物,此时,教师可以借助多媒体设备,向学生展示奇妙的大自然,揭示不同生物的生命精神。例如,在学习“生物圈中其他生物”这一章时,教师可以到网络上下载三文鱼洄游的视频或纪录片为学生进行播放。三文鱼洄游属于正常的生物现象,但洄游过程却非常励志。通过对视频纪录片的观看,使学生意识到生命的宝贵,启发学生珍爱生命,在有限的生命时间里努力学习,为实现自己的理想抱负不懈奋斗。
2.4 以任务教学法的应用提升学生的环境意识
生物教育理念体现在实际生活中,就是使学生认识到人类对自然发展和生物平衡的任,在城市生活中,能够突出体现这种责任性的活动是环境保护工作,因此,在教学过程中,教师应该对学生的环境意识进行培养。环境意识的形成是通过社会生活实践点滴积累起来的,课堂说教效果不大,教师可以使用任务教学法达成这一目标。例如,在周末或者期末作业的布置方面,设定这样一个任务活动:了解自己家乡的生态环境有没有什么污染情况发生,污染对于人们的生存和生活造成了什么样的影响,之后做一个可靠的家乡环境情况调查表,并且提出自己的想法和建议。通过这一形式的实践性作业,使学生真正走入了大自然,利用自己的实际行动,了解到了保护环境的实际意义,使他们明白,保护环境并不只是一个口号,而是一个切切实实能够影响到很多人的活动,所有的人都应该停止对环境的伤害,每一个人都应该担负起建设家乡、保护环境、美化环境的责任。
3 生物教育理念下初中生物教学应注意的问题
3.1 培养学生的学习方法和习惯
良好的学习方法及习惯是高效学习效率的前提和保障,在实际的教学实践中教师应注重引导学生形成自己的知识结构的习惯,使学生能够积极的发现、认识和构建新的知识。自主学习过程中,教师应指导学生进行自我认识,对自己的学习过程进行反思、评价及审视,应做到心中有数,自我激励;应积极的制定学习计划,选择适合自己的学习的方法,从而达到最佳的学习效果;学习过程中应积极的投入情感,注重内驱力的作用,从而在学习中获得积极的情感体验,促进保持长期良好的学习状态。教师在课堂上构建学生感兴趣的教学情境,从而激发学生积极的投入到教学活动中来。教师在学习任务达成之后应积极的给予学生鼓励赞扬;在学生遇到困惑时教师应进行适当的引导使其看到成功的希望;在学生感X所学知识枯燥乏味时,教师应设法激发学生的兴趣,使其感到学习的挑战性;教师应积极的将书本上的知识与生活实践相连系,让学生感受到知识的可用性及深刻体会学习知识的意义;使学生富有成效感,同时也富有成就感。
3.2 提供充足的生物教学资源
生物理念教学策略的实施需要有充足的教学资源为基础,而教学资源缺乏也正是目前初中生物教学中最明显的问题。学校能够为学生和教师提供的资源多属于微观方面,例如显微镜、细胞实验器皿等,但是,站在宏观的角度,学生需要更广阔的空间进行生物观察和实践,这意味着,生物教师和学校应为学生提供充分的探究资源。学校可以利用现有的教学空间为学生提供一部分生物教学资源,例如,在学校中开辟一小块地作为生物实验园,允许学生进行各种养殖和种植性的生物实验,这既满足学生探究学习应用的需要,又能够为生物教学提供方便;另外,中学也可以寻求当地博物馆、动物园的帮助,为学生开辟专门的参观游园观察日,这样可以使学生实地了解生物科学知识,接触自然,进行直观的观察学习。
4 结语
综上所述,初中生物教学应该立足于生物教育理念,从教学策略方面进行改进,以突出生物教学对学生的生命意识培养、科学探索精神培养、人文精神发展培养和社会公德培养价值。在应用这些教学策略的同时,应该重视从教学技巧方面培养学生的学习能力和学习习惯,为学生提供充足的教学资源,以使生物教学的学科价值发挥出来。
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北海道大学创立于1876年,其前身札幌农学校是日本首座高等教育机构。札幌农学校曾聘请美国马萨诸塞农业大学的校长克拉克博士担任第一任副校长。1877年4月,克拉克博士离开札幌时,给学生留下了“Boys,Be ambitious(青年们,要胸怀大志)”的学训,这句话现已成为北海道大学的校训,同时也是日本年轻人非常熟悉的名言。
办学理念
北海道大学历经130多年的历史,以“开拓精神”、“培养国际性”、“全才教育”和“重视实学”作为教育研究的理念。
开拓精神是指学生和教职员应随着时代的需要,毅然地开拓新步伐的理想主义。在今天,不断改变学术方向和响应最新提出的关于人类课题的研究,就是现代的开拓精神。
札幌农学校曾引进欧美文化及科学技术,并由外国教师进行英语教育,从创办开始就向各方面推展“培养国际性”的精神。北海道大学为培养学生和教职员的国际性,促进国际社会的发展,在扩大海外留学和进修机会的同时,积极接收外国研究者和留学生,以促进与以亚洲和北方圈为首的世界各国的文化和社会交流。
札幌农学校不仅培养农业专家,还谋求培养出具有丰富品格、高才智和知识面广的人才,在人文社会领域优秀人才层出不穷,培养出了许多思想、文学方面的名人。为培养具有灵活应用专业知识的综合性判断能力及高见解能力的人才,北海道大学的全才教育理念贯穿于重视教养的教育实践中,其传统流传至今。
重视实学的理念自从北海道大学建校以来经过许多曲折,在发展到综合大学的过程中,逐渐演变固定为两个涵义:一、重视与现实世界融为一体的普遍性学术的创新性研究;二、不但重视基础研究,而且重视应用和实用化,使其研究成果还原子社会。北海道大学在追求重视实学理念的普遍性和现代意义的同时,希望不断推进与现实世界融为一体的普遍性真理,并创造具有北海道特色的学术。通过与产业界、学校和政府间的进一步合作,将研究成果还原干北海道、日本乃至世界。
学科专业
北海道大学重视研究生教育,学校现有12个系(招收本科生):文学、法学、经济学、医学、牙科学,工学、兽医学,水产学,理学、药学、农学、教育学,17个研究生院(招收硕士生和博士生):文学、法学、经济学、医学、牙科学、工学、兽医学、信息科学、水产科学、环境科学、理学,药学、农学、生命科学、教育学、国际大众传媒与观光学、保健科学、公共政策学。其中,农学、兽医学和水产学是北海道大学非常有特色的专业院系。
农学系由生物资源科学、应用生命科学,生物机能化学、森林科学、畜产科学,农业工学和农业经济学等7个专业组成;农学研究生院由共生基础学、生物资源科学、应用生物科学和环境资源学等4个专业的15个学科组成;农学系和农学研究生院共有教员132名。此外,还有由生物资源生产学、环境资源学和应用生命科学等3个研究室组成的农学研究院。
兽医学系由生物医科学、病因病理学、应用兽医学和临床兽医学等4个兽医学专业学科组成;兽医学研究生院有比较形态机能学、动物疾病控制学、诊断治疗学、环境兽医科学、朊病毒病学、共患病学等6个兽医学专业学科。兽医学系和兽医学研究生院共有教员45名。
单独设在函馆校区的水产学系和水产学研究生院,有教员86名,并拥有“忍路丸”和“潮丸”两艘实习船。水产学系有海洋生物科学、海洋资源科学、增殖生命科学和资源机能化学4个专业;水产学研究生院由海洋生物资源科学和海洋应用生命科学2个专业的12个学科组成。此外还有水产科学研究院,下设海洋生物资源科学部门和海洋应用生命科学部门。
工学系是北海道大学规模最大的系,由应用理工系、信息电子学、机械智能工学及环境社会工学等4个专业的16个学科组成,学生3000多名;工学研究生院由15个专业组成,共有硕士课程学生800多名,博士课程学生250多名。工学系和工学研究生院共有教员275名。
除传统优势学科,学校还着力于发展生命科学、IT产业科学等新兴学科,提高整体科研教育实力。生命科学研究生院现有生命分子科学、细胞机能科学和生态控制科学等3个生命科学专业学科;先端生命科学研究院有先端生命分子科学、先端细胞机能科学、先端生态控制科学、计算分子生命科学和生命分子机能学5个先端生命科学研究室。信息科学研究生院由复合信息学、电脑科学、信息电子学、生命人类信息科学、媒体网络和系统信息科学等6个专业的20个学科组成,拥有教员99名。
国际交流
北海道大学作为具有国际特色的大学,一直坚持战略性地开展教育、研究和社会贡献活动。
学校与包括中国的北京大学、浙江大学在内的18个国家和地区的55所大学,以及24个国家和地区的大学及科研院所的院系部门签订了共162个协定,开展教育、学生的交流活动。为了加强合作关系,还和协定中的一些大学共同举办大学之间的联合专题讨论会。此外,学校还与国际协力机构(JICA)签订联合合作协定,建立合作体制,并与国际协力银行(JBIC)合作,积极致力于中国内陆地区废弃物处理领域的人才培养。2006年接收中国重庆市的10名大学教师,进行为期4周的废弃物处理研修,2007年以中国河南省的10位大学教师为对象,开展了近1个月的废弃物资源化和处理技术研修。
教师要熟悉标准、吃透教材。教师在进行教学设计时,首先要熟悉课程标准,明确教学目的、重点、难点、课时安排和教学过程。吃透教材是上好每节课的前提条件,教师要对教学中的每个环节进行深入思考,明确本节课在教材中的位置和作用,如何使内容前后连贯,还要考虑好采用什么样的教学方式。
师生要建立和谐的情感。师生必须建立一种稳定和谐的“情感场”。冰心说:“有了爱便有了一切。”教师必须胸怀一颗爱心,把爱洒向每一位学生。这样,学生会尊敬你,会乐于接受你的教导。如此,学习效果必然会有所好转,学习质量也会大大提高。
课堂上要加强生物实验教学。生物学是一门以实验为基础,并与社会生产、生活联系密切的自然学科。所以,要按照课程标准要求开足开齐实验,特别是学生亲手参与的实验。不同地区、不同学校之间的经济条件存在差异,所以,学校之间的硬件建设也各不相同。对于教学条件好的学校,开展生物实验是没有什么障碍的,而对于条件较差的学校,生物实验设备缺乏,开展实验教学就会有一定困难。这就要求我们就地取材,想尽一切方法开设好生物实验课。条件比较好的学校,可以采用比较规范的实验仪器设计实验,条件差点的学校可以设计低成本的实验。另外,有些实验可以用真实的生物材料来进行,而有些则可以设计模拟实验,还有些可以用多媒体技术进行虚拟实验。
要提高课堂提问的有效性。有效的课堂提问对激发学生学习兴趣,提高课堂教学质量有着重要的意义。如何帮助学生举一反三、全面系统地掌握概念,并从各种概念中找出生命活动的规律,将知识融会贯通,一直以来是初中生物教学的难题。课程标准要求学生主动探索、发现问题、解决问题,可许多学生根本找不出问题,一看书什么都懂,一做题又什么都不会。加强课堂提问的有效性尤为重要,提问不仅是教师的事,更是学生自己的事。教师要鼓励学生提出与众不同的问题,即使学生提出一些模棱两可或者是有偏差的问题,也要给予鼓励。对能提出正确而又独特问题的学生,教师更是要给予充分的肯定。
给学生增加直观学习的机会。可以在校内开辟生物园地,根据学生的兴趣和爱好,组织课外生物小组,在教师指导下进行专题研究,也可以组织学生集体或各自到大自然中去观察各种生物现象,写出观察报告,并互相进行交流。这些方式也能培养学生学习生物的兴趣,让学生在生活中应用所学知识和技能。
教师要创新教学方法。在初中生物教学中,教师应该考虑到初中年龄段学生的心理及生理发展状况,创新教学方法,提高生物课程的教学效率。课堂上,针对不同的教学内容,教师应有意识地设计多媒体教学环节,利用图像、声音等展现生物学的奥妙。课外,教师还应该布置一定的研究性作业,要求学生在课后自己动手,获取有价值的信息,并对信息资料进行思考与加工,最终得出研究结果。创新生物教学方法,能够有效地锻炼学生的动手能力、发现与探索能力,为日后的创新学习打下基础。
中图分类号:G640 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)15-0045-03
“创新是一个民族进步的灵魂,是国家兴旺发达的不竭动力。而教育是知识创新、传播和应用的主要基地,也是培育创新精神和创新人才的重要摇篮”[1]。培养富有创新精神和创新能力的高级人才是新时期高等教育的首要任务。2007年,教育部在教高[2007]1号文《教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见》中指出“高等教育肩负着培养数以千万计的高素质专门人才和一大批拔尖创新人才的重要使命”。其中,实验教学是达到这一目的的重要手段,是对学生进行创造性实践能力培养的重要环节。分子生物学、基因工程和酶工程是实践性很强的生命科学核心学科,其实验技术归于生物技术类,生物技术成为新世纪科技革命的重要推动力量,作为主导产业逐渐渗透影响人类生存和发展的方方面面,体现了一个国家高科技创新能力,而教育创新必须强化实践教学[2]。这就要求实验教学必须跟上学科发展的步伐,需认真分析实验教学的现状和特点,进行有益的改革探索和尝试,以达到激发学生创新实践热情,着力于提高学生创新实践能力的目的。我们探讨了通过多种形式、不同层次、多个角度的实验实践课程体系改革培养具有创新思维与创新能力的医学生物科学交叉人才。
一、优化课程体系
1.修订完善培养方案。生物科学创新人才的培养是一个系统工程。要有一套符合教育规律和突出创新能力的培养方案。为21世纪适应生命科学与技术的发展,满足国家对生命科学与技术高水平创新创业人才的需求,本着“加强基础、拓宽口径、强化实践、注重能力、优化体系、提高素质,坚持以学生为本,融知识、能力、素质全面协调发展”的教育思想观念,以加强实践教学作为提高教学质量、培养创新人才的重要途径,构筑以能力培养为主线,分层次,相互衔接的科学、合理、优化的实验教学新体系。在现有生物科学专业培养方案的基础上,通过与相关学科、教研室沟通协调,建立三个水平的综合实验课程,即宏观水平、细胞水平和分子水平,使学生在课堂上的理论知识能够体现在实验课程中。本教研室针对所任教的课程群,主要建立分子水平的综合实验课程。针对这部分综合实验课程,修订的培养方案中在大学二年级完成理论验证实验、基本型实验,保证学生基本专业素质和基本实验技能的培养;大学三年级上完成探索性实验,充分发挥学生学习兴趣,发展学生分析问题、解决问题的能力,训练学生的实际科研能力和科学的思维方式;大学三年级下完成创新型实验,增加实践环节,突出综合创新性实践内容,培养学生实践创新能力。并继续开展毕业生跟踪调查和用人单位调查,使培养方案适用社会经济发展需要。
2.构建了独立系统的实验课程体系。针对生物科学专业课程的特点,将原有的高级生物化学技术、分子生物学、基因工程等实验课进行有机整合,形成一门“生物技术综合实验”实验课程体系。覆盖了生物化学、分子生物学、高级生物化学技术、基因工程等课程的核心内容,具有系统性和科学性,培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力。并优化与重组实验教学内容,教学内容分两部分:第一部分为基本实验技术与技能训练。第二部分为综合性设计性实验,以基因工程技术为主线,内容涵盖分子生物学、高级生物化学、生物化学三个专业领域。在第一部分实验课同时查阅资料选择实验内容。主要以解决问题为目的,对不同实验进行整合。如怎样在体外获得神经生长因子为例,把聚合酶链反应,基因重组、基因导入、发酵罐培养、蛋白质分离纯化和性质测定等实验串成一个整体。在此基础上,后续开设了“探索性实验”,并于2011年启动实施了“大学生创新性实验计划”,旨在培养大学生从事科学研究和探索未知的兴趣,激发大学生的创新思维和创新意识。在全校范围内选拔具有博士学位与副教授以上职称的骨干教师担任创新性实验项目的指导教师。以指导教师在研科研项目为依托,按照“自主选题、自主设计、自主实验、自主管理”的原则,择优遴选项目予以立项,项目来源于国家自然科学基金、卫生部重点实验室基金和省级科研项目,内容涉及神经生物学、肿瘤分子生物学、病原微生物学、遗传学、免疫学等多个学科。创新性实验项目的实施,在提高学生分析问题和解决问题的能力,增强学生的动手能力和创新能力,充分调动学生学习的主动性等方面,起到了良好的效果,从而进一步获得多项国家级和省级大学生创新项目。
二、改革教学模式
实验教学是高校教学工作中的重要组成部分,实验教学方式对学生综合素质的提高以及自主能力和创新思维的培养均有着重要的作用[3]。我们在对实验教学中出现的问题进行分析的基础上,不断进行教学模式的改革,增加教学活动形式的多样性,激发学生积极主动的思维。
1.实施实验室小班授课。边讲边做,使教学由原来的形式简单、内容枯燥变为形式灵活、内容丰富,对知识点的剖析由表及里,深入浅出,一目了然,实现了课堂教学与实践的完美统一。
2.PBL式实验教学方法探索。开放实验室,主要目的是通过学生自己设计、自己完成实验把以前学到的理论、技术融会贯通地用到实际课题中去,使理论与实践更好地结合,提高学生创新性思维和独立分析并运用科学实验解决问题的综合能力。
3.将科研项目融入课堂教学和课程设计中。学生参与青年教师或研究生课题讨论和操作中,提高了生物技术的实践能力和科研开发能力,锻炼了团队合作精神。鼓励和辅导学生撰写科研论文,锻炼学生论文撰写能力。
4.转变考试内容和方式,建立一体化学习评价体系。将理论知识考核与综合能力考核相结合,全面地考核学生对理论知识的掌握和实际动手能力的掌握情况。平时考核成绩占20%,期末进行占30%比重的实际操作综合能力考核和比重占50%的试卷考核,使学生重视平时各知识点的学习和实际动手能力的提高,使学习评价体系更加合理和完善。
5.生物技术综合实验课程多媒体教学课件的制作。为使实验教学更直观,本课程所有实验操作全程录像,制作成网络格式课件。本课件在安徽省第一届教育软件大赛中获三等奖;并在此基础上建立了分子生物学网络课程。
6.综合性实验教材建设和应用。在开设这些实验课程中,我们深感实验指导教材的重要性。但由于当时国内还缺乏系统、有针对性的适合我校生物科学专业、实用的实验指导教材,所以我们编写了一套简明实用、适合学生和初学者使用的《分子生物学实验指导》(2006年12月,学校出版)和《生物技术实验指导》(2008年8月,学校出版)。目前仍在继续采用《生物技术实验指导》作为生物科学专业、研究生和医学检验专业的“分子生物学技术”实验教材。
三、加强科研训练
本着倡导以学生为主体的研究性学习和创新性实验改革,调动学生的主动性、积极性和创造性,提高创新实践的能力培养水平的目的。将探索性实验列为必修课程,通过学生根据指导教师科研项目自主选择并分组,采用“教师点拨为辅,学生自主实验为主”的教学模式,要求学生从教材和参考书中寻找有关原理作为实验设计依据,制定实验方案,自己确定处理因素、实验对象和仪器设备,自定实验方法和步骤,最后完成实验并撰写科研论文,教师在过程中给予必要的指导和辅助,使实验教学过程成为学生自己研究探索的过程。在国家级和省级大学生创新项目的资助下,全系60%学生参与创新性实验研究。探索性、创新性实验的开设,激发了学生的创新热情,增强了学生的创新意识和能力,提高了学生分析问题和解决问题的能力,增强了学生的动手和创新能力,获得一定的科研成果;参与的大学生动手能力增强,实践技能突出,极大地提高了其就业竞争力;人才培养质量得以提升,用人单位满意度较好;大学生创新能力培养的实践对教师提出了更高的要求,推动了教师从事科研工作的热情和积极性,形成了教学与科研相互促进、教与学双向互动的良好氛围;
四、创新性师资队伍的建设
在生物技术专业创新人才培养中,教师是主导,没有创新性师资,不可能培养出创新性人才,因此提高了教师素质要求,培养和引进了一批具有合理梯队的教师队伍;其次,由于教学方法、手段涉及讨论式、研究式教学,类似于PBL教学模式,因此要求教师具有丰富的分子生物学、基因工程、酶工程、遗传学、细胞生物学和医学背景,我们一方面在遴选教师时注重交叉学科的知识背景,一方面不断送出去培养,并且考虑到实验技术人员队伍建设是基础,只有建设一支高素质的高校实验技术人员队伍,才能更好地实现培养创新性人才的教育目标[4],因此鼓励青年教师和实验技术人员参加各类培训,拓展知识面;再次,针对创新性能力培养的教学目标,在师资队伍建设中,择优选择一直活跃在科研第一线的青年教师,以科研带动教学。
教学实践表明,生物技术综合实验课程教学,小班授课环境,教学与实验相结合,教学与科研相结合,网络教学的教学模式,极大地调动了学生的学习积极性,教学质量和水平得到很大提高,学生基础知识扎实,生物技术实际动手能力和就业竞争力增强。生物技术综合实验课程体系建设,使学生在宏观上对生物技术有较深入的理解,并把几门课程实验教学有机地结合,培养学生动手和创新性思维能力。已成为我校生物科学专业常规实验教学内容,并拓展到研究生和药学、药检专业分子生物学技术课程的开设;培养的学生基础知识扎实,生物技术实际动手能力强,更符合社会需要。从实习单位和用人单位的调查反馈表中反映出对我校生物科学专业学生思维能力和实践能力的高度评价,毕业生深受用人单位欢迎。
参考文献:
[1].论科学技术[M].北京:中央文献出版杜,2001.
[2]刘莹,马丹丹,李娜,等.生物技术专业创新实践教学模式[J].辽宁工程技术大学学报(社会科学版),2009,11(5).
[3]谭冠中.基于创新人才培养的高校实验技术人员队伍建设[J].高教论坛,2010,(1).
[4]朱妮娜.略论实验教学对学生综合能力的培养[J].教育教学论坛,2011,(6).
几十年来,为了人类医疗水平的提高,生物医学工程的追梦人坚定地做项目、搞科研,研发出一个个新的医疗技术,更培养了一代代的生物医学人才。国内生物医学工程院校就是这样一个群体,从最初建立院系学科到分专业发展科研,再到如今培育人才做实际项目,每一步都走得精彩。
重点名校
清华大学
作为国内首屈一指的理工科高校,清华大学的教学科研资源得天独厚,生物医学工程系也不例外。该系强大的师资力量不可小觑,教授就包括院士、“长江学者”特聘教授、美国电气和电子工程师协会院士、美国医学和生物工程研究院院士。另一方面,清华大学生物医学工程系硬件设施优越。院系所在的医学科学楼拥有7个科研实验室和4个教学实验室,各实验室设施齐全,更引进了世界最先进的设备供师生研究所用。
清华大学生物医学工程学科自创立以来,在医学信号处理、生理系统建模仿真、超声成像等领域进行了长期系统地研究,在生物芯片、生物信息学、神经工程、分子影像等新兴方向有明显特色。毕业生中既有国际知名大学的教授,也有国内医疗仪器产业的领军人物,更多的是国内教学、科研、国防及产业方面的优秀人才。
清华大学生物医学工程专业每年的硕士研究生总数在30人以内,具体到校内校外是1∶1的比例,考研招生的人数大概在15人左右。
上海交通大学
上海交通大学生物医学工程专业创建于1979 年,同样是我国最早建立生物医学工程学科的院校之一。正如“早起的鸟儿有虫吃”,上海交通大学生物医学工程起步早,发展也较为成熟。2011年,上海交通大学生物医学工程学院成立,旨在对接国家重大需求及临床医学发展需要,重点建设生物医学仪器、神经科学工程、医学影像信息、生物纳米材料4个学科领域,致力于培养具有国际竞争力的生物医学工程领域高端研发人才。生物医学工程学院实施精英式教育,从一年级开始就实行导师制,进行全方位的导航。学生入校后,一、二年级夯实数理生基础及专业基础;三、四年级根据领域方向兴趣,在导师的指导下,拓展知识,提升创新能力和实践能力。这一教育方式让该学科的毕业生更出类拔萃。
2010年上海交通大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名
人数 录取人数 报录比
生物学 319 53 6.18∶1
化学工程与技术 43 9 4.78∶1
生物医学工程(83100) 95 30 3.17∶1
生物医学工程(430131) 8 21(含推免) 未知
生物工程 7 4 1.75∶1
西安交通大学
西安交通大学的生物医学工程在业内声名远扬。2000年,在原西安交通大学、西安医科大学、陕西财经学院三校合并及学科交叉融合的基础上,生命科学与技术学院成立。该院下设生物医学工程系、生物科学与工程系两个系,设有生物医学工程研究所、生物医学分析技术与仪器研究所、分子遗传学研究所、癌症研究所、生物医学工程与仪器研究所、线粒体生物医学研究所六个研究所。依托学校的整体实力,学院还设有现代医学电子技术及仪器国家专业实验室、生物医学信息工程教育部重点实验室、生物医学工程陕西省重点实验室三个重点实验室。2011年西安交通大学生命科学与技术学院生物医学工程招收学术型硕士研究生50人,全日制专业学位研究生20人。
复旦大学
复旦大学生命科学学院创立于1986年,是我国最早在大学中成立的生命科学学院,也是国家生命科学和生物技术人才培养基地。生命科学学院由生态与进化生物学系、微生物学和微生物工程系、遗传学和遗传工程系、生理学和生物物理学系、生物化学系五个系级单位组成,拥有遗传工程国家重点实验室、生物多样性与生态工程教育部重点实验室、现代人类学教育部重点实验室三个国家和教育部重点实验室,以及遗传学研究所、发育生物学研究所、植物科学研究所、生物多样性科学研究所、进化生物学研究中心等七个研究机构。学院以科学研究为主导,以争取国家级重大项目为抓手,力争在科研成果、科技产业化等方面实现快速发展。
2010年复旦大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名人数 录取人数 报录比
生态与进化生物学 18 6 3∶1
微生物学和微生物工程 49 11 4.45∶1
遗传学 90 42 2.14∶1
生理学和生物物理 8 5 1.6∶1
生物化学 128 48 2.67∶1
实力院校
浙江大学
1977年浙江大学科仪系设立国内第一个生物医学工程专业,并相继建成我国生物医学工程第一个硕士学位授予点、第一个博士学位授予点和第一个博士后科研流动站,现隶属浙江大学信息学部生物医学工程与仪器科学学院。其生物工程系在我国生物医学工程业内享有“黄埔军校”的美誉。学院建有生物传感技术国家专业实验室、生物医学工程教育部重点实验室等学术研究机构。学院与国际一流大学及科研机构的交流和合作广泛,多次举办高质量的国际学术会议。作为实力派院校之一,学院办学条件优越,科研实力强劲,现有科研实验用房6千多平方米,历年来先后获得国家级和省部级科技进步奖30余项,多项科研成果居国内外领先地位。
学院硕士招生按生物医学信息处理、医学成像与图像处理、医学仪器、生物传感技术、定量与系统生理等方向进行,按下表中的小专业录取。其中免试研究生比例约50%。
2010年浙江大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名
人数 录取
人数 推免人数
电子信息技术及仪器 110 24 未知
生物医学工程(083100) 86 46 未知
仪器仪表工程 1 6 5
生物医学工程(430131) 6 14 8
东南大学
作为国内生物医学行业的佼佼者,东南大学生物科学与医学工程学院以强大的实验平台和严谨的治学态度见长。该学科设有生物电子学国家重点实验室、江苏省生物材料与器件重点实验室。另外,在苏州、无锡等地开设科研基地,给学生提供了优良的实践平台,更方便学院与校外公司合作。在教学治学方面,全院师生在韦钰院士的带领下,在追求知识和理想中求实进取,勇于创新,创造了很多卓越的科研成果。
依托强大的学科优势,生物科学与医学工程学院学生学术思想活跃,专业基础扎实,具有较强的创新意识,大受用人单位欢迎。毕业生可到生物医学工程和电子信息工程领域的企业、高校、科研院所、医院等单位从事研究、设计、管理等方面的工作。
在考研招生时,学科分两个方向来录取。对于初试,考卷一般都不会设置太难,主要是对基础知识部分的考查。
2010年东南大学生物医学工程各专业研究生报考录取表
专业名称 报名人数 录取人数 推免人数
生物物理学 15 4 0
生物医学工程 106 61 13
华中科技大学
华中科技大学生命科学与技术学院拥有生物医学工程和生物物理学两个国家重点学科。学院科研实力雄厚,依托学院建立的科研基地包括:国家纳米药物工程技术中心、科技部基因工程“国际科技合作基地”、武汉国家生物产业基地、生物医学光子学教育部重点实验室、中英基因工程和基因组学联合实验室、中德马普生物物理与生物化学合作实验室等。近三年承担国家和省(市)研究课题234 项,其中国家自然科学基金108项,获得省部级以上奖励5项,获得授权发明专利23 项,发表SCI收录论文418篇。
学院研究方向包括医学图像处理与分析、医学成像技术与应用、生物医学信号检测与处理、纳米生物光子学与生物传感技术、人工器官等。近两年的考研报录情况未公开,但历年报考人数一直在全国高校内居多。
逐梦――与时俱进的研究分支
近年来,随着生物医学工程学科的发展,生物医学工程技术也日趋成熟,各分支方向的发展也日益明晰。那么,经过几十年的科学探索与研究,生物医学工程的发展现状如何?生物医学工程研究包括生物力学、人工器官、生物医学信号检测处理、生物医学仪器、生物医学成像、生物医学超声、生物材料与微纳米生物技术、分子电子学以及远程医疗与社区保健工程等分支。现今,各分支的发展与研究进行得如火如荼,研制出一系列辅助医疗仪器与关键技术,并在人类医疗诊断中发挥了很大作用。一般来说,我们可以将这些分支简分为四个方向:医学影像学、医学信息工程、医学仪器和分子生物学。
那么,对生物医学工程怀有憧憬的你,应该如何选择自己的努力方向呢?古人云:“知己知彼,百战不殆。”我们需要了解生物医学工程,明白自己对哪方面感兴趣。
医学影像学
影像学诊断是20世纪医学诊断最重要、发展最快的领域之一。20世纪50年代x光透视和摄片是临床最常用的影像学诊断方法,而由于X线、CT技术的出现和应用,影像学诊断水平发生了飞跃,极大提高了临床诊断水平。核磁共振计算机断层成像系统,不仅可分辨病理解剖结构形态的变化,还能做到早期识别组织生化功能变化的信息,有利于临床早期诊断。医学影像学由此而生。
不同于医学专业的影像学注重使用影像来诊断病情,生物医学工程医学影像学注重研究如何给医生提供更好的图像信息,如何将人体成像的信息更加可视化。近年来,各相关研究机构研发了许多新型的医学影像技术,包括人体各大脏器、血液乃至皮肤的成像技术,提取出更加有效的医学特征辅助医生治疗。
医学影像的研究对于研究人员的计算机水平有很高的要求,如在本科阶段学习的matlab/c++等软件是较为常用的编程软件。该方向研究生阶段的学习科目有《医学影像学》《多维信号处理与分析》《信号处理的小波变换》等,主要介绍医学成像的基本原理与关键技术,是本科阶段《大学物理》《高等数学》《数字信号处理》等课程的深度延续。
这一方向的研究在生物医学工程专业中较为普遍,很多大学都开设相应的课程或实验室。由于各院校发展情况不同,研究方向的名称也略有不同,感兴趣的考生可以利用网络资源加深了解。典型的院校有:清华大学、上海交通大学、华中科技大学、东南大学等。
医学信息工程
医学信息工程研究方向包括神经功能工程、生物医学信号的检测与处理、生物信息获取以及传感生物信息系统和应用等分支。其主要工作目标一方面是为神经科学研究建立交叉的技术平台,另一方面是为临床神经疾病的诊断和治疗提供新的解决方案。生物医学信号是人体生命信息的集中体现,是窥视生命现象的一个窗口。通过检测心电、脑电、肌电和细胞电活动、体温、血压、呼吸、心音、肌肉收缩等生物信号,提供给医生最好的诊疗信息。
该方向研究生阶段的课程设置主要包括《电路》《信号与系统》《数字信号处理》《数据结构》《生物系统及建模》《生物医学模式识别》等。各院校的课程设置基本相同,或者是相关课程的拓展。同样,该方向对学生的计算机编程能力有一定要求,在学习或实验中需要熟练应用计算机处理实验数据。毕业生的就业去向主要是电子信息和医学信息类的科研院所、医药卫生单位、生物医学电子信息企业等,从事科研、开发、应用设计制造及设备管理等方面的工作。国内开设该方向的院校有:四川大学、电子科技大学、西安交通大学、浙江大学、东南大学等。
医学仪器
医学电子仪器是生物医学工程学科的一个重要分支。19世纪末20世纪初,人类研制成功的各种治疗仪器大量进入临床,最具代表意义的有可植入式心脏起搏器、高频电刀、激光刀等。伴随微电子技术和计算机技术的发展,各种物理治疗类仪器发挥了越来越显著的作用。目前的研究课题包括:面向肿瘤诊断治疗的新型设备的研究开发、基于物理方法的热治疗技术、大功率驱动技术及医学仪器的设计与制造、面向家庭和社区医疗的数字化仪器的研发等方面。
该方向研究生阶段的课程主要有《智能仪器设计》《高级医疗仪器》《医学仪器原理》等,是本科阶段《微机原理与接口技术》《传感器技术》《信号处理技术》等课程的延续。国内开设该方向的院校有:上海交通大学、清华大学、浙江大学、四川大学等。
分子生物学