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论文摘要:在对传统的生物化学实验教学中存在的问题进行分析的基础上结合近年来作者的教学实践,提出生物化学实验教学改革的方案,从教学内容、学科发展、教学方法及考核方式四个方面入手,提高生物化学实验的教学质量。
生物化学是研究生物体的化学组成及化学变化规律的基础生命科学,它的主要任务是从分子水平和化学变化的本质上解释各种生命现象,内容分为静态和动态两个方面,其教学注重于宏观和微观两个方而,强调实验能力和科学素质的培养。生物化学对生命科学本科专业的学生既是一门重要的基础课,又是生物专业的带头学科。
生物化学实验课是生物化学教学的重要组成部分,是贯彻理论联系实际、培养学生动手能力和科学作风的重要教学环节.具有课堂教学所不能替代的独特作用。生物化学实验可对学生进行生物化学基本技能的培训,培养学生运用理论知识解决实际问题的能力。并为学生今后开展科学研究奠定基础。因此,如何提高实验课的教学质量,调动学生学习积极性,能更好的掌握实验课中的各项生物化学实验技能,是目前实验课教学中尚需解决的问题。生命科学学院生物化学实验课课程程组成员根据历年担任实验课教学中的一些经验和体会并结合本院实际情况以及所开设生命科学的两个本科专业的特点,对生物化学实验教学作了一些改革。
1 改革实验内容,增强综合性和设计性
生物化学实验课是随着生物化学理论发展起来的学科,独立的课程内容,对专业基础课程教学中发挥了重要的作用,但是现行的生物化学实验教学受到教学模式及经费不足等等因素的限制,教学内容一直未有大的改动,主要是利用分光光度测定技术和显色观察等方法进行组织样品中生物活性分子的含量测定,以及利用离心、沉淀等方法制备和分析生物样品中的活性分子。这些内容在80年代的教学科研中发挥了重要的作用,基本满足了当时本科教学的需要。但是随着科学技术的飞速发展,生物化学的研究内容和方向有了许多新的变化,大部分实验内容已经过时,与理论教学脱节现象也比较严重。同时以往的实验多是验证性的实验和教师演示性实验,激发不起同学们的学习和操作兴趣,不能满足学生的需求,更达不到素质教学的目的。因此,本学期针对这一弊病作出大胆改革尝试,并得到良好效果。增加综合性和设计性实验,适当减少验证性实验。比如:加入综合性实验动物DNA的提取和琼脂糖凝胶电泳,并在实验过程中提供多种动物肝脏材料,让学生自己设计实验。增加综合性实验植物过氧化物酶同工酶的聚丙烯酰胺的凝胶电泳,在实验过程中提供多种植物材料并对植物进行干旱和冷冻胁迫,增加综合性实验凝胶过滤分离血红蛋白。在实验课前让学生熟悉理论知识,上课前让学生设计实验过程,比如:过氧化氢酶活性测定的实验过程中,让学生根据自己所学酶的知识来使用强碱变性,强酸变性,加热变性等方法在一定催化反应时间后使酶变性失活。
2注重学科进展,加强与科研的联系
生物化学是生命科学各学科的交汇点,尤其是近数十年来,成为生命学科中发展最为迅速的一门学科。其理论与技术己渗透到与之相关的生命学科的各领域,而学生学习生物化学的最终目的,也是为探索生命科学服务。所以在实验教学的过程中,我们实验教师结合自己的科研课题和生物技术中心的老师交流,在教学过程中加以介绍生物化学实验技术发展和将科研进展在实验中介绍。并将结合我院与生物化学和分子生物学科研课题相关所有用到的实验内容及时引入的生物化学内容上,比如:增加综合性实验植物抗性相关酶测定(SOD、POD、CAT),植物DNA的提取及其分离测定,质粒的DNA的提取与鉴定。这些实验是目前科研前沿部分也是我院生物化学与分子生物学相关科研课题所要基础,开设这些实验能及时让学生了解科研动态,巩固生物化学理论知识,尽早的步入科研行列,对提高生命科学两个本科专业的学生的专业素质的非常必要的。
3 革新实验教学手段,应用多媒体技术丰富实验课教学
在生物化学教学过程中,学生常反映这门课程难懂,抽象,给授课老师带来很大难度。多媒体技术借助文字、图像、动画和声音等传递信息,为解决授课抽象难懂问题提供了一种现代化的有效手段,它既能调动学生的兴趣,又有利于学生对抽象内容的形象理解,从而提高了实验教学的质量。以前,教师上实验课仅用黑板板书,操作也仅做一此简单的小范,生物化学挂图也很有限,这极大的影响了实验的教学效果。学生听不懂实验,学生在实验中不知如何下手,对有此简单的仪器都不会正确使用与操作。学生做完实验后印象不深,收获不大,更不能把实验课和理论课紧密联系起来。我们把多媒体技术运用在实验课堂上,让学生在动手做实验前,先看一段实验操作步骤的录像,然后在实验过程中视具体情况给予纠正,这样可加深学生印象,提高学生实验动手操作能力,减轻教师的工作量。另外,实验过程中合理利用时间,也可以进一步加强学生理论与实践知识。比如在植物过氧化物同工酶PAGE实验中,需要反复进行离心和电泳,空闲等待时间很多。我们利用离心和电泳等待的时间放一此生物化学实验操作教学光盘让学生观看。光盘内容根据教学内容讲述学生正在做的实验的原理,他们正在做的步骤有什么作用,有哪此注意事项。这样学生每做一步都会明白他们在做什么,使之所学习的理论与实践结合起来,既巩固了理论知识,又加强了实践操作能力,教师的工作量大大减轻。
4 完善实验课的考核方法
生物化学实验是一门对生物技术和生物科学两个本科专业是一门独立的课程。以往实验课是依附于生物化学理论课中,导致学生对实验课的不重视,不当回事。从生物化学实验课独立出来成一门单独的一门课后学生普遍重视起来。但是考核方式不完善,实验成绩的考核.过去过分依赖实验报告的优劣.导致学生不汁重实验过程.片而追求实验结果的正确性和实验报告的篇幅和整洁程度.严重制约了对学生综合索质的培养。我们现在考核实验.是综合一个学生的实验态度、基木方法和技能的掌握程度、实验过程中独立思考、发现问题、分析问题、解决问题的能力等多方而的成绩。在考核方法中.实验报告成绩占总成绩的30%,实验中的现场考核占30% ,实验理论单独考试占40%。改革后的实验课考核方法既调动了学生学习的积极性、提高了他们对实验的重视程度.又保证了成绩评定的的客观和公正性、提高了实验的教学效果。 价值的问题,问题提出后,学生展开讨论。但事实上这样的问题,学生往往不用思考,答案就脱口而出,或只要在教材上读一两句使可获得教师的首肯,这样的讨论,从表面上看,学生很投入,课堂气氛十分活跃,但从实际效果看,不仅激发不了学生思维的积极性,甚至还培养了他们思维的惰性,也影响了教学效率,说得更严重一点那就是浪费课堂时间。新课改下,政治课教学在由应试教育向素质教育转变的过程中,广大教师逐渐改变了以往传统的教育模式即采取一味“满堂灌”和单纯“注入式”的教法,而是不断探索新教学方法,更注重体现出教师的主导作用和学生的主体作用,真正实现了政治课的素质教育。其中,“讨论式”教学法是广大政治教师所乐于采用的一种新方法。 “讨论式”教学法其主要模式是:教师拟出问题学生展开讨论选出代表发言教师总结发言。“讨论式”教学法如果能正确运用,有助于提高教师的科研意识,改进教学方法,提高教学质量;有助于澄清学生的一些模糊认识,培养学生分析问题,解决问题的能力,变被动接受知识为主动学习,拓展学生的思维和视野,增强学生的创新意识和创新能力。总之,“讨论式”教学法使教师的“教法”和学生的“学法”都能得到很大改进,能克服应试教育模式的一些弊端,是实施素质教育的有效途径。但是,就目前的政治课教学实践来看,并不是所有的政治教师都能正确运用“讨论式”教学法,而是有少数教师运用此法时仅仅流于形式,尤其是在公开课中。比如某些教师为了显示在教学过程中发挥学生的主体作用,于是便设计一些过于简单、琐碎、缺乏思维价值的问题,问题提出后,学生展开讨论。但事实上这样的问题,学生往往不用思考,答案就脱口而出,或只要在教材上读一两句使可获得教师的首肯,这样的讨论,从表面上看,学生很投入,课堂气氛十分活跃,但从实际效果看,不仅激发不了学生思维的积极性,甚至还培养了他们思维的惰性,也影响了教学效率,说得更严重一点那就是浪费课堂时间。 一堂成功的讨论课应具备以下条件:(1)讨论的目的已达到;(2)所有学生,包括不同层次学生的积极性真正调动起来;(3)教师的方法运用得合理得当。那么该如何正确运用“讨论式”教学法使讨论课获得成功呢?笔者想就“讨论式”教学法模式的几个环节即教师拟出问题、学生展开讨论、选出代表发言、分别谈一些看法。 讨论题的选择直接关系到讨论的成败。因此,教师应该精心拟出合适的讨论题,这是一堂成功的讨论课的首要环节。笔者认为教师所选的讨论题应具备以下条件:(1)要具有代表性,使大多数学生都能理解和接受,而且要紧密联系社会实际和学生的生活实际。(2)要选准切入点,使学生有话可说,避免无所适从,无从答起(3)要有梯度,有层次,适合全班不同层次学生的认识水平,使全班学生都能投入到热烈的讨论中,达到整体参与,普遍提高的目的。(4)要结合课堂实际,适时使用。如果讨论是在讲授新课前使用,那么讨论题要能够激发学生学习该堂新课的兴趣;如果讨论是在讲完新课后进行,那么讨论题要能够帮助学生整理本课知识点,理清各知识点的逻辑联系;如果是专题讨论,那么教师应在上一节课后布置本节课的讨论题,并让学生在深入钻研教材的基础上,做好社会调查,准备好讨论提纲,以便讨论时有言可发。总之.生物化学实验课的教学是生命科学本科专业学生实验技能的重要手段之一。强化实验课的教学对于培养创新生物技术和生物科学专业人才具有重要的意义。生物化学实验课教学改革涉及面广,环节多.是个复杂的问题。我们只是在以上的四个方面做了一些有益的尝试.取得了一定的成功经验。还有很多方面时进一步提高和完善。
参考文献
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[2] 冯志敏,美国大学教学管理与教学模式的研究 [J].高教探索,2002,(3):44- 46.
论文关键词:生物无机化学;蛋白质;螯合剂;酶;无机药物化学
生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间的相互作用,它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展,使得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分:一是研究生物体本身微量元素的作用,二是研究外界微量元素对机体的影响。
一、研究生物体本身微量元素的作用
(一)含有微量元素的蛋白的研究
含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象,做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物,与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性,但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白,确定其结构、性质。
现在热门的蛋白有硒蛋白,因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用,主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面,但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。
另外,也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素b5的突变体做了研究。为了深入了解细胞色素b5的64位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响,对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明,细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用,在64位引入其他氨基酸残基使蛋白结构不太稳定。
(二)酶的模拟
酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天然酶简单得多的非蛋白分子,通过研究它们来模拟酶的催化过程,找到控制生化过程的因素,从而得到更好的催化剂。
如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟,人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关系,还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法,一是对硒酶进行化学模拟,二是对硒酶进行化学修饰,三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟主要集中在硒酶活性中心催化三联体Se-N的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含有Se-N键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子,用分子内的螯合作用间接形成分子内螯合物,达到Se-N键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有:1、将天然酶改造为含硒酶;2、设计含硒生物印迹酶;3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。
又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究具有重要意义,Corrole是具有共轭电子结构的大环化合物,其结构上导致其配位化学行为易与金属形成配合物,其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基Corrole锰配合物对DNA的催化氧化断裂作用。结果表明,锰Corrole配合物可催化DNA的氧化断裂,而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配合物对DNA的切割和键合作用。实验表明,该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明,在H2O2存在条件下,Cr的配合物[Cr(bzimpy)2]+具有氧化切割DNA的活性,但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。
对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物,从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇,另外还有钼-硫醇等等的研究报道。
二、研究外界微量元素对机体的影响
(一)无机药物化学
无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中,顺铂药物目前仍在临床上使用,主要有四种铂配合物:顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来,人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物,与卡铂结构类似的有机锡化合物,以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面,从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来,人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手,所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外,在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向,因为原有的药物具有较高的毒副作用,且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面,合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向;另外,对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论,因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。
无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用,应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中,铝盐也是主要依赖的药物,含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中,尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理,所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。
放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用,使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面,如钡的造影剂。
(二)金属元素中毒的治疗
在外界的金属元素超过机体所需的浓度后,该元素就会对机体产生负面效应,引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂,使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物,然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件:1、水溶性,且在生理的pH条件下有足够的螯合能力;2、分子大小和结构必须合适;3、必须专一迅速结合金属元素;4、很容易从体内排出;5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子,EDTA螯合性虽然很强,却选择性不强,在排出有害的金属离子的同时,同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁,但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂,因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。
三、生物无机化学的发展趋势
生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。
关键词:昭通学生 声母1 偏误分析 学习策略
一、昭通话语音特点
昭通话是昭通地区通用的一种官话,属北方方言西南官话中的西南次方言贵昆片。现代昭通话方言中辅音声母有17个,分别是p、p?、m、f、t、t?、n、?、??、s、z、?、??、?、k、k?、x。与汉语普通话相比,昭通话声母最明显的特点就是没有边音l和舌尖后音t?、t??、?、?。因此,他们在学习普通话声母时,边音l和舌尖后音t?、t??、?、?是学习的难点。
二、声母l偏误分析
普通话声母l能与25个韵母:a、e、ai、ei、ao、ou、an、ang、eng、i、ia、ie、iao、iou、ian、in、iang、ing、u、uo、uan、uen、ong、ü、üe拼合。本文以22个经过一个月声母正音训练的昭通学生为调查对象,对他们进行语音测试,每个学生每个音节发音两次。统计分析结果见表1、表2。
由表1和表2可以看到:声母l和25个韵母拼合发音时偏误率为18.36%;从声母l与四呼拼合来看,齐齿呼偏误率较高,为22.22%,其次是开口呼偏误率为16.67%,然后是合口呼偏误率为14.54%,偏误率最低的是撮口呼,为10.23%;从声母l与拼合的韵母结构来看,声母l与单韵母拼合偏误率最低,其次是声母l与复韵母拼合,偏误率最高的是声母l与鼻韵母拼合,为25.00%。根据声母l和25个韵母拼合的难易程度,昭通学生在普通话学习过程中,应该先易后难,逐一突破声母l拼读难点。
三、声母1教学策略
(一)发音图示对比
昭通学生学习声母l,首先要明确l和n的区别。l、n的发音部位相同,都是舌尖中音;发音方法不同,l是边音,n是鼻音。发l音时,舌尖顶住上齿龈,舌面是凹的,阻塞口腔中间的通道,软腭上升,堵住鼻腔通道,持阻时声带振动,气流从口腔里阻塞部位的两边泄出而成声。发n音时,舌尖顶住上齿龈,舌面是直的,发音部位闭合而构成阻塞,堵住口腔气流通道,声带振动同时软腭下垂,打开鼻腔通道,让气流与声音从鼻腔通过,气流从鼻腔通过。
(二)技巧训练
母n、l的最大区别在于:发l音时,气流从口腔通过;发n音时,气流从鼻腔通过。那么,我们可以通过捏鼻子来控制气流的流向。昭通学生会发n,先让他们手摸鼻子两侧,发n时,感知鼻子的振动和麻酥感;然后,让他们捏紧鼻子两侧,发l,不让鼻子有振动和麻酥感,这样就可以发出正确的l音。这种方法对测试的20个昭通学生在声母l和非鼻韵母相拼的音时非常有效,因为声母和韵母都是口音,整个发音过程气流都是往口腔出来,一直捏住鼻子就可以发出这些音;而和鼻韵母相拼时,受鼻音韵尾的影响,音节前半部分从口腔出来,后部分从鼻腔出来,学生得先捏紧鼻子又马上放开,这样很难把握捏放鼻子时间,所以对于声母l和鼻韵母相拼的这种情况,要注意控制捏放的时机。
(三)分组训练
根据偏误统计分析结果发现,声母l与撮口呼拼合偏误率最低,其次是合口呼,然后是开口呼,偏误率最高的是与齐齿呼拼合;声母l与单韵母拼合偏误率最低,其次是与复韵母拼合,偏误率最高的是与鼻韵母拼合,那么教学过程中应该先易后难,进行分组训练。
第一组lü、lüe 第二组lu、luo 第三组la、le、lai、lei、lao、lou
第四组 li、lia、lie、liao、liu 第五组 luan、lun、long
第六组 lan、lang、leng 第七组 lian、in、iang、ing
综上,昭通学生在学习声母l时,可从以下三个方面入手:第一,弄清声母l的发音部位和发音方法,区别声母l和n的发音方法;第二,使用发音技巧,在发l音时,通过捏鼻子控制气流的流向,不让鼻子有振动和麻酥感;第三,根据难易程度,由易到难进行分组训练。
参考文献:
[1]国家语言文字工作委员会普通话培训测试中心编制.普通话水平测试实施纲要[M].北京:商务印书馆,2004.
[2]昭通市志编纂委员会.昭通市志[Z].昆明:云南人民出版社,2000.
关键词:物理 学习 分化 原因
中图分类号:G633.7 文献标识码: C 文章编号:1672-1578(2014)4-0158-01
1 高中生物理学习两极分化比较严的原因
1.1缺乏学习物理的信心和学习意志薄弱是造成分化的主要内在心理因素
各届的学生中较大一部分都认为物理难学,老师也反映物理难教,而这些思维都会以不同的途径输入到高一新生的脑海中,使他们对物理产生恐惧心理,失去学好物理的信心。这样导致他们上物理课时心情紧张,思维受到压抑,而大大影响了听课效果,从而导致成绩不理想。每次考试带来的不理想的成绩又会不断加剧这种恐惧心理对学习的影响,形成一种恶性循环。最终使他们的自信心受到打击并对自己的能力产生怀疑,因此导致物理学习的最终失败。
学习意志是为了实现学习目标而努力克服困难的心理活动,是学习能动性的重要体现。学习活动总是与不断克服学习困难联系的,与初中阶段的学习相比,高一物理难度加深,教学方式的变化也比较大,教师辅导减少,学生学习独立性要求增强。在高中衔接过程中有的学习适应性强,有的学生适应性差,表现出学习情感脆弱、意志不够坚强,在学习中,一遇到困难和挫折就退缩,甚至丧失信心,导致学习成绩下降。
1.2掌握知识、技能不系统,没有形成较好的物理认知结构,不能为连续学习提供必要的认知基础
相比初中物理而言,高一物理教材结构的逻辑性、系统性更强。首先表现在教材知识的衔接上,前面所学的知识往往是后边学习的基础。如对摩擦力的产生条件、大小、方向等知识点的认知度常常影响后面的能量、动量等知识的学习,而摩擦力教学安排在新教材第二章的教学内容。其次还表现在掌握物理知识技能技巧上,新的技能技巧必须借助于已有的技能技巧。如整体法、隔离法、全过程法等技能,贯穿于整个高一物理甚至整个高中物理的学习,这些方法也是第二章中就开始涉及。因此,如果学生对前面所学内容达不到规定的要求,不能及时掌握知识,形成技能,就造成了连续学习过程中的薄弱环节,跟不上集体学习的进程,导致学习分化。
1.3思维方式和学习方法不适应物理学习要求
高一阶段是物理学习分化最明显的阶段。一个重要的原因是高一阶段物理课程对学生抽象逻辑思维能力有了明显提高。而高一学生正处于由直观形象思维为主向以抽象逻辑思维为主过度的又一个关键期,没有形成比较成熟的抽象逻辑思维能力发展快一些,有的则慢一些,因此表现出物理学习接受能力的差异。除了年龄特征因素以外,教师没有很好地根据学生的实际和教学要求去组织教学活动,指导学生掌握有效的学习方法,促进学生抽象逻辑思维的发展,提高学习能力和学习适应性也是造成分化的重要原因之一。初中生在学习上的依赖心理很明显,是“要我学”。原因是多方面的如:(1)为提高分数,初中物理教学中教师将各种题型都一一罗列,学生的学习依赖于教师提供套用“模子”。(2)家长望子成龙心切,经常“参与学习”进行课后辅导检查,学生自己没有一套适合自己的学习方法。他们升入高一年级后,面临教师教学方法的改变,习惯依赖的套用“模子”没有了,家长的辅导能力也跟不上了。许多同学进入高中后,学习不定计划,课前没有预习,上课忙于记笔记,没听到“门道”,指望留下笔记课后再做钻研,但不知高中物理十分注重过程分析,思维方法的掌握,有许多东西无法写在黑板上的,真正到了要写式子时到是十分简单了,况且高中课程内容量比初中大了很多,有很多同学其实是心有余而力不足,课后复习时间都比较紧张,哪有时间和能力在没有帮助的条件下钻研笔记,最后日积月累,问题成灾,进而丧失学习物理的信心。这样的同学若不及时调整学习方法,将会与其他同学拉开差距,出现分化。
2 消除学习分化的对策
2.1培养学生学习物理的兴趣
兴趣是推动学生学习的动力,学生如果能在学习物理中产生兴趣,就会形成较强的求知欲,就能积极主动的学习。
2.2教学生学习物理的方法
有一部分学生在物理上费工夫不少,但学习效果总不理想,这是学习不适应的重要表现之一。还有些较聪明的同学可能在初中平时学习并不太刻苦认真,只是在考试前一段时间稍作努力,结果也能考出较好的成绩。这样使他们认为物理很容易学习而产生轻视心理,并把这种学习习惯带入高中,结果可想而知。对这些学生教师要加强对他们的学习指导,找出症结所在。一方面要有意识地培养学生正确的物理学习观念,杜绝初中那种“临时抱佛脚,照样考得好”的思想。另一方面是在教学过程中加强学法指导和学习心理辅导。
2.3加强思维方法训练和培养
物理学在长期的发展过程中,形成了一整套的思维方法,基本方法有:分析与综合的方法、比较与分类的方法、抽象与概括的方法,对学好物理将起到关键的作用
[关键词]生物化学与分子生物学;临床医学;学习兴趣
生物化学与分子生物学是医学科学中重要的基础学科之一[1,2]。在多年的教学中,我们发现大部分医科大学学生认为生物化学与分子生物学是医科大学中最难的一门课程,比较难学。经过多年的教学观察和问卷调查,觉得学生之所以对生物化学与分子生物学习的兴趣不高及产生畏难情绪的原因主要有以下几点:
一、学生的相关背景知识薄弱
生物化学与分子生物学是化学与生物学结合的一门交叉学科。医科大学学生的化学和生物学基础一般都较弱,特别是有些专业招生是文理兼收的,如护理专业,卫管专业等。他们的理科基础就更薄弱。而在生物化学与分子生物学代谢章节的学习过程中涉及大量的有机化合物和有机反应。这些化合物和反应的名称是学生很少见到过的,在这种情况下要记住并理解这些化合物及化学反应对学生来说是十分困难的一件事。在遗传信息传递的内容中,不仅涉及复杂的高分子化合物和复杂的反应,也会涉及生物学的内容,比如病毒、线虫、细菌等等,而学生对这些物种都不太熟悉。在生物化学与分子生物学中出现了一系列新的领域,比如:表观遗传学、生物信息学等。尤其是生物信息学更需要一些计算机、数学和统计学等知识。因此,学生在学习中会感到格外的困难。此外还有复杂的生物化学与分子生物学实验技术,都让学生感到生物化学与分子生物学的学习十分困难。
二、学生对生物化学与分子生物学学习的重要性认识不够
我们通过调查发现,部分临床专业的学生认为,生物化学与分子生物学这门课只是基础课。他们将来毕业主要是做医生和护士,而不是从事科学研究,并且生物化学与分子生物学与临床医学的关系不大,不象专业课那么重要,片面的认为只要专业课好就行,把基础课放在一个不重要的位置,因此,对生化学习的积极性不高。
三、教学方法单一,理论与临床脱节
随着招生人数的增加,教师的教学任务繁重,教学课时减少,尤其是实验课时的减少较为明显,这些都使得教师没有时间进行基础知识与临床疾病关系的讨论。结果使学生觉得生化和分子是化学课程或者是生物学科的课程,与医学科学关系不大。长此以往丧失了对生物化学与分子生物学的兴趣。
然而,生物化学与分子生物学是一门重要的医学基础课,教师在教学中应该加强学生对其重要性的认识,并且在教学中结合临床医学培养学生学习该学科的兴趣和动力。如何做好临床和该学科的结合?可以从以下几个方面着手:
一、在回顾历史中激发学生的兴趣
在医学发展史上,生物化学与分子生物学对医学的发展发挥了巨大的作用。从历年来的诺贝尔获奖情况中可以知道,许多重大的医学发现都是与生物化学与分子生物学领域的研究成果。比如:蛋白质、核酸方面的研究、维生素B1、维生素K等的发现、肌肉中氧消耗和乳酸代谢阐述、染色体理论的建立、胰岛素的发现、糖代谢的研究、DNA双螺旋结构的发现、蛋白质测序技术、DNA测序技术、PCR技术、基因定点突变技术、真核基因表达调控的分子机制、RNA干扰现象的发现等等都被授予了诺贝尔生理学医学奖[3]。这些重大发现为医学科学的发展奠定了基础。从而使医学科学进入了一个崭新的一页――分子医学时代。通过这些重大事件的讲解,使学生更清楚地认识到生物化学与分子生物学在医学科学中的重要性,并且激起学生利用生物化学与分子生物学知识探讨生命现象的兴趣。
二、生物化学与分子生物学与疾病的发病机制
几乎所有的疾病发病都能追寻到其发病的分子机制,而这一点正是生物化学与分子生物学研究内容之一。教师可以在授课是结合这一点,利用学科知识来解释一些常见病的发病机制,从而加强学生对课程内容的理解、学科重要性的认识以及培养其学习兴趣。对于学生觉得最难学习的代谢来说,可以用生物化学与分子生物学所学的代谢知识来解释糖尿病的发病机理来激发学生的兴趣。糖尿病是胰岛素缺乏引起的血糖升高,进而导致代谢紊乱,出现多饮、多食、多尿和消瘦为主要临床表现的疾病。那么为什么胰岛素缺乏会出现这些情况呢?我们可以从刚刚学过的胰岛素对糖代谢、脂代谢和蛋白质代谢的调节及三大物质代谢的相互联系来解释其发病。胰岛素缺乏时,机体不能利用葡萄糖供能,只能利用脂肪和蛋白质分解供能。这样就导致血糖水平升高,高血糖导致饥渴感渗透性利尿,因而多饮、多食和多尿;脂肪和蛋白质的分解加强导致消瘦[4]。尽管学生没有学习过糖尿病的知识,但通过简单临床背景知识的介绍,然后运用所学习的物质代谢知识,很容易使学生理解糖尿病的发病机制,这既加强了学生对所学内容的理解,也激发了其学习兴趣。
三、生物化学与分子生物学与疾病的诊断和治疗
生物化学与分子生物学的知识不仅能够解释疾病的发病机制,也在疾病的诊断和治疗中得到体现。在教学中,我们可以通过对一些常见疾病诊断和治疗介绍,使学生能够认识到本学科在医学科学中的重要性及培养其应用本学科知识解决问题的兴趣。比如常见的乙型肝炎诊断,乙型肝炎病毒可以通过本学科最常用的技术荧光定量PCR(real-timePCR)技术来检测乙型肝炎病毒的DNA含量,而血清谷丙转氨酶可以判断患者肝脏是否收到损害。因为谷丙转氨酶在干肝脏细胞中的含量最高,当肝脏细胞受损伤时,该酶就释放入学,从而导致血清谷丙转氨酶升高[3]。这样学生就能够认识到PCR技术及一些基本知识在医学诊断中是非常有用的,同时也加强了学生对这些知识的理解和记忆。生物化学与分子生物学知识还用于理解疾病的治疗措施。随着现代科技的发展,建立了许多新的治疗手段,基因治疗就是最好的例证。基因治疗包括很多种,涉及许多生物化学与分子生物学的知识,包括:基因矫正、基因置入、基因敲除、反义DNA及RNA干扰等许多新技术。
四、通过病例讨论增加和激发学生对生物化学与分子生物学的兴趣
在实验教学或理论教学进行到一个阶段,我们可以采取课堂讨论的形式,利用一个阶段学习的知识来认识一种或一类疾病,这样既能够加强学生对学过知识的理解和记忆,也能够学会如何应用所学的知识来解决问题,同时也激发了学生的学习兴趣和主动性。我们在学期结束曾经讨论癌症这一疾病。从癌症的发病机制、诊断到治疗都涉及到生物化学与分子生物学的知识。目前关于肿瘤发病机制的学说,主要是癌基因和抑癌基因的理论,即癌基因的过度表达或者抑癌基因低表达可能是肿瘤发病的基本原因。这样我们就能够熟悉癌基因和抑癌基因的内容并能够用于实践。再如肿瘤的化学治疗,许多抗肿瘤药物,比如5-氟尿嘧啶、阿糖胞苷等,都是碱基或核苷酸等的类似物。那么这些类似物为什么能够治疗肿瘤或者说杀死肿瘤细胞呢?这些药物结构上与碱基或核苷酸类似可以通过酶的竞争性抑制作用的来抑制核苷酸的合成或干扰DNA和RNA的功能[3]。这样学生就能够了解酶竞争性抑制、核苷酸的合成、DNA的复制和RNA转录以及细胞的生长繁殖等知识很好地运用在疾病的治疗中。所有这些涉及了很多生物化学与分子生物学知识。这样我们能够运用生物化学与分子生物学的知识来认知肿瘤的发病机理及诊断治疗等等。
五、临床医学贯穿生物化学与分子生物学教学始终
从生物化学与分子生物学的发展史到蛋白质与核酸、从物质代谢到遗传信息传递、从分子生物学技术到细胞信号转导都与临床医学有关。比如从乙醇能够是蛋白质变性,认识到临床使75%乙醇消毒的原理;从核酸的代谢,我们认识到核酸没有营养价值;从胆固醇代谢,我们认识到动脉粥样硬化的发病机理;从基因突变认识到遗传性疾病。我们在教学中充分认识到学生的目标是学习医学科学,始终把临床和生物化学与分子生物学联系起来不仅使学生认识到临床医学是一个庞大的知识体系,而且学生的学习兴趣就会越来越浓。
在多年的教学中,学生一直反应生物化学与分子生物学是较为难懂、并且枯燥无味的一门科。通过不断改进教学方法、教学理念及不断实践、总结、提高,我们认识到生物化学与分子生物学的教学中通过与临床医学的形式多样的结合,不仅能够使学生认识到生物化学与分子生物学在医学科学中的重要性,并且培养了学生对本学科的极大兴趣。我们希望在今后的教学中,通过不断的摸索实践提高教学效果、培养学生的兴趣,为我国的医学教学做出贡献。
参考文献:
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[3]查锡良主编.生物化学[M].第七版,人民卫生出版社.2008年.
[4]高谷,马建华.代谢组学的研究进展及在糖尿病中的应用.国际内分泌代谢杂志[J].2010;30(2):126-128.
关键词:实验能力;生物实验探究;生物实验设计;初中教学策略
中图分类号:G633.91 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)37-0229-02
引言:生物实验规划设计是实验课程重要的组成部分,也是学校教学改革的重要方面。本文分析了实验性教学在生物课中的作用,探讨了实验性教学的实施方法以及教师在设计性实验中的作用,并藉此指出了学校应加强软硬件建设,提高生物实验室的开放与利用程度等一系列改善建议,以期提升实验教学质量,促进创新型人才的培养。
一、实验性教学在初中生物课中的作用
生物是与我们生活联系最为紧密的学科,而初中生物主要是向初中生介绍基本的理论观点和基础的生物常识及生物现象。生物实验作为生物课程的重要组成部分,熟练地掌握生物的基本实验技术是学生必须具备的基本素质。重视实验细节和实践环节,提高学生的实践能力,便需要在生物课中加入大量实验教学的环节。实验性教学所开展的实验规划设计是实验教学的更高要求,泛指对常规实验的改造和新实验方案的设计,是锻炼学生思考能力和创新能力的有效途径,也是一种将实验基本技能、实验方法和生物基本知识加以灵活运用的教学方式。
生物实验教学课程主要包括实验方案的设计、实验的记录、实验仪器的操作、实验报告的撰写等方面。在这一连串的实际实验过程中,教师应努力激发学生的能动性和创新精神,使整个实验教学活动逐步趋于完善。
而生物实验的目的则是让学生在掌握课本上的基础知识之余,学会更多关于生物实验的技术和方法,锻炼学生动手操作能力。具体地说,生物实验设计以生物基础知识为基础,侧重于提高学生分析和解决问题能力、创新能力,让学生掌握实验设计的复杂知识、思维方法与实验技术,为其日后社会实践和深入学科研究奠定基础。
二、当前初中生物实验教学的应用现状
对于初中生物教学重点,不仅在于教会学生基础生物知识,还有培养初中生形成较高的生物科学素养和科学思维方式。笔者在实际教学中发现,初中生物学科教学工作普遍存在以下问题亟待改进:一是仍然存在“重理论知识讲授、轻动手实验能力培养”的问题。受教学条件的限制,还有部分学校因条件受限,实验设备难以满足生物教学基本需求,导致学生无法开展必要的生物实验,学习只能进行仅限于书本理论知识的学习。二是生物课课时安排不合理。部分学校生物学科仍被视作副科,课时安排较少,每周仅有三节课,甚至更少。为完成教学任务,部分实验活动因没有充足的时间而被迫取消。三是初中生实验探究意识薄弱,多对教师形成依赖,缺乏自觉探究和实践的意识,鲜有主动参与、勤于动手等学习能力的培养与锻炼的机会。
三、开展初中生物实验性教学具体措施
1.预习实验和设计实验。在预习过程中,教师应要求学生在实验之前切实掌握实验的目的、要求和特点,做好实验的准备工作。同时,学生也应学会预习并查找相关资料,掌握实验仪器的正确使用方法,并在对比基础性实验的基础上制定本次实验的方案。而在实验进行之前,应先由教师讲述实验课程的具体要求,让学生熟悉实验仪器,并设定本次实验的方向;再要求学生自主学习课本及课外的知识、实验要求以及实验的操作方法和注意事项。在这一过程中,教师要放手让学生学会如何凭借个人能力进行预习实验知识、验证实验结果,从而培养其独立思考能力和动手能力,这是学生在今后的学习和实验过程中必须具备的基础能力。需要注意的是,实验中教师必须强调并严格要求学生掌握每一实验步骤的实验原理和注意事项,充分掌握实验过程的每个细节,以便于顺利完成本次实验。
在完成上述准备工作之后,便进入实验方案设计阶段,对此,学生应详细地说明本次实验所对应的实验原理、实验方法和实验的具体操作步骤,列出实验所使用的材料、实验中用到的仪器及仪器的型号、所需的实验试剂及其制备的方法,并结合实验室的现有条件,通过教师指导完成实验方案的调整和完善工作。
2.实验实施和实验总结。在实验过程中,对于那些等待时间比较长的实验,教师应指导学生将实验时间进行合理安排,妥善地利用,以提高实验的速度。一般情况下,实验教学所开展的实验是将大量的实验知识和实验技术结合在一起而形成的完整的、系统的研究过程。在实验性教学过程中,应充分利用学校的实验仪器和设备,使学生在学习先进实验技术的同时,也能练习、使用先进的实验仪器;确保学生对照实验方案进行实验,并得以将实验知识、实验技术和实验器材操作进行有机的结合,从而掌握整个实验的设计方法及流程。在实验结束后,教师还应组织学生进行集中讨论,分析实验的结果并得出相关结论。关于实验总结主要的内容包括:实验的目的和方案、实验使用的仪器以及实验得出的数据和主要结论等。教师可引导同学就此总结进行实验成果交流会,让学生互相分享自己的实验经验,为学生提供展示自己实验成果的平台,并通过交流与沟通,使其他学生对自己没有进行的实验也有一定的了解。
四、提升学生生物实验能力的教学思路
实验教学的主要目的是激发学生的学习兴趣、培养学生的实践能力、开发学生的学习潜能、提高学生独立思考的意识。在实验性教学过程中,对于学生遇到的各种问题,要求学生和教师共同讨论和学习,不断掌握更新的实验方法,从而使学生具备更加扎实的理论功底和过硬的动手能力。
1.明确生物实验能力的培养目标。正如初中生物新课程标准第二部分所提及的:“通过义务教育阶段生物学课程的学习,初中生将初步具有生物学实验操作的基本技能、一定的科学探究和实践能力,养成科学思维的习惯。”所以,教师在备课时应该结合具体学情,有针对性的且合理的设置初中生实验操作能力培养目标。例如,在学习“细胞分裂”知识点时,教师备课时可将能力培养目标设置为:引导学生动手实验,通过实验观察洋葱根尖细胞分裂的切片来锻炼学生动手实验能力,强化自觉探究的意识。
2.利用实验解析培养学生观察力。操作实验的主要目的就是为了证明一些结论或者观察一些现象。科学实验具有严谨的步骤,生物作为生命科学的重要组成,其实验步骤同样需要高度严谨。通常,实验探究的一般方法包括提出问题、作出假设、制定实验方案、观察实验现象,得出结论、总结交流等环节。而对于初中生物实验,实验教学标准只是要求初中生了解一般实验步骤,并能自主完成简单的实验操作,藉此逐步培养学生实验中分析观察的能力。
3.侧重培养学生生物实验创新力。在传统的生物实验中,课本上有实验原理、内容和步骤,而在实验规划设计中却没有现成的教材,这就需要教师进行适当启发与引导,使学生的创新思维能力得到充分锻炼和提高。创新意识的培养体现在教学中的点点滴滴,比如,在教学中保护学生的好奇心,耐心解答学生的疑问,鼓励学生发现问题,提出问题,并积极探索解决问题的方法等。初中生创新意识的培养可以有效提高学生自觉探究、动手实验的能力。众所周知,许多伟大的发明创造都是源于对“为什么”的刨根问底。而实验的过程中,总会遇见各种各样的问题,所以,教师面对学生的不解,应给予有益启发,为学生创造解决疑惑的条件。例如,有学生对种子萌芽的过程充满好奇,我们可以此为契机展开“种子萌芽条件”的探究活动,安排学生亲自培养绿豆、苦瓜籽等易发芽种子,观察其萌芽期并作记录,让学生在亲身体验中解开心中疑惑,找出影响种子发芽的因素、不同植物种子的不同发芽周期等,增强学生动手操作的能力。
4.指导学生归纳和总结实验理论。引导学生动手实验的重要的目的是让学生能够通过实验操作自行归纳、总结相关实验结论。归纳总结也是实验探究的一个主要组成部分,即学生参与实验,根据在实验中观察的现象或实验结果归纳出实验理论或思想,从而使之对生物理论有更加深刻的认识,甚至通过实验能够获得新的发现,实现提升学生生物科学素养的培养目标。
5.完善校内实验室及其设备配置。配套的实验室设备是生物课程实验性教学规划设计的物质基础。提高实验室设备的共享程度不仅能够辅助提升实验室的利用率,进一步实现生物实验教学目标,还是开展高质量生物实验教学活动的基础前提。同时,学生是进行生物实验的主要人员,需要利用实验室反复操作实验以从中提高自身实验操作能力,而这一切的实现必须要依靠良好的实验室环境作为支撑,也就要求实验室真正地做到实验室对学生的全面开放。与此同时,为确保学校的实验设备及实验室的使用效率的提高,亦需要实验室在空间和时间两个方面进一步开放,要在实验内容和设备仪器上进行双向开放,充分发挥出学校资本的效应,使之更好地为实验所用。需要注意的是,在实验的内容方面,应有条件地允许学生可以根据实验目的和自身情况对实验方法进行修改和调整,充分发挥自己的创新才能;而在实验的时间方面,则可以让学生自主选择实验时间;另外,实验室内所有设备都应在审批后向学生自由开放。
五、结语
综上所述,生物实验课程作为提高学生创新能力的基础性课程,在教育活动中占据了重要的地位,因此,开展生物实验性教学应重视对学生生物基础知识的培养,对生物实验方案、实验过程、实验记录等的指导,努力营造良好的实验创新环境,切实培养学生的创新精神、提高学生的创新能力。
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[3]王海娟.以创新能力培养为核心研究初中生物工程实验设计[D].上海交通大学,2012.
目前我国工业“三废”污染、农用化肥和农药的污染以及废弃塑料和农用地膜的污染,严重的影响了国内的生态环境,使得水污染日益加剧。水资源严重短缺,全国600多个城市中已有一半城市缺水,农村则有8000万人和6000万头牲畜饮水困难;土壤污染严重,耕地面积锐减,近10年来每年流失的土壤总量达50亿吨,土地荒漠化日益加剧;森林覆盖面积下降,草场退化,每年减少森林面积达2500万亩;人们的身体健康受到严重威胁,疾病发病率急剧上升。环境是人类和生物赖以生存和发展的各种因素的总和。环境包括自然环境和社会环境。环境与人相互对立又相互制约。环境给人类的生存和发展提供了必要的条件,而人类通过调节自身以适应不断变化的外界环境;同时也不断地改造环境,创造有利于自身生存、发展的环境条件。人类对环境的改造能力越强,环境对人类的作用就越强。人类在改造环境的同时,也将大量的废弃物带给了环境,造成了环境污染,对人体健康产生了不良影响甚至危及生命。因此,加大环境保护和环境治理力度,加快应用高新技术,如现代生物技术来控制环境污染和保持生态平衡,提高环境质量已成为环保工作者的工作重点。几大环境问题:一是大气污染对健康的危害,空气污染物在短时间内大量进入人体,会导致急性危害。产生的原因,一种是污染地区的气象条件发生了变化,大量污物积聚在低空,扩散不开;另一种是事故排放使大量有害物质短时间内进入大气,造成严重污染。二是慢性危害:长期生活在低浓度污染的空气环境中,机体可受到慢性潜在性危害,使慢性呼吸系统疾病的发病率增高。如目前吸烟引发肺癌、石棉引起石棉肺、二氧化硅致矽肺等已为人们所共知。三是致癌作用:空气污染物的致癌作用是慢性危害的又一表现,是现代肺癌发病率增高、死亡率增加的重要原因之一。实验证实,有30余种空气污染物具有致癌作用,其中最突出的是多环芳烃化合物,以3,4苯并芘为代表。它是煤炭、石油、天然气、木材等燃烧不完全所形成的一种高活性致癌物,在煤烟、煤焦油、汽车废气、飞机尾气、柏油路灰尘中都能分离出3,4苯并芘。某些元素如砷、铅、镉、铬、铍的致癌性已在动物实验中被证实。
二、现代生物技术与环境保护
现代生物技术是以DNA分子技术为基础,包括微生物工程,细胞工程,酶工程,基因工程等一系列生物高新技术的总称。现代生物技术不仅在农作物改良、医药研究、食品工程方面发挥着重要作用,而且也随着日益突出的环境问题在治理污染、环境生物监测等方面发挥着重要的作用。自20世纪80年代以来生物技术作为一种高新技术,已普遍受到世界各国和民间研究机构的高度重视,发展十分迅猛。与传统方法比较,生物治理方法具有许多优点。首先,生物技术处理垃圾废弃物是降解破坏污染物的分子结构,降解的产物以及副产物,大都是可以被生物重新利用的,有助于把人类活动产生的环境污染减轻到最小程度,这样既做到一劳永逸,不留下长期污染问题,同时也对垃圾废弃物进行了资源化利用。其次,利用发酵工程技术处理污染物质,最终转化产物大都是无毒无害的稳定物质,如二氧化碳、水、氮气和甲烷气体等,常常是一步到位,避免污染物的多次转移而造成重复污染,因此生物技术是一种既安全又彻底的手段。再次,生物技术是以酶促反应为基础的生物化学过程,而作为生物催化剂的酶是一种活性蛋白质,其反应过程是在常温常压和接近中性的条件下进行的,所以大多数生物治理技术可以就地实施,而且不影响其他作业的正常进行,与常常需要高温高压的化工过程比较,反应条件大大简化,具有设备简单、成本低廉、效果好、过程稳定、操作简便等优点。所以,当今生物技术已广泛应用于环境监测、工业清洁生产、工业废弃物和城市生活垃圾的处理以及有毒有害物质的无害化处理等各个方面。
三、现代生物技术在环境保护中的应用
(一)污水的生物净化
污水中的有毒物质其成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等,此方面国内外成功的例子很多,如德国将能降解对硫磷等9种农药的酶,以共介结合法固定于多孔玻璃及硅珠上,制成酶柱,用于处理对硫磷废水,去除率达95%以上;近几年我国在应用固定化细胞技术降解合成洗涤剂中的表面活性剂直链烷基苯磺酸钠(LAS)方面取得较大进展,对于含100mg/L废水,降解率和酶活性保存率均在90%以上;利用固定化酵母细胞降解含酚废水也已实际应用于废水处理。
(二)污染土壤的生物修复
重金属污染是造成土壤污染的主要污染物。重金属污染的生物修复是利用生物(主要是微生物、植物)作用,削减、净化土壤中重金属或降低重金属的毒性。其原理是:通过生物作用(如酶促反应)改变重金属在土壤中的化学形态,使重金属固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性,通过生物吸收、代谢达到对重金属的削减、净化与固定。污染土壤的生物修复过程可以增加土壤有机质的含量,激发微生物的活性,由此可以改善土壤的生态结构,这将有助于土壤的固定,遏制风蚀、水蚀,防止水土流失。
(三)白色污染的消除
废弃塑料和农用地膜经久不化解,估计是形成环境污染的重要成分。据估计我国土壤、沟河中塑料垃圾有百万吨左右。塑料在土壤中残存会引起农作物减产,若再连续使用而不采取措施,十几年后不少耕地将颗粒无收,可见数量巨大的塑料垃圾严重影响着生态和环境,研究和开发生物可降解塑料已迫在眉睫。利用生物工程技术一方面可以广泛地分离筛选能够降解塑料和农膜的优势微生物、构建高效降解菌;另一方面可以分离克隆降解基因并将该基因导入某一土壤微生物(如:根瘤菌)中,使两者同时发挥各自的作用,将塑料和农膜迅速降解。同时,还需大力推行可降解塑料和地膜的研发、生产和应用。有些微生物能产生与塑料类似的高分子化合物即聚酯,这些聚酯是微生物内源性贮藏物质,可以用发酵方法进行生产,由此形成的塑料和地膜因有可被生物降解、高熔点、高弹性、不含有毒物质等优点而在医学等许多领域有极好的应用前景。为了降低成本、提高产量,人们正在用重组DNA技术对相关的微生物进行改造,此方面目前一个研究热点是采用微生物发酵法生产聚-羟基烷酸(PHAs),研究人员正设法构建出自溶性PHAs生产菌种,即将PHAs重组菌进行发酵,在积累大量的PHAs后,加入信号物质,使裂解蛋白产生,细胞壁破坏,PHAs析出,以简化胞内产物PHAs的提取过程,降低提取成本。
关键词:高职;食品生物化学;改革
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.05.058
食品生物化学课程是高职院校食品类类专业必修的一门重要的专业必修课程,它是建立在食品、生物、化学等学科的基础上,包括食品的化学构成及构成比例、物理化学性质、生物学方面的功能、营养成分和安全性,以及食品在加工、储藏、运输等过程中发生的物化变化和这些物理化学变化对食品在品质和安全性等方面产生的影响。①
1高职院校食品生物化学课程教学现状
目前,高职高专院校食品生物化学课程的总学时数一般为48~64学时,3~4学分,总学时数中理论教学时数占80%~85%,实践教学学时占15%~20%。食品生物化学课程内容由于其理论性强和学科交叉的特点,要求学习过程中要涉及多门学科的知识内容,并且记忆许多基础知识点,其中要求学生具备无机化学、有机化学、生物学等知识基础,使学生形成自我的潜在认知记忆,才能较好地开展学习。然而,由于高职高专的学生高中时知识掌握不够扎实,部分学生并非理科生,因此学生刚开始学习食品生物化学课程,会比较吃力,理解专业知识有一定困难,容易产生畏难情绪,失去学习兴趣。②此外,高职高专院校的培养目标就是以就业为导向,课程理论教学以“够用”为原则,但其实验实训条件却难以做到满足课程实验教学方面的需要。如多年来,广西科技师范学院主要是以师范教育专业为主,因而学校也是以满足师范教育专业的基础实验课教学为主加强对实验室的建设,未集中加强食品类高职专业的专业实验室的建设,这样就使得食品类专业的专业实验条件无法满足课程实验教学方面的需要。因此食品生物化学课程的教学改革必需大力开展。
2改革措施
(1)加强校内实训基地建设,培养实践技能。高职院校人才培养的主要目标是培养应用技术型人才,此人才的培养要求学生掌握扎实的专业基础理论知识和综合实践技能,同时还能运用所学知识和技能解决问题的能力。因此,需要加强校内实训基地的建设,建设设施完善的食品生物化学校内实训室,为学生提供良好的条件保障,培养学生的专业技能和实践动手能力。由于食品生物化学课程的基本理论较为抽象,综合了多门基础学科的知识,学生在开始学习时必然感到不适应。为此,广西科技师范学院购置食品生物化学课程教学实验设备和食品生物化学实验室,为学生的课程实验实训提供了条件,增强了对课程内容的理解与掌握,提高学生的专业技能和实践动手能力。(2)改革教学模式,修订人才培养方案,为学生的实践技能训练提供学时保障。根据人才培养方案规定的食品生物化学课程授课计划,对人才培养方案中的课程设置和课程理论与实践教学的学时比例进行了重新调整,在规定的课程教学时数上加大课程实践教学的时数,即由原来的实践教学占课程教学时数的15%~20%提高到30%~40%,通过加大实践教学的学时比例,为学生的化工操作技能实训提供了保障,为学生毕业后工作需要奠定了基础。(3)采用多种教学方法,提高学生的专业技能。在课程教学过程中,运用多媒体演示课件,将教学内容用图像和动画生动地将原来抽象、复杂的生化反应和机理表现出来,使学生更直观地理解,这样在激发学生的学习兴趣的同时,又使教学内容一目了然,从而提高教学质量。而对于食品生物化学课程理论性较强和实验方法的枯燥繁复性,可采用启发式教学方法。讲课时介绍某一物质的性质时,应从该物质的特性出发,通过实验了解物质的性质。教师在学生实验过程中,应当做到及时指出学生操作过程中会出现的问题,并加以解释,而当实验结果出现异常时,应当指导学生找出产生异常现象的原因并加以分析。实验结束后,要求学生认真完成实验报告,详细地将实验原理、实验目的、实验材料、实验步骤、实验结果、结果分析写于实验报告中。③另外,理论课教学过程中,避免“一言堂”“满堂灌”的授课方式,让学生盲目接受教学内容,而对于一些记忆知识,可以引导学生编口诀,加深记忆。比如,对人体8种必需氨基酸的记忆,可以引导学生编口诀“借一两本淡色书来”,其中,“借”代表(缬氨酸)、一(异亮氨酸)、两(亮氨酸)、本(苯丙氨酸)、淡(蛋氨酸)、色(色氨酸)、书(苏氨酸)、来(赖氨酸)。④(4)革新课程考核方式,提高学生的创新能力。高职高专院校的“食品生物化学”课程大多采用的是闭卷笔试考核的形式,这样的形式很容易让学生觉得是为了考试而学习,失去了主动性,同时在“食品生物化学”课程的实验实训环节,也没有较好的让学生发挥真正的自主性和创新性,实验课程中学生绝大多数都是按照教师书写在黑板上的实验步骤进行操作,在实验过程中遇到的问题或者可能存在的问题没有在实验过程中指出,因此待学生书写实验报告时,只是简单地描述了实验结果,而没有进行问题的探讨,导致实验课程没有得到较大的完善。因而,在课程考核方式上,首先应该调整学生综合成绩中平时成绩、实验实训成绩和期末成绩的比重,加大平时成绩比重,平时成绩的考核指标应该多侧重于学生的学习态度、上课积极性、课堂讨论;提高实验实训成绩的比重,实验实训成绩考核评价应该多侧重于学生实际动手能力,问题分析能力、问题解决能力、实验完成质量、实训过程中的组织能力等;相应减少期末成绩的比重,但是期末成绩中的题型,如能够考核学生综合应用能力或实际解决问题的题型应该适当增加,这样既能考核学生是否熟悉基础理论知识,又能考核学生的综合创新能力。(5)提高教师业务素质,营造良好的师生关系。教师如何利用好课堂,如何引导学生主动学习,这就十分考量教师本身自身的业务素质水平、教学能力。教师应当努力提高自己的业务素质,包括更新自身的知识储备和知识结构体系,根据不同的学科特点,挖掘出适合自己的教学特色,把学科知识由繁变简,由书面变通俗,让学生感受到学科的魅力所在,从而激发起学生的主动性和积极性。另外,教师应当和学生建立良好的师生关系,除了在学习上引导和指导他们外,还应在生活上关心和帮助他们,和学生建立起亦师亦友的关系。通过观察学生并了解学生后,会发现学生群体大致可以分为三类,第一类属于“学霸”型,他们对自己要求严格,学习态度端正,学习刻苦、勤奋、认真,上课一般坐于班级的前面几排位置;第二类属于“跟风”型,他们对自己要求没有那么严格,只是保持自己应该做的事情,遵从并完成老师安排布置的任务就行,没有深入挖掘知识,上课一般坐于班级的中间位置;第三类属于“我行我素”型,他们对自己没有什么要求,上课学习全凭自己的心情,有时候心情好就学习下,心情不好就将学习抛之脑后,主要的心思没有放在学习上,基本上不配合老师,经常旷课、逃课,即使不旷课上课也不认真听讲,一般坐于班级的最后几排位置。因此,教师应该根据不同类型的学生,展开不同的引导和指导方式,对于“学霸”型学生,教师应当做到即时的肯定或表扬,让他们持之以恒,并且发挥自己的优势,带动其他学生的学习主动性和积极性;对于“跟风”型学生,教师应当做到循序渐进,慢慢地让他们喜欢上所学学科,耐心地加以引导,并且让他们多与“学霸”型学生进行沟通交流,调整自身的学习态度和学习方法,使学生们在整体上保持良好的学习氛围;而对于“我行我素”型学生,教师应当多单独与他们交流,了解他们的心理动态,抓住他们“我行我素”的原因或本质,予以耐心的指导,帮助他们克服自己的心理因素,努力让他们端正自己的学习态度,找到适合自己的学习方式。
3结语
形成“六个四”创新型教学体系,使生物化学与分子生物学实验和生命科学实验教学体系相互融合。生命科学的教学实验是对个体、分子等进行的研究分析,根据该学科特点进行实验安排,形成实验层次、实验种类、教学途径、教学方法、考核形式、评价手段的“六个四”教学体系。四个实验层次指由基本技能、个体、细胞、分子组成的研究层次。将相关学科内容按照这个层次进行重新组合分类,形成不同实验项目并设立不同学分。生物化学与分子生物学作为重点内容,学生需要花费大量时间进行实验学习。四种实验种类为基础性实验、综合性实验、设计性实验和创新性实验,使学生逐步进行加深学习,形成创新精神。四种教学途径包括必修、选修、开放和探索实验,让学生进行逐步学习,每种实验都需达到一定要求才能合格。四种方法辅导教学,其中包括模拟场景演示实验方法,通过电子教案辅助教学,构建完整的课件体系,使学生达到一定的考试要求,激发学生学习的主动性。四种考核的方式,根据学生的实验习惯、操作的标准性、实验报告的书写和考试形式进行考核。四种教学评价包括问卷形式、实施的调查、学生反馈和师生的交流沟通。
2.实验技术与方法
要想形成科学有效的教学体系,教师必须科学合理地选题,精选内容和实验方法,正确合理地安排实验过程。经过不断的改革实践,笔者总结出以下几方面的改革方向。
(1)帮助学生实现理论与实践的融会贯通,使其各方面知识能够合理衔接。为使理论学习与实验目标相一致,可设立“生物学原理与技术”课程,实验由教授理论的教师来组织安排。
(2)多与其他相关学科进行实验交流,使学生能够梳理所学知识,并增强责任感。
(3)根据实验间的关系进行综合实验的设计,使学生能够很好地掌握和巩固已学知识,使学生拥有对实验的深入理解能力,并能够很好地将所学知识应用到实践中去。
(4)跟随时展,及时将新兴技术应用到实验中去,并紧密与实际、社会结合。在试验中合理地引入社会项目,使学生能够及时掌握最新技术、知识和方法。
(5)促使学生产生科研兴趣,乐于进行实验研究,培养学生的创新能力。在生物化学与分子生物学实验中设立创新实验,并作为主要课程要求,同时不断模拟现实情况。
3.实验教学方法与手段
(1)实验教学方法。实验的教学方法应根据学生的认知能力进行,由简到繁、由浅入深逐步进行讲解,使学生认识和理解生命科学研究的方法,养成自主学习、合作学习的良好习惯,这有利于调动学生的积极性。教师可以集中进行理论的讲解,督促学生做好课前的预习工作,在课上同教师和其他学生进行合作交流。在开学前三周开放实验室,提高学生对仪器的认识和基本操作水平,减少实验讲解时仪器学习占用的大量时间,保证学生的学习效果和提供教学质量。开放性实验教学是非常重要的模式,学校可以安排几个随时开放的实验室,定期开放其他实验室,并在实验室安装监控设备进行安全防护。
(2)实验教学手段。将现代化的教学手段应用到教育中,可以使学生对知识和技术有更加深入的理解。学校应进行网络课堂的建设,通过这个平台学生可以进行反馈和预习等。通过使用现代化高级设施进行理论学习、报告、数据处理的辅助讲解。实验课堂上安装现实互动系统的网络,可以显示学生分组信息和实验注意事项等。实验室的教学系统应该进行网络连接,能够随时进行网络资源的使用和查找,这样一个现代化、信息化的平台,可以实现资源的共享,同时对生物化学与分子生物学实验的创新产生重要影响。
在不断的改革和发展中,学生的创新和思维能力都有了很大的提高,实验教学质量也有了新的突破,实验室也做到了更加安全h保。但是我们应该认识到,随着科学技术的快速发展,我国的教育教学实验也会更加的健全。
参考文献: