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【关键词】环境生物技术;生物信息学;应用;问题
引言
在社会不断的发展的过程中,我国生态环境发生翻天覆地的变化,发生环境污染的可能性大大提升。基于此,采取适当技术手段进行生态环境治理,控制环境污染至关重要。环境生物技术作为新型环境污染控制技术,主要通过生物技术手段达到环境治理的目的,避免在环境治理过程中出现二次污染。为保证环境生物技术发挥自身最大的作用,需要将环境生物技术与信息学实施有效结合,提升环境污染治理的全面性,促使环境生物技术向着合理化和信息化方向转变。
1环境生物技术
1.1环境生物技术的产生与应用
环境生物技术主要是利用一些生物体和生物代谢反应进行环境检测,明确环境污染物来源的新型技术手段。在社会高速发展过程中,国有人口数量与日俱增,在这种条件下,出现诸多环境污染问题,这对社会发展和生态环境保护等方面有着不可磨灭的影响。针对于这一点采取环境生物技术手段实施环境污染治理尤为关键,其能够降低环境污染系数,在保障生态环境的同时,推进我国各个行业健康、良性的发展。就目前来看,我国环境生物技术已经发展到了一个新的高度,涉及的领域格外广泛。而且生物学中各项技术手段都具备环境污染治理的作用,这在无形中扩展环境生物技术的应用范围,其研究领域也不断扩大。常见的环境生物技术应用于工程菌降解、废水处理和污染生物修复等方面,这使得环境生物技术逐渐发展为环境污染治理的关键手段。
1.2环境生物技术的核心内容
保证环境生物技术全面落实的关键在于加强对其核心内容的分析力度。相关科研结果表示环境生物的技术的核心内容在于微生物学过程,而促使微生物发生反应是依靠生物酶进行的,作为活性蛋白物质,主要在微生物新陈代谢过程中产生。这种蛋白活性物质能够在环境污染的状态下,有效的吸附空气中污染物,并实施微生物降解处理,时限污染环境治理的目的。
2生物信息学的研究内容与应用
生物信息主要是通过生物DNA形式表现出来,在实施生物信息学研究过程中,引入计算机等信息设备,能够在短时间内了解到生物信息变化趋势,有效提升生物信息收集、处理和加工等环节的质量。对于生物信息学来说,通过生物DNA序列研究,能够提升研究人员对生物遗传信息和生物病理等方面的了解程度,其在临床医学、法政和农业植物研究工作中都有非常广泛的应用。
3环境生物技术信息学概述
3.1环境生物技术信息学的概念
从字面上看,环境生物技术信息学属于一项交叉技术手段,其中涵盖环境生物技术和生物信息学两个方面。在实施环境生物技术信息学时,引进计算机设备,能够将生物信息学与当前环境状态有效结合,从侧面提升环境治理和环境评价的合理性。
3.2环境生物技术信息学的主要研究目标
作为新型技术手段,环境生物技术信息学的根本作用在于通过生物学中涉及的活性蛋白物质对生态环境中污染物实施降解处理,并在这个过程中加强对生态环境污染物与人体遗传因子之间关系的研究力度,明确污染物质毒性,并据此制定有效的污染物质治理技术,降低环境中污染物质含量,从而保证人体健康。实施生物信息与污染信息研究,明确生物信息与污染信息之间的关系,并根据之间关系制定有效的污染物治理措施,避免污染物对人体健康造成影响。在此之前,了解相应DNA序列和生物体内活性蛋白酶含量尤为关键,并据此制定有效的措施,避免在生态环境污染系数过大时,人体中DNA序列和蛋白酶活性发生变化。
3.3环境生物技术信息学的主要研究方法
在实施环境生物技术信息学之前,需要按照研究项目要求进行生物信息和环境信息收集,并对所收集的信息和数据进行综合分析,并在这个过程中建立有效的数学建模,充分将所收集的信息和数据表示出来。与此同时,结合一定编制运算程序,依靠计算机运算,使得研究人员对污染控制手段和作用等方面有一个全面的了解。通过计算机实施生物信息和环境信息分析之后,还需要对信息分析结果进行整体评估,从根本的角度上提升生物信息和环境信息的真实性和准确性。另外,不同环境生物信息在实施综合检测评估时所采取的技术手段不尽相同,各种检测技术涉及多方面学科知识,因此,对整个检测过程中涉及的专业学科知识进行全面分许,对于提升环境生物信息检测质量,保障环境污染治理效果起到不可忽视的作用。在利用计算机进行信息数据检测时,会出现检测结果为负的现象,在这种条件下必须对环境生物信息实施第二次检测,只有在检测结果与实际环境状态相符合时,才可以停止检测。在计算机检测结果与实践结果完全统一时,可以将环境生物技术信息学与遗传工程特效菌株试验进行有效结合,了解环境中有机污染物传播途径,借以实现有机污染物高效分解的目的,保障生态环境安全性。
3.4环境生物技术信息学的应用
作为改善环境污染的新型技术手段,环境生物技术信息学能够在改善生态环境的同时,降低生态环境污染对人体健康造成的影响。总的来说,环境生物技术信息在我国各个行业都有广泛的应用,主要表现在以下几个方面:3.4.1环境治理和评价环境生物技术信息学最主要的作用就是对生态环境状态进行综合评定,并根据评定结果制定有效污染处理方式。与此同时,这项技术手段能够在短时间内判断环境中污染物质和有毒物质含量,确保后期治理方法的合理性和有效性。3.4.2维护人类健康污染物对人体健康有着不可忽视的影响,部分污染源还会导致人体自身DNA序列发生变化,增加人们出现遗传病的几率。为缓解这种现象,当务之急是在环境污染源处实施环境生物技术,严格控制污染物质与人体靶器官相接触,降低人们出现遗传性疾病的可能。3.4.3资源共享从全球生态环境布局来看,各个国家出现生态环境污染的原因和表现形式大体一致,这也从侧面说明环境生物技术信息学对生态环境和其他各方面的研究成果能够在各个国家通用。为保证各个国家都能够实现生态环境改善的目的,实施环境生物技术信息学研究成果共享尤为关键,这不仅仅能够保证其他国家也能够实现生态环境污染治理的目的,还能促使环境生物技术信息学向着国际化、信息化方向转变。
4环境生物技术信息学存在的问题
尽管环境生物技术信息学在我国有着非常广泛的应用,但是不可否认这项技术在实施过程中还存在一些不完善的地方,主要表现各项信息数学建模和运算结果存在差异上。而且在实施生物信息和环境信息收集和整合过程中会受到多方面因素的干扰,直接影响信息收集和整合的准确性。除此之外,计算机设备在实施数据信息储存和处理方面不够完善,影响相应信息数据预算的准确性。针对于这一点,在实施数学建模和计算机分析评定过程中,应控制外界因素对数据信息造成的干扰,从而保障数学建模和计算机数据分析评定效果。5结语如何进一步根据我国在环境生物技术信息学方面的特点,建立高水平的理论与实验体系,加快培养优秀的青年人才,是发展我国环境生物技术信息学研究最为迫切的任务之一。
参考文献
[1]杨林加.基于现阶段环境生物工程技术的新探索[J].福建农业,2015(08).
关键词:生物信息;概率论;数理统计;教学方法;讨论式教学
中图分类号:G642 文献标识码:A
生物信息学(Bioinformatics)是一门交叉科学,它包含了生物信息的获取、加工、存储、分配、分析、解释等在内的所有方面,它综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义。它随1990年人类基因组计划(HGP)的实施和信息技术的发展而诞生,现已迅速发展成为当今生命科学最具吸引力和重大的前沿领域,为生物学、计算机科学、数学、信息科学等专业的高素质人才提供了更广阔的发展天地。
概率论与数理统计不仅是生物信息专业的基础课程,同时也是很多理工院校的基础课程。它研究随机现象及其统计规律性的一门数学学科,其理论方法独特、抽象,既有严密的数学基础,又与众多学科有着密切的联系[1]。它并不是由理论到理论简单推衍,而是从实践中获得,扎根于实际问题当中,因此有很强的生命力。随着社会的飞速发展,新的科技产品不断涌现,现已进入了信息化的时代。为了更好的理解客观物质世界,人们必须学会处理好各种信息,尤其是对数字信息收集、整理和分析,这就离不开概率论与数理统计,概率论与数理统计越来越备受关注,在现实应用中越来越广泛,现已广泛应用于生物、工程技术、经济管理、金融、国防、环境等领域[2]。随着科学技术和知识更新速度的不断加快,传统的教学思路必须进行改革,以适应新形势发展的需要。
概率论与数理统计的传统教学,大部分时间都在讲解概率论方面的基础知识,再加之学时有限,统计方法知识所用时间甚少,这样导致概率论与数理统计变成了枯燥的理论课,并没有体现出它应有的实际应用价值,这不符合国家对创新性人才培养的要求。作为高校教师,必须上好概率论与数理统计这门课,要提高概率论与数理统计的教学效果,培养学生创新性思维,增强学生应用理论解决实际问题的能力。教学中我们要注重以下环节。
1 合理分配概率论内容和数理统计内容的学时
根据专业学生的培养方案,合理分配概率论学时和数理统计学时,制定行之有效的教学大纲和教学日历。目前教学的重心偏向于概率论,涉及到的数理统计学时较少。这显然不符合高校培养高层次人次的要求。将概率论内容直观的、通俗易懂的语言讲授给学生,把概率论作为数理统计的基础知识去讲授。在讲解数理统计知识的时候,不但要介绍其原理和思想方法,还要介绍数理统计的各种软件的功能及应用[3]。同时安排学生上机实验,提高学生解决实际问题的能力。
2 提高教师自身的人格魅力,增强教师自身的知识底蕴
作为教师,我们首先得热爱这个工作,保持十足的热情去工作。让学生感觉每天都是乐观的,生活都是美好的。我永记我国大教育家陶行知先生说过的:“你若把你的生命放在学生的生命里,把你和你学生的生命放在大众的生命里,这才算是尽了教师的天职”。教师的道德是教师的领魂,师爱是教师的灵魂,爱学生则是师爱的最好体现。教师和学生是平等的,只不过是暂时的教与学之间的关系,把学生看成自己的孩子一样去关爱,多传递学生正能量,为他们树立正确的人生观、价值观和世界观,不愧“人类灵魂工程师”的赞誉。
人们常说要给学生一碗水,教师必须得有一桶水。所以要想教好概率论与数理统计这门课,必须对所有的概率论与数理统计方面的书籍内容以及课后习题的解答都熟知。同时还要熟练掌握各种统计软件的安装及其使用,尤其是各种统计软件的实际应用范围。
3 板与多媒体相结合,提高教学效率
教学中不能一味的写板书,也不能一味的应用多媒体,多媒体不要放的太快,要看学生的理解程度,要采用板书与多媒体教学有机结合。概念方面的知识、例题、动画等用多媒体演示即可,以节约时间,加大课堂教学的信息量,开拓学生的视野。通过计算机动画模拟、图形显示、数值计算等,使抽象的内容更加直观、形象、生动,激发学生的创新思维,体现学生在教学过程的主导作用,提高教学效率。
4引入案例讨论式教学方式,培养学生解决实际问题能力
案例讨论式教学法是教师根据教学目的,在课堂这一特定的教学环境中,教师提供真实的案例,将学生分成4至6人一组,让学生融入案例的场景,并在教师指导下,各组围绕这个案例主动学习、发现问题、提出问题,通过师生之间、生生之间相互交流,共同探讨、展示结果。他强调以学生为主体,为培养学生的自主学习能力、实践能力和创新能力为目的。
案例是实现案例教学的载体,是为完成一个教学目的而设置的。所以案例的选取尤为重要,必须考虑本课程的特点和学生的知识结构,难易适中,体现出概率论和数理统计的知识点[4]。通过案例的学习,使学生进一步理解概率论和数理统计的内容,掌握各种检验法及其在实际中的应用。通过讨论式方式解决问题可以增强学生的团队意识和责任意识。案例讨论式教学培养了学生解决实际问题的能力。
5 结合专业人才培养计划进行教学,真正做到学以致用
每个专业的最终目标都是为本专业培养优秀的人才,生物信息专业也是本着这个原则。概率论与数理统计这门课程也应该在教学中体现出这一点,因此这要求教师在教学中将理论内容与专业相结合,让学生明确课程的学习目的和意义。
总之,生物信息专业的《概率论与数理统计》课除了教师具有丰富的知识和人格魅力,采用合适的教学方法和手段外,教师也应该具有较强的专业科研背景,将学生深入浅出的代入概率论与数理统计的学习中,并在教学中不断进行专业内容渗透,激发学生的学习兴趣,提高教学效果。
参考文献
[1] 肖 鹏,杜燕飞.概率论与数理统计教学改革的几点思考[J]. 数学教学研究,2009,28(1):60-61
[2] 张迪,秦丽娟,牛雪娜,赵有益.概率论与数理统计教学方法的探索[J]. 甘肃联合大学学报(自然科学版),2013,27(1):85-86
关键词:兴趣;因材施教;创新;鼓励
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2013)23-0066
新课程标准指出以学生为主体,教师为主导的教学形式。教师要摒弃陈旧的观念和说教,留给学生足够的时间去自主探索和实践,让学生的创造思维与个性有长足进步,从而在计算机教学中探索出创新教育的崭新天地。为此,笔者在信息技术课堂教学活动中进行了以下几方面的尝试:
一、提高认识,改变观念是培养创新思维的前提
在信息技术教学中存在这样一个现象:几乎每个学生都盼望着上信息课,一下课就等在机房门口。然而事实上,大部分学生是盼望到机房中去玩游戏、上网、聊天,而对教师教授的知识却兴趣不高,他们认为这是副课,又不参加中考,所以学了没用。为了改变学生的这个观念,笔者时常跟学生讲:主科固然重要,但是我们其他科目也要学好,我们要全面发展,提高综合素质,假如你信息技术学得很好,将来清华、北大学校照样会特招你。在生活中我们的副科知识也很重要,假如你要去旅游,电脑一查,你就很轻松地说出这个地方的气候特点、历史风俗!电脑方面商机无限,学得好还会给你带来巨大财富!笔者还给他们讲了一个信息技术偏才的例子:曾经有一个学生,学习成绩中等,但是信息技术恰恰是他的潜能所在,每次上课,他的注意力都高度集中,主动探索,积极实践,从不去玩无聊的游戏。后来他参加全国中小学生电脑作品制作比赛,结果他制作的电子报刊得了省一等奖,那年刚好有政策出台,凡是在各类比赛中获得省一等奖以上者,就可免试直升重点高中,这对于他来说是个莫大的喜讯……这时笔者听到有的同学在下面轻轻地谈到:以后上课要认真一点了。
二、激发兴趣是培养创新思维的基石
苏霍姆林斯基曾说:“兴趣的源泉在于体会到智慧能统帅事实和现实,人的内心里有一种根深蒂固的需要――总要感到自己是发现者、研究者、探索者。在儿童的精神世界中,这种需要特别强烈。”浓厚的兴趣会使学生产生积极的学习态度,激发学生丰富的想象力,使学生乐于去学习知识,从而为创新思维的产生奠定基础。
1. 导入新颖,启迪思维
一堂课的开头,教师精彩生动的导入,能集中学生的注意力,使学生对所学的内容产生浓厚的兴趣,从而主动、快乐地接受知识。例如,在讲到信息的特征的内容时,教师讲授此课前,用一个故事作为导入。朝鲜战争前,兰德公司向美国国防部推销一份绝密报告,其内容只有7个字,要价150万美元。当时美国国防部的官员认为这是敲诈,欺骗,不予理睬,结果是美国“在错误的时间,在错误的地点,与错误的敌人进行了一场错误的战争”。战争结束之后,国防部才想起那份报告,要来一看,追悔莫急。你们知道是哪7个字吗?答案是:中国将出兵朝鲜。这个故事不但引起学生强烈的关注,内容也贴切教学,反应了信息的时效性、价值性。
2. 设置悬念,激发兴趣
教师有意识地设置悬念,激发学生的好奇心和求知欲,使其思维处于一种激活状态,产生一种探究心理,从而自然导入新课的一种方式。在讲授《网上诺贝尔》这章时,笔者设计了这样的情景:中央电视台的“开心辞典”是一个集知识、趣味于一体的有奖问答节目,吸引了众多的观众,现在假设你的朋友在“开心辞典”的现场,大奖离他近在咫尺,他碰到了一个难题,现在要打电话向你求助。这个难题是:“花儿”是属于哪个少数民族的民歌?A. 回族 B.藏族 C. 羌族 D. 苗族。这时,你已经和你的同学在连线上网的电脑旁边了,你能够通过网络迅速找到答案吗?通过这个情景引导学生,利用网络获取信息是一种重要快捷的方式,我们应懂得借助搜索引擎这个工具,对信息进行有效的采集。
三、因材施教,重视个性发展是培养创新思维的手段
1. 分层教学,以人为本。我国古代教育家、思想家孔子主张育人要“因材施教,因人而异”。分层教学就是根据学生认知程度的个别差异,将学习能力和学识水平较接近的学生组合在一起进行学习,以提高学生学习兴趣和学习效益的一种教学形式。因此,笔者首先将班里的学生进行分类,把基础好学习能力强的归为A类,将剩下的学生归为B类。同时在教学中设计不同层次的教学活动,让各个层次的学生在学习中都能参与进来,对于A类学生以个体学习、自主探究为主;对于B类学生以合作学习与教师演示的模式完成教学任务。例如:在上word《文字校对》那章内容时,教师要求A类学生结合书本和帮助自主学习,完成练习一:检查杂志中的拼写和语法错误;B类学生允许他们小组讨论,结果还有五位同学无法完成任务,这时,教师屏幕广播了这五台电脑,并作了细致的演示,通过这种方式,所有的学生都不同程度的完成了任务。教师在备课时还为A类学生准备了拓展题,让其在完成基础目标后努力实现提高性目标。这种以人为本,因材施教的原则使学生眺一跳都能摘到桃子,使不同层次的学生都能体验到学习成功的喜悦,使学生逐渐达到乐学、爱学的境界。
2. 个性张扬,标新立异
中国教育的悲哀就在于是统一模式,培养出来的人才整齐划一,毫无个性,从众心理十分严重。在学校教师看到活跃,好动的就不断的指责,教育,直到把他教育成安静,不惹事的方可罢休,结果学生的棱角被磨平了,很可能一个创新人才也就毁灭了。为了让孩子们的个性得到发挥,呈现出百花齐放、百家争鸣的喜人局面,在平时的教学中力求营造宽松和谐的氛围,因此课堂上的走动现象,热烈的讨论声音等,笔者一般不会加以苛责,教学中更是鼓励与众不同。
四、教学方法灵活,体验成功是培养创新思维的关键
大人都想得到别人的认可,何况是孩子。我们要提供各种舞台,让孩子展示自己的想法或作品,从而体验到成功的乐趣,获得再进一步的动力。
1. 先练后讲
以往的教师一上课就滔滔不绝地讲,讲得面面俱到,结果自己累得够呛,学生也被讲的兴趣全无,更谈不上创新了。信息技术是一门实践课,大可放手让学生自己去操作,教师只需做适当的点拨即可。例如在讲解“数据排序”那节时,由于本节内容难度并不高,因此指导学生自学课本,尝试自己练习,培养自主探究,主动创新的思维。教师巡视,观察学生所遇到的问题,然后请一位同学上台演示,教师在学生一边演示的过程中要一边讲解学生碰到的问题,点拨重难点。师:数据排序的重点是一定要选中要排序的区域,有同学刚才就因为没选中,所以无法操作,难点是“关键字”的选择,按什么关键字排列顺序,排列的结果就不同。所以,教师要创设有利条件,让学生发现问题、提出问题,提高学生主动探索的能力。
2. 合作学习
有这样一则故事:某公司招聘人才,面试的内容是在规定的时间内锯断一截木头,参加面试的人员都是独自拿起锯子卖力的锯,但是谁也没锯断,最后有两位面试人员,两人通力合作,很快木头被他们两人锯断,结果公司录取了他们。这个故事告诉我们与人合作是多么重要,如今要想完成一些大型的程序,大型的项目单靠个人的力量是无法完成的。信息技术是一门以实践为主的课程,在开展分组合作学习方面具有得天独厚的优势,在合作学习的过程中,让基础好的同学充当小老师,基础差的同学目睹小老师的示范,茅塞顿开,这样不仅减轻教师的负担,也充分调动了学生的积极性。在做比较综合的题目方面,笔者往往要求学生采取小组合作的方式,例如:用frontpage创作一个网站,教师事先声明优秀的网站将上传至校园网,让组与组之间形成一种竞争,培养学生在合作中竞争,在竞争中合作的良好素质。接着学生分组交流、讨论网站的风格、主题是怎样的;然后组长开始分工,让每个组员分岗到位,有事可做,避免只看不练,如收集资料、版面设计、美化等,使每个组员都参与互动。在小组成员的相互合作下,充分发挥了群体优势,做成了丰富多彩的网页,而且培养了创新思维,激发了兴趣。
3. 展示作品
苏霍姆林斯基曾说:“在学习中获得成功,是学生精神力量的唯一源泉。”每位学生都有一种渴望得到教师、同学的尊重和赞扬的心理。如:学生在完成用powerpoint编辑的杂志后,让他们把作品上传到教师机指定文件夹。接着让学生用自己的审美观对作品进行评价,你认为他做的怎么样?与你相比如何?哪里值得你学习?在学生评价之后,教师要进一步的对作品给予鼓励与赏识,哪怕是一件很槽糕的作品,教师可以从作品的独到之处给予肯定,比如说这件作品的色彩搭配不错,或者字体很好等等,最后宣布某些作品为最佳作品。下节课,通过机房的广播教学系统,将学生的作品配上优雅的音乐,播放给全体同学看,教室里顿时沸腾。对于被展示者来说作品得到教师的赞扬,得到同学们的羡慕,从而增强自信心,激发学习兴趣。对于其他同学来说是一种鞭策,激发他们对这节课的期待,期待自己在本节课中有大的突破。在教学过程中,教师要特别注意表扬、鼓励、给予学生成功的机会,让他们享受成功带来的喜悦。
创新教育任重而道远,创新能力的培养是一个循序渐进的过程。教师要多学习理论知识,用科学的知识武装自己的头脑。在课堂上,教师要尊重学生的主体地位,不断地给予学生创新的启发和创新的机会,想方设法调动起学生创造的热情,这样创新教育才能开出鲜艳的花结出丰硕的果。
参考文献:
[1] 阎立钦.实施创新教育,培养创新人才[J].教育研究,2001(7).
一、有利于突出重点,突破难点。
计算机教学辅助软件具有很强的形象性和生动性,是以往的教学手段所无法比拟的。例如,可以展现遥远的北极或其他地区的动、植物资源;可以在短时间内展示种子从萌发到开花结果的全过程;还可以将微观世界宏观表达,如细胞的分裂和生长过程。并且对学生不易理解的部分能化繁为易,如在描述心脏结构的电脑动画中,随着镜头的推移,学生的视线随之进入心脏的内部,看到其内部的结构和收缩舒张的情况,既形象又逼真,给学生留下了深刻的印象,加强了学生的感性认识,培养了学生的观察能力、语言表达能力,并对教学重点的突出和难点的突破有很强的辅助作用,促进了教学效果的提高。再如,在学习《动物行为》一章中,动物各种行为的区分是本章的难点,在教学中首先由学生自学,得到感性认识,然后播放一组图象和动画,让学生辨识,及时检验自己已有经验的正确性、全面性,从而达到在轻松愉快的氛围中纠正错误、丰富经验、巩固新知这一目的。
二、有利于拓宽学生的思维空间,发展学生的创新能力。
创新是建立在占有大量信息的基础上的,很难想象一个孤陋寡闻的人,能有什么创新意识与能力。因此,在教学中如何加大课堂教学密度、增大信息量,是时代对教育的呼唤与要求。利用多媒体技术可以进行高密度的知识传授、大信息量的优化处理,大大提高课堂效率。众所周知,图形不是语言,但比语言更直观和形象,动画又比图形更形象生动。利用文字闪烁、图象缩放和移动、颜色变换等手段,不仅能够显示从微观世界最小的病毒到宏观世界最大的生态系统;从远古绝种的古生物到天上、地下、水中的珍禽异兽,还能在课堂上用很短的时间演示事物发展的全过程,不受时间、空间的限制,学生漫游在奇妙的大自然中,身临其境,从而产生对未知世界极大的求知欲。随着教学的深入,我们从实现教学目标,完成教学任务的需要出发,结合学生的知识水平、视听能力、认识特点和兴趣需要等,在多媒体创设的情景下设疑思辩,使学生能积极主动地参与学习,经动手、动口、动脑去获取知识,在得到美的享受的同时,又加大了知识的密度,增加了课堂信息量。这无疑为学生积累信息开拓了广阔的视野空间,为学生的创新意识、创新能力的形成搭好桥、铺好路,同时,也提高了学生的科学素质,夯实了学生“终生学习”的基础。
三、实验课上显神通。
生物学是一门自然科学,它研究的是活生生的生物。有一些微小的动物,如果只能在课本上看到它的“尸体”,却看不到它的真实面目及其生活实际,这岂不是一件遗憾的事情,这样还怎么培养学生的兴趣,又如何提高素质教育的水平?为此,我们想方设法培养这些微小生物的活体,让学生能够通过生物显微演示结合多媒体显示这些生物的真面目。例如,我们成功地在屏幕上显示了草履虫的外部形态,将草履虫的运动方式展现得淋漓尽致,让学生看到丰富多彩的微型生物世界,激发了学生热爱生命、热爱大自然、热爱科学的美好情感。
在生物教学的过程中,有大量的实验要做。做好这些实验对学好生物起着十分重要的作用。
利用计算机模拟生物实验教学,可以充分发挥多媒体的优点。在实验前,使用计算机模拟演示实验,可有针对性地进行实验前的辅导,让学生熟悉实验装置、操作步骤和实验变化情况,这将有利于学生的实际操作。另外,利用模拟实验还可以补充因实验时间和实验条件限制而造成的不足,也可模拟实验条件改变时实验变化的规律,同时对一些不适于实际操作或观察的实验也可起到一定的弥补作用。举例来说,中学生应掌握的最基本实验技能是正确使用显微镜和制作临时装片,但在教学中却发现,由于学生人数多,教师巡回辅导有限,一些学生看不清老师的操作过程或由于注意力分散,在独立操作时常出现不规范动作,如盖盖玻片没有倾斜角度,使用高倍镜进行对光等。还有较多的学生不清楚通过显微镜要观察的对象是什么,常把气泡或脏物误认为是细胞。而CAI手段可以极简单的解决上述问题,在屏幕上演示实验的全过程,展示出显微镜下要观察的细胞,并有针对性的提出注意事项,学生便能一目了然。此外,CAI手段还可以改变时间,如小麦种子的萌发,从实验到结果需要3--4天,制成课件只需要1--2分钟,达到了事半功倍的效果。当然,我们不能把实验课上成课件放映课,实验课还应主要由学生亲自动手操作、认真观察、积极思考。CAI课件只起到帮助认知的作用,弥补实验和实物的不足。
四、促进了生物学教学改革。
信息技术在生物教学中的应用, 打破了传统教学中"一只粉笔,一张嘴,一本书" 的传统教学观念,将录像、图片、动画引进了课堂,使教学手段更加多样化。这样就丰富了教材内容,加大了课堂教学密度,调动了学生的各种感官(如眼、耳等),形成了一种以学生为主体主动参与学习的新模式。通过生物学教学的改革,教师职能由“教”师变为“导”师。如在《生态系统》一节教学中,通过播放《人与自然》片段及长江上游植被被破坏引发1998年特大洪涝灾害及军民奋勇抗灾片段,组织学生开展如何保护我们生存的生态环境,你将能为我国西部开发做点什么的讨论,延伸学生的知识面。在教学过程中通过创设情景、提出问题、探索研究、讨论辨析、分析评价等基本环节,充分发挥教师的主导作用,锻炼教师驾驭教学的能力。在未来的教育中,先进教育技术的应用,使学生可以在互联网上自主选择课程、选择教师,确定课表和学习时间表等。学生学习的自主性、创造性都大大加强,学生成了自己学习的主人,成为教育和教学的中心。一切教育活动都是围绕着学生的需求而进行的,教育就真正成为在学生需要的任何时刻都能提供所需知识的活动。
1.信息技术能形象地研究生命现象和生物的活动规律
信息技术在中学教学中的应用,使教学内容呈现出更多样的方式,在教学过程中实行视觉和听觉的有效结合,突破了古板的教学方式,例如,我们可以把心脏制造成跳动的动态节奏;“动脉血”用鲜红色表示,“静脉血”用暗红色表示,“血液”的流动方向用“红细胞”的运动代表;毛细血管制作成动画来响应机体循环中各种物质的交换过程,和血液颜色在与气体交换后的变化形式。这样,我们会更好地向学生展示“心脏”跳动的频率,“血液”流动的方向,“动脉血”和“静脉血”的转变过程,学生会在他们的头脑中留下深刻的烙印,加上学生的仔细观察和认真思考,学生一定会更快地体会到血液循环的途径和重要意义,一定可以收获到意想不到的结果。
2.信息技术教学能实现生物教学中微观向宏观的转变
微观性在中学生物学中是一个重要的特性。如,细胞是生命中最基本的单位,这节就讲述了细胞的结构和功能;细胞的繁衍和分化;癌变和衰老等一切关于微观生物学的实质,但其微观性较强,学生在学习过程中会有很大的阻碍,也让初学者很难迈出这第一步门槛,造成很多学生对生物学失去了兴趣。传统的教学是以老师的语言叙述、板书的描写、模型的展示来对学生进行教学,逼迫学生重复记忆学习,使学生产生了厌烦的情绪。我们运用信息技术就可以解决这方面的问题。例如,利用多媒体讲述“细胞器———系统内的分工与合作”这节内容效果会大大不同,通过色彩形象的细胞亚显微结构整体演示,在学生的脑海中形成了整体的印象,之后演示细胞质基质部分闪动方式和颜色的体现,这样可以使学生对细胞质基质和细胞器更好地区分开。接着逐一对细胞器进行逐一的扩大和特写,通过学生的仔细观察、认真的感知和自主探究的过程掌握了各个细胞器的结构和功能。
3.对生物实验进行模拟,从而达到教学质量的提高生物学中离不开生物实验,在实验中,学生可以亲身经历科学研究的基本过程,这对学生理解和掌握所学知识起到了重要的作用。通过实验还可以提高学生的动手能力、创新能力、互相交流的能力等。但是实际的教学中,实验经常会被许多方面的条件制约导致无法实施。这样教师只能借助教材空讲实验,学生也只能勉强地熟记实验的过程,学生的学习质量可想而知。现在信息技术走进教学,为中学生物实验提供了宽阔的空间,也解决了技术条件不足的问题。
二、信息技术教学在中学生物教学中存在的缺点与不足
现在,培养学生的动手能力是当今素质教育和创新教育的必抓内容,要勤于动手,不应一味地依靠现在的教育科技,这样会对我们的动手能力和创新意识形成阻碍。课中教师注视电脑屏幕的时间多于与学生交流的时间,再加上教室的灰暗光线导致学生不能清楚地辨别教师的表情、眼神、手势等,影响了教学的质量。另外一些抽象、微观的语言很难叙述问题,信息技术不能很好地表示清楚,毕竟计算机只是创造环境让人们交流、分享隐形知识。因此信息技术与传统教学相结合,相互补充,选优取之,才能获得更好的结果。
【关键词】自主学习 合作探究 信息技术
生物学是一门集理论性、实践性、社会性为一体的自然科学。生物教学活动与信息技术相结合,可以使抽象的、微观的生物知识呈现得更加形象、直观。这样既可以提高学生的学习兴趣又能提高课堂的教学质量。充分地利用信息资源和信息技术,不仅使生物教师改进了教学方式,还有助于培养学生的创新、合作、探究等综合能力。
一、利用信息资源开拓学生的视野
网络资源具有信息量大、实时性、互动性等特点。生物教师可以利用网络信息资源进行备课、制作课件。学生则可以根据教师的要求,在校园网上获得更多与生物学相关的知识和观点。例如在学习“蛋白质的结构与功能”之前,教师可以让学生上网搜集三鹿奶粉添加三聚氰胺冒充蛋白质的事件。一方面提高了学生的学习兴趣;另一方面,学生通过搜集资料知道三聚氰胺和蛋白质有着相同的元素N,检测奶粉中蛋白质含量是通过检测N的含量来间接推算的。奶粉中N含量越高,意味着蛋白质的含量就越高。三聚氰胺最大的特点是含N量很高(大约66%),这样一来,不法商家就用其冒充蛋白质了。通过资料的搜集,学生加深了对蛋白质组成的认识,同时也增强了社会责任感。这种开放式的教学方式培养了学生自主学习的能力,开拓了学生的视野。
二、利用信息技术创设学习情境
俗话说兴趣是学生最好的教师。教师调动起学生的学习兴趣,教学才能达到事半功倍的效果。传统课堂的黑板、挂图显然不能激发学生太高的学习热情。利用信息技术,课前播放与本节课有关的动画、广告、图片等,可以更好得激发学生的兴趣,激发学生的求知欲。例如学习“杂交育种和诱变育种”时,教师可以播放袁隆平培育杂交水稻和宇航员太空中带回的种子发育成太空蔬菜的视频。学生对杂交水稻和太空蔬菜产生了极大的兴趣,此时教师提出问题:杂交水稻和太空蔬菜形成的原理是什么呢?学生开始积极思考并主动提出各自的看法。这样既活跃了课堂气氛,又促进了学生学习的主动性,培养了学生创新和探索的精神。
三、运用信息技术突破重点和难点
课堂教学的基本要求是紧紧抓住教学重点和难点。生物课堂中很多生命现象、代谢途径等教师很难用言语表达清楚,导致学生觉得高中生物很难听懂。利用多媒体课件展示,可以化静为动,形象直观,虚实结合,帮助学生构建理论模型和知识结构,从而轻而易举地突破重难点。例如学习“减数分裂”的时候,书本上只有减数分裂各个时期染色体形态分布图,很多同学表示不能理解。利用多媒体演示减数分裂的动画过程,能真实地展现出和卵细胞形成的动态过程,惟妙惟肖,通俗易懂。通过动画的展示,学生了解了减数分裂过程的整体概况,然后按顺序将减数分裂各个时期的特点慢放、定格或重复,让学生看清每一时期染色体、染色单体的数量变化,以及DNA的变化,同时提出问题:什么是联会?什么是同源染色体?什么是四分体?减数第一次分裂过程中最重要的变化是什么?减数分裂与有丝分裂的区别是什么?等等。学生通过观察思考、合作探究,在充满生机和活力的课堂气氛中,积极主动得将知识建构起来并内化。这样既突出了重点突破了难点,又培养了学生自主学习的能力和合作探究的精神。
信息技术与生物课程的结合,实现了生物教学由静态向动态的转换,将生物体的生命活动以宏观动画的形式表现出来,突破了时空的限制,使课堂教学成为在教师引导下的学生自主发现、合作探究的过程。
四、运用信息技术模拟实验
生物是一门以实验为基础的自然科学,实验在生物教学中有着举足轻重的地位。但有些实验受到时间空间或操作条件的制约,不能满足教学的实际需求,就要利用多媒体进行模拟实验教学了。例如“生物膜系统”的教学,需要认识分泌蛋白质运输到细胞外的过程。这个实验需要放射性同位素,实验设备也比较复杂,在中学实验室里是很难完成的。传统教学利用挂图配合教师讲解来“讲实验”,效果不理想,学生听完一头雾水。利用计算机模拟科学家的实验,形象地展示出鼠的胰腺细胞中3H标记的亮氨酸在细胞中出现的过程,从而理解分泌蛋白合成与运输的过程。学生易于接受,并能留下较深的映像。真是“千言万言讲不清,一用媒体就分明”。当然计算机模拟实验是要有限度的,不可过分依赖模拟,替代了学生的动手实验,生物科学毕竟是以真实的实验和学生自己探索为主。
五、利用信息技术高效系统地复习
生物学知识具有一定的抽象性,所以在高中生物课教学中,教师需要对课本中高度概括的生物学知识、概念、原理进行一定的解释和分析,引导学生去建立一定的知识网络,让学生将知识内容梳理清晰,更好地进行学习。因此,在生物课堂教学中,教师除了要利用传统的生物学教具以外,还需要利用信息技术,让学生通过计算机、网络等获得丰富的教学资源去了解生物知识,更为直观地接触生物学的内容,为学生创造更加适合其进行想象和联想的思考环境。例如,在讲授《光合作用的原理与应用》时,教师可以先利用多媒体视频、PPT、图片、科学纪录片等方式,让学生对植物的光合作用进行一定的了解,激发学生的学习欲望。然后利用课件等形式来为学生讲解一些光合作用的过程和每一个环节中的具体情况和作用,让学生对植物的光合作用有一个完整而清晰的理解,提高学生的学习效率。
2突出教学重点
在高中生物教学中,会涉及很多学生难以理解的生命现象和一些难以观察的具体的生物反应,这些知识如果单纯依靠教师的口头讲解,有时是很难被学生所理解的。在这样的情况下,教师可以利用多媒体课件对生物教学中的重点和难点进行讲解,使学生形成更加清晰和明确的生物知识网络。例如,在讲授《细胞的增殖》这一节内容时,教师可以利用多媒体课件,结合相应的知识内容,将重点、难点突出出来,教师可以将细胞增殖的整个过程进行分解,利用一系列的图片对细胞增殖的过程进行一定的解析。形象化、直观化的图片会使得学生的思维更加快速地进入思考的环境之中,从而减小对增殖规律的理解难度,提升学生的学习效果。
3展示实验过程,提高学生的认识程度
随着新课程改革的不断推进,高中生物以讲授为主的教学模式已经不能满足学生的学习需求,新教学理念和教学模式正在逐步改变着教师的教学观、师生观和学生的学习观等。新模式下的学习,需要学生在课前自主学习新知识,查找相关资料,探讨相关问题的解决方法,而信息技术在其中扮演了重要的角色。信息技术将世界各地的资源联系在一起,学生借助手机终端和电脑终端能够迅速查询到自己所需要的资料。同时,网络互动平台弥补了课堂有限时间内师生互动的不足,加强了师生互动,打破了空间上以班级互动为主的模式,实现了高中生的跨学校、跨区域交流。
在传统的教学中,信息技术与高中生物教学的整合主要表现为多媒体技术,成为教师展示教学过程的重要工具,丰富了教学内容和教学形式,但是并没有走进学生的学习中。新课程提倡学生主体课堂的建立,主张要充分调动学生思维的主动性,促进学生知识的自主建构,这就要求信息技术与高中生物教学的整合更需要体现在学生的学习过程中,通过信息技术为学生课前的自主学习提供知识经验的支持,为课堂活动中学生的讨论和展示提供多元化工具的服务,为学生课后的扩展学习提供更加丰富的资源。
二、信息技术与高中生物教学整合的有效策略
1.微课引导,课前自主学习
新课程强调学生的自主学习,积极建构,而学习的起点便是课前的预习,学生通过预习明确在新知识学习中存在的困惑和知识难点。在这个过程中,教师的引导主要是通过导学案与微课视频相结合的模式。例如,在《细胞膜——系统的边界》中,教师的导学案是学生借助网络和教材资料明确细胞膜的成分有哪些,各成分的比例关系是什么,细胞膜的主要功能是什么。学生在具体问题的指导下学习教材内容,明确本节课的基本内容,形成课前的学习问题,然后借助网络查找相关问题,进行进一步的了解,逐渐丰富自己的认识。例如,一个小组的学生在网络上查找到细胞膜在显微镜下的图片,动物和植物的细胞膜有所不同,在详细的图示中看到细胞膜的成分,每一个成分是什么状态。在此基础上,教师将模拟制作细胞膜的构成制作成微视频,上传至共享平台,学生借助感官的实验,完成进一步的思考:为什么要选择动物细胞?为什么要用动物的红细胞做实验?然后继续展开学习。
2.多形式教学,展开课堂互动
课堂不是单向传递知识的过程,而是以新内容为交流话题的师生、生生互动。在高中生物教学中,教师在简单的导入和引导下,应将课堂还给学生。以《细胞中的糖类和脂质》为例,教师根据课程内容划分为不同的学习问题,如什么是糖类?糖类都是甜的吗?糖类由哪些元素组成?糖类的种类有哪些?糖类有哪些功能?并给予每一个小组10分钟的讨论和展示设计时间。在此基础上,以小组为单位进行展示,展示的学生利用信息技术设计图画、视频、动画等,使内容更加形象直观,展示后小组学生需要询问“大家都听懂了吗”,如果还有没有听懂的,就邀请一个学生用简短的话进行总结,以检测该问题是否掌握,如果没有就邀请展示小组学生再次进行展示。遇到大多数学生都难以解决的难题,教师要引导学生以小组为单位,重新借助网络进行探讨,展示糖类的立体结构,进行分析和探讨,从而解决知识难点。
3.多层次总结,巩固知识
课堂教学是学生接受新知识的过程,知识的内化和吸收需要课后的强化和巩固。在传统的教学中,学生主要通过自画结构图完成对本节课和一周内容的总结,通过书面作业完成对内容的内化,效率较低,并且容易丢失。在信息技术背景下,教师将知识总结的任务分配给每一个小组,小组学生根据自己的思维进行设置,突破了以前的结构图,采用漫画形式、板报形式等使核心内容突出,知识点明确,在小组设计的基础上,公选一个进行保存。同时,教师对学生在课堂中讨论的内容及时进行保存,以满足学生对不明确知识点的及时回顾,增强学习的有效性。同时,网络上包含着丰富的巩固性作业,远远比传统的纸质作业更加丰富,也更加灵活,这些都是丰富的资源,教师要充分利用这些资源,引导学生在电脑上完成相关的练习,然后上传至网络平台,让学生之间进行互评,展开讨论,促进知识巩固的灵活性。
总之,新课程背景下学生的自主学习离不开网络技术的支持,网络丰富的资源、多样化的形式以及互动式的沟通平台,满足学生搜寻资料、小组探讨、课后回顾的需要,真正发挥学生思维的主动性,使学生成为课堂学习的主体,这也是新课程背景下信息技术与高中生物教学整合的新形式。
[ 参 考 文 献 ]
[1]于丽红.妙用信息技术,优化高中生物课堂教学[J].中国信息技术教育,2014(16).
[2]黄静.信息技术在高中生物课堂教学中的应用与思考[J].中国信息技术教育,2014(14).
一、生物教学与信息技术的整合是大势所趋
信息技术的迅猛发展,打破了传统的时空界限,也彻底的改变了人们的认知方式、思维方式和行为方式。网络是知识和信息的传播和获得更加容易,学生和教师获得新知识的机会是平等的,教师不再居高临下;网络也使学生不再是只是被动的接收者,而是成为具有独立意识的主体。传统的教学模式已不能适应现有形势,教师要充分认识到这一点,主动学习和运用新技术,不断优化课堂教学过程,提高教学效率;而不能仍抱着粉笔和挂图不放。而且生物教学与其他学科相比较,往往需要跨越时空,把微观的内容直观化,抽象的内容形象化,这就决定了把信息技术应用到生物学教学中,是很有必要的。多媒体计算机集声音、图像、模拟等手段于一体,尤其适用于中学生物教学。能够开阔学生的视野,化远为近、化静为动、化无形为有形,是生物教师好帮手。信息技术在生物教学中为师生打开了一个充满活力的生物世界,增强了教与学的主动性,提高了学生学习生物的兴趣和参与热情,提高了教学效率,有效地促进了教学质量的提高。
二、生物教学与信息技术的整合要切合实际
与信息技术的整合应根据实际的学情、教情,充分利用学校现有的资源设备,而不能不切实际,盲目的追求所谓整合。例如课堂利用互联网教学在目前还不大可能,但可以布置 相关作业,让学生利用家庭电脑或信息技术课上网收集资料;再如多媒体课件一般是在多媒体阶梯教室或多媒体电脑室里使用的。而这些硬件设施在一个学校里一般只有几个这样的教室,所以就目前条件来看,也不可能每节课都用得上多媒体课件,而且并不是所有内容都适合使用多媒体教学,要从实效出发,如果有些教学内容用别的方法、甚至是比较原始的方法上效果更好,那就不必用机械地摆花架子。教师应根据教学内容有选择的制作或运用多媒体课件。我认为以下几类内容可选用:距离学生较远,学生不熟悉的内容,如微观知识、基因工程等;抽象而且复杂的内容,如DNA的结构功能、蛋白质的翻译过程、细胞分裂过程等;知识涵盖面广,时空跨度大的内容,如生态与环境,生物的分类等;复习知识脉络,进行综合巩固练习的课程。同时积极探索新的整合方式,比如对于基本没有时空局限的内容,校园植物种类、分析你一天的食谱等,可指导学生直接参与实际调查,获取“第一手资料”进行研究。这些学生身边的信息也许没有计算机等多媒体设备的参与,但使每个学生都平等的参与进来,同样培养了学生的综合分析能力。
三、生物教学与信息技术的整合对教师的素质要求提高
1.教师要以先进的教育思想、教与学理论(特别是建构主义理论)为指导实施课程整合。基础教育课程改革纲要中倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生搜集和处理信息的能力、获得新知识的能力、分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力。因此教师树立先进的教学理念,指导学生主动进行知识建构,学会利用信息技术手段进行学习是实施课改的关键。同时教师要认清新形势下教与学的关系和教师角色的变化,当前教师更多的是处于协作者和合作者的地位,把学生作为学习的主人,帮助学生行使主人的权利,与学生一起去面对问题,引导学生自己去寻求解决问题的方法。因此教师的教成为学生的学的帮助和引导。
2.教师应在丰富自身生物学专业知识的基础上,学习掌握相应的信息教育技术,提高信息技术应用水平。比如应用互联网查找、下载相关生物学资料,利用网络资源进行教学研究和交流,提高生物教学技能;利用Flash、PowerPoint、Authorware等软件制作生物课件的技能;素材的积累与整理能力,素材的收集整理是更好实用信息技术的保证,否则到用时会手忙脚乱,不知到哪儿去找了。素材来源很多,包括互联网、光盘、电视录像、报刊杂志等媒体上相关的生物图片、声音、动画、文字资料等,这些素材是杂乱无章的,教师应及时的加工处理后进行收藏。
3.认真钻研整合方法,提升课程整合的层次。这一点是目前课程整合课题急需解决的方面,也是课程整合取得成效的关键。课程整合不只是在课堂上简单的使用计算机,而应是把信息技术自然的融合到课堂教学中。这就要求教师加强学习策略、学习方法的整合,真正做到理论与实践有机结合。生物教师要充分认识本学科的特点,结合先进的教学思想和教学理论,巧妙利用多媒体手段把现代生物学相关知识生动有趣地呈现在学生面前,使学生主动地学,教师也从枯燥的传统教学模式中解脱出来,从而轻松地教。充分利用信息技术(包括计算机和网络)的自由参与性、平等交互性、虚拟探究性以及客观公正性来打破教师对于知识、技能的绝对权威,通过师生的交流活动来相互促进和启发,从而真正实现教学相长。
4.课程整合要求教师具备团结协作精神。在过去,教师备课往往是自己一个人的事情,而现在倡导的课程整合要求同学科教师间要资源共享,不同学科间要加强交流,进行知识融合,特别是计算机教师要给与技术上的帮助和支持,这样才能不断在交流中迸发出灵感的火花,达到理想的教学效果。
四、生物教学与信息技术的整合与学生素质的提高密不可分
1.学生是教学过程的主体。课程整合不仅是新课改形势下的大势所趋,同时也是适应学生实际情况的必要措施。现代的中学生在大量信息资源的耳濡目染下,具备开阔的眼界和敏捷的思维,这就要求我们的生物教学不能仅局限于教科书,必须积极加强与信息技术的整合,搜集、筛选、整理出更新的和更有益的知识信息,才能满足学生的学习需要。