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关键词:整体科学;定性研究法;目的启发法;概念创新法
中图分类号:N03
文献标识码:A
文章编号:1671-1165(2013)01-0084-06
自然科学可以分还原性科学和整体性科学。随着科学发展,人们发现许多现象不能进行还原和分析研究,需要从整体维度上把握。或者对于同一个研究对象,既需要还原性研究,同时又需要从整体上研究,二者缺一不可。从整体上进行研究的学科领域可以称之整体科学。整体科学是以独特的整体作研究对象,这种研究对象往往具有不可还原的系统性和复杂性,或者把整体还原部分将会丢失整体的某些属性,从而使得还原研究有时候价值不大。博物学、生物学、中医、天文学、气象学这样一些学科在很多方面需要从整体上进行研究,从而很大程度上属于整体科学。
传统上,科学哲学将物理学作科学的基本范式,坚持认可以证实或者证伪的理论才算科学。基本思路是强调还原、分析,将研究对象简化、纯化、理想化、数学化,注重规律的可重复性和实验的科学方法,这种传统就是还原性科学。还原性科学主要是指以分析和还原思路的研究,包括物理、化学以及分子生物学等学科。物理、化学、分子生物学主要研究事物要素与要素或者要素与整体之间的关系,属于还原性科学;博物学、进化论和中医等学科主要研究事物整体及其关系的发展变化,属于整体科学,适用整体科学方法。整体科学研究对象具有整体性和复杂性。“生物学的现象和过程是复杂的,对于复杂系统不能形成严格的定律。生物学的对象,如物种、基因都是变化的,因而不能形成普遍的概括。”
一般来说生命系统的整体性和复杂性程度很高,贝塔朗非的《一般系统论》就是从生命现象的系统性开始研究的。由部分有机地构成整体后,会有新的东西突现出来,整体大于部分之和。
古代科学倾向于整体科学,因古代还没有对事物的基本组成部分进行分析研究,还没有还原、分析的科学手段。到了近代,实验等实证方法则成经典物理科学的主要方法,机械力学的研究一般采用简化、纯化和理想化的方法,物质结构被还原到分子和原子层次,这时才有条件研究世界的细微结构。到了20世纪,还原方法的局限性逐渐显现,有些整体性现象的研究很难适用还原、分析性的实验方法,或者整体现象难于用分析思维进行解释,于是系统论应运而生。整体科学提供了与还原思路完全不同的研究视角,补充和矫正了分析和还原研究的不足和片面性。因此从科学史上看,科学发展遵循“整体科学(古代)――还原性科学(近代)――还原性科学+整体科学(现代)”的路线演进,符合辩证法的正反合循环。
复杂的整体事物从结构和理论上都不能还原部分,还原性科学无法解释整体科学所描述的复杂现象。整体性和复杂性使得整体科学跟物理和化学的研究方法根本不同,如进化论需要用整体科学方法进行研究,主要方法有定性方法、历史叙述方法、概念方法、目的启发方法等,观察、比较和分类方法在整体科学研究中比在还原科学中占有更重要地位。
一、观察、比较与分类方法在整体科学研究中的地位
在整体科学中,观察、比较与分类方法是常用的方法,所起的作用很大。“包括中医在内的中国古代的大量博物学著作,大量采取了‘类比取象’的认知方式。类比方法的本质是,在不同事物中发现、建构出相似的成分,以同代异。……在描述类科学(包括博物学)中,默会知识、个人知识是存在的。”
实验方法在很多科学问题研究中并不适用或根本无法施展,如在进化生物学中观察方法已上升到科学方法的重要地位。观察不需要改变整体观察对象,而实验要改变研究的整体对象,改变对象达到实验目的的条件。实验的重要特点往往是纯化、强化研究对象,采用分析的方法,实验方法往往造成整体研究对象状况的改变,而生物体或者生态系统等是系统整体,常常不容拆解,因此实验方法往往达不到所需要的研究效果,某些情况下不适用于整体科学研究。而观察和比较是在保留整体研究对象原貌的情况下进行的,而不是在孤立情况下进行的,比较适于复杂对象的研究。
观察是在自然现象自发发生的情况下进行的。对于天文现象,人不可能改变它,只能用可观察信息进行推断,并提出假说进行辩护。观察和实验都是事物自然性质的呈现,在生物学中由观察所产生的知识比实验要多。很多生物学家就是博物学家,观察是获得经验材料的主要手段。
实验方法要控制、改变研究对象,人设定研究条件,而整体科学对象在大多数情况下是不可以控制、人改变的,人们只能在自然发生的情况下进行研究,如天文、生物、行科学等的大多数研究对象,只能用观察、比较和分类的方法,或者将它们结合在一起综合运用。
整体科学中也有规律,不过整体科学规律的陈述往往不是全称的,不具有普遍意义,而观察、比较和分类法是获得整体科学规律的主要方法。如果不拆解整体,只有采用保持原型的观察和比较方法,这两种方法实际上是不可以分开的,往往同时进行。比较法包含着类比逻辑,经过相同和差异的比较,往往可以得出概括性结论,也可以使用类比方法进行推理,对事物进行归类并使之条理化。
在整体科学研究中,一方面有整体性研究,如进化论和中医研究,依赖观察和比较进行研究,对系统整体的描述和解释不可能还原成物理、化学科学的定律;另一方面,实验方法有时也还是要使用的,不过其地位不及在物理化学中重要。还原式的分析研究在分子生物学中取得了成功,可以有效研究基因组的结构及其表达等。物理主义者往往重视分析、还原和归纳,他们认实验才是唯一的科学方法。整体研究方法跟还原分析的研究策略十分的不同。对前者,观察、比较和定性叙述是主要方法;对后者,实验和数学是主要方法。只有将两种研究思路互补利用,才有利于获得更全面的科学认识。
二、定性研究方法
整体科学的特点在于按照整体进行研究,整体作研究对象都是独特的、唯一的,没有两个完全相同的整体事物。仅仅运用数量方法并不能反映整体事物的独特性,定性研究只能在一定程度上被采用。在对整体事物的特征和变化进行描述时,对性质的表述具有重要作用。数学计算的重要性在生物学中大大削弱,定性的说明对生物过程和性质、状态更重要,进化生物学中大多数现象都是通过定性的推理来解释。达尔文的进化研究是一种定性研究,并在此基础上建立概念结构。博物学是定性的,分类学与解剖学也如此。
定性与定量方法在具体运用中各有优势,二者是互补的。达尔文的《物种起源》主要是定性研究,仍然能成改变人们世界观的名著。经济学既有定量研究又有定性研究(如《资本论》)。经过很多数学家和经济学家的运算,美国的经济体系2008年仍然发生了累及全球的金融风暴。数量经济学家不能通过繁杂的定量计算来预测和规避这场危机,在危机发生后倒是有很多人对马克思的定性经济学著作《资本论》很感兴趣。不是数学家的计算不精确,而是整体经济运行过程的随机性因素太多,如果像数学方法那样模型化,将复杂事物进行简化、纯化和理想化处理,那么繁杂的定量计算结论与现实之间总是会有偏差的,因此在不否认数学方法作用的同时,也不能夸大定量计算的作用。
数量模型方法也是生物学研究的重要方法,数量遗传学可以解释不少现象,但是把基因当成计算的基本单位,显然是做了过于简化的处理,并导致部分生物学家对它的诟病。迈尔认基因型具有整体性,基因不是理想的那种成数量计算的单位,基因型之间还有很多关联,数量遗传学不过是“豆袋”遗传学。有人认:“科学研究中如果仅仅运用日常定性的自然语言,就不可能描述现象的内在联系。数学语言把抽象能力和精确性带给了科学。”这种说法对物理学是正确的,对整体科学就不一定对。
物理学的特征是将运动、力和质量数量化。数学方法是还原性科学的重要方法,促进了近代科学的产生和发展,数学使得模糊不清的东西变得清晰和精确起来。对比之下,进化论与此不同,它更适用于性质描述。生物个体的特征和差异、系统结构、信息传递、生态系统演变等都是需要定性研究的。人们如果把这些性质、特征转换成定量描述,就会失去生物现象的真正意义。如果尝试将适于定性研究的生物学现象转换成数学语言,定会困难重重,不如定性表达简洁、顺畅、切合实际。习惯于定量研究的科学家认仅仅通过定性表达的知识是非科学的,只能起到模糊描述和分类的作用。其实这是对定性研究方法的偏见。当然并不否认定量研究在生物学的很多领域中是重要的,这种重要性并不能排斥其他场合的定性研究。
三、历史方法
物理学是较早的带头学科,科学哲学早期是在物理学特别是力学的基础之上发展起来的。严格因果决定论是机械论的理念,预测和解释被看成是对称的。在机械论流行的时候,时间与历史的维度往往被忽视。而生命起源、太阳系起源、宇宙起源的各种学说都具有独特的历史性质,独特性和连续性是进化历史的突出特征。现代的进化生物学、生态学以及天文学离不开时间和历史的研究。定性方法和历史方法离不开对性质和历史的叙述,因此进行叙述性表达非常重要。
按柏拉图的本质论思维很难理解过程的独特性和连续性,从而忽视历史性叙述的重要性,并企图按定律将之公式化。达尔文的《物种起源》就是采用历史叙述的方法完成的,而不是进行定量研究。物理科学和力学定律对科学和哲学思想的影响深远,然而并不是一切科学都像物理学那样以数学基础,在许多人看来进化论的科学依据并不充分。胚胎学、古生物学也是历史性科学,生物性状是由历史形成的遗传程序所控制,遗传程序的演变也是个历史性过程。
在整体科学中,不是由全称的定律陈述来解释现象,而是通过历史性叙述作出解释。历史性解释是整体科学的基本表述方式。当研究生命历史中的独特事件时,就需要叙述性解释。叙述性解释与物理学中的定律不同,进化过程中的某一事件需要作叙述性解释时,这一事件就不是某一类中的一个例子,而是独一无二的,它只发生一次,并按不同方式重复出现。历史性叙述之所以具有解释意义,是因较早的事件往往是其后事件的原因,历史性叙述的目的之一就是后续事件寻找原因。
四、概念创新方法
整体科学的发展更多地借助于概念创新。整体科学的研究对象具有特异性和多样性,整体科学具有历史性、独特性和复杂性,它的定律没有理化科学那样重要,然而定性叙述与概念创新却能起到很好的概括作用。
系统整体层次的概念和理论很难还原到物理、化学层次的概念和理论,例如自然选择、性选择、竞争等概念不能还原到分子层次,因此整体科学很难在物理、化学层次上得到准确有效的描述和解释,即使描述也是不完整的。一些整体层次的过程不可能只根据物理定律或化学反应来阐述。用生物学概念所表述的许多结构和过程在非生物界根本就不存在,因此同一事件在不同层次的概念结构中进行表达可能具有完全不同的意义。
整体科学只能在整体层次上进行概念的构建和创新,概念创新在整体科学的理论发展中显得特别重要。整体科学研究者可以用整体层次的概念来理论化,利用叙述方法进行表达。整体科学中主要依靠概念创新推进科学的发展。
整体科学不仅仅是搜集新事实,创新性地提出一个新概念或许比发现新事实更能把科学推向前进。在整体科学中,大多数重要进展是由引入新概念或改进现有概念而取得的,如进化生物学和中医科学都是如此。
在某种程度上,某一整体科学的突破主要在于科学概念的提出和突破,如自然选择等概念的提出使人们对生物进化机制和过程有了新的理解。有时发现进行理论表达的词汇非常贫乏,补充新概念就是丰富学科内容。然而在科学内部引进一个新概念很困难,往往受到旧范式的抵制。概念的重要创新往往导致范式的转换。当然,观察或者通过实验获得新的科学事实可以促进整体科学的发展。没有新事实的发现,科学研究就缺少鸟儿飞翔的空气。提出新概念与发现新事实是互补的,二者同等重要。
五、目的启发法
按照逻辑实证主义的传统,目的性不是一种纯粹的因果关系,目的性与逻辑实证主义的原则和经验陈述之间是矛盾的。尽管目的论符合逻辑,但很难直接用观察和实验进行证实。目的性在现实世界是确实存在的,并且追问目的是不可替代的问题研究方式。使用目的论陈述和弃之不用的效果截然不同。目的论语言的使用可以转化成一种方法论。
目的论语言与因果论在本质上是不同的,试图将目的论语言转译成纯粹因果论陈述很难成功,因在转译中不可避免地要损失目的论语言的一部分关键信息。在整体科学中的目的论陈述是一种必不可少的科学语言,目的论陈述具有鲜明的指向特征。生物学中目的论陈述很常见,如海龟上岸以便排卵,如果换成非目的论的陈述就是:海龟上岸并排卵,这时就有关键信息遗失了。
追问目的的方法富有启发意义,目的启示法是整体科学研究的重要方法。目的性不是形而上学的,而是当代科学的重要内容。适应与自然选择是生物获得目的性的原因,它将结构与功能、目的与现象连接起来。例如,当讲到生物适应环境可以提高生存的几率,“适应”就是一种目的性概念,具有启发作用。适应主义者认生物的每一种结构必有其存在的理由,探索这种理由就成他们的任务,这正是在利用目的启示法。进化论是从目前的生物结构与功能的相互演变关系来进行解释,以现在的现象和理论解释以前的事件,所以必须采用目的性原因追问的方法。不用这种方法就难以研究这种重要的因果联系。“达尔文进化论需要提出什么的问题:通常只有由自然选择选中的生物性状才能进化演变。这性状或行程序必须在生物的生存或繁殖成功上发挥作用。要承认这一前提就必须问某个性状什么存在,也就是说它在特定生物的生命活动中起什么作用,只有这样,才能完成动因分析。”
在探索生命奥秘中,目的论研究是十分必要的。例如,研究花朵颜色就要问虫媒花什么长得如此鲜艳,风媒花什么没有美感。了保持人的血压平衡,生理上应该有什么样的机制和化学反应?如果不了解它,我们对花的生长机制就不可能真正理解。“以理性超越、驾驭感性,被视理所当然。但博物学提醒人们要重视感性,通常感性并不比理性差。”
体育课程是传授学生健康的知识、技能,发展学生体力、增强学生体质,培养学生意志力的教育课堂,是实现素质教育的重要手段。随着体育教学的逐步科学化,体育课程与体育教学改革的深入发展,探究式教学法在体育课堂中孕育而生。探究式学习是指在教学中教师设立主题和学术研究的情境,通过学生学习小组的讨论与思考,表达与交流等探索活动,获得知识,培养学生探索精神与创新能力。体育教学中实施探究式教学法,不仅能培养学生的探究意识和解决问题的能力;而且可以优化体育教学过程,提高学生的合作学习精神与主动参与意识,提高教学质量。
2.探究式教学法在体育课程中的特征
探究式教学则是以培养学生的创新精神和实践能力为宗旨,以充分体现学生的主动参与为前提,以个人或学习小组进行探究活动。具体表现在以下几个方面。
2.1探究式教学的实践性
探究式学习是以学生的实践活动为主线展开教学活动的。学生在学习中通过自己的主体实践活动,促进运动技能的掌握。体育教师在授课前要积极准备素材与教学内容。教师举例高抬腿跑、车轮跑、小步跑、上坡跑、下坡跑等一些专门性练习,让学生进行练习、分析与判断,一节课在不知不觉中结束了,既调动了学生学习体育的兴趣,又提高了教学实效。
2.2探究式学习的自主性
探究式学习在教学过程中把学生作为教学活动的主体,展开教学活动。学生在参与学习的过程中,以自己的经验和认知为基础,通过实践,尝试解决新问题,充分体现了教学“以学生为中心”的理念。
2.3探究式学习的过程性
探究式学习追求学习过程和学习结果的和谐统一。新的运动技能在学习的过程中,学生都必须有自身的体验,发挥学生个体的潜在能力,体现学生学习的主动性。在学生参与探究学习新知识的过程中,能增强自信心、进取心与运动毅力,对自己更有信心。教师在组织教学中,让学生真正成为学习的主人,让他们品尝到成功的愉悦、体会到探索创新的甘甜。
2.4探究式学习的创新性
探究式教学打破了传统的统一化教学模式,为学生提供了大胆创新、灵活多变的学习环境。在体育教学中主张创新与教学方式的转变,对学生领驭新知识是非常有利的,要做到教学有法、教无定法、贵在得法、重在创法。常言道:熟能生巧,其“巧”就带有创新的成分,如在乒乓球教学中,当学生对乒乓球达到酷爱与痴迷的境界时,此时他们不仅想用自己所学的基本技能进行实践,在人们面前展示,还希望有乒乓球专业运动员打球的风采,更渴望自己能够成为一名出色的乒乓球运动员。因此在教学中教师应根据学生不同技能水平与身体素质状况,可灵活运用异质分组、分层次的方法进行教学,满足不同学生的需求。
3.实施探究式教学法的环节
实施探究式教学法要遵循一定的教学环节,要适时地找准引入探究的时机,问题的难度适当,并与学生的学习动机相一致。在体育教学中,教师应根据学生的实际情况,使探究的问题适度叠加,环环相扣,用理论去指导实践,让每个参与学习的学生在轻松、愉快、和谐的氛围中,不知不觉地进行互动、尝试和体验成功,并逐渐产生对体育学习的“恋感”,上完一节课就有想上下一节课的渴望,让学生在愉快的体验中锻炼身体。
3.1探究的准备
探究的准备阶段,要根据学生的知识储备及兴趣设计逻辑性较强的问题进行,探究必须有一定的深度与难度,要符合学生的年龄阶段及思维水平,并与学生的学习动机相一致。比如:如何才能跑的更快?在这个问题后面还跟着“问题串”,即决定跑速的因素是什么?你的步频和步幅是怎么样的?它们有什么问题吗?要想取得更好的成绩,自己主要的问题是步频还是步幅?发展步频与步幅可分别用什么方法?在今后的学习中如何合理地进行练习?问题层层递进,把学生的探究学习不断引向深入。
3.2探究的过程
探究学习过程应清晰流畅,要从问题出发,通过学生们的探究学习,最后达到预期的效果。其基本程序是:第一步,选择和确定探究的问题;第二步,搜集与处理得到的信息;第三步,得出答案或者结论;第四步,交流与表达。如在’立定跳远’教学中,教师可先让学生想象青蛙是怎样跳的,并让学生仔细观察玩具青蛙的跳跃方法,加上及时的引导与学生的模仿,能够比较快地掌握立定跳远的动作要领。探究学习的过程在整个教学环节中具有很重要的作用,体育教师要根据教学案例所反映的现象,在进行教学过程中,可以将学生分成几个小组,每个学生都要参与小组的分析与思考,然后根据每个人的分析、思考,提高学生对技战术学习的认知水平,培养学生的健康体魄与扩散性思维的发展。
3.3探究的讨论
探究的讨论在整个教学环节中起到至关重要的作用。学生通过对教学案例的分析、讨论,形成了个人、学习小组的观点,教师根据学生观点的异同,进行讨论总结。在这个期间,体育教师要把握整个讨论的时间,做到心中有数。对于学生的探究要有收有放,探究学习与运动技能教学紧密结合。
3.4探究的实践
在经过教学案例的讨论之后,体育教师要及时的对学生进行科学的引导与帮助,让学生去模拟案例教学进行实践。同时应根据案例讨论的结果,在教学中教师要打破传统的教学模式,与学生建立一种民主、合作、平等的师生关系,在实践中培养学生的体育兴趣与运动参与的积极性,深入到学生中去,缩短与学生之间的距离,把体育课堂营造成一种轻松、和谐的氛围,让学生在学习知识和技能的过程中体验收获的快乐,为学生的终身体育打下良好基础。
3.5总结评价
在教学中,体育教师应根据案例所涉及的问题,在充分尊重学生意见的基础上,给予比较恰当的评价。对于学生在学习中提出的不同意见与新观点给予适当的鼓励与表扬,要及时地进行教学案例研究,善于发现新问题,不断地反思,改进自己的教学方法,为学生解除疑惑。评价要以人为本,尊重个体差异,评价语言应客观地指出学生的长处及存在的缺点,语言应简洁明了。另外,教师的评价要让学生耳目一新,并富于幽默感,教师通过幽默诙谐的语言进行评价,能让学生的情感受到感染,积极性得以调动激发。
4.结论与建议
4.1结论
体育教学中实行探究式教学法,是提高学生之间的交流与沟通能力,推进素质教育,提高教学质量的有效方法。探究式教学法对于推进体育课程教学,丰富教学方法与教学手段是有益的,即激发了学生的学习兴趣,又提高了学生探索的积极性;探究式教学法有利于教师全面能力的提升,这一过程也是教师自我教育和成长的过程,能让每一位教师成为主动的探索者。
4.2建议
4.2.1采用探究学习应关注学生身心健康的协调发展,课程内容要精选,教师要加强对学习的引导,注重对学生兴趣的培养,在课程评价中关注学生的“进步度”。
4.2.2探究学习的问题必须是值得探究的“真问题”乃至“问题串”,通过一系列的探究活动,使学生获得新知。为此,教师要深入地钻研教材、教法,要读懂学生,去设计科学的教学过程。
4.2.3探究式学习是对传统的接受式学习的有益补充,教师要选取趣味性较强的一些案例,在运用时,必须精心设计,讲求实效,不能把它庸俗化,形式化。
苏教版高中化学教材中的科学方法体系,不仅包括相关的化学知识科学体系教育,还包括培养学生的科学学习方法、养成科学的学习习惯、树立科学的学习态度.通过在高中化学教材中渗透科学学习方法,落实素质教育,从而为培养科学型、综合性化学人才奠定良好的基础,所以高中化学教材中的科学方法体系的建设意义重大.首先,苏教版高中化学教材中的科学方法体系的建设顺应了新课改的需求.新课改要求高中化学课程侧重培养学生的科学研究能力、深化学生对化学知识本质的认知、培养学生的科学思维能力以及创新意识,从而提高学生的科学探究能力.而苏教版高中化学教材中的科学方法体系的建设顺应了新课改的需求,对于推进高中生素质教育、促进学生形成化学知识体系具有深远的影响.其次,苏教版高中化学教材中的科学方法体系的建设提高了高中化学教学质量.苏教版高中化学教材中的科学方法体系体现了科学的教学思路和手段,对于提高学生学习化学的兴趣、增强学生对化学本质的理解具有积极的引导意义,而且有利于充分发挥学生的主导作用,有利于综合培养学生的观察能力、独立思考能力以及科学探究能力,从而提高高中化学教学质量.
二、苏教版高中化学教材中的科学方法体系具体分析
1.苏教版高中化学教材中的科学方法体系之科学事实方法
(1)观察法.通过调动学生的感官,或者是借助相关的机器仪表来观察研究相关的对象.苏教版高中化学教材中所涉及的观察法包括观察化学实验、模型、化学图表等.比如,对于“化学反应中的热量”的学习,在生石灰与水的反应实验中,让学生触摸试管壁,引导学生在观察过程中进行科学探究,观察从现象到本质、从特殊到一般的化学反应过程,有利于积累学生的化学经验.
(2)实验法.在实验法的运用上侧重于实验建议、信息提示以及思路启发和技术支持等,增强了学生实验的自主性和创造性,增加了学生合作以及探究的机会.比如,在实验的设计和内容的呈现方式上,巧妙地渗透了科学实验的对比思想和控制变量的思想,如溶液、胶体在光照下的现象对比,溴水在加入四氯化碳溶液前后的现象对比等.
(3)调查法.通过采取科学合理的调查方法,记录、整理并分析调查结果.比如,对于“化学能与电能的转化”的学习,要求学生通过查阅资料、咨询、实验等获取感性认识,并进一步上升为理性认识,使学生的体验有效转化为经验.
(4)模拟法.可以引导学生从宏观的角度来认识微观世界,从而形象具体地了解所学的化学知识.比如,以动画模拟的方式开展教学,化教材中一些抽象的知识为具体内容,拉近所学知识与学生的距离,帮助学生理解所学知识.
2.苏教版高中化学教材中的科学方法体系之理性思维方法
(1)综合分析法.通过对各个方面因素进行科学的分析和整合,得出一定的经验或者结论,有利于学生系统地掌握高中化学知识.比如,对于“化学反应的速率”的学习,引导学生通过实验探究认识不同的化学反应其速率不同,了解化学反应速率的概念及其表达方式,知道反应的快慢受浓度、温度、压强、催化剂等条件的影响,进行综合的分析,从而得出有效的结论.
(2)归纳演绎法.一般来说,归纳法是从特殊事实到一般理论的具体应用,而演绎法是从一般理论到特殊事实的演化过程,归纳与演绎是完全相关的思维推理方式.比如,对于“原子核外电子排布与元素周期律”的学习,就是采用的归纳演与绎法.
(3)类比分析法.通过对相似或者同类事物的比较,分析它们的共同之处以及各自特点,找到内在的联系以及本质特征,从而深化对事物的认知.比如,对于“制备乙酸乙酯可能的合成路线”的学习,可以通过对若干个合成路线的类比分析,启发学生从制备原理、方法精简、原料来源、耗能多少等角度去学习工业上制备乙酸乙酯的方法.
关键词:体育类院校;文学通识课;教学方法;必要性
中图分类号:G808 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1006-1487.2013.04.009
公元前3世纪,亚里士多德提出了“自由教育”这一理念,他认为实施“自由教育”可以使人获得智慧、道德和身体的和谐发展。1829年,在此基础上,美国博德因学院(Bowdoin College)的帕卡德(A.S.Packard)教授提出了“通识教育”(generaleducation),目的是让学生得到全方面的综合教育。今天,学者认为,通识教育就是使一个国家的大学生能有一个共同的知识体系和文化背景,为此,教育部鼓励在大学里普遍开设多学科、多门类的通识课,让学生掌握多学科领域的知识,引导学生能运用多种不同的分析方法,旨在拓宽学生知识面,提高学生的心智水平,从而实现对学生的人文教育和精神教育。体育类院校是为了培养具有体育技能的健全人格的公民,因此仅仅进行体育方面的训练,无法完成培养目标。在体育类院校开设文学通识课意义重大,培养学生的文学修养和道德情操也至关重要。
一、通识教育的内涵
关于通识教育的内涵界定,大家争论不休,说法不一。美国哈佛大学文理学院院长罗索夫斯基认为“通识教育”主要是培养学生对宇宙和社会的正确认知能力,使学生拥有广阔的视野,具有基本的沟通能力、思考能力、判断能力和分析能力。我国著名的哲学大师牟宗三先生曾说:“通识并不是叫一个人懂得的许多,自然科学懂一点,人文科学也懂一点,美术音乐都懂一点,这样的话顶多不过是百科全书,百科全书你自己可以到图书馆去翻,通识教育最基本的目的或者精神是应该让一个人或学习者了解自己及时代”。香港学者何秀煌则认为,通识教育可以是大学社群、国家以至一个文化的教育理想;可以是一种教育措施,提供相关课程与学术交流活动以扩大学生的视野;可以是一个以培育大学生的心灵或人格为目标的文化取向;可以是一种对于大学教育的哲学构想;可以是一项提倡某些理想甚或抗衡现行教育系统的社会运动,也可以是一个具有特定内容和目标的课程,甚或可以是一系列以通识教育为名而推行的课程组合等等。内地学者李曼丽认为,通识教育作为高等教育的组成部分,是所有大学生都应接受的非专业性教育。通识教育主要培养积极参与社会生活的、有责任感的、全面发展的社会的人和国家的公民。
可见,通识课教育的外在形式是灵活多样的,但其精神实质和教育目的是一致的。中外学者对“通识教育”的内涵虽然有不同程度认识和界定,但是可以肯定地是“通识”并不是让学生学习全方面的知识,接触所有的领域;而是要培养学生认识世界和适应社会的一种能力。同样,我国的通识教育是高等教育的组成部分,主要目的是为了培养健全的个人和自由社会中的健全人格的公民。
二、体育类院校开设文学通识课的重要性
(一)提高学生基本能力的需要
体育院校主要以培养体育人才为目标,大部分的学生有体育特长,但是在学科方面基础较差,有的学生甚至缺乏基本的认知能力和判断能力。在体育院校开设通识课,是作为体育专业课的一个有益补充,目的是扩大体育院校学生的知识面,使他们掌握必要的人文知识,具有良好的语言表达、沟通能力和阅读能力,可以更快更好地学习体育专业知识。这样,做到通识教育和专业教育相辅相成、相得益彰。
(二)推行人文教育和精神教育的需要
通识教育主要是推行人文教育和精神教育,更注重的是培养学生的内在精神,陶冶高尚的情操和完美的理性,培养学生具有高度的社会责任感和民族自豪感。通识课种类繁多,主要以文学类为主,因为文学往往涉及了社会各方面,开设文学通识课能够让学生了解人类、社会和宇宙的更多知识,激发他们的联想,以更为广阔的眼界去认识和改造世界。
三、体育类院校文学通识课开设存在的误区
(一)忽视文学通识教育课程的重要性
通识课的开设存在着诸多误区。有的教学管理者认为学院的专业教育和通识教育是对立的,恨不得取缔通识教育,这是很危险的做法。爱因斯坦(A.Einstein)说,以专业知识教育人是不够的,通过专业教育人只可以成为一种有用的机器。著名的杨玉良院士曾经在《人民日报》采访时说过这样一段话,他说:“科学家不应只是一种会从事科学研究的机器。”专业教育的不足之处在于不能使人内心和谐发展。我们要有正确的教育认识和理念,最基本的教育是使学生对正确的价值观有所理解并产生热烈的感情,必须在美和道德上有鲜明的辨别。
(二)文学通识教育课程设置的随意性和盲目性
很多大学教育逐渐认识到了通识课的重要性,但是并没有经过严格的思考讨论就纳入了教学计划。只要是非专业课都归入了通识课,使通识课变成了一堆杂乱无章的课。开设通识课也很随意,这一学期开设一门课,下学期可能就没有了。另外,通识课一般没有专门的师资队伍,大部分是临时给相关教师分课,教师备课时间较短,准备不充分,因此不能保证通识课的教学质量。
(三)文学通识教育课程教学形式单一
大学里开设的文学通识课,由于大都是由不同专业的几个班合在一起上课,学生专业不同,人数众多,基础参差不齐,所以,课堂上绝大部分教师还以传统的讲授手段为主,教学形式单一,缺少学生的互动交流,课堂气氛沉闷,不易调动学生学习的兴趣和积极性。
四、体育类院校文学通识课的教学方法建议
(一)针对不同的教学对象来设计教学内容
文学通识课主要在理工类院校或是体育艺术类院校开设,所以在教材内容的选择上必须具有针对性。教学内容难度系数过高容易挫伤学生学习的积极性,不易调动学生的学习兴趣,更不能起到人文教育的目的;教材内容过于简单,学生没有学习的动力。所以,教学内容的选择要针对体育院校的特点,基于学生普遍的基础水平,选择生动有趣的具有代表性的文学形象和文学篇目讲授。在具体授课时,中国文学和外国文学,建议中国文学内容选择要适当多一些,中国文学类白话文的选择相对多些,古文选择有代表性的名篇,篇幅相对较短的,文章内涵较浅显的,更能调动学生学习的积极性。如果比较生僻的篇目,可以先从作者生平入手,结合作者的事例和性格,分析具体作品印象会更加深刻。另外,教学内容的选择上,应注重实践性,课堂讲授列举事例尽量紧扣现实生活,使学生学以致用。
(二)改灌输式教学为启发式教学
传统的灌输式的教学已经无法满足现在的教学模式,不关注学生的一举一动,教师站在讲台上满堂灌,无法取得好的教学效果,教学目的收效甚微。教师讲授教学内容应备课充分,做好教学设计,采用循循善诱的启发式教学,注重与学生间的互动交流,鼓励学生积极思考问题,畅谈自己的见解,从而提高学生的独立思考能力、判断能力和语言表达能力。
(三)采用多媒体、辩论赛等多种形式的教学手段
体育院校的学生由于专业的特性,活泼好动,精神容易不集中。所以采取单一的教学方法无法调动学生的学习兴趣。教师可以采用多媒体教学、辩论赛、专题讲座、学生参与等灵活多样的方法进行授课。如讲授《诗经·秦风·蒹葭》时,可以先放一首现代改编的歌曲《在水一方》,让学生在优美的音乐氛围中感受文学的气息,引起学生的注意和兴趣。关于一些有争议的话题,可以设立一个辩题,组织学生进行辩论,最后教师点评,这样学生由被动变为主动,教学效果很好。有一些情节简单的话剧,动员学生扮演不同的角色来演绎。多样灵活的教学手段会一改沉闷的课堂气氛,让课堂生活生动有趣起来。
(四)建立合理有效的考核制度
目前,文学通识课的考核制度基本是通过开卷考试,学好学坏一样,学生没有压力,不利于学习,所以需要建立合理考核制度。可以采用考勤、平时作业和最后考试相结合的方法。平时作业,教师可以结合课堂讲授的内容,列出扩展教学内容的书目,让学生课下自己阅读,自我感受,并写出心得体会,最后教师打分,按比例算入最后的考试成绩。最后的考试题目,可以以论文的形式给出,学生自己去图书馆查资料完成,这样也可以锻炼了学生写论文的科研能力。
(五)培养一支较高水平的稳定的师资队伍
教师是学校的主体队伍,教师水平是办学质量的关键因素,所以应该重视培养高水平的师资力量。通识课一直处于被轻视可以忽略的地位,所以绝大部分教师也采取了忽视的态度,对于朝令夕改的通识课,采取应付的方法,所以通识课的教学水平很难保证。针对这一现象,应该改变通识课教师的观点,重视通识课的教育。另外,通识课的教师基本上是临时抓来的,没有稳定的师资力量,学校要重视通识课,培养一些能力强且善于学习的教师固定讲授通识课。
五、结语
20世纪40年代,著名的社会学家潘光旦曾提倡通识教育,他认为“教育的理想是发展整个的人格,一个人应当受的教育是一个通才并重的教育,以至于‘通’稍稍至于‘专’的教育”。现代社会,文理分科产生的结果是,学理的不懂文学,学文科的不懂理科,很难实现“通”,培养的都是“半个人”。而开设通识课则是为了弥补科学主义教育造成的受教育者的人格缺陷,但由于通识课的开设是模仿国外,对通识课的理解又存在诸多误区,有关生存找工作的技能课受到了普遍关注,而忽视了人文精神的课程,即便是有这样的通识课,也只点到即止,停留在表面的讲解,忽视了内在的人文精神的转化。所以,我们要正确理解通识教育的涵义,明确通识教育的目的,针对学生的基础,合理有效地选择教学内容,运用灵活多样的启发式的教学手法,提高我们的教学水平,真正上好通识课,让学生喜欢通识课,在潜移默化中丰富他们的精神,形成健康完整的人格,培养更多的通才加专才,为我们国家所用。
参考文献:
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关键词:小学体育;教学方法
小学阶段是人生成长的初级阶段,进行体育锻炼有利于增强学生体魄,锻炼学生身体技能,并且在体育活动中,学生的心理素质会得到锻炼和提高,受挫能力增强,体育游戏也有利于培养学生的合作精神。目前体育教学中存在一些问题,导致教学效率不高。如教学模式单一,学生参与的积极性不高,缺少对体育课的综合评价体系等。作为小学体育教师,要在新课标理念的指导下,针对存在的问题,积极寻求解决的途径,创新教学方法。
1游戏教学法
小学生爱玩游戏,因此教师不妨将游戏这种形式引入到体育教学中,以此激发学生兴趣,提高学生的课堂参与度。游戏是一项古老但却仍充满活力的运动,它又基本的动作组成,具有一定的情节,因此简单而有趣,深受学生喜爱。在体育教学中运用游戏的形式,要明确游戏目的,有针对性地设计游戏。
1.1课堂常规游戏设计:体育课常规教学中的队列训练通常是让学生感到枯燥无味的一个项目,那么教师可以在教学中给每位学生贴上编号,然后让学生通过“找找火车头”“找找小伙伴”和“快快集合”的游戏,帮助学生很快记住自己在队伍里所处的位置,井能很迅速站好队。有的学生空间知觉很差,对事物的位置认识较为模糊,这时教师还可以利用“吹泡泡”“图形跑”等形式,帮助学生提高空间知觉。
1.2根据教材不同的模块设计游戏:首先,对体育技能的训练上可以利用游戏的形式。小学体育教材对学生提出了走、跑、跳、投等方面的要求,如果教师只是按照“讲解动作要领,学生进行练习”这样的模式来教学,学生一定会觉得无趣,学习的积极性就会慢慢减退,甚至产生厌烦上体育课的情绪。游戏教学这一形式可以有效地避免这一现象的发生。如,在跑步教学中,我并没有要求学生按照动作要领的要求一直跑。我发现有的学生根据记不住那么多动作要领,有的学生在具体的运动过程中也不能够将要领和动作结合起来,只有少部分学生能够做到动作规范,因此,我将要领编成了两句简单易懂朗朗上口的小口诀,这样学生背得津津有味,练得高高兴兴,很快就学会了跑步中手臂如何摆动,如何调整呼吸。在此基础上,我又利用了抓尾巴等游戏形式,让学生在游戏中完成锻炼,而不是带着沉重的负担煎熬似的跑完全程。这样来教学,课堂效率也提高了不少。
2情景教学法
情境教学法是利用情境创设来激发学生参与体活动,引导学生掌握体育知识、技能,启发学生的思维,培养学生的情感,加强师生、生生之间互动的一种有效方法。情景教学法在体育教学中的运用体现在以下几个方面:
2.1可以作为课堂导入的手段:以往的体育课,教师总以热身运动作为开端,缺少趣味性,无法吸引学生的注意。情景教学法的出现能够有效解决这一问题。如,在学习立定跳远这一内容时,教师可以从“青蛙”来引入。教师引导学生先思考:青蛙是怎样跳的,它为什么能够跳出很远?也可以利用多媒体,先让学生观看青蛙捕捉害虫时的视频,让学生自己发现青蛙高超的弹跳本领。这样学生的好奇心就被激发出来了,学习跳远的兴趣也会大大增强。接下来教师再讲解跳远的动作要领,学生就会集中注意力全神贯注地学习。
2.2情景教学可以作为教学手段:教师可以在课前为学生布置好体育活动的情境,选好场地,并为场地命名,创设一定的故事情境。在正式上课后,教师可以要求学生到达指定的地点,完成相应的任务,从而锻炼学生的动作技能。例如,在学习篮球传球时,教师可以为学生创设“快乐向前冲”的“大搬家”情境,让学生在规定的时间内完成规范的传球动作,从而完成“搬家”的任务。动作标准、用时最短的一组获胜。这样比单纯让学生围圈互相传球有趣多了。
3以学生为主体
体育教学中要注意发挥学生的主观能动性,以学生的发展需要为教学的目标追求,激发学生参与体育活动的积极性,引导学生揣摩动作要领,掌握动作技能,并且关注学生在体育活动的情感体验,尊重学生的个性。比如在体育教学中,教师可以和学生进行换位,让学生当“小老师”,培养学生参与的兴趣,提高学生参与的热情。在当“小老师”的过程中,学生会自主地纠正自身的动作,体会运动技能的细节。此外,教师可以将学生划分为不同的小组,让学生以小组为单位参加到体育活动中来。这样有助于学生之间互帮互助,协调性差一点的学生也能够在小组的带动下参与技能学习,从而提高全体学生学习的效率。此外,在体育教学中,教师还应善于发现并关注学生的特长,根据每个学生的特点,对其提出不同的发展要求,从而让学生产生良好的心理体验,培养学生坚韧的品格。
4完善评价方式
教师对学生的评价要体现激励性、启发性、包容性,不能简单地以好或不好,对或不对来评价。正确对学生进行评价有利于增强学生参加体育运动的信心,提高身体素质、心理素质,促进学生全面发展。小学生自制力差、理解力较低,因此做错事、违反课堂纪律是难免发生的。针对这个问题,科学合理地运用表扬和批评相结合的教育方法对其进行思想的渗透对于培养和保护学生的体育兴趣有着十分重要的作用。这不仅能够调动学生的体育学习积极性,对于维护学生自尊心也有着不可替代的作用。尤其要注意,对于学生的批评一定要讲究方法和场合,具体方式也要根据学生的性别、性格特点进行区别。通过合理、有效、科学的方法,不仅能够让学生改正错误,对于活跃课堂气氛,提高课堂学习效率又有着重要的作用。总而言之,小学体育教学中,教师要注重学生体育兴趣的培养,在教学方法的选择和运用上要以学生的发展需要为指向,增强体育课的趣味性,提高学生的参与度,从而提高教学质量。
作者:郝小明 单位:重庆市渝北区空港新城小学
参考文献:
[1]许浩.基于创新角度的小学体育教学方法探究[J].当代体育科技.2013(10)
【关键词】小学生;课堂注意力;提高方法
一、研究过程
(一)研究对象
前期选取几所小学任课教师为研究对象,通过访谈了解该地区小学生课堂注意力的表现。后期从几所小学里共选取18名学生作为实验对象,9名男生9名女生,其成绩分布为优、中、差各3名。对其进行为期3个月的提高注意力培养实验并进行实验前后施测。
(二)测量工具
采用中国科学院心理学研究所研制的“注意的综合品质测试”这一测量工具,进行编程来测量被试学生实验前后注意力水平。其是有关注意的综合品质的测试,测试原理是“舒特尔方格”,不但可以简单、方便地测量注意力综合水平,也可以培养注意力的稳定性、分配性、控制能力等。
(三)施测过程
一是对所选18名培养对象进行实验前的“注意的综合品质测试”,并作下记录。二是在指导教师和专业注意力培训老师指导下,筛选并确定提高小学生课堂注意力的方法,在不影响学生正常学习的情况下,对所选18名培养对象进行为期3个月的注意力培养训练实验,每次训练时间为一个半小时。三是对所选18名培养对象进行实验后的“注意的综合品质测试”,并作下记录。
二、研究结果
(一)小学生课堂注意力表现
通过对所选几所小学任课教师的访谈,总结出小学生课堂注意力的如下特点:一是坐不住、安静不下来。比如小学生在课堂上一会玩橡皮,一会去招惹周围的同学。二是易走神。最突出的表现即上课易被周围事物吸引,无法将注意力集中到学习上。三是粗心马虎。突出表现在做作业时马虎大意,如将“犬”写成“大”、“玉”写成“王”等。四是学习做事拖沓、虎头蛇尾、效率不高。突出表现在作业的完成方面。五是丢三落四。突出表现为经常弄丢东西。
(二)实验前后“注意的综合品质测试”结果
通过实验前后对18名被试进行“注意的综合品质测试”所得数据结果分析得出:通过教师3个月的培养,学绩优等生、学绩中等生、学绩差等生的注意力水平均有较大幅度的提升,学绩差等生的注意力水平在3个月后提升的更明显。此结果表明,本研究所筛选的提高小学生课堂注意力的方法是有效、可行的,小学生的注意力经过培养是可以有一定发展空间的。学生注意力集中问题是制约学生学业成绩提高的重要关卡。
三、提高小学生课堂注意力的方法
(一)数字速算游戏法
随便写两个数字,一个在上,一个在下。例如2和7,把两者相加,两数之和写在上面数字的旁边,并把原来上面的那个数写在下面那个数的旁边。如此不断进行,当两数之和大于10时,则记个位数。时间规定为1分钟,时间一到立刻停止,看看学生1分钟内所写的组数。
(二)数数字法
在一张纸上写几组数字,每组都为一连串的无规律的数字,根据要求让学生数出个数。题型多种多样,如:数出某个数字的个数;数出两个相邻的相同数字的个数;数出两个相邻的数字之和等于10的个数。
(三)复述故事法
教师或父母给学生讲一个简短有趣的故事,故事内容也可逐渐增加难度加长,听完后让个别学生进行复述(教师或家长可以事先向孩子提出要求:倾听时要求坐端正,思维要跟上老师或家长讲的内容,尽量记住老师或家长讲的内容,听完后能够复述故事)。
(四)夹豆子法
将各种大小、种类不同的豆子混合倒入一个碗中,让学生用筷子将碗中的豆子分类夹到另外准备好的器皿中。该方法可根据学生情况增加豆子种类和限制时间来不断增加难度。
参考文献:
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关键词:壳聚糖;甲壳素;提取;制备;昆虫;微生物
中图分类号:TQ314 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2011)-04-0343-2
壳聚糖(chitosan,CTS)是甲壳素(chitin)经脱乙酰化处理后的产物,即脱乙酰基甲壳素,学名聚氨基葡萄糖,又名可溶性甲壳质,是甲壳素最基本、最重要的衍溶生物。
壳聚糖由于具有无毒副作用、可经微生物降解、良好的生物可容性和成膜性等优良特性,在轻工业、食品、医药卫生、环保、生物工程、农业等诸多领域得到了应用,随着各国对壳聚糖认识的不断提高和应用研究的进一步加深,壳聚糖也受到越来越多的关注。
甲壳素广泛存在于低等植物菌类、藻类的细胞,节肢动物虾、蟹、蝇蛆和昆虫的外壳、贝类、软体动物的外壳和软骨,高等植物的细胞壁等。地球上每年甲壳素的生物合成量为数十亿吨,其中海洋生物的生成量在10亿吨以上,可以说是一种用之不竭的生物资源,是产量仅次于纤维素的天然高分子化合物。如何提取和制备品质优良的壳聚糖成为研究的首要问题。本文就壳聚糖的一些提取制备方法作一综述。
1 虾蟹甲壳提取
自然界每年生物合成的甲壳素有数10亿吨之多,其中虾壳中甲壳素的含量为20-25%,蟹壳中的含量为15-18%。目前甲壳素、壳聚糖的生产原料主要来自于虾蟹壳,将甲壳素脱去55%以上的乙醛基,就成为了壳聚糖。
1.1 高浓度碱在高温下脱乙酰得到壳聚糖
工业上一般采用浓碱热解法,提取制备壳聚糖,工艺流程[1]如下:
先将虾壳蟹壳清洗成净壳4-6%的HCL溶液脱蛋白粗甲壳质0.5%的KMnO4溶液、1h漂白水洗60-70℃的1%苯酸、30min水洗干燥脱乙酰基甲壳质140℃的5%NaOH溶液、1h白色的壳聚糖。
但此法存在壳聚糖特性不稳定,对环境的污染严重,提取成本高等缺点[2]。
1.2 甲壳素酶法脱乙酰制备壳聚糖
甲壳素脱乙酰酶(chitin deacetylase,CDA)可以水解脱掉甲壳素上的乙酰基。接合菌纲(Zugomycetes)的Mucor rouxii和半知菌纲(Deuteromycetes)的Colletotrichum lindemuthianum中均发现该酶的存在,并可以纯化应用。此法可以替代现有的浓碱热解法生产壳聚糖,不但可以解决出现的环境污染问题,还可以得到乙酰化均匀、分子量分布范围窄的高质量壳聚糖。
但是,整体上从虾蟹壳中提取壳聚糖的方法仍存在着一些缺点。由于原料而受到地域和季节的限制;原料来源多样,品质参差,决定了产品品质的难以控制;虾蟹壳中还有大量的CaCO3,这给提取带来了一定的困难,同时也增加了成本带来了大量的废水,对环境造成污染。
2 微生物提取
目前从菌丝体中提取壳聚糖的研究较多,大致可以分为微波法、酸碱法和减法提取三种[3,4]。
彭益强等采用电解法和碱提取法从培养的猴头菇、平菇、黑曲霉等几种真菌湿菌体中制取壳聚糖,比较几种真菌的产品提取率,黑曲霉的几丁质、壳聚糖提取率最高,分别为20.8%、12.1%[5]。比较几种真菌的产品质量指标,黑曲霉最为理想[6]。
张涛等从日本根霉中提取壳聚糖,以酸碱法得到菌丝体干重为8.43g/L,壳聚糖为895mg/L,壳聚糖产率为10.58%,产品壳聚糖纯度高达90.5%,但是目前使用菌丝体生物量较低,前期发酵成本也相对比较高[7]。王传芬以废菌丝体为原料生产壳聚糖,研究确定了最佳脱乙酰基条件:50%氢氧化钠处理2.5h,固液比1:15,温度110℃,壳聚糖得率约为13%[8]。所得壳聚糖产品性能指标优良,达到食品级壳聚糖的要求。
可见,只有选育高产菌株,优化菌种培养条件,提高发酵生产量,才能有效地降低生产成本,进而推广大规模生产。利用微生物培养法生产甲壳素和壳聚糖可以大幅度减少环境污染,具有广泛的应用前景。
3 昆虫提取
甲壳素在昆虫体内分布广泛,在昆虫的原表皮层中含量最为丰富,约为25-60%[9,10]。不同的昆虫和不同的昆虫虫态甲壳素的含量不同。
3.1 臭蜣螂提取
研究发现,臭蜣螂体中甲壳素含量高出目前甲壳素生产常规原料虾蟹壳数倍,且从其体中提取的甲壳素与壳聚糖的品质在残留灰分、粘度和色泽等方面优于虾蟹壳[11]。
3.2 蝇蛆提取
蝇蛆属于再生资源,蝇蛆繁殖快产量大,据测算干蛆中含30-54.8%甲壳素。因此,从蝇蛆中提取的一种极有前途的抗菌活性蛋白后,再进行甲壳素的提取,脱乙酰基经研究将纯度较高的甲壳素将经50%的NaOH溶液,在60-65℃的水浴锅中加热8h,并重复以上实验两次,可以得到较好质量的壳聚糖[12]。
3.4 蚕蛹提取
蚕蛹分离油脂和蛋白质后的蛹壳,主要成分为甲壳素。以蚕蛹为试验材料,先经石油醚脱脂,再用NaOH处理脱除脱脂蚕蛹蛋白质,用HCl处理脱除蚕蛹无机盐,再经微波与浓碱液结合的方法脱除乙酰基制备壳聚糖[13,14]。
蛹甲壳素得率高,而且蛹壳聚糖的粘度高、分子量大,比虾、蟹壳的壳聚糖具有更好的应用前景。
西北农林大学的王敦等分别以蟋蟀[15]和金龟子[16]为研究对象,成功提取获得能溶解于稀酸的壳聚糖。关于松毛虫等其他昆虫中提取壳聚糖的也有报道,昆虫具有种类多,生物量大,繁殖速度快,富含甲壳素资源等特点,因为具有良好的资源潜力和开发优势,昆虫壳聚糖的开发也无疑具有广阔的前景,也会对整个昆虫资源的产业化具有一定的推动作用。
4 植物
4.1 桑白皮
杨嘉等首次报道了一种从桑白皮[17]中分离壳聚糖的简便方法。经碱醇液高温处理5h,壳聚糖收率为7.2%,具体工艺流程:
桑白皮干燥粉碎过40目得桑白皮粉1%CH3COOH加热提取三次过滤得滤渣碱―醇加热过滤得滤渣水洗至中性2% HCl溶液,80℃浸提过滤得滤液调pH 10离心湿壳聚糖干燥得淡黄色壳聚糖粉末。
得到的桑白皮壳聚糖分子量较小,因而脱乙酰度虽然仅为 25%,却可溶于0.1N HCl,而蟹壳聚糖要脱乙酰度达70%以上才能溶于0.1N HCl。
从桑白皮中发现壳聚糖和甲壳素,为其作为新型生物医用材料,发挥其特有作用,提供了新的理论依据。
5 结论
壳聚糖的供不应求,造成了壳聚糖的旺销和价格的不断攀升。近些年来,随着对壳聚糖认识的不断深入,壳聚糖除了在传统的化妆品、保健品、食品工业得到应用并需求增加,在医药、化工、农业、畜牧业、纺织、环保等领域也发挥着巨大的作用。单纯依靠虾、蟹资源生产甲壳素资源,难以满足市场的需要,因此关于壳聚糖及其衍生物的提取制备的研究具有深远的意义。
参考文献
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关键词:习题课 反应条件 合成路线 教学方法
在有机化学教学中的一个普遍问题是内容太多,系统性强,规律性差,有机物种类繁多,结构和性质复杂,很多是大同小异,极易混淆,故一般学生都觉得有机化学难学,难记,在听课中感觉没什么问题,但独立作题却问题百出,无从下手,针对这些情况就需要教师在各个教学环节充分发挥教师的指导作用,一方面,可利用教材的系统性和连贯性,把已学过的知识作为新知识的基础;另一方面,结合习题课巩固课堂所学知识。在教学的实践中我们感到习题课也是教学中的一个重要环节,通过习题课可加深对基本理论的理解,可将前后的内容相互联系起来,是一个复习和巩固课堂知识的好方法,同时能培养学生运用知识和分析解决问题的能力。
习题课是配合课堂教学不可缺少的一部分,也是深受学生欢迎的课程,上习题课时,抓住关键问题,从各类化合物的内在联系和相互转化关系中找出规律,结合同学平时作业中一些有代表性的错误和感到困难的地方,选择一些不同类型的题目和同学共同讨论、分析、解答。在习题课的教学中,我们根据以下几个方面进行了尝试:
一、 反应条件不可忽略
反应条件在有机物的反应中至关重要,学生在做题时往往忽略了反应条件或不写反应条件,对于这一点在习题课别强调不可忽略,并以许多例子证明条件的重要性。同样的有机物在不同条件下得到的产物是不同的。如甲苯的卤代,在光照下主要是环上侧链的取代反应,而在铁粉的作用下是环上的取代反应,虽然两者都是取代,但两者的反应历程不同,前者是自由基取代[1],后者是亲电取代[2],这是催化剂的作用,因此,两类反应不可混淆。如卤代烃的水解和消除,卤代烷在氢氧化钠水溶液中主要产物是醇,而在氢氧化钠醇溶液中是烯,这是溶剂的影响。又如乙醇和浓硫酸作用在不同温度下可以生成酯,也可以生成醚和烯,这里温度是关键条件。乙酰乙酸乙酯在稀碱中发生酮式分解,而在浓碱中却是酸式分解,同样是碱只是浓度不同而已。还有不对称烯烃与溴化氢加成遵守马氏规则,而在过氧化物存在下与溴化氢加成则反马氏规则。这一现象是由于过氧化物的存在导致了反应历程的不同,前者是亲电加成,后者是自由基加成,所以产物就不同。苯胺与亚硝酸的反应,在常温下,得到的产物是酚,并放出氮气,而在0~5℃时,得到的是重氮盐,不放氮气。这里的关键条件也是温度。综上所述的例子都说明了反应条件的重要性。在实际的应用中应该引起重视,不可缺少,否则会使反应难以进行或不能进行。
二、 结合习题课,加强前后联系,对比的方法,加深学生对基本概念的理解,帮助记忆
在平时的作业中,错误最多的是体现在前后联系较差,而且常常出现有机反应来自同学们的想象中,得出了错误的结论。实际上关键问题是对概念的理解还不够清楚,同时对各类有机物的反应也不熟练,为了帮助学生排忧解难,习题课还是要从理论出发,采取前后连贯,对比等方法指出各类化合物的不同点,例如将羰基的亲核加成与碳碳双键的亲电加成相比较,从而得出亲电试剂不能进行亲电核加成,而亲核试剂不能进行亲电加成。从而纠正了学生常以乙烯与氰化氢加成后水解制备丙酸的错误。又如对亲电取代和亲核取代也常常混淆起来,对于这一点,首先要清楚的是亲电取代是由带正电荷试剂进攻电子云密度较大的体系所起的亲电取代反应,如苯的卤代.硝化.磺化.烷基化.酰基化等。而亲和取代则是由带负电荷的或带有未共用电子对的试剂进攻电子云密度较小的体系所引起的亲核取代反应,如卤代烃的一些列反应。这是两种试剂所带的电荷不同以及两种试剂所进攻的对象不同。通过以上的方法进行对比,说明他们的异同点。这样即达到了复习的目的,也加深了理解,也便于记忆,使学生认识到有机化学反应不能靠自已想象,而是来自于实验的事实。
三、合成路线的选择
在同学的作业中最突出的一个问题是合成题或转化题,主要的困难是不知道如何正确的选择合成路线,而对这种情况,我们的做法的,在习题课上选用一些综合性题目让学生思考。合成路线选择可用倒推法,即根据题目的原料和产物,不要急于考虑原料的下一步该用什么方法,而是先考虑产物的由来,从产物到原料进行倒推,一步步往前推,直到原料。在推断的过程中,所要考虑的问题是:①选择所需要的反应类型;②在确定的反应类型中选择合适的反应;③在同时可选择的多渠道的合成路线中应选择最佳的合成路线。这一点难度较大,这就需要在全面掌握基本知识的基础上培养学生应用知识的能力,例如,用威廉姆森合成法合成乙基叔丁基醚,这里首先考虑的反应类型是醚的合成,再考虑的是选用哪种卤代烷为好,从产物的结构来看应选择伯卤代烷,因为在碱性条件下,仲卤代烷或叔卤代烷易得到消除反应的产物,所以正确的合成路线应以卤乙烷和叔丁醇钠反应得到乙基叔丁基醚。又如,由丙烯合成2-甲基-3-乙基-3-己醇,首先应考虑醇的制备有哪些途径,从中找到制备叔醇的方法,叔醇的制备可通过格氏试剂和酮的合成而得到,从而将产物进行分解,分解后的醇和格氏试剂从结构上看就简单了一些,接下去该考虑的是酮和格氏试剂的制备方法,酮可由醇的氧化而来,而格氏试剂则由卤代烷与镁在乙醚作溶剂的条件下制备得到,经过步步的分解,层层脱落,结构的缩小,使学生感到可供选择的方法更加简单明了,复杂的合成题也就变的简单化了。通过以上倒推法的解题,使学生不会盲目的去思考,而是有目标的有方法的去解题,做到有条不紊的倒推出合成题的整个过程。这种从产物到原料进行推测、分析、选择正确的合成路线的方法,既扩大了解题的思路,选择合理的反应,又可将各章的内容联系起来,既巩固加深了知识,又培养学生运用知识以分析解决问题的能力。
参考文献:
[1]徐寿昌主编 有机化学[M] 人民教育出版社 1982 28
信息技术的快速发展改变着人们获取知识的途径和手段,加快了信息的交流和传播。这种信息爆炸的现象不仅在改变人们的生活与社会的发展,也在改变着教育的方法与手段,尤其是对作为教学“第一现场”的传统课堂产生了剧烈的冲击,课堂教学的手段、形式和目标都在发生变化。从十几年前开始普及的电子化教学,到现在的翻转教学理念,都是这种冲击的具体表现。时代的改变促使教育工作者必须改革传统课堂以迎接信息时代的挑战[1-6]。本文以高等工科专业教学中的机电一体化课程为研究对象,探讨该课程翻转教学的设计原则和实施方法,并给出课程的教学设计方案,为该课程的翻转教学尝试提供依据。
2 基于微课教学的翻转教学体系框架
翻转课堂是起源于美国科罗拉多州林地公园高中的一种新型教学理念与模式,它通过在网上录制好的教学视频等教学资源,让学生在家中可以自主学习,从而将课堂教学时间解放出来,通过课堂作业、讨论和答疑等新型课堂交互教学形式,检查学生的学习效果,并解决学生的问题和疑惑。这个教学模式受到广大学生和学校的欢迎,被称为本世纪影响课堂教学的重大教学变革,受到全球教育界的广泛关注。
该教学模式的重点是其将教学过程从传统的教师传授转换为学生自学,这样将教学过程的推动力由教师变为学生,更容易激发学生的学习热情。但是由于不同学生的学习能力不同;众多教学资源的制作和组织、仍然由习惯于传统教学方法的教师来完成,因此,翻转课堂教学模式的实施方法是其进一步得到推广和发展的关键。
翻转课堂教学模式实施的关键是充分利用信息技术手段,构建信息化的网络教学环境;并通过重新规划和设计课前、课内、课后的各种学习活动过程,提高学生的学习效率和质量。在翻转课堂教学实践中,以萨尔曼·可汗等美国教育专家推出的微课教学方法取得很好的教学效果。微课教学是一种在线提供时长5~15分钟的教学视频资源作为学生自主学习内容的网络教学方法[2-5]。与传统常规授课方法不同,微课的视频内容常用以讲授单一知识点或某个教学问题,因此视频时间很短,一般在学生知识接收的生理极限之内,更便于调动学生的学习兴趣,充分利用零散时间学习,开展自主学习使学习效果可以得到最佳化。目前,微课教学已经在基础教育和一些技能教育实践中取得很好的效果,但在高等教育论文的专业课程中如何实施仍处于研究尝试中。
进行机电一体化课程的翻转教学设计,首先要构建课程实施的教学体系框架,如图1所示。与传统教学方式不同,基于微课教学的翻转教学中教师的大部分教学活动需要在课堂之外进行,教师进行知识传授的方式也要从面对面直接传授的课堂教学模式,改为借助微课等多媒体工具简介传授。首先,在课堂教学之前增加教学资源的制作与环节;并且在网络上的微课教学资料与传统的多媒体教学课件不同,需要更符合学生自主学习使用,便于学生认知和掌握课程的知识要点;在传统教学中占主导地位的课堂教学将被削弱,教师在课堂教学中主要起到引导、答疑和评估的作用,帮助学生提高学习效率和质量。
3 基于微课教学的翻转教学设计原则
由于基于微课教学的翻转教学的新特点,在教学设计时需要注意以下的设计原则。
微课内容短小化 在基于微课的翻转教学设计上要遵循人们认知和学习的一般规律。研究表明,人们的知识获取的持续时间一般在6~7分钟,超出这个时长,大脑接受信息的专注度和效率会迅速下降。因此,在知识点分解和微课视频制作时一定要注意时长的控制。
微课内容表达方式的多元化 微课视频的制作手段简单方便、丰富多样,可以根据教学内容的需要构架适合的教学场景,从而使教学更加直观易懂、生动形象,以学生喜闻乐见的形式提高学习自觉性、积极性和学习质量。
教学资源内容更适合自主学习 在基于微课教学的翻转教学中,学生作为学习的主体自主把握学习进程。因此在教学资源制作时,必须要保证其内容的完整性和连贯性,使不同学习能力的学生都可以通过这些教学资源顺利掌握课程知识要点。可以考虑组织课程组,由多个教师合作来完成教学资源的制作,使教学资源的教学风格更符合学生学习的习惯。同时在教学资源中需增加学习过程的指导内容,便于指导学生顺利高效地按时完成自主学习。增加学习效果的考核评估内容,帮助学生自我检查学习成果,方便教师在课堂教学中进行引导。
教师翻转教学效果评估与改进中的主导地位 在翻转教学中,教师的课堂教学过程被弱化,但不等于教师在教学过程中的作用被弱化,教师在教学过程中影响教学的手段需要随之改变。教师通过教学内容的设计和教学过程指导内容的描述来引导教学,虽然手段间接化了,但责任更重了。同时,教师还应注意在教学过程中通过相关的检查和评估手段不断了解学生的学习效率和效果,加以及时的指导;并在课程结束时对教学进行总结,以便在下一节授课式改进教学形式和手段,增强教学效果。
基于微课的翻转教学实践仍应遵循教育和学习的一般规律 基于微课教学的翻转教学的教学实践涉及教学设计和实施两个方面,其中网络教学环境的建设和课堂教学过程的实施是其教学实践的基础和关键,在这些教学活动中仍和传统教学一样,需要按照人们认知和学习的一般规律来进行。必须充分考虑学生的实际学习能力和内容教授方式的匹配,在教学过程中及时发现问题,及时加以改进。
4 基于微课的机电一体化课程翻转教学设计
机电一体化课程是机电专业的一门专业核心课程,前导课程涉及机械设计、电工学、检测技术、微机原理、控制工程基础等多门专业课程,对学生的专业基础要求高、专业知识面要求宽,学生需全面理解课程知识点,并能够灵活应用,才能较好地达到课程学习要求。
传统教学以教师理论讲解相关知识点和设计分析方法,学生按要求在课后通过部分作业练习理解和掌握知识点。但由于涉及知识面较多,常常出现教师在黑板、PPT上讲授、演示,学生却听得云里雾里。虽然机电一体化课程教学改革提出“在做中学、在学中做”的要求,在目前课时量不断被压缩而授课内容不断推陈出新并日益增加的情况下,用传统的教法明显已难以保证教学质量的提升。通过基于微课的机电一体化课程翻转教学模式,可以将教学工作的重点从教师的讲授转换为学生的自主学习,从而调动学生学习的主动性;把教师从不断重复的教学过程中解放出来,通过不断研究教学的形式与过程,改进教学方式和手段,增强教学效果。下面介绍基于微课的机电一体化课程翻转教学模式中课程的教学流程及实施过程设计。
课程教学内容的分解与学习进度规划 教师在课程教学资源制作之前,首先,要根据教学大纲确定课程教学所涉及的全部知识点和学习过程中的难点、重点。机电一体化技术涉及机械结构、检测系统、数字控制器、接口技术、驱动技术等知识内容,因此,教学内容分解就需要在此基础上细化知识点,并注意与其相关前导课程的教学内容衔接。其次,制定各知识点教学微课表达手段和制作方案,比如:新型机械结构的介绍用三维动画,能够更好地展示其工作原理与性能;电路分析则需要将工作原理动画与性能公式推导相结合,更容易让学生理解和掌握其设计计算的本质。最后,拟定学生的学习进度指导书,引导学生制订学习计划;确定学生自主学习过程中的评估点,安排检测评估的方式与时间。
教学资源的制作与 根据课程设计得到的全部知识点,组织任课教师搜集教学的多媒体资源,进行整理和完善。目前网络上的专业教学资源非常丰富,充分利用这些资源可以提高教师的工作效率、降低教学成本;但这些教学资源往往是针对不同学校的不同课程,因此需要根据自己的课程教学需要进行适当的修改和完善才能使用。同时要想增强教学效果,适应微课教学的需要,还需要根据学生知识接受的习惯和爱好,自行制作相关微课视频内容。
将制作好的机电一体化全部知识点微课视频、部分知识点相关的多媒体资源、学习进度指导书和机电一体化课程练习题、自测试题等教学资料上传至学校网络教学综合平台,通过该平台的管理功能控制教学资料的与访问权限,进行教学进度的管理。学生可以通过台式电脑、笔记本电脑、手机等多种终端自主观看微课视频和其他多媒体教学资源,并完成学生工作页上相关引导问题及学习笔记,同时学生也可以在该平台上讨论问题,分享学习体会。
课堂教学 基于微课的翻转教学的课堂教学与传统教学模式不同,重点不再是教师对知识的讲授,而是用来完成对学生自主学习的引导、答疑、讨论和检测。因此,课堂教学活动的形式将变得更加多样化。教师在课堂教学时需要定期对学生的学习进度进行引导,并通过课堂或网络的测试检查学生的学习效果,及时指出并纠正学生自主学习中出现的问题。也可以将从网络交流中收集到的学生反馈问题进行集中性解答,并组织学生针对这些问题进行讨论,从而促进学生对知识点的掌握和灵活应用。或者在课前布置课堂讨论的典型案例,让学生以小组为单位进行准备。在课堂上组织学生进行交流讨论,锻炼学生活用知识和团结协作的能力;在学生交流讨论过程中,教师在一旁协助并适时引导和点评,帮助学生领会课程知识的应用。
基于微课的翻转教学的课堂教学的学时安排也应有所变化,应给学生留有足够的时间进行自主学习,因此可以将部分课时削减,以自习课的形式交由学生自主安排;同时注意在课程初期应适当安排课堂教学学时,既保证学生有足够的时间自主学习,掌握足够的课程知识点,又不会因为学习内容的不适应影响学习的效率和效果。在机电一体化课程教学过程中,根据课程的知识领域设置里程碑式的课程节点,通过课堂检测和讲评进行阶段性学习进度和效果的检查,促进学生进行学习进度的把握。
课外的交流与测试 由于基于微课的翻转教学以学生的自主学习为主,因此要保证学生在设定的学习时间内完成学习,不能像传统教学那样通过课堂教学进度的把握来保证教学进度的完成。虽然课堂教学节点的测试检查可以督促学生按时完成相关内容的学习,但是课外的引导、讨论、交流与检测分析仍然非常重要。因此,网络化教学平台的建设是课外教学跟踪和教学研究改进的基础。在网络教学平台上学生可以针对自学过程中遇到的困难和课堂上没有解决的问题向教师进行询问,这样能够及时解决学生学习中存在的疑惑,并有利于教师归纳教学中的普遍问题,从而为课堂教学和教学改进提供对象。教师根据学生线上表现和测试结果,及时调整课堂教学内容的安排,挖掘教学过程中的共性问题,从而不断改进教学手段与方法,帮助学生提高学习效率与质量。
5 总结
通过基于微课的机电一体化课程翻转教学方法的研究,发现以微课来贯穿整门课程的翻转教学,改变了传统课堂教学以教师讲授为核心的教学活动组织形式,变为以学生自主学习为核心。采用移动互联设备充分利用碎片化时间进行学习,可以极大地提高学生学习的自主性,并将教师从繁重、重复的课堂教学中解放出来,更多地关注课程教学的方法与教学的效果。这样必将推动机电一体化课程改革的进展,提高机电一体化课程的学习深度和效率,对于新环境下的大学专业课程教学具有实践指导意义。
参考文献
[1]陈怡,赵呈领.基于翻转课堂模式的教学设计及应用研究[J].现代教育技术,2014(2).