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构建科学合理的医药院校生物技术专业人才培养模式。首先必须调整和优化生物技术专业人才培养方案,突出医药院校生物技术专业医药应用型的特点。具体来说,在2013年新版培养方案中,我们优化了课程设置体系,适当减少了专业基础课程的学时,同时强化和突出了专业课程和毕业实习环节。根据我校的实际情况,我校生物技术专业的主干学科定位为生物学和基础医学。公共基础课由语言、法律、经济、管理等人文社科类课程和数、理、化、计算机等自然科学基础课程组成。主要专业课程有人体解剖学、物理化学、无机化学、有机化学、生物化学、微生物学、遗传学、细胞生物学、分子生物学、免疫学、生理学、药理学、基因工程、酶工程、微生物工程、细胞工程、蛋白质工程、生物信息学等。在教材的选用上,原则上采用高等教育出版社、人民卫生出版社等出版的最新教材。在专业课程的整合方面,使其相互衔接,尽量避免重复,使学生系统而深入地掌握专业知识,以适应不同医药生物技术相关领域的需求。同时在一些条件较好的课程建设中,比如生物化学、细胞生物学等课程中,我们也加强了双语课程的教学和精品课程的建设。
二、强化实践教学体系
对生物技术专业应用型人才来说,具有较高的技术应用能力非常重要。实验、见习和实习等实践教学体系是生物技术专业技术应用型人才培养的重要手段。针对我校的实际,围绕生物技术专业技术应用型人才的培养目标,我们构建了分类设计、分层施教的选修与必修相结合的实践教学体系。具体来说,桂林医学院生物技术专业实践教学体系分为如下几方面:一是课程实验(见习)教学。课程实验(见习)教学安排在各门课程学习期间,通过实验室教学和校外企业参观,使理论与实践相结合,达到掌握实验技能的目的。为保障学生在课堂实验教学中有更多的动手机会,强化实践动手能力培养,在新的人才培养方案修订中,我们适当增加了各类课程的实验(见习)学时,加大了实践课程的比例。必修课程中理论课与实践课学时的比例:2010年培养方案中从1554∶755(2.1∶1)调整为2013年新版培养方案的1700∶1061(1.6∶1)。二是毕业实习,主要到生物、医药及生物制品研究机构、高等院校、疾病预防控制中心等相关企业和部门进行专题研究,在指导教师的指导下完成毕业论文。三是第二课堂,在2013年新版培养方案中,我们增加了早期接触专业、早期接触科研和早期接触社会实践的“三早”实践教学方案。此外,第二课堂也包括劳动教育、举办专业知识讲座和演讲等。四是其他实践,包括入学教育、军事训练、毕业教育及就业指导。
三、完善教学方法和手段
当前,一些传统的教学方法和手段已经不能满足培养应用型生物技术专业人才的需要,不能满足培养学生分析问题、解决问题能力的需要,也不能满足学生创造力培养的需要。因此,我们特别强调重视学生在教学活动中的主体地位,鼓励新的教学方法和手段的尝试,以充分调动学生的积极性、主动性和创造性。根据不同的教学目标、教学内容、教学对象,因材施教,采用启发式、讨论式、现场教学等教学方法,为学生自主学习创造更好的条件,培养学生分析问题、解决问题和创造思维的能力。为激发学生学习的兴趣,在教学中,我们注重使用多媒体技术等先进的教学手段,合理运用因特网来进行教学。同时加强优质教学资源如教学课件的共享,提高教学水平。为保证生物技术专业技术应用型人才培养目标的顺利实现,我们还采取引进、培养、聘请等途径加强师资队伍建设,尤其是加强具有医药生物技术领域企业工作经历的教师的培养和引进。
四、改革课程成绩评价体系
为满足应用型人才培养的要求,就必须深化生物技术专业考试制度改革,改革课程成绩评价体系。我校生物技术专业的教学质量评价体系分为:
(1)形成性考核,包括课程平时考核、课程期中考核和课程实验考核。课程平时考核主要考核学生在整个课程学习过程中的表现情况(含学习行为、动手操作、平时作业、课堂提问等);课程期中考核主要考查学生对课程前半部分知识的掌握情况;课程实验考核主要在期末以笔试、实验操作等形式进行,主要考核学生对实验原理的理解、实验操作的能力及实验报告的撰写情况等。
(2)终结性考核,每门课程结束时或期末,采用闭卷或开卷笔试的形式进行考试,教师根据课程的性质和要求选择考试方式,对于专业基础课程和一些与学生能力和素质培养影响较大的核心课程,可以采取闭卷考试的方式,对于选修课程和其他非核心课程可以采取开卷考试、课程论文等方式进行考核。
五、总结
(一)教师应通过积极主动的学习和应用,不断加深对信息技术的认识我认为,要想实现信息技术和生物学科的“整合”,教师首先要对信息技术有一个全面的认识,至少每一位教师要能熟练使用电脑,平时要经常主动上网搜集各种与生物学科相关的信息资料来丰富自己的课堂教学资源,并结合课堂教学内容经常动手制作PPT、FLASH、AUTHWARE等,还要积极学习和掌握电脑的多种应用手段,在不断尝试中将其变成自己生活的一部分。
(二)对信息技术与课堂教学整合的理解“整合”实际上是一种课堂教学中呈现出来的状态,或是效果,每一节课都有具体的任务,都有一定的教学目标。在信息技术的强大功能面前,教学不能退居于后,成为次要部分,无论如何,教学都是首要内容,教学目标的达成,学生获得的学习结果,都是第一位的东西。利用信息技术的强大功能去实现课堂教学的目标是必要的,但信息技术从属于课堂教学的地位也是必然的。若信息技术能在教学过程最需要的时刻发挥作用,非常自然真实地成为教学过程中一个环节、一个步骤、一段过程……,这样状态下的课堂教学,就成为一种整合状态,它所达到的效果是我们所追求的课堂教学效果,此刻很难说是教学还是信息技术在起决定性作用,因为它们之间不分彼此,已经完全融为一体,也就整合在一起了。
(三)信息技术在生物课堂教学中的应用1.将微观世界或宏观现象通过视频、动画、声音、图片等形式展现在学生面前,加强了教学的直观性,激发学生学习的兴趣,有利于揭示事物本质,使抽象事物具体化。同时运用信息技术还可以刺激学生的视、听、看等多种感官,如用形象生动的图像信号吸引学生的视觉,用音响适中、悦耳精炼的语言信号吸引学生的听觉,特别是电教媒体的特技效果突破了信息传递中的时间和空间的限制,使学生能直观地看到宏观世界、微观世界、远方或过去的事物,使信息通道得到了无限的延伸和扩展。2.关注全体、分层教学、因材施教,从而激发学生学习兴趣,改变学生对学习的倦怠心理,提高学习效率。例如:在学生做题时,可以运用PPT打出不同难度的题,教师通过活动让不同层次的学生参与其中,这样既关注了全体,又达到了分层教学,同时也照顾了学困生的自尊心,起到了一举两得的作用。
二、在实践中发现的一些问题
在信息技术与生物学科整合的实践过程中,我有过困惑,总结过经验教训,主要表现在以下几个方面:
(一)在课堂教学中不能盲目突出信息技术在实际教学中,不能片面追求效果的最优化,不分课型、内容,不顾实际教学需要,盲目使用各种媒体。信息技术只是一种教学工具或教学手段,如果利用得当,它就可以推动教学改革,提高教学质量;如果没有正确认识信息技术,那么素材、课件等就会变为教师的“电灌”工具。我们如果片面夸大信息技术的效果,排斥传统的教学手段和方法,如以电子板书替代传统板书,或是本应使用实物、模型、挂图等常规教具的情况下,一味使用多媒体技术,就会搞得学生视觉疲劳,失去了观看的兴趣。长此以往,不但会影响信息技术的使用效果,而且还会事倍功半。因此,我们在使用信息技术时,应注意时间长短适中,信息适量,媒体搭配合理、有序、适当,而且要根据不同年龄特点的学生及教学内容需要选择不同的信息技术手段,内容、设计上不应过于花哨,以免分散学生的注意力。
(二)使用信息技术时,应处理好教师、学生、教材的关系“教师是主导,学生是主体”。我想,不论在传统的教学模式中还是在信息技术环境下,都不能忽视教师的主导作用和学生的主体地位。在新型的课堂教学中学生应在教师的引导下适当地通过各种媒介进行自主探究、合作交流、主动质疑等来提高判断事物、解决问题的能力,培养良好的思维习惯。同时教师也能对课堂收放自如,只有这样才能达到信息技术与课程整合高效性。但大家要注意的是在使用信息技术时不能忽视教材,脱离教材,因为教材承载了当节课的教学内容、学习任务。
(一)建构主义学习理论
建构主义学习理论认为,学习是在教师指导下开展的并以学习者为中心,知识是学习者经充分利用学习资源来实行的意义建构方式来获取的。所以,教师便转变成了学生意义建构的促进者与指导者,并充分利用好学习当中的多个因素,比如情境、会话与协作等来发挥学习者本身的主动性与积极性,为学生能完成知识的建构提供帮助。与此同时,建构主义学习理论还充分重视学生本身的监控意识,并让学生在解决问题的时候,需要对所学知识理解程度,学习进展及学习成果等有一个很好的预期,按照自身的情况来对学习策略进行适当调整。从这里可以看出,建构主义学习理论明确了学生在学习中的自主性与主动性,这为物理教学中发展与构建自主学习教学模式奠定了理论基础。
(二)人本主义学习理论
人本主义学习理论认为,学习的实质是为了能让学习者获得最佳的知识和技能,进一步发展智力,探讨自身情感,学会与班集体的全体成员开展交往,阐发本身价值观和态度,实现本身潜能,获得最好境界的过程。人本主义学习理论,要求教师对学习材料进行认真组织,方便学生开展自学;还需要根据现实生活,提出与现实相符的问题,激发学生继续学习的动机;提供能够有效帮助学生选取学习条件、情境与目标;让学生按照本身已经确立的学习目标,制定相关的学习计划以便选取学习内容;教师在施行按小组来进行教学的过程中,可以采取互助学习、一起学习等多种学习方式,目的是让学生能对其学习效果进行自我评价。人本主义学习理论在整个学习的过程中既重视学习者主体地位,还强调学习者本身的潜能,确保学习者的目标能够最终实现。
(三)元认知理论
元认知理论主要包含了三方面,元认知监控、知识和体验。元认知知识强调让学生完成“学会知识”到“会学知识”转变的重要部分,是学生转变成为学习主动者的重要前提。元认知监控指的是认知主体在整个学习的过程中,经过对自身认知活动的控制,对学习结果的反思,进而达到长期并且能灵活地来选择的学习措施。元认知体验强调学生将教材中提供的知识结构逐渐转化成其自身所熟悉的认知体系,以及在其学习的整个过程中强化学生认知主体和自我意识,学生经过学习中的自我体验之后,从意识到行为能进一步主体化,确保其学习主体的地位。所以,教师在进行教学时,主要是采用好的教学方式并且对学生进行科学的训练,来进一步改善学生元认知的水平,推进学生思维与智能方面的发展并能提升其学业方面的成绩,这和学生自主学习能力的培养是有着密不可分的关系的。
二、中学物理教学中学生自主学习能力的培养对策
(一)学习动机策略
学习动机是学生有效进行学习活动,并能顺利开展的重要前提,这对学生能有效提升学习能力,具有引发、维系与导向等多个方面的作用,因此全部的学习活动是由某一学习动机引发的结果。因此,自主学习活动的整个过程中,应该将进一步激发学生学习动机当成是学生自主学习能力培养的重要前提。另外,学习动机主要是由学生的求知欲、好奇心、责任感与自尊心等内部的因素来引起的,因此学习动机策略就是注重培养学生学习方面的兴趣,构建积极有效的学习期望。
1、物理学习兴趣的培养
首先,在课堂中巧妙提问。物理教师在课堂设定问题的时候,需要设置一些和学生生活现象与生产活动密切联系的问题,并能通过特定的教学手段呈现在学生面前,目的就是能够更好的去创造问题的情境,确保学生能够很好融入到情境当中,进而能够产生解决物理问题的求知欲。例如,在讲到“机械运动”时,教师可以举这样一个例子:一战时,法国的飞行员在离地面200米处飞行时,意外地从脸旁抓住了一飞行的德国子弹,但这名法国的飞行员却没有受伤,将此背景设置相关的问题,很容易让学生感到好奇,进而引导学生进入到教师的教学活动中来。其次,充分利用好实验教学。形象生动的物理实验对学生具备很强的吸引力,在物理教学时,教师可以适当多做物理教学方面的实验。物理教师注意安排现象明显、操作简洁、趣味性强的物理实验,进一步学生物理学习的好奇性,并且适当设立一些巧妙的问题构建适当的情境,进一步激发学生来进行思考,让学生处在探讨知识的情境当中,经过独立性的知识探讨,来进一步激发学生的学习兴趣。
2、提高自我监控能力
自我监控是指,学生在学习的全过程中,能够对认知活动展开适当监控,并按照学习的实际情况进行适当的调节,达到预期目标,自我监控能力要求学生在学习中,既要知道学什么,为什么要学,更为重要的是应该明确在学习的过程中主要受哪几个方面因素的干扰,以及这些因素之间基本关系。由此可以发现,学生的自我监控方面的能力,是学生开展学习活动,并且顺利获得最优学习效果的保证。自主学习属于级别比较高的学习,在进行自主学习的过程中,学生应该注意加强自我监控,这势必要求教师根据学生自我监控能力的规律,来给学生创造好的条件,保证学生在解决相关问题时,能进行恰当的选择,争取认识并掌握好的方法以及策略,来对监控并调节整个学习的过程。学生可以通过自我学习指导、自我提问以及自我评价的方法来提升自我监控的能力。
3、强化自主学习方法的指导
从学习方法方面来对学生自主学习指导,是积极培养学生自主学习能力的关键。物理教师在物理教学中应该指导学生对知识进行有效的整合,构建完整的知识网络,教师可以从以下方面来强化自主学习方法的指导:强化学生预习指导,指导学生在有效的时间内进行学习控制。
4、物理知识系统化策略
在进行物理教学中,教师将点拨作为基点,以便让学生能从整体上对知识进行感知,确保将物理知识系统化,让学生学会对学习材料进行有效组织,让知识点成为各个小网点,视规律为基本的主线,建设新知识网络。例如在讲解《电》这一节的时候,教师可以让学生亲自动手,画出本节的知识结构脉络,以便学生能够从整体上把握知识。
(二)自主学习环境营造策略
在新课改的背景下,教师需要以组织者的身份在课堂教学中出现,为中学生打造宽松的自主学习环境,让广大中学生有权支配时间,正确能做到积极参与学习,提高自主学习的实力。
1、构建学生自主阅读的氛围
中学物理课本上出现的基本性知识,教师是没有必要将这些知识来灌输给学生。教师在实际的教学过程中,充分利用好多媒体,让学生对学习的内容产生浓厚的兴趣,进而激发学生进一步学习的欲望,真正变成“我要学”,比如在讲解《力和机械——杠杆》中,教师可以提这样一个问题“谁知道一根杠杆能撬起地球的实质吗?”,然后教师在指导学生去阅读相关材料,进而达到教学的目的。
2、建立学生自主讨论的环境
在进行中学物理教学中,教师应该去打造能充分尊重学生自尊心、能有效帮助学生树立自信心,营造有效推进学生发展的一个环境,形成和谐活跃的教学氛围。另外,在中学物理教学实验中,教师应该根据物理教学实验方面的需要,挖掘相关实验资源,便于学生在开展物理实验时,具有更大的探索空间,去体验学习带来的乐趣,激发学生继续学习的欲望,大力培养学生的观察能力、创新能力与分析能力。
3、选择形式多样并能进一步激发学生主动开展学习的教学模式
物理教师在开展实际教学的过程中,应该对教学模式进行恰当的选择,便于学生掌握更好的学习策略和促进学生自主学习能力提升起到了很大的作用。教师在开展教学设计时,不仅要考虑到教学内容,还要将重点放怎样去让学生真正去学习,真正让学生保持好学习的主动性。自主学习采用的教学模式,主要有“合作——引导教学模式”、“探索——讨论模式”等,所以,教师在开展具体物理教学的过程中,应该按照实际情况来选取恰当的教学模式,为学生能够真正进行不同形式的学习提供条件,让学生获取丰富学习体验,提升学生物理自主学习能力。
通过提问所接收到的语言反馈信息,比其它形式的反馈信息具有准确性、具体性、即时性和简洁性。它可以使教师当堂了解学生对知识的理解和掌握程度,从而及时地调控教学程序,改变教学策略,使学生能更加积极主动地参与教学活动。
2.提问可以提高学生听课的注意力
如果注意力集中,大脑中只有一个学习兴奋中心,听课效果就比较理想。学生在答问时精力集中,而在听讲时有时散漫。教师光靠静讲、维持课堂纪律来保证学生的注意力是达不到要求的,而应以授课的内容来吸引学生,用一个个由浅入深、循序渐进的"问号"来吸引学生的注意力,紧紧地把学生的思维钳住,激发学习兴趣,赋予学习动机。从而收到良好的教学效果。
3.提问可以让学生发现不足
对于一些重要物理概念,一般水平的学生往往以为自己能复述就算懂了,其实不然。物理概念是反映物理现象和过程的本质属性的思维形式,所以教师在课堂上要针对概念提出一些题意明确清楚的实际问题,诱发学生思考,帮助学生克服盲目的自满情绪,这样对提高学习效率、突破教学难点很有用。特别是在学生一般认为理当如此的地方,可提出与常规看法相悖的问题,展开深入讨论,培养学生的思维灵活性、独特性和创新意识。同时引导学生对已解决的问题,进行深入的探索,或以题目的本身提出疑问或变换题目的条件,来拓宽学生的视野,诱发学生发散思维,增强学生的应变能力,培养思维的广阔性和深刻性。
4.提问可以提高学生的语言表达能力和观察能力
学生思维能力的发展总是和语言分不开的,课堂提问便是培养学生正确地掌握学科语言表达能力的契机。如在教师做演示实验的过程中,采用边做边提问让学生回答的方法,培养学生的观察能力、想象能力和语言表达能力。
提问学生和由学生发问,可以通过对话培养学生善于提出问题的良好习惯。发现问题、提出问题也是一种重要的能力,教师应鼓励学生大胆设疑,对学生提出的问题,要冷静考虑,合理处置。
通过提问,教师可直接表达关心学生的思想情感。让学生体验学习的乐趣和发现的喜悦,有利于师生之间的相互沟通和信息交流。通过提问,能够发现作业、考试中的抄袭现象,以便在教学中及时解决。
二、现状及原因分析
根据笔者的经验,一届中难得有几个学生能主动提问,绝大部分学生基本上提不出问题。课改的深入使得科学探究已成为学生重要的学习方式,据笔者了解,科学探究中大多是由教师提出问题,学生再猜想探究,可以说学生薄弱的提出问题的能力,已大大影响学生探究能力的发展。什么原因使得学生不肯、不会提问呢?一般有下列三种原因:
1.学生就是有问题也不肯提出来,特别是好同学。学生普遍有这样的想法:我提出的问题会不会被同学们耻笑;我讲不清楚,老师会不会批评我;别人不提问我也不提……。
2.学生没有提问题的习惯,也不知道如何提出问题。由于长期应试教育的熏陶,学生已习惯于等着教师告诉答案,缺乏提问题的能力和习惯。
3.教师自身的因素:不重视;不知道怎么做;怕浪费时间;认为学生没有这个能力……。
三、如何培养学生提出问题的能力
1.从学生的心理入手,让学生敢问
学生只有认识到提出问题对人发展的重要性,从要我问到我要问,培养学生提出问题的能力才会得到内在推动。
(1)教育学生提出问题
教学中结合教材适时地向学生介绍一些著名科学家敢于提出问题,攀登科学高峰事例,这样从历史的角度说明提出问题的重要性。如:学重力时,给学生讲牛顿发现了万有引力的故事,启发学生,苹果从树上落下大家习以为常,牛顿却提出:为什么苹果会从树上落下?拉住苹果的力和拉住月球的力是不是同一个力?最后发现了万有引力。
从成材角度向学生说明提出问题的必要性。教育学生国家要实现现代化,要赶超世界发达国家,只有不断提出问题并解决问题才能实现。一个学生如果学习不主动,没有求知欲望,懒于思考,也就无创新可言,将影响个人的成长。提出问题能力的提高可以促使学生敢于质疑,善于提问,敢于挑战权威,积极主动去探索知识的奥秘,成为自觉的学习者。
(2)鼓励学生提出问题
学生提出问题需要勇气,这就要求教师在教学中要建立和谐的师生关系,营造一个良好的质疑氛围,激发学生提出问题的兴趣和勇气,教师要鼓励学生大胆地猜想,大胆地怀疑,提出自己的问题。
学生提出的问题要给予恰当的评价。对于不善于提出问题的同学及那些基础差、胆小的同学,一旦提出问题,首先应称赞其勇气,然后再帮助其分析,这样有利于树立他们的自信心,调动积极性;对于好问但总是抓不住要点的同学,不嘲笑、讽刺,而应耐心引导;对于提出好问题的同学,应鼓励其进一步的探索,大胆创新,让学生品尝质疑的乐趣,激发提问的热情。
碰到冷场时,教师对学生说一些鼓励的话。如:谁来试一下,说错了不要紧;爱因斯坦说过提出一个问题往往比解决一个问题更为重要;居里夫人说要敢于发表自己的观点。通过教师的鼓励,肯定会有学生响应,经常这样训练后敢于提出问题的学生会越来越多。如果教师由于不耐烦而直接提出问题,学生就失去一个很好的锻炼机会。
(3)让质疑成为学生的习惯
教育学生对各种权威不盲从,大胆质疑,敢于提出自己的问题和看法。养成爱问“为什么”的习惯,用疑问的眼光看待各种现象,探究我们不知道的自然规律。如:对课本进行质疑,课本在编写的过程中,考虑到学生的接受能力,有些概念、规律并不严密;对各种媒体进行质疑,有些报刊杂志经常犯一些科学错误,有意识让学生纠正;对权威进行质疑,如亚里士多德能撬动地球吗?判断王冠搀假是否属实;在习题讲评中质疑,该题是否有漏洞?考查什么知识点?……。
2.创设问题情景,让学生愿问
兴趣是最好的老师,是学生向上的原动力。教师应想方设法,设置各种情景,激发学生提出问题。科学探究的问题有三种:一是学生根据教师、教材或其它途径给出的问题进行探究;二是学生从所提供的问题中得到启发而提出的新问题;三是学生自己提出问题。毫无疑问,学生自己发现并提出的问题,最有兴趣、最有动力去深入探究。教师的指导工作,重点应该放在设计让学生发现并提出问题的情景上,而不是在设计问题本身上,应着力于培养学生发现问题的能力。这样有助于学生养成良好的思维习惯,勇于置疑、大胆创新。
(1)从课本插图提出问题
新教材有很多有趣的插图,让学生仔细观察细微处并比较与日常不同,再提出问题。如:在学习折射规律后,让学生看图“鱼在哪里?”学生会提出“为什么鱼叉要对准鱼的下方?”“是不是看见的鱼并不是实际的鱼?”从而激发学生探究的兴趣。又如:在学习凸透镜成像规律前,先让学生看摄影师倒立照相的图,学生会提出“是不是照相机成倒立的像?”
(2)从日常生活中提出问题
日常生活中很多现象与物理息息相关,这些现象天天呈现在我们面前,我们已习以为常。教师能够引导提醒学生关注这个大自然,必然能够激发学生的兴趣和无穷求知欲。如:学习声音的产生与传播,教师先播放自然界一些物体发声,然后教师问:“声音对于我们来说太重要啦,对于声音,你们想知道些什么呢?”
学生问题总结如下:声音是怎样传播的?什么是超音速?什么是立体声?月球上能不能听到声音?……。又如:讲温度计时,先让学生看昨天的天气预报。从天气预报中通过讨论,学生提出以下问题:气温为什么有高低?怎样判断气温的高低?什么是云、霜?它们是怎样形成的?风是怎样形成的?四级风有多大?……。
①从各种俗语中提出问题
五千年的文化沉淀,使民间流传着许多俗语,很多是有科学道理的。引导学生分析它并提出问题,学生兴趣很大。如:讲平面镜成像时,先让学生讨论俗语“水中月,镜中花”,学生提出以下问题:为什么水中有月亮?为什么镜子中有花?镜子中的花和实际的花为何一样?为什么水中捞不到月亮?……。讲密度时,先让学生讨论俗语‘油比水轻’,学生提出以下问题:为什么油会浮在水面上?油的质量一定比水小吗?教师通过引导让学生明确考虑油和水的质量,还要了解它们的体积,从而引入质量和体积关系的探究。
②从实验现象提出问题
教师可有意识设计一些有趣的实验,让学生通过仔细观察、比较,引导学生提出问题,并不断完善问题。如:讲改变内能的方法前,教师先做压缩引火实验,学生首先提出:“筒内为什么会有火花?”通过教师引导棉花燃烧说明什么,学生又提出:筒内温度为什么会升高?教师又提醒温度升高说明什么,最后学生提出:筒内内能为什么会增加?又如:做覆杯实验,学生提出:是什么把水托住?做筷子提起米杯实验,学生提出:是什么把米提起?
(3)通过自身体验提出问题
学生通过自己亲身做实验或参加活动、比赛,由于亲身体验,感受很深,学生也乐意提出问题。如:讲内能时,学生通过搓手,提出:手心为什么会发热?讲力的作用是相互的时,学生通过手弹课桌,提出:手为什么会疼?讲压强时,让一男一女二个同学比赛顶棍子,由于女同学顶的一端粗,女同学赢,从而提出:女同学为什么能赢男同学?通过分析发现输赢不仅跟力有关而且与受压的面积有关。
3.教会学生提出问题,让学生会问
“授人以鱼”,不如“授人以渔”,让学生掌握提出问题的基本方法。有人说:好的方法等于成功的一半。一个平庸的教师只会奉送真理,而一个优秀的教师则教人发现真理的方法。因此,学生只有掌握了发现问题的基本思维方法,才能从平常中看出异常,从普遍中发现特殊,从而不断地发现问题。
(1)掌握提出问题的一般方法
碰到某个物理现象,一般可从以下四个方面入手:由何(为什么)、如何(怎样)、若何(如果条件变了,将怎样)、是何(是什么)。如:做完真空中的闹钟实验,根据现象可提出:为什么听不到钟声?怎样才能听到声音?通入空气后能否重新听到声音?声音靠什么来传播?
(2)及时点评学生提出的问题
由于学生的差异,学生提出的问题参差不齐,有的层次比较低,有的比较有价值。当然教师应该以鼓励为主,承认学生有差异,但是并不是不加评论,教师应有价值导向,让学生明确哪个问题更有价值。最后进行小结,让学生体会如何提出有价值的问题。
(3)鼓励学生相互提问题
学生由于各种各样的原因不肯在全班同学面前提问题,但跟他同桌就不同了。在下课前五分钟,让学生根据本课内容相互提问。如还有不懂,再在全班同学面前提出来,往往会有意外惊喜。
(4)适当出一些探究题,设置一些情景让学生提出问题,检验学生提出问题的能力。
4.须注意的二个方面
(1)切忌急功近利。学生提出问题的能力,应该逐渐培养。开始时的问题可由教师直接提出,接着教师引导学生提出问题,最后由学生直接提出问题。
(2)与其整天抱怨学生启而不发,不如反思自己的教学方法。新课程要求我们改变观念,将教为主改为学为主。时刻牢记学生最好的老师是兴趣,最好的向导是脑中的问号,最大的动力是自信。
四、提问中常出现的一些误区及对策
有些教师在物理课堂教学中在提问方面可能存在这样一些误区:1)整堂课只管自己讲,不提一个问题,"满堂灌"。2)什么都要问,低级的、重复的、漫无边际的、模模糊糊的问题。3)所提问题与课堂教学的重点、难点距离较远,偏离了主题。4)只提好学生,不提差生;专提一小部分学生,冷落了大多数学生;或对差生进行惩罚性提问,给学生难堪。5)提问没有层次性,难易问题无阶梯。6)提问表达不言简意赅,有时不知所云,学生无法回答。7)对学生的回答不置可否,对学生的提问不理不睬。8)提问随意,东拉西扯,越扯越远。9)不能灵活应变,针对课堂气氛、学生的回答和反应,追问下去,扩大战果。等等。
针对上述问题,笔者认为提问中应处理好这样四个关系:1)点与面的关系。教育应面向全体学生,课堂提问应有较大的辐射面。既要照顾点又要照顾面,以点带面,培养优生,转化差生,达到共同提高。2)难与易的关系。教学内容有难有易,提问应当符合学生的认知水平和接受能力,对于较难的问题应力求深入浅出、化难为易,切忌过深过难而造成冷场。3)曲与直的关系。提问题不能只问"是什么"、"对不对",问题要富有启发性,否则学生会感到单调乏味。4)多与少的关系。授课时不在于多问,而在于善问、巧问。教师切不可为提问而提问。提问过多过滥,学生应接不暇,没有思考的余地,必然会影响他们对知识的理解和学习兴趣。提问过少,难以发挥学生参与教学的主动性,势必造成学生厌倦反感,效果必然很差。
五、提问对象的选择和时机的把握
在物理课堂教学中,多数情况下提问后要停顿一会儿。有经验的教师常在提问后环顾全班,一些非语言的暗示也可告诉教师,学生对问题的反应:如学生举手则表明他想回答这个问题。每当一个学生准备回答问题时,他便会嘴微张,身体稍前倾,眼睛也睁得更大一些,或许会抬起头微笑,这表明他对回答这个问题比较有把握;而对听到问题后低头或躲避教师的目光者,则可能他对这一问题不会。因此,在教师提出问题后停顿期间,要寻找这些表现。当学生对问题不能正确回答时,提示与探询是必要手段。对学生答案中出现的错误或不确切的内容,或者思维方法上的不足,要及时给以提示。要善于运用探询的方法帮助学生更深入地思考,给出更完整的答案,要运用追问、解释等帮助学生回答。最终达到满意的效果。
总之,培养学生会提问题的能力,是促进个体认知发展的重要途径,也是教会学生学会学习的方法之一。著名美籍华人杨振宁教授曾指出:“中国学生普遍学习成绩出色,特别在运算和推理方面比国外学生有明显优势,但中国学生最大的缺撼,就是不善于提出问题,缺乏创新精神。”让我们共同努力培养学生敢想、敢说、敢问、敢争论的精神,逐步提高学生的创新能力。同时,教师的课堂提问是一门学问,又是一门艺术,没有固定的模式,只要不断实践,不断摸索,就会提高自己的教学水平,充分发挥提问的教学功能。
参考文献
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一、认识信息
同样重要的信息,有的人善于抓住,有的人却漠然视之,这正是由于各人的信息意识强弱不同所致。信息,指的是当人们与外界接触时,有意无意所接受到的一些事物材料,有数字、图形、文字、影像、动画、数量关系等。如果能使学生对接受到的这些信息源加以分析、整理,主动获取自己所需的信息,或找到对自己有利的信息而后加以利用,则将促使他们关注周围的事物,沟通物理与生活的联系,大大提高他们的信息意识。
1、感知信息。信息意识形式有两种:一是被动接受状态,二是自觉活跃状态。前者指人们从社会的信息环境中被动地接受事先未料及的信息;后者指信息意识的觉醒状态,它促使人们制订信息活动计划,主动关心和了解各种变化,并做出相应的选择。物理教学时应力求促使学生从被动接受状态转化为自觉活跃状态,当他们面对一些信息时,能快速做出对信息的判断并引起思考。这样久而久之的训练,学生就能关注起周围的事物、外界的信息,并对信息加以描述、思考,体会到物理与信息的联系及价值。
2、评价信息。当信息出现在我们面前时,我们就应及时做出反映并思考,做出相应的判断,哪些信息是我们是了解,哪些是陌生的,如何评价各类信息?在物理教学时,应多让学生接触各种信息,并评价它们,如互相矛盾的信息,相互一致的信息,系统性的信息等,让学生在评价中提高自己的信息感悟能力。让学生从中选择条件再提出相应的问题。将大大提高学生评价各类信息的灵敏度及准确度。
二、感受信息
一个武侠小说迷,只要找到自己想看的武侠小说,便会津津有味地看下去,甚至于不吃不睡。物理教学时,就应尽可能增强学生的信息情感,培养他们类似于“武侠小说迷”的热衷情感,当他们多次从多方面感受信息时,便能形成某种持久、稳定的、反映心底需求关系的内心体验,这便是信息情感。当学生形成较稳定的信息情感时,便能产生巨大的信息热情,这将大大提高他们对信息的敏感性与兴趣性。1、对信息的敏感性。不同的人面对同样信息会有不同的态度,敏感性强的人,面对信息,即便是与知识结构相矛盾或不能解释的信息,他们会发出疑问:“这是为什么?”从而激发起好奇心和求知欲,进而去探索、实验,去求知、去寻找原因,他们对信息是热情的、欢迎的、敏感的,从而不断地促使自己知识结构的变化,物理教学时就应采用多种形式提高学生对信息的敏感性,便能提高对信息的敏感度,以便周密考虑问题。
2、对信息的兴趣性。兴趣是最好的老师,兴趣是一种持久的情感体验,人们的信息搜集活动是受信息需求驱使的,影响需求力量的大小主要是需求被意识的清晰程度——意识越明确,行动目标越清楚,信息活动的动机越稳定、持久、强烈,努力程度也就越高。在物理教学时,应有意识地设置各种情境,让学生在信息输入时产生浓厚兴趣,并能以较稳定、浓厚的兴致保持下去,从而以积极、热情的态度对待信息,这样将激发他们发出超常的智慧和高涨的热情,这样不仅学生提高学生的求知欲,还大大开阔了他们的思维。
三、利用信息
在信息时代,静态的知识不具有情报信息价值,只有对知识的新认识和深入挖掘,并进行动态处理,才能使其产生推动社会进步的巨大能量。认识和挖掘出知识的现实价值,并利用好它,这才是信息素质的最好体现。只有具有利用信息能力的人,才知道怎样组织知识,发现和使用信息,他们也才具有终身学习的能力。
1.1兴趣是学习的动力
在物理教学中,只有学生把学习看作一种快乐,是一种需要,在兴趣中学习,才会产生巨大的内动力,才会激发强烈的求知欲,智力和能力才会得到充分的发挥。
1.2兴趣是提高教学质量的基础
通常学生对学习物理产生兴趣,就能把所学的内容弄懂、弄通、弄熟、巩固。在日常生活中遇到的种种物理现象、物理问题时,就会联系到所学知识,这样就会加深理解,学习的自觉性就会更高,老师不去督促,他们也会自觉地完成老师布置的作业,甚至会自己做一些老师不布置的课外习题,遇到难题他们会找老师、同学共同商量解决。这样学生的学习情绪从原来的“要我学”变为“我要学”。如果学生对物理产生这样浓厚的兴趣,那么学习成绩肯定会提高,所以说“兴趣”与“质量”有着密切的联系,是提高教学质量的基础。
2.培养学生学习物理兴趣的策略
在教学中,培养学生的学习兴趣,应根据教材内容特点及学生的年龄,心理特征,寓教学于乐趣中来培养学生的学习兴趣,其方法如下:
2.1上好序言课,引发学习兴趣
上序言课要善于把握学生的好奇心,用一些生动语言将学生带到美好神奇的自然界及现实生活中去。例如:成熟的苹果为什么落向地面,而不会飞到太空去呢?下雨的闪电、打雷难道真是雷公、雷母吵架发怒,双方擂鼓、敲锣的声势?费劲流汗,汗水飘落下来吗?雨过天晴,一轮彩虹挂碧空。同学们知不知道彩虹是怎样产生的呢?选用一些精彩、新奇的演示实验来引发学生学习物理的兴趣,例如,可用茶杯装满水,然后盖上硬纸片,再倒置过来悬空而水不会洒到地面上。把新鲜鸡蛋放入烧杯的水中会下沉,连续向水中加盐并搅拌,鸡蛋会慢慢地浮上来。让学生一开始就感觉到物理这一门课又重要、又新奇、又有趣,产生一种跃跃欲试的冲动,为今后学好物理打下一个良好的心理基础。
2.2上好实验课,培养学习兴趣
实验对于中学生来说有很大的吸引力,因为实验可以将抽象知识变为较直观,可以将静变为动,将枯燥乏味变为形象生动有趣。有趣的实验课是可以诱发学生学习物理兴趣的必然途径,最容易使学生大脑产生兴奋。老师演示实验能引导学生的学习兴趣,但学生在观察实验时,自然也会产生自己动手的欲望,俗话说:“百闻不如一见,百看不如一试。”学生自己操作,亲自动手进行实验更能激发学生的学习热情。让学生多动手做实验,这不仅可以满足学生操作的愿望,更重要的是可以让学生不断体会到“发现”和“克服困难解决问题”获得成功后的喜悦,这样增强学习的信心和欲望。
2.3创设问题情境,激发学习兴趣
在教学中,精心设计一定环境引起学生新旧概念的冲突,从而感到原有知识的不足,造成认知的不协调,激发学生的疑惑,进而产生一种积极探索的愿望。如在上到牛顿第一定律这一教学内容时,教师可将小车轮子朝上放在桌上,问:“怎样才能使小车运动起来?”肯定有大部分同学说:“用力推小车就会运动起来。”教师边演示边问:“用手推小车,小车运动。当手停止推小车后,小车将处于什么状态?”学生都说静止。停止用力后,小车静止,让学生提出看法:你认为物体运动的原因是什么?学生一致认为,力是使物体运动的原因。将小车正放桌上,轮子朝下,用手推动小车达到较大速度时,使手与小车脱离后,小车仍继续向前滑动一段路程。问:“没有力的作用,小车为什么仍然运动?”这样一来,引起学生认知的矛盾冲突,就象一石激起千重浪,同学们兴趣盎然,急于知道答案,学习兴趣就会激发起来。
2.4重视引导知识的应用,提高学习兴趣
引导学生运用物理知识解释物理现象,解决实际问题,使学生感到学有所得,学有所用。这不但巩固学生的知识,而且也能激发学生的学习兴趣。例如讲授“电能表”这一内容后,可以布置学生回家认真看家里的电能表结构及电线接法,一个月家里用多少度电。讲授“家庭电路”这一内容后,还可以布置学生给家里安装一个电灯等作业。使学生在实践中,能够用所学知识解决实际问题的机会,使学生真正感受到知识的作用是极为广大,从而提高他们学习积极性。
2.5用风趣的语言,深化学习兴趣
教学是一门语言艺术,语言应体现出机智和俏皮。例如,在讲摩擦起电时,给学生打比方,摩擦起电的原因,好比我们学校各个班都是一张长的桌子两位同学同坐,如果同桌间发生摩擦吵架,一个同学由于生气跑到另一个班的教室里,这样我们班就有一位同学单独坐,那位跑到另一个班的同学也是单独坐。这时相当于两个班都带了“电”。通过教师教育后,他(她)们和好,那位同学又回来了,他(她)们又同坐了。这时两个班处于中和状态,不带“电”了。则摩擦起电与此相似,原来,物质内部的正、负电荷是一对一对存在,这时物体不显电性。当两个物体互相摩擦后,不同物质的原子核束缚电子的本领不同,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上,失去电子的物体因缺少电子而带正电,得到电子的物体因有了多余的电子而带等量的负电,摩擦起电就是使正、负电荷分开,使物体带多余正电荷或负电荷。如果带等量异种电荷的两物体互相接触时,正、负电荷又结合,这时物体不带电,处于中和状态。语言生动风趣,不但能活跃课堂气氛,而且加深学生对知识的记忆,同时能进一步激发学生学习兴趣。
2.6讲述有趣的物理现象,物理家的故事,增强学习兴趣
如果教师能结合物理教学,把课堂内容故事化,定能加深所学内容的理解,从而增强学习兴趣。如在讲“机械运动”一节,在引入课题时,讲述了第一次世界大战期间,一名法国飞行员2000米高空飞行时,从脸旁抓到一颗飞行的德国子弹,而飞行员却“安然无恙”的故事,会让学生感到好奇。在讲授“大气压”时,从故事引入:1654年5月8日,德国马德堡市的市长格里克,他把两个直径三十多厘米的空心铜半球紧贴在一起,用抽气机抽出球内的空气,然后用两队马向相反的方向拉两个半球,“连16匹马都不能把它们拉开,或者只有费了很大的劲才能拉开它们。”市民问:“什么力量把它们压合得这么紧呢?”市长回答说:“空气产生的大气压力。”如果将铜半球上的阀门拧开,空气经阀门流入球内,用手一拉球就开了,这就是著名的马德堡半球实验。通过讲述这一故事,学生对大气压力真有那么大产生怀疑。为了证明它的真实性,他们就要努力学习这一内容。
2.7教育学生常留心观察现实生活中的物理现象,巩固学习兴趣
物理学是以观察和实验为基础的科学,大多物理定律和规律都从观察中发现的。例如,牛顿通过对苹果落地的思索,发现了万有引力定律;伽利略通过观察吊灯的摆动发现了单摆的等时性。通过举例,引导学生经常观察实际生活中的物理现象。例如,冬天,在干燥季节里,在黑暗中脱下化纤衣服,往往能看到火星闪烁,这是为什么呢?又如,冰棍“冒”出白气是向上飘还是向下飘?通过引导,学生会在生活中发现各种各样的物理学现象,在学生的头脑中不断形成许多尚未解决问题的悬念,从而唤起学生强烈的求知欲,学习兴趣就会不断提高和巩固。
参考文献
[1]符远翔.《物理教学中激发学习兴趣的五种途径》广西教育,2004年7、8期
1.1主要仪器与试剂LB962型化学发光分析仪
(德国伯托公司);白色96孔板(美国康宁公司)。鲁米诺(Sigma-aldrich公司);8-羟基喹啉(Sig-ma-aldrich公司);FeCl3(Sigma-aldrich公司);过氧化氢(30%,Sigma-aldrich公司);ATP生物发光检测试剂盒(ENLITEN,美国普洛麦格公司);实验用水均为经Milli-Q(Millipore公司)纯化的超纯去离子水。实验中所用试剂均为分析纯。
1.2实验方法
1.2.1储备液的配制
鲁米诺储备溶液:称取一定量的鲁米诺溶于1mol/L的NaOH溶液中,配制成1×10-2mol/L的鲁米诺储备液,储存在棕色瓶中,避光4℃保存。8-羟基喹啉储备溶液:称取一定量的8-羟基喹啉溶于0.1mol/L的HCl溶液中,配制成1×10-2mol/L的8-羟基喹啉储备液,4℃保存。Fe(III)标准储备溶液:称取一定量的烘干恒重的FeCl3溶于pH2.5的HCl溶液中,配制成1×10-3mol/L的Fe(III)标准储备溶液,其摩尔浓度通过硫代硫酸钠滴定法准确确定,通过GBW(E)081235硫代硫酸钠滴定溶液标准物质进行溯源。ATP标准储备溶液:称取一定量的ATP标准物质候选物溶于无ATP水(ATP生物发光检测试剂盒自带)中,配制成1×10-7mol/L的ATP标准储备液,-20℃保存。作为实验室研制的标准物质候选物,需要按照ISO导则35要求,摩尔浓度经过8家单位联合验证,并经过一系列均匀性、稳定性的考查。
1.2.2工作溶液的配制
鲁米诺工作溶液:用纯水将鲁米诺储备液稀释成1×10-3mol/L的鲁米诺工作溶液(其中NaOH的摩尔浓度为0.1mol/L)。8-羟基喹啉工作溶液:用纯水将8-羟基喹啉储备溶液稀释成1×10-3mol/L的8-羟基喹啉工作液(其中HCl的摩尔浓度为0.01mol/L)。Fe(III)标准工作溶液:用pH2.5的HCl溶液将Fe(III)标准储备溶液逐级稀释成Fe(III)标准工作溶液(1×10-4mol/L,3×10-5mol/L,1×10-5mol/L,3×10-6mol/L,1×10-6mol/L)。过氧化氢溶液:取一定量体积分数为30%的过氧化氢,用水稀释至1%,用时现配。ATP标准工作溶液:用检测缓冲液(ATP生物发光检测试剂盒自带)将ATP标准储备溶液逐级稀释成ATP标准工作溶液(1×10-8mol/L,1×10-9mol/L、1×10-10mol/L,1×10-11mol/L),现用现配。
1.2.3实验方法
1)化学发光标准体系的建立
化学发光反应动力学检测:在1.5mL离心管中分别依次加入以下溶液,立刻将该离心管放到化学发光分析仪中,进行动力学检测,每秒取一个点,检测时间共100s。①10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLpH2.5的HCl溶液(相当于10μLFe(III)标准工作溶液)、85μLpH2.0的HCl溶液(相当于85μL8-羟基喹啉工作溶液);②10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLFe(III)标准工作溶液(3×10-5mol/L)、85μLpH2.0的HCl溶液(相当于85μL8-羟基喹啉工作溶液);③10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLpH2.5的HCl溶液(相当于10μLFe(III)标准工作溶液)、85μL8-羟基喹啉工作溶液;④10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLFe(III)标准工作溶液(3×10-5mol/L)、85μL的8-羟基喹啉工作溶液。8-羟基喹啉的用量对体系发光值稳定性的影响:在10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLFe(III)标准工作溶液(3×10-5mol/L)中分别加入不同体积的8-羟基喹啉工作溶液,并用pH2.0的HCl溶液将体系补足205μL,立即检测当前发光值。pH对体系发光值稳定性的影响:在1.5mL离心管中依次加入10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLFe(III)标准工作溶液(3×10-5mol/L)、85μL的8-羟基喹啉工作溶液,利用HCl或NaOH调整体系的pH值,立刻将该离心管放到化学发光分析仪中检测当前发光值。反应介质对体系发光值稳定性的影响:在1.5mL离心管中分别加入50μL的Tris-HCl、H3BO3-KOH、Na2CO3-NaHCO3和B-R缓冲溶液,然后分别依次加入10μL鲁米诺工作溶液、100μL过氧化氢溶液、10μLFe(III)标准工作溶液(3×10-5mol/L)、85μL的8-羟基喹啉工作溶液,立刻将该离心管放到化学发光分析仪中检测当前发光值。
2)生物发光标准体系的建立
用ATP标准物质代替ATP生物发光检测试剂盒中的ATP校准溶液,采用试剂盒中的其他溶液建立生物发光标准体系:首先,将10μL检测缓冲液加入有100μL荧光素/荧光素酶试剂的1.5mL离心管中,立刻将该离心管放到化学发光分析仪中进行检测,作为背景信号;然后,将10μLATP标准工作溶液加入有100μL荧光素/荧光素酶试剂的1.5mL离心管中,立刻将该离心管放到化学发光分析仪中进行检测。
2结果与讨论
2.1化学发光标准体系的建立
鲁米诺(3-氨基邻苯二甲酰肼)是最常见的化学发光试剂之一,具有发光效率高、结构简单、容易合成、水溶性好等优点;在碱性条件下,鲁米诺被氧化剂(如过氧化氢)氧化后能发出波长425nm的蓝光。在不同体系中,鲁米诺发光形式不同:金属离子-过氧化氢-鲁米诺体系是闪光型发光;辣根过氧化物酶(HRP)-过氧化氢-鲁米诺体系[9-10]是辉光型发光。HRP-鲁米诺体系虽是辉光型发光,但生物酶的活性很难控制和复现,不适用于仪器的计量校准。本文将8-羟基喹啉(8-Ox)引入鲁米诺-过氧化氢-金属离子体系中,实现发光方式由闪光型到辉光型的转变,建立了发光强度稳定的鲁米诺-过氧化氢-铁(III)-8-羟基喹啉化学发光标准体系。
2.1.1添加8-羟基喹啉
初步实现稳定辉光型信号鲁米诺在碱性溶液中,与OH-反应生成阴离子,该阴离子被某些氧化剂氧化产生氨基邻苯二甲酸根离子,氧化过程中产生的化学能被氨基邻苯二甲酸根离子吸收,使其处于激发态,回到基态时发出波长为425nm的光,Fe(III)可以催化该反应过程,增强化学发光信号,而8-羟基喹啉可以与Fe(III)络合,从而起到稳定剂的作用。不同体系中鲁米诺-H2O2的发光情况,其纵坐标为相对发光强度(RLU)。曲线a说明鲁米诺与H2O2混合后,被H2O2氧化并发光,刚开始发光值缓慢上升,随着反应物的消耗,发光值开始缓慢下降,发光形式呈现一个较平缓的闪光;曲线b说明在鲁米诺-H2O2体系中加入了Fe(III)之后,加速了鲁米诺与H2O2反应,因此一开始体系的发光就达到了最大值,之后随着反应物的快速消耗,发光值也急速下降;曲线c说明当在这个体系中加入8-羟基喹啉,Fe(III)与其络合,保证了在碱性条件下Fe(III)的稳定性,使化学发光反应变成非常平稳的辉光型,在100s内发光值的相对标准偏差仅为1.1%。曲线d是没有Fe(III)的空白对照实验。
2.1.2优化反应体系的稳定性
为获得稳定且容易操作的化学发光反应体系,选择了10μL鲁米诺工作溶液(摩尔浓度为1×10-3mol/L)和100μL过氧化氢溶液(体积分数浓度为1%)的基础上,考察8-羟基喹啉的用量、反应体系最终pH和反应介质3个方面的因素,最终确定了该化学发光体系优化浓度比例。
1)8-羟基喹啉的用量对体系发光值稳定性的影响
随着向体系中加入8-羟基喹啉工作溶液的增多,体系的发光值持续降低,直到当加入50μL8-羟基喹啉工作溶液,体系的发光值不再随着8-羟基喹啉加入量的增加而降低。在仪器计量工作中,可以选择加入50~85μL8-羟基喹啉工作溶液,此时8-羟基喹啉的体积对发光强度的影响最小。在后续实验中,选择65μL作为优化的8-羟基喹啉加入量。
2)反应体系最终pH对体系发光值稳定性的影响
鲁米诺的化学发光反应需要OH-的参与,因此体系的pH也是影响发光值的重要因素之一。当pH>10.0,体系的发光值会随着pH增大而呈指数增加,体系不容易控制;当pH值在8.80~9.60范围内,体系的发光值增长比较稳定,可以满足仪器计量检定中操作方便的需求。
3)缓冲体系对体系发光值稳定性的影响
考察了相同浓度的Tris-HCl、H3BO3-KOH、Na2CO3-NaHCO3和B-R缓冲溶液对鲁米诺-过氧化氢-铁(III)-8-羟基喹啉化学发光体系的影响,发现Tris-HCl中化学发光信号最为稳定,故选择Tris-HCl缓冲溶液;最终体系定为:加入50μL0.05mol/L的Tris-HCl缓冲溶液,pH=9.10。通过对8-羟基喹啉的用量、反应体系最终pH和反应介质3个方面的考查,确定了化学发光分析仪计量用鲁米诺-过氧化氢-铁(III)-8-羟基喹啉体系,其用量分别为:10μL摩尔浓度为1×10-3mol/L鲁米诺工作溶液(pH13.0)、100μL体积分数为1%过氧化氢溶液、65μL摩尔浓度为1×10-3mol/L8-羟基喹啉工作溶液(pH2.0)、和50μL0.05mol/L的Tris-HCl缓冲溶液(pH=9.10)。此时化学发光强度与Fe(III)的摩尔浓度具有很好的线性关系。
2.2生物发光标准体系的建立
在众多生物发光体系中,ATP-荧光素-荧光素酶发光体系应用最为广泛,ATP检测也经常被业内用于化学发光分析仪灵敏度的衡量指标。其原理是:荧光素酶在有氧条件下,可以和荧光素结合后催化ATP转化成AMP(磷酸腺苷),同时释放出光子(波长562nm),发光效率高,而且发光强度与ATP含量呈很好的线性关系。为了统一仪器灵敏度的评价方法,我们研制了ATP标准物质,并结合商品化ATP检测试剂盒,建立了一套稳定可靠的ATP生物发光标准体系,用于化学发光分析仪的计量校准。
2.3生物化学发光标准体系
在仪器计量校准中的应用最终将化学发光标准体系和生物发光标准体系联合,共同对化学发光分析仪进行计量校准研究,对仪器的计量性能进行全面的考察:采用鲁米诺-过氧化氢-铁(III)-8-羟基喹啉化学发光标准体系对伯托LB962型化学发光分析仪的测量重复性、交叉污染和线性相关系数的计量特性进行评价;采用ATP生物发光标准体系作为标准光源对伯托LB962型化学发光分析仪的灵敏度的计量特性进行评价。
2.3.1测量重复性
以1×10-5mol/LFe(III)标准工作溶液进行测量,重复测量6次,相对发光强度值分别为302579,298800,321145,299523,338856,356041,计算其相对标准偏差为7.4%,即为仪器的测量重复性。实验数据说明仪器测量重复性较好;同时也说明建立的化学发光标准反应体系发光值稳定,完全可以用于仪器测量重复性的计量特性的评价。
2.3.2交叉污染测量中心孔
(样品位置,1×10-5mol/LFe(III)标准工作溶液)发光值I0和周围孔发光值I0i,如表1所示,周围孔发光值的平均值与中心孔发光值之比的百分数即为化学发光分析仪的交叉污染。由实验数据可以看出,中心孔的发光对周围孔发光影响很小,仪器的交叉污染仅为0.02%,与仪器的出厂指标无明显差异;同时证明了我们建立的化学发光标准反应体系可以用来评价仪器的交叉污染的计量特性。
2.3.3线性相关系
数采用化学发光标准体系对0,1×10-6,3×10-6,1×10-5,3×10-5,1×10-4mol/LFe(III)标准工作溶液进行测量,考察仪器测量线性相关系数,以检测发光值信号减去本底信号得到的相对发光值ΔI为纵坐标(本底信号为Fe(III)摩尔浓度为0时的发光值),Fe(III)的摩尔浓度为横坐标绘制标准曲线,Fe(III)在1×10-6~1×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系:ΔI=2×1010C-22396,线性相关系数r=0.9986。使用ATP生物发光检测试剂盒对0,1×10-11,1×10-10,1×10-9,1×10-8,1×10-7mol/LATP标准工作溶液进行分析,考察仪器测量线性相关系数,以相对发光值Δ(IΔI为检测发光值信号减去本底信号,本底信号为ATP浓度为0时的发光值)为纵坐标,ATP的摩尔浓度为横坐标绘制标准曲线。ATP在1×10-11~1×10-7mol/L范围内呈良好的线性关系:ΔI=7×1012C+550,线性相关系数r=0.9999。采用化学发光标准反应体系和生物发光标准反应反应体系评价仪器的线性相关系数分别为0.9986和0.9999,说明仪器的线性相关系数的性能指标较好;这两种反应体系均能评价仪器的线性相关系数的计量特性。
2.3.4灵敏度使用
ATP生物发光检测试剂盒对空白溶液的本底信号进行测量,平行检测11次,本底信号相对发光强度分别为29,34,32,34,40,47,37,42,34,39,32,计算检出限(3×S/N)为2.24×10-16molATP(100μL样品体积),即为化学发光分析仪的灵敏度,达到仪器的出厂指标,说明ATP生物发光标准反应体系可以用来评价仪器的灵敏度的计量特性,统一了化学发光分析仪灵敏度的表示方法。
3结束语
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。
课程理论告诉我们,课程牵涉到各种价值取向。目前社会上各种不同的价值取向已经开始对学校课程产生了较大的影响,教育者若要在价值日渐多元的社会形势下担负起课程价值整合和实现的使命,必须成为理性的行动者。生物学科教育价值可从学科教育价值关系中的主体(社会需要、个体需要)和客体(生物学科教育价值属性)来分析。
生物学科教育本身亦具备其特有的价值属性。除了生物学基础知识和基本技能的学习、培养外,它在唯物观点、辩证统一观点培养,用动态、变化、发展的观点观察研究自然的思想方法的培养,创造性思维培养等方面,有独到的价值属性。此外,由于生物科学与人及自然界的紧密联系,生物学科教育在STS教育,以及科学教育,尤其是科学价值观培养方面,有其独特的价值属性。
二、生物学科教育价值的实现
作为中学教育第一线的教师,我们不能左右生物学科在中学课程体系中的设置及教学总体要求,但我们可以通过生物学科教育价值的整合,在基础知识、基本能力教育培养的基础上,通过生物学科教育的改革实践,在充分实现生物学科教育价值上有所作为。
(一)小课堂、大自然、大社会
让生物课的课堂成为“小课堂、大自然、大社会”是生物学科实现其教育价值的基础。一本生物教材的信息量是有限的,且很多信息是滞后的,其知识相对也是基础的。教材不经教师精心处理,教法、教学模式不经教师精心设计,不把教与学的知识、内容融入自然、融入社会,不把运动的、变化的、活生生的生命及生命现象,尽可能多地直接或间接地呈现给学生,让学生“触摸”,生物课将不是真正意义的生物课,其本身亦将缺乏生命力。
因此,在生物课堂教学过程中,我们要重视以下几个问题。
1.精心设计好教学媒体的应用,尽可能多地给学生呈现实物、标本、模型,充分运用现代教育媒体,尤其是电视、录像、影碟、多媒体电脑等。现代教育媒体辅助生物教学,除了能提高课堂教学效率,提供一定的交互性外,更明显的是它可以让学生获得书面教材无法出现的声像信息。
2.让书面教材无法承载的或是变化、发展了的有关生物科学知识,以及与生命科学有关的自然、社会知识、材料经过精心筛选后再进入课堂。
3.以各种生物兴趣活动、社会实践等形式,让学生到大自然、到大社会中去观察、调查、实验,从爱护一草一木,饲养小动物到参与生物科技活动,使其体验到生物科学知识、技能之于人、自然、社会的价值。
(二)培养生物学科基本观点
生物科学中,有许多朴实而又博大的基本观点。这些基本观点不仅对学好生物学有非常关键的作用,而且能对学习者的求知、生活、做人等都有指导价值。教师必须充分地利用每项生物教学活动,让学生在学习过程中,逐步明确、认同、确立这些基本观点。
1.唯物的观点。一切生命和生命现象都有其物质基础:生命起源的物质性——最初的生命是由非生命物质在极其漫长的时间内,经过极其复杂的化学进化过程演变而成的。生命的物质性——C、H、O、N、S、P等元素组成了核酸、蛋白质等化合物,这些化合物构成了生物体结构和功能的基本单位——细胞。生命现象的物质性——生物的新陈代谢、生长、应激性、生殖发育、遗传变异等一切生命现象、生理过程均可给以物质基础上的解释。
2.动态、变化、发展的观点。组成生物的物质、生物体本身、生物界都是在不断的运动、变化、发展的。生物的组成物质是动态变化的——生物体的新陈代谢使生物体每时每刻进行着新旧更换。细胞和生物个体是动态、变化的——他们都有一个发生、成长、衰老、死亡的动态变化过程。细胞和生物个体的结构与生理、生物和环境的关系等也是动态、变化、发展的。
(三)培养创造性思维
创造性思维是创造力的核心,它是指改组已有知识、经验,从而产生新颖的、具有社会价值的成果的思维。其特征是具有高度的主动性与积极性、独特性与求异性、流畅性与变通性、抽象性与形象性的统一,逻辑性与非逻辑性的统一。结合这些特征及生物学科教学的特点,我们可以建立培养学生创造性思维的有效途径和方法。
1.充分重视教师主导、学生主体的思想,努力实现课堂教学民主。课堂教学民主是师生共创的,符合“主导主体”思想,存在于课堂教学中的师生间的平等、互助、参与、进步的“精神民主”。它可以创设出一种民主、和谐、开放的课堂气氛,极大地调动学生学习的积极性、主动性,大胆地思考、质疑和创新。根据课堂教学民主化思想,生物学科教学可以结合教学内容,灵活运用其两大主要形式,即直接式和间接式教学,开展课堂教学改革实践:教师的直接指导可以在前,起开路带头作用,可以在教学过程中,起辅助学习作用,也可以在后,发挥点拨、解惑答疑作用;教师也可以应用不明示的、非命令式、非结论式、不作详细指导的间接指导;教师可以讲,可以不讲,可以多讲,也可以少讲。
2.创设问题情境,培养创造性思维方法。从心理学角度,可以抽引出许多种创造性思维的方法,具有普遍性意义的有:发散思维法、集中思维法、逆向思维法、侧向思维法、治弱思维法、统摄思维法、组合思维法、辩证思维法等。生物教学中,这些思维方法的培养途径很多,其中创设问题情境,通过探究、分析、归纳、综合、推断等过程,是最基本最重要的途径。
3.加强观察、实验和实践活动。生物科学是一门以观察和实验为基础的科学。在生物学科教学中,创造思维的培养离不开观察、实验和实践活动。在生物教学过程中,我们须十分重视课内外的观察、实验教学和实践活动,结合教材内容和教材有关观察、实验和实践活动,师生共同设计、开展验证性实验、探索性实验、平行实验、反向实验及有关生物科技活动,让学生学习如何去有意、有效、有发现地观察,如何规范、科学、有创造性地进行实验和实践活动,学会完整科学地设计实验、分析实验结果,并积极开展思维活动,发展创造思维、培养创新能力。