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生物科学的发展史是一部不断对生命活动规律进行探索创新的历史,无数的科学探索留下了大量的经典生物实验,这些经典实验蕴涵科学家独具匠心的科学思维和巧妙的实验设计方法。可以看出,生物科学史蕴含着丰富的科学思想、科学方法、科学世界观以及科学精神、科学态度等内容,因而具有很高的教育价值。生物科学史的学习不仅是《普通高中生物课程标准(实验)》的明确要求,也是教师教学实践中的切实需要。
案例教学是根据一定的教学目的,选取合适的案例贯穿于教学过程,来组织学生进行分析、讨论、研究等,通过生生、师生之间的互动,以达到锻炼学生的能力及形成良好的的个体品质的教学方法。将生物科学史融于生物课堂中,进行案例教学,旨在提高学生学习生物的兴趣和生物科学的素养,同时能有利于提高学生信息搜集、提取和分析的能力以及简单的科学实验设计能力。
1 生物科学史在生物教学中的作用
1.1 利用生物科学史提高学生的科学素养
生物科学素养是公民科学素养构成中的重要组成部分。生物科学素养是指公民参加社会活动、经济活动、生产实践和个人决策所需的生物科学知识、探究能力以及相关的情感、态度与价值观。提高每个学生的生物科学素养是生物学教学实施的核心任?眨?也符合新一轮生物学课程改革所倡导的理念。
生物科学史中记载着科学家的生平事迹,从中挖掘科学家的科学态度、科学精神和科学世界观,把它们渗透到生物教学中,对培养学生的生物学素养乃至科学素养和人文素养都具有积极的教育意义。学生置身于科学史的氛围中进行领悟和体会,获取丰富而有趣的知识营养,体验严密的逻辑思维过程和解决问题的思想方法,并在厚重的历史感中体会前人的智慧,从而提高自身的生物科学素养。
1.2 利用生物科学史培养学生的探究能力
生物科学史就是科学家探究生物学知识的科学过程史。生物科学每一个知识点的产生过程,就是一个科学探究的过程。如发现问题、提出问题、作出假设、逻辑推理、检验假设、分析结论、交流评价等,是对学生进行科学方法训练的良好素材。学习生物科学史有助于学生了解每个知识点的来龙去脉,而且可以从其中一些典型事件中学习到科学家的科学探究方法。这样不仅可促进学生深刻领会生物科学理论的论点,还能使学生在亲身体验科学探索的过程中接受科学方法的训练,形成一定的探究能力。
2 案例教学在生物教学中的应用价值
2.1 案例教学有利于学生对生物学知识的建构和内化
生物学基础知识包括基本的生物学概念、原理和规律,案例教学法通过呈现案例情境材料,经过分析与讨论,不仅能帮肋学生获得这些知识,更重要的是能将所学的知识进行内化,建构到原有的知识和经验中去,利于学生获得更深层次的知识即“隐性知识”。而在以教师讲授为主的传统课堂中,学生尽管能够记在所学的生物学理论知识,但这仅仅是停留在书本上的理性思维的认识和收获,是一种单一的、静成的、孤立的抽象知识,充其量也就是一种“显性知识”。
2.2 案例教学有利于培养学生的合作精神和与人沟通的能力
可以说,现代科学技术的发展都是人们合作的结晶,这在生物科学史上有很多例子,最经典的是美国生物学家沃森和英国生物学家克里克从1951年~1953年两年间在英图剑桥大学实验室里亲密的合作,最终揭示了生命最本质的奥秘――DNA双螺旋结构,具有划时代的意义。但是在传统的课堂教学中,培养学生这种能力的机会不多,且较多地停留在口头层面上,如果处理得不好,很可能变成一种生硬地说教,而案例教学的过程正是一个人际沟通、交往与合作的过程。因为小组合作是案例教学的主要组织形式,为了达到共同的学习目标,小组成员之间必须学会相互理解、彼此尊重和信任。
2.3 案例教学有利于培养学生的问题意识和分析问题、解决问题的能力
问题意识是创新的起点和发端,没有问题意识就不会有发明和创造。而在案例教学过程中,教师是通过案例的呈现创设一个个具体的问题情境,课堂教学就在学生围绕这些问题展开分析、小组讨论、提出方案中进行。学生通过分析案例中所涉及的各种各样的生物学问题,潜移默化地便逐步学会了如何分析问题、解决问题以及科学的思维方式。
3 结合生物科学史的案例教学过程
3.1 选择合适的生物科学史撰写案例
案例撰写是教师在课前必须要完成的准备,也是搞好案例教学的重要环节。首先,教师要确立教学内容,并收集与此相关的生物科学史内容的案例素材。因为要编写高质量的生物案例,就要有充足的案例素材。其次,教师要分析学生现有掌握的知识水平,结合相应的科学史内容在整个生物教材中地位,制定这个课时的课堂教学目标。确定教学目标是生物案例撰写过程中的一个重要步骤,为从案例素材的筛选与取舍到最终形成案例的整个过程指明了方向。然后,仔细阅读、分析案例素材,紧密结合生物学的教学内容,并联系学生的实际情况,对案例素材作必要的筛选、修改工作,使呈现在学生面前的案例文字简明扼要、不过于冗长,以免增加学生的阅读负担。最后,在充分考虑学生已有的技能和知识背景,教师结合一些能引起学生兴趣并能产生思考、讨论的问题,写出组织教学案例。
例如,在对光合作用发现史组织教学案例时,教师可先罗列光合作用的背景描述,并整理光合作用的研究历史,将不同科学家的探究过程、实验结果、分析结论一一对比,找出光合作用研究进展的方向,同时根据生物课程目标确立光合作用发现史的知识、能力、情感的教学目标,最终撰写出光合作用发现史的教学案例。另外,教师也可以根据科学家们的实验情景进行问题的设计及讨论,丰富案例内容。
3.2 在课堂中实施生物科学史的案例教学
在课堂中对生物科学史的案例教学进行完美实施是体现案例教学的真正价值所在。撰写好的案例是进行生物科学史教学的保证,而在课堂中合理地分配教学时间,巧妙地应用教学技巧,适当地辅助教学手段,是真正落实生物科学史案例教学的关键。在教学过程中,如何体现科学家们的求真精神,如何展示前人在追求科学真理时的坚持,如何把握学生们的情感体验,是教师们必须要重点关注的。
在遗传物质发现史的案例教学过程中,教师可以借助达尔文的《物种起源》提出人们对遗传和变异的机理开始了理性的认识,随之与学生一起重温科学家的实验过程,体验他们所做的实验,感受伟大的发现。在讲述格里菲斯、艾弗里的体内、体外转化实验,在描述赫尔希和蔡斯探究噬菌体侵染细菌的过程,简单的叙述是不足以展示当年科学家们的那种持之以恒的探索精神,所以教师得有效地利用、整合各种教学资源,合理地、有条不紊地呈现。问题适宜时机的导入、实验表格的设计、各种多媒体辅助的支持以及师生间互动模式的合作,都是将案例教学实实在在在课堂上实施的手段。
3.3 总结、反思、完善,以形成一个成熟的案例
一个成熟的案例并不仅仅是一两堂课的教学实施就能形成,没有及时的总结、反思,?]有一个案例的多次反复的教学实施,没有不同案例之间在教学过程中的对比,是不可能获得一个成熟、完善的案例。
为更好地构建以学生为中心的教育教学体系,激发和调动学生的学习积极性、主动性和创造性,根据《北京林业大学本科生转专业管理办法(修订)2021》之规定,制定生物科学与技术学院本科生转专业工作方案如下:
一 转专业领导小组
组 长:王士永 林金星
成 员:张柏林 陆 海 李香云 高 琼 翁 强 高述民 何晓青
夏新莉 杨海灵 李 云 荆艳萍 孙爱东 徐桂娟
二 资格审核条件
对拟转入学生进行资格审核,由学院教学办公室负责初审,结果上报学院转专业领导小组审核确定。按学校文件规定,大一转专业学生一般应转入同一年级,大二转专业原则上降级转入。学院对不同专业转入学生的资格审核条件如下:
1.生物科学类专业:
① 转入学生均进入大一年级;
② 接收全校大一学生、生物技术专业大二学生转入;
③ 身心健康;
④ 无色弱、色盲;
⑤ 外语为英语语种。
2.生物技术专业:
① 只在大二第二学期接收生物科学专业学生(不降级)转入;
② 身心健康;
③ 无色弱、色盲;
④ 外语为英语语种。
3.食品科学与工程专业:
① 转入学生均进入大一年级;
② 接收全校大一学生、工科大二学生转入;
③ 身心健康;
④ 无色弱、色盲;
⑤ 外语为英语语种。
4.生物技术(中加合作项目)专业:
① 转入学生均进入大一年级;
② 接收全校大一学生、生物技术大二学生转入;
③ 身心健康;
④ 无色弱、色盲;
⑤ 外语为英语语种,且大一英语期末成绩高于90分。
三 考核内容及方式
学院组织转专业复试工作小组,由学院教学副院长任组长,专业负责人、教研室主任等任小组成员组织面试,形式为口试,内容及评分标准为:
1.表达能力测试,10分。
1)由申请者用英语作自我介绍,
2)阐述转专业目的、学习计划等,可用英文或中文介绍。
2. 思想道德素质测试,10分。
由党、团委的教师进行随机提问,根据回答情况打分。
专业知识面及素质测试,10分。
由面试小组成员进行随机提问,根据回答情况打分。
累计考生的3项成绩总分,进行排序,择优录取,名额录满为止。
四 转专业程序
参考教务处《北京林业大学本科生转专业管理办法(修订)2021》中的程序办理。
其他未尽事宜均参考教务处《北京林业大学本科生转专业管理办法(修订)2021》。
生物科学与技术学院
实验室的结构设施及安全设备
《病原微生物实验室生物安全管理条例》根据病原微生物对人或环境的危害程度,将微生物检测实验室分为Ⅳ个级别的生物安全实验室。而我们检验科面对未知疾病的标本,则无法预先判断标本中所带的致病微生物的高危程度,更难确定哪种类型的检测应该在哪级微生物安全实验室中进行。因此,医院检验科在实验室设施上必须达到二级实验室生物安全防护的标准,以防备病原微生物的危害。
二级生物安全实验室结构设施要求:①实验室门窗带锁可自动关闭,实验室的门要有可视窗。②每个实验室均应设置洗手池,宜设置在靠近出口处。③实验室围护结构内表面应易于清洁,不适宜用地毯,地面应防滑。④实验台表面应能防水、耐酸碱、耐有机溶液、耐热、耐用于消毒的相关化学物质。⑤实验室中的家具应牢固,各种家具和设备之间应保持一定间隙,以易于清洁。实验室使用的椅子及其他器具应覆盖易于清洗的非织物。⑥应设置实施各种消毒方法的设施,如高压灭菌锅、化学消毒装置等,对废弃物进行处理。⑦应设置洗眼装置。⑧实验室出口应有发光指示标志。实验室应有可开启的窗户,应设置纱窗。⑨实验室通风换气次数宜≥3次/小时。⑩实验室应备有生物安全柜,安装生物安全柜时,要考虑到房间的通风和排风,不会导致生物安全柜超出正常参数运行。生物安全柜应远离门、远离能打开的窗,远离行走区,远离其他可能引起风压混乱的设备,保证生物安全柜气流参数在有效范围内。确保实验室工作人员不与致病微生物接触。
建立健全实验室安全防护制度,做好生物安全管理
生物安全防护制度的建立对于检验科而言,是生物安全防护的核心,因为多数检验科的建筑格局已形成,很难改变,添置实验室安全设备如生物安全柜也不是我们检验科力所能及的,检验科的软件建设则是检验科的安全防护重点工作。检验科生物安全防护制度,包括器具安全使用制度、实验室消毒防护制度、差错事故处理制度、生物安全培训制度、实验室工作人员防护制度、废弃物处理程序、生物安全防护应急预案等。
建立健全了生物安全防护制度,还应加强生物安全的管理,科室应成立生物安全管理领导小组,维护和监督检验科生物安全计划制度的实施,促进实验室安全行为的程序。实验室入口处须粘贴生物安全标志,注明危险因素,生物安全级别,负责人姓名和电话,进入实验室的特殊要求及离开程序禁止非工作人员进入实验室,参观实验室等特殊行为,需经实验室负责人的批准后方可进入。
提高检验人员生物安全防护意识,加强自身安全防护
实验室人员对安全防护的认识,是搞好安全防护的基础,只有认识以位,才可能努力按照生物安全防护制度执行,做好生物安全防护。过去,由于一些单位对生物安全防护重视不够,检验科的基础设施与微生物实验室结构设施要求相差较大,检验科的分区不明显,部分实验室无更衣室,工作人员在工作室内就餐,还有些检验人员进行检测样本时不习惯戴手套、穿工作服到清洁区,等等。
提高检验工作人员对生物安全的防护意识,就要经常对检验人员进行生物安全防护的培训,包括对新上岗的工作人员的的指导和有经验的检验人员的周期再培训。通过培训使实验人员真正了解自己所从事的检验工作存在的职业暴露的危险,同时提高对生物安全防护的重要意义的认识,并做到严格遵守生物安全防护制度,执行各项工作的操作规程,掌握各科消毒防护操作要点,同时注意好个人保健。①注意个人保健对于减少感染的危险性很重要,皮肤受损、患病都会增加感染的危险性,很小的伤口和擦伤都应以防水的敷料覆盖。②进实验室前要摘除首饰,修剪长的、带刺的手指甲,以免刺破手套。③应当穿实验室的工作服、戴手套和其他防护衣物,以防污染暴露的皮肤和衣物。如有可见的血液或体液污染,应换防护服。④不在实验室内吃、喝、抽烟和使用化妆品。⑤尽可能减少利器(包括注射器及采血设备)的使用,避免使用玻璃器皿、刀、剪、镊子等利器,吸管、量杯、平皿等可使用塑料制品代替。针头、玻璃、刀、剪、镊子等利器都应倒放在安全耐扎的容器中。利器(包括使用过的针头在内)使用后,一定不能用手折断、弯曲、毁形等。不要用手从注射器上卸下用过的针头,以减少刺伤机会。⑥工作完毕,工作台面应当用1000mg/L次氯酸溶液消毒。对大量溅出的浓度高的传染物,在清洁之前应先用10 000mg/L次氯酸溶液浸泡,然后戴上手套擦净。⑦离开实验室之前应脱去防护服。摘除手套彻底洗净双手。
1.1调查对象
2013年10~11月对本校临床医学、中西医结合临床、医学检验、预防医学、护理、口腔医学、麻醉、影像8个专业本科生,临床医学、中西医结合临床、口腔医学、麻醉、影像、护理6个专业研究生进行调查。其中在校本科生按生物安全教育程度分为3类:(1)未参加过生物安全相关课程学习的学生1073人(未学组);(2)在医学微生物学、病原微生物学等课程中涉及部分生物安全知识的学生1184人(学部分组);(3)参加生物安全与法规课程学习的学生118人(已学组)。
1.2方法
采用自行设计问卷进行调查。调查项目参考相关资料,经预调查、讨论修改而成。内容包括:(1)调查对象的一般资料;(2)生物安全知识,包括生物安全基础、消毒、个人防护、放射与化学安全4方面知识共25题,其中单选24题,多选1题,共计100分;(3)生物安全知识的需求。以无记名的方式,现场发放填写,现场收回。问卷收回后,调查员进行复查,剔除无效问卷。
1.3统计学处理
应用EpiData3.0统计软件建立数据库,应用SPSS13.0统计软件进行数据分析,计量资料以x±s表示,多样本比较采用方差分析后进行LSD检验;计数资料以率或构成比表示,采用χ2检验。检验水准α=0.05,P<0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1调查对象一般情况
此次调查共发放问卷2550份,回收2541份(99.65%),均为有效问卷,其中在校本科生2375人,在校研究生166人。本科生中,未学组1073人,学部分组1184人,已学组118人;临床医学专业851人(临床医学,中西医结合临床),医学检验专业265人,预防医学专业304人,护理专业212人,口腔医学专业246人,其他专业497人(麻醉、影像)。研究生中临床医学专业40人,中西医结合临床专业30人,口腔医学专业34人,其他专业62人(麻醉,影像,护理)。
2.2三组在校本科生生物安全知识得分比较
已学组生物安全知识得分最高,学部分组次之,未学组最低。三组在校本科生生物知识得分比较,差异均有统计学意义(P<0.01);三组两两比较,除学部分组和已学组在消毒、放射与化学得分比较,差异无统计学意义(P>0.05),其余各项两两比较,差异均有统计学意义(P<0.01)。
2.3未学组不同专业学生生物安全知识得分比较
未学组中,不同专业学生生物安全知识总得分及各项得分比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.4不同专业在校研究生生物安全知识得分比较
不同专业研究生放射与化学知识得分比较,差异有统计学意义(P<0.05),而其他各项得分比较,差异均无统计学意义(P>0.05);临床及中西医结合临床分别与其他专业的放射与化学知识得分比较,差异均有统计学意义(P<0.05),而其他各专业生物安全知识得分两两比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。
2.5在校本科生和研究生生物安全需求调查比较
不同专业本科生除在“希望获得更多生物安全知识”上比较,差异无统计学意义(P>0.05)外,在其余项目的需求比较,差异均有统计学意义(P<0.01);而研究生不同专业[临床医学专业(临床医学、中西医结临床)和非临床医学专业(口腔医学、麻醉、影像、护理)]比较,对各项目的需求比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。
3讨论
1.教材的地位和作用
本节课是高中生物选修三第四专题第一节的内容,学生通过专题一基因工程的理论知识学习后,对转基因技术的原理已经有了初步的了解,在此基础上,通过对转基因生物成果的关注以及对转基因技术安全性的讨论,学生才能真正地将转基因技术的发生、应用和发展与人们的现实生活切实地联系起来。同时,在分析和讨论相关的安全性问题的过程中,学生对转基因技术核心的基础内容基因工程的掌握和运用水平也将得到提升,从而提高学生的生物科学素养和兴趣,这也是本模块基本理念的重要体现,所以本节课是整个模块中不可或缺的一部分。
2.教学目标的确定
《普通高中生物学课程标准》指出,基础教育在于为学生获得终身发展打好基础,因此确定学生应实现以下目标:
(1)知识目标:举例说出对转基因生物安全性问题的不同观点及论据。
(2)能力目标:运用生物学知识对不同观点的理由进行辨析和讨论。
(3)情感目标:关注转基因生物的安全性问题,认同对生物技术安全性问题讨论的必要性。形成对待转基因生物安全性问题的理性、求实的态度。
3.教学重点和难点
重点:(1)对转基因生物的安全性问题多层面、多角度的关注。
(2)运用生物学知识对不同观点的理由进行辨析和讨论。
难点:从关注整个生物圈的和谐、稳定与发展的高度去审视转基因生物的安全性。
二、说教法
《普通高中生物学课程标准》指出:选修模块是为了满足学生的多样化的需要而设计的,有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践和探究能力。基于以上要求,本节课我主要采取指导学生搜集资料做报告并讨论交流的教学方法,具体如下:课前对学生进行平行分组,布置并指导各组学生从多种渠道收集和处理相关信息;课上请各小组用多媒体展示其整理的资料,在理解教材的基础上,学生还可以提出个人经过选择、鉴别、整理而形成的观点和依据,讨论和交流,运用和共享对转基因技术的看法。在此过程中,教师对课堂环节进行组织和引导,鼓励学生充分发表自己的意见,并对学生在课堂中的表现予以帮助、指导和评价,特别是对学生有些不科学的想法要予以指正,对学生知识水平达不到的环节予以点拨。
三、说学法
学情:学习本专题前,学生已有相关的知识和经验,如遗传与变异等必修模块的基础知识以及本模块第一专题基因工程中的转基因技术原理。另外,在学生的生活经验中,也存在有与转基因生物问题直接或间接接触的机会,如转基因豆油、巧克力中的卵磷脂等;加上媒体的相关报道,在学生中会产生各种认识。虽然这种认识可能是模糊不清的,但至少学生对转基因技术的安全性问题是不陌生的。
学法:合作交流是本节课学习的主要方式,小组成员分工合作,进行转基因成果及存在的安全性问题等相关资料的搜集,对资料进行整理和分类,并运用生物学知识对不同观点的理由进行辨析和说明,并在课堂上进行讨论和交流,充分发挥学生学习的自主性。每一个问题的讨论活动的实施都是对学生已有知识、经验的调动和考查。
四、说教学程序