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和元生物基本分析知识

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和元生物基本分析知识

和元生物基本分析知识范文第1篇

李春喜教授主编的第五版生物统计学教材中,前一章内容分别为概论。结合SPSS特点,在讲授本章内容的同时,SPSS上机实验课应设置为SPSS软件的界面介绍、基本特点和作用,数据的建立、导入与导出部分。SPSS软件的特点与作用:SPSS(StatisticalPackagefortheSocialScienceorStatisticProductsandServiceSolution)软件是于1968年由美国斯坦福大学(StanfordUniversity,USA)的三位研究生研发而成,并以此名创立SPSS公司。该软件操作简单,易学易用,具有较强的统计功能和强大的作图功能,特别是能够快速准确地完成大量的、烦琐的、专业的和复杂的数据统计分析,是国际上认可的专业统计分析软件之一。其可广泛应用于统计分析(例如均值比较、相关分析、方差分析等)以及统计图形(例如柱状图、散点图、饼状图等)的制作和编辑。在介绍这些功能的同时,打开SPSS窗口,兼并介绍SPSS视图窗口中标题栏、菜单栏、数据单元格显示、工具按钮、数据视图和变量视图的一些简单用法。数据文件的建立:SPSS软件打开之后,会进入数据编辑窗口,新建一组数据后可将变量依据实验内容进行命名,并选择输入数据的基本变量类型(例如数值型、逗号型、句点型、科学计数型、日期格式型、美元型、定制货币型和字符串型等)。数据文件的导入与导出:SPSS可以导入SPSS(*.sav),Exce(l*.xls),dBASE(*.dbf),ASCⅡ(*.dat,*.txt),Access(*.mdb),Lotus(*.w*),Foxpro(*.dbc)等数据文件,以及各类SASS数据文件。即从菜单选择File中选Open,弹出OpenFile对话框,文件框内显示以选择所需文件后缀类型,之后选择对象,单击打开(O)按钮,或双击对象文件,从而将文件导入。同样文件的导出通过File中的save/saveas(保存数据对话框),选择保存路径,键入文件名,确定数据类型,单击保存(S)按钮,其导出文件。

二、应用SPSS软件的基本统分析

教学材料第二、三章内容为资料的整理与特征数的计算、概率和概率分布,结合教学内容SPSS上机实验课应设置基本统计分析课程,该部分包括数据汇总报告和描述性统计分析两方面的内容。基本统计分析可通过菜单栏的分析(Analyze)窗口进入,点击分析栏之后,鼠标放置数据汇总报告(Reports)栏,即可显示分层报告(OLAP—OnlineAna-lyticalProcessing)、数据汇总(CasesSummarize)、行汇总报告(ReportSummariesinRows)、列汇总报告选项(ReportSummariesinColumns)。其中分层报告主要用于中位数、最大值、最小值、方差、偏度系数等统计描述;数据汇总可用于对编辑窗口中的数据在结果窗口中罗列出来,以便浏览和打印,同时也可对数据的基本特征进行描述;行汇总报告可罗列原始数据,其格式是以观察单位和统计量为行标目,以报告变量为列标目;列汇总报告主要用来生成按列显示统计量计算结果的报告,同时也可以完成许多统计计算。当鼠标放置描述性统计分析(DescriptiveStatistics)位置后,选中响应的功能即可进入频数分析(Frequen-cies)、描述性分析(Descriptives)、探索性分析(Ex-plore)、多维交叉表分析(Crosstabs)、比值分析(Ratio)窗口从而根据自己的目的进行响应的数据分析。

三、应用SPSS软件的均值比较和方差分析

生物统计学基本知识熟悉之后,在随后在课堂教学中会开始进行统计推断和方差分析部分的内容。SPSS实验课在此部分结合课堂教学相应的设置均值比较和方差分析上机内容。均值比较可通过菜单栏的分析(Analyze)窗口进入,点击分析栏之后,鼠标放置数据均值比较(Com-pareMeans)上即可显示相应分析栏:平均数基本分(Means)可用于定量资料的统计分析,按分组变量计算因变量的描述统计量值,如均值、方差、标准差、偏度、峰度等统计量,并显示结果;单样本T-test(One-SampleTTest)单样本t检验主要用于样本平均数和已知总体平均数的比较;独立样本T-tes(tInde-pendent-SamplesTTest)可用于检验两个独立样本的总体平均数之间是否有显著差异;配对样本T-test(Paired-SamplesTTest)用于配对计量资料的比较,检验配对样本差值的总体均数与0的差异有无显著意义,以及配对样本是否相关方差分析包括单因素方差分析和多因素方差分析。其中单向方差分析(One-WayANOVA)可通过均值比较(CompareMeans)进入,其用于完全随机设计资料的多个样本均数比较和样本均数间的多重比较,也可进行多个处理组与一个对照组的比较。多因素方差分析可通过分析栏里的多因素方差分析(GeneralLinearModel)选项进入,进入之后会设置四个不同要求的选择:单变量多因素方差分析(Univariate)可用于一个因变量受一个或多个自变量影响的方差分析;多因变量方差分析(Multivariate)主要用于多个因变量受一个或多个因素变量或协变量影响的方差分析;多因变量方差分析(Multivariate)对同一因变量进行重复测量的方差分析;混合效应分析(VarianceCompo-nents)用来估计每个随机因素对因变量方差的贡献。在分析过程中可根据不同的需要和要求,选择相应的方差分析。

四、应用SPSS软件的回归和相关分析

和元生物基本分析知识范文第2篇

1.本基本要求旨在明确全国初赛和决赛试题的知识水平,作为试题命题的依据。本基本要求不涉及国家队选手选拔的要求。现行中学化学教学大纲、新近的中学化学课程国家标准(A1-2,B1-6)及高考说明规定的内容均属初赛内容。具有高中文化程度的公民的常识以及高中数学、物理、生物、地理与环境科学等学科的基本内容(包括化学相关的我国基本国情、宇宙、地球的基本知识等)也是化学竞赛的内容。初赛基本要求对某些化学原理的定量关系、物质结构、立体化学和有机化学作适当的补充,补充内容是中学化学的自然生长点。

2.决赛基本要求是在初赛基本要求的基础上作适当补充。

3.全国高中学生化学竞赛是一项以竞赛为中心的课外活动。课外活动的总时数是制定竞赛基本内容的重要因素。本基本要求要求估计初赛基本要求需40单元(每单元3小时)的课外活动;决赛基本要求需追加30单元课外活动(其中实验至少10单元)

4.最近三年同一级别竞赛试题涉及的符合本要求的知识自动成为下届竞赛的要求。

5.本基本要求若有必要作出调整,在2004年8月初通告。原基本要求自动生效。

初赛基本要求

1.有效数字。在化学计算和化学实验中正确使用有效数字。定量仪器(天平、量筒、移液管、滴定管、容量瓶等)的精度与测量数据有效数字。运算结果的有效数字。

2.想气体标准状态。理想气体状态方程。气体密度。分压定律。气体相对分子质量测定。气体溶解度(亨利定律)。

3.溶液浓度与固体溶解度及其计算。溶液配制(浓度的不同精确度要求对仪器的选择)。重结晶及溶质—溶剂相对量的估算。过滤与洗涤操作、洗涤液选择、洗涤方式选择。溶剂(包括混合溶剂)与溶质的相似相溶规律。

4.容量分析的基本概念。被测物、基准物质、标准溶液、指示剂、滴定反应等。分析结果的准确度和精密度。滴定曲线与突跃(酸碱强度、浓度、溶剂极性对滴定突跃影响的定性关系)。酸碱指示剂的选择。高锰酸钾、重铬酸钾、硫代硫酸钠、EDTA为标准溶液的滴定基本反应与分析结果计算。(缓冲溶液)?

5.原子结构。核外电子运动状态,用s、p、d等来表示基态构型(包括中性原子、正离子和负离子)核外电子排布。电离能和电负性。

6.元素周期律与元素周期系。主族与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性质变化一般规律;同周期元素从左到右的性质变化一般规律;s、d、ds、p、f-区。元素在周期表中的位置与核外电子结构(电子层数、价电子层与价电子数)的关系。最高化合价与族序数的关系。对角线规则。金属性、非金属性与周期表位置的关系。金属与非金属在周期表中的位置。半金属。主、副族重要而常见元素的名称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要形态。铂系元素的概念。

7.分子结构。路易斯结构式(电子式)。价层电子对互斥模型对简单分子(包括离子)立体结构的预测。杂化轨道理论对简单分子(包括离子)立体结构的解释。共价键。s键和p键。共轭(离域)的一般概念。等电子体的一般概念。

8.配合物。配合物与配离子的基本概念。路易斯酸碱的概念。重要而常见的配离子的中心离子(原子)和重要而常见的配位体(水、羟离子、卤离子、拟卤离子、氨分子、酸根离子、不饱和烃等)。鳌和物。重要而常见的配合剂及其重要而常见的配合反应。配合反应与酸碱反应、沉淀反应、氧化还原反应的联系(定性说明)。配合物空间结构和异构现象基本概念。配合物的杂化轨道基本概念。八面体场的晶体场理论。Ti3+离子的颜色。

9.分子间作用力。范德华力。氢键(形成氢键的条件、氢键的键能、氢键与分子结构及物理性质关系)。其他分子间作用力的一般概念。

10.晶体结构。晶胞。原子坐标。晶胞中原子数目或分子数的计算及与化学式的关系。分子晶体、原子晶体、离子晶体和金属晶体。配位数。晶体的堆积与填隙模型。常见的晶体结构类型。如;NaCl、CsCl、闪锌矿(ZnS)、萤石(CaF2)、低温石英、金刚石、石墨、硒、冰、干冰、尿素、方解石、钙钛矿、钾、镁、铜等。

11.化学平衡。平衡常数与转化率。酸碱平衡常数大小与酸碱强度的定性关系。溶度积。利用平衡常数的计算。

12.离子方程式的正确书写与配平。

13.电化学。氧化态。氧化还原的基本概念和反应的书写和配平。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用来标准电极电势判断反应的方向以及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。

14.元素化学。卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、锡、铅、硼、铝。碱土金属、碱金属、稀有气体。钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、银、金、锌、汞。周期表同族元素的性质递变。氧化物和氢氧化物的酸碱性和两性。常见难溶盐。氢化物的基本分类和主要性质。常见无机酸碱的形态和基本性质。水溶液中常见离子的颜色、化学性质、定性检出(不使用特殊试剂)和分离。制备的单质的一般方法。

和元生物基本分析知识范文第3篇

【关键词】模拟电子技术基础实验;教学

模拟电子技术基础课程旨在学习电路原理课程的基础上,通过学习模拟信号的产生、传输、处理、变换的基本原理、基本电路和基本分析方法,培养学生对各种功能电路工作原理的定性分析和性能指标的工程计算能力,培养学生对模拟电路系统的综合分析和设计应用能力。本课程是一门实践性很强的课程,知识点繁多,抽象性强,注重学生综合能力和动手能力的培养,因此,作为实验指导教师,如何提高模拟电子技术基础课程实验课教学水平是值得深入探讨和研究的问题。

实验课和理论课是不同的,理论课以教师的“讲”为主,而实验课注重的是学生的“做”。我校模拟电子技术课程面向的是生物医学工程专业的学生,实验课设置为六个基础性的实验和一个综合性设计实验,基础性实验内容围绕基础性知识,注重“做”的过程来启发实验现象和分析实验过程中的问题,帮助学生掌握理解、验证和熟悉重点的理论知识,培养学生实验的基础能力;设计性实验紧扣专业方向,选择与简单医疗设备设计相关的内容,是知识点应用的整合,不仅调动了学生实验操作的兴趣,而且培养了学生的创新能力。我们的实验课采取以下方式来进行开展。

一、课前准备

从历次实验课的情况来看,单次实验课内容设置为三个学时,时间显得不足,如课前准备不充分,实验课时很可能不能达到预期的目的。因此,课前准备是做好实验课的重要保证。具体包括:1,书写预习报告。课前明确实验预习内容,要求学员熟悉实验步骤,明确实验任务,如遇到不清楚的问题要求学生在预习报告中进行标识,方便学员在实验课时有针对性。为了调动学员积极性,实验课时进行抽查,严格规定未完成者不能进入实验室,确保预习报告质量;2、软件仿真。要求学员用Multisium软件对实验电路进行搭建,结果仿真,让学生熟悉电路结构,对实验现象有个初步的认识,也有助于学员对实验电路各元器件功能性的理解。3,思考题启发。课前布置预习思考题不仅可以提高学员对实验内容的理解认识,而且可以升华实验内容,理清实验电路结构和认识实验过程中注意事项,增强了针对性,减少了盲目性。比如,在晶体管单管电压放大器的调试实验课前,可以让学员们思考“在测试Av,Ri和Ro时怎样输入信号的大小和频率,为什么信号频率一般选择1KHz,而不选择100KHz或更高”问题,这个思考题可以帮助学生延伸到电路的工作频带范围,也可以提醒学员们在实际电路测试时选择合适的信号源。

二、课中操作

实验课教学将理论知识和实验操作有机的结合起来,课中操作以学生为主,教师为辅。需要注意:1.首先应该让学员重视实验课。组织观摩实验做得好的同学的实验结果、展示学员的实验成果促进学员兴趣的培养。实验课和理论课学习相辅相成的,两者不可孤立。2.讲解内容简练,突出重点,有层次性。讲解时间一般设置为15-20分钟,讲解内容包括实验目的、实验原理、实验内容和注意事项。由于实验目的和实验原理在学员预习时已经有所了解,并且实验原理已经在理论课中详细讲解,反复讲授反而让学员感觉乏味,可设置5分钟以内。实验内容和注意事项为讲解重点,需要详细的给学员讲解电路的搭建方式和电路功能,采用幻灯片直接将电路的连接图展示给学员,这样可以一目了然。3.促进学员之间合作意识。指导教师需要对实验课中发生的各种突况进行处理,可能无法兼顾每一个学员,有的学员即使遇到困难,也不主动向老师提问,于是将实验操作能力强的学员和弱的学员进行搭配,学员之间可能有更多语言,有问题时可以及时得到解决,营造活泼的氛围。教师应该多兼顾实验能力弱的学员,这些学员可能在实验过程积极性差,一旦遇到问题,却不习惯向教师和同学请教,这样很可能让他们变得孤立,渐渐失去信心,教师应该经常性的主动询问他们是否有问题,给予重点关注。4.注重实验内容的扩展,培养能力。不同学员之间实验能力不同,每次时间课可以增设选做内容,做得快的学员可以通过选做内容的实践获得更大收获,培养创新能力。5.对测试实验数据严格把关。为了保证实验效果,在时间允许的前提下,实验操作完成后要求学员将实验数据交给教师审查,数据不正确的原因可能是没有正确连接线路或仪器操作不当,也可能是由于导线损坏或仪器不能正常工作等问题导致的。但不管何种原因,要求学员必须利用手中的测试仪器,通过自己的分析和测量慢慢找到问题所在,完成实验任务[1]。6.实验后讨论。预留最后5分钟对本次实验进行评价,带学员们回顾一下本次实验课的核心内容,Multisium软件电路仿真不同情况下的实验现象,让学员们对本次课有进一步的认识,评述实验过程中学员们遇到的问题和注意事项,培养学员严谨的实验态度和养成良好的习惯。

三、课后整理

课后整理是比较容易忽视的问题,却是非常重要的一环。实验课时间短暂,学员们匆匆的连接电路,测试数据,可能很多学员对实验内容的理解还不够深入,实验课后整理可以帮助学员理清楚实验过程,解决残留的问题。可以从以下几个方向着手:1.整理数据,书写实验报告。明确实验报告的书写内容,重点突出实验数据的分析和讨论,通常实验数据和理论值存在偏差,要求学员分析原因。2.实验室长期对学员开发。对于实验能力弱的学员要有耐心,可以给他们提供二次实验的机会,实验室长期对他们开发,让他们慢慢寻找自信,对于实验后认为实验还存在问题的学员,也可以再次实验发现问题,给予他们平台支持。3.教师实验报告批改。要求学员在实验课后一周内统一交给指导老师,老师在三个工作日内完成实验报告批改,附上说明和问题提示,给出实验报告成绩,将批改后的实验报告发给学员,学员的实验报告或实验中可能还存在不足,这时候学员看到指导老师的评语后就会注意这些问题,认识不足,实验成绩的好坏也是一种鞭策和激励。

总之,实验教学是高等学校培养学生实验能力的主要手段,也是高等教育的重要组成部分,它既是联系理论教学的桥梁,又是培养学生基础实践能力并在科研实践中培养创造性实验能力的有效途径,在培养学生的创新能力方面有着理论教育不可取代的作用[2]。

参考文献

[1]电工电子技术基础实验课教学经验浅谈[J].中国林业教育,2009(6):76-77.

和元生物基本分析知识范文第4篇

关键词:农业生态学;科研;教学;能力培养

中图分类号 G642.1 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2013)20-114-02

农业生态学是针对当今农业发展所面临的种种生态环境问题,从宏观、系统、整体的角度出发来组织和管理农业,使农业的发展走向良性发展道路而设置的农学、园艺、植物生产类专业本科生必修课程[1]。通过该课程的学习,培养学生从农业生态系统的角度宏观管理农业的能力,提高学生的生态意识。该课程主要围绕以下几方面展开:(1)农业生态系统的基本概念、功能、关系及调控机制;(2)农业生态学的基本分析方法;(3)国内外宏观农业的发展;(4)我国生态农业的实践。当今,随着社会发展,环境、能源、食品安全、资源等问题日益严峻,新的农业生态问题不断凸显,本课程也越来越引起人们的重视[2]。因此,为适应新形势下社会经济和农业改革发展的需要,笔者就多年来教学实践体会[3-4],一直在课堂中融入最新科研动态,寓学生科研能力培养于《农业生态学》教学体系中,为本教程进行研究性教学作以下几点探索性思考。

1 围绕知识点阐述国内外科研新动向

在我校本科生一般是在大二学习《农业生态学》这门课程。此时,本科生已学习的大多是公共基础课程,对专业知识了解甚少,对本行业内很多专业知识一知半解。如果教师只单纯向学生灌输书本上的知识,学生掌握的知识面则相对狭窄,不符合本门课程所要求培养达到的宏观管理农业的能力。因此,当讲述本课程体系的重要知识点时,笔者会预先系统地查阅、归纳整理本知识点最新国内外科研动态,以浅显易懂的图文方式做成课件。在课堂上,首先启迪学生围绕知识点进行“头脑风暴”,告诉学生知识点的重要性,再了解学生对知识点的认知程度,针对性地将相关科研动态告知学生,起到较好的寓研于教的效果。

例如,在讲述温室效应时,以温室效应为中心,从效应后果-原因-解决措施来层层展开。大多数学生都知道全球变暖,但只知道一种温室效应气体CO2。此时,作为教师,需将学生思维逐渐打开,笔者根据自己曾主持全球环境基金项目科研的经验,告诉学生温室效应的后果除了气候变暖外,还有海平面升高、极端气候频发等,对农业的影响效应还有种植制度改变、土壤碳库变化、病虫草害发生率高等。讲解温室效应的原因时,重点讲述6种温室效应气体、研究这些气体的最新科研成果;由此,学生由二氧化碳知道了全球FACE(Free Air CO2 Enrichment,开放式空气CO2浓度增高)研究,中国唯一的FACE研究平台就在我们身边――扬州市江都区小纪镇,我校在FACE研究上也颇有建树。除了CO2外,温室气体甲烷、氮氧化物等也都是农业研究的热点。就解决措施来看,同学们纷纷献计献策,从国家节能减排措施、禁止秸秆焚烧、土壤免少耕等各方面一一道来。由此可见,教师如果单就书本讲述知识点则枯燥乏味,将科研知识融会贯通课堂,则事半功倍。

2 课堂中树立科研偶像

处于大学中低年级的同学往往比较迷惘,对专业努力方向不甚明了,有的同学甚至有厌恶或瞧不起大农学专业类的倾向。作为教师,在教授本课程时,可以列举在某个领域取得成功的科学前辈,让学生认知自己所学专业内的一些名人,如用杂交水稻之父袁隆平、农学院士、本校知名教授的成功范例,告诉学生们,学农可以有大作为,是一项光荣的、有前途的事业;而要达到事业的辉煌,这些科研业内名人付出的辛劳、执着的精神都是同学们需要学习的,他们才应该是本专业学生需要努力效仿的科研偶像。由此,给学生灌以科研学习的正能量,及早树立报考研究生的目标,为培养储备未来的科研中坚力量奠定了基础。

3 从生态问题暴发诱导科研动力

由于经济的高速发展,中国目前生态问题频发。在农业生态系统的物质循环章节里,讲述到磷循环时必定要提及2007年江苏省无锡市暴发的太湖蓝藻严重污染事件。学生只知道由于水污染了而蓝藻暴发了,也记得当年无锡市生活用水和饮用水严重短缺,超市、商店里的桶装水被抢购一空的系列报道,却并未深入究其原因。有的同学认为是化工厂污染,有的单纯认为是水变脏了。这时作为教师则可以将蓝藻繁殖生活的机理,磷元素是藻类生长的限制因子等科学原理一一道来,学生也因此明白为何洗衣粉优先推荐无磷洗衣粉,原来是为了净化水资源。既然问题产生了,那么接着是引导大家来解决这个突然暴发的生态问题。这时,教师可将江苏省太湖专项基金的一些科研范例来讲讲,比如可以将蓝藻资源化再利用变成有机肥、将蓝藻作为培养食用菌和种植蔬菜的基质等等。举例典型生态问题时,让学生在课堂上明了生态问题产生后,可用科研的力量来解决;学生也由此产生科研的动力,培养认真研学的态度。

4 专题调研讨论科研热点问题

除了在课堂上由教师主动讲解科研动态外,笔者还给学生布置课外科研任务,设置专题让学生分组调研后,到课堂上交流科研热点问题。例如,在讲述生物多样性章节时,首先采取让学生主动调研学习的方式;其次由学生分组比赛演讲;最后教师进行点评归纳。学生按学号进行分组,第一组同学调查什么是生物多样性;第二组同学研究生物多样性的价值;第三组同学调查生物多样性减少趋势;第四组同学提出保护生物多样性的具体措施。在调研问题的过程中,这些低年级的大学生不但学会了如何利用图书馆的文献数据库获得专业文献资料,也学会了归纳整理文献,同时学习用精美漂亮的PPT来展示自己的调研成果。小组内成员群策群力,认真准备,推选出一个口才较好的同学上台来展示本组成果,比赛气氛浓烈,学生听讲也极其认真,效果非常显著。因此,让学生作为学习主体参与到课堂中[5],尤其当他们自己去调研取得初步研究成果并在课堂中阐述自己观点时,科研与教学相长则成效显著。

5 多种教学形式激发学生科研兴趣

在《农业生态学》教学过程中,除了课堂教学外,我们还采取录相、实验、参观等其他多种辅助教学形式来激发学生的科研兴趣[6]。通过教学录像的播放,学生形象地知道个体、种群、群落乃至生态系统的层次性,知道地球生态系统不能够简单被创造,生物圈2号的失败就是一个典型的案例;因此,科学研究必须建立在符合自然法则的基础之上。通过生化他感的实验,学生懂得植物通过化学物质的分泌来吸收或排斥其他物种,而这些分泌出来的物质可以被科学家进一步提取,开发其医用或经济价值。在生态农业章节,我们带领学生参观生态农业示范园区,实地观察农业生态科研成果在科技园区中的应用,切实掌握中国生态农业技术和如何对现代农业技术进行生态化改造。通过以上多种形式的教学方法,本学院学生研究生报考率和录取率很高,为本院科研项目的顺利开展奠定了坚实的基础。

参考文献

[1]骆世明.中美《农业生态学》教材的比较分析[J].生态学杂志,2010,29(7):1 458-1 462.

[2]骆世明.农业生态学[M].北京:中国农业出版社,2001.

[3]黄丽芬,庄恒扬,沈新平,等.农业生态学研究性教学模式的探索与实践[J].科教导刊,2011,12:52-53.

[4]沈新平,黄丽芬,庄恒扬.谈农业生态学教学过程可强化育人的环节[J].现代农业科技,2008,20:349-350.

[5]黄亚平,陈小鸿,王慧.研究性教学评价体系的构建[J].中国高等教育,2008,Z2:38-39.

和元生物基本分析知识范文第5篇

关键词:中学生物 翻转课堂 实践应用 课程资源

问题优化

翻转课堂(Flipped Classroom或Inverted Classroom)源于2007年美国科罗拉多州(Colorado)林地公园高中(Woodland Park High School)的两位化学教师――乔纳森・伯尔曼(Jonathan Bergmann)和亚纶・萨姆斯(Aaron Sams)。他们将自己授课的PPT和实时音频录制下来放到网上供学生课前观看学习,并在课堂上对学生学习中遇到的问题进行讨论、解决。由此,两位教师开始实践一种新的教学模式, 即翻转课堂:学生课前完成对教学视频等学习资源的观看和学习,在课堂上进行互动交流、协作探究、解决问题,完成知识的内化。

在这种教学模式下,学生能在课堂上更专注于知识的内化,共同研究问题、解决问题,从而获得更深层次的认知。教师不再占用课堂时间来讲授信息,而是让学生在课后通过观看教学视频、PPT、在线课程等教学资源完成自主学习,还能在网络上与别的同学讨论、在网络上查阅需要的材料,教师也能有更多的时间进行个性化指导。在课后,学生可以自主规划学习的内容、节奏、风格以及呈现方式,教师则采用讲授法和协作法来满足学生的需求,以此促成他们的个性化学习。翻转课堂模式结合了混合式学习、探究性学习及其他教学方法,以此促进学生更灵活、更主动地参与课堂学习。

一、翻转课堂案例分析

信息技术的快速发展和翻转课堂的广泛传播,促进了计算机、手机、平板电脑等学习终端的使用,为学生创造了更加广泛的学习空间。国内外许多学校都抓住了机遇,结合自身的实际探索来实践翻转课堂这种新的教学模式。就国内外具有代表性的实施生物翻转课堂教学的学校,简单分析翻转课堂这种新模式,如表1。

从实践案例来看,翻转课堂基本分为课前和课中两个学习阶段,打破了传统课堂的教学模式,教学流程由传统的“教、学、练、测”转变为“学、导、研、评”;教师和学生角色发生了转变,教师由以前的主导者变为学生学习的指导者,学生由以前的被动接受转变为主动学习;更重要的是合理地运用了多媒体技术、网络平台以及学习终端来支撑学生自主学习和课堂教学。但对比国内外中学案例来看,国外注重学生的个性化指导,而国内则注重合作学习,其原因是内中学的班额较大,学生较多,如果过于注重个性化指导,课堂时间就难以有效利用了。此外,国外学校在选择课程资源时更倾向于网络中的开放性资源,而国内大多将资源汇集整理,再利用到翻转教学中。因为国内开放性课程资源良莠不齐,为了保证教学质量及教学效率,教师必须将资源进行整理分类后再供学生使用。

二、翻转课堂在生物教学中的实施

随着翻转课堂的迅速发展,中学生物课堂逐渐深入探索并实践这一课堂模式。中学生物课标指出:生物教学要注重学生多样化发展;贴近社会实际和学生的生活经验;重视培养学生的创新精神和实践能力;强调学习是一个主动建构知识、发展能力、形成正确的情感态度与价值观的过程。翻转课堂模式符合中学生物学科教育的发展要求,更符合青少年的认知规律。实施翻转课堂可以从以下几个方面入手:

1.课前:制作微视频,设计导学案

(1)设计制作微视频

翻转课堂的第一步是制作优质微视频,因为微视频是翻转课堂的基础。微视频的设计要针对学习者的学习特点,通过吸引学生的注意力来高效地完成知识的传授。其中,要注意的是:第一,针对中学生集中注意力时间有限的特点,时间控制在5~10分钟;其次,知识点难易程度应分布合理,重点讲解生物学原理和方法,且讲解时声音要清晰,内容要简明;第三,视频内容要能吸引学生的注意力,使其自学时可以深入其中。

(2)制订导学案

学生观看教学视频后,对将要学习的内容有个大致了解,部分基础好的学生则会有更深的理解,这时教师要利用导学案来引导学生继续深入学习。导学案内容包含了初级测试、学习目标、学习任务、学习内容、学习评价(包括自我评价、教师评价、同学评价)、自我反思等项目。

2.课堂:探究学习,教师指导

学习内容是学生在课外通过自主学习就可以了解的,那么,在课堂中就要实现高效学习,让学生灵活应用所学习的内容。首先,要为学生创建自主探究的学习环境,一些简单的问题可以通过自己探究、查找资料等方式来解决;其次,鼓励学生合作学习,根据学习成绩和学习能力来分组,鼓励相互合作、相互指导、共同探究、解决问题;第三,学生学习时,教师要及时进行指导,尤其要对主动性不高的学生进行鼓励和引导,以使全体学生都能参与生物课程的学习;最后,学生进行成果交流与展示,可采取研讨会的形式进行。

由于生物课程探究性较强的特点,翻转课堂在生物学科中的应用价值更高,通过一系列的自主学习和教师指导,学生可完成知识的内化,这样既增强了生物课堂的趣味性,又让学生的探究能力、思维能力以及交流合作能力得以提升。在设计翻转课堂教学时要注意以下几个原则:为学生提供不同类型和层次的预习课程;刺激学生学习;知识原理应讲解清晰;加强学生生活体验;给予学生清晰的知识结构指导;留给学生充足的消化知识的时间;鼓励学生建立学习小组;及时给学生提供有效反馈;信息技术的应用需简单易学。

三、中学生物翻转课堂课程资源

作为翻转课堂必不可少的课程资源,微课作为教学微视频的作用在生物教学过程中的地位尤为重要,下面是国内主要课程资源平台中的中学生物翻转课堂微课资源(见表2)。

以人教版为例,在汇总了上述平台中的中学生物资源后,又对平台中的中学生物微课资源进行了分类统计(见图1)。

由图1数据可以看出,华师慕课联盟课程资源的数量明显高于其他平台,这是由于华师慕课联盟有众多国内重点中学加盟,课程资源统一上传到平台,具有较多的优质微课资源。此外,由表2数据可以看出,高中生物微课资源数量明显高于初中,这是由于高中生物课程科学性、逻辑性和抽象性较高,理论内容居多,仅仅依靠PPT、模型、挂图等静态教学辅助手段难以形象地表达知识点,而微课可以在一定程度上加深学生对知识点的理解,从而降低学习难度,同时也可以帮助教师进行备课以及教学,所以高中生物课程资源数量较多。初中生物课程大多注重与实际生活的联系,在教学过程中教师可以更好地把握这一点来开展教学。

四、中学生物翻转课堂的题

翻转课堂虽然取得了较好的课堂效果,但在生物学科中的应用仍存在问题:首先,如何制作优质教学视频。翻转课堂成败的关键就是微视频,教师制作微视频时除了技术限制以外,如何在有限的时间内将重点关注的知识点以及生物原理与方法讲解得清楚明白,这对制作教学视频来说也是一个较大的挑战;其次,学生是否有较好的自主学习能力。翻转课堂是建立在学生充分自学基础上的,如果学生自我内驱力不足,不具备较好的自主学习能力,就不能合理安排学习时间进行课前准备,那么翻转课堂的效果将大打折扣。再次,如何改进教学评价方式。随着课堂模式的转变,以纸质笔试的传统测试方式已无法有效地测试学生在生物翻转课堂中的学习效果了,这种教学评价方式是片面的。在制订评价方案时,能否充分考虑到学生的主体地位,注重学习过程的形成性评价,这是我们应该解决的问题。最后,学习资源能否合理利用。随着社会经济的发展,各地都建立了与生物相关的各类工厂、企业以及动植物园,我们能否加强校内外联系,与其建立实践基地,以辅助教学。

五、中学生物翻转课堂的优化实施

要想解决上面的困局,我们可以从以下几个方面入手:第一,加强对教师的培训。注重培养教师信息技术能力与生物学科专业能力。第二,注重培养学生的自主学习能力。为加强学生的自学能力,就要在学生的自主学习、交流讨论等环节,实施管理监控措施,及时发现并解决学生的问题,而且对于学习能力弱的学生还要特别关注。第三,评价方式应向多元化、科学化转变。翻转课堂模式不能沿用旧的评价模式,教师在对学生的评价中,要注重对学生进行过程性和发展性的评价,注重学生情感、态度和价值观等方面的评价。例如,可加大学生平时成绩在期末成绩中的比重,在期末试题中加大应用性及发散性思维模式题的比重,实行实验成绩与理论成绩相结合等方式。第四,合理利用生物课程资源及教育资源翻转课堂,整合校内外教育资源,高效地完成教学任务,提高学生的综合素质。所以,教师可以让中学生物翻转课堂与校内外多种教学资源建立联系,如博物馆、植物园和动物园等场所,还可结合当地实际,参观企业或工厂。学生通过参与此类课外实践活动来加强对知识的应用和拓展,让课堂学习与实际生活联系得更为紧密。

六、结语

翻转课堂改变了传统的课堂结构,引导学生进行自主探究学习,激发了学生的主动性,提高了课堂效率,这也符合当前中学生物课程改革的方向。微课制作技术的不断完善以及慕课资源的不断丰富,为翻转课堂的实施提供了有力支撑。翻转课堂在短时间内并不能完全替代传统课堂,毕竟在目前中学生物教育中,翻转课堂的应用程度有限。翻转课堂模式在帮助学生自主学习方面却有着巨大优势,这个优势就是网络教育。正如中山大学王竹立教授所说:“网络教学是学校教育发展的必然。”翻转课堂模式在我国开始时间较短,从中国知网(CNKI)收录的有关翻转课堂期刊文献统计可知:到2012年,翻转课堂相关期刊文献只有18篇;到2016年6月,相关期刊文献总计7182篇,论文数量的激增,说明翻转课堂模式在我国的关注度已越来越高。但从中国知网(CNKI)查询有关国内中学生物翻转课堂的相关文献可知:到2016年6月,相关文献约有129篇,这说明翻转课堂在中学生物教学中的应用范围不大。随着各个学校的不断实践与探索,我相信一定会在中学生物教学中探索出更符合自身发展的翻转课堂教学模式。

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