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【关键词】 数学;概念;抽象性
数学概念是从现实生活中抽象出来的,如点、线、面等概念,尽管来自现实生活,但在现实生活中又无法找到,它们不像现实生活中那样点有大小、线有宽度、面有形状和面积. 另一方面,数学概念往往用形式化、符号化的语言来表示,如三条边都相等的三角形叫等边三角形,这使其抽象程度比一般概念更高.
一、具体分析培养学生的想象能力,纠正学生学习过程中的错误认知
1. 贴近学生生活导入新课,呈现学生熟知概念
教学过程中发现很多四年级学生对“互相垂直”这一概念是这样认为的:“水平方向的和竖直方向的两条线才叫垂直.”给学生建立相交成四个直角的两条直线相互垂直引导学生明白互相是指两个对象之间彼此同等对待的关系, 有点深奥,其实同学们经常相互学习、相互帮助等,都是突出两者间的相互关系. 让学生用手势或者手指摆出相互垂直的各种图像,彻底打破学生对相互垂直一定要水平方向的和竖直方向的两条直线才叫垂直的错误观念.
2. 学生动手操作,直观感知形成概念
五年级学生刚接触圆周长的时候,普遍会有一个“圆周长还包括圆面部分”的错误观念.其实方法很简单,先用其他图案的实体图形确立周长的概念,然后让学生用线把圆形模型围绕一圈,让学生明白圆周长是不包括圆面的. 这样由大范围缩小到小范围的教学模式,结合学生动手操作,更加促使学生对概念的确认并加深印象.
3. 建立数学模型,理解数学概念
调查五年级学生对“分数概念”的认识,发现学生很难清晰地建立起来,要靠死记硬背才能记住. 我教学时采用的措施是:首先给他们建立分数模型,从而再建立“分数概念”.
所谓数学模型,是指针对或参照某种事物的特征或数量间的相依关系,采用形式化的数学语言,概括地或近似地表述出来的一种数学结构. 凡一切数学概念、数学理论体系、各种数学公式、各种方程以及由公式系列构成的算法系统等,都可以称之为数学模型. 如自然数“1”是“1个人”、“一件玩具”等抽象的结果,是反映这些事物共性的一个数学模型;方程是刻画现实世界数量关系的数学模型;等. 因此,建立数学模型的过程就是“数学建模”. 小学“数学模型”构建是依据《数学课程标准》倡导以“问题情境——建立模型——解释、应用与拓展”作为小学数学课程的一种基本叙述模式,并在教材中初步体现,这是数学新课程体系直接体现“问题解决”教学模式的反映.
数学模型都具有现实的生活背景,这是构建模型的基础和解决实际问题的需要. 如构建“分数”模型时,可以创设这样的情境:教师出示一块蛋糕图,教师引导学生平均分,然后让学生举出类似的实物进行动手分,接下去是教师出示一个计量单位引导学生平均分,再接着是出示一些物体组成的整体让学生进行平均分,在此基础上给学生抽象出单位“1”.教师可以反问:单位“1”是怎样分的?取出其中的多少份?教师概括:我们把单位“1”平均分成若干份,取出其中的一份或几份叫分数.
二、学生明确数学前概念的几点举措
人类学习的概念有些是关键体制明显、可以用某种规则描述的,如比例尺、乘积等,但有许多概念是难以定义的,如文化、智力、家具等,从定义是否明确、易行这个角度来考虑,数学概念绝大多数可视为定义明确的概念. 也正是因为这一点,决定了数学语言高度的准确性、数学推理的严谨性、数学结果的单一性或封闭性等特点. 由于学生年龄较小,他们在学习数学概念之前,掌握的数学定义是不明确的,是模糊的,一段时间的研究中我在课堂教学中有如下几种做法:
1. 教学中及时追问使学生明确概念
教学中对学生的追问,可以很好地带领学生的思路,更加可以在提问的过程中发现学生的误区,及时给予修正. 关键是提问的过程要注意几点:(1)最好可以从生活或者生动的故事引入,吸引学生的注意力;(2)一步一步地追问,有耐心地引导;(3)碰到学生错误的地方,要即时改过来,然后继续引导.
2. 教学中给学生建立丰富的数理逻辑经验,使学生清晰概念
摘 要:本文对人教版高中生物学必修教材和选修教材中的生物技术内容呈现内容方向和呈现途径进行了简要的分析。
关键词:高中生物学教材;生物技术;内容简析
在课程改革的大背景下,有关生物技术的内容被大量引入高中生物学的教科书中,但是很多生物学教师并没有对这部分内容给予足够的重视,对选修教材内容的开设也明显不足,因此要加强生物技术的教学,对教材中生物技术内容呈现进行分析是十分必要的。
“生命科学本身就与医学、农学有着不可分割的联系,它既是这些应用学科的基础,也能从应用学科中获取基础研究的源泉活水,为理论研究提出重大的研究课题。21世纪,生命科学技术对社会影响最大的领域,将出现保护人类健康、促进农业生产发展、恢复生态环境等方面。”[1]可见,生物技术与我们的日常生活息息相关,并能提高学生的生物科学素养,应引起足够的重视。
1.生物技术的概念
“生物技术的概念有广义和狭义之分。广义的生物技术是指人类以经验科学为基础,改造生物物种及其功能的技术。狭义的生物技术,指人类以现代生物学、生物化学等,特别是以分子生物学为基础,在细胞水平和分子水平直接改造生物物种及其功能的新兴生物技术。”[2]《高中生物课程标准》对生物技术的理解,没有将生物技术局限于“高新”技术,而是广义上的[3]。
本文对教材中“生物技术”内容的分类方式参考了2006年国际经济合作及发展组织改编的生物技术产业调查中对于生物技术的分类,即:“①基于DNA的生物技术;②基于生物化学/免疫化学的生物技术;③基于生物处理的生物技术;④环境生物技术;⑤仿生生物学技术这五个方向”[4]。据此,将人教版高中生物必修及选修教材中的生物技术内容汇总于表1。
从表2可以看出,教材中有关生物技术的内容总体方向均衡,但是不同教材的侧重点显著不同。从生物技术方向的纵向看,教材对于①、②、③、④四个方向上均有呈现,而且每个方向出现的次数基本均衡。另外,在必修教材和选修教材中均没有出现⑤仿生生物技术的内容。从呈现内容的横向分析,教材之间差异显著,每册都有其方向的侧重点。
例如,教材将必修1《分子与细胞》分为六章,分别为走近细胞、组成细胞的分子、细胞的基本结构、细胞的物质输入和输出、细胞的能量供应和利用、细胞生命历程。在这本教材中生物技术有关的内容:方向①基于DNA的生物技术出现了7次,方向②基于生物化学/免疫化学的生物技术出现了5次,方向③基于生物处理的生物技术出现了7次。在必修2《遗传与进化》中生物技术内容方向的侧重点也是在方向①基于DNA的生物技术上,出现了10次,但是方向②基于生物化学/免疫化学的生物技术仅出现了1次,并且在这两本教材中均没有出现方向④环境生物技术的内容。在必修3《稳态与环境》中有关环境生物技术的内容达到15次,这与必修3教材中包含的内容:植物的激素调节、动物生命活动的调节、人体的内环境与稳态、种群和群落、生态系统以及生态环境的保护等内容有关。
选修教材分了三个模块,分别为《生物技术实践》、《生物科学与社会》、《现代生物科技专题》,三个模块中选修1更注重“培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力,增进学生对生物技术应用的了解”,所以有关环境生物技术方面就没有体现。选修2主要是围绕生物科学技术在工业、农业、医疗保健和环境保护等方面的应用,较全面地介绍了生物科技对社会发展所起的作用,因此在4个内容方向上均有呈现。选修3以专题形式介绍了现代科学技术中的一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景,为以后学习生命科学打下基础,所以本模块涉及内容多而且全面。
2.2 呈现途径
必修教材中生物技术内容的呈现途径有5种:正文,探究实验,思考练习,延伸阅读及整个章节。(见表3)由于选修教材是以专题形式出现,有关生物技术的内容在整章中的各个部分均有体现,因此对选修教材不作具体分析。
从表3中可以看出,除必修1没有以探究实验的方式呈现之外,其余两册均有各种方式进行呈现。必修1以延伸阅读为呈现的主要方式;必修2以正文作为主要的呈现途径;必修3中正文、思考练习、延伸阅读都是主体方式。总体看,延伸阅读在各册中使用最为频繁,对于探究实验还没有作为主要的呈现途径,三册中仅有3个探究内容。
3.结语
随着国际上对生物技术的重视程度不断提高,我国普通高中对于生物学教育从过去单纯的科学教育逐步走向科学与技术相结合的教育模式转变。在国内伴随着课程改革,生物技术教育逐渐受到重视,但是必修教材中对于高中生掌握生物技术的要求还较低,在呈现方式上以延伸阅读为主要途径,仍有较大的提升发展空间。教师应该关注高中生物学必修教材中的生物技术内容及呈现特点,重视选修教材中生物技术内容的教学,以利于培养学生的科学素养和技术素养。
参考文献:
[1] 刘恩山.基础教育新课程师资培训指导・初中生物[M].北京:北京师范大学出版社,2003:36
[2] 余自强.生物课程论[M].北京:教育科学出版社,2006:323
1现代生物技术产业化的影响
在近十几年间,现代生物技术的发展,已经被世界科技界认定为重点发展领域,美国生物技术已经成为投资热点。在2000年美国的生物技术工业,就获得330亿美元投资,2001年提高到410亿美元,从投资额的增长中,可以看到美国投资者对生物技术企业前景的看好,也认定现代生物技术比其他高技术企业,在今后的几十年,一定具有更长期的利润空间。从金融市场的投资倾向分析,人类基因的发展由于得到各国的重视,成为股市中的概念股,得到股民的追捧。中国,应用基因工程对优良农林牧渔新品种的创新,也得到高速的发展,对中国经济结构调整必将取得重要作用,培育新产业生物技术的发展,如新型兽用疫苗、活性蛋白与多肤、医药用酶、微生物次生代谢产物(抗生素等),已经成为我国开拓新领域的必由之路,这是中国经济结构调整的必然对策。在我国市场经济的发展中,现代生物产业发展,必将通过不同方式促进中国国民经济发展:现代生物产业的发展,丰富了国民经济的产业构成,并在整体上增强了国民经济体系的稳定性。将在我国小康社会的建设中,改善其在世界经济交往中的形象,提升我国在世界经济市场的竞争力。
2生物技术产业市场竞争的影响
近年来,为提高我国医药企业自身竞争能力,为了保证人民的身体健康,我国在医疗保障方面投入了大量资金,在制药企业的发展中实施了联合或重组,可以使我国的生物技术产业化,转变为以市场为动力、以资本资源优势配置为中心的市场模式。可以预见,我国在医药领域的生物技术的发展,通过企业的联合或重组,必将很快形成现代生物技术与药学发展合作的优势,在世界领域的生物药品市场与国外大公司同台竞争。
3中国有不断增大的医药消费市场
我国居民目前的药物消费水平还很低,据统计人均不到10美元,这与发达国家相比差距很大,当前中等发达国家人均药物消费达到40~50美元,美国的人均药物消费更高,可以达到300美元。随着我国小康社会的实现,为健康买单的理念,将会激发现代生物技术与药学的发展,未来的医药领域的生物技术的市场必将十分广阔。1998年全国药品消费总额约为1000亿元,人均用药80元人民币左右。从我国消费对象的结构来看,我国社会正逐渐步入老龄化,从1979年我国的独生子政策实施30多年,到2013年,我国60岁以上老年人口突破2亿,到2050年左右,老年人口将达到全国人口的三分之一,“银发潮”将对我国的经济、社会、政治、文化发展产生深远的影响。我国新农合制度已覆盖约8.12亿人,覆盖率达98%以上。今年,新农合全国人均筹资达到340元,其中各级政府补助增加到人均280元,新农合总筹资额可达到2700亿元。随着我国小康社会的建设,农村合作医疗的进展已经得到高速发展,农民为健康药品的消费,必将推动现代生物技术与药学产业市场的发展。
4结语
【关键词】生物技术;环境保护;发展
生物技术又被称为生物工程,把生命科学作为基础,通过生物有机体或者其他工程技术原理来研究新产品的一种综合性科学体系。它有利于人类社会的可持续发展,所以,生物技术在环境保护中所发挥的力量是不可估量的,并且在世界上得到了极大的重视。
1生物技术的含义和特征
当前,生物技术总共包含了微生物工程、酶工程、细胞工程以及基因工程四个部分,每个部分都有其独特的概念和应用范围,但他们又存在着互补和有机结合的关系,最后产生了一个完全的体系。生物技术的特征可以分为五大点:(1)把生物作为对象或者工具,不限自愿的使用,重点强调资源的再生和可持续发展。(2)在常温和常压下实施,操作简单并且可以联系进行,还可以节约资源,减少污染。(3)可以根据需要来制作新品种或者另外的生命体产品。(4)可以高效供应生物产品的方法和渠道。(5)可以解决平常技术不能解决的问题。
2当前我国环境的状况
随着我国不断的发展,经济、工业、农业都在快速成长,但是在发展中却造成了废水、废气、废渣的污染情况越来越严峻,已经严重危害到了我国的生态环境,并且导致大量的水源、空气和土壤被破坏。当前,我国城市缺水越来越严重,水土流失也在日益增加,土地的荒漠化也在与日具添。此外,随着树木的砍伐,我国森林面积也日渐缩小,这对人们的环境和健康有着巨大的危害。所以,保护环境是人们密切关注的问题,通过生物技术的研发和应用,在环境保护中也起到了巨大的作用。
3生物技术在环境保护中的作用
3.1生物技术在水处理中的作用
生物技术在治理水污染,改良水质中起到了关键作用。污水中包含了很多对人类有害的有毒物质,比如金属、氰化物、有机磷等等。通过微生物自身含有的新陈代谢等等活动,就可以把污水中的部分有害物质完全消除,进而让污水中的有毒物质转变为无害物质,让污水得到净化。固定化酶技术就是当前运用最普遍的一种污水处理技术,它是利用吸附法或者键合法让水溶酶和固体不溶性的载体相融合,进而把酶转变成不与水相溶,但是依然有净化能力的活性衍生物,进而对污水中的污染物进行有效的过滤处理。
3.2生物技术在废气净化中的作用
在治理水污染的过程中,利用生物技术净化已经有较长的时间了,但是作用于治理废气污染方法还在研究实践中。在上个世纪,工业废气的净化处理范围内运用生物技术进行实施,已经成为了很多生物技术学家的重点研究对象。在当前,相对较为成熟的废气处理生物技术有生物洗涤、吸附、过滤等等方法,它和传统的废气净化处理技术相比,就存在更多的优势,比如效率高、成本低、安全系数高等等。现在的废气净化处理技术,就可以分成过滤法和吸附法两大类型,过滤法主要是作为除臭工艺,一般是用来减少臭味的。吸附法的重点就是把含有胺、酚以及乙醛等等有毒物质的废气净化中有着广泛的运用,它的净化能力高达90%以上。
3.3生物技术在固废处理中的作用
固废一般是指城市中的生活垃圾、污泥、工农业的废弃物等等。通过生物技术,不仅可以把固体废弃垃圾实施无害、减量、资源化的处理,还可以让它们转变成可以用于农业生产的废料或者其他的使用产品,进而达成变废为宝的目的。普遍的生活垃圾堆肥工艺可以分成好氧堆肥和厌氧堆肥,高温好氧堆肥工艺已经成为当前的重点关注对象。
3.4生物技术在土壤污染治理中的作用
在进行土壤污染的治理中,生物技术主要是针对重金属污染土壤的修整过程,通过微生物或者植物,对含有重金属的土壤实施净化和削弱,进而减少毒性。利用生物作用,让土壤中的重金属逐渐转化为化学形态,让重金属进行毒解或者固定,然后再使用生物吸附,就可以完全把重金属的数量减少甚至去除。消除了重金属的土壤可以提升有机质的含量,并且改进生态结构,进而固定土壤,防止水土流失。
4结语
随着生物技术的不断发展,它在环境保护中有着不可代替的关键作用,在环境保护中也有着良好的发展,并且实现了生物技术的本身价值。为了可以让生物技术可以发挥更大的作用,就要不断发掘它的潜力。
参考文献:
[1]唐琼,李正山,尹华强.生物技术在环境保护中的应用及前景[J].环境污染治理技术与设备,2002(10):28~35.
[2]朱将伟,陈卫红,邱江平.生物技术在环境保护中的研究与应用概况[J].生物技术通讯,2010(01):145~148.
(一)抓好生物制品课的教材建设
根据生物制品课特点,选取教材时应当有所侧重,尽量选用具备本学科代表性的教材,也可以将几部教材整合一处,为学生量身定做。例如,为避免内容重复、冗长,将微生物学、免疫学、生物化学、生物技术等基本理论和基本技能加以提炼,以时代进程和产品研发历程为轴线,贯穿以历史事件和社会影响,枚举阶段性新工艺和新成果,形成结构清晰、特色鲜明、实践性强的指导教材。同时,根据学生的认知特点和现有的知识层次,处理好教材内容的取舍、主次、详略等矛盾关系;分析教材的重点、难点和热点等内容,处理好章、节、单元、概念、原理与学生对知识的理解运用等各种教学目标关系(刘龙飞,雷连莉2009)。高校教育教学理念有理论层面、操作层面和学科层面之分。明确表达的教学理念对教学活动有着极其重要的指导意义。就生命学科层面而言,其中作为生物科学、生物技术和生物工程等专业的实践性课程,生物制品学涵盖了多门相关学科理论,汇聚了生命科学从理论迈向实践的智慧结晶和优秀成果。但时,目前该课程教学依然存在“以教为主”,缺乏鲜明的专业特色,教学目标不明确且无针对性等问题。
(二)做好课前准备工作
课前准备工作属于软环境创建范畴,包括教案设计、教学环节设计和教师自我心理准备等等。备课时,围绕“发展式”教学主题,教学设计可以借鉴迪克和凯里模式的成功经验,注重教学过程的系统性;认识上将教学看成为一个系统的过程,这一过程的每一个成分对成功的学习而言都是至关重要的。运用系统观点来看待教学的好处是能够把握这一过程中各个成分的重要角色,各个成分之间必须有效地发生相互作用(盛群力,2006)。生物制品课的环节设计时,可以预设“引子”或“序幕”,起到烘托气氛、集中注意力和目标导向的作用。此外,教师在心理调整上、课堂角色定位方面要勇于转变,做好活动的发起者、组织者、参与者、执行者,而不是指挥者、旁观者。
(三)创建“开放式”课堂教学模式
师生是优秀教学模式共同的创建者和体验者。良好的教学效果取决于师生之间良好的交往。北京工业大学人文学院心理教研室主任赵丽琴老师给予了我们较为中肯的建议,“大学生心理特点反映出时代的烙印;”“了解学生心理,懂得赏识和肯定,主动与学生交流。”课堂教学中的根本任务,就是落实学生的主体性,培养学习的主动性。在课堂上激发学生学习兴趣是提高学生主体性的有效途径。“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”放手让学生多参与疑难问题探究和总结,收获解决问题后的成就感,经历一个身心愉悦的过程。要做到这一点,完全取决于师生之间的交流程度。英国朗曼出版公司1993年出版的《教学即沟通》(Teaching as communication)一书,提出师生交往、沟通的方式影响教学的有效性,进而提倡一种健康的、富有创建性的、既能体现教师权威与纪律,又能体现平等与关爱的师生关系。
(四)关注学生身心发展
大学阶段,掌握学生的身心发展规律对于教学成败是非常重要的。有的教师往往以学习成绩及课堂纪律来左右自己对学生的主观评价,这是片面的不负责任的做法。要借助于专业课教学活动深化教育内涵,操作时注意摒弃片面、简单和肤浅。教师应当关注学生现在和未来,譬如学生的世界观、价值取向和社会责任感的成熟,从长远而言甚至有胜于某一学科专业的进步。因此,不要过于夸大生物技术专业课的价值,过分强调外在的东西而忽视学生的内在修为,也不回避学生存在个体差异和个性发展需求。北京大学刘宝存教授认为,“大学教育是专业教育而不是职业教育。”说明其中蕴含着更为重要的学术思想和创造激情。在教学过程中,当发现学生个性(一个实实在在的真我)与主体性(包括主动性、自主性和创造性)相背离时,应当适时引导学生界定、协调好两者之间的关系。教学目标要通过教学实效来验证。教学过程中需要我们不断地反思“学生哪些方面得到了提高?”有效教学也可以被纳入目标管理系统,适时进行量化与定性的跟踪评估。古人云,“授人以鱼,三餐之需;授人以渔,终生之用。”从课堂到实验室,从理论到实践,应当注重开拓学生的专业思路,培养学生的创新意识和自我发展信心,训练学生的专业技能,在尊重学生人格的前提下,使绝大多数学生的主体能力得到发展。
二适应行业发展,拓宽学科视野
众所周知,各类生物制品在人和动植物健康等方面都起着重要作用。目前的生物制品行业存在以下几个特点:一是起步晚、发展速度快,前景广阔。二是拥有巨大的科研开发潜力、巨大的经济效益和社会效益。三是研发产品应用面广,大多数具有较大的发展空间。然而,我国生物制品企业在生产工艺的改进、新产品的研发以及技术服务上的明显滞后,导致“核心竞争力”低下(1990年,Prahalad和HaMel第一次明确提出了“核心竞争力”(Core Competence)的概念)。国内企业要提升自己的“核心竞争力”,其中人力资源的作用不可替代(黄鹤,2006)。因此,培养高素质的生产、科研和技术服务人才,符合社会发展需要,应当成为高校生物制品课教学的宗旨。客观上,生物制品学研究内容涵盖生物制品的生物学特性、制造工艺、质量监控技术、开发现状与发展战略等。在以往的教学大纲安排中,一般采用先总论后产品各论的编排方式,要求学生掌握的知识多而全,内容泛泛,难于把握主次,缺乏技能训练环节,因而达不到教学预期。作为一门实践性很强的学科,生物制品课教学必须结合行业特点,与学生专业发展的愿景相协调,贴近实际,有的放矢,真正做到让学生“学以致用”。再者,由于生物制品具有特殊性,故必须实行GMP管理(卢锦汉等,1995)。GMP管理的根本是“人”(郑晓丽等,2001)。企业实施GMP管理是对其员工基本的岗位要求,也体现了行业准入和行业规范,这对于刚刚步入工作岗位的大学生来说是一项观念、意志和行为的真正考验。
教学中,为了避免流于概念化的说教和照本宣科,可以引导学生广泛收集资料,参与生命相关的主题座谈;随时将学科成果与现实生活联系起来,突出科研价值和社会效益,或者通过具体实例客观地评价当前生物制品及其生产技术。让学生了解各相关学科前沿动态,把握专业发展方向,启发科研思维。还可以按照普遍联系观点增加学科间借鉴和渗透,例如,功能基因组和蛋白质组的研究为疾病的诊断、治疗和新药研发提供了捷径;干细胞技术及其产品将造福于人类面临的诸多医学难题,如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、恶性肿瘤等疾病的治疗;纳米生物技术产品在疾病预防、疾病治疗、修复和改善组织功能方面前景广阔;等等。同时,针对目前存在生物品市场良莠不齐、鱼龙混杂的个案,如“毒疫苗事件”和“问题疫苗”等现象,可借此展开道德、法制和社会问题的讨论,提高学生明辨是非的能力和社会责任感,鞭策学生恪守职业道德。
三校企联合培养,实现“能力跨越”
在培养学生动手能力方面,根据生物技术行业发展需要,及时调整、优化实验教学内容,借鉴新方法和新技术,提高学生对于生物制品学科的认知水平。除了充分利用校内实验室、科研基地以外,校企合作的实习基地建设不可或缺。自上个世纪80年代,国际上称为“合作教育”(cooperative education)(Barton, P. E. 1996)的校企合作教育进入我国以来,许多高校都进行了相应的理论与实践探索。《教育部关于加快研究型大学建设、增强高等学校自主创新能力的若干意见》指出:“鼓励研究型大学积极与企业合作,构建产业技术创新联盟”。作为联系实际的教学环节,生物技术专业的校企合作,使断章取义、支离零散的专业知识呈现为直观生动的现场画面,加快了学生专业知识的内化。学生可以借此放开眼界,体验和感受未来生物技术的行业魅力,增强执业信心。企业也可以借此展示先进的企业文化,吸引更多优秀的生物人才加盟。在此基础上,高校人才培养与企业用人机制之间建立对接,从而实现“双赢”。此外,任课教师可以深入了解生物技术行业发展趋势、市场前景,了解人才需求状况,形成信息反馈,总结教学得失,以便改进教学思路,有针对性地使学生实现能力跨越。