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關鍵詞:鈣;園林植物;生理代謝
鈣是一種根重要的礦質(zhì)元素,是植物生長發(fā)育的必需營養(yǎng)元素之一,在植物生理活動中,既起著結(jié)構成分的作用,也具有酶的輔助因素功能,它能維持細胞壁、細胞膜及膜結(jié)合蛋白的穩(wěn)定性,參與細胞內(nèi)各種生長發(fā)育的調(diào)控作用。由于鈣在土壤中含量比較豐富,一向不被人們所重視。近年來,隨著園林植物鈣調(diào)素的發(fā)現(xiàn)與研究的深入,鈣與園林植物的生理關系也逐漸引起人們的關注。本文就近年來鈣素在園林植物生理代謝中的作用研究進展進行綜述。
一、鈣在細胞中的存在形式
植物從氯化鈣等鹽類中吸收鈣離子,鈣離子無色、無磁性,并且不參加任何氧化還原反應。鈣在細胞中以多種形式存在,當細胞中的鈣含量在0.1-10mmol/L時,可分為游離鈣、結(jié)合鈣和貯存鈣。不同形態(tài)的鈣具有不同的生理功能。鈣主要存在于葉子或老的器官和組織中,它是一個比較不易移動的元素。
二、鈣在植物體內(nèi)的功能
(一)鈣對細胞壁結(jié)構和功能的影響。細胞壁主要由纖維素、半纖維素和果膠3種多糖組成,電鏡觀察證實鈣與細胞壁中果膠酸形成果膠酸鈣,保護細胞中膠層結(jié)構。當鈣在樹體內(nèi)以果膠酸鈣形態(tài)存在時,是細胞壁和細胞間層的組成部分,它使相鄰細胞相互聯(lián)結(jié),增大細胞的堅韌性。大量研究表明,鈣在維持植物細胞的結(jié)構穩(wěn)定性中起重要作用。
(二)鈣對細胞膜結(jié)構和功能的影響。鈣可維持細胞膜的完整與穩(wěn)定。細胞膜和液胞膜均是蛋白質(zhì)和脂肪構成,而鈣又能影響膜磷脂和膜蛋白在細胞膜內(nèi)表面的排布,進而維持了膜結(jié)構的穩(wěn)定性。鈣還能減低膜的透性,改變膜對離子的選擇性和親和性,對一些破壞膜完整性的因素有拮抗作用。細胞中鈣可分為幾個鈣庫,處于動態(tài)平衡中,它們調(diào)節(jié)細胞外的離子環(huán)境與質(zhì)膜結(jié)構和功能,當鈣庫平衡失調(diào)時,則會發(fā)生代謝失調(diào),引起生理病害。
(三)鈣對細胞內(nèi)酶活性的調(diào)控作用。在植物細胞內(nèi),鈣離子作為第二信使與鈣調(diào)素結(jié)合形成ca2+一鈣調(diào)素復合物,可活化NA激酶、環(huán)式核苷磷酸脂酶和Ca-ATP酶等;參與多種代謝活動。其機理為:當植物體細胞受到外界環(huán)境的刺激時,可引起細胞質(zhì)游離ca2+的增加,隨后ca2+便與CaM結(jié)合而活化,作用于一些生理生化反應的位點上,將刺激的信息轉(zhuǎn)化為具體的生化反應。缺鈣會造成果實對各種體外刺激反應遲鈍,導致生理病害的發(fā)生。
三、鈣對植物激素作用的影響
植物激素的生理作用十分廣泛,對園林植物生長發(fā)育的許多生理生化過程都有調(diào)節(jié)控制作用。經(jīng)研究表明,植物激素的這些作用與鈣素有關。鈣對植物內(nèi)源激素的調(diào)節(jié)功能起著修飾作用,鈣對激素的反應不僅有放大的作用,而且在某些方面也有縮小作用。目前已知,外源高濃度ca2+抑制乙烯生成,延緩衰老:胞質(zhì)內(nèi)ca2+增加,促成乙烯生成,加速衰老。鈣對乙烯的生成影響較為復雜,這可能與乙的生成遭受的影響因素復雜有關。鈣對生長素運輸?shù)挠绊戵w現(xiàn)在生長素的結(jié)合位點上,第一結(jié)合位點位于細胞膜上,這個結(jié)合位點可被其它二價陽離子所替代,而第二結(jié)合位點直接參與生長素的分泌,可能引起第二信使的使用。這個結(jié)合位點對鈣具有專一性。其它植物激素與鈣關系也根密切。如蘋果噴施激動索可促使ca向成熟葉片中移動。其作用機制有人認為可能是延遲了葉片衰老,或提高了葉片的蒸騰強度。
四、鈣與果實品質(zhì)的關系
鈣是決定果實品質(zhì)的一種重要礦質(zhì)營養(yǎng)元素。果實中的鈣有兩種存在形式,即非原生質(zhì)體鈣和原生質(zhì)體鈣,前者與果實的強度有關,在細胞中起骨架作用:后者與細胞膜的韌性有關。
(一)鈣與果實采后生理病害。許多果實的生理失調(diào)癥狀與缺鈣有密切的關系,研究表明。缺鈣時,細胞的功能減弱,細胞膜的流動性和透性發(fā)生改變,中膠層中鈣與果膠的連結(jié)被破壞,進而影響細胞之間的黏結(jié)性,使組織衰老或壞死。許多果實采后,隨著貯藏時間的增加,成熟度會提高,而細胞壁的果膠會降解,水溶性鈣含量提高,這樣就使細胞壁上結(jié)合的鈣大量減少,以致細胞壁區(qū)域與細胞質(zhì)內(nèi)的濃度差受到破壞,這對維持細胞功能和延緩衰老非常不利,導致缺鈣產(chǎn)生的病害加劇。
采前或采后鈣處理對防止或是減輕生理病害的發(fā)生起到良好的作用,鈣提高果實抵抗力的機理可能是:(1)鈣促進傷口木栓化。(2)鈣離子與細胞壁中的果膠結(jié)合,維持細胞膜結(jié)構,減少細胞壁的透性,防止果實軟化,從而提高果實抗性。
(二)鈣與果實的儲藏關系。鈣對果實成熟衰老的調(diào)控作用已有相關研究。許多試驗表明,果實組織中維持較高的鈣素水平,可以保持果實硬度,降低呼吸速率,抑制乙烯的生成,延長果實的貯藏壽命,提高果實的品質(zhì)。用cac12處理采后荔枝表明,一定濃度中的鈣果實中果膠酶,多聚半乳糖酸活性發(fā)生作用,推遲這種酶活性高峰的來臨,從而延遲果實的衰老。經(jīng)鈣處理的梨和水蜜桃、柑橘、楊梅、獼猴桃、蘋果均能改善果實品質(zhì),延長貯藏期。
(三)果實增鈣措施。許多研究表明,果實內(nèi)鈣含量的增加,可以明顯降低果實貯藏期的呼吸強度,提高抗寒能力。通常生產(chǎn)實踐中,采用采前或采后鈣處理,這樣對防治或減輕生理病害發(fā)生起到很好的效果。生產(chǎn)實踐證明,給蘋果樹補鈣可有效促進果實著色和果面蠟質(zhì)形成,減輕病蟲害的發(fā)生,大大提高果品質(zhì)量。
構建模型的方式有很多,可以用于生物課堂的模型類型也多種多樣.針對具體的教學內(nèi)容,教師要有針對性地選擇模型的種類以及模型的構建方式,這樣才能夠讓模型構建對課堂教學發(fā)揮輔助效用.生物課程中有著許多需要學生理解與體會的概念,很多概念對于初次接觸的學生而言,理解上會存在一定的障礙.對于這一類教學知識點,教師可以嘗試概念模型構建的方式來化解這些核心概念理解上的難度,幫助學生更好地認識與體會這些教學內(nèi)容.在借助概念模型的構建來進行概念教學時,教師要讓教學過程循序漸進地展開,模型的構建不能過于復雜,這樣學生不僅接受起來障礙較大,也容易將相關聯(lián)的概念混淆.合理地利用概念模型,才能夠增進學生對于概念的體會,進而為知識教學提供輔助.例如,在講“血糖調(diào)節(jié)”時,筆者介紹胰島、胰島A細胞和胰島B細胞及分泌的激素、作用后,和學生一起通過模型建構理解“胰島素和胰高血糖素調(diào)節(jié)血糖平衡的過程”.首先我請一組學生利用事先做好的“糖卡、胰島素卡、胰高血糖素卡”示范,接著全班學生分組活動,依次探究飯后半小時及運動時機體是怎樣恢復正常血糖水平的,并用卡片進行演示.通過構建動態(tài)的物理模型,學生根據(jù)活動中的體驗,構建出了圖解式概念模型,并且通過各組代表間的相互交流,最后將這幾個核心概念歸納成圖.對于很多關聯(lián)概念以及理論性較強的概念而言,教學中教師完全可以透過概念模型的構建來化解知識點理解上的難度.這種教學方法,更容易被學生理解與接受,透過靈活應用這些概念模型后,學生對于概念的記憶會更加牢固,對于這部分知識點的理解程度也會更加深刻.
二、數(shù)學模型的構建
數(shù)學模型看似和生物課程間沒有任何聯(lián)系,學生也很難想象數(shù)學模型的構建對于生物教學的輔助效果.之所以會形成這樣的印象,很大程度上源于教師對于課本知識的挖掘不夠深入,對于數(shù)學模型的應用缺乏靈活性.對于生物課本中的有些知識點,數(shù)學模型的構建能夠發(fā)揮積極的教學輔助功效,能夠增進學生對于知識點的理解與體會.高中生物課程中涉及一些并不復雜的運算,對于這類知識點數(shù)學計算并不是難點,然而,找到正確的數(shù)學模型卻是問題解決的突破口.因此,在知識講解以及日常訓練中,教師應當有意識地增強學生的數(shù)學模型構建能力,要讓學生對于這部分知識有更透徹的體會,并且能夠熟練地應用數(shù)學模型來解答實際問題.高中生物課程中的很多難點知識都可通過數(shù)學模型來化解,如酵母菌呼吸作用過程中隨氧濃度變化所釋放的CO2與吸收的O2之間的變化特點、恒定溫度條件下測某植物隨光照強度變化所釋放或吸收的CO2、種群的“J”型增長與“S”型增長、單因子因素與多因子因素對光合作用的影響……構建數(shù)學模型,有利于學生理解和掌握知識,也使學生認識到在生物學中有許多現(xiàn)象和規(guī)律可以用數(shù)學語言來表示,培養(yǎng)了學生的邏輯思維能力.教師要善于借助具體問題的講解來培養(yǎng)學生的模型構建能力,這不僅能夠鍛煉學生的思維,拓寬學生的解題思路,這也是讓學生更好地應對各種難點問題的一種能力訓練.
三、物理模型的構建
物理模型的構建是生物教學中一種有效的模型構建形式.最常見的一種方法就是以圖畫或者圖表的形式來構建系統(tǒng)的知識框架,讓學生意識到相關知識點間的聯(lián)系,并且讓學生形成更為完善的知識架構.物理模型的構建適用于較為復雜、知識點密集的教學內(nèi)容.這樣的內(nèi)容通常是教學中的難點,而物理模型的構建則能夠很大程度幫助教師突破這些教學難點,從而讓學生更好地體會到知識點間的關聯(lián).以圖畫形式構建物理模型相當普遍,如呼吸作用和光合作用、轉(zhuǎn)錄與翻譯、噬菌體侵染細菌等過程模型,各種細胞器結(jié)構的靜態(tài)模型,人體細胞與外界環(huán)境的物質(zhì)交換模型等.通過多次模型的構建,學生養(yǎng)成了一種思維習慣,凡遇抽象的結(jié)構或過程,都會嘗試用簡易的圖畫幫助理解、思考.在高中生物教學中,識圖能力極為重要.圖表是生物科學研究成果的一種重要表現(xiàn)形式,所以在生物高考中經(jīng)常會看到考查學生讀圖、識圖、析圖和繪圖能力的各種試題.正是因為如此,在生物教學中,教師應當有意識地深化對于學生這方面能力的培養(yǎng),這不僅能夠為知識教學提供輔助,也能夠培養(yǎng)學生的知識應用能力.
四、結(jié)語
關鍵詞:生物統(tǒng)計學;精品課程;教學改革
一、引言
隨著生物科學的發(fā)展,只有定性的結(jié)論已不能滿足實踐的需要,實現(xiàn)生物科學結(jié)論定量化是人們長期追求探索的目標;生物統(tǒng)計學是生物學科定量化的重要分析理論與方法,生物統(tǒng)計學是生物學科應具備的基本知識和素質(zhì),與生命活動有關的各種現(xiàn)象中普遍存在著隨機現(xiàn)象,大到森林陸地生態(tài)系統(tǒng),小至分子水平,均受到許多隨機因素的影響,表現(xiàn)為各種各樣的隨機現(xiàn)象,而生物統(tǒng)計學正是從數(shù)量方面揭示大量隨機現(xiàn)象中存在的必然規(guī)律的學科。因此,生物統(tǒng)計學是一門在實踐中應用十分廣泛的工具學科,它是生命科學各專業(yè)的專業(yè)基礎課,對后續(xù)生命科學課程學習和生物科研有重要作用。
同時,生物統(tǒng)計作為數(shù)理統(tǒng)計在生物學領域的應用,是教學難度較大的一門課程。因此,在生物統(tǒng)計學精品課程建設過程中,針對各專業(yè)培養(yǎng)目標的定位,因材施教,更新教育理念,加強實踐訓練,在教學方法和教學手段上進行改革和大膽探索。
二、二十一世紀對生物統(tǒng)計學課程的重新定位
(一)新世紀對生物統(tǒng)計學課程提出的新要求。
二十世紀上半葉農(nóng)業(yè)和遺傳統(tǒng)計學首先獲得了發(fā)展,在其基礎上發(fā)展起來的生物統(tǒng)計學、統(tǒng)計流行病學、隨機化臨床試驗學已經(jīng)成為攻克人類疾病的一個里程碑。這在過去的半個世紀里顯著提高了人類的期望壽命。
21世紀人類基因組,基因芯片等實驗科學產(chǎn)生出的巨量數(shù)據(jù),需要新工具來組織和提取重要信息。
將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息需要統(tǒng)計理論和實踐方面的洞察力、技術和訓練。
未來的生物統(tǒng)計學將會與信息技術密切結(jié)合,較少側(cè)重傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計,而會更多注意數(shù)據(jù)分析,尤其是大型數(shù)據(jù)庫的處理。生物統(tǒng)計學越來越不同于其它數(shù)學領域,計算機和信息科學工具至少和概率論一樣重要。
(二)生物統(tǒng)計學對大學生素質(zhì)培養(yǎng)的作用。
生物統(tǒng)計學的一個重要特點就是通過樣本來推斷和估計總體,這樣得到的結(jié)論有很大的可靠性但有一定的錯誤率,這是統(tǒng)計分析的基本特點,因此在生物統(tǒng)計課程的學習中培養(yǎng)了一種新的思維方法———從不肯定性或概率的角度來思考問題和分析科學試驗的結(jié)果。
生物統(tǒng)計學是通過個別的試驗研究得出其一般性結(jié)論,屬于歸納推理的范疇。但其有別于簡單枚舉法和科學歸納法,是一種或然性歸納推理或者概率歸納推理。在生命科學的研究中絕大多數(shù)涉及到的是隨機事件,因此,生物統(tǒng)計學不僅是試驗設計與統(tǒng)計方法的教學,更重要的還是大學生思維方式的培養(yǎng),這對提高大學生的素質(zhì)很有必要。
生物統(tǒng)計學包括試驗設計和統(tǒng)計方法兩個有機聯(lián)系的組成部分。通過試驗設計的教學可提高大學生設計研究課題試驗方案的能力,使之明確課題的研究目的、試驗因素與水平以及試驗設計方法等方面的內(nèi)容。通過統(tǒng)計方法的教學除讓學生弄清各種統(tǒng)計方法的內(nèi)涵外,還需要使學生能夠正確地選擇最適合的統(tǒng)計方法,以揭示資料潛在的信息,達到研究的最終目的,從而提高大學生科學研究素質(zhì)。
三、教學方法和教學手段的改革
(一)加強電子課件及網(wǎng)絡平臺建設。
生物統(tǒng)計學是應用概率論和數(shù)理統(tǒng)計原理研究生物界數(shù)量變化的學科,而概率統(tǒng)計的理論和思維方法對本科生來說有一定的難度,加之課程學時的減少(由原來的60-70學時,降到現(xiàn)在的40學時左右),如何深入淺出地引導學生入門,并使學生在了解概率統(tǒng)計思想的基礎上,掌握常用統(tǒng)計分析方法的應用及使用條件是課程的教學難點。為此,我們利用多媒體技術,制作了與教材配套的課件,通過在課堂上把抽象內(nèi)容形象化與直觀化,收到了良好教學效果。建設了一個生物統(tǒng)計學教學網(wǎng)絡支撐平臺,現(xiàn)有課程簡介、教學大綱、師資力量、授課教案、電子版《生物統(tǒng)計學》教材、課程錄像、實習指導、在線測試題、參考文獻、其它教學資源等欄目,免費向全校師生開放。
(二)將多媒體教學優(yōu)勢與學生的認知規(guī)律有機結(jié)合,用較少的學時得到良好的教學效果。
多媒體具有信息量大、形象化、直觀化的特點。
但是如果不能很好地將多媒體這些特點與學生的認知規(guī)律相結(jié)合,多媒體教學就可能會帶來一些弊端諸如:(1)內(nèi)容多,幻燈片變換快,由照本宣科變?yōu)檎掌列?,為新的“滿堂灌”;(2)課件圖片多,內(nèi)容以展示為主,缺乏啟發(fā)性;(3)教學內(nèi)容常用滿屏的方式顯示(即所謂“死屏”),老師照著屏幕上的內(nèi)容給學生講解,失去了傳統(tǒng)教學方法,老師邊講邊板書能給學生留下比較深刻印象的特點,缺乏吸引力。
而多媒體在教學中只能充當工具的角色,在教學過程中必須將多媒體信息量大、形象化、直觀化的特點與學生的認知規(guī)律緊密結(jié)合在一起。在制作課件時,采用啟發(fā)式教學方式,精煉教學內(nèi)容,模仿傳統(tǒng)教學書寫板書的過程,根據(jù)教學內(nèi)容的難易程度,采用逐字、逐句、逐段顯示教學內(nèi)容的動畫方式。在課堂教學中,老師仍然保持傳統(tǒng)教學方法的教姿教態(tài),在授課的過程中與學生保持互動,根據(jù)學生在課堂上接受知識的能力,掌握屏幕上顯示內(nèi)容的速度,必要時輔以板書進行講解。這樣做既發(fā)揮了多媒體教學的特點,又充分照顧到學生的認知規(guī)律,在內(nèi)容沒有縮減,學時減少近三分之一的情況下,仍然取得良好的教學效果。
(三)長期堅持教育教學方法及教學規(guī)律的研究。
生物統(tǒng)計學的理論基礎是概率論與數(shù)理統(tǒng)計,從這個層面上講,它有非常濃的數(shù)學味道,但是它又有別于概率論與數(shù)理統(tǒng)計,生物統(tǒng)計學更主要強調(diào)的是概率論及數(shù)理統(tǒng)計的思想和方法在解決生命科學中一些具體問題的應用。因此在教學過程中就存在一個“度”的把握問題,如果將概率論及數(shù)理統(tǒng)計的原理講得太多,一是學時不允許,二是學生難以消化,得不到好的教學效果;如果只注重方法的講解,學生知其然不知其所以然,就會誤入亂套公式的歧途。經(jīng)過將教學的重點放在教學中引導學生重點掌握統(tǒng)計方法的功能與用途,方法與步驟,防止各類方法的誤用,淡化定理的證明與公式的推導。在教學內(nèi)容的安排上采用“保干削枝”,即在學時減少很多的情況下,將一些次要的統(tǒng)計方法去掉,也要保證有足夠的學時講授理論分布與抽樣分布、統(tǒng)計假設測驗等方面的內(nèi)容,讓學生掌握生物統(tǒng)計學中所蘊含的概率論及數(shù)理統(tǒng)計的思想精髓,從而避免學生亂套統(tǒng)計公式。
(四)密切跟蹤生命科學發(fā)展的前沿動向,探索生物統(tǒng)計學解決前沿問題的理論與方法。
統(tǒng)計學在生物學中的應用已有長遠的歷史,許多統(tǒng)計的理論與方法也是自生物上的應用發(fā)展而來,而且生物統(tǒng)計是一個極重要的跨生命科學各研究領域的平臺。現(xiàn)在基因組學、蛋白質(zhì)組學與生物信息學的蓬勃發(fā)展,使得生物統(tǒng)計在這些突破性生物科技領域上扮演著不可或缺的角色。在課程建設中,隨時注意納入生物統(tǒng)計學在前沿領域研究應用的內(nèi)容,增強課程的活力,提高教師和學生面向生物產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場解決實際問題的能力。
四、加強實踐教學,注重學生能力培養(yǎng)
生物統(tǒng)計學要不要開實驗課,怎樣開實驗課,一直存在爭議,在此認為生物統(tǒng)計學不僅應該開設實驗課,而且還要將實踐教學的重點放在計算機技術和統(tǒng)計軟件的應用上,讓學生不僅掌握統(tǒng)計方法,而且加深對原理的認識,獲得就業(yè)或升學的必備計算機統(tǒng)計技能,提高解決復雜問題的能力。
(一)開展統(tǒng)計軟件的實習,擴大學生的視野,提高學生素質(zhì)。
20世紀20年展起來的多元統(tǒng)計方法雖然對于處理多變量的種類數(shù)據(jù)問題具有很大的優(yōu)越性,但由于計算工作量大,使得這些有效的統(tǒng)計分析方法一開始并沒有能夠在實踐中很好推廣開來。而電子計算機技術的誕生與發(fā)展,使得復雜的數(shù)據(jù)處理工作變得非常容易,所以充分利用現(xiàn)代計算技術,通過計算機軟件將統(tǒng)計方法中復雜難懂的計算過程屏障起來,讓用戶直接看到統(tǒng)計輸出結(jié)果與有關解釋,從而使統(tǒng)計方法的普及變得非常容易。在課程體系改革中,各課程的教學時數(shù)與達到培養(yǎng)目標所需完成的教學內(nèi)容相比還是不足的。為此,可以通過標準的統(tǒng)計軟件的教學實習來達到以點帶面,擴大學生視野,提高學生素質(zhì)。
為此我們建立了一個專用于實習教學的生物統(tǒng)計電腦實驗室?,F(xiàn)共有50余臺電腦,并連接到校園網(wǎng)。實驗室配備有指導教師,負責對上機的學生答疑。除按教學計劃進行的正常實習教學外,實驗室還對優(yōu)秀學生免費開放,鼓勵他們結(jié)合教師的科研活動,應用所學生物統(tǒng)計學知識,學習新的生物統(tǒng)計學知識,掌握應用計算機解決生物統(tǒng)計學問題的技能。
(二)全方位、多層次的實踐教學。
為了進一步培養(yǎng)學生實際動手能力和科學嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,必須將本課程的實踐教學活動延伸到課堂教學外,開展全方位、多層次的實踐教學。
在原綿陽農(nóng)專期間,主要在作物育種、作物栽培、動物營養(yǎng)等課程實驗與實習中,根據(jù)相關內(nèi)容加入了試驗設計方法以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的相關內(nèi)容。
組建了西南科技大學生命科學與工程學院以后,由原來的單一農(nóng)科專業(yè)變成了理、工、農(nóng)三大學科均有專業(yè)的格局。雖然專業(yè)的學科歸屬不同,但有一點是相通的,其內(nèi)涵均屬于生命科學的范疇。以科學研究的方法進行劃分,均屬于實驗科學。
掌握正確的實驗設計方法,從不確定性數(shù)據(jù)中挖掘事物的客觀規(guī)律,是實驗科學工作者必備的技能。因此,我們將原來只是在農(nóng)科專業(yè)上延伸實踐教學的作法推廣到全院的所有專業(yè),結(jié)合實驗課教學的改革,對發(fā)酵工藝學實驗、植物細胞工程實驗、食用菌實驗、微生物學實驗等課程的內(nèi)容全部或部分改為用生物統(tǒng)計學指導學生自主進行實驗設計,把過去單一的實驗流程、樣品觀察或檢測實驗改變?yōu)樵囼灄l件的優(yōu)化試驗,提出在不同條件下對樣品測定的比較試驗設計、單因素試驗設計、多因素試驗設計、正交試驗設計、均勻試驗設計,對試驗結(jié)果要求學生使用統(tǒng)計學的方法對進行分析和討論,最后得出最佳試驗條件。
這樣的實驗教學改革起到了一箭雙雕的作用,從專業(yè)基礎課或?qū)I(yè)課的角度看,改驗證性實驗為設計型、綜合性實驗,增強了學生解決實際問題的能力,培養(yǎng)了學生創(chuàng)新思維的能力;從生物統(tǒng)計學角度看,將課程的教學實踐延伸到課程外,彌補了學時的不足,更重要的是學生將自己學到的統(tǒng)計學知識,轉(zhuǎn)化為解決實際問題的能力,知識得到很好的內(nèi)化。
此外,在學生課外科技活動中指導學生選用正確的實驗設計和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析方法,提升科技作品的檔次;在畢業(yè)論文(設計)中要求學生采用恰當?shù)纳锝y(tǒng)計學方法進行設計與分析,寫出高質(zhì)量的畢業(yè)論文(設計)。
通過這樣的教學實踐,訓練了學生的統(tǒng)計思維能力,使學生充分認識到掌握生物統(tǒng)計學這一工具的重要性和必要性,增強了學生學好用好這門工具的信心,提高了學生從復雜的生命現(xiàn)象中挖掘事物客觀發(fā)展規(guī)律的能力。
精品課程是集科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性于一身的優(yōu)秀課程。作為精品課程的載體,應具有一流的教師隊伍、一流的教學內(nèi)容、一流的教學方法、一流的教材、一流的教學管理等特點。與之相比,我們在生物統(tǒng)計學精品課程的建設上,才剛剛起步,今后還要在教材建設、師資隊伍建設、科學研究等方面加大力度,將生物統(tǒng)計學建設成體現(xiàn)現(xiàn)代教育教學思想、符合現(xiàn)代科學技術和適應社會發(fā)展進步的需要、能夠促進學生的全面發(fā)展而深受學生歡迎的一門課程。
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是近幾年來發(fā)展最為迅速的學科之一,知識更新非??欤碌纳夹g不斷涌現(xiàn),這就要求生物化學實驗教學內(nèi)容不斷更新?;谶@一要求,教研室組織骨干教師重新編輯了針對性強的“生物化學與分子生物學實驗指導”,具體如下:刪減了比較陳舊的驗證性實驗,如某種物質(zhì)的性質(zhì)鑒定、含量測定或某種生化技術的學習等,增加了綜合實驗和創(chuàng)新實驗比例,增開蛋白質(zhì)分離純化、核酸提取鑒定、PCR技術、基因工程、分子雜交等實驗項目。通過兩年實驗教學反饋、實驗項目更新,提高學生學習積極性,培養(yǎng)了學生團隊合作意識,能熟練掌握生物化學實驗技能,為他們未來工作或繼續(xù)深造奠定一定科研基礎。為了滿足不同層次學生學習需要,新編的“生物化學與分子生物學實驗指導”采用中英文版,軍醫(yī)出版社出版。
二、教學方法的改革
(一)突出學生主體地位傳統(tǒng)的教學模式都是教師講解,學生根據(jù)教師講的內(nèi)容進行操作,忽視了學生在實驗教學中的主體作用,學生處于一種被動接受、機械的狀態(tài)。學生普遍積極性不高,課后對所做實驗基本沒什么印象,對結(jié)果的分析也很膚淺。為了增強學生自主獲取知識欲望,突出學生主體地位,教學方法必須改革。首先將學生放到一個主動學習的位置上,我們隨機選擇了11級法醫(yī)專業(yè)的學生,將學生分成幾個小組,提前給學生布置血漿清蛋白分離純化,每個小組負責設計實驗方法、實驗課每小組發(fā)言交流、根據(jù)交流情況給每個學生一定的實驗分值。實驗課堂上,學生查閱資料和實驗方法進行交流,不同小組所用的主要方法有鹽析及凝膠層析、電泳法、離心法等。通過學生互相交流,大家掌握了蛋白質(zhì)分離純化的主要方法及實驗原理。最后教師簡單根據(jù)學校實際情況采用鹽析及凝膠層析法對血漿清蛋白分離。
(二)開放實驗室調(diào)動學生的積極性,發(fā)揮他們豐富的想象力,鼓勵學生探索最佳的實驗方法和實驗條件,培養(yǎng)學生善于思考的習慣,滿足不同層次學生的學習需求,僅靠課堂還是不夠的。學生做完一個實驗不但對實驗的原理﹑操作等要有深刻理解,最好對相關知識也要有一定了解,做到舉一反三。所以我們針對實驗課的內(nèi)容,選擇性開放實驗室。讓學生結(jié)合自己的學習興趣,學生要查閱資料寫一個小的報告,實驗教師審查過后在實驗室操作。如做完“雙縮脲法測蛋白質(zhì)含量”的實驗后,學生可以選擇不同實驗材料或測定蛋白質(zhì)含量不同的實驗方法進行實驗。通過開放實驗室,使對生物化學有興趣的學生的進一步學習,滿足不同層次學生要求。我們還開設生物化學虛擬實驗室對基因工程、分子雜交等實驗項目時間周期長、實驗要求高,目前不能大面積開展的實驗項目進行虛擬實驗。借助虛擬實驗室可以在課堂或者實驗室開放時間讓學生掌握這些最基本的生物化學實驗技術。
(三)實驗考核的改革從2012年開始,生物化學實驗與分子生物學成為一門獨立的課程,即生物化學與分子生物學實驗技術,因此,實驗課程的考核顯得越來越重要。以前的考核項目是上課表現(xiàn)、實驗報告、實踐操作。改革后根據(jù)學生課堂全程表現(xiàn)給出合理分數(shù),具體將他們積極提問、回答問題的表現(xiàn)記入上課表現(xiàn)分,激發(fā)他們積極討論的興趣,營造積極向上的氛圍。實驗過程中根據(jù)學生動手程度、實驗結(jié)果給一個課堂表現(xiàn)分,實驗報告主要根據(jù)實驗報告完整性、實驗結(jié)果、結(jié)果分析給出合理分數(shù)。最后對學生進行實驗理論閉卷考試。學生成績由筆試成績、實驗報告成績、操作成績?nèi)糠謽嫵?。通過考核內(nèi)容改革學生主動性、參與操作程度,基本實驗原理理解程度增強,減少實驗成績不客觀因素。
三、總結(jié)
如果教師只是簡單粗略地講解核心概念,學生對概念的理解不透徹,只是硬性背誦,并沒有掌握概念中的知識要點,那么在實際應用中,很可能出現(xiàn)答案在心卻不自知的情況.隨著課改的逐步實施,核心概念的講解方式也進行了更新.傳統(tǒng)教育中,雖然概念的講解較為單調(diào)、乏味、令人提不起興趣,但是傳統(tǒng)的核心概念中藏有豐富的內(nèi)涵,就連概括介紹的都非常齊全.教師在傳統(tǒng)教育中通過相關的背誦、課堂查驗等方式檢驗學生掌握程度來保證學生基礎知識的牢固性;對于新的核心概念體而言,沿用傳統(tǒng)核心概念體中的優(yōu)點,改變其缺點,再注入新元素,教學新手法等,可以更加適應學生的學習要求.但美中不足,新體系里少了一點知識的課外拓展、課堂教學的高效性以及讓學生領悟的教學方式,所以,現(xiàn)在學生的生物學習水平的提升還是比較緩慢的.例如在初中生物中,應激性是生物對外界的刺激做出的反應,在新課標教學過程中,教師就可以先給同學們舉例講述應激性,“當我們不小心伸手被扎到的時候,手一下子就會縮回來,在大腦反應之前身體已經(jīng)做出了反應,這就是應激性.”然后教師講述應激性的概念定義,最后再次進行課外知識的拓展,加強同學們對應激性的認識,“在發(fā)生應激反應的時候,我們的身體就會發(fā)生變化,同學們能夠想象一下我們的身體如何發(fā)生應激反應嗎?應激性在我們的生活中有什么應用?”
2.融合探索精神培養(yǎng)
課堂授課中的主體是學生,而引導學生學習首先要激發(fā)其學習欲望、領悟、實際應用三個過程,一堂富有激情的課是經(jīng)過教師精心策劃安排的.其主要表現(xiàn)在教學高效、成功激發(fā)學生學習的欲望、學生有一定的時間去思考學到的知識并逐漸的將學到的知識轉(zhuǎn)變?yōu)樽约旱闹R,最后再應用到實際中.所以教師在授課時,不應只是單純的講解課本內(nèi)容,更應該明白各個歷代生物學家不斷努力探索的那種精神,從而將這種精神傳達給學生.激活學生的學習欲望,在同學生的交談中、提問解答中營造課堂學習的良好氛圍.與其反復重復重點倒不如教給學生學習方法來提升學生的學習能力.我們都知道能力是學生在平時不斷積累經(jīng)驗、反復思索才逐漸掌握的,并非是教師教會的.例如在進行種子的萌芽實驗的時候,教師首先講述種子萌發(fā)的條件,“種子的萌發(fā)需要有一定的水分,這是植物營養(yǎng)運輸?shù)男枰?,然后胚根突破種皮形成了根,根再生長逐漸長成了莖和葉.”然后教師讓同學們親自動手探究種子萌芽的過程,每位同學可以自由選擇種子,然后進行萌芽培育,觀察種子萌發(fā)的狀態(tài).同學們在進行探究的過程中,可以改變萌發(fā)的變量,例如在其他條件不變的時候改變供水的用量,觀察不同水分條件下種子的萌芽狀態(tài).這樣同學們進行探究操作,就會加強對生物知識的認識程度,將概念教學和動手能力有機地聯(lián)系起來,有助于提高學生的生物能力.
3.優(yōu)化課堂學習流程
其實概念就是教課中便于溝通的一個工具性語言,是為了提高教學的時效而誕生的,所以,我大膽的設定了學習流程來加快學生的學習速度,提高學生的學習能力.第一、課上檢查,在課堂上對學生進行檢查.一方面加強學生對概念的重視,另一方面可以督促學生對概念的背誦和理解.我建議在上課前五分鐘進行檢查,使學生在上課鈴聲響了之后能立即進入學習狀態(tài).之所以把它安排到課前,一方面是對舊知識的鞏固,對學生的督促,另一方面又是新課程的鋪墊,進而順利的進行新課程的學習.第二、在一節(jié)課的結(jié)束前,教師還應來個總結(jié),把本節(jié)課學到的所有再重新規(guī)整一下,如果時間還有富余,還可以將本節(jié)課的開頭和上節(jié)課的結(jié)束銜接起來,讓學生的每一節(jié)課都能連到一起,而不是學哪是哪,出現(xiàn)狗熊掰棒子的現(xiàn)象.
4.反復講練深化理解