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【關鍵詞】環境生物技術;生物信息學;應用;問題
引言
在社會不斷的發展的過程中,我國生態環境發生翻天覆地的變化,發生環境污染的可能性大大提升。基于此,采取適當技術手段進行生態環境治理,控制環境污染至關重要。環境生物技術作為新型環境污染控制技術,主要通過生物技術手段達到環境治理的目的,避免在環境治理過程中出現二次污染。為保證環境生物技術發揮自身最大的作用,需要將環境生物技術與信息學實施有效結合,提升環境污染治理的全面性,促使環境生物技術向著合理化和信息化方向轉變。
1環境生物技術
1.1環境生物技術的產生與應用
環境生物技術主要是利用一些生物體和生物代謝反應進行環境檢測,明確環境污染物來源的新型技術手段。在社會高速發展過程中,國有人口數量與日俱增,在這種條件下,出現諸多環境污染問題,這對社會發展和生態環境保護等方面有著不可磨滅的影響。針對于這一點采取環境生物技術手段實施環境污染治理尤為關鍵,其能夠降低環境污染系數,在保障生態環境的同時,推進我國各個行業健康、良性的發展。就目前來看,我國環境生物技術已經發展到了一個新的高度,涉及的領域格外廣泛。而且生物學中各項技術手段都具備環境污染治理的作用,這在無形中擴展環境生物技術的應用范圍,其研究領域也不斷擴大。常見的環境生物技術應用于工程菌降解、廢水處理和污染生物修復等方面,這使得環境生物技術逐漸發展為環境污染治理的關鍵手段。
1.2環境生物技術的核心內容
保證環境生物技術全面落實的關鍵在于加強對其核心內容的分析力度。相關科研結果表示環境生物的技術的核心內容在于微生物學過程,而促使微生物發生反應是依靠生物酶進行的,作為活性蛋白物質,主要在微生物新陳代謝過程中產生。這種蛋白活性物質能夠在環境污染的狀態下,有效的吸附空氣中污染物,并實施微生物降解處理,時限污染環境治理的目的。
2生物信息學的研究內容與應用
生物信息主要是通過生物DNA形式表現出來,在實施生物信息學研究過程中,引入計算機等信息設備,能夠在短時間內了解到生物信息變化趨勢,有效提升生物信息收集、處理和加工等環節的質量。對于生物信息學來說,通過生物DNA序列研究,能夠提升研究人員對生物遺傳信息和生物病理等方面的了解程度,其在臨床醫學、法政和農業植物研究工作中都有非常廣泛的應用。
3環境生物技術信息學概述
3.1環境生物技術信息學的概念
從字面上看,環境生物技術信息學屬于一項交叉技術手段,其中涵蓋環境生物技術和生物信息學兩個方面。在實施環境生物技術信息學時,引進計算機設備,能夠將生物信息學與當前環境狀態有效結合,從側面提升環境治理和環境評價的合理性。
3.2環境生物技術信息學的主要研究目標
作為新型技術手段,環境生物技術信息學的根本作用在于通過生物學中涉及的活性蛋白物質對生態環境中污染物實施降解處理,并在這個過程中加強對生態環境污染物與人體遺傳因子之間關系的研究力度,明確污染物質毒性,并據此制定有效的污染物質治理技術,降低環境中污染物質含量,從而保證人體健康。實施生物信息與污染信息研究,明確生物信息與污染信息之間的關系,并根據之間關系制定有效的污染物治理措施,避免污染物對人體健康造成影響。在此之前,了解相應DNA序列和生物體內活性蛋白酶含量尤為關鍵,并據此制定有效的措施,避免在生態環境污染系數過大時,人體中DNA序列和蛋白酶活性發生變化。
3.3環境生物技術信息學的主要研究方法
在實施環境生物技術信息學之前,需要按照研究項目要求進行生物信息和環境信息收集,并對所收集的信息和數據進行綜合分析,并在這個過程中建立有效的數學建模,充分將所收集的信息和數據表示出來。與此同時,結合一定編制運算程序,依靠計算機運算,使得研究人員對污染控制手段和作用等方面有一個全面的了解。通過計算機實施生物信息和環境信息分析之后,還需要對信息分析結果進行整體評估,從根本的角度上提升生物信息和環境信息的真實性和準確性。另外,不同環境生物信息在實施綜合檢測評估時所采取的技術手段不盡相同,各種檢測技術涉及多方面學科知識,因此,對整個檢測過程中涉及的專業學科知識進行全面分許,對于提升環境生物信息檢測質量,保障環境污染治理效果起到不可忽視的作用。在利用計算機進行信息數據檢測時,會出現檢測結果為負的現象,在這種條件下必須對環境生物信息實施第二次檢測,只有在檢測結果與實際環境狀態相符合時,才可以停止檢測。在計算機檢測結果與實踐結果完全統一時,可以將環境生物技術信息學與遺傳工程特效菌株試驗進行有效結合,了解環境中有機污染物傳播途徑,借以實現有機污染物高效分解的目的,保障生態環境安全性。
3.4環境生物技術信息學的應用
作為改善環境污染的新型技術手段,環境生物技術信息學能夠在改善生態環境的同時,降低生態環境污染對人體健康造成的影響。總的來說,環境生物技術信息在我國各個行業都有廣泛的應用,主要表現在以下幾個方面:3.4.1環境治理和評價環境生物技術信息學最主要的作用就是對生態環境狀態進行綜合評定,并根據評定結果制定有效污染處理方式。與此同時,這項技術手段能夠在短時間內判斷環境中污染物質和有毒物質含量,確保后期治理方法的合理性和有效性。3.4.2維護人類健康污染物對人體健康有著不可忽視的影響,部分污染源還會導致人體自身DNA序列發生變化,增加人們出現遺傳病的幾率。為緩解這種現象,當務之急是在環境污染源處實施環境生物技術,嚴格控制污染物質與人體靶器官相接觸,降低人們出現遺傳性疾病的可能。3.4.3資源共享從全球生態環境布局來看,各個國家出現生態環境污染的原因和表現形式大體一致,這也從側面說明環境生物技術信息學對生態環境和其他各方面的研究成果能夠在各個國家通用。為保證各個國家都能夠實現生態環境改善的目的,實施環境生物技術信息學研究成果共享尤為關鍵,這不僅僅能夠保證其他國家也能夠實現生態環境污染治理的目的,還能促使環境生物技術信息學向著國際化、信息化方向轉變。
4環境生物技術信息學存在的問題
盡管環境生物技術信息學在我國有著非常廣泛的應用,但是不可否認這項技術在實施過程中還存在一些不完善的地方,主要表現各項信息數學建模和運算結果存在差異上。而且在實施生物信息和環境信息收集和整合過程中會受到多方面因素的干擾,直接影響信息收集和整合的準確性。除此之外,計算機設備在實施數據信息儲存和處理方面不夠完善,影響相應信息數據預算的準確性。針對于這一點,在實施數學建模和計算機分析評定過程中,應控制外界因素對數據信息造成的干擾,從而保障數學建模和計算機數據分析評定效果。5結語如何進一步根據我國在環境生物技術信息學方面的特點,建立高水平的理論與實驗體系,加快培養優秀的青年人才,是發展我國環境生物技術信息學研究最為迫切的任務之一。
參考文獻
[1]楊林加.基于現階段環境生物工程技術的新探索[J].福建農業,2015(08).
關鍵詞:生物信息;概率論;數理統計;教學方法;討論式教學
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
生物信息學(Bioinformatics)是一門交叉科學,它包含了生物信息的獲取、加工、存儲、分配、分析、解釋等在內的所有方面,它綜合運用數學、計算機科學和生物學的各種工具,來闡明和理解大量生物數據所包含的生物學意義。它隨1990年人類基因組計劃(HGP)的實施和信息技術的發展而誕生,現已迅速發展成為當今生命科學最具吸引力和重大的前沿領域,為生物學、計算機科學、數學、信息科學等專業的高素質人才提供了更廣闊的發展天地。
概率論與數理統計不僅是生物信息專業的基礎課程,同時也是很多理工院校的基礎課程。它研究隨機現象及其統計規律性的一門數學學科,其理論方法獨特、抽象,既有嚴密的數學基礎,又與眾多學科有著密切的聯系[1]。它并不是由理論到理論簡單推衍,而是從實踐中獲得,扎根于實際問題當中,因此有很強的生命力。隨著社會的飛速發展,新的科技產品不斷涌現,現已進入了信息化的時代。為了更好的理解客觀物質世界,人們必須學會處理好各種信息,尤其是對數字信息收集、整理和分析,這就離不開概率論與數理統計,概率論與數理統計越來越備受關注,在現實應用中越來越廣泛,現已廣泛應用于生物、工程技術、經濟管理、金融、國防、環境等領域[2]。隨著科學技術和知識更新速度的不斷加快,傳統的教學思路必須進行改革,以適應新形勢發展的需要。
概率論與數理統計的傳統教學,大部分時間都在講解概率論方面的基礎知識,再加之學時有限,統計方法知識所用時間甚少,這樣導致概率論與數理統計變成了枯燥的理論課,并沒有體現出它應有的實際應用價值,這不符合國家對創新性人才培養的要求。作為高校教師,必須上好概率論與數理統計這門課,要提高概率論與數理統計的教學效果,培養學生創新性思維,增強學生應用理論解決實際問題的能力。教學中我們要注重以下環節。
1 合理分配概率論內容和數理統計內容的學時
根據專業學生的培養方案,合理分配概率論學時和數理統計學時,制定行之有效的教學大綱和教學日歷。目前教學的重心偏向于概率論,涉及到的數理統計學時較少。這顯然不符合高校培養高層次人次的要求。將概率論內容直觀的、通俗易懂的語言講授給學生,把概率論作為數理統計的基礎知識去講授。在講解數理統計知識的時候,不但要介紹其原理和思想方法,還要介紹數理統計的各種軟件的功能及應用[3]。同時安排學生上機實驗,提高學生解決實際問題的能力。
2 提高教師自身的人格魅力,增強教師自身的知識底蘊
作為教師,我們首先得熱愛這個工作,保持十足的熱情去工作。讓學生感覺每天都是樂觀的,生活都是美好的。我永記我國大教育家陶行知先生說過的:“你若把你的生命放在學生的生命里,把你和你學生的生命放在大眾的生命里,這才算是盡了教師的天職”。教師的道德是教師的領魂,師愛是教師的靈魂,愛學生則是師愛的最好體現。教師和學生是平等的,只不過是暫時的教與學之間的關系,把學生看成自己的孩子一樣去關愛,多傳遞學生正能量,為他們樹立正確的人生觀、價值觀和世界觀,不愧“人類靈魂工程師”的贊譽。
人們常說要給學生一碗水,教師必須得有一桶水。所以要想教好概率論與數理統計這門課,必須對所有的概率論與數理統計方面的書籍內容以及課后習題的解答都熟知。同時還要熟練掌握各種統計軟件的安裝及其使用,尤其是各種統計軟件的實際應用范圍。
3 板與多媒體相結合,提高教學效率
教學中不能一味的寫板書,也不能一味的應用多媒體,多媒體不要放的太快,要看學生的理解程度,要采用板書與多媒體教學有機結合。概念方面的知識、例題、動畫等用多媒體演示即可,以節約時間,加大課堂教學的信息量,開拓學生的視野。通過計算機動畫模擬、圖形顯示、數值計算等,使抽象的內容更加直觀、形象、生動,激發學生的創新思維,體現學生在教學過程的主導作用,提高教學效率。
4引入案例討論式教學方式,培養學生解決實際問題能力
案例討論式教學法是教師根據教學目的,在課堂這一特定的教學環境中,教師提供真實的案例,將學生分成4至6人一組,讓學生融入案例的場景,并在教師指導下,各組圍繞這個案例主動學習、發現問題、提出問題,通過師生之間、生生之間相互交流,共同探討、展示結果。他強調以學生為主體,為培養學生的自主學習能力、實踐能力和創新能力為目的。
案例是實現案例教學的載體,是為完成一個教學目的而設置的。所以案例的選取尤為重要,必須考慮本課程的特點和學生的知識結構,難易適中,體現出概率論和數理統計的知識點[4]。通過案例的學習,使學生進一步理解概率論和數理統計的內容,掌握各種檢驗法及其在實際中的應用。通過討論式方式解決問題可以增強學生的團隊意識和責任意識。案例討論式教學培養了學生解決實際問題的能力。
5 結合專業人才培養計劃進行教學,真正做到學以致用
每個專業的最終目標都是為本專業培養優秀的人才,生物信息專業也是本著這個原則。概率論與數理統計這門課程也應該在教學中體現出這一點,因此這要求教師在教學中將理論內容與專業相結合,讓學生明確課程的學習目的和意義。
總之,生物信息專業的《概率論與數理統計》課除了教師具有豐富的知識和人格魅力,采用合適的教學方法和手段外,教師也應該具有較強的專業科研背景,將學生深入淺出的代入概率論與數理統計的學習中,并在教學中不斷進行專業內容滲透,激發學生的學習興趣,提高教學效果。
參考文獻
[1] 肖 鵬,杜燕飛.概率論與數理統計教學改革的幾點思考[J]. 數學教學研究,2009,28(1):60-61
[2] 張迪,秦麗娟,牛雪娜,趙有益.概率論與數理統計教學方法的探索[J]. 甘肅聯合大學學報(自然科學版),2013,27(1):85-86
關鍵詞:興趣;因材施教;創新;鼓勵
中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1992-7711(2013)23-0066
新課程標準指出以學生為主體,教師為主導的教學形式。教師要摒棄陳舊的觀念和說教,留給學生足夠的時間去自主探索和實踐,讓學生的創造思維與個性有長足進步,從而在計算機教學中探索出創新教育的嶄新天地。為此,筆者在信息技術課堂教學活動中進行了以下幾方面的嘗試:
一、提高認識,改變觀念是培養創新思維的前提
在信息技術教學中存在這樣一個現象:幾乎每個學生都盼望著上信息課,一下課就等在機房門口。然而事實上,大部分學生是盼望到機房中去玩游戲、上網、聊天,而對教師教授的知識卻興趣不高,他們認為這是副課,又不參加中考,所以學了沒用。為了改變學生的這個觀念,筆者時常跟學生講:主科固然重要,但是我們其他科目也要學好,我們要全面發展,提高綜合素質,假如你信息技術學得很好,將來清華、北大學校照樣會特招你。在生活中我們的副科知識也很重要,假如你要去旅游,電腦一查,你就很輕松地說出這個地方的氣候特點、歷史風俗!電腦方面商機無限,學得好還會給你帶來巨大財富!筆者還給他們講了一個信息技術偏才的例子:曾經有一個學生,學習成績中等,但是信息技術恰恰是他的潛能所在,每次上課,他的注意力都高度集中,主動探索,積極實踐,從不去玩無聊的游戲。后來他參加全國中小學生電腦作品制作比賽,結果他制作的電子報刊得了省一等獎,那年剛好有政策出臺,凡是在各類比賽中獲得省一等獎以上者,就可免試直升重點高中,這對于他來說是個莫大的喜訊……這時筆者聽到有的同學在下面輕輕地談到:以后上課要認真一點了。
二、激發興趣是培養創新思維的基石
蘇霍姆林斯基曾說:“興趣的源泉在于體會到智慧能統帥事實和現實,人的內心里有一種根深蒂固的需要――總要感到自己是發現者、研究者、探索者。在兒童的精神世界中,這種需要特別強烈。”濃厚的興趣會使學生產生積極的學習態度,激發學生豐富的想象力,使學生樂于去學習知識,從而為創新思維的產生奠定基礎。
1. 導入新穎,啟迪思維
一堂課的開頭,教師精彩生動的導入,能集中學生的注意力,使學生對所學的內容產生濃厚的興趣,從而主動、快樂地接受知識。例如,在講到信息的特征的內容時,教師講授此課前,用一個故事作為導入。朝鮮戰爭前,蘭德公司向美國國防部推銷一份絕密報告,其內容只有7個字,要價150萬美元。當時美國國防部的官員認為這是敲詐,欺騙,不予理睬,結果是美國“在錯誤的時間,在錯誤的地點,與錯誤的敵人進行了一場錯誤的戰爭”。戰爭結束之后,國防部才想起那份報告,要來一看,追悔莫急。你們知道是哪7個字嗎?答案是:中國將出兵朝鮮。這個故事不但引起學生強烈的關注,內容也貼切教學,反應了信息的時效性、價值性。
2. 設置懸念,激發興趣
教師有意識地設置懸念,激發學生的好奇心和求知欲,使其思維處于一種激活狀態,產生一種探究心理,從而自然導入新課的一種方式。在講授《網上諾貝爾》這章時,筆者設計了這樣的情景:中央電視臺的“開心辭典”是一個集知識、趣味于一體的有獎問答節目,吸引了眾多的觀眾,現在假設你的朋友在“開心辭典”的現場,大獎離他近在咫尺,他碰到了一個難題,現在要打電話向你求助。這個難題是:“花兒”是屬于哪個少數民族的民歌?A. 回族 B.藏族 C. 羌族 D. 苗族。這時,你已經和你的同學在連線上網的電腦旁邊了,你能夠通過網絡迅速找到答案嗎?通過這個情景引導學生,利用網絡獲取信息是一種重要快捷的方式,我們應懂得借助搜索引擎這個工具,對信息進行有效的采集。
三、因材施教,重視個性發展是培養創新思維的手段
1. 分層教學,以人為本。我國古代教育家、思想家孔子主張育人要“因材施教,因人而異”。分層教學就是根據學生認知程度的個別差異,將學習能力和學識水平較接近的學生組合在一起進行學習,以提高學生學習興趣和學習效益的一種教學形式。因此,筆者首先將班里的學生進行分類,把基礎好學習能力強的歸為A類,將剩下的學生歸為B類。同時在教學中設計不同層次的教學活動,讓各個層次的學生在學習中都能參與進來,對于A類學生以個體學習、自主探究為主;對于B類學生以合作學習與教師演示的模式完成教學任務。例如:在上word《文字校對》那章內容時,教師要求A類學生結合書本和幫助自主學習,完成練習一:檢查雜志中的拼寫和語法錯誤;B類學生允許他們小組討論,結果還有五位同學無法完成任務,這時,教師屏幕廣播了這五臺電腦,并作了細致的演示,通過這種方式,所有的學生都不同程度的完成了任務。教師在備課時還為A類學生準備了拓展題,讓其在完成基礎目標后努力實現提高性目標。這種以人為本,因材施教的原則使學生眺一跳都能摘到桃子,使不同層次的學生都能體驗到學習成功的喜悅,使學生逐漸達到樂學、愛學的境界。
2. 個性張揚,標新立異
中國教育的悲哀就在于是統一模式,培養出來的人才整齊劃一,毫無個性,從眾心理十分嚴重。在學校教師看到活躍,好動的就不斷的指責,教育,直到把他教育成安靜,不惹事的方可罷休,結果學生的棱角被磨平了,很可能一個創新人才也就毀滅了。為了讓孩子們的個性得到發揮,呈現出百花齊放、百家爭鳴的喜人局面,在平時的教學中力求營造寬松和諧的氛圍,因此課堂上的走動現象,熱烈的討論聲音等,筆者一般不會加以苛責,教學中更是鼓勵與眾不同。
四、教學方法靈活,體驗成功是培養創新思維的關鍵
大人都想得到別人的認可,何況是孩子。我們要提供各種舞臺,讓孩子展示自己的想法或作品,從而體驗到成功的樂趣,獲得再進一步的動力。
1. 先練后講
以往的教師一上課就滔滔不絕地講,講得面面俱到,結果自己累得夠嗆,學生也被講的興趣全無,更談不上創新了。信息技術是一門實踐課,大可放手讓學生自己去操作,教師只需做適當的點撥即可。例如在講解“數據排序”那節時,由于本節內容難度并不高,因此指導學生自學課本,嘗試自己練習,培養自主探究,主動創新的思維。教師巡視,觀察學生所遇到的問題,然后請一位同學上臺演示,教師在學生一邊演示的過程中要一邊講解學生碰到的問題,點撥重難點。師:數據排序的重點是一定要選中要排序的區域,有同學剛才就因為沒選中,所以無法操作,難點是“關鍵字”的選擇,按什么關鍵字排列順序,排列的結果就不同。所以,教師要創設有利條件,讓學生發現問題、提出問題,提高學生主動探索的能力。
2. 合作學習
有這樣一則故事:某公司招聘人才,面試的內容是在規定的時間內鋸斷一截木頭,參加面試的人員都是獨自拿起鋸子賣力的鋸,但是誰也沒鋸斷,最后有兩位面試人員,兩人通力合作,很快木頭被他們兩人鋸斷,結果公司錄取了他們。這個故事告訴我們與人合作是多么重要,如今要想完成一些大型的程序,大型的項目單靠個人的力量是無法完成的。信息技術是一門以實踐為主的課程,在開展分組合作學習方面具有得天獨厚的優勢,在合作學習的過程中,讓基礎好的同學充當小老師,基礎差的同學目睹小老師的示范,茅塞頓開,這樣不僅減輕教師的負擔,也充分調動了學生的積極性。在做比較綜合的題目方面,筆者往往要求學生采取小組合作的方式,例如:用frontpage創作一個網站,教師事先聲明優秀的網站將上傳至校園網,讓組與組之間形成一種競爭,培養學生在合作中競爭,在競爭中合作的良好素質。接著學生分組交流、討論網站的風格、主題是怎樣的;然后組長開始分工,讓每個組員分崗到位,有事可做,避免只看不練,如收集資料、版面設計、美化等,使每個組員都參與互動。在小組成員的相互合作下,充分發揮了群體優勢,做成了豐富多彩的網頁,而且培養了創新思維,激發了興趣。
3. 展示作品
蘇霍姆林斯基曾說:“在學習中獲得成功,是學生精神力量的唯一源泉。”每位學生都有一種渴望得到教師、同學的尊重和贊揚的心理。如:學生在完成用powerpoint編輯的雜志后,讓他們把作品上傳到教師機指定文件夾。接著讓學生用自己的審美觀對作品進行評價,你認為他做的怎么樣?與你相比如何?哪里值得你學習?在學生評價之后,教師要進一步的對作品給予鼓勵與賞識,哪怕是一件很槽糕的作品,教師可以從作品的獨到之處給予肯定,比如說這件作品的色彩搭配不錯,或者字體很好等等,最后宣布某些作品為最佳作品。下節課,通過機房的廣播教學系統,將學生的作品配上優雅的音樂,播放給全體同學看,教室里頓時沸騰。對于被展示者來說作品得到教師的贊揚,得到同學們的羨慕,從而增強自信心,激發學習興趣。對于其他同學來說是一種鞭策,激發他們對這節課的期待,期待自己在本節課中有大的突破。在教學過程中,教師要特別注意表揚、鼓勵、給予學生成功的機會,讓他們享受成功帶來的喜悅。
創新教育任重而道遠,創新能力的培養是一個循序漸進的過程。教師要多學習理論知識,用科學的知識武裝自己的頭腦。在課堂上,教師要尊重學生的主體地位,不斷地給予學生創新的啟發和創新的機會,想方設法調動起學生創造的熱情,這樣創新教育才能開出鮮艷的花結出豐碩的果。
參考文獻:
[1] 閻立欽.實施創新教育,培養創新人才[J].教育研究,2001(7).
一、有利于突出重點,突破難點。
計算機教學輔助軟件具有很強的形象性和生動性,是以往的教學手段所無法比擬的。例如,可以展現遙遠的北極或其他地區的動、植物資源;可以在短時間內展示種子從萌發到開花結果的全過程;還可以將微觀世界宏觀表達,如細胞的分裂和生長過程。并且對學生不易理解的部分能化繁為易,如在描述心臟結構的電腦動畫中,隨著鏡頭的推移,學生的視線隨之進入心臟的內部,看到其內部的結構和收縮舒張的情況,既形象又逼真,給學生留下了深刻的印象,加強了學生的感性認識,培養了學生的觀察能力、語言表達能力,并對教學重點的突出和難點的突破有很強的輔助作用,促進了教學效果的提高。再如,在學習《動物行為》一章中,動物各種行為的區分是本章的難點,在教學中首先由學生自學,得到感性認識,然后播放一組圖象和動畫,讓學生辨識,及時檢驗自己已有經驗的正確性、全面性,從而達到在輕松愉快的氛圍中糾正錯誤、豐富經驗、鞏固新知這一目的。
二、有利于拓寬學生的思維空間,發展學生的創新能力。
創新是建立在占有大量信息的基礎上的,很難想象一個孤陋寡聞的人,能有什么創新意識與能力。因此,在教學中如何加大課堂教學密度、增大信息量,是時代對教育的呼喚與要求。利用多媒體技術可以進行高密度的知識傳授、大信息量的優化處理,大大提高課堂效率。眾所周知,圖形不是語言,但比語言更直觀和形象,動畫又比圖形更形象生動。利用文字閃爍、圖象縮放和移動、顏色變換等手段,不僅能夠顯示從微觀世界最小的病毒到宏觀世界最大的生態系統;從遠古絕種的古生物到天上、地下、水中的珍禽異獸,還能在課堂上用很短的時間演示事物發展的全過程,不受時間、空間的限制,學生漫游在奇妙的大自然中,身臨其境,從而產生對未知世界極大的求知欲。隨著教學的深入,我們從實現教學目標,完成教學任務的需要出發,結合學生的知識水平、視聽能力、認識特點和興趣需要等,在多媒體創設的情景下設疑思辯,使學生能積極主動地參與學習,經動手、動口、動腦去獲取知識,在得到美的享受的同時,又加大了知識的密度,增加了課堂信息量。這無疑為學生積累信息開拓了廣闊的視野空間,為學生的創新意識、創新能力的形成搭好橋、鋪好路,同時,也提高了學生的科學素質,夯實了學生“終生學習”的基礎。
三、實驗課上顯神通。
生物學是一門自然科學,它研究的是活生生的生物。有一些微小的動物,如果只能在課本上看到它的“尸體”,卻看不到它的真實面目及其生活實際,這豈不是一件遺憾的事情,這樣還怎么培養學生的興趣,又如何提高素質教育的水平?為此,我們想方設法培養這些微小生物的活體,讓學生能夠通過生物顯微演示結合多媒體顯示這些生物的真面目。例如,我們成功地在屏幕上顯示了草履蟲的外部形態,將草履蟲的運動方式展現得淋漓盡致,讓學生看到豐富多彩的微型生物世界,激發了學生熱愛生命、熱愛大自然、熱愛科學的美好情感。
在生物教學的過程中,有大量的實驗要做。做好這些實驗對學好生物起著十分重要的作用。
利用計算機模擬生物實驗教學,可以充分發揮多媒體的優點。在實驗前,使用計算機模擬演示實驗,可有針對性地進行實驗前的輔導,讓學生熟悉實驗裝置、操作步驟和實驗變化情況,這將有利于學生的實際操作。另外,利用模擬實驗還可以補充因實驗時間和實驗條件限制而造成的不足,也可模擬實驗條件改變時實驗變化的規律,同時對一些不適于實際操作或觀察的實驗也可起到一定的彌補作用。舉例來說,中學生應掌握的最基本實驗技能是正確使用顯微鏡和制作臨時裝片,但在教學中卻發現,由于學生人數多,教師巡回輔導有限,一些學生看不清老師的操作過程或由于注意力分散,在獨立操作時常出現不規范動作,如蓋蓋玻片沒有傾斜角度,使用高倍鏡進行對光等。還有較多的學生不清楚通過顯微鏡要觀察的對象是什么,常把氣泡或臟物誤認為是細胞。而CAI手段可以極簡單的解決上述問題,在屏幕上演示實驗的全過程,展示出顯微鏡下要觀察的細胞,并有針對性的提出注意事項,學生便能一目了然。此外,CAI手段還可以改變時間,如小麥種子的萌發,從實驗到結果需要3--4天,制成課件只需要1--2分鐘,達到了事半功倍的效果。當然,我們不能把實驗課上成課件放映課,實驗課還應主要由學生親自動手操作、認真觀察、積極思考。CAI課件只起到幫助認知的作用,彌補實驗和實物的不足。
四、促進了生物學教學改革。
信息技術在生物教學中的應用, 打破了傳統教學中"一只粉筆,一張嘴,一本書" 的傳統教學觀念,將錄像、圖片、動畫引進了課堂,使教學手段更加多樣化。這樣就豐富了教材內容,加大了課堂教學密度,調動了學生的各種感官(如眼、耳等),形成了一種以學生為主體主動參與學習的新模式。通過生物學教學的改革,教師職能由“教”師變為“導”師。如在《生態系統》一節教學中,通過播放《人與自然》片段及長江上游植被被破壞引發1998年特大洪澇災害及軍民奮勇抗災片段,組織學生開展如何保護我們生存的生態環境,你將能為我國西部開發做點什么的討論,延伸學生的知識面。在教學過程中通過創設情景、提出問題、探索研究、討論辨析、分析評價等基本環節,充分發揮教師的主導作用,鍛煉教師駕馭教學的能力。在未來的教育中,先進教育技術的應用,使學生可以在互聯網上自主選擇課程、選擇教師,確定課表和學習時間表等。學生學習的自主性、創造性都大大加強,學生成了自己學習的主人,成為教育和教學的中心。一切教育活動都是圍繞著學生的需求而進行的,教育就真正成為在學生需要的任何時刻都能提供所需知識的活動。
1.信息技術能形象地研究生命現象和生物的活動規律
信息技術在中學教學中的應用,使教學內容呈現出更多樣的方式,在教學過程中實行視覺和聽覺的有效結合,突破了古板的教學方式,例如,我們可以把心臟制造成跳動的動態節奏;“動脈血”用鮮紅色表示,“靜脈血”用暗紅色表示,“血液”的流動方向用“紅細胞”的運動代表;毛細血管制作成動畫來響應機體循環中各種物質的交換過程,和血液顏色在與氣體交換后的變化形式。這樣,我們會更好地向學生展示“心臟”跳動的頻率,“血液”流動的方向,“動脈血”和“靜脈血”的轉變過程,學生會在他們的頭腦中留下深刻的烙印,加上學生的仔細觀察和認真思考,學生一定會更快地體會到血液循環的途徑和重要意義,一定可以收獲到意想不到的結果。
2.信息技術教學能實現生物教學中微觀向宏觀的轉變
微觀性在中學生物學中是一個重要的特性。如,細胞是生命中最基本的單位,這節就講述了細胞的結構和功能;細胞的繁衍和分化;癌變和衰老等一切關于微觀生物學的實質,但其微觀性較強,學生在學習過程中會有很大的阻礙,也讓初學者很難邁出這第一步門檻,造成很多學生對生物學失去了興趣。傳統的教學是以老師的語言敘述、板書的描寫、模型的展示來對學生進行教學,逼迫學生重復記憶學習,使學生產生了厭煩的情緒。我們運用信息技術就可以解決這方面的問題。例如,利用多媒體講述“細胞器———系統內的分工與合作”這節內容效果會大大不同,通過色彩形象的細胞亞顯微結構整體演示,在學生的腦海中形成了整體的印象,之后演示細胞質基質部分閃動方式和顏色的體現,這樣可以使學生對細胞質基質和細胞器更好地區分開。接著逐一對細胞器進行逐一的擴大和特寫,通過學生的仔細觀察、認真的感知和自主探究的過程掌握了各個細胞器的結構和功能。
3.對生物實驗進行模擬,從而達到教學質量的提高生物學中離不開生物實驗,在實驗中,學生可以親身經歷科學研究的基本過程,這對學生理解和掌握所學知識起到了重要的作用。通過實驗還可以提高學生的動手能力、創新能力、互相交流的能力等。但是實際的教學中,實驗經常會被許多方面的條件制約導致無法實施。這樣教師只能借助教材空講實驗,學生也只能勉強地熟記實驗的過程,學生的學習質量可想而知。現在信息技術走進教學,為中學生物實驗提供了寬闊的空間,也解決了技術條件不足的問題。
二、信息技術教學在中學生物教學中存在的缺點與不足
現在,培養學生的動手能力是當今素質教育和創新教育的必抓內容,要勤于動手,不應一味地依靠現在的教育科技,這樣會對我們的動手能力和創新意識形成阻礙。課中教師注視電腦屏幕的時間多于與學生交流的時間,再加上教室的灰暗光線導致學生不能清楚地辨別教師的表情、眼神、手勢等,影響了教學的質量。另外一些抽象、微觀的語言很難敘述問題,信息技術不能很好地表示清楚,畢竟計算機只是創造環境讓人們交流、分享隱形知識。因此信息技術與傳統教學相結合,相互補充,選優取之,才能獲得更好的結果。
【關鍵詞】自主學習 合作探究 信息技術
生物學是一門集理論性、實踐性、社會性為一體的自然科學。生物教學活動與信息技術相結合,可以使抽象的、微觀的生物知識呈現得更加形象、直觀。這樣既可以提高學生的學習興趣又能提高課堂的教學質量。充分地利用信息資源和信息技術,不僅使生物教師改進了教學方式,還有助于培養學生的創新、合作、探究等綜合能力。
一、利用信息資源開拓學生的視野
網絡資源具有信息量大、實時性、互動性等特點。生物教師可以利用網絡信息資源進行備課、制作課件。學生則可以根據教師的要求,在校園網上獲得更多與生物學相關的知識和觀點。例如在學習“蛋白質的結構與功能”之前,教師可以讓學生上網搜集三鹿奶粉添加三聚氰胺冒充蛋白質的事件。一方面提高了學生的學習興趣;另一方面,學生通過搜集資料知道三聚氰胺和蛋白質有著相同的元素N,檢測奶粉中蛋白質含量是通過檢測N的含量來間接推算的。奶粉中N含量越高,意味著蛋白質的含量就越高。三聚氰胺最大的特點是含N量很高(大約66%),這樣一來,不法商家就用其冒充蛋白質了。通過資料的搜集,學生加深了對蛋白質組成的認識,同時也增強了社會責任感。這種開放式的教學方式培養了學生自主學習的能力,開拓了學生的視野。
二、利用信息技術創設學習情境
俗話說興趣是學生最好的教師。教師調動起學生的學習興趣,教學才能達到事半功倍的效果。傳統課堂的黑板、掛圖顯然不能激發學生太高的學習熱情。利用信息技術,課前播放與本節課有關的動畫、廣告、圖片等,可以更好得激發學生的興趣,激發學生的求知欲。例如學習“雜交育種和誘變育種”時,教師可以播放袁隆平培育雜交水稻和宇航員太空中帶回的種子發育成太空蔬菜的視頻。學生對雜交水稻和太空蔬菜產生了極大的興趣,此時教師提出問題:雜交水稻和太空蔬菜形成的原理是什么呢?學生開始積極思考并主動提出各自的看法。這樣既活躍了課堂氣氛,又促進了學生學習的主動性,培養了學生創新和探索的精神。
三、運用信息技術突破重點和難點
課堂教學的基本要求是緊緊抓住教學重點和難點。生物課堂中很多生命現象、代謝途徑等教師很難用言語表達清楚,導致學生覺得高中生物很難聽懂。利用多媒體課件展示,可以化靜為動,形象直觀,虛實結合,幫助學生構建理論模型和知識結構,從而輕而易舉地突破重難點。例如學習“減數分裂”的時候,書本上只有減數分裂各個時期染色體形態分布圖,很多同學表示不能理解。利用多媒體演示減數分裂的動畫過程,能真實地展現出和卵細胞形成的動態過程,惟妙惟肖,通俗易懂。通過動畫的展示,學生了解了減數分裂過程的整體概況,然后按順序將減數分裂各個時期的特點慢放、定格或重復,讓學生看清每一時期染色體、染色單體的數量變化,以及DNA的變化,同時提出問題:什么是聯會?什么是同源染色體?什么是四分體?減數第一次分裂過程中最重要的變化是什么?減數分裂與有絲分裂的區別是什么?等等。學生通過觀察思考、合作探究,在充滿生機和活力的課堂氣氛中,積極主動得將知識建構起來并內化。這樣既突出了重點突破了難點,又培養了學生自主學習的能力和合作探究的精神。
信息技術與生物課程的結合,實現了生物教學由靜態向動態的轉換,將生物體的生命活動以宏觀動畫的形式表現出來,突破了時空的限制,使課堂教學成為在教師引導下的學生自主發現、合作探究的過程。
四、運用信息技術模擬實驗
生物是一門以實驗為基礎的自然科學,實驗在生物教學中有著舉足輕重的地位。但有些實驗受到時間空間或操作條件的制約,不能滿足教學的實際需求,就要利用多媒體進行模擬實驗教學了。例如“生物膜系統”的教學,需要認識分泌蛋白質運輸到細胞外的過程。這個實驗需要放射性同位素,實驗設備也比較復雜,在中學實驗室里是很難完成的。傳統教學利用掛圖配合教師講解來“講實驗”,效果不理想,學生聽完一頭霧水。利用計算機模擬科學家的實驗,形象地展示出鼠的胰腺細胞中3H標記的亮氨酸在細胞中出現的過程,從而理解分泌蛋白合成與運輸的過程。學生易于接受,并能留下較深的映像。真是“千言萬言講不清,一用媒體就分明”。當然計算機模擬實驗是要有限度的,不可過分依賴模擬,替代了學生的動手實驗,生物科學畢竟是以真實的實驗和學生自己探索為主。
五、利用信息技術高效系統地復習
生物學知識具有一定的抽象性,所以在高中生物課教學中,教師需要對課本中高度概括的生物學知識、概念、原理進行一定的解釋和分析,引導學生去建立一定的知識網絡,讓學生將知識內容梳理清晰,更好地進行學習。因此,在生物課堂教學中,教師除了要利用傳統的生物學教具以外,還需要利用信息技術,讓學生通過計算機、網絡等獲得豐富的教學資源去了解生物知識,更為直觀地接觸生物學的內容,為學生創造更加適合其進行想象和聯想的思考環境。例如,在講授《光合作用的原理與應用》時,教師可以先利用多媒體視頻、PPT、圖片、科學紀錄片等方式,讓學生對植物的光合作用進行一定的了解,激發學生的學習欲望。然后利用課件等形式來為學生講解一些光合作用的過程和每一個環節中的具體情況和作用,讓學生對植物的光合作用有一個完整而清晰的理解,提高學生的學習效率。
2突出教學重點
在高中生物教學中,會涉及很多學生難以理解的生命現象和一些難以觀察的具體的生物反應,這些知識如果單純依靠教師的口頭講解,有時是很難被學生所理解的。在這樣的情況下,教師可以利用多媒體課件對生物教學中的重點和難點進行講解,使學生形成更加清晰和明確的生物知識網絡。例如,在講授《細胞的增殖》這一節內容時,教師可以利用多媒體課件,結合相應的知識內容,將重點、難點突出出來,教師可以將細胞增殖的整個過程進行分解,利用一系列的圖片對細胞增殖的過程進行一定的解析。形象化、直觀化的圖片會使得學生的思維更加快速地進入思考的環境之中,從而減小對增殖規律的理解難度,提升學生的學習效果。
3展示實驗過程,提高學生的認識程度
一、科學地認識信息技術與生物教學的整合
現在一些老師和學生,對于信息技術與生物學科教學的整合認識存在著很多誤區:有的認為為直接照搬網絡上下載的課件上課就是整合課了;有的認為課堂上只要用了多種電教媒體,就是整合課;有的認為在機房上課,網絡環境下上課,就是整合課。在此,我們先要認識整合和信息技術,信息與電腦的概念。
1.整合≠信息技術。
整合是指可聯合實施以確保實現共同成果的。我認為生物學科課程整合的關鍵是教師的教學藝術,體現在如何有效應用學科技術、信息技術、學生的研究學習素質,更好地達到生物課程學習的目標。
信息技術是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱。它主要是應用計算機科學和通信技術來設計、開發、安裝和實施信息系統及應用軟件。
2.信息技術≠電腦技術。
信息:一般來說,信息是指與客觀事物相聯系,反映客觀事物的運動狀態,通過一定的物質載體被發出、傳遞和感受,對接受對象的思維產生影響并用來指導接受對象的行為的一種描述。從本質上說,信息是反映現實世界的運動、發展和變化狀態及規律的信號與消息。信息包括以下幾個要件:信源、語言符號、載體、信道、信宿、媒介。
電腦:是一種利用電子學原理根據一系列指令來對數據進行處理的機器。因此,信息技術≠電腦技術,它的范圍要寬廣的多。
3.生物科學整合課≠生物多媒體課。
生物整合課與生物多媒體課不相同:生物整合課不僅信息技術手段、方法與學科教學手段、方法的整合,還包括教師教的藝術,學生學的方法,注重學生的認知學習,學習評價,師生溝通。生物多媒體課為教師的“教”提供方便支持。“生物整合課”更是對整個教與學過程的滲透,對整個教與學過程、評價、延伸學習的整合。
二、如何上生物整合課?
生物學科整合:是指課堂教學中把課程內容和方法與信息技術、信息方法、信息資源、人力資源有機結合,共同完成生物課程教與學。目的是把信息等各種先進技術應用到生物學科教學過程中,使各種教學資源、教學要素和教學環節經整理、組合,相互融合,在整體優化的基礎上產生聚焦效應,從而促進生物傳統教學結構與教學模式的根本提升,達到實現課程教與學的目標。
1.認真選擇整合的點:整合是廣義的整合,可以是課堂某個環節、某個知識點的整合,不一定是全過程的整合,可以是課堂上不同手段的整合,更不要錯誤地認為整合就是要電腦,就要網絡,要先進的軟件,沒有電腦就不是整合了。
《消化吸收》:材料多,素材多,但是消化、吸收很少直觀動態的內容,使用flas,數碼攝像技術等進行整合,使學生看到家兔腸胃的蠕動,消化過程消化液的分泌和消化物的移動等等;
《空中飛行的動物》:為什么鳥能飛行?如何適應飛行?與飛機有什么不同?選用flas整合飛行原理。擺脫了學生問:為什么能飛?有翅膀的答案。
……
2.發動學生,精心整合。整合最簡單的目的是為了學生,我們上整合課我都是引導學生加入整合課的研究行列:
在發動學生方面有很多東西學生是可以完成的:生物標本的采集、收集、購買;生物視頻的拍攝;生物圖片的照相;生物實驗的模擬;生物的調查、數據的分析;生物現象的觀察等,都可以發動學生的參與,讓學生參與整合。
作為教師要備好課。備課不僅僅要備重點、難點,備學生,還要把知識呈現的手段、方法、時間備進去(何時呈現,怎樣呈現,重點內容多幾個方式呈現和互動)。
因此,不是整堂課都要用信息技術或者某項技術,其實引導學生參與研究性學習小組就是很重要的整合手段之一,這就重視了人的資源,重視了以人為本。
3.選擇自己適合的媒體技術。不要盲目的追求好看,追求很高的信息技術,而要實用,要自己最擅長的技術。目前很多老師都掌握了PPT、flash等較高級的軟件的使用,但在制作是往往要化大量的時間。這就讓老師準備一節課往往要花一、兩個禮拜的時間甚至更長,很多老師不愿意上整合課。其實PowerPoint、OFFICE、ACDsee等軟件的使用也很簡便,花的時間也很少,我們不要盲目跟風做復雜的課件,做適合自己的課件,整合適合自己使用的技術和素材就行。
生物復習課,我就用WPS進行整合,把練習和提綱整合;學習細胞的結構,我們不但讓學生看顯微細胞攝影、細胞模型、細胞圖片、還要進行細胞結構圖的繪畫,這也是很好的整合,這個整合不用電腦就可以,因此,我們選用合適的技術整合是看自己的技術水平,也看實際的需要,做到簡單、快捷,突出重點就行。
整合不一定要有課件,我們要把握一個原則:要符合學生的認知規律;要便于學生理解老師授課意圖;要有一定的交互性;要有一定的拓展性;要適合自己。
三、正確的評價導向。
一節生物課,是具有生物課的基本要求,生物整合課,也有基本的導向,才能引導老師朝著一定的目標努力,有方向,有技術,有積極性,是保證生物學科整合課能正常開展的關鍵。
1.貫徹新課程標準。包括認知、情感、技能、學生自主學習和發展等目標,反映教學內容的廣度和深度,體現多智力因素。
2.符合學生發展的實際水平,注重學生創新能力和信息技術能力的培養。
3.要求內容與課程設計,能適合學生的經歷、興趣、知識水平、理解力和其他能力,吸引學生適當參與課程整合的過程,促進學生個性發展。
4.發揮生物學科整合的優勢,教學方法適宜、靈活、有創意,體現學生的主體地位和教師的主導作用。
實驗班和普通班的成績比較通過對照實驗隨機抽取進行生物化學與信息技術整合的班級與未進行整合的班級進行對照。由以下的數據,加以分析:運用生物統計學的方法將一學期學生成績統計出來,加以比較。由表1可以看出,進行信息技術與生物化學課程整合的實驗班的成績比普通班級平均分約高了八分。由此可以看出,進行整合課程能夠大大的提高學生對生物化學的喜愛程度,也能夠讓學生在一個活躍的,良好的,感興趣的課堂認真學習,輕松獲得知識。
2實驗的分析
訪問調查實驗班和普通班的學生通過對進行了信息技術與生物化學課程整合的班級學生與未整合的同時進行問卷訪問調查,通過調查得出如下幾個結論:第一,整合課程對提高學生的自主探究能力的作用不明顯;第二,實行整合課程對有效調動學生學習的興趣有較明顯的作用;第三,實行整合課程對提高學生的合作意識和提高信息素養有著一定的作用。總而言之,進行信息技術與生物化學的整合能夠讓學生在學習時帶有濃厚的興趣,培養學生積極主動學習的能力。總之,課程整合益處甚多。
3進行信息技術與生物化學的課程整合的優點
3.1能幫助學生改變學習方式
過去,大多數學生都會在老師枯燥乏味的書面知識中昏昏欲睡,甚至產生厭學的情緒,完全沒有學生該有的青春朝氣與蓬勃。學生們喜愛的是精彩的課堂,有興趣的課程,多樣的教學方法。進行信息技術與生物化學的課程整合,恰到好處地滿足了學生想要聽課的動機。教師運用多種方法,如情景模式,課外活動,精彩的故事,幽默的語言,全面的感官信息等等來吸引學生的注意,同時讓學生掌握學習生物化學的方法,有效地達到學生認真聽課的目的。
3.2能加深學生的學習興趣
運用豐富的多媒體視頻信息,給學生感官的享受。艷麗的色彩,生動的動畫,美妙的音樂,活潑的學習氛圍。學生們可以寓情于景,使注意力高度集中。教師采用啟發式教學,以故事或者幽默的語言來描述書本當中枯燥乏味的東西,培養學生對生物化學課程的熱愛,從而能夠自己獨立去研究知識,學習知識,掌握知識的技能。
3.3能啟發學生的思維
教師就是學生學習道路上的路標,引導著學生向正確的方向前進。在課程整合中,教師可以將多媒體中抽象的知識進行改編,以兒歌或者圖像的形式輸出,提高學生的形象思維能力。比如在記憶生物中人體必需的氨基酸時,可以用攜(擷氨酸)一(異亮氨酸)兩(亮氨酸)本(苯丙氨酸)單(甲硫氨酸又稱蛋氨酸)色(色氨酸)書(蘇氨酸)來(賴氨酸)。這樣一句話就可以將所有人體必需的氨基酸概括起來,記憶簡單,易于學生接受。
3.4能提高教學質量
在生物化學的教學中,使用多媒體等信息技術進行知識的歸攏,能讓教師的知識層面更加廣闊,同時也減輕了教師板書的負擔,使教師與學生有更多面對面的課堂交流。另外,給了學生足夠的思考空間,使學生的思維能力開闊化。與之相應的,也提高了教育教學質量。
4結論