第一篇:线粒体炫的发现历程及其启迪
线粒体炫的研究历程及其启迪
2016年5月12日晚上,北京大学分子医学研究所创始人之一程和平院士主讲了才斋讲堂第119讲,他向我们介绍了“线粒体炫”的发现过程、分子机理以及生物学意义。虽然,程和平老师的研究领域和我并不相同,但是他讲述的研究经历却令人收益匪浅,严谨的研究态度与作风也都发人深省,他的讲座使我深受启迪。因此,本文将首先回顾程和平院士发现“线粒体炫”以及研究其分子机理和生物学意义的过程,然后谈论程和平院士的研究经历对我的启迪。1.线粒体炫的研究历程 1.1线粒体炫现象的发现
线粒体的研究是从19世纪50年代末开始的。线粒体是几乎所有真核细胞都具备的一种独特且重要的细胞器,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,负责制造能量,因此也被称为细胞的“动力车间”。线粒体的结构很特别,有外膜、内膜两层膜,内膜折叠形成内嵴。此外,线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系,但其基因组大小有限,是一种半自主细胞器。在20世纪50-70年代,生命科学界对线粒体的认识是线粒体是生命的“能量工厂”,90年代,发现线粒体还是细胞的信号中枢。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。
线粒体对细胞钙信号的转导也有重要作用。程和平院士早年的研究兴趣就是线粒体中的钙信号,他于1993年发现了细胞内钙释放的最小单位,并命名为“钙火花”。在做线粒体“钙火花”研究的时候,他们本想运用cpYFP(黄色荧光蛋白)来探测线粒体的钙信号,却意外且幸运地发现cpYFP是非常好的超氧阴离子的探针,即超氧阴离子浓度越大,氧化态越强,cpYFP的荧光强度越强。而且cpYFP是基因手段编码的,因此可以用基因工程合成。
更为惊喜的是,程和平和他的研究团队用实时、原位探测线粒体定位的超氧荧光探针cpYFP,观察到了在活体心肌细胞的单个线粒体中存在局部、间歇性、量子化超氧生成事件,这些现象一般持续10秒左右,且与细胞呼吸代谢时持续 产生的活性氧现象完全不一样,他们将之命名为“超氧炫”。
当看到一种新现象的时候,最基本的问题就是:这是什么?如何产生的?有何种意义?因此,研究这一问题前,需要先弄清楚“超氧炫”这一现象的本质,即是什么。弄清楚“超氧炫”这一现象,看似简单,实则不易。长期的研究发现,“超氧炫”是一种包括ROS活性氧增加、pH增加、氧还电势增加、线粒体膜电势突然丢失等多个层次变化的复合现象。因此,他们重新命名这一现象为“线粒体炫”,简称“炫”。
这个新发现引起了程和平及其团队的研究兴趣,他们开始探索这一现象的普遍性,这决定了这一现象的意义有多大。为了探究“炫”是一种普遍的生理现象还只是偶然出现的现象,程和平完成了一系列实验与研究。他和他的研究团队分别观察了转基因探针小鼠跳动的心脏、活体老鼠的骨骼肌以及斑马鱼中的线粒体,均发现了“炫”的存在。考虑到,线粒体内共生起源的假说,程和平团队还检测了大肠杆菌(原核生物)和酿酒酵母(真核生物),都发现了超氧炫的现象。从古老的原核生物到真核生物,从单个细胞到整个动物,从恒温动物到变温动物,都存在超氧炫的现象,这说明“线粒体炫”是一种普遍存在且高度保守的生理现象。此外,他们还发现,机体血糖水平变化、胰岛素水平变化对炫的发放频率有重要的调节作用。1.2线粒体炫的分子学机理
认识清楚“线粒体炫”这一现象之后,我们对产生这一现象的分子学机理也充满好奇。程和平老师介绍了“线粒体炫”的触发机制,目前的假说认mPTP的开放触发‘线粒体炫’。膜电势陡降、线粒体物质流失、mPTP药理反应、敲除CypD则会使“线粒体炫”频率减半的现象都在一定程度上支持了这个假说。此外,“线粒体炫”的发生依赖于ETC的完整性。不过程和平教授说,目前对线粒体炫的分子学机理研究还不够充分,未来将继续研究。1.3线粒体炫的生物学意义
“线粒体炫”是一种普遍存在且高度保守的生理现象,因此在许多重大生理学和病理学过程中至为重要。研究“线粒体炫”的在医学上的应用,以‘线粒体炫’为靶点,发展有效的策略调控生理病理过程,是下一步的工作重点。线粒体炫与新陈代谢之间有着密切的联系。程和平院士指出,就像压力锅有安全阀一样,线粒体的“超氧炫”现象就是细胞代谢的安全阀,控制细胞内新陈代谢,使新陈 代谢底物与产物(如ADP与ATP)维持在一定的平衡状态。例如,肥胖-糖尿病患者的线粒体炫显示出与正常人不同的特性。“线粒体炫”的频率能够指示心肌缺血-再灌注损伤。通过研究在衰老过程中“线粒体炫”现象的发生频率,为预测寿命提供了一种有效的方式。“线粒体炫”在突触长时记忆形成中也起着至关重要的作用。程和平老师还发现“线粒体炫”与他的另一研究专长“钙火花”具有协同性。
2.对科学研究的启迪
程和平院士讲述的“线粒体炫”的研究历程,生动地展示了科学研究的步骤。正如程和平院士所说“当看到一种新现象的时候,最基本的问题就是:这是什么?如何产生的?有何种意义?也就是我们常说的what,how,why三要素”。程和平院士早年研究细胞钙信号,在检测细胞钙信号的过程中,偶然发现了“线粒体炫”现象,这一发现是意外的幸运,但也得益于他们团队对于生命本质现象的孜孜追求,使得他们没有忽略这一偶然现象,而是进行更多的研究,发现了“线粒体炫”是一种普遍存在且高度保守的生理现象,并对其背后的分子学机制和生物学意义也进行了深入的探究。从现象,到机制,最后到应用,是研究的一般思路,也是对研究意义的升华。反观,我目前的研究仅仅停留在对实验数据的处理上,繁琐而重复性的实验处理工作使得人忘记了实验的本意,如何解释好实验现象背后的机制,以及探索意义是我下一步准备做的工作。
科学研究的创新性精神。程和平院士在讲座结束的时候,说道目前他们的团队主要精力是在线粒体炫的机制和生物学意义的研究上,几年内不会做其他项目,将专注研究“线粒体炫”,等到把“线粒体炫”的生物学意义研究得更充分,使之成为热点,使得更多的团队开始进入“线粒体炫”的研究之后,他们团队就会停止对“线粒体炫”的研究。程和平老师的这段话很触动我,他们不是盲目地跟随热点,而是自己去研究,去创造“研究热点”。目前国内很多研究的情况是,从外国人那里得到题目,然后从国外买来仪器,最后再到外国人那里去发表,特点就是自己不出题目,而只是搜集数据、提供数据。从培养独立思考的学术人才而非技术专家的角度来说,我们除了需要拥有一双巧手,做好自己的专长外,更需要的是能够自己发现最核心的问题,具备俯瞰全局的眼界。而这就是现在我们需要考虑的科学转型。交叉学科与跨学科合作的重要性。程和平老师还认为,学科间交叉交融的过程中蕴含着众多的科研机遇,例如他在数学、力学、生物学、无线电电子学等领域的扎实基础为他科研创新提供的不竭动力。在研究“线粒体炫”的生物学意义时,程和平院士也强调了与他人合作进行跨领域研究的重要性。例如,程和平院士团队与北京生命科学研究所董梦秋课题组合作发现了3日龄秀丽线虫中线粒体“超氧炫”频率可以预测其寿命长短,这就是跨专业合作的结果。未来的趋势应该是进一步的学科融合,需要有传统的学科人才,更需要有跨学科工作和研究能力的新型研究者;需要在原有学科深入挖掘,更需要融合现有各学科知识体系以挖掘出更大的科学潜力。这几年Cell, Nature, Science等期刊上最热门的领域如系统生物学,生物信息学,结构生物学,正是跨学科合作的结果。因为每个人的时间有限,专精的领域必然有限。为了更高效地利用时间,跨学科合作是一个非常好的选择。
但跨学科合作与单打独斗的科研有很多细节上的区别,研究团队由不同学科背景的研究者组成。如何建立交叉学科团队并保证有效运行是非常重要的。合作进行中的难点常常是项目管理。合作中的另一个难点是不同领域之间的沟通。才斋讲堂第120讲的郁彬教授在讲述基因空间表达的研究经历时也强调了跨学科合作的重要性,并对跨学科团队建设提出了许多重要性建议。团队建设最重要的就是要交流。尤其强调面对面交流的重要性,而一个团队要有效运行,必须要有规矩,如要承担责任、关心爱护同伴、不断完善自我、包容多元性、诚信、保持开放心态、相互尊重、不停学习、各司其职并相互配合、保持对新事物的好奇心等。这些经验,都非常的实用。其实,建立跨学科合作,不仅仅是人才培养,更需要学科设置、经费管理和资源配置等等方面进行切实而深入改革,营造出宽松的科研环境以促进学科融合。
第二篇:开展入学教育启迪人生历程
开展入学教育启迪人生历程
为了让新生们能够更好地了解大学的实质,更快地适应大学生活。哈尔滨学
院经济管理学院于2011年9月5日和6日开展了一系列新生入学教育活动。
9月5日上午8:00在图书馆报告厅举行了“哈尔滨学院经济管理学院新生
入学式”经济管理学院党总支书记毕伟林、院长吕广仁、副院长许淑琴、杨晗等
有关领导、辅导员老师、2011级班主任及2011级新生共同参加了入学式。入学
式上介绍了院领导、内设机构及系(办)中心主任、辅导员,宣布了11级班主
任的任命,并对各班主任进行了介绍。师生代表分别致辞表达了对新生的欢迎与
期待。两位院长系统地概括了院系的情况、发展定位与自身特色,教学、师资队
伍、学科专业的建设状况使学生对自己所在的院系和所学的专业有比较详细和清
醒的认识。接下来的入学教育启迪人生引人思考。毕书记结合个人发展的目标与
规划要求同学们科学合理地规划未来,根据校园及学生管理的相关规定与制度对
学生进行教育。入学式后新生们在老生的引领下参观课校园,感受校园文化。
6日上午在于迪辅导员的主持下,教务处李云辉处长、保卫处赵卓军副科长
以及朱明辅导员对同学们进行了学籍管理教育、安全教育、遵纪守法教育,对接
下来的军训进行安排及要求。同学们在入学教育的启示下学习了《哈尔滨学院学
生手册》并进行了测试。测试的结束标志着入学教育画上了圆满的句号。
新生入学教育是大学生进入高校的“第一堂课”,搞好入学教育是使新生熟悉
学校环境、适应大学生活,在角色、心理、行为等方面顺利完成由高中阶段向大
学阶段转变的重要教育环节。做好大学新生的入学教育,对于高校教育教学和人
才培养质量的提高有着举足轻重的作用。我院一定会开展更多的教育活动,更好
地启迪学子的人生历程。
经济管理学院分团委
新闻综合部供稿
第三篇:心理健康教育总结:启迪心灵,炫动生命
心理健康教育总结:启迪心灵,炫动生命
心理健康教育总结:启迪心灵,炫动生命
伴随着教育改革的不断推进和我市生命教育的广泛开展,我校“十一.五”科研课题“高中生学习心理的分析与辅导"已圆满完成任务,并取得了可喜的成绩。心理健康教育作为素质教育的重要组成部分,已被我校列为校本课程,在全校推广。丰富多彩的心理健康教育活动的广泛开展,在促进学生潜能开发、个性完善、生命和谐发展方面,在促进班级和谐、学校和谐、家庭和谐、社会和谐方面做出了积极的贡献。
人的一生要怎样活,才能活出精彩、活得有意义?这是每一个正常人必须思考的问题。特别是高中生,正面临着人生的十字路口,需要对自己的人生有个正确的抉择,就要充分地了解自己,有目的地发展自己,微笑地面对挫折,坚定自己的目标,用行动诠释生命的价值。适时地启迪学生的心灵、鼓舞学生的激情,让每个生命都闪耀自己最独特的光辉,是我们教育的责任和义务。
由于不同的学生具有不同的个性和生活环境,对待生活的态度和对生活的感悟不同。不是每个学生总是快乐的、和谐的、有目标的;不是每个学生,你讲了、你说了,他就会听懂,并采取合理的行动去完善自己;也不是他们愿意没有快乐、没有激情、没有斗志;只是他们缺乏对自己的了解和认识、缺乏信心与支持,缺乏对生命的理解和对社会的认知,缺乏维护自身和谐的心理品质。作为素质教育的重要组成部分,心理健康教育正是以人的生命个体与整体为对象,以形成和促进生命个体不断向更好的方向发展所具备的认知、情感、意志品质、行为能力、良好个性品质等为重任,以促进人的全面和谐发展、提升生命质量为宗旨的教育。作为心理健康教育工作者,我们从不知到知,从不会到会,逐渐摸索、学习、总结、实践,逐步形成了自己独特的教育模式——以学校心理健康教育辅导为中心,以班级心理辅导活动为主阵营,以团体心理辅导和个别心理辅导为两翼,以教育教学活动为载体,以学校大型活动和各种比赛为梯台的立体的以整体带个体,以个体促群体的心理健康教育辅导模式。
我校心理健康教育辅导从最初的单一班级心理健康教育课逐步过渡到个别学生心理辅导,又从个别学生心理辅导发展为多种形式的心理健康教育辅导,我们一步步走来。在教育教学活动中,我们本着引领人、发展人、成就人的理念,通过形式各异的心理健康教育活动,多角度、全方位地启迪学生的心灵,营造互敬、互爱、互助、积极、快乐的整体氛围,让每一个学生的生命活动充满活力、让每一名学生都能适度地彰显自己的生命魅力,使他们活得真实、活得自在、活得健康快乐、活得有尊严、有品位。为此,我们开展了“一日一歌一活动”,“一笑一语一感谢”,“每日有感恩”,“三言两语对自己”等日常快乐心理健康活动、各种个人才艺比赛活动、以班级为单位的各种评比竞赛活动、心理社团的组建活动、心理健康辅导课等,从培养学生良好的“心念”出发,引领学生积极参与体验与行动,即“心动”,进而收获内心的喜悦与幸福,健康与快乐,即达到“心悦”的目的。日常快乐心理健康活动,是我们提倡的整体与个体每日需加的心理健康营养餐:“一日一歌一活动”,即每个班级每天都要进行班言班歌说唱活动,每个学生每天都要进行一项自己喜欢的活动,为生命的精彩加力助威。“一笑一语一感谢”,即每一次与人见面或交流要以一个微笑、一个问候开始,以一声谢谢结束;“每日有感恩”活动是学生每天做一项感激父母的事情;“三言两语对自己”是建立一种自我激励机制,每天早中晚对自己各说三遍令自己愉快和进取的立志语,中午和晚上各说两遍赞赏自己的语言;培养学生有益的行为习惯和懂得感激、懂得给予,自我激励的良好心理品质,从中体味对生命的理解与尊重,体会生活的快乐与美好。
学生的各种才艺表演和比赛包括绘画、书法、美工展评,科技作品展评,文明礼仪活动评比,校刊《晓荷》文章征集,学校宣传展板的设计,各种演讲比赛、学生会的竞选、心理健康报制作评比等,学校在发展学生的个性、特长上不遗余力地创造条件,营造成长与发展的空间,使学生在高中学习期间不仅学会了学习,学会了沟通、也学会了做人和自我成长,体现了生命活动的不同特色与意义。
以班级为单位的各种评比竞赛评比活动:包括同伴辅导活动比赛、班级与班级的辩论赛、班级“一新天地”心理健康宣传评比、班歌班言评比,春季艺术节、秋季体育节、新生军训、队列队形比赛、各种球类比赛等。学生的心理健康状况的改善、心理素质的提高、生命价值的提升与个体对事物的辩证领悟,以及外界环境对个体良好心理形成的推动有关,因此我们非常注重学校整体心理健康氛围的营造。通过各种比赛活动,丰富了学生的成功体验,增强了学生的团体意识、集体荣誉感,锻炼了学生的意志,使学生积蓄的能量和情感有了释放的途径,同时也缓解了学生紧张的学习压力,为学生尽情展示不同群体的生命特质提供了舞台与氛围。
心理社团的组建:由于我校是独立高中,生源来自各个不同的地区,学生的各种适应能力不同,学习基础不同,人与人的关系比较复杂,为能使学生较快的进入良好的学习氛围,培养学生健全的人格,促进学生心灵的健康成长,我们组建了学校“一新”心理健康社团,成立了各班“一新”心理健康小组,目的是通过心理健康小组成员,在各自的班级近距离的与同学沟通,以自己健康的心理状态、适宜的语言与行为,理解、鼓舞、带动班级同学形成积极健康的学习心理氛围,及时给予需要帮助的同学以关心、支持,并将班级学生的具体情况反映给心理老师,使心理辅导更具现实性、目的性,实效性。这些心理健康小组成员都是经过“一新”社团组织的团体心理辅导培训的骨干,经过培训,他们基本掌握了有关的心理健康方法和心理辅导技术,能够胜任班级心理健康辅导助手的重任,为营造学校整体心理健康氛围起到了重要的作用,极大的推进了我校心理健康教育的发展和生命教育的深化。心理健康“一新”社团自成立以来,积极开展心理活动,每学年一次的心理心理健康活动宣传周,参与人员多,活动内容丰富,影响广泛,效果明显。协助心理咨询室建立新生心理档案,协助管理网络心理咨询中心(即学生心理档案管理系统)。利用橱窗、小报等方式宣传心理知识,营造良好的心育氛围。培养一大批学生心理骨干,强化他们“心理宣传员、疏导员、预警员”的作用,让心理健康教育到班级、贴近每一个学生,从而使沟通更为顺畅、问题解决更加及时、办法更易被接受,早期发现、早期预防心理危机,提前预警,杜绝不良事态的发生发展,促进学生人格完善和生命活动的正常进行。每年政教处、团委、心理咨询室、学生会、“一新”心理社团等部门联合举办心理宣传周,在5、25全国大中学生心理健康日来临之际,举办以宣传心理知识为主题的宣传报评比活动,班歌班言演唱活动,心理日志制作活动,文明礼仪实践活动,弟子规学习践行活动等,极大地提高了学生的心理健康意识和参与活动的积极性。
同伴心理辅导是我校心理健康辅导的主要形式,成员由学校心理辅导室下设各班心理健康小组成员(组长、联络员、宣传员、自愿者)组成。同伴辅导在学校心理健康辅导室的指导帮助下,具体开展工作。两年来我校学生心理辅导开展得有声有色,丰富多彩,学生参与人数逐年增多,学生的心理健康水平逐年提升。
团体心理辅导是在心理老师的精心策划下,分期分批进行的。在团体辅导过程中,我有如下体会:
1、心理健康小组的成员选择很重要。我们必须选择那些有爱心、有责任心、有信心、有恒心、有耐心、有上进心、有一定组织能力、性格开朗、热情大方、乐于助人的学生加入这个组织,他们经过培训后能马上投入工作,并能把班级其他同学的积极性调动起来,这将大大缩短学生对各种环境的适应时间,较快地推进了班级学习心理氛围的形成,提高了心理辅导的效率。
2、团体培训的时间选择也很重要,我们往往选择在学生刚入学的第一个月开展工作。我们施行的是边培训边实习的模式,针对学生刚入学的不适应,我们进行的是交往培训:包括如何介绍自己,如何认识他人,心情故事,学习方法探讨等活动,通过活动使同学之间的距离很快的拉近了,这对稳定学生的茫然情绪和建立新的同伴支持系统起到了重要的作用。
3、要严格遵守心理辅导的保密原则,只有这样才能获得学生的信赖。心理小组成员要严格遵守保密原则,对在同伴辅导过程中了解的有关个人隐私,不准向其他人泄露,最大限度的保护同伴的有关信息。做到不指责、不挖苦。
4、心理健康小组成员要不定期向心理老师反映班级同学情况,跟踪某些学生的心理发展,以便总结心理辅导的经验,形成各班级独特的心理辅导模式。
5、定期组织心理健康成员交流和培训,掌握心理健康成员的心理状态,提高他们进行心理辅导的能力,更好地服务于同学,以保证心理健康工作的深入开展。
6、定期走访学校领导、教师和同学,切实掌握有关信息,使心理辅导的开展,方向明确、方法得当。
心理健康辅导课是以班级为单位,师生共同探讨心理问题的最直接的一种授课形式,也是学生喜闻乐见的教育形式。通过问题设定,选择恰当的体验活动,使学生表达不同的感受,针对出现的问题和不良情绪进行讨论,发表见解,寻找解决问题的最佳途径,学生的参与热情很高,发表见解很有特点,喜欢多上这样的课,其他教师也说,把其他课改成心理课吧!表达了他们对心理课堂氛围的一种渴望。由于这样的心理辅导课,没有固定的课时,我们只有占用班会或体活的时间,创造条件开展此课,对于发现不同学生的心理特点,善加引导,点燃希望,激励他们的行动,培养他们良好的心态,形成健全的人格非常有帮助,我们希望心理辅导课能得到上级部门的高度重视,使其成为学生生命教育的必不可少的护航舰。
学校通过开展多元化的心理健康活动,点燃了学生积极向上的激情,发展了学生热爱生活的情感,营造了健康快乐、积极进取的学校心理健康氛围,实现了舒缓学生的学习压力,促进了学生知、情、意、行和谐发展的目标,健全了学生的人格,推动了学校心理健康教育深入广泛地开展,极有效地促进了学校教育教学效果的提高。通过学生心理健康活动的主动参与,不仅锻炼了学生与人沟通的能力、组织能力、分析并解决问题的能力,而且促进了人与人的和谐、人与环境的和谐、以及自我内心的和谐,大大改善了学生心理健康的状况,全方位地促进了学生心灵的发展和生命的成长。为此,我们将一如既往,将心理健康教育渗入班级、渗入每一个学生的心田,争取班级学生在校的时间里,每周有一次固定的与心理教师面对面进行沟通的机会,把心理健康教育真真正正地做到恰当之处,使每一个生命个体都能尽情炫动自己的光彩。
第四篇:启迪优秀日记
记得去年的一件事,它给我的印象很深。这是四年级的一件事,我考完试,试卷发下来了,我的心忐忑不安,是什么样的成绩等着我呢?,我的座位上好像长了几颗钉子,使我坐立不安。终于发到我的试卷了,我心里不由自主得像十五个吊桶打水————七上八下。
是高分呢?还是低分?我匆忙翻开了试一看,九十七分,耶!我心上的石头终于落地了,我又顺着试卷往下看,当我看到计算题的时候,同桌也来看,发现她的一道题的答案和我的不一样,于是我验算一遍哦!原来我们俩的计算都错了,我心想,怎么办?要不要告诉老师,不告吧,那样我又对不起我的红领巾,告吧,我的分数就低了,怎么办?我拿不定主意,下课了,同桌叫我和她一起去告诉老师,我同意了,于是,我们来到办公室,老师看了我们的试卷说:“你们这两种答案对。”
我的心里不由得冒出疑问,同一道题会有两种答案?带着疑问我们回到了教室。过了几天,老师把试卷发下来,我看到了周围同学的试卷,他们都是错的,只有我和同桌对。这又是怎么回事?教师好像知道我们的心思说:“这是关于诚信题,不诚实的孩子都扣分,只有诚实的孩子才有资格得到这道题的分数。”这件事使我感到了诚实的重要性,也使我知道了做人做事诚实。也使我懂得学问是踏踏实实学出来,来不得半点虚假。
第五篇:典型生物学发现的启迪及其教学实践
典型生物学发现的启迪及其教学实践
钱振云
摘要:通过对教材中“典型生物学发现”内容的理解和教学实践,师生共同从中受到了很多的启发,在对它的过程式教学中又深挖蕴藏其间的内涵,并借以指导其它的初步探究式教学活动。
前言
据国际教育评估组最近对21个国家的调查,中国学生的计算能力是最强的,但其创造力却位于倒数第五。由此可见,创新能力的培养是当前教育改革的核心,科学素质的培养又是首当其冲的任务。在我们的教学活动中,应该利用一切机会,采取一切方法,着力培养学生的科学素质。
一、通过典型生物学发现的教学汲取营养
大家都注意到了在教科书中穿插安排了生物学发现史的内容,这些典型的生物学发现所展示的内容都是学生所要学的重要生物知识、原理、规律,还叙述了有关的科学家生平、研究过程和研究方法,除此之外,它还蕴藏着许多深刻的道理。首先它具有导入并强化知识点,提高学生兴趣的作用,它还是实施探究式教学,培训学生开展科学探究的极好素材,而且从中还能领悟到科学家的精神及品质,领略到绝妙的实验方法和手段等等,这正是当前我们的教学目标所要追求的东西。如果我们在教学过程中不重视对这部分内容的挖掘,不重视知识发生过程的教学,不重视生物学新技术新成果的渗透,就等于放弃了许多培养学生创新精神,提高学生创新意识,发展学生创新思维能力的机会。我们可以根据各个发现史的特点有目的有侧重地对学生进行科学素质的培训。
1、绝好的实验材料
遗传定律的发现不能不说,选用了绝好的实验材料是其成功的关键一步。豌豆是典型的自花传粉和闭花授粉植物,它可以避免天然杂交,而且性状的表现类型较多并且容易观察,是用来做遗传规律实验的绝好材料,在此之前的杂交实验之所以不能成功,问题就在于没有找到或没有使用象这样合适的材料。这种事半功倍的举措,不得不叫人赞不绝口。好的实验材料的获得是源于平时的观察思考,也是大量筛选的结果。
2、巧妙的实验设计和处理方法
以前人们普遍认为,鸟类的胃只有物理性消化,没有化学性消化。1783年,意大利科学家斯巴兰让尼设计了一个巧妙的实验:将肉块放入小巧的金属笼内,让鹰把小笼子吞下去,过一段时间后取出,发现笼内的肉块消失了。由于这个实验设计得巧妙,冲破了传统观念的束缚,因此取得了成功,“酶”诞生了。在生长素的发现过程中,每一项实验既设计实验组,又设计
对照组,既有定性,还有定量;遗传定律的发现,运用了统计学对实验结果进行处理的关键数学方法。这些在当时具有首创性的方法,对相应的科学发现起到了至关重要的作用,也为后来者提供了宝贵的经验和借鉴。
3、科学与技术的互动,及时采用新技术
1771年,英国科学家普里斯特利通过实验观察提出植物可以更新空气;1864年,德国科学家萨克斯通过对植物叶片部分遮光然后用碘处理,证明了绿色叶片在光合作用下产生淀粉;1880年,德国科学家恩吉尔曼用水绵与好氧细菌为材料,借助显微镜人为控制光线的射入量,证明光合作用放出氧气,叶绿体是光合作用的场所;到20世纪30年代,美国科学家鲁宾和卡门用同位素标记法,证明光合作用释放的氧气都来自水。在光合作用这个漫长的发现过程中,充分体现了科学与技术的互动,科学促进了新技术的发展,新技术推动了科学的新发现。
4. 学科的交叉与综合,科学家的合作
DNA双螺旋结构的发现可以作为科学家合作研究的典范,也是多学科交叉融合综合应用的杰作。1951年,生物学家沃森和物理学家克里克在生物物理学家维尔金斯的基础上,立志研究DNA的结构,他们先采用美国化学家鲍林研究蛋白质的方法、X射线衍射图谱,采纳了英国女科学家弗兰克林的一些成果,在一次次的失败面前不气馁接着研究,采纳了化学家查哥夫的一些成果,终于在1953年研究出了DNA的双螺旋结构。1962年沃森、克里克、维尔金斯同获诺贝尔奖。这样的事实,不仅仅是科学结论和科学过程的介绍,而且说明了科学家合作与学科综合的重要性和必要性。科学是一个有机整体,只有大家合作起来将各学科的知识和方法进行有机整合,才有可能攻克仅靠单打独斗无法攻克的科学堡垒。目前在打知识基础阶段的学生至少可以从中明白要多学科全面发展和要学会与人合作的基本道理。
5、科学精神与科学品质
1)科学的精髓在于创新,然创新必须建立在前人知识的基础之上,不能是空中楼阁。科学需要脚踏实地,一步一个脚印,从小做起,从现在做起,打好基础。创新还必须展开求异思维和发散思维。创新要敢于在事实的基础上,对前人、多数人的结论表示怀疑、否定或者是证实。2)未来的世界充满着挑战,科学永无止境,需要不懈努力,不断地探索。光合作用的研究,历经200多年,至今仍对人们有着巨大的诱惑。对未来、对社会、对世界要充满着责任感,持之以恒,这是最基本的科学品质。孟德尔的8年杂交实验,耐住寂寞,顶住别人的不理解,他的发现在30年之后才被科学界承认。3)当代生命科学在朝着微观和宏观两个方面向纵深发展,生命科学的发展需要大量的有志者去拼搏和奉献。科学的思维需要具有前瞻性,要善于在学习前人基础上,对未来进行科学展望。
6、科学的探究过程
世界是可知的,但又不是轻而一举就可知的,不能想当然,要使用一定的方法,才能得出正确结论。虽然科学结论的取得来之不易,但只要实施了科学的探究过程又是可达到的。
当前大力提倡探究式教学,是因为这种教学模式,不仅仅是简单地介绍知识点,而是将与知识相关的科学过程既按时间顺序延展又按逻辑顺序展开,从提出问题开始,经过分析处理,到最终解决问题,并且在新结论的基础上又发现新问题,这样不仅大大强化了知识点,突出了重点,攻克了难点,还从过程中锻炼了思维,学到了实验的方法,提高了技能,打好了基础,激发了热情。通过再现前人的科学探究过程进行学习,是探究式教学的基本方法,如再现生长素的发现过程:先是达尔文在1880年用金丝 雀 草做材料,进行观察与实验,推测胚芽鞘尖端产生了某种物质,这种物质在单侧光的照射下对胚芽鞘下面的部分会产生某种影响;后是1928年荷兰科学家温特继续研究,证明胚芽鞘尖端确实产生了某种物质,并从上向下运输;再后是荷兰科学家郭葛等在1934年提取出这种物质,鉴定了它是吲哚乙酸。对于这个过程的探讨,再配合相应的实验,不仅使学生搞清楚了相关知识的来龙去脉,还从中学到了一些解决问题的思路和实验设计的方法。
二、结合实际,初步探究
中学生能够做的科学探究活动,绝大多数是科学上已有定论的题目。不是让学生发现知识,而是体验科学过程,领悟科学方法,养成科学态度,发展科学探究能力。探究活动应按一定的能力梯度进行,要因陋就简,做到低能耗,低成本,结合实际,自主进行。
1、激发热情,增强使命感
结合课程内容,还可适时简要地介绍生物技术发展史上的其它内容,如1928年的青霉素的发现等,尤其是最新的技术与成果,因为它们与现实结合紧密,是当前的热门话题,学生对此更容易产生兴趣。可以引导学生从电视新闻、报刊资料、日常生活、生产实际和网络中收集和生物学相关的热点问题,如人类面临着环境污染、自然资源日益短缺、人口增长、食品安全等,使学生消除对科学前沿的隔膜,认识到生物科学的价值,认识到生物技术是现实生产力,也是有着巨大经济效益的潜在生产力,是21世界高技术革命的核心内容,生物产业将是21世纪的支柱产业,从而最大限度地激发起学科学、做科学的兴趣。
2、强化基本技能训练
要开展科学探究,技术手段必不可少。因此首先应让学生掌握常规仪器、用具的使用方法,还要让学生了解现代生物技术中的先进手段。因学科安排初
一、初二开生物课,初
三、高一没开生物课,高二学生已有的生物知识、试验技术显得很薄弱。在摸底之后,为了使培养学生科学探究意识与探究能力收到成效,对高二学生进行了基本试验仪器和基础试验技术,如高倍显微镜的使用、临时装片的制作(撕、涂、切)、培养基制备、无菌操作等的强化培训。
3、初步探究训练
1)发现并提出问题
善于思考的人是能提出问题的人,能提出有价值问题是探究的良好开端。如何让学生能提出有价值的问题?首先,要使学生对这们课感兴趣,对问题的提出感兴趣,其次教师要创设学生提出问题的环境、机会和时间,这就需要利用日常教学工作中的一点一滴。
2)根据问题设计试验方案
试验方案的设计需要查阅资料,反复论证。根据学生对发现史的学习探究,知道自己在设计试验时要注意如何选择材料:观察效果好、操作简单、经济易得,如观察细胞质流动要用黑藻,鉴定可溶性还原性糖要用含糖量高,颜色为白色或近于白色的植物组织,设计向光性试验选取草本植物幼苗等。选好材料后知道如何设计试验组、对照组,什么时候设计定性试验,什么时候设计定量试验,如探索酶的性质及影响酶活性条件的试验中,学生对定性定量试验一定会深有感触。
3)实施实验方案
实施实验过程是考验学生是否具备科学品质的最好时机,因有些试验虽然操作简单,但需要在显微镜下仔细观察,如观察在不同条件下细胞质的流动情况,此试验的临时装片制作不难,但要观察出在缺水、强光、弱酸条件下细胞质流动情况,这就需要有对比的观察能力。有些试验操作非常繁琐,如DNA的粗提取与鉴定,这个试验操作难度很大,这就需要有严谨踏实认真的意志品质。在课堂实践中出乎意料之外的是:这个试验做得很成功。分析起来,其原因是难度大激起了学生的好胜心,出现了课上不成功时课下再做的好现象,初步表现出了百折不挠的科学精神。有些试验还需要长时间观察记录,如植物向性运动的试验设计和观察,则可培养学生实事求是、持之以恒的品质。
4)对试验结果的分析处理也是探究试验的重要步骤
如何根据试验结果得出结论,需要分析思考,对试验的数据能否用图表、曲线表达是综合能力的体现。对没有出现预期结果的情况如何处理,这也是一个很重要的问题。我们现在所做探究试验,很有可能失败,失败不可怕,关键在于寻找不成功的原因:是设计有问题呢?还是因为操作疏忽,还是试验材料不理想呢?应让学生学会反思,从失败中找出一条成功之路。
探究活动的方式可灵活运用,如探究酶的发现先自学,后题干式提问;探究光合作用、生长素的发现时,引导学生参与实验设计;探究DNA的发现,可先行课外学习,然后课堂展示等等。在整个探究过程中,教师必须给予指导,不能过于随意,既要强调开放性,也不能忽视整体性。要将学生的探究与科学家探究区别开来,探究式教学应符合学生身心发展的规律和教育目的。
参考文献:
[1] 朱朝义,高中生物教学与创新教育,生物学杂志,第19卷第5期,2002年10月
[2] 刘红梅,结合实际在生物学教学中渗透新技术新成果,生物学通报,2003年第38卷第4期