生物教学与相异构想方面的论文
生物教学中转变学生相异构想的策略 教学是使学生观念发生转变的过程,而非单纯的观念传递的过程。只有当学生认为新的信息有意义、可理解、有价值的时候,他们才会主动地去建构新信息的意义而改变原有的相异构想,使认知结构发生联系和变化。为此,生物教学中必须注重转变学生相异构想的策略。
一、实验探究法 生物探究性实验就是运用一定的实验方法,创设不同的实验情境,引导学生对一些生物现象从多方面、多层次分析,研究某一生物现象的实质和规律,从而有力地解释一些客观事实的实验属性,其导入的基本结构是:创设实验情境à激发思维冲突à明确学习目标à铺设达标阶梯。
如:关于植物有氧呼吸的概念,很多学生根据直观经验,误认为植物白天只进行光合作用,晚上才进行呼吸作用。为消除学生的这一错误概念,可让学生测量植物白天有氧呼吸释放二氧化碳的实验,从而使学生认识到植物白天也进行呼吸作用,而且能引导学生轻松地理解:植物每天的生产量正是光合作用积累的有机物与植物全天呼吸作用消耗之差。
类似的直观感知与生理实质相异的错误观念采用实验探究的方法能有效地引发和解决学生的认知冲突。 二、概念图法 概念图是一种由概念节点和连线组成的一系列概念的结构化表征,其节点表示某一领域或某一命题内的各种概念,连线表示节点概念间的内在逻辑关系,连线上的标注用于说明连线两端的逻辑关系。
绘制概念图能有效地暴露由于混淆和错位导致的概念错误,并可帮助学生清晰地理清概念之间的关系。概念图的绘制步骤一般是:①介绍概念内涵,帮助学生抓住概念的本质以及和其它概念之间的内在联系;②在变化的情境中识别和判断相应的概念;③以图表的形式将概念的层次关系和相互联系,特别是上位概念和下位概念关系直观地绘制出来,并以图解形式表示易混淆概念的异同。
不同的学生由于在思维方式、认知风格、已有知识基础等方面存在差异,因此针对同一内容而制作的概念图会存在很大差异,这种差异正体现了学生认知结构的不同。如果教师经常鼓励学生制作概念图,就可及时了解学生学习中存在的问题,以便有针对性地教学。对于初中学生而言,适合在结束新课之后制作概念图,使学生意识到学习上存在的不足,从而自觉去弥补。
三、变式教学法 学生在学习概念时可能产生两种常见错误:一是把非本质属性当作本质属性;二是人为增加或减少概念的内在因素,从而改变了概念固有的内涵和外延,如学生对植物器官的判断错误。要解决此类问题,可采用“变式”教学,即从不同角度、不同方向和不同情境改变概念的非本质属性及适用范围或表达形式,突出概念的本质属性及适用范围,使概念的内涵和外延进一步明确。
例如:“有性生殖”概念教学中,教师在举例时,常常习惯于用高等生物的卵式生殖为例,使学生产生一种定势,错把出现精子和卵细胞作为有性生殖的本质特征。因此,教学中教师应有意识地向学生呈现“如水绵的结合生殖、蜜蜂的孤雌生殖”等各种变式,让学生观察、比较。
这样,通过对以不同形式出现的同类事物进行辨别,撇开非本质属性,找出共同点,从而获得准确的认识。变式的好处就在于能够突出要点,使它更鲜明,便于学生掌握。 四、合作学习 在合作学习的诸多理念中最令人瞩目的当属其互动观,因为合作学习过程中,学习者之间交流、争议、意见综合等有助于学习者建构起新的、更深层次的理解;同时,他们的想法、解决问题的思路都被明确化和外显化了,学习者可以更好地对自己的理解和思维过程进行监控 ; 另外,在学习者为解决某个问题而进行的交流中,他们要达成对问题的共同的理解,建立更完整的表征,而这是解决问题的关键。
因此,合作学习中学生的讨论与对话所引发的认知冲突是相异构想转变的一种重要手段。例如,让学生分组探讨“根为什么具有向地性”、“会飞的动物都是鸟吗”、“免疫力愈强对人体愈好吗”等问题,通过生生之间、师生之间的相互交流和讨论,使学生认识到自己原有概念的不足,引发认知冲突,并通过讨论从不同角度改进自己的经验和认识,转变自己不正确的观点,逐步实现对概念全面、准确的理解。
五、计算机模拟法 计算机模拟法以其形象直观的特点有助于对错误概念的矫治。研究显示,学生在学习细胞的有丝分裂、光合作用、呼吸作用等有关微观的、暂时观察不到的现象,抽象的理论,需要长时间才能完成的生理过程及变化等内容时普遍存在困难,而计算机模拟可突破时间、空间和微观、宏观的限制,以视频、动画等直观的效果,使学生看得透彻,听得明白,有效地减少了对知识的错误理解。
另外,用计算机演示那些没有演示实验或不容易做的实验、或由于学校条件限制而无法进行的生物实验,如氨基酸、蛋白质的合成的模拟实验,也是帮助学生正确理解生物学知识的有效措施。 总之,灌输式教学或简单的结论式教学,不可能使学生真正地理解科学概念,学生可能记住和接受了科学概念的定义,但并不意味着彻底放弃原有的错误概念。
生物学教学是为了促进学生从旧观念向新观念转变,在教学中应重视学生已有知识经验,强调在教学中创设情景,引发学生的认知冲突,积极主动地建构新知识的意义,建立新旧知识的联系,彻底转变学生头脑中的错误的、模糊的已有观念,才能使学生真正理解科学概念的内涵。
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生物技术的利与害 专家预言,21世纪是生物学的世纪,生物技术将成为世界经济的支柱产业。中国已将其列为优先发展的战略重点。 现代生物技术已逐渐进入人类生活,但它在应用中是否安全呢?专家建议采取预防手段是必要的,但不必夸大其危害。目前还找不到一个生物技术真正导致危害的实例。
我国的生物技术起步较晚,目前的生物产品大多属无风险的Ⅰ级,极少部分属于低度风险的Ⅱ级,不会对人类造成危害。 现代生物技术经过短短20多年的发展,给人类带来了巨大的收益,将人类带入一个前所未有的领域。有专家预言,21世纪是生物学的世纪,生物技术将成为世界经济的支柱产业。
生物技术应用前景十分广阔。例如利用基因治疗疾病、制造生物药品、种植转基因作物等,都将给人类带来福音。 不久前,俄罗斯医学家成功地将小鼠的胰岛素移入一位患病儿童的体内,用于疾病的治疗。这种被称为基因治疗的现代生物技术,是将有特定基因的细胞移入人体缺乏此种基因的器官内,以弥补病人的遗传性基因缺陷。
今后基因治疗将越来越多地应用于癌症、艾滋病、乙肝等疑难杂症。 制造生物药品是生物技术医学利用的另一重要方面。13年前第一种生物药品--用于治疗糖尿病的人造胰岛素问世。目前,美国已有1300多家公司投入这项研制,约有50%的新药是生物药。在中国,业已开发出ɑ-干扰素等生物药品。
农业生产中,化肥和农药的大量施用带来的一系列问题,使人类粮食供给陷入新的危机。而现代生物技术不仅可以大量用于作物的抗病毒、抗虫性、抗除草剂和抗真菌细菌病害,给农业带来持续增产;运用转基因手段,还可以在体外将不同种属植物的基因分子以特殊的方法连结,构成一种新的基因分子,突破了传统育种技术只能在同种属内植物间进行的限制,创造出新优质高效品种。
同时,它还可以对果实延熟保鲜,提高作物的抗寒抗盐性。 据统计,1997年,全世界种植转基因玉米320多万公顷,平均增产7%,获得直接经济效益11300万美元。而1998年全世界转基因植物种植面积已达2780万公顷,经济效益相当可观。如计入使用生物技术后化肥农药污染减少的环境效益,无疑是一个更诱人的数字。
此外,生物技术还被广泛应用在食品开发和环境保护等领域。世界各国纷纷将现代生物技术作为21世纪优先发展的重点领域,据悉,中国业已将其列为优先发展的战略重点。 不知不觉中,生物技术走入人类前行的进程。但迅猛发展的生物技术给人类带来的是福还是祸?它的应用是否安全呢?专家建议采取预防是必要的,但不必夸大其危害。
70年代初,当科学家第一次利用重组基因技术把大肠杆菌的λ噬菌体病毒和猿猴的SV40病毒构建成重组基因分子时,人们产生了一种恐惧,用这种方法会不会制造出人类无法控制的超级病毒或者超级生物,给人类和自然造成毁灭性的破坏?于是科学家开始关注现代生物技术的安全性问题,即生物安全。
专家们认为,现代生物技术存在着广泛性、潜在性、长期性的危险,可能会出现影响环境中非目标性生物生态结构,改变物种的竞争关系,出现转基因植物杂草化和部分产品的毒性、致病性和过敏性等一系列问题。 如何看待这些潜在的危险呢?专家们认为,生物技术的潜在危险应当引起重视,采取预防手段是必要的,但不要夸大生物技术的危害。
一些可预见到的潜在危险通过生物安全手段是可以避免的,并不象人们想象的那么可怕。例如,转基因植物的杂草化问题,现在的大多数栽培作物经人工驯化后,在自然条件下已失去适应性和自然竞争能力,其退化为杂草的可能性是微乎其微的。 涉及生物安全性的另一个方面就是基因漂移。
转基因作物会不会发生基因漂移,改变非目标生物的生态结构和物种的竞争关系?基因漂移只能在亲缘关系较近的种属之间进行,有的作物与其属于同一种的杂草亲戚,如十字花科的油菜,它的基因有可能会转移到此类杂草上,增加了杂草的抗虫或抗除草剂的能力,提高其生存适应性。
在种植这种转基因作物时,一般会采取各种物理或生物的隔绝等安全措施,如使转基因作物与杂草的花期错开,漂移是可以避免的。我国现在大面积种植的转基因棉花和玉米在我国都没有与其同属一个种的杂草,不会发生基因漂移。但在墨西哥,许多野生的玉米是杂草,种植转基因玉米时就需要采取安全措施。
目前,现代生物技术的确会对农业生态造成一定影响,如抗虫害的转基因作物的长期大量种植,会使作为清杀对象的目标害虫发生群体改变,产生抗性,更难清杀。国外目前采用“避难所”的安全措施,在种植转基因作物同时也种植一定数量的常规作物,使转基因作物上的有抗性的害虫与常规作物上无抗性的害虫共同繁殖,以稀释这种抗性基因,延缓抗性出现,为研制开发新的抗虫害基因争取时间。
在生物技术开发中,要注意避免人为扩大生物的毒性、过敏性,致病性。美国一实验室曾试图用巴西坚果中的2S清蛋白作基因工程,后来发现2S清蛋白是一种过敏源,重组其基因,全使一些原本不含该过敏源的生物也具有过敏性,扩大了过敏的范围,出于生物安全的考虑,实验最终被停止了。
我国的生物技术起步较晚,转基因植物种植面积不到全世界总面积的0。01%,生物产品也相对较少。依据1993年12月原国家科委发布《基因工程安全管理办法》,生物产品按其风险大小划为四个等级。目前我国的生物产品大多属无风险的Ⅰ级,极少部分属低风险的Ⅱ级,不会对人体造成危害。
目前在世界范围,我们还找不到一个生物技术真正导致危害的实例,因为人们在生物技术发展的初始阶段,就认识到其潜在的危险,而加以防范。随着生物技术的进一步发展,生物安全日益显露其重要性,它将不再局限于生物技术本身,而在国际贸易、基因资源保护等方面发挥重要作用。
预计下一个世纪,生物技术将逐步商品化和产业化,生物安全将不仅是生物技术开发利用的科学管理规范和对未知危险的防范,还将成为其产品商品化和产业化的重要保障 。
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