化学学科的发展促进了交叉性化学类重点实验室的建立。生命科学和化学的交叉融合为化学类国家实验室带来了生物安全的新问题。该文分析了现代化学类重点实验室化学和生物安全特点,并结合南京大学生命分析化学国家重点实验室的安全管理经验,如何有效管理和控制化学类重点实验室的化学和生物安全,避免和减少对环境和生命财产安全的危险,保证实验室的安全高效运行等方面进行了探讨。
关键词:
重点实验室;对策;安全管理
化学主要是研究从原子、分子片、分子、超分子,到分子和原子的各种不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态的合成和反应,分离和分析,结构和形态,物理性能和生物活性及其规律和应用的自然科学[1]。化学与多学科交叉渗透,已成为自然基础学科的核心学科。未来化学在解决食物短缺、能源、材料和环境等关系人类生存和社会发展的重大问题起着重要作用[2]。鉴于化学学科的重要性,我国政府和各级机构加大了对化学学科和化学类重点实验室的建设。2009年参加科技部化学类国家重点实验室评估的有25个,其中全国22个为国家重点实验室,3个为部门重点实验室,参与评估的南京大学生命分析化学教育部重点实验室在2013年通过国家重点实验室验收,升格为国家重点实验室。2013年教育部对教育部属18所化学类重点实验室进行了评估。在可以预见的未来,国家会继续加大对化学类重点实验室的投入,越来越多的化学类重点实验室将被建立。化学类实验室比其他实验室如物理实验室、机电实验室、信息实验室等有所不同,它是一个相对高危的场所,实验室中有许多易燃易爆剧毒强腐蚀性化学药品和试剂,有些化学实验需要在高温高压等苛刻条件下才能实现。同时,大量分析检测仪器和设备带来了高电压和强电磁辐射的危险,化学类实验室一旦发生事故,后果不堪设想,因此必须加强化学类实验室的安全管理。化学类重点实验室除了上述特殊性外,化学类重点实验室还面临科研任务大、学科交叉多、人员流动大等问题,这些都对重点实验室的安全管理带来了挑战。在学科交叉发展方面,现代化学与生命科学紧密结合,化学学科通过在生命科学领域的交叉研究获得了长足的发展和进步,目前化学类重点实验室均有从事生命科学的研究并建立了生物学研究和实验模块。生命科学和化学的交叉融合为化学类国家实验室带来了生物安全的新问题。因此,如何有效管理和控制化学类重点实验室的化学和生物安全,避免和减少对环境和生命财产安全的危险成为重点实验室在建设过程中一个重大问题。本文以生命分析化学国家重点实验室所开展的实验安全管理实践为例,提出高校重点实验室生物安全管理的可行建议。生命分析化学国家重点实验室立足于分析化学,定位于以生命物质为主要对象的分析化学方法学的基础研究,是化学和生命科学等多学科交叉融合而形成的一个国家重点实验室平台。它的安全管理运行具有一定借鉴价值。
1实验室建设和运行:硬件建设
在建造实验室前,化学和生物研究模块最好各自独立而又紧密联系。化学研究模块要注意对火灾爆炸事故、化学品腐蚀、有毒物和放射物扩散丢失和高电压渗水的潜在危险的防护和隔离;生物模块除了在要求到达化学模块的建设要求外,特别要注意致病微生物等生物安全的防护和预防。在设计建造阶段,首先应对建造实验室的目的、实验室的主要用途以及基本的性能指标等有足够的了解;要根据试验对象的危害性确定实验室的等级[3],由于级别越高,建造和运行费用也越高,不能盲目攀比建设,以免造成浪费。其次,选择国内有能力承接高级别实验室设计和施工任务的企业,特别是曾经建设和设计过高级别化学和生物安全实验室,对生物安全实验室非常了解,并且具有相关资质的企业。然后,需要生物学、化学、建筑、空调净化、电气控制、结构抗震、给水排水、污物处理、气体供应、检测等多领域专家的协调合作。最后,生物安全实验室竣工后,必须首先经过国家授权的检测机构的检测,并由有关部门批准后才能投入使用。在设计建造中要引入绿色实验室理念,努力建设一个环保安全的实验室[4]。实验室建设要统一规划,既要考虑当前又要兼顾长远,应根据自身具体情况进行建设,不能盲目攀比建设,以免造成资源浪费,并努力降低运行维护成本[5]。同时实验室建设安全配套设施,如消防设施,急救设施等[6-7]。在建造完成后,实验室要进行定期检查,确定是否配备了有效的安全防护设备(防火防盗设备、生物安全柜、高压灭菌器、感应水龙头、紫外线灯、洗眼装置等),定期对仪器设备进行安全检查,及时维护。对于冰箱、培养箱这类常年开机的设备,若仪器比较老旧的,要做好仪器报废和重新申购工作。管理部门也应加快仪器的报废和重新采购的工作,如有不符合要求的情况存在,要及时排除隐患。对于在实验室进行的科研活动要尽心有效地日常监督,包括:1)做好内部或外部审核工作。内、外部审核是管理体系实施与维持的重要环节。实验室除日常的常规检查外还要至少每年进行一次系统的安全检查,制订详细的审核计划,明确检查目的,对发现问题提出详细整改方案,认真整改并将发现的问题及整改情况提交实验室管理层。通过定期的审核以证实实验室安全管理体系运行持续符合要求并不断完善。2)做好管理评审工作。管理评审是实验室管理层对实验室安全管理体系及其全部活动进行评审,是对安全管理体系的适宜性、充分性、有效性进行的系统评价,包括对实验室质量方针和质量目标的制订是否对实验室各项安全管理活动具有指导性作用进行审核评价,达到使管理体系更有效运行的目的。3)开展质量控制。质量控制是维持管理体系良好运行的关键因素。质量控制包括实验室内部质量控制活动以及实验室间的比对、能力验证等外部质量控制活动,通过质量控制来评估实验室自身的工作质量,衡量实验室技术水平,并采取相应的措施达到追求技术进步的目标。4)做好记录的控制。记录是证明检测结果符合质量要求、为管理体系正常运行提供的客观证据。记录并保管好所有与实验过程和各种质量活动有关的原始数据,对各种质量活动过程的技术和质量记录进行有效控制,使每次实验记录都包含足够的信息,以便识别不确定度的影响因素,也是实验活动可追溯性的依据,为管理体系有效运作和实验活动符合认可评审要求提供充分的证据,为实验活动的改进提供依据。实验室安全体系运行中,应做到每项工作均有程序,有程序必须执行,有执行必须有记录,养成工作中随时记录的好习惯。以生命分析化学国家重点实验室为例,该重点实验室有12项运行管理规定,其中一大块是涉及安全管理的。并且在2011年科技部正式发文批准建设国家重点实验室之后,该实验室除了根据规定做了必须硬件建设外,还对每个实验室安装了监控和门禁系统,加强对人员的准入管理,实验的记录控制以及安全检查也都有严格的规定和详细的检查监督。
2实验室安全管理机制的建立和健全:日常管理
建立有效的安全管理体制落实实验室安全管理责任,将安全责任落实到人落实到位是做好化学实验室安全工作的重要环节。首先应建立健全实验室安全操作规程及管理制度[8]。相关制度的建立不仅可以为环境和实验室工作人员的安全提供有效的保障,也有利于形成一种有效的长效管理机制,使安全管理工作走向法制化、规范化管理的轨道。这些制度和规程应根据本实验室使用的化学品、生物实验标本类型和特性认真制订。例如:实验室准入制度,实验室的清洁、消毒、消防安全检查制度,生物安全防护实验室的生物化学安全操作规程,实验室废弃物的处置,事件、伤害、事故报告制度,生物安全责任制和责任追究制度,仪器管理制度,实验室管理制度等一系列安全防护方面的制度,以及有效的监督机制,确保实验生物安全制度的运行。如生命分析化学国家重点实验室要求将各种废弃物分类处理,放置在规定的地方,每周进行集中回收报废试剂,并对涉及化学生物安全的设备和防护用品进行清洁、消毒检查。在建立健全实验室规章制度的同时,也要严格执行实验室生物安全管理规程。由于重点实验室是依托一级法人单位建设的,因此在安全问题上,高校需要明确权责,把责任分级落实到二级学院和实验室,实行领导负责制、责任追究制,明确各级人员责任制(包括一线开展实验活动的所有人员),对实验室生物化学安全管理和使用采取奖惩并重的办法,决不放过任何违反生物安全管理的行为[9-10]。
3安全教育及技术培训:系统的学习和培训
重点实验室应组织对进入实验室的所有人员进行生物化学安全知识教育和培训,把实验室安全教育纳入日常管理工作[11]。通过定期对操作人员进行火灾处理、危险化学品泄露、检验技术、生物安全操作和实验室事故应急处理方法等培训,来提高学生和操作人员的安全意识,使其熟悉如何识别和控制实验室危害因素,了解如何采取必要的安全措施来预防实验室事故。所有人员经严格考核后方能持证上岗。由于实验室管理都趋于信息化,使得实验室管理更易于细化[12-13]。电子门禁、仪器网络使用权限等都可以针对每个学生和操作者的实际使用情况、操作情况进行权限设置。如生命分析化学国家重点实验室的门禁权限只下放给有研究需要并经过严格培训、持证上岗的学生。安全设备的操作证也必须有使用权限的学生才能打开。上述措施的施行确保有需求的人员经过严格的考核才可以进入实验室,并对潜在危险进行有效排查。
4结束语
化学类重点实验室是我国化学研究的前沿阵地。实验室设备复杂,学科交叉,科研任务大,保证化学类重点实验的安全运行是完成科研任务的前提,只有高度重视实验室的安全管理,前期认真调研,严格施工,在实验室运行过程中不断强化和提升实验室安全管理机制,重视安全教育,才能为广大科研人员创造一个和谐、安全的研究环境,为我国化学学科的发展做出贡献。
作者;庞洁刘飞单位:南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室
参考文献
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一、物理化学实验的意义与特点
物理化学在化学科学中占有十分重要的地位,它更多地借助了数学、物理等科学的理论及其实验方法,研究化学科学中的机理和规律,研究化学体系的宏观、微观规律,是化学的理论基础。[1]诺贝尔化学奖获得者李远哲先生在《我走过的治学之路》中就曾经写到:热力学对学习化学很重要,如果热力学没学懂的话,化学也不会学好。”而热力学正是物理化学中的重要组成部分。物理化学实验是物理化学课程的重要辅助课程,在培养人才方面发挥着不可替代的独特作用,是实现素质教育和培养创新人才的重要教学环节。[2][3]物理化学实验作为一门独立的基础实验课,是学生学习和研究物理化学的重要手段和途径,在物理化学教学中起着举足轻重的作用。[4]尤其对于学科设置较为有限的地方性高校来说,物理化学实验更是作为一门重点实验课程开展教学。如何为学生创造良好的学习环境,培养学生的创新思维实践能力,使物理化学实验适应教学要求,是摆在我们每一个从事物理化学课程及其实验教学工作者面前的重要课题。
物理化学实验综合了化学领域中各分支所需要的基本实验工具和实验方法,也是学生第一次接触较多的仪器设备的一门重要实验课程。其中的实验方法和实验技能是化学工作者必须具备的基本功,因此物理化学实验在物理化学乃至整个化学学科中都占有十分重要的地位。[5]物理化学实验主要有两方面特点:第一,物理化学实验通过物理的实验方法和手段探讨化学规律,实验中大量使用由一种或多种仪器设备所组成的实验体系。第二,由于物质的物理化学性质和化学反应性能往往不是直接测量得到的,直接测量的结果需进一步利用数学及物理的方法加以整理和综合运算,才能得到所要验证的结果。因此,物理化学实验能够培养学生综合实验能力、科学研究能力、数据处理和绘图等各方面能力。
二、物理化学实验教学中的不足
随着科学技术的发展,21世纪对高等教育提出了培养知识型、创新型、复合型的人才的高要求,对于地方性高校也不例外。为促进教学思想的更新,增强学生独立思考和勇于创新的精神,提高学生理论联系实际及动手能力,提高教学技术论文联盟现代化,对原有的物理化学实验教学进行改进,显得尤为迫切和重要。
传统的物理化学实验在一些地方性高校教学中主要存在以下问题:学生在实验过程中缺乏学习主动性和积极性,在实验中主要依赖老师的指导,较少积极预习;承受实验挫败的心理素质弱,当实验出现异常或失败时,不能独立冷静地分析原因,设法自主解决问题;教学的学时不足,实验安排过于紧凑,时间紧;实验教学内容相对单一,多学科专业的实验教学内容重复;数据处理手段和技术条件简单,亟须提高。
三、改进方法
(一)加强实验前的预习准备
实验之前教师将实验原理、方法步骤、注意事项等布置为学生的课前预习,再通过一系列方法检查学生预习情况,并记入平时成绩。我们通过长期的教学体会到:在实验之前先采取提问的方式考查学生对各个知识点及实验步骤的理解情况,能及时发现问题与不足,有的放矢地针对学生对实验理解的情况作出进一步指导。这种先提问、后讲解,发现问题、解决问题的方式能有效地克服学生的懒惰习惯,促进学生对课程的学习积极性,提高教学质量。
结合课本中难点,尤其是操作过程中需要注意的步骤,制作物理化学实验课件,通过视频等直观方式帮助学生理解实验内容,了解不同实验仪器的使用方法和原理。[6]为学生预习实验的方便,教师可以结合实验教学实际,把实验教学的相关材料制作成网页展示在学校网页上。[7]这样在实验开始前,学生除了利用实验教材或讲义进行实验预习外,还可以上网预习相关的实验内容。不但可以了解到相关的实验原理、实验步骤等,还可以更为直观地了解到相关仪器设备的原理、构造、操作方法及注意事项等。
在实验进行过程中还需教师认真观察学生实验操作的规范性和准确性,发现问题要予以及时纠正。当出现实验失败的情况时,要求学生找出原因并在实验报告中进行探讨。在实验仪器使用的过程中,可以把一些简单的问题,交给上次实验课已经做过该实验的、实验完成较好的学生去帮助失败的学生。实践证明,这个方法既减轻了教师的工作量,又锻炼了学生的自立能力,取得了良好的效果。
(二)优化实验方案
由于各专业对教学大纲的修订使得物理化学实验的学时数有较大幅度的消减。怎样在有限的学习时间内最大限度地学习好相关知识是一个非常重大的挑战。我们通过对实验内容整合,优化实验方案,保证14个重点物化实验的有效完成。
(三)实施因专业施教的模式
目前,随着学科专业数量及规模的不断发展,多个不同的学科专业均开设了物理化学实验,我们需要对现有的物理化学实验内容项目进行调整以满足各学科专业的具体要求。针对不同学科专业的特点开展实验,做到有的放矢,并对各专业实验教学的内容重新补充、及时更新,使实验项目数大于实验计划数。
根据不同学科专业的特点及需求,不同专业的物理化学实验教学内容应该有自己的侧重点,在实验项目选择上,实施基础实验+专业特点实验”。实行因专业施教的模式,为各专业的学生以后学习本专业知识和从事本专业实验奠定坚实的基础。
(四)加强实验数据处理与作图训练
当物理化学实验的数据较多时,处理起来会较为繁琐,尤其是一些较为复杂的实验要求数据处理及作图更为细致准确,传统手工作图因误差较大往往无法得到正确的结论。因此,利用现代化计算机数据处理系统,如通过excel、origin等软件,可以使实验数据的处理变得准确、快捷,消除学生在处理数据时人为引入的各种误差,提高数据处理的精确度,为客观评价学生的实验结果提供依据。在提高了工作效率的同时,使实验报告更加合理和具科学性,提高了学生的综合处理数据的能力和综合素质的培养。
学生尽可能应用专业软件对实验数据进行处理。以旋光法测定蔗糖水解反应速率常数”实验为例,所测旋光度数据处理结果可用origin进行作图,进行线性拟合,由拟合直线的斜率求得速率常数并进行下一步计算,这样提高了学生对实验数据处理和作图的能力,甚至为其在今后工作中进行程序化智能化处理数据打下了基础。
实践证明,对物理化学实验教学进行上述改进后,可以圆满地完成教学任务,强化学生对物理化学理论课所学概念、定律、公式的理解认识,培养学生良好的实验观察和操作能力,强化综合能力的训练。改善的教学方法使得学生的综合素质得到了明显提高,对待物理化学实验课程的学习态度也大有改观。
【关键词】农田;重金属污染;生物修复
0前言
近年来,我国食品安全形式非常严峻,有一部分原因就是农田遭到污染,尤其是重金属污染。据报道,目前我国受砷、铬、铅等重金属污染的耕地而积近2000万平方千米,约占总耕地而积的20%;其中工业“三废”污染耕地1000万平方千米,污水灌溉达330多万平方千米。重金属不能被土壤微生物所分解,易在土壤中蓄积或转化为毒性更大的化合物。土壤重金属污染的特点为长期累积效应、隐蔽性、不可逆性和一定的交互作用。土壤受重金属污染后,影响农作物并通过食物链等影响人体健康,造成中毒危害。另据国土资源部的最新调查显示:每年我国约有1200万吨粮食被重金属所污染,这些粮食足够养活4000万左右的人口,并且这种污染问题日益严重。因此,对农田重金属污染的治理显得尤为迫切。当前,土壤重金属污染的治理方法主要有工程措施、物理化学方法、化学修复方法、以及生物修复方法。本文将重点介绍生物修复法在农田重金属污染治理中的研究进展,同时对生物修复法治理农田重金属污染的研究前景进行展望。
1简介
生物修复法是指利用生物的生命代谢活动降低环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害,从而使污染的土壤局部地或完全地恢复到原始状态。其优点有:成本低、不破坏土壤生态环境、可以回收再利用贵金属、造成二次污染机会较少。缺点有:周期长、一种植物一般只能提取一种或者几种重金属、而植物固定只是将重金属暂时固定,如果土壤环境发生变化,重金属的毒性作用还有可能再次出现[1]。
2生物修复法的分类
生物修复作用治理农田重金属污染方法可以分为动物修复法、植物修复法以及微生物修复法。它们有着不同的优缺点。因此,在利用生物技术处理重金属污染时,要结合当地实际,因地制宜,才能达到预期效果。
2.1动物修复
动物修复是指土壤动物群通过直接的吸收、转化和分解或间接的改善土壤理化性质,提高土壤肥力,促进植物和微生物的生长等作用而修复土壤污染的过程。有关动物修复的研究报道较少,主要集中在有机物和农药污染土壤的修复(如利用蚯蚓等修复)和富营养化水体的修复(如利用滤食性贝类、棘皮动物、河蟹等修复),对重金属污染土壤的动物修复机理仍处于探索阶段[2]。
2.2微生物修复
利用土壤微生物的蓄积和降解作用来治理土壤重金属污染是一种高效的途径。国内外许多研究己证明,菌根在修复遭受重金属污染的土壤方面发挥着特殊的作用,他们减轻了植物在重金属污染的土壤中的受害程度[3]。
土壤重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲和吸附或转化为低毒产物,从而降低重金属的污染程度[4]。利用微生物(藻类、细菌和酵母等)来减轻或消除重金属污染,虽然微生物不能降解和破坏重金属,但是可以通过改变它们的物理或化学特性而影响金属在环境中的迁移和转化。其修复机理包括表面生物大分子吸收转运、细胞代谢、空泡吞饮、生物吸附和氧化还原反应等。微生物对上壤中重金属活性的影响主要体现在以下几个方面:①溶解和沉淀作用;②生物吸附和富集作用;③氧化还原作用。微生物修复技术种类繁多,可进行异位修复、原位修复以及原位/异位联合修复。其中,原位修复操作简单,对原有的土壤环境破坏程度低。微生物修复受各种环境因素的影响较大,氧气、pH、温度、水分等均可影响微生物活性进而影响修复效果,其田间试验效果不是非常理想。因此,为降解菌提供适宜条件以促进其生长繁殖至关重要,这也是今后研究的重点。
2.3植物修复
植物修复技术是指通过植物自身及共存微生物体系,修复和消除由无机废弃物和有机毒物造成的土壤环境污染的一种技术。
我国野生植物资源丰富,生长在天然的污染环境中的耐重金属植物和野生超积累植物数不胜数。因此开发与利用这些野生植物资源对植物修复的意义十分重大。有关资料表明,大量植物对重金属Cr,Cd,Co,Pb,Ni,Cu,Zn等有很强的吸收积累能力。比如国内有人利用白菜修复重金属污染土壤,如丛孚奇等将白菜用于钥矿区重金属污染土壤的修复研究,结果表明磷酸氢二钠一柠檬酸缓冲溶液能显著提高白菜的地上部富集土壤中重金属元素的能力。李玉双[5]等以沈阳张士灌区重金属污染上壤为修复对象,采用盆栽试验,研究了乙二胺四乙酸(EDTA)对白菜富集重金属及其生长状况的影响。结果表明,EDTA能够提高白菜对上壤中Cu,Cd,Pd和Zn的植物提取效率。
但是,由于超富集植物一般只能积累某些重金属元素,植物物种的选取受到不同地理气候条件的限制,同时富集植物和超富集植物生物量一般较少,生长速度慢,积累效率低。所以,利用野生抗性植物进行重金属污染土壤的治理还未取得理想结果。这就需要相关科研人员做进一步深入的研究,以求早日获得生长周期短,能吸附多种重金属,积累效率高的重金属富集吸收植物。
2.4综合修复技术
由于每个地区的污染物来源不同造成各地污染情况有很大的差异。只用一种修复技术往很难达到目标。因此,开发复合修复方法成为土壤重金属污染修复的主要研究方向[6]。现今开始投入应用的复合修复技术的主要类型有动物/植物联合修复、化学/物化一生物联合修复以及植物/微生物联合修复。
3展望
生物修复技术治理重金属污染土壤以其低成本、高效率、适用范围广和无二次污染等优点已成为重金属污染农田土壤治理中的一个全新研究领域和国内外有关学者研究的热点之一。但是由于其起步晚,难度大,其大部分研究还处于实验室阶段,尚不能有效地应用于重金属农田污染的治理中去,但随着不同学科(遗传学、土壤学、生态学、化学、生理学、环境保护学和生物工程)的相互配合。我们相信该技术会日趋成熟,并且为重金属污染农田的治理贡献出巨大的力量。
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关键词诺贝尔生理学或医学奖诺贝尔化学奖生物化学发展史化学生物学
生物化学是研究生命现象的化学本质的科学。20世纪以来发展尤为迅速,展现出一幅美好的前景,越来越多地吸引着来自生物、化学及物理领域的科学研究者们的注意力,成为一门十分活跃的、人们感兴趣的、有发展前途的交叉学科。
从1901年第一届诺贝尔奖颁发至今,有许多诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔化学奖得主都是在生物化学领域有突出贡献的科学家。尤其是20世纪50年代以后,生物领域的所有获奖成果中,有一半以上与生物化学有关。在诺贝尔化学奖中,也有近三分之一的获奖成果属于生物化学领域。事实足以说明生物化学在生命科学中的重要地位和作用,从总体上来看,生物化学的发展大致可分为4个阶段(见表1)。
1生物化学的萌芽
早在史前,人们就已经在生产、生活和医疗等方面积累了许多与生物化学有关的实践经验。我们的祖先在公元前22世纪就用谷物酿酒;公元前12世纪就会制酱、制饴;公元前4至3世纪的柏拉图和亚里士多德对生理学、化学等都非常重视;人们用酸碱中和一类的化学反应解释人体的机能;晋朝的葛洪已经用海藻治疗瘿病(甲状腺肿胀)。公元6世纪,北魏贾思勰记载了在制曲中利用曲的滤液进行酿造,表明对酶的作用已有初步认识;公元7世纪,孙思邈就用车前子、杏仁等中草药治疗脚气病、用猪肝治疗夜盲症;公元11世纪,北宋沈括有“秋石阴练法”的记载,是一种人尿中提取性激素的古老的生物化学方法;公元16-17世纪的海尔蒙特深信酵素参与维持生命的反应过程,认为酵素是一种潜在的形成能力,它能够使种子和生命得以产生。人们对生物化学的认识,仅仅局限于生产和医学实践中的观察和应用,尚未对该领域进行深入的、本质的研究分析,仅是化学家或医疗化学家以化学的观点解释生命现象,这一时期成为生物化学早期的知识积累阶段。
直到18世纪中叶,法国拉瓦锡首次证实了动物身体的发热是由于体内物质氧化所致,阐明了机体呼吸的化学本质,这是生命科学史上的一个重大发现,也是生物化学发展的一个里程碑。2生物化学的初期:生理化学阶段
18世纪后期到19世纪,生物学已发展为独立的学科,化学也已经形成比较完整的体系。在这期间,一些有创意的科学工作者把生理问题与化学结合起来,用化学的基本原理解释生理现象,尤其注重从化学观点研究植物生理、动物和人体的生理现象,为生物化学的形成做了准备,也使生物化学得以形成成为可能和必然。
19世纪,科学研究者对生命现象开展了比较广泛的研究,对生命的化学本质的认识有了许多重大进展,为生物化学的形成奠定了基础。如1810年盖·吕萨克推导出了酒精发酵的反应式:淀粉一麦芽糖一葡萄糖一酒精。李比希于1842年出版了《生物化学》,他用化学理论阐述了动物生理和人体生理的问题。科学家们先后发现了一些生物体中的重要化学物质。19世纪50年代巴斯德证明了酒精发酵是微生物引起的,排除了发酵自生论。19世纪60年代,德国生理化学家候普·赛勒得到了蛋白质的结晶——血红蛋白,1877年第一次提出了“生物化学”一词,将其定义为所有与生物分子有关的一切内容。1894年,费歇尔首先提出酶的专一性及酶作用的“锁一钥”学说。由于费歇尔是使生物化学成为独立学科的最有功劳的人物,因此,费歇尔被人们誉之为“生物化学之父”。这个阶段的生物化学,实际是用化学的观点研究生物的生理问题,取得了不少成果,如对酶的了解、蛋白质和糖元的发现、胃酸的发现、人体与氧气的关系、维生素的发现、对腺体的初步认识、从激素到胰岛素的发现以及抗生素的发现,等等。
这一时期无论是生物学家还是化学家都还没有从化学的本质上给予生物化学系统的解释,仅仅是对生物体中的一些重要化学物质及其作用有了一定的认识和研究,仅仅属于生理化学阶段,为19世纪末期形成生物化学这门独立的学科奠定了坚实的基础。3生物化学的诞生
生物化学是一门交叉学科,它运用化学的理论与方法研究生物的化学组成和生命活动中的化学变化。对于生物化学的诞生,主要有2种不同的观点:
大多数学者认为生物化学是19世纪末期诞生的新学科之一。1897年德国科学家布赫纳(1860—1917)证明发酵是由酶的作用引起的催化过程,不需要酵母菌的存在,因此诞生了一个新领域——生物化学。他也因生物化学研究和发现无细胞发酵于1907年获得诺贝尔化学奖。
另一种观点认为,1828年维勒用人工方法以无机化合物氰氨酸合成有机化合物尿素,揭示了生物体的反应同样是遵循物理和化学的规律,标志着生物化学这门交叉学科的诞生。
虽然生物化学的诞生并不是一朝一夕或者某个时刻计然之术,但若非要给生物化学的诞生确定一个具体的时间的话,对于这2种不同的观点,倾向于第一种观点的较多,即生物化学作为一门独立的学科是在19世纪末期,虽然第二种观点也提出形成的具体时间和标志,大部分研究都表明生物化学作为一门独立的学科是在19世纪末期。4生物化学的发展4.1生物化学的初级发展时期
化学的发展以及化学研究方法的多样化、综合化对于确定生物体的化学成分、性质和结构的认识与合成具有推动作用。在生物化学的建立和发展过程中,对蛋白质和核酸的研究成果成为生物化学不断取得进展的重要标志。此外,在营养学、内分泌学、酶学方面的研究成绩也取得非常重要的进展,对生物化学的全面发展和研究揭开了新的思路,又奠定了坚实的基础,见表2。
4.2分子生物学:生物化学蓬勃发展时期
一、利用启发式教学方法激发学生对重难点知识的学习兴趣
启发式教学是启发学生智能的教学,叶圣陶提出的“教是为了达到不需要教”的教育思想,都明确了教学这一认识活动是主观见诸于客观的过程,是学生这一教学的主体在教师的主导下,去接受教育的过程。事实说明,只有把教学主体的思维启发起来,他们才能够主动地吸收新的知识,接受新的思想。教学过程中,强化对重点知识的启发,有利于启发学生的思维,提高他们的实践能力。例如力学单元的教学,介绍一些获得诺贝尔奖的物现学家的思维方法,要求学生自己动手做好实验,处理数据,启发他们归纳出结论,鼓励学生自制教具,进行小发明、小创造,激励他们刻苦钻研、主动探索、不断探究。
二、讲求方法,注重实用
良好的方法能使学生更好地发挥自身的才能。教师讲课要注重方法的实用性,使学生尽快有效地理解,掌握所学的知识。如:类比法是物理教学中常用的方法,可帮助学生理解一些难懂的概念、规律和方法。不少学生对用比值定义的物理量常常理解不正确(如场强、电容、电阻),其原因是只注意了数学形式,忽视了物理意义。怎么办?我想绝大部分学生对初中物理中匀速直线运动的“速度”是比较清楚的,它是用比值定义的,我们就以此为例,进行类比,以加深学生的理解。
三、帮助学生抓住重难点的关键,遵循规律
不少学生学习往往事倍功半,究其原因主要是对重难点的理解没有抓住关键和本质。电磁学中,产生感应电流的条件是:闭合回路、磁通量发生变化。“磁通量变化”既是关键,又是本质,记住它并不难,但在运用时如何呢?例如,对“有闭合回路在磁场中运动,回路中有无感应电流产生?”这样的问题,有的学生认为“有边切割了磁力线”就有电流产生,有的学生认为有“磁通量”就有电流产生。然而这两种看法都是错误的,其原因是没有抓住本质。通常对概念要抓关键的“字”,对规律、定理等抓“条件、结论”,这些是攻克重难点的突破口。物理规律以它的和谐统一而产生美感,利用物理的这一特点可以很好地解决问题。例如“竖直上抛运动”,新教材为了降低难点,将整个过程分解为上升和下降两个过程进行讲授,而在学生掌握了同一直线上矢量的运算、运动的合成与分解知识的基础上,用匀变速直线运动的知识将竖直上抛运动的上升和下降过程和谐地统一起来,能使学生透彻理解匀变速直线运动的公式,突破竖直上抛运动这一难点。
四、综合细致分析问题,总结方法
在进行知识系统化和整体化的教学中,教会学生分析、归纳问题,对他们进行解题方法指导,强化系列训练,是巩固、理解物理概念,提高实践创新能力的关键环节。有不少学生沉迷于题海之中,遇到困难头皮发麻、束手无策,究其原因,除了概念不清、规律不明、能力薄弱之外,还有一个主要的原因就是走马观花、囫囵吞枣,不抓住本质去透彻理解,分析不细,不善于归纳总结解题的经验方法,这就需要教师平时要注意培养学生这方面的能力。比如关于“电阻”的问题,尽管比较简单,但归纳起来内容也很丰富:1.用电阻定律来计算电阻.2.用“伏安特性曲线”来表示电阻,3.串、并联电路中任一电阻的变化对电路的总电阻、电流、路端电压的影响,4.闭合回路内某一可变电阻值为多大时它消耗的功率最大等等,这些有关电阻的问题只有通过练习、总结才能熟练掌握。事实证明,学生不断积累归纳总结解题方法,有利于突破重点和难点。
五、选题进行练习要有针对性
练习是增强对知识点理解、掌握的一种重要方法,做练习的关键是讲究选题的针对性,不然,不但不能提高学习效率,而且还影响对知识的理解和深化。选题很重要,我们认为应带着问题去找习题、编习题,让学生能利用刚学习的知识解决问题,有利于对重难点知识的理解,还可以建立学生的自信心,利于以后的学习。
六、注意把握好重难点知识与非重难点知识的关系
生物化学是我校高职部在大学一年级第二学期针对护理专业开设的一门基础课程。我校使用的《生物化学基础》是普通高等教育“十一五”部级规划教材,全国医药卫生高职高专院校规划教材,本教材根据教育部“职业院校护理专业领域技能型紧缺人才培养培训指导方案”编写而成,全书分十二章介绍生物化学的基础知识,主要从生物大分子、物质代谢、基因遗传等不同方面展开。由于我国高等学校的不断扩招,护理专业的实施文理兼收的政策,再加上各省市高考制度不同,部分高中学校过早分科及重理论轻实验等主客观原因,导致护理专业一年级学生的化学基础参差不齐,学习生物化学课程的困难重重,教师也难以正常实施教学进度。
2生物化学教学改革的方法
2.1提高教师的教学水平,激发学生的学习兴趣作为一名高校教师,在教学中既要讲出相应知识点的深度,达到高等教育的目的和教学大纲的要求,又要在有限的时间内循序渐进,由浅入深地讲解知识点,并及时了解学生的学习感受,调整教学方法,使所有的学生都能理解和掌握,达到基本的学习要求和目的。就生物化学课而言,教师应改变相对落后的传统教学方法,增加更多更好的现代教学方法和手段。1)教师在教学方法上,突出启发式教学,发挥教师的主导作用,注重实际病例的生化分析、健康、营养、环保等知识的渗透,综合利用不同形式充分调动学生的积极性,,使学生由“不会学、不想学”转变为“我会学、我要学”,激发学生的学习兴趣,培养学生综合能力和提高综合素质;2)教师应由单纯的教学型向教学科研型转变,通过开展科研,向同行、专家请教,努力提高自身业务和教学水平、争取实现教与学的完美结合。
2.2利用多媒体辅助教学,提高课堂教学质量生物化学课程中的化学反应繁多杂乱,生化机理比较抽象,是学生理解的难点。以糖酵解为例,一份子葡萄糖在无氧气存在下需要通过十步复杂的酶促化学反应才能转变为乳酸。在过去的教学中,常采用挂图或者板书,但因其生硬、呆板、不易变化等原因,使学生对反应物的转化、酶的催化、反应的快慢等的理解非常困难,也容易使学生由难学而产生厌学的情绪。利用多媒体课件进行课堂教学时,能以生动、形象的动画展示化学反应的具体过程,弥补了教学挂图或板书的缺陷,使微观、抽象、枯燥的内容生动化,激发学生浓厚的兴趣,降低了学习难度、突破了教学难点、增强了学生的记忆,提高了教学质量。
2.3合理安排生化实验,强化知识的理解生物化学作为化学的分支,也是一门以实验为基础的学科,通过开设生化实验,可以使学生加深对所学理论知识的理解,掌握生物化学专业实验技能,并培养学生分析解决实际问题的能力,是提高学生综合素质的关键环节,在培养学生创新意识、创新能力中起着非常重要的作用。但是多数院校都将生化实验并入理论课,学时和成绩的比例仅占一小部分,实验课教学处于从属地位,教师和学生对实验都不重视,致使生化试验难以发挥其应有的作用和价值。生物化学实验,作为理论课的有效补充,必须正常开设,而且要合理安排。比如讲完蛋白质化学一章,应当及时开设《考马斯亮蓝法测定蛋白质浓度》和《蛋白质理化性质》的实验课;讲完酶和糖的代谢,必须安排开设《淀粉酶催化活性的测定实验》,通过学生亲自动手,获得相应实验结果,既可以强化所学理论知识的理解,更能激发学生的探索欲望,也有利于后续章节的讲授。
2.4多学科协商,优化教学内容护理专业开设的众多课程中,生物化学既不同于大学英语、思想政治、大学语文等通识教育课程,也不同于内科护理、药理学、病理学、社区护理等专业课,是一门专业基础课程,其主要任务是为遗传学、分子免疫学、病理学、药理学等后续专业课程提供必需的生物化学基础知识,所以内容安排上与后续专业课程多有重复,为了设定高等护理专业学制短、课时少的特点,依据高等教育护理专业培养目标和岗位实际需要,与其他相关专业学科教师协商,坚持基础课内容服从于专业课的原则,以“少而精”和“实用性”为定位,以“必需、够用、实用”为尺度,合理取舍,力求达到内容丰富、重点突出、简明扼要、深入浅出的目的。譬如:属于《医学化学基础》的生物大分子内容,侧重于其结构和功能的关系;属于《营养与膳食》的维生素内容,侧重于介绍其辅酶的作用,属于《病理学》的内容,侧重于将生化机理等。
3结语
关键词:生物化学;教学改革;教学方法
中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:1671-0568(2011)35-0109-03
生物化学是研究生物体内各种生物分子的结构、功能、代谢和调节,进而从分子水平探索生命现象的化学本质和变化规律的一门科学。生物化学的研究主要采用化学的原理和方法,同时也融人了遗传学、生理学、细胞生物学等学科理论和技术,是一门边缘学科,也是生命科学领域重要的领头学科。[1]同时,它又是生命科学中发展迅速的基础学科,其理论和实验技术渗透到基础医学与临床医学的各个领域,对了解疾病的发病机制、疾病诊断、治疗、预防及其它医学研究方面显得日益重要。[2]
生物化学内容的总体特点是抽象、深奥、枯燥、繁杂,信息量大,重点、难点和疑点较多。和其它医学基础学科相比,历年来学生普遍对这门课感到“恐惧”。在教学实践中发现学生产生这种心理的原因主要在于两点:一是物质代谢部分内容太多太琐碎,难以记忆;二是分子生物学部分内容太抽象,难理解。[3]要解决好这两个问题,就得先从教师的教学理念着手,对教学内容进行调整,对教学手段和方法进行改革。
一、教学理念的改革
树立“以学生为主体,教师为主导”的教学理念。一改过去“以教师为中心”的教学理念,着重培养学生的创新思维能力。以往的教学活动中,教师是课堂的主体,在教学中起主导作用。教师讲什么,学生听什么;教师讲多长时间,学生听多长时间;不管学生听没听懂,教师也一直讲下去。从走进教室到走出教室,都是教师唱独角戏,学生没有机会参与,兴趣不高。如果让学生参与进来,成为教学的主体,教学效果就会提高。如DNA双螺旋结构的发现是20世纪生命科技界的重大事件,是揭开自然界生命现象的里程碑。DNA结构的发现艰难而曲折,其结构复杂、难懂、难记。如果教师只顾一味地讲下去,则收不到相应的效果。但是,如果让学生参与进来,就能轻轻松松地掌握DNA双螺旋结构的基本要点。
课堂上贯彻“以学生为主体、以教师为主导”的原则,充分调动学生的主观能动性,培养整体思维、逻辑思维和独立思考的能力,使教师达到最好的教学效果,学生达到最佳的学习效果。
二、教学内容的改革
结合各不同专业内容制定教学大纲,选用合适的教材。教材是教学最重要的基础,要选好教材,编写好相应的教学大纲,做到以本为本,以纲为纲。选用教材时,应发挥任课教师的主导作用,认真听取他们的建议,以此作为选用教材的主要参考。此外,也征求学生对所用教材的意见和建议,并作为甄别、选用教材的参考标准之一。
课堂是提高教学质量的主战场。提高教学质量主要在于提高教学水平。首先,从教学内容入手。在相对稳定的前提下,教学方法和教学手段的优劣是影响教学水平高低的主要因素。因此,在课堂教学中,要重视重点和难点的处理。讲课如果面面俱到,重点不突出,难点不讲透,结果会事倍功半。反之,讲课重点突出,难点讲透,结果则事半功倍。所以,教学中必须从分析知识的内在联系和教材内容的前后联系出发,把握教学重点,找出难点和关键。此外,教学内容要强调“少而精”原则,因为内容太少,有时学生学到的知识少,所以把握好“少而精”的度至关重要。[4]为了实现这一目标,首先要对生化教学内容进行改革,对一些与医学无关、又非必须掌握的知识点尽量略讲。不同专业、不同层次学生由于基础和专业特点不同,对课程学习的要求也不同,应根据需要,制定合理的教学大纲,结合不同专业、不同层次特点进行讲授。在教学中应突出重点内容,避免不必要的重复,与其它学科如化学、生物学、生理学重复的部分,只需简要介绍或不讲,既避免重复教学,节省学时用于实践,又保持了学科的系统性、完整性,解决了学科间的交叉问题。如生理学中详细介绍了血液生物化学中两条凝血途径,生物化学可以只做简单的讲述。
三、教学方法及手段的改革
适应学科发展,不断提高教学质量,是生物化学改革的主题。通过改革,以更加丰富的表现形式,将生化信息多角度、多层次呈现给学生,在教学过程中充分调动他们的积极性,提高他们的学习兴趣和注意力,培养发散思维,提高分析问题、解决问题的能力。
1.启发式教学法
兴趣是个体积极探究某种事物或进行某种活动、并在其中产生积极情绪体验的心理倾向,也是人才成长的起点。如果学生对学习产生浓厚的兴趣,就会充分发挥自己的积极性和主动性,投入到学习中,更好更多地汲取知识。浓厚的兴趣是激发学生进行创造性学习和创新思维的前提。孔子曰:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”爱因斯坦说:“兴趣是最好的教师。”杨振宁博士也说过:“成功的真正秘诀是兴趣。”要激发学生的学习热情和兴趣,填鸭式、满堂灌的教学方法已经不符合实际。启发式教学即是按照认识事物、掌握知识技能和解决问题的思维过程,逐步启发学生,引导探究,层层深入,直至学生能动地领会和掌握知识技能的方法。启发式教学结合教学要求和学生的实际情况,选用各种方式调动学生的学习积极性和主动性,引导他们把精力集中到分析问题和解决问题上来。学生在教师的启发下,通过自己的探索,发现规律,从而提高独立分析问题、解决问的能力。启发式教学最大限度地调动了学生的主观能动性,使他们真正成为学习的主人。例如,在讲述DNA的高级结构时,可提问:为什么长度达到l米多的DNA线性分子可以压缩在只有几微米的细胞核中?此类问题往往能激发学生的兴趣,使他们的注意力集中在教师讲授的内容上,很自然地引导他们的思路,在学习知识的同时寻找答案。[5]
2.比较式教学法
有比较,才能鉴别;有鉴别,才能发展。生物化学在知识、概念、基本原理上有许多相联系又相区别的内容,常出现知识模糊、概念混淆、难学难记的现象。采用比较法,易将它们既区别开来,又联系起来,便于理解和掌握。
比较异同,通过比较,可以让学生找出相同点和不同点及内在联系,更好地掌握重点内容。例如生化中有许多相似的概念,如结构基因、假基因、重复基因、重叠基因这些基因概念看起来相似,但意义完全不一样,记不住,容易混淆。但如果把它与本质联系起来,则一目了然:所有这些概念的共同点即本质都是DN段。结构基因是指能转录出mRNA并指导蛋白质生物合成的DN段;假基因是结构基因突变后失去启动子的DNA序列;重复基因只存于真核生物,而重叠基因只存于原核生物。
3.注重理论和实践相结合
注重理论与实践的结合,提高学生学习兴趣。一方面,生物化学理论性强,代谢途径错综复杂;另一方面,医学生毕业后,大多数将从事临床医疗工作。如何将医学基础知识和临床医学知识融会贯通,是医学基础课教学改革的重要内容。在教学中,介绍一些相关的临床病例,可将枯燥乏味的理论与临床实际紧密地联系起来,易引起学生的关注,使之产生好奇心,大大地调动学习的积极性和主动性,从而加深学生对生化理论知识的理解。例如,蛋白质变性与消毒,酶与维生素缺乏症,酶的竞争性抑制与有机磷中毒、磺胺类药物抑菌作用;呼吸链与一氧化碳、氰化物中毒;糖代谢与糖尿病;脂代谢与高脂血症、酮症酸中毒、脂肪肝;氨基酸代谢与肝性脑病;核苷酸代谢与痛风;RNA合成机理与艾滋病治疗;胆红素代谢与黄疸,等等。
理论和实验相辅相成,理论是学生的实验指导,反过来,实验培养学生的兴趣和动手能力、巩固理论课所学的内容。为了体现这一思想,安排实验课时尽可能与理论课的进度保持一致。如讲授“蛋白质理化性质”时,安排的实验课“为蛋白质等电点的测定”;理论课讲授“酶的专一性”时,实验课安排“蔗糖酶和淀粉酶的专一性”等。此模式的优点是:符合学生的思维认知特点,有利于充分调动他们学习的积极性、主动性和能动性,提高动手能力、观察和分析问题的能力,培养了他们的技能和一定的创新意识,加强理解理论课上的知识内容。
4.改进教学手段,合理应用多媒体技术辅助教学
改进教学手段是提高教学质量的重要环节。随着计算机多媒体技术的发展,多媒体教学已经成为高校最主要的教学手段。作为计算机教学、视听教学与课堂教学的结合,多媒体辅助教学手段在教学过程中综合应用投影、录像、CAI课件等工具,将抽象、理论的东西形象化、具体化,具有生动形象、直观具体、动静结合、色调鲜明的特点,实现了生物化学教学模式的重要转变。生物化学是用化学的方法从分子水平探索生命现象本质的科学,分子结构、代谢反应等知识学生看不见摸不着,难以理解和记忆。利用多媒体课件的图片、声音、动画等,可动态演示代谢过程,生动直观地将抽象的知识系统地展示在学生面前,使他们在较短时间内建立感性认识,提高学生的学习兴趣。如,DNA的复制,RNA的转录,蛋白质的生物合成,都能用形象的FLASH形式表现出来,既能提起学生的学习热情,又能帮助理解和记忆。
除以上介绍的方法外,还可以采取趣味教学法。如适当引人小故事,激发学生的学习兴趣,鼓励学生参与科研,培养解决问题的能力,等等。此外,部分教学内容可以在教师指导下让学生自学完成,最后由教师进行总结点评。
综上所述,加强教学团队的建设,提高其综合实力,为提高教学质量创造了条件;课前根据各专业教学大纲,精心备课,为提高教学质量提供了保证;在教学中不断总结、不断改进教学方法,充分利用多种教学手段,优化课堂教学过程,调动学生的学习积极性,培养他们的兴趣,从内心体会学习的愉快,则为提高教学质量拓宽了路径。
参考文献:
[1]查锡良.生物化学(7版)[M].北京:人民卫生出版社,2008.
[2]唐微等.医学生物化学理论课教学改革与实践[J].武汉工程大学学报,2009,31(4).
[3]刘小宇等.提高生物化学教学效果的体会[J].山西医科大学学报,2008,10(3).
1、了解水质、水的物理性状、化学成分、水的富营养化污染。
2、培养对饮用水净化、消毒、硬水软化、污水处理的探索兴趣。
3、初步学会研究水质的方法,强化生态观点和环保意识。
教学重点:影响水质的化学成分、水的富营养化污染
教学难点:溶解氧和有机物之间的关系,水的富营养化污染
教学方法:谈话法、讲述法
教学过程:(第一课时)
导入新课:“水是生命之源”,请同学们谈谈水的重要性,介绍我国城市缺水的情况,增强感性认识。既然水对我们如此重要,水质的好坏当然关系到我们的身体健康。下面我们就来学习-------水质和饮用水的卫生。(宁波的河流?爱不?)
出示自学提纲:
1、1、什么是水质?水体的物理性状包括哪些方面?
2、2、水体的化学成分中重要的检测指标有哪些?
3、3、水体中的溶解氧与水中有机物之间有什么关系?
4、4、什么是“水花”?什么是“赤潮”?
5、5、水的富营养化污染的概念、原因、过程、结果分别是什么?
在学生自学后,师生共同总结如下:
温度:“热污染”
味道:生物死亡
物理性状:气味:工业废水
浑浊度:泥沙、有机物、浮游生物、微生物
颜色:藻类、工业废水污染
一水质pH:天然水常呈弱酸性,7.2~8.6(注意大小写)
生活饮用水6.6~8.5
硬水
化学成分:硬度:溶于水中的含钙和(能否补钙?)
(极为复杂)镁的盐类的总含量软水
重要的检测指标(1)空气
来源:(2)水生植物光合作用
溶解氧作用:
与水中有机物之间的关系(重点理解)
溶解氧[溶解氧间接反应水受有机物污染程度]
《忆江南》据考证是到宁波(明州)
有机物
二、水的富营养化污染
1、富营养化的涵义:富营养化是指水中N、P等元素含量过多,使藻类等浮游生物获得丰富营养而大量繁殖的状态。
2、水中氮、磷等元素的来源:
①生活污水,
②含大量N、P的工业废水,
③含大量N、P的农田退水。
3、“水华”或“水花”:
河、湖、池塘富营养化污染时,藻类大量繁殖,水变浑浊,并呈现绿、黄绿等颜色的现象。
4、“赤潮”:海水中含营养物质过多(根本原因)时,浮游生物大量繁殖(直接原因)。因浮游生物种类不同,可使局部海水呈现红色、
绿色或褐色。
危害是:鱼类及其他水生生物会大量死亡。
5、理解水受富营养化污染后的发展过程:
工业废水和生活污水含有大量的氮、磷元素排入水体(根本原因)
藻类等浮游生物获得丰富营养而大量繁殖(“水华”的直接原因)
由于生存环境有限,进行生存斗争,使藻类等浮游生物大量死亡
需氧微生物数量增加,用于分解有机物
水中溶解氧降低(水生生物死亡的直接原因)
水生生物大量死亡
厌氧型微生物大量繁殖
水变黑发臭。
6、6、防治:
①①控制N、P进入水体:A、使用无磷洗衣粉
B、禁用农药
C、控制化肥使用量
②②疏浚淤泥:如:西湖治理
③③去除水草:如:水葫芦
④④增大水体,引入低营养水稀释
注意多联系实际以帮助理解
小结:强调本节重点:水质的化学成分、水的富营养化污染
练习:1、富营养化污染排序
2、多选:过量使用过磷酸钙[有效成分Ca(H2PO4)2]会引起水体的()
A硬度变化BpH下降
CpH上升D富营养化污染
课后小记
(第二课时)
复习提问:
1、什么是水质?
2、水体的化学成分中重要的检测指标有哪些?
3、水体中的溶解氧与水中有机物之间有什么关系?
4、什么是“水花”?什么是“赤潮”?
5、水的富营养化污染的概念、原因、发展过程分别是什么?
引言:
我们在了解一般水污染之后,更要关心饮用水的知识。
出示自学提纲:
四、饮用水的卫生
1、家庭饮用水必须、、。
2、生活饮用水卫生标准:(1)
(2)
(3)
3、家庭饮用水的净化方法:通常是在水中加入;
还可使用。
4、家庭饮用水的消毒方法:一般使用
五、硬水的软化
1、硬水的危害:①②
2、硬水软化的方法:
①通常往水中加入适当的,使溶解在水里
的和转化为不溶于水的物质,生成沉淀,从而被除去。
化学方程式:
②用除去水中的和,使硬水软化。
七、污水的净化
1、1、水质恶化:
2、2、污水处理方法:
①①
②②氧化塘法:氧化塘是将污水蓄于水塘中,利用水塘中
的和,对污水进行自然净化。
在学生完成知识填空后,可由学生举例分析,提高应用能力。
小结:
习题巩固
课后小记:
第三节大气与健康
教学目标:
1、1、了解大气主要污染产生的原因和危害
2、提高学生联系实际,运用所学知识分析、解决问题的能力。
3、培养学生探索环境问题的兴趣,加强学生珍惜身体健康、保护大气的意识,渗透辨证唯物主义教育及爱国主义教育。
教学重点:大气污染的来源及表现
教学难点:SO2和光化学烟雾
教学方法:自学讨论法、谈话法
教学过程:
复习提问:1、什么是水污染?主要表现是什么?
2、溶解氧与水中有机物之间的关系怎样?
导入新课:宁波市政府决定将宁波钢铁厂迁出市区,为什么?
问:食堂也会排出废气,会不会引起大气污染?
钢铁厂排出大量的废气,将怎样?
在学生回答的基础上,得出大气污染的概念。
一、大气污染:
1、概念:大气与水体一样,对进入其中的有害物质具有一定的自净能力。如果进入大气的有害物质的量很多,超过了它的自净能力,那么,存留在大气中的有害物质将会影响人体健康。这种现象就
叫做大气污染。
问:大气中的有害物质来自何处?
学生答后总结:自然的,人为的。
填下表:
2、大气污染的来源:
①,
②主要来源───(主要有、、等)。
③。
问:我国主要燃料是什么?由此推测燃烧后有什么污染物?
提供相关信息:
燃烧1吨煤的产物SO2碳氮化合物悬浮颗粒NO2
170Kg0.5Kg11Kg9Kg
燃烧1吨石油产物SO2碳氮化合物CONO2
10Kg100Kg70Kg30Kg
通过该表总结:
二、、烟尘、二氧化硫和光化学烟雾
1、烟尘:主要来自的燃烧
2、二氧化硫:主要来自的燃烧,居民区的
汽车等排出的废气
3、光化学烟雾————(紫外线)
二次污染物
光化学烟雾污染的表现。
对人体最突出的危害是
重点强调二氧化硫及光化学烟雾的来源,可联系实际,如:尺蛾黑化现象,1992年上海光化学烟雾,2001年广西南宁助动车导致光化学烟雾,马斯河谷事件,伦敦烟雾事件,无铅汽油
三、酸雨:
洁净的天然降水也具有,但pH不会低于5.6。
方程式
1、酸雨的概念:
2、酸雨产生的主要原因:
严重危害:。(结合课本插图理解并联系实际,如:森林、农作物、水体)
重点强调:酸雨概念,形成原因注意与天然降水原因比较,酸雨危害可让学生读图总结。“空中死神”——酸雨,如何从根本上减少酸雨?
四、大气与健康
阅读课本思考:
1、1、宁波市民“十不规范中”有“不随地吐痰”、“不随地大小便”
2、2、“绿色家电”——室内负离子发生器面市
3、3、祖国传统医学——中医常用风、暑、寒、燥、湿来分析疾病成因
该部分知识为介绍性内容,可让学生联系实际了解,对生物性污染强调其来源即可。重点落在珍惜身体健康,保护环境意识上。
拓展:城市空气质量日报
小结
用所学知识解释:
1、1、西柳州“雨后浇菜”
2、2、洪水后“洗苗”
关键词:初中物理;单元教学;节点把握
中图分类号:G632文献标识码:B文章编号:1002-7661(2014)17-063-01
目前,大部分教材都是以单元形式进行编排,从教育心理学的角度来看,单元式的教材有助于学生将新知识与旧知识相结合,形成自己的知识网络结构。“节点”是指一个完整的结构整体中和其他点有着密切联系的点,一旦缺失了其中的任何一个点,那么整个结构就会受到破坏。因此,初中物理单元教学必须注重“节点”问题,从而提高教学效率。
一、物理单元之间出现的现象联系节点
物理课程是在初中阶段成为九年制义务教育中必学的科目,初中物理的学习不同与其他科目,不仅注重基础理论知识的积累,更注重系统性的学习方法,使学生树立严谨的科学态度,掌握具有科学性的解决问题方式,从而提高学生的学习能力。由于初中生是第一次接触到物理科目,因此,初中的物理教材内容也相对简单,同时又充满趣味。另外,初中物理教材内容大部分都来自生活、生产活动、科技活动中产生的现象,物理本身就是研究生活的科目,这些生活中产生的现象对于物理学来说更是宝贵的财富。教材内容基本处于唯象层次,但初中生由于年龄普遍偏小,缺乏生活经验,没有良好的接受能力,因此,在研究复杂的物理现象时会存在一些障碍,这些复杂的现象中存在的联系就是单元的“节点”,教师要对这些节点应该引起重视,以教材内容为依据,进行系统性的学习,使学生形成完整的知识网络结构,达成学习目标。
例如,在学习“物态变化”这一章节时,关于汽化、液化、凝固、升华等都具有一定的规律,教师可以在讲解时采用由点到线的方法,先将每个变化进行仔细地讲解,再总结出各个变化之间存在的联系和规律,使学生通过系统的联系,加深物态变化这一章节的印象。
二、实验中容易出错的细节就是单元节点
初中物理的教学步骤通常是:第一,让学生自己动手进行实验。第二,以小组的形式进行讨论,并对讨论结果进行分析和总结。第三,用实验得出的结论去解决类似的问题。在实验过程中,学生难免会因为某些原因出现大大小小的错误,探究的结果会因为这些错误产生一定的偏差和影响,这些细节即单元教学中的节点。
例如,在学生“物质的物理属性”这一章节时,需要用到天平对物体进行测量,学生会出现各种错误,像没有调整天平、调节游码缺少细心等,极易导致实验出现误差。因此,教师在进行实验之前,应该及时提醒游码的注意事项,为学生进行正确的示范,从而提高实验结果的准确性,并且能够让学生养成良好的实验习惯,培养实验能力和动手能力。
三、定量计算中涉及到的推理难点就是节点
初中的物理教学对部分单元有较高的计算要求,由于学生不熟悉物理现象的推理,涉及的计算和问题让学生觉得难度较高。这些推理的难点就是单元节点。这时,教师应该重视这些节点,对学生进行耐心的讲解和演示,帮助学生理清推理思路,对这些推理难点进行总结和分析,让学生掌握推理方法的规律和步骤,为后续单元的学习打下夯实的基础。除此之外,教师不应该让学生在不理解公式由来的情况下死记硬背,导致学生在做计算物理题目时,不能灵活地运用公式,从而失去了做物理计算题的信心。
例如,在学习“简单机械和功”这一章节时,“滑轮组的机械效率”就是这一章节的难点,机械效率定义的推理过程较为复杂,学生的数学计算能力有限,教师需要根据学生的不同情况,通过各种教学手段,将繁琐的推理过程进行浓缩和简单化,降低学生的理解难度,从而更好地理解这一章节的内容,把握整个章节的重点。
四、掌握正确的实验方法就是掌握物理单元的节点
物理实验是初中物理教学的重要组成部分,也是掌握物理单元节点的重要途径,通过实验不仅能够发展物理学,还能促进学生的身心发展。近年来,新课标一直强调物理实验是物理教学的重点环节,然而,在实际的教学过程中,初中物理实验由于受到多种因素的影响,出现各种各样难以解决的问题,阻碍了学生实验能力的培养进程。只有掌握正确的实验方法才能更好地把握物理单元的节点。
例如,在学习“牛顿第一定律”这一章节时,教师可以创新的实验方法来使学生理解第一定律。选用毛巾、木板、棉布等三种材质,让小车在这三种物品上由静止开始下滑,在小车下滑过程中,学生要及时做好实验现象的记录。通过实验能够更加直观形象地让学生理解和掌握牛顿第一定律的内容。
五、掌握物理单元的节点需要多样化的教学模式
随着新课标的不断改进,要求初中物理教学需要多样化的教学模式,以课程内容为基础,设计创新的教学模式,另外,多样化的教学模式是把握物理单元节点的重要途径。多样化的教学模式主要分为实践性教学和探究性教学两种模式。实践性教学模式主要是指基于物理课程的节点,合理开展实践性教学,将物理课堂转化到自然环境中,让学生在生活中发现物理现象,并用所学的物理知识进行解释。探究性教学模式主要是指在注重物理单元节点的同时,教师要抓住课程的中心,设计合理的问题情景,培养学生的自主学习能力。另外,探究性教学模式需要以学生为主,以教师为辅,两者相互协调合作,发挥学生的创新能力,从而达到最好的教学效果,实现初中物理教学目标。
初中的物理科目是一门综合性较强的科目,在教学过程中,教师需要对物理单元的节点引起重视,善于抓住重点和难点,为学生耐心的讲解,提高学生的物理水平。在物理实验上,教师也应该采用各种创新的实验方式,帮助学生更好地理解和掌握物理现象,从而锻炼学生的物理实验能力。
参考文献:
[1]赵扬.把握初中物理单元教学中的“节点”[J].中学物理,2013,22:34.
【关键词】高中生物学课程辩证唯物主义观点
高中生物学课程要使学生获得关于生命活动基本规律的基础知识教育,使学生具有较强的观察、实验、思维和自学等能力,提高科学素质,同时还要向学生进行辩证唯物主义观点教育和爱国主义思想教育,其中辩证唯物主义观点教育是思想教育的重要内容。
辩证唯物主义是关于自然界、人类社会和思维发展一般规律的科学,是科学的世界观和方法论。通过生物课的教学,向学生进行辩证唯物主义观点教育,不仅可以使学生深入理解生物的特征和生命活动的基本规律等基本知识,学会运用辩证唯物主义的观点分析和认识问题,还可以帮助学生逐步形成辩证唯物主义的世界观。新大纲规定的教学内容中包含着哪些辩证唯物主义观点?在教材编写中怎样体现这些观点呢?对此,我谈几点粗浅的看法。
一、高中生物学课程中几个重要的辩证唯物主义观点
1.世界的物质性的观点
辩证唯物主义认为,世界是物质的世界,除了运动着的物质之外,再没有别的东西存在。新大纲规定的教学内容充分体现了这一观点。
无论何种生物,它们的身体都是由各种化学元素以及无机化合物和有机化合物构成的。每一种生物时刻都在进行着新陈代谢。新陈代谢是生物体最基本的生命活动形式,生物体的其它各种生命活动,如生殖、发育、遗传和变异等,都是在新陈代谢的基础上进行的。生物体自身生命活动的调节,也是通过一定的物质实现的。新大纲中关于生命的物质性的内容很多,充分说明生物不仅是物质的,而且是运动着的物质。
2.普遍联系的观点
辩证唯物主义认为,物质世界是一个普遍联系的统一整体。宇宙间任何事物都不是孤立存在的,它们总是同周围其它事物相互联系、相互依赖、相互制约和相互作用着。新大纲规定的教学内容中有很多内容体现了这一观点。
生物体自身内部的各个部分之间是相互联系的。生物体的内部结构之间、生物体各个器官系统的生理功能之间、生物体各个器官系统的结构与功能之间都是相互联系的。虽然生物体的各个器官系统各有一定的形态结构和功能,但它们共同构成了一个有机的统一整体,谁也不能孤立存在。生物与生物之间也是相互联系的。自然界中的生物,虽然形态各异,多种多样,但都体现了统一性,它们都具有相同的物质基础和结构基础,都遵循共同的生命活动规律。生物与其生活环境之间也是相互联系的。一方面,所有生物都依赖于它的生活环境而生存;另一方面,生物的生命活动又影响着它周围的环境。
通过以上论述可以知道,无论是生物体内部还是生物之间,无论是生物还是非生物,都处于普遍联系之中,整个世界就是一个有机联系的统一整体。
3.永恒发展的观点
辩证唯物主义认为,世界上的一切事物都处于不断的发展变化之中,一成不变的东西是不存在的;变化发展的趋势是复杂的代替简单的,高级的代替低级的,有生命力的代替无生命力的。新大纲规定的教学内容中也有很多内容体现了这一观点。
生物界是不断发展变化的,不仅如此,世界上一切事物都是不断发展变化的。这是不以人的意志为转移的客观规律。
4.对立统一的观点
辩证唯物主义认为,世界上一切事物的内部在任何时候都存在着矛盾,矛盾的两个方面,既对立又统一,从而推动着事物的发展。
通过以上教学内容,可以使学生体会到对立统一的观点,进而认识到对立统一是世界上一切事物内部存在的、推动其发展的普遍规律。
二、关于辩证唯物主义观点教育的几点建议
1.要体现好高中生物教材在辩证唯物主义观点方面的教学目标
新大纲的教学目标明确规定:通过生物教学,要使学生“初步学会用辩证唯物主义观点来认识生物体和生物界。了解生物体结构与功能、局部与整体的统一;生物体与环境的相互关系。了解生物界的统一性和多样性。初步形成生物进化观点和生态学观点,逐步建立科学的世界观”。新大纲同时指出,高中生物教学内容含有丰富的辩证唯物主义观点教育因素。教师在教学中,要引导学生运用辩证唯物主义观点分析和认识生物体生命活动的基本规律,逐步树立科学的世界观;通过关于生物与环境知识的学习,对学生进行生态学观点和环境保护意识的教育;通过关于生物界的发展的科学事实的学习,对学生进行生物进化观点的教育。对于教材编写者来说,应该按照新大纲规定的辩证唯物主义观点的教学目标的要求、认真研究新编高中生物教材的改革,编写好新教材。
2.要选择和组织好辩证唯物主义观点教育的知识内容
高中生物学教材是结合生物学基础知识的教学进行辩证唯物主义教育的,如世界的物质性的观点、普遍联系的观点、永恒变化的观点、对立统一的观点等,每一个观点可以反映在不同的生物知识内容中。例如,事物是普遍联系的观点,贯穿在整个教学内容中,几乎每一部分知识内容都包含着这个观点。同一部分知识内容,又可以同时反映几个辩证唯物主义观点。例如,“生物的新陈代谢”,既可以反映世界是运动着的物质,各种事物是相互联系的,又可以反映事物是永恒变化的,还可以反映同一事物的内部是对立统一的。那么,应该通过哪些知识内容、进行哪方面的辩证唯物主义观点教育呢?怎样才能既体现辩证唯物主义规律的普遍性而又使教学具有重点,既能体现各个观点之间是相互联系的而又不面面俱到呢?这就成为我们需要认真解决的问题。
生物化学作为一门广泛应用于生物学、化学、医学、等各大科学的基础学科,与其他学科相比,其内容丰富、重难点零散、涉及概念较为复杂,想要把生物化学知识传递给学生绝非易事,生物化学教学一直难以解决的重大问题就是怎样提高受教育者学习的兴趣和如何提高课堂质量这两大问题。随着互联网的发展和个人小型网络设备的普及,“微课”和“翻转课堂”这两种教育模式应运而生,而且渐渐吸引了教育工作者的注意。微课作为一种新式的教育方式,可以应用于生物化学教育,用以解决传统生物化学教育中学生积极性不高、重难点不好抓、困难问题不好理解等问题,从而很好的激发学生的主观能动性,调动学生的学习兴趣。提高生物化学知识传递的效率。
关键词:
微课;生物化学;知识传递渠道;调动积极性;提高学习效率
0引言
随着科学技术的发展,尤其是信息技术的发展和在全球范围内的普及与应用,当今世界已然成为了一个一体化的信息社会,网络改变了人们的交流模式,同时也改变了商业、工业等各行各业的发展模式,其中,作为发展的根基的教育事业也同样得到了改变,利用互联网进行教育改革,成为了时展的需要,微课这种依赖互联网的新型教育模式也就应运而生了,作为一名教育工作者,我在考察了多例利用微课进行教学改革的实例,并且结合自身使用微课进行教学改良的实际经验之后,来谈一谈微课应用于生物化学教育事业的经验与建议。
1生物化学与微课概况
1.1生物化学教育概况
生物化学这一重要的学科出现在大约在19世纪末,脱胎于生理学与化学,是化学与生物学的分支学科。它是研究静态的生命物质的化学组成、结构以及动态的新陈代谢活动过程中各种化学变化的基础生命科学,作为一门新兴学科,生物化学问世的短短百年以来,已经成为了一门在医学,生物学,化学等各大科研领域不可或缺的一大组成部分。
1.2微课模式概况
伴随着互联网的发展,人们通过互联网获取信息变的越来越方便,可获取的信息量也越来越多,而“微课”就是一种依靠互联网而渐渐发展起来的新型教学方法。所谓“微课”其主要特点是“微”即微课视频的长度不能过长,方便学习者在很短的时间里就能完成某一知识点的学习,其核心组成内容包括课堂教学视频,与该教学主题相关的教学设计、素材课件、教学反思、练习测试及学生反馈、教师点评等教学资源,它们以相互配合的关系共同组成了一个主讲知识重难点的教学体系。
1.3微课应用于生物化学的状况
目前我国的微课已经在很多地域被用于生物化学教学。虽然还没有完全推广,但是各地均有类似的教育模式出现。比如依赖于网络交流工具如微信、QQ等的生化教育公众号,这其实也是微课的一种表现形式,虽然这种方式不够系统也不够专业,但是这种便捷的传播途径却明显的提高了生物化学教学的广泛程度。毕竟,新事物的发展是循序渐进的,虽然目前微课在生物化学教学方面尚且缺乏全面系统的授课方式,但是总的来讲,生物化学微课正处于快速发展阶段。
2利用微课进行生物化学教育的优点
2.1传统生物化学教育的部分问题
利用传统的课堂式授业模式来教授生物化学这门学科时,迫于生物化学这门学科本身晦涩难懂且知识量巨大的特性,学生在学习生物化学的过程中总是会遇到三个问题,一是学生在理解过程中总是会遇到一定的困难,二是学生很难提起学习生物化学的兴趣,最后就是生物化学这门课程的知识点太多,重点不好抓。
2.2利用微课解决问题的方法
在把微课这一教学新模式加入到生物化学的教育过程中,我们发现利用微课模式可以很好的解决这三大问题,首先微课中的微视频与教学课件中可以加入很多形象化的结构模型,比如在蛋白质合成一章中,教师可以利用电脑做出氨基酸由tRNA转运到蛋白质剪切加工的图示全过程。用来解决学生的理解问题。其次,如果在微课中加入例如短动画的知识讲解,学生的积极性也就会自然的提高上来。最后,在录制微课视频或制作微课课件时,可以先列出知识纲要然后对教学重点进行重点讲解,或使用特殊标记,标记重点。这样一来,生物化学课程重点不好抓的问题也就得到解决。
3将微课应用于生物化学教学的具体方法
将微课应用于生物化学教育的过程,主要包含建立生物化学网络平台、录制微课视频和制作其他教学材料、制作微课学习方案这三部分。
3.1建立网络平台
建立一个网络平台,可以给学生提供一个进行微课资源下载、和老师同学进行问题探讨的平台,这样就便于解决微课资源的更新、教学问题的修改等问题。当然,如果是利用微课进行教育的探索者,想要进行实验性的教学,但是迫于资源环境的限制,无法独立的建立网络教学平台,可以依附于学校的网络教学平台甚至是利用百度云等资源存储器作为资源的储存平台。
3.2录制微课视频和制作课件等材料
这一步是将微课应用于生物化学教育的重点,微课的制作成功与否,决定了将微课用于生物化学的成败。首先,在制作微课视频时,要抓住教学的重点,把本节或者专对于某一知识点想要传授的内容讲清楚,微课视频一定要简短,便于学生短时学习。其次,微课课件等资源一定要全面,可以让学生在课前充分预习,在课后充分复习。
3.3制作微课学习方案
鉴于我国目前的总体教育状况,微课尚且是传统教育的辅助部分,所以在学生学习微课的过程中,可以利用微课进行预习、练习与复习,因此,教师可以根据教学大纲制作学习任务单,然后向学生发放任务,提高学生的学习效率。
3.4将微课应用于生物化学教育的具体实例
在进行生物化学教学中,有关糖代谢中的三羧酸循环代谢途径,一直是重点、难点。学生理解记忆起来总有一些难度,为了方便学生理解,我们制作了讲解三羧酸循环的微课。
3.4.1利用微课的具体步骤如下
①制作微课视频,在视频中以图示方式逐步讲解由乙酰CoA与草酰乙酸缩合形成柠檬酸,使乙酰辅酶A进入三羧酸循环参与代谢反应最后再次生成草酰乙酸的全过程。②制作配套学习资料,学习资料里包含三羧酸循环记忆口诀,可以提高学生兴趣的小故事,简单的预习题,较复杂的课后练习题。口诀:乙酰草酰成柠檬,异柠檬又成α酮,琥酰琥酸延胡索,苹果落在草丛中。故事:从前有一个柠檬(柠檬酸)去海边,她遇到了一只乌贼(顺乌头酸),柠檬与乌贼一见钟情,于是柠檬追随乌贼住在了海里,变异成了异柠檬(异柠檬酸)。时光飞逝,异柠檬渐渐褪去青涩(异柠檬酸脱氢酶),有一天,在一丛水草之间,她发现了隐居在其中的一颗琥珀(草酰琥珀酸),她们发现彼此竟然如此相像!于是她们在两棵梧桐树(α-酮戊二酸)下郑重地结拜成了姐妹,从此大家就叫柠檬“琥珀腐妹”(琥珀酰辅酶A)。后来大家认为此名过长,于是乎她有有了第二个名字———“酸琥珀”(琥珀酸)。柠檬有一个表弟住在盐湖城(延胡索酸),名叫苹果(苹果酸)。一年夏天柠檬去看她的表弟,中途不幸遭遇车祸身亡。人们追究这个传奇柠檬的身世,发现她是草酰乙酸和乙酸腐妹A的女儿,她的外公叫丙酮酸,外婆叫腐妹A(一家子都是腐女)。其实,在柠檬去看苹果的时候,苹果并不在家,他正巧去探望柠檬的老爸———草酰乙酸了。③通过校园网络教学平台将微课传递给学生,并布置预习任务。④检验学生的预习状况,首先是观察学生在预习过后对三羧酸循环过程的知识点的掌握程度,然后是课程作业的完成顺利程度,最后是相关问题的测试正确率。检验的过程中,我们发现课堂上学生的活跃程度明显提高,课后作业的正确率较传统方式也有所提高。
3.4.2微课的效果分析
事实证明,使用微课进行三羧酸循环有关的教学之后,学生在课堂上的响应程度会变的明显高昂,在讲授到相关知识点时,部分学生会马上响应相关的问题,课堂活跃程度也较传统式教学的课堂有明显提高,很显然,微课显著的提高了学生的学习兴趣,所以将微课应用于三羧酸循环这一知识点的讲授很有意义。
4将微课应用于生物化学教育的思考
微课作为一种崭新的教育模式,打破了教育的时空限制,让受教育者可以不分年龄,不分地域的进行学习。然而,目前还不能用微课来代替传统的生物化学教育,毕竟,想要只通过微课就完成教育的所有过程,对学生的自主性、老师的能力都有极大的要求。而且,由于微课制作者本身具有的自由性,所以有些微课可能会伴随着出现一些错误。另一方面,微课大部分是由在生物化学方面具有经验和兴趣的爱好者所做,这也就造就了生物化学微课具有散乱、不系统的特点,所以想要找到一套有始有终而且系统全面的微课材料反而不易。因此,微课应用于生物化学领域,尚且还在实验阶段。
5结语
利用微课进行生化教学是培养生物化学人才的崭新模式,如何利用微课改进传统生物化学教学?如何针对不同章节内容的不同特点设计出更多有特色的微课资源,建立崭新的教育模式,提高学生的自主学习能力,促进整体教学水平的提升,这些问题的解决仍有待于所有从事生物化学教学工作者们的共同努力。
参考文献:
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关键词:中专院校生物化学教学措施
中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1673-9795(2014)01(a)-0195-01
生物化学是研究人体化学组成及生命变化规律的学科,内容围观、抽象,学生学习难度较大。当前,不少中专院校的生物化学教学存在“教师难教、学生难学”的现象,教学活动难以达到预期效果。如何提高生物化学的教学质量,是值得我们深入思考的问题。在长期的教学实践中,笔者总结了以下几点建议。
1教师应努力拓宽自身知识面
在生物化学的教学过程中,教师是教学活动的主导者,控制着整个教学局面,因此,教师本人的教学魅力十分重要。生物化学只是深奥复杂,要想深入浅出的将知识讲解给学生,教师必须有广博的知识面,因此,拓宽自身的知识面对教师而言十分重要。
知识面的拓宽,可以通过以下途径:(1)阅读其他参考书,不同的编者有不同的思路,多参考同类书籍是开拓视野的有效途径,尤其是国外的生物化学书籍,有时更能让人眼前一亮。(2)听课,听同教研室教师的教学课能带动自身思维的更新,也有可能在听课的过程中涉猎到自己所未及的知识。(3)充分利用网络资源,近年来,网络资源的共享率越来越高,很多知名院校的课程都可以从网上观看,对提高教学水平和教师自身的发展都有很大作用。(4)独立制作课件,教师应独立制作具备自己风格的教学课件,并不断积累和更新知识,去掉不足,在课件的制作过程中就逐渐建立了自己的教学思路。
2根据院校学生特点选择合适的教材
教材质量是决定教学水平与教学质量的重要因素。当前,大部分中专院校的生物化学教材采用的是中职中专规划教材或系类教材,但这些教材却未必真正适应中专院校学生的虚席特点。虽然这些教材内容较全面,但多少存在繁杂的特点,并带有很多化学反应式、结构性等的图片,导致学生很难有兴趣去阅读大段文字,更无法找出轻重点,而各种化学反应式也让本身就基础薄弱的学生产生畏惧心理,很多学生甚至连教授的内容在哪都不知道,更别说标记重点知识内容了。
可见,选择合适的教材是提高生物化学教学质量的重要途径。中职院校在选择生物化学教材时,应选择知识点明确、主次分明、内容精炼,且在每章后都附有能力目标、知识目标及复习思考题的教材。所选教材纪要充满科学性,又要富有趣味性,还应兼顾实践性、前沿性,并重语言的间接性与内容的全面性,不仅要调动学生学习的能动性,还要减少学生学习的困难。
3教师应采用灵活多样的教学方法
要想提高生物化学的教学质量,关键在于让学生在有限的课堂时间里充分理解教师讲授的知识。多样化的教学方法和手段是提高生物化学教学质量的有效途径。教学手段的丰富,可以通过以下途径。
3.1充分利用多媒体辅助教学
生物化学研究的是常变常新的微观世界,理论性、抽象性较强,知识更新快,学生易感到乏味和疲劳。利用多媒体手段辅助教学,能有效解决这些问题。多媒体课件能进行动态演示,用图像、声音等手段模拟出肉眼不能直接看到的微观世界及其变化过程,将抽象的只是组合起来,系统的呈现在学生面前,使学生在较短的时间内建立起感性认识,从而加快对知识的吸收,提高学习效率。如:核酸、蛋白质等大分子的空间结构及生物合成过程,糖原的结构及其合成与分解,都能通过多媒体课件来具象化。通过多媒体手段来讲解疑难问题,能有效突破教学难点,达到教学目的。
须注意的是,生物化学的教学,需要将传统授课方式与多媒体教学联合起来,多媒体教学切换快,信息量大,教师要注意把握好讲课速度,做好师生间的互动。同时,教师也要设计一定的板书,将所讲内容写在黑板上,一些重点、难点也要用板书写出来,使学生能把握好学习重点与难点。只有这样,才能让学生对所学内容有一个逻辑认识,提高学习质量。
3.2适当运用比较法
生物化学内容复杂,学生掌握和理解具有一定难度,但很多知识是想通的。教师在授课时,如果能运用比较法,则能将零散的知识整合到一起,化复杂为简单,化枯燥为生动。如比较蛋白质、核酸、DNA、RNA的化学结构式,比较相关生化反应过程等。通过多种形式的比较学习,有助学学生掌握生物化学知识并融会贯通。
3.3引导学生自主学习
在教学活动中,教师除运用好各种教学手段外,还要注意引导学生进行自主学习,发挥学生的主导作用。如在课堂上或课后留思考题,让学生进行口头/书面回答,这样既能启发学生去探索知识,又能调动学生学习的积极性,了解学生对知识的运用能力。
此外,还可通过归纳总结、联想比喻、理论联系实际等方式来提高教学效果。
4根据学生专业设置教学大纲与实验课
学以致用是任何课程的学习目的,生物化学也不例外。在制定生物化学的教学大纲时,要根据学生所学专业,以学生的发展目标位导向,调整教学内容,分配教学时间,加强理论学习与实际应用的结合,用实践课程帮助学生巩固所学到的理论知识。由于中专院校的目的在于向社会输送实用型人才,因此,还需根据学生未来的职业需求来调整试验内容、实践内容,注重实用性,使学生在掌握基本实验技术的基础上掌握一些生物化学与分子生物学新技术,为能使学生独立进行科研与实验打下良好的基础。
5结语
总而言之,在教学活动中,只有认清学生的认知特点,多多学习借鉴,才能找到适合自身的教学方法,形成个人的教学体系。同时,只有充分利用多种教学手段,并结合学生的学习方向,才能真正提高生物化学的教学质量,使学生能学以致用,满足社会需求。
参考文献
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