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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇生物科学与生物技术,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
关键词: 生物技术专业 交叉学科 创新人才
随着我国高等教育发展,培养具有创新能力的人才已成为整个社会的共识,是评价各个高校办学水平和竞争力的重要指标。当前,我们正处于知识高度融合的时代,特别在21世纪的生物学世纪,生物科学高速发展,生物科学与其他学科的融合交叉尤为迅速。那么,怎样在这种学科交叉背景下,建立培养生物技术专业创新人才的模式成为一个重要研究课题。根据当前生物技术发展方向和发展状况,生物技术创新人才培养模式应该考虑以下方面。
一、夯实基础,加大交叉课程选修课的比例
实际教学中,要明确培养学科交叉的生物技术专业创新人才的方向在哪里?前麻省理工学院校长苏珊・霍克菲尔德的一句话道出天机,他指出:“下一次划时代的创新来自生命科学、物理科学及工程学领域的大融合。”当然,他说的比较概括,具体对生物学来讲应该是和计算机科学相结合的生物信息学相关学科,与物理学结合的生物物理学相关学科、与材料学结合的生物材料、生物仿真、生物电子等相关学科,这些学科应该在选修课程中体现。当然,加大交叉学科选修课的比例并不意味着忽视专业课,要求进行专业课有机融合。特别是许多专业课的生物基础知识部分是重合或相似的,这部分课时可以集中到一门课中,其他课中可不再重复讲授。只有让学生了解当前更多前沿学科,多与能源、材料、机械、信息等理工学科交叉,才能更激发学生学习生物技术专业的热情,拓宽学生的视野和就业渠道,提高学生的创新动力和创新能力。当前,许多国内外著名高校已经在非生物技术理工科专业中开设生物技术课程,如麻省理工学院、清华大学、上海交通大学、华中理工大学等都为非生物学专业开设了一门或数门生物学课程。作为生物技术本专业创新人才培养更应注重学科交叉融合的重要性,以体现其创新人才的培养。
二、将专业技能与其他学科相融合培养创造性实践能力
生物技术专业是一门实践性很强的技术学科,对学生将理论知识应用到生产实践的能力要求非常高。而在生产实践中遇到的实际情况往往不仅涉及一门学科知识,而是多门学科综合的问题。这就要求生物技术的创新人才培养模式保证学生在掌握多学科基础知识、技能和方法的基础上,在实践中培育多学科交叉融合的思维方式,从而在实际实践中推陈出新,不断创新。这就要求在专业技能实践教学中构建与创新人才培养目标相适应的实践教学体系。实践课程内容要兼顾本专业理论和实践知识,体现同其他学科间的结合点,培养学生多学科技术和方法的融合应用。以生物技术为主,把不同学科相关内容整合为综合性实验项目,培养学生融合运用不同学科知识解决生物技术相关实践问题的能力。同时,在实践教学团队的构成上,兼顾不同教师的专长和研究方向进行队伍构建,可以邀请其他相关学科如计算机、物理、化学、环境等学科的教师参加教学团队。优先设立与生产实践结合紧密的交叉学科实验研究项目,以科研课题带动实验教学,提高实践教学水平。当然,强调与生物技术相关交叉学科是建立在生物技术本专业与生产实践相结合的基础上的,不能因为交叉而弱化生物技术专业的主体地位。
三、培养立足专业,多科融合的创新思维
近期是我国经济转型的重要时期。转型成功与否,很大程度上决定于创新能力强弱。最近国家在不同层面上鼓励创新创业,对于国家新兴产业中的重要组成部分,生物技术产业更需要培养有创新思维的人才。大学生正是接纳新思想、新理论、新技术的黄金时期,在这个阶段要为他们播下多学科交叉创新的种子,将使其受益终身,也是对国家支持教育的最大回报。要培养生物技术专业学生的交叉学科融合的创新思维,立足创新思维的八个特征,即独立性、敏感性、想象性、联动性、多向性、跳跃性、顿悟性、逻辑性。这八条里面的“联动性、多向性、跳跃性”本身就体现了多学科多知识的融合交叉。为培养学生的多学科创新思维,可以从以下方面入手。1.教学中对现代生物学发展的里程碑事件或经典实验,挖掘其中多学科背景的创新思路,激发学生的学习动力和兴趣。2.创设以学生为主体的情境,通过运用多门学科的知识讨论、解决问题,从而训练学生创新思维能力。3.注重学生综合利用多学科知识参加实践教学过程,通过学生主动查阅生物技术专业以外的与实践课题相关知识解决问题,以激发和培养学生利用多学科知识解决本专业问题的创新思维方式。
国家经济转型和知识经济时代的到来,都需要生物技术专业培养的人才具有创新精神与创新能力。而学科交叉正是创新型人才培养的摇篮。生物技术专业的人才培养只有紧跟时代和本学科前沿发展的步伐,建立立足本专业、注重学科交叉、主动寻求学科交叉的创新人才培养模式,才能充分体现生物技术专业新兴学科的优势,培养出适合社会发展的新型人才。
参考文献:
[1]薛勇.生物交叉学科复合教学体系理论与实践[J].现代交际,2012,10:227.
[2]吴磊.知识多元化与生物技术专业人才培养[J].高等教育研究学报,2011,S1:81-83.
On Graduates' Gardening Plant Genetic Engineering
Principles and Techniques Teaching and Reform
CHEN Changming
(College of Horticulture, South China Agricultural University, Guangzhou, Guangdong 510642)
Abstract Plant Genetic Engineering Principles and Techniques is a plant related graduate of an important basic course, the article reviewed the current postgraduate course in practice teaching reform, analyzes the existing problems. According to the characteristics and horticulture graduate personnel training requirements of plant genetic engineering, it is proposed to improve the quality of teaching practice teaching methods and measures to improve the practical teaching system to improve the ability of students to acquire knowledge and innovation.
Key words graduates; Plant Genetic Engineering; teaching reform
0 引言
基因工程是二十世纪八十年代在分子生物学和分子遗传学的基础上发展起来的一门新兴学科。它的主要研究内容是体外将核酸分子插入质粒或其他载体分子,构成新的遗传物质组合,并将其转化到原先没有这类遗传因子的寄主细胞内,且能持续稳定地表达和遗传。因此,应用基因工程技术,人们可以按照自己的主观愿望,创造出自然界原本不存在的新生物类型。科研人员正是利用这一特征,已在提高农作物产量,改善品质,增强抗逆性和抗病虫害的能力等方面取得令人瞩目的成就。园艺作物主要包含果树、蔬菜、观赏植物三大类经济作物,基因工程在园艺作物品种改良,关键基因的发掘,种质鉴定等方面有着重要的作用,如今很多农业院校园艺系相继开设了研究生的园艺植物基因工程原理与技术课程。
1 研究生基因工程原理与技术课程教学与实践改革现状
为了适应现代生物技术的飞速发展和达到培养高素质科研人才的要求,基因工程原理与技术课程已被设置为包括生物技术、生命科学、生物工程在内的生物相关专业、医学专业及农林专业本科生和研究生的必修课。由于基因工程技术在生物科学研究中的地位举足轻重,在众多综合院校和农业院校都开设了基因工程类课程,对基因工程类课程改革做了许多研究工作。阮小蕾等探讨了本课程在传统的理论和实验教学中存在的不足,结合笔者的教学经验,在教材建设、教学内容的改革与建设、实验配套的硬件与软件建设、实验教学安排等方面进行了探索,总结出了一套行之有效的理论和实验教学方法。姜大刚等对研究生基因工程实验教学改革进行了探讨。提出了以教学大纲为指导开展教学,做好课程规划;构建“和谐课堂”,重视教学效果;教学内容的与时俱进和不断充实完善;重视师资队伍建设,发挥骨干教师的模范作用;科研内容的渗入和应用等观点。马婧等针对园艺专业研究生的特点和人才培养要求,提出了根据课程性质,合理安排课程时间,针对专业特点,选择理论教学内容。并探讨了实验教学实践的方法,提出了采用小班教学,“高带低”的辅助教学模式。
2 园艺研究生植物基因工程原理与技术课程教学与实践存在的问题
园艺植物基因工程原理与技术是针对园艺专业低年级硕士、博士研究生的一门专业选修课程,包括基因工程原理讲授和实验技术操作两个部分。以笔者所在的华南农业大学园艺学院为例,该课程是针对园艺相关专业(包括果树学、蔬菜学、花卉学、园艺产品采后科学、茶学)低年级硕士和博士研究生开设的一门专业选修课程,该专业生源大部分为园艺专业本科毕业生,同时存在一些跨专业考研的与生物不相关专业的学生,他们在本科阶段没有学习过基因工程、分子生物学、植物生物技术等相关知识,相对来说,存在学生基础知识薄弱、专业背景复杂、研究方向多样等因素,这为园艺植物基因工程原理与技术课程在园艺专业研究生中的教学带来了一定的困难。除此之外,开设时间短,课时少,一些学校的实验条件有限等现实情况也成为了该课程开展的制约条件,另外由于很多同学以前没有做过分子生物学方面的实验,对基因工程实验的操作非常生疏,因此也必要对他们进行特别的指导与教学。针对以上问题,该课程应结合专业特色和教师个人科研工作,让研究生掌握一定的基因工程技术,为今后的研究和生产工作奠定基础,本文从课程的理论体系教学和实验设置等方面提出了课程改革的措施。
3 研究生园艺植物基因工程原理与技术课程教学改革措施
3.1 设计合理的园艺专业研究生植物基因工程原理与技术理论教学内容
园艺植物基因工程原理与技术虽然以实验操作为主,但离不开基本原理知识的讲述,传统的基因工程理论知识体系庞大而复杂,在有限的课时里(设计为30个学时),讲授者很难将所有相关知识一并传授给学生。因此挑选合适的讲授内容就显得尤为重要了。园艺专业研究生的研究对象主要为果树、蔬菜和花卉,运用植物基因工程技术的主要目的是对植物某一性状进行改良。所以在课程内容选择上应该以植物基因工程所要解决的主要问题为导向,带着问题和目标选择授课内容。讲授侧重于植物基因工程的相关内容,重点讲解核酸提取,目的基因的克隆,植物表达载体的构建,重组子筛选,农杆菌介导的转基因方法等内容。通过这些内容的教授,学生就可以掌握在植物基因工程研究中所需要的基本理论知识,为将来从事相关的科学研究打下基础。随着现代基因工程技术的快速发展,基因工程的技术更新很快,除了基本的基因工程原理知识,也需要及时获得最新的用于植物基因工程,尤其是适用于园艺类植物基因工程的新方法和新技术,并整合到教学内容中,如最近出现的可用于园艺植物基因沉默的新技术TALEN和CRISPR/Cas系统等,与时俱进地更新教学内容,将新知识、新理论、新方法传授给学生。
3.2 合理安排实验内容
研究生教育应以科研为目标,园艺植物基因工程原理与技术课程的学习就是为研究生将来进行植物基因工程相关的科研活动打基础的,我们的课程教学与设计也要以园艺植物研究为导向,巧妙进行实验设计,合理安排实验内容。植物基因工程相关的实验方法和技术非常多,应选择适合园艺专业研究生的实验内容。选择内容的标准主要有三个方面:第一,实用性原则,现在我们园艺学院科研项目所需的基因工程操作主要有基因克隆、载体构建、表达分析、基因遗传转化等,所以我们着重从这些方面入手,设计实验,让学生对将要从事的基因工程方面的实验有一个整体的认识;第二,创新性原则,基因工程技术发展了这么多年,出现了很多新的技术,然而在我们的实验教学过程中,一直沿用最基本的实验操作模式,因此在现有实验的基础上加上一些近年来新发展的技术可培养研究生科研上与时俱进的思维,如我们可在实验的内容加上生物信息学的内容,或者学生采用电子克隆技术得到的基因序列,设计扩增引物,用PCR的方法扩增,并送往公司测序,然后分析序列,以培养学生独立思考与探索的意识,而且现在用的实验指导书,实验技巧与知识已经陈旧,有必要增加新的基因工程操作技术到本课程的实验指导书中;第三,合理性和可操作性原则,园艺研究生有别于其他生物专业的研究生,他们的生物技术,生物化学以及分子生物学方面相关知识比较薄弱,所以在实验过程中的实验内容及时间安排应循序渐进,合理有序,首先从学生们易于接受的DNA提取、PCR以及凝胶电泳入手,再进一步到载体构建及基因表达,实验操作过程中分组进行,每组4~5人,每一组由一个实验经验丰富的高年级研究生任指导组长。
3.3 理论联系实际,开展科研训练,探索原理讲授与实验技术操作最佳结合方式
园艺植物基因工程原理与技术不但注重理论知识的讲授和掌握,相关实验技术更是本门课程的精髓所在,本门课程的最终产出还是看学生是否能够完成基因工程相应的实验操作,并将实验手段和方法用于生产实践。然而基因工程的基本原理是理解实验技术的基础,是解释实验技术和开发新的实验技术的必要支撑。如何将实验原理的讲授与实验操作的实施有序有效结合是开好该门课程的关键,可从以下四个方面考虑:第一,理论课与实验课时间顺序的安排,例如是先讲理论还是先做实验,是穿行,还是依次完成;第二,理论课与实验操作课的衔接性探索;第三,理论课与实验课讲授内容的分配,如在实验课中,相关实验注意事项及实验技巧需要强调,除此之外还会涉及一些实验原理,因此要探索实验课中应该重点讲授哪方面的实验原理;第四,在实验过程中让学生对实验结果逐步运用相关理论进行分析并制定下一步实验计划,让学生主动地参与到实验的设计与实施中,在实验中将各章节知识相融合,理论与实践相贯通。
室内空间设计新的发展趋势主要集中在通过高新技术、高新材料之间的全面协调,装饰形式与新技术、新材料之间的平衡,以及人工环境和自然环境之间的协调发展,
室内空间设计新的发展趋势主要集中在通过高新技术、高新材料之间的全面协调,装饰形式与新技术、新材料之间的平衡,以及人工环境和自然环境之间的协调发展,尽可能地让人们接近自然。进一步协调人与自然的关系。
1.生物科学技术是协调人与自然和谐发展的直接手段,而不是征服自然、掠夺自然的“凶器”。科学研究和技术应用要促使整个生态系统保持良性循环,能为优化生态系统提供智力支撑。
2.生物科学技术作为人类实践的物质性活动,最基本的要求就是要服从自然本身的属性,接受自然科学的必要限制。同时更要认识到科技自身的不完备性和复杂性,积极预防科技应用可能引发的负面效应。
3.树立综合的科技观评价体系。避免从单一的经济指标来评价科技的优劣,而应从生态、人文、美学等各方面建立起合理的科技价值体系,引导科学技术健康、持续发展。
然而空间设计是借助于生态科学技术的理念来实现其理想。通过运用生物科学技术这一手段更好的设计出和谐的空间场所。尤其是在空间设计中新技术、新材料的应用,明显的提高和改善人们的生活环境。
室内空间设计是反映人类物质生活和精神生活的一面镜子,是生活创造的舞台。人的本质趋向于有选择地对待现实,并按照自己的思想、愿望来加以改造。现实的空间环境总是不能满足人们的需求,不同时代的生活方式,对室内空间提出了不同的要求。室内空间设计就是运用艺术和技术的手段,依据人们生理和心理要求的室内空间环境。它是为了人们室内生活的需要而去创造、组织理想生活的室内生态科技设计。
【关键词】信息技术;生物;CAI;整合
随着课程改革的全面实施,现代信息技术越来越广泛地应用于教育教学中,这已经成为当今教育发展与改革的一个显著标志。我们可以把信息技术与生物教学整合的概念界定为:在先进的教育思想、教学理论指导下,通过在生物学科教学中有效地学习和使用信息技术,促进生物教学内容呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革,为学生的多样化学习创造环境,使信息技术真正成为学生认知、探究和解决问题的工具,培养学生的信息素养以及利用信息技术自主探究、解决问题的能力,提高学生学习生物学的层次和效率。
一、信息技术与生物教学的整合的必要性
在许多学校的生物课上,教师照本宣科,学生用笔勾画重点。相当数量的生物教师理论联系实际的能力不符合素质教育的要求,列举现实生产和生活的实例较少。因此,生物学教学要打破传统的由教师单一指向学生的接受式教学模式,将教学过程设计为一种师生间、生生间相互交流、相互启迪的教学实践活动。要做到这一点,很重要的就是要进行信息技术与生物教学的整合。
二、信息技术与生物教学的整合的关键手段
生物学课并非是信息技术课,传授信息技术的量、切入点等要恰到好处,有机地溶入生物学教学中。整合也并非只用计算机作为解决手段,要最大限度地发挥其作用与效益,必须与教材相适应,与学生的认知水平相适应。整合的关键就是计算机辅助教学。
计算机辅助教学的交互性、知识的大容量性为教师进行课堂教学提供了广阔的空间。它集文字、声音、图像、图形、视频、动画等多种传播媒介于一体,并可以灵活地把它们组合到一起,多方位、多角度、多途径地向学生传递信息,以其良好的交互性为老师和学生提供了生动活泼、灵活多样、丰富多彩的人机交流的多媒体教学环境,较好地完成教与学、学与练的全过程,具有极佳的教学效果。
三、计算机辅助教学的制作过程
计算机辅助生物教学的课件制作过程主要包括课件脚本创作、素材准备、课件编制等环节。
1.脚本创作
通常脚本创作分两步进行。第一步是文字脚本,第二步为制作脚本。
文字脚本就像建筑的设计图一样,是CAI课件最初阶段的总设计。文字脚本的基础是教材。教材是教学的基本依据,也是CAI课件设计的蓝本。文字脚本的编写是教师依据教学内容及要求,按照教学过程的先后顺序,把知识内容及呈现方式描述出来。文字脚本应包括重难点分析、教学目标分析、师生交流情境分析、媒体的选择及声音和动画的要求等,这些都应该尽量详细地描述出来。
制作脚本在CAI课件设计中占有非常重要的地位,它是设计阶段的工作总结,是教学内容和方法的载体,是课件开发阶段的依据,也是课件制作的技术施工图。制作脚本的编写主要是要写出CAI课件系统结构,流程分析,超链接关系等。编写制作脚本最好是用箭头将各个知识板块间的链接关系、交互切换关系描述出来,在重难点板块上还可以用文字或符号注明,这样容易使设计思路清晰。
2.生物课件的素材采编
生物教学用的内容,可以从以下的几个途径去收集。
首先是利用现成的教学课件,如果现成的课件不是很适合自己的教学,则可以用这些课件里的素材制作适合自己教学风格的课件。
其次生物科教类VCD也是很好的素材,如《动物世界》、《人与自然》等,另外,网上资源非常丰富,如K12、科普博览等教育网站,都有专门的生物内容,可以为我们提供很多精美的图片。
3.课件的编制
选择何种多媒体集成软件开发课件,首先取决于软件的功能、效率以及使用难易等元素。通常的方法有三种。
(1)直接使用通用的计算机语言。例如Visual Basic、VisualC++等,此方法开发成本低,但是编程量大。对于没有计算机专业知识的人来说是较为困难的。
(2)选择现成多媒体开发工具。常见的有:AuthorWare,PowerPoint、Flash、宏图、方正奥斯、Multimedia,Toolbook、Action等。
(3)综合开发系统。实际上目前课件的开发方法都是根据课件的类型,将以上各种方法综合采用。这就是以多媒体开发工具为主、写作工具为辅,利用这些工具的方便高效特性,相互补充。
综上所述,信息技术与生物课程整合的实质就是生物课程信息化,即生物课程内容信息化、课程实施过程信息化、课程评价信息化。“整合”所要表达的是一种全新的教育思想和教育理念,变革传统教学中的课程内容、课程实施、课程资源和课程评价,改变了传统的认知模式,拓展了学生搜集、处理、消化信息的空间,重新定位了师生角色,提高学生的生物科学素养,实现培养创新人才的目标。
参考文献:
[1]全国高等教育研究会.现代教育技术研究与应用[M].高等教育出版,1999,12-13
[2]钟玉琢.多媒体技术(高级)[M].清华大学出版社,1999,7-8
[3]秦东方.信息技术与生物教学的整合探索[J].中学生物学,2005(10)
关键词:信息技术;课程整合;生物教学
随着信息技术的高速发展,社会对综合性人才的需求急剧增大。传统的学科划分,使得整个知识链变得过于细化,显得支离破碎,学生的知识水准难以应付信息化社会对人才的需求。我们怎样才能培养一个符合现代社会需要的、能在社会竞争中处于主动地位的现代人呢?新的课程改革提出了根据学科之间的联系,整体协调、相互结合、相互渗透,使系统各要素都能发挥最大、最优的效益,从而达到优化教学过程,提高教学效率为目的课程整合理念。
信息技术与学科课程的整合是指在学科教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法与课程的教学目的、任务、内容有机结合在一起,实现信息素养与学科素养“互惠双赢”的过程。生物学作为21世纪的热门科学,其学科内容更新速度日益加快,对于社会、经济和人类生活的影响也愈见深刻,传统的教学方式已经不能满足生物学科教学的实际需求,下面就如何将信息技术与生物学科教学进行有机整合,培养学生解决生物学科问题的综合能力,谈谈我自己的看法。
1.信息技术有效提高学生对生物的学习兴趣,激发学生的学习动机。学习兴趣与学习动机是学生学习的动力源泉,如果解决了动力不足或动力缺乏问题,那么学生的学习障碍就几乎解决了一半。信息技术与生物整合教学在解决这个难题上发挥了很大的优势,传统的生物教学是运用语言的描述、文学的说明和实验的演示来完成的,语言的描述具有不确定性、可信度低、变动性大的特点,文字的说明比较抽象乏味,实验的演示只能给学生以结论,微观现象难以描述,特别是一些具有微观动态过程的内容,学生不能身临其境的体会,这就大大降低了学生学习生物课程的兴趣。信息技术运用于生物教学将可以克服了这些缺点,将实验的模拟过程形象地展示给学生,提高了学生的学习兴趣。教师们总结说:“使用信息技术教学后,学生学习的兴趣与日俱增。主要表现在三个方面:一是学生课堂注意力明显提高,二是对教学信息的反馈比较积极,三是增强了学习的主动性,不再把学习当负担。”
2.信息技术运用于生物教学能够培养学生的自学能力,促进学生掌握发现学习的方法,培养他们的创造性思维。如生物教师在讲光合作用时,如果仅仅依靠实验和讲解,学生需要通过思考得出答案,而且容易遗忘。但在最后用课件把光合作用的整个过程展示出来。学生就非常深刻的体会到,二氧化碳和水在阳光的照射下变成有机物和氧气,不容易遗忘,而且让学生感受到自然界的神奇,这将促进学生自觉的把自己自学时对光合作用的理解和现在看过课件之后对它的理解进行对比,从而找到自己在自学时存在的不足。这样可以提高学生的自学能力,找到适合自己的一套学习方法。
3.信息技术运用于生物教学能够有效地帮助学生身临其境。信息技术将为为学生对生物的学习创建了良好的认知环境,为学生掌握新知识提供了捷径。如,教师在讲授《反射》内容时,利用制作的课件,让学生正确区分条件反射和非条件反射,并且把条件反射与非条件反射的关系形象生动的展现出来,把学生带入了狗对铃声的无关刺激变成有关刺激这样一个发展的环境.学生会切身体会到条件反射是建立在非条件反射的基础上。在讲述喝酒、吸烟的危害时,用课件生动把酒后驾车出车祸,喝酒误大事,那些烟君子成天吞云吐雾导致经济上和精神上的损失,给学生提供了一个身临其境的环境,感觉到宣传戒烟、戒酒已刻不容缓。结果发现,课件的这种身临其境作用,使学生很快就掌握了这些概念,节省了教师讲述的时间,而把更多的时间留给学生练习。
4.信息技术与学科教学整合能够帮助学生巩固学习效果。任何一种新的教学手段都会因其形成的新颖性而在短期内提高教学效果,信息技术与学科教学不例外,那么,这种效果是否稳定呢?对现在信息技术的发展趋势和信息技术在实际教学中的作用来看,应该是大有发展前途的一种教学手段。
关键词:信息技术;生物教学;整合;兴趣;多媒体
0引言
新课程认为,加强素质教育是现代教学的重点内容,也是培养学生终身发展能力的基础,在中学生物教学中,提高学生的兴趣,引导他们主动参与学习,是教学效率得以提高的保障。为了满足以上的各种要求,我们应积极推行信息技术辅助教学,实现信息技术与生物学科教学的整合,这也是新课程改革的工作之一。如何实现信息技术与生物学科教学的整合,让学生轻松、愉快地参与学习,培养学生的创造性思维能力,以及提高教学效率与质量,还需要老师们从实践出发,认真探索、思考。
1信息技术与生物学科教学整合的内涵
信息技术与生物学科教学的整合不是只在课堂教学中使用信息技术,而是要在新课改理论的指导下,通过以计算机网络为主的信息技术,为学生提供更多的知识资源,而信息技术也成为了学生们提高认知的工具,然后将这种教学方式运用到各个学科中,真正实现资源共享,再经过整理、组合,相互融合,实现教学方式的全面改革,有条不紊的进入现代教学阶段。
2信息技术与生物学科教学整合中的优势
2.1激发学生学习兴趣,提高学习效率
兴趣是学习的基础,也是最好的老师,学生在有兴趣的情况下,能集中注意力,发挥想象,独立思考,在教学中激发学生的兴趣,有利于提高学习的质量和效果。生物学科的实践性强,经常会进行小实验,这些都能充分调动学生的兴趣,但学生在学习书本内容时,往往会由于理论过于复杂抽象而感到枯燥,书本上的内容是死的,并不能让他们感到有趣,尤其是高中生物,它的基础性、理论性的内容特别多,为了让学生集中注意力,活跃课堂,老师可以使用电教的现代化手段,积极使用信息技术,创设学习情境,由于计算机多媒体的互动性强,操作界面丰富活泼,还有图文并茂的效果,容易刺激学生的感官,从而起到激发兴趣、培养学生情感的作用。
2.2帮助学生抓住重点、突破难点
生物教学只依靠课堂上的图片、器具和老师的讲授是难以达到提高教学效率的任务的,而当多媒体被应用到生物学科教学中后,视频、图片、文字能结合起来,将原本抽象、复杂的内容变得生动丰富,如在教学《基因指导蛋白质的合成》一课内容时,遗传信息转录和翻译的过程是教学重难点,当我们讲到这一课的难点时,为了让学生更好地理解,就可以利用多媒体,以便形象、生动地反映基因表达过程。开展多媒体教学也应加强重难点分析,与传统教学相结合,综合解析知识,让学生能理解深刻、记忆深刻。多媒体的出现确实能将学生从复杂死板的书本中脱离出来,感受生动的知识,同时也能突出重点,加快对难点的理解和记忆。
2.3通过整合,发展学生创造性思维能力
生物学科知识比较丰富,有对生命的理解,对数据的分析,也有对科学的讲述,老师在使用多媒体的过程中,要注意学生创造性思维能力的开发,合理运用多媒体,不要将信息技术停留在电子版书、电子挂图等简单应用的水平上,而是要与能力培养融合在一起,给更多的时间让学生去想象、去思考。
3如何将信息技术与生物学科教学整合
3.1建立教学资源库
完善教学资源库是实现信息化教学基础,没有数据资源库的辅助,信息技术与学科教学的整合效率也会大打折扣。建立生物教学软件资料库,加强教学软件的开发和更新,在网络环境下收集资源,积极开展教学方法和教学模式的研究、改革,学校要有计划地建立教学资源库,方便老师学生使用。
3.2合理地选择和使用多媒体
3.2.1根据内容选择多媒体
传统教学伴随了我们很多年,我们有的时候也习惯了这种教学模式,但是它的弊端日益突出,改革的时候到了,多媒体信息技术能弥补传统教学中的不足与缺点,有利于教学效率的提高,当然,我们要清楚的是,多媒体教学并不能代替传统教学,也不是所有生物教学都需要多媒体。一些微观的,或现实情况无法展示的知识内容可以利用多媒体,让学生可以一目了然,例如动物的个体发育,我们用软件模拟一个池塘中蛙卵发育为蝌蚪的过程,再通过视频展示蝌蚪到青蛙的变态发育实际过程,给学生留下深刻的印象。
3.2.2根据实验性质选择多媒体
生物学科的实践性强,完成实验是重要的教学任务,学生们在传统教学模式中参与实验,学生的动手操作、分析和创造能力的培养是多媒体课件无法完成的,多媒体所使用的是模拟实验,学生也许看过就忘记了,所以,传统实验教学才是生物实验教学的根本。也只有那些因条件有限而无法完成或完成效果不佳的实验以及反应瞬间完成或反应时间过长的实验才需要使用到多媒体进行模拟实验。
4实现信息技术与生物课堂教学的有机结合
学生是教学的主体,在以人为本理论的引导下,我们应加强课堂合作教学,促进学生之间、学生与老师之间的沟通,互相学习,取长补短,学生有问题可以寻求别人的帮助,不管向老师还是向同学,寻找真知的这个过程就是培养学生自主学习能力的过程。我们在生物教学中要充分发挥信息技术的功能,让课件制作得生动、活泼,满足学生的求知欲和创造欲,在条件允许的情况下,让学生参与到信息技术的使用中来,让他们也感受一下信息技术在教学中独特的教育意义。
一、渤海国物产的种类
渤海国物产丰富种类繁多,根据所收集到的资料,可将渤海国物产分为种植类、手工类、驯养类、山林采集类和水产类五大类,但因收集到的资料有限所以难免总结不全,存在疏漏之处。
(一)种植类
稻:在渤海国农产品中最为名贵的就要数中京显德府的卢州所生产的稻米了。在《新唐书·渤海传》中所提到的“卢城之稻”便是此地。
豉(豆):豉是一种豆类的发酵物,在渤海农产品中可以与“卢城之稻”相媲美的就是“栅城之豉”。栅城就是当时的东京龙原府。
粟、麦、穄、黍:在不适宜水稻和豆类生长的地区,因为自然环境相对恶劣,所以多在山区和干旱等地区种植耐寒抗旱易生长的粟、麦、穄、黍等作物。穄,口语称为穄子,是一种不粘的黍类,又叫“糜子”,把穄子去壳之后就是食用的穄米。
麻:因渤海国的麻织品非常有名所以可以知道渤海人民大量种植麻。以大麻籽做食用油料,以苘麻茎做麻绳和麻布。
李子、梨、葵菜:丸都的李子,乐游的梨是渤海国当时久负盛名的果品。葵菜,是一种锦葵科的植物。
(二)手工类
麻织品:麻织品在渤海纺织品中最为著名。《新唐书·渤海传》中“显州之布”就是中京显德府一带生产的麻布,是渤海国麻织品的典型代表。在敦化六顶山第二墓区就发现过麻布的残块。
丝织品:渤海国的东部和南部多养蚕,将蚕茧抽丝成绵再加工成䌷。在《新唐书·渤海传》中的“沃州之绵,龙州之䌷”就是南京南海府沃州和上京龙泉府龙州所生产的绵布和绸子,成为当时颇负盛名的丝织品。
毛织品:在渤海国西部当地人民多养猪羊等家畜,所以将牲畜的毛皮制成毡和革再加工成衣物。这种毛皮制品因其非常适合北方冬天用来抵御严寒所以受到极大地欢迎。
陶制品:渤海国的陶制品可以说是制作精细种类繁多,例如盆、碗、盘、罐、钵、盂、陶佛等。渤海人民还借鉴“唐三彩”创制了渤海国独具特色的“渤海三彩”。
瓷器:渤海人民在烧制陶器的基础上发展了烧制瓷器。上京龙泉府遗址中曾经出土过白瓷碗和紫瓷罐。值得一提的是被称为渤海国瓷器精品的“咸和款绞釉葫芦酒瓶”(2),代表了渤海人民制造瓷器的水平。
铁器:渤海国铁矿丰富,中京显德府铁州辖下的位城就是当时著名的产铁区,还有广州的铁利府也是当时有名的产铁地区。渤海国铁器数量庞大种类繁多,例如铲、铧、镰、鍤、刀、凿、矛、剑等应用于农业、军事、建筑业、制造业,可以说铁在渤海国的应用是相当广泛。
铜、金银器:渤海国遗址中出土了大量的铜盆、铜钉、铜镜、铜铃、铜锁等生活工具。另外在渤海遗址当中也出土了金银器物,例如金带、金钏、银钗等。
(三)驯养类
马、猪:渤海国十分重视养马,率宾府是当时有名的产马地区,曾多次进贡给唐。还有西京鸭绿府的桓州盛产果下马。猪的饲养在渤海国也有相当大的规模其中鄚颉府是当时最为著名的饲养猪的地方。
牛、羊、狗:除了马和猪以外,渤海人民还饲养了牛、羊和狗。
(四)山林采集类
渤海人民善于狩猎,捕获的动物种类相当丰富,貂、鼠、虎、狐、豹、熊、鹰、雉、野猪、麝等,其中以太白山的兔和扶余的鹿著名。渤海国盛产松子、蜂蜜、貂皮。除此之外还出产人参、鹿茸、麝香、牛黄等这类珍贵的药材。
(五)水产类
鱼:渤海国出产的鱼类品种多样种类丰富,最有名的就是湄沱湖的鲫鱼,还有忽汗海的鲤鱼、鳌花、鲸鲵鱼晴、文鱼、鲻鱼、鳇鱼、鲟鱼、鲑鱼等。
虾蟹、昆布:渤海人民不仅捕鱼,还捕虾蟹捞昆布。
二、渤海国的科学技术
通过对渤海国物产的总结,我们不仅可以看出渤海国物产之丰富还能看出渤海国社会经济发展非常健全大体可分为农业、手工业、畜牧业、渔猎业。每种经济形式中都蕴含着大量的科学技术体现着渤海国劳动人民的智慧。
(一)农业
农业在渤海国生产和发展中占有重要地位,是渤海国发展和强大的重要基础,经过几百年农业生产经验的累积,在渤海国农业生产和发展中蕴含着相当丰富的科学技术。
1.先进的铁制农具
在渤海国建立之前,生存在这片土地的先民就已经将铁器应用于农耕之中。渤海国建立以后,根据前人的生产基础又制造了一些当时较为先进的农业生产工具。1963年在上京龙泉府遗址出土了大型铁铧。“这是一件通体作不等边三角形的铁器,两翼边长分别为36、32.5厘米,后端最宽处长27厘米,前端略呈漫圆形……后端正面的突起部位中空,高5.3厘米,为插入木质犁具配件之处。背面有三角形穿孔,各边分别为5.5、5.6、6.5厘米,可以在犁具上固定铁铧……系由质地坚硬耐磨的生铁模铸制成,净重4.4公斤……无疑是相当先进的大型农具。”(3)
2.水利灌溉工程
“1986年秋,宁安县文物管理所在渤海上京遗址西北郊一带,即今之渤海镇自流灌渠道上段,自阿卜水输泵电站北之分水堤起,到上京外城西北垣止的2.5公里范围内,发现了一条古代的渠道,而且还发现了与之相配套的工程——分水堤和退水沟……所以,这条古渠只能是渤海人所兴修无疑。”(4)这条水渠的发现证明渤海人民不仅掌握了建造水利工程技术,还说明渤海人民懂得利用通过引水灌溉以弥补自然条件不足来种植水稻。这不得不说是较为先进的。
3.应用历法和因地种植
渤海人民不仅引渠灌溉还引进唐朝先进历法将其应用于农业生产中。根据历法掌握农时更加科学的安排农业生产活动,从而保证农业生产提高粮食产量。不仅如此渤海人民还根据不同地区不同气候来种植不同农作物。渤海国中部和南部地区气候适宜土壤肥沃所以这一地区种植稻、豆、粟;渤海国北部和东北气候寒冷干燥,适宜种植耐寒的农作物,如麦、穄、黍等。
(二)手工业
手工业是继农业之后又一大生产部门,渤海国手工业可谓是影响深远,尤其是在金属加工、制陶、造船等方面。
1.金属冶炼加工
在金属冶炼技术中冶铁业的发展成就最高。“在尼科拉耶夫斯科2号城址,不仅发现了作为锻铁炉遗迹的生产集合即面积为70平方米的锻铁作坊,共清理出7个容积为0.06-0.23立方米的锻铁炉坑体;而且发现了保存更好的平面长方形的1.3-3米的炼铁炉……还在附近发现了坩埚和通风管残骸、锉、铸铁块、铸铁滴、小浇桶熟铁块、石砧、炉渣。”(5)从出土的遗址我们可以看出当时渤海国冶铁作坊规模大设备齐全而且炼工人可以炼出熟铁。铸工们掌握了“生铁铸造,锻造全钢、全铁器物,锻造焊接,热处理加工,冷凿热凿,艺术造型锻造,用锉刀、磨刀车削金属。”(6)
渤海人不仅冶铁对铜的冶炼也处于较高水平。渤海人以铜制造各种装饰品、器皿、工具、佛像等多方面。绝大部分是铜和其他金属的合金。说明工匠们熟练地掌握了铜合金技术。其中“得以确定了七种类型的合金:‘纯铜’、含锡青铜、铅砷青铜、含砷青铜。”(7)除了运用铸造技术以外“他们还使用了各种规程的锻造技术、用雕刻技术、镀金技术、镀银技术可能还有镀锡技术加工器表。”(8)
渤海工匠对金银加工的造诣同样非常高超。在“上京遗址出土的舍利函中的银盒,呈长方形立体状,四壁刻有天王图像,顶盖为祥云、火焰纹饰,盒身与顶盖为铸,中间以合叶连接……银盒里面又有桃形小银盒,造型更为别致,由盒盖、盒身两部分构成,盒盖部位还有明显的切削痕迹,做工精致,小巧玲珑……舍利函中的银平脱漆匣……与内地所用的平托技法完全一致。”(9)由此可见当时对金银加工的技术是较为先进的。
2.制陶技术
渤海国陶器制造也很发达。从出土的陶器来看渤海国陶器应用类型广泛种类齐全制作精细美观。在五京及辽东地区以轮制陶为主,在滨海等地区大多以手制陶为主并采用泥条盘筑法居多。陶器中最引人注目的应是三彩陶器。渤海人将含有不同元素的矿物质按不同比例调制出不同颜色,再将调制的多种颜色的釉涂在陶胚上进行烧制,形成了具有鲜明特色的“渤海三彩”。1988年在吉林和龙北大墓葬中出土的三彩长颈瓶和搅胎碗;1998年在吉林和龙市龙头山附近石国墓中发现的4件三彩女佣等代表了渤海陶器制造的超高水平技术。
3.车船制造技术
渤海国车船制造技术在当时可谓较为先进。从渤海上京等地出土的铁辖、车轮瓦、车饰等物品中可以看出“当时的车辆中已出现以铁木为结构,车身木质,前有车辕,两轮以轴连接……显然是一种铁木结构的车体较大、坚固耐用和载重量相当可观‘大车’。”(10)根据出土的铁辖、车轮瓦大小的不同可以看出当时车辆的大小已经有了分别。
渤海国的造船技术则更胜一筹。在内河行驶的船体型较小,在海上行驶的船体型则相对较大并且依据载客和载重量的不同大体还可以分为大中小三种规模。根据史料的记载小型船除了载物以外还可以承载20多人;大船可以承载上百人,可见当时渤海船只的规模和造船技术。
(三)渔猎业
捕鱼业在渤海国占有十分重要的地位,捕鱼工具和捕鱼技术在这一时期也有深远发展。“在发掘马里亚诺夫斯克城址、新戈尔杰耶夫斯克城址、尼古拉耶夫斯克2号城址时曾出土有鱼钩。所有鱼钩均为铁质……此外,见有带铅坠的鱼钩。”(11)另外在其他许多遗址中还出土了很多网坠与现在的网坠已十分相似,足见其捕鱼技术发展之深远。
三、余论
渤海国经过十五世王的统治建设,历经200多年的繁荣发展,形成了一个物产丰富社会经济发展全面并且能够运用大量科学技术在其中的“海东盛国”。渤海国不仅吸收了唐时先进的文化和技术还将其融入于自身之中,形成了具有鲜明渤海特色的先进文化。这对我国北方文化的形成和发展做了重大贡献。
注释:
(1)《新唐书》卷219,《渤海传》,中华书局,1976年版。
(2)王承礼:《渤海简史》,文物出版社,1987年4月版,第96页。
(3)魏国忠、朱国忱、郝庆云:《渤海国史》,中国社会科学出版社,2006年8月版,第355页。
(4)魏国忠、朱国忱、郝庆云:《渤海国史》,中国社会科学出版社,2006年8月版,第358页。
(5)魏国忠、朱国忱、郝庆云:《渤海国史》,中国社会科学出版社,2006年8月版,第366页。
(6)(俄)沙弗库诺夫等著宋玉彬译:《渤海国及其俄罗斯远东部落》,东北师范大学出版社,1997年6月版,第134页。
(7)(俄)沙弗库诺夫等著宋玉彬译:《渤海国及其俄罗斯远东部落》,东北师范大学出版社,1997年6月版,第136页。
(8)(俄)沙弗库诺夫等著宋玉彬译:《渤海国及其俄罗斯远东部落》,东北师范大学出版社,1997年6月版,第137页。
(9)魏国忠、朱国忱、郝庆云:《渤海国史》,中国社会科学出版社,2006年8月版,第370页。
(10)魏国忠、朱国忱、郝庆云:《渤海国史》,中国社会科学出版社,2006年8月版,第384页。
关键词:食品科学与工程;食品生物技术;教学现状
1 问题的提出
生物技术是“应用自然科学及工程学的原理,依靠生物催化剂(酶或活细胞)的作用将物料进行加工,以提品或为社会服务”的技术。
生物技术是一门实验学科,作为世界三大高新技术之一,其飞速发展使其日益渗透到各学科领域及人类生活的各个层面。随着生物技术在食品工业应用中的日益广泛和深入,它已逐渐成为提升我国食品工业技术含量、参与市场竞争的重要核心技术。因此,培养既掌握食品工程技术,又能将生物技术熟练应用于食品加工中的复合型高级专业人才,是食品工业发展对专业人才的基本要求。
然而,生物技术在食品科学与工程学科的教学领域中并不是传统的学科,关于它的教学,我们没有多少经验可循。因此,调查食品科学与工程学科生物技术教学现状对食品学科的发展具有重要的意义;对研究生物技术在食品科学与工程学科的渗透具有一定的学术价值;对了解兄弟院校的教学情况,相互取长补短以指导本专业的教学具有重要的实用价值。
2 食品科学与工程学科生物技术的教学现状
为了充分调查食品科学与工程学科生物技术的教学现状,并进一步为本学科课程的设置提供依据,我们以问卷调查的方式收集了全国多所院校本科教学和研究生教学两个层面的相关资料,进行了较深入的分析研究。
2.1 本科教学
在食品科学与工程学科本科教学课程设置方面,我们调查了江南大学、中国农业大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、河南农业大学、西北农林科技大学、常熟理工学院、暨南大学、广东海洋大学、山东农业大学、山东轻工业学院13所高等院校,统计发现,少数高校除生物化学和微生物学两门专业基础课外,没有设置相关的生物技术课程,如江南大学、山东农业大学等。多数高校设置了相关的生物技术课程,如食品生物技术、食品生物技术导论、食品酶学、发酵食品工艺学等,有的作为选修课,有的作为限选课或必选课。
2.2 研究生教学
在食品科学与工程学科研究生教学课程设置方面,我们调查了江南大学、中国农业大学、东北农业大学、华南理工大学、中国海洋大学、浙江大学、福州大学、天津科技大学、西北农林科技大学、暨南大学、广东海洋大学、陕西科技大学、山东师范大学、山东农业大学、山东轻工业学院15所高等院校,经调查发现,与本科教育相比,在研究生教育阶段,各高校不同程度地加强了学生生物技术知识的学习和技能培养。其中,中国农业大学尤为突出,它将食品生物技术作为一个专业设置在食品科学与工程的一级学科下,分设食品基因工程、食品蛋白质和酶工程、发酵工程、食品微生物学、果蔬生理与分子生物学、葡萄栽培与葡萄酒酿造6个研究方向,所设置的生物技术类课程主要有食品生物技术、高级生物化学、食品生物技术专业Seminar、分子生物学专题等学位课,以及基因工程专题、细胞工程进展、发酵工程专题、食品酶学、高级食品微生物学、发酵食品研究进展、高级葡萄生理与分子生物学(葡萄酒方向必选)、葡萄酒化学进展(葡萄酒方向必选)、果蔬采后生理研究进展(果蔬贮藏方向必选)、蛋白质化学、生化技术、活性酶蛋白凝胶电泳技术、食品微生物实验新技术等选修课。多数院校在食品科学专业设置了食品生物技术研究方向,如江南大学、华南理工大学、天津科技大学、福州大学、山东师范大学、山东轻工业学院等。多数高校的食品科学专业将食品酶学或食品生物技术(中国农业大学选择的是食品生物技术研究方法与进展)作为必修课,其他专业或必修或选修,也都设置了食品酶学或食品生物技术课程。也有部分学校设置了其他生物技术课程,如陕西科技大学食品科学专业将现代食品微生物学和现代分子生物学作为学位课。
从学分要求上看,各高校对硕士研究生总学分的要求在30~35分,其中生物技术类课程的学分为4~12分,占总学分的12%~35%。
2.3 理论学习与实验学时的分配
在同一门生物技术类课程理论学习与实验课时的学时分配上,各高校之间也存在着很大差别。在本科学习阶段,多数院校未设置实验内容,只有少数院校例外,如浙江大学和山东轻工业学院,两者都为本科生开设了食品生物技术选修课,共40学时,其中实验16学时。
在硕士研究生阶段,各院校的情况也不尽相同。有的学校只有理论课的学习,而没有设置实验环节,如山东农业大学,设置了食品酶学和生物技术在食品工业中的应用两门生物技术课程,作为专业选修课均为纯理论课,各40学时;天津科技大学的食品生物技术为纯理论课,共64学时。但多数院校设置了实验学时,如江南大学设置了4门相关课程,食品酶学学位课63学时,其中实验27学时;生化分离技术学位课44学时,无实验内容;食品生物技术选修课30学时,无实验;细胞与分子生物学实验技术选修课60学时,其中实验20学时。还有些院校设置了专门的生物技术实验课程,如中国海洋大学有专门的食品生物技术实验课程,34学时,暨南大学有高达72学时的食品生物技术综合实验课程。
2.4 实验内容的设计
各院校对实验内容的设计差别很大。有些院校在实验内容的设计上不考虑与食品专业的直接相关性,如中国海洋大学和西北农林科技大学的食品生物技术实验课,只涉及细胞工程和基因工程两大实验内容。有的院校只涉及与食品工程密切相关的生物技术实验内容,如山东轻工业学院设置与食品工业密切相关的酶工程与发酵工程核心技术作为主要的实验内容。也有些院校比较全面,如江南大学既涉及作为生物技术本身核心的基因工程实验内容,又涉及与食品工业密切相关的酶工程内容。而暨南大学食品生物技术综合实验则最为全面,既涉及基因工程、细胞工程等生物技术本身的核心实验内容,又涉及与食品工业密切相关的如α-淀粉酶、果胶酶、过氧化物酶的活力测定等酶工程的内容,以及如腐乳毛坯的制备等发酵工程的实验内容。
3 结束语
通过对相关高校食品科学与工程学科生物技术教学现状进行分析和归纳总结,我们可得出以下结论和启示。
3.1 总体对生物技术重视
近些年来,由于生物技术的发展深刻影响着食品工业技术水平的提升,因此,各高校的食品科学与工程学科普遍重视生物技术的教学,无论在本科学习阶段还是在硕士研究生阶段都有除生物化学与微生物学两门专业基础课以外的生物技术相关课程,这与十几年前相比有着本质的区别。
3.2 各高校之间的严重不平衡性
各高校之间在生物技术课程的设置上,存在着严重的不平衡性,这包括所开设的课程、总学时数、实验学时数以及实验内容的设计等多个方面。
3.3 本硕学习内容之间的难衔接性