发布时间:2023-12-14 14:49:57
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇生物科学发展史,期待它们能激发您的灵感。
事实上,逻辑思维是所有学科的基础,是每个学生必须具备的基本能力。无论你想要学习哪一个学科,要学得好、学得快,都要求你具有较强的逻辑思维能力。逻辑思维具有条理性、连贯性的特点,在生物学习过程中更需要靠逻辑思维、推断演绎去分析问题、解决问题。作为教师,在教学中培养学生的逻辑思维能力应注重对学生思维过程的组织和引导。要提高学生的逻辑思维能力,就必须把学生组织到对所学内容的分析与综合、抽象与概括的思维过程中来。
一、分析与综合
1.分析
分析就是把一个复杂的事物分解为各个部分、各个要素,然后分别加以考察的一种思维方法。
分析方法在科学认识中具有重要作用:第一,把复杂事物简单化,为下一步研究提供便利条件;第二,使人们对事物的认识易于深化、易于揭示事物的本质和规律。分析方法的应用,曾经是近代自然科学获得巨大进展的基本条件。近代遗传学的奠基人孟德尔认识到,从整体上观察植物杂交后众多性状的遗传行为,推导出它们的遗传规律是困难的。因此,他只选择了其中7对稳定而易于区别的相对性状(种子的圆滑和皱缩、子叶的黄色和绿色、植株的高与矮等)分组研究。把分析方法成功地运用于杂交实验,把豌豆众多的性状分解为简单的要素,撇开其它各种复杂因素,将被考察的因素暂时从整体中抽取出来,允许其单独起作用,从而进行精细、周密的考察,研究每一因素世代传递的行为。以此科学事实为依据,孟德尔才能通过推理和想象提出科学的假说。可见,分析方法对于孟德尔发现遗传定律具有决定性的意义。
在组织学生进行生物科学探究过程中,要指导学生把复杂的感观材料分解为简单的要素,把统一的整体分解为各个组成部分,然后逐一进行研究。
分析方法的局限在于:一方面,由于它割裂事物的联系,着眼于局部的研究,这就容易使人的思维限制在狭小的范围内,养成一种孤立、静止、片面地看问题的习惯;另一方面,分析的结果,只能得到关于事物各个部分或因素的局部知识,这就容易使人“只见树木不见森林”,缺乏对事物的整体认识。因此,我们的认识不能停留在分析阶段,不能孤立使用它,必须由分析发展到综合阶段。
2.综合
综合就是把分析中得到关于客观对象各个部分的认识按照其内在联系在思维中联结起来,形成对客观对象的整体认识的思维方法。综合方法在于从整体上把握事物,注意事物各个部分和因素是如何相互联系而表现出整体特征的。
1953年,沃森和克里克提出的DNA分子双螺旋结构模型,就是对DNA分子各部分认识的一次综合。他们一方面综合了当时生物学家所揭示的DNA作为生物的主要遗传物质的信息传递功能,另一方面又综合了生物化学家分析DNA各种成分的大量材料,特别是综合了威尔金斯等人的DNA晶体X射线衍射图样和实验数据,把DNA的整体结构完整地再现出来。通过这一综合,使人们对DNA的各个片断认识达到从整体上把握了它的结构与功能。由此从分子水平上阐明了生物遗传和变异的机制就是DNA分子的自我复制和改制。
必须指出的是,在指导学生进行综合的过程中,要强调不能主观地把事物的各个部分和因素进行简单地相加或随意凑合,而必须按其内在的联系将它们重新结合起来,使事物作为一个整体在思维中再现出来。
人们在科学研究的不同阶段,在科学发展的不同时期以及在对自然界的不同的物质层次的认识,总是自觉或不自觉地交替使用这分析和综合的方法。要善于把分析和综合的思维结合起来,既要善于分析事物的各种因素和各个部分,又要看到各因素、部分之间的内在联系,从部分和整体的角度来把握事物,才能更全面、更深刻地认识事物的本质和规律。在此基础上,还要进一步的进行抽象与概括。
二、抽象与概括
1.抽象
抽象就是在思想上把一事物的本质属性或特征和非本质属性或特征区分开来,从而舍弃非本质属性或特征,并抽取出本质属性或特征。经过抽象过程,事物的本质属性和非本质属性的界限清楚了,这样,认识便上升到了理性阶段。
孟德尔在进行两对相对性状的杂交实验时发现F2的表现型出现了9∶3∶3∶1的比例,这与一对相对性状杂交实验中的3∶1有什么关系?从数学的角度来分析9∶3∶3∶1是(3∶1)2的展开式,由此孟德尔把两对相对性状的遗传结果抽象为两对相对性状独立遗传结果3∶1的乘积――(3∶1)2。进而通过分析,提出假设:F1在产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子自由组合。F1能够产生4种数量相等的雌雄配子。
其实早在孟德尔之前就有许多人做了大量类似的杂交实验,先驱们已经清楚地证实了遗传定律中的许多事实,但却没能发现遗传规律。孟德尔正是在前人的指引下,总结自己实验的结果,运用概括的方法,第一个提出了遗传定律。
抽象的关键是抓住事物的本质属性和本质规律。学生通常在观察过程中无法准确的区分本质与非本质或者不能果断的舍弃非本质属性,就无法进行科学的抽象。这是逻辑思维训练的一个重点。当然,这也和个体的活动积极性、已有的知识经验有关。
2.概括
概括是在思想上将许多具有某些共同特征的事物,或将某种事物已分出来的一般的、共同的属性、特征结合起来。概括的过程,就是把抽象出来的个别事物的本质属性,上升到同类事物的本质属性,这也是思维由个别通向一般的过程。
孟德尔提出的假说对性状分离现象和不同性状自由组合现象作出尝试性解释,然后巧妙的设计了测交实验用以检验假说演绎出的推论,证明假说是正确的。当然,对假说的实践检验过程是很复杂的,不能单靠一两个实验来说明问题。事实上,孟德尔做的很多实验都得到了相似的结果,后来又有数位科学家做了许多与孟德尔实验相似的观察,大量实验都验证了孟德尔假说的正确性之后,孟德尔假说最终发展为遗传学的经典理论。
高中生物新课程教材中有相当多生物科学史的教学内容,如“细胞学说建立的过程”、 “对生物膜结构的探索历程” 、“光合作用的探究过程”、“人类对遗传物质探索过程”、 “孟德尔遗传实验的科学方法”、“植物生长素的发现”等。在以往的教学实践中,注重的是学生对事实性知识的掌握情况。因此,在处理生物科学史这部分教学内容时,常常是由教师简单介绍这些生物科学史,然后给出结论,重在让学生理解结论并能加以应用。不少学生觉得这些科学史学习起来枯燥,往往采取机械记忆的方式记住相关结论,在涉及相关知识应用时常常出现知识结构模糊不清的现象。难道没有什么办法让这些经典的科学史不那么枯燥吗?这恐怕是每一个生物老师都曾想过并想解决的问题。高中生物新课程教材中教学内容的安排在这方面也下了很多功夫,有了不少变动。
二、案例描述
新课程体系下的人教版必修第一册第四章第二节《生物膜的流动镶嵌模型》,内容编排上有很大变化。旧人教版教材采取直接展示细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质,磷脂的双分子层排布,以及直接表达细胞膜具有选择透过性的功能特点,学生也没有去细想为什么磷脂要排成双分子层?单分子层不行吗?更没有人深刻的体会到细胞膜的这种结构特点决定的功能特点。然而新教材并没有直接展示这些知识点,而是通过一段生物史的介绍━━对生物膜的探索历程,让学生重走了一遍科学家的探索之路,在考虑当时现有的技术水平和已有的知识背景下,逐步自己总结出生物膜的结构并完善,并在此基础上理解生物膜的结构特点和功能特点。
本节内容授课要想达到好的效果,仅有新课程教学内容的精心编排还不行,还依赖于教师的精心组织。教师必须多花心思组织课堂,利用生物发展史中的实验对象、实施方案、观察统计对象、结论设定相关节点设置问题串实施探究性教学。让学生的自主探究和合作探究过程中有章法、有目标、有适切性评价,而不是机械的记忆,从被动接受到主动探究,这样才能从中找到乐趣和成就感,也就不会觉得枯燥。
首先,融合生活情境元素,激发学生主动构建知识的热情
贴近生活引入问题:若给三种材料:普通布、塑料袋、弹力布,你会用哪种材料做细胞膜的模型?为什么?体现了什么观点?学生大都都会选择弹力布,认为弹力布有弹力可以让一部分物质通过,体现了细胞膜的选择透过性,也能答出体现了结构与功能相适应的观点。这时我借势追问:那么生物膜究竟是怎样的结构才使它具有选择透过性的功能呢?将学生引入到本节课探究重点。然后师生互动,从欧文顿试验中,学生都能捕获“膜是由脂质组成的”这一结论,还有很多问题并没有理解,我在此有几个设问:①对“欧文顿实验”,最初实验得到生物膜是由脂质组成的,是通过对现象的推理分析还是通过膜成分的提取和鉴定?②在推理分析得到结论之后还有必要对膜的成分进行提取、分离和鉴定吗?③为什么一开始不对生物膜直接进行提取、分离和鉴定呢?④思考技术对科学发展起什么作用?学生将这几个问题思考清楚后,会理解当时只能得到这一推测的结论,因为还没办法提取到细胞膜直接分离鉴定。
其次,思维节点设疑引入 巩固发展学生生成资源
根据欧文顿的推论,细胞膜除了脂质外,还有没有其他成分呢?过渡到脂质和蛋白质怎样形成细胞膜呢? 学生阅读课本,从这一实验:从红细胞膜中提取脂质,铺成单层分子,发现面积是红细胞膜的2倍,可以得出细胞中脂质分子排列成连续的两层。但学生并不知道如何排布以及为什么排成两层?这时我只提供磷脂结构示意图,简单介绍磷脂是一种由甘油,脂肪酸和磷酸所组成的分子,磷酸“头”部是亲水的,脂肪酸“尾”部是疏水的。请学生自己展开大胆想象,推测以下问题:运用相关的化学知识解释为什么磷脂在空气――水界面上铺展成单分子层?并画出如何分布的示意图。通过这一问题,学生理解了磷脂的特点。接着解决下一问题:生物的结构和功能是相适应的,在细胞膜内外都是水环境条件下,细胞膜的磷脂分子排成一层行不行?细胞膜的两层磷脂分子可能怎样排布呢?形成什么样的结构呢?
学生对这三种模式选择不一,最后意识到细胞膜内外都有水这一特点,而磷脂的头部是亲水的这一特性,学生能自己理解并记住应该选第一种模式图,整个排布可以用右图表示,这样也就理解了磷脂双分子层。
再次,问题串层递演进 丰富延展学生思维视野
我接着带领学生思考:磷脂排布方式清楚了,那蛋白质如何排布呢?学生阅读课本能找到罗伯特森提出的“生物膜是由“蛋白质—脂质—蛋白质”的三层结构构成的静态统一结构”的观点。很多学生也许也接受了这个观点,这时我反问学生:能否用刚才的观点解释以下现象呢?例如细胞分裂、草履虫的运动和分裂、成熟植物细胞的质壁分裂与复原现象。最后师生一起解决,学生也能理解若把生物膜描述为静态的刚性结构,这显然与膜功能的多样性相矛盾。随着新的技术手段不断运用于生物膜的研究,科学家对蛋白质的位置也提出了准确的说法,指出蛋白质不是全部平铺在脂质的表面,有的镶嵌在脂质双分子层中。
紧接着问题递进:有什么证据证明细胞膜中的物质不是静态的吗?假如做实验应该采用什么实验方法来判断?如果是同学们自己做这个实验,大家又会从中得到什么结论呢?同学们经过仔细分析加上阅读课本,很自然就过渡到了下面这个实验。实验:将人和鼠的细胞膜用不同的荧光抗体标记后,让两种细胞融合,杂交细胞的一半发红色荧光、另一半发绿色荧光,放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。从实验结果表明细胞膜具有流动性。学生根据我设计的问题串自然领悟了这个实验的实验方法:用不同荧光染料标记不同膜蛋白,并且找到观测指标分析得出结论:通过观察不同荧光的分布情况得出细胞膜上的蛋白质是可以运动的。最后引申出细胞膜具有流动性。
最后,知识信息转换实践 厚实学生主动构建知识内化评价
学生经过对这一段科学史的自我探究,自己也能画出细胞膜的分子结构示意图了,并且还能描述出成分主要包括磷脂和蛋白质以及它们各自的排布方式,这样排布的原因也能理解。因为理解了,后面关于生物膜的流动镶嵌模型的基本内容就可以理解记忆和灵活运用而且不容易遗忘。更重要的是,对学生而言对这些知识点不是靠死记硬背而得来,都是通过自己重走科学家道路分析而来的,学生在这个过程中投入了极大的热情和兴趣,获得了很高的成就感。学完这节内容后,我还布置了一个课外活动:让学生自己选择生活中的素材自己制作一个生物膜的流动镶嵌模型,课后学生分组采用泡沫盒,牙签,橡皮泥,萝卜等自己身边的材料,形象准确的制作出了符合生物膜结构特点和功能特点的物理模型。
三、案例反思
生物学是一门以实验为基础的科学,有关生物学的重大科学发现也都是经过大量的探究实验而获得的。新课程教学中更注重探究、操作及自我发展等实践能力的培养,倡导探究性学习。因此,如何发展学生的实验探究能力也是新课程教学的一项重要任务。当然,学生的实验探究能力不可能通过短时间的强化训练就能达到课程要求,而应该是在日常的学习过程中逐步得到发展和提高的。这就要求高中生物教师要注重日常教学中有关实验探究内容的教学,抓住每次机会,重视实验探究过程和方法的指导,培养学生的探究兴趣,循序渐进地的提高学生的实验探究能力。而课本中的生物科学史为我们培养学生的的探究能力提供了很好的素材,教师应该学会利用课堂教学中的科学探究史,激发学生的探究兴趣,培养学生的科学探究精神。“兴趣是最好的老师”。要提高学生的实验探究能力,首先要给学生乐于探究的动力,而动力来源于兴趣。因此,激发学生的实验探究兴趣是培养学生实验探究能力的重要前提。因此我们作为教师,自己对待课本中有关生物科学史的内容时,不能简单对待,引入时应该融合生活情境元素,激发学生主动构建知识的热情。
对待生物科学史中的探究思想和探究历程也要深一层次的进行挖掘,多维视角展示生物科学史 丰富学生主动构建知识载体,教学生将这些看似枯燥的内容通过探究内化成自己生成的知识。生物学上每一次科学发现都离不开实验探究的过程,因此,课本中每个科学研究史都是学生探究兴趣和科学探究精神的培养机会。在处理这些内容的时候,教师如果能把传统教学方式中枯燥的科学史的讲解变成教师引导下的学生自我探究,会更有利于学生探究兴趣的激发和探究能力的提高。教师可以引导学生重走科学家的探究之路,鼓励学生再现科学家的探究思想和探究过程,对科学家的实验进行评价、改进或重新设计,让学生会更有兴趣主动参与并在不知不觉中提高了探究的意识和能力。教师再对学生的设计进行评价,让学生对实验设计思想有清楚的认识,同时纠正学生在实验设计中的遗漏和错误。在这样的学习过程中学生会更多的获得成就感而提高生物学实验探究的兴趣和能力。
1.1实验动物科学的概念
实验动物科学(Laboratory Animal Sciences)是以实验动物资源研究、质量控制和利用实验动物进行科学实验的一门综合性学科。在《学科分类与代码标准》(GB/T13745-1992)中,与实验动物科学有关的学科分别是“实验动物学”、“医学实验动物学”、“比较病理学”等,分别归属于动物学和基础医学等。实验动物科学诞生于20世纪50年代初期,现在已发展成为一门独立的、综合性的基础科学,它是融合生物学、动物学、兽医学和医学等科学,并引用了其它自然科学的成就发展起来的。因此这门科学是综合性的,它所涉及到的知识面很广泛,不仅要以生物学、医学、药学、兽医学、畜牧学等为对象,以遗传学、育种学、病理学、生理学、营养学、微生物学等为基础,还要引用机械工程学、环境卫生学、建筑学等科学,对实验动物和动物实验方法进行开发和研究。简言之,实验动物科学是以生物特性、饲养繁殖、遗传育种、质量控制、疾病防治和开发应用的科学。
1.2实验动物科学的研究内容
实验动物学(laboratory animal science)是以实验动物为主要研究对象,并将培育的实验动物应用于生命科学等研究领域的一门综合性基础学科。概括地讲,实验动物学包括了实验动物繁育和实验动物应用两部分内容。前者主要围绕实验动物种质培育和保存、生物学特性、生活环境、饲养繁殖与管理、质量控制、野生动物及家畜禽的实验动物化等开展有关研究,使实验动物品种、品系不断增加,质量不断提高,最终达到规范化和标准化的要求。后者主要以各学科的研究目的为目标,研究实验动物的选择、动物实验的设计、试验方法与技术、动物模型的制造、影响动物实验结果各因素的控制以及在试验中实验动物反应的观察和结果外延分析等,以保证科研教学活动中动物实验的质量。实验动物学研究范畴包括实验动物生物学、实验动物环境生态学、实验动物遗传学、实验动物营养学、实验动物微生物学和寄生虫学、实验动物医学、比较医学、动物实验技术、实验动物福利、动物实验伦理学、动物实验替代方法学等内容。随着实验动物科学的发展,实验动物科学与生命科学、医学、药学、制药工业、化学工业、航空航天、环境保护、生物安全、生态保护等许多学科和行业结合越来越密切,已经起到举足轻重的支撑作用。
1.3实验动物科学的地位与作用
实验动物是“活的精密仪器和试剂”,是生命科学、医学和药学等诸多领域的科技支撑条件,是四大科技支撑条件中最不可控的条件。随着我国改革开放和世界经济科技一体化进程的推进,设备、试剂、信息已不是科学研究的制约因素,而实验动物已成为生命科学、医学、药学等领域影响研究课题的确立和研究成果水平高低的最重要因素。实验动物科学的发展直接将许多领域的研究引入新的境地。近交系动物的培育为遗传学研究、育种学研究和免疫学等研究开辟了新的研究思路和研究手段。免疫缺陷动物的成功培育对于器官移植、组织细胞移植、肿瘤学研究、免疫学研究起到了巨大的推动作用。基因工程动物使功能基因组学研究迅速发展,生物反应器和人工改造动物成为可能,为比较医学提供了研究基础,也成为揭示生命科学本质和了解病理机制的重要途径。
1.3.1实验动物科学是生命科学进步的基石
实验动物科学是现代科学技术的重要组成部分,不仅是生命科学研究的支撑,也是生命科学研究的前沿,生命科学的进步离不开实验动物科学的发展。实验动物科学已经融入到许多前沿科学中,例如,利用基因工程动物进行功能基因组研究;研究新药的靶基因、靶器官、作用机理和毒性作用,通过转基因技术研制现代医药工业的生物反应器等,通过病原微生物的感染动物模型,研究传播途径、传播规律,研究发病机制,研究预防、治疗措施,药物疫苗的创制与开发等。
1.3.2实验动物科学对于人类健康和医药学的进步起着关键性作用
随着社会的进步和生活水平的提高,作为医药学研究不可替代的重要支撑,尤其是与医学的进一步融合,比较医学和转化医学的发展和崛起,实验动物科学对于生命基本规律和机理的阐明,对于人类疾病的发病机理、治疗、药物研发所起的作用越来越不可或缺。
1.3.3普及实验动物科学知识
实验动物科技已成为保障现代科学实验研究的重要支撑条件。所以,普及实验动物科学知识,宣传我国实验动物科技成就,管理法制化、质量标准化、技术规范化行业特色,以及实验动物伦理、福利和替代研究进展,引导公众科学认识实验动物和动物实验,感受先进科学技术带给人类的福祉。支持和促进实验动物学发展,营造和谐、创新、可持续发展的社会环境。
总之,实验动物科学作为现代科学技术的重要组成部分,是衡量一个国家、地区或单位科学研究水平的重要标志,也与人们的生活和健康息息相关、紧密相连。实验动物科学的发展不仅仅是科学家的责任与义务,也是政府和全社会的责任与义务。
2 实验动物学科特点、发展动态、发展模式
2.1实验动物学科特点
实验动物是一种遗传限定动物,是根据科学研究需要在实验室条件下有目的、有计划地进行人工驯养、繁殖和科学培育获得的动物。实验动物来源于野生动物、经济动物、观赏动物,又不同于野生动物、经济动物、观赏动物等“实验用动物”,它既具有野生动物的共性,同时又有生物学特性明确、遗传背景清楚、表型均一、对刺激敏感性和反应性一致的特点。这些自身特点有利于仅用于少量动物就能获得精确、可靠的动物实验结果,并具有良好的可重复性,因而广泛用于生物学、医学及药学科研与教学。
实验动物能复制多种疾病的模型。由于人类各种疾病的发生、发展十分复杂。要揭示疾病发生、发展的规律,不可能完全在人身上进行,以人为实验对象在道义上和法学上往往受到种种限制。人类的疾病均可利用现代医学实验技术通过实验动物复制和模拟出相应的人类疾病的动物模型,用实验动物模拟人类疾病过程,观察药物及其他各种因素对生物体机能、形态及遗传学的影响,既方便、有效、可比性高,又易于管理和操作。
实验动物作为生命科学研究的基础和重要支撑条件,它的重要性随着生命科学的飞速发展愈来愈得到充分的体现。可以说实验动物科技发展水平在某些领域的研究中,已经成为关键性的制约因素。实验动物科学的发展和水平的提高不断地将生命科学研究推向更高的层次,同时,生命科学的发展也给实验动物科学的发展提出了新的更高的要求,为实验动物科学的发展创造出更为广泛的发展空间。在一定意义上,实验动物科学的发展水平,代表着一个国家或地区生命科学的发展水平。
2.2国内外实验动物学科发展动态
2.2.1发达国家实验动物学科发展动态
世界上一些发达国家,如美、英、德、法、澳、日等国,对实物动物高度重视,均已实现实验动物生产的标准化、社会化和商品化。他们有完整的组织管理机构,其管理已纳入法制化管理轨道。目前,国际实验动物界共同关心的问题是围绕对动物福利的关注和满足科学研究对高质量的实验动物的需求两个方面。各国也相继制定了各种有关的法律法规。对实验动物的饲养管理与使用提出一系列规范化要求。
发达国家以美、欧、日本为代表,实验动物科学的发展经历了几十年的积累,已经形成了相对完善的学科体系,在科学研究、资源建设、技术平台建设、科学管理等方面都得到了全面发展。基本现状是:常用实验动物及相关产品的生产供应商品化、社会化,标准化质量管理行业化,实验动物保种和新资源开发政府资助的公益化,科学研究资助力度加大化,动物实验技术规范化。尤其在科学研究、保种育种和新资源开发方面,政府投入力度非常大,有利地促进了生命科学研究的发展,取得了丰硕成果。
2.2.2国内实验动物学科发展动态
为加快我国实验动物学科的发展,1988年,我国颁布《实验动物管理条例》,在此之后陆续颁布了10条配套法规,规范了实验动物管理、许可证制度、种质中心、质量检测网络和动物福利等方面。各省、市、自治区也结合各自实际情况制定了相应的管理法规和规章制度。已经形成了具有我国特色的实验动物法制化、规范化管理体制。
为保障实验动物质量,国家资助基本建成了包括啃齿类、实验犬、兔、禽类、小型猪和实验灵长类的国家动物种子中心和种植资源基地网络。成立了国家省市两级实验动物质量检测体系。已经形成低等级小动物使用量不断减少,SPF级、基因工程动物和疾病动物模型使用量不断增加的局面。调查发现,我国实验动物生产量已达到1900万只的规模,使用量也高达1600万只,高于欧盟25国的总和――1210万只,成为实验动物生产和使用大国。国内机构从原来单一的生产逐步向多元化发展,最直接地参与动物实验服务和拓展业务转向其他相关产品和业务。
2.2.3福建省实验动物学科发展动态
我省实验动物科技工作起步较早,在1993年就提出并实施省实验动物公共实验室建设计划。近年来,福建省科技厅先后资助建立了4个实验动物科技平台。动物实验服务体系基本建立。我省在实验动物工作在法制化管理、质量控制、资源建设和人才教育与培训等诸多方面开展了卓有成效的工作,实验动物科学学科体系基本建立。
(1)实验动物管理体系现状。1988年颁布的《实验动物管理条例》明确规定,国家科委主管全国实验动物工作,省、自治区、直辖市科技管理部门主管本地区的实验动物工作,国务院各有关部门负责管理本部门的实验动物工作。按照职能分工,福建省科技厅主管全省实验动物工作,负责制定实验动物科技发展规划,印制、发放和管理实验动物许可证,以科技项目经费支持实验动物科学研究。1991年成立的福建省实验动物管理委员会(以下简称“省动管会”)由省科技厅等有关政府职能部门领导及专家组成,省动管会主要是宏观上对实验动物科技领域依法实施科学管理的执行机构。近年来,我省强化了实验动物法制化管理,调整了省实验动物管理委员会成员,颁发了《福建省实验动物许可证验收细则(修订)》、印发《福建省实验动物许可证管理办法》等文件,已经建立了较为完善的组织机构管理体系、政策法规体系和质量保障体系。
(2)构建了实验动物技术服务平台。近5年来,省科技厅采取“科学规划、统筹协调、激励共享、分期实施、滚动支持”的方式,累计资助1 500万元,先后建立了福建医科大学鼠类动物实验技术服务平台、福建中医药大学兔类动物实验技术服务平台、福建省人口与计划生育科研所非人灵长类实验动物技术服务平台和厦门大学转基因与基因敲除小鼠培育与研究共用技术服务平台。
(3)实行实验动物许可证制度及从业人员岗位资格认可证制度。实验动物许可证经审核合格由省科技厅发放认定,从业人员岗位资格认可证经培训考核合格由省实验动物管理委员会办公室发放认定,“十一五”期间,累计培训学员1 000余人次,有效提升从业人员素质。实验动物设施内环境指标检测报告由省实验动物质量检测中心出具(该中心于1996年通过福建省技术监督局计量认证,2001年被国家科技部认证为省级实验动物环境检测机构)。
(4)实验动物设施建设和资源发展迅速。截至2012年6月,全省饲育、使用实验动物的单位近50家,其中有34家取得实验动物许可证,生产使用实验动物达10余个品种品系,2011年动物的使用量约12万只,生产量约4万只,其中实验大小鼠用量占85%。全省共有实验动物设施12000m2,通过许可证评审并能正常开展工作的屏障系统以上级别实验动物设施6000m2。其中,福建中医药大学清洁级及SPF级动物实验设施达2100m2;福建医科大学已建成并通过验收的实验动物设施3000多m2,特别是正在施工的1200m2的GLP实验大楼,将为我省新药临床前安全性评价创造了条件;福州总医院1800m2和厦门大学6000m2的实验动物中心大楼已经建成。近期拟提交验收。这些都将为我省实验动物的科研及实验工作打下坚实的基础。
(5)建立福建实验动物信息网。经过多年的努力,建立了福建实验动物信息网,实现全省实验动物信息资源的整合;并通过与中国实验动物信息网、福建科技信息网和实验动物许可证管理系统的链接,实现信息共享。目前,实验动物信息网调研收集整理了大量第一手宝贵的资料,可为用户提供信息浏览、产品搜索和信息等服务,信息量包括政策法规、国家标准、许可证专栏、学习园地、知识之窗等12个栏目,现有信息已达20000余条。
(6)充分发挥实验动物学会的作用。我省于1993年成立省级实验动物学会,业务主管部门为福建省科协。实验动物学会作为一个群众性的团体组织,充分发挥学会的专家团队作用,解决了我省专门从事实验动物科学高级专业技术人员不足的问题,极大地发挥学会在学术交流、科学普及、科技咨询等方面的作用。
(7)实验动物科学研究取得重要进展。据不完全统计,近5年我省实验动物科学获国家、省级科研项目(课题)12项,科研经费700万元,发表SCI论文10篇,核心期刊论文30余篇;其中,福建省科学技术厅和厦门大学联合创立的“福建省转基因与基因敲除小鼠培育与研究共用技术服务平台”继之前在省内率先成功完成了多个转基因小鼠品系的创建之后,最近又成功构建了福建省首例基因敲除小鼠,该项目得到了国内外同行的广泛关注与认可。
2.3国内外实验动物学科发展模式
2.3.1发达国家实验动物学科发展模式
发达国家的实验动物在市场经济制约下,已经成为专业化商品,并形成了实验动物产业,这一产业以实验动物的生产供应为主体,同时也包括相关产品如饲料、垫料、笼具、仪器设备及工程设施的商品化、社会化和产业化。这种在市场竞争下所形成的商品化生产供应和社会化服务的发展模式适应市场经济发展,也是我们发展实验动物科技可以借鉴的模式之一。
在美国,生物科学课题投资的40%涉及实验动物,而60%的生物学科研课题需要实验动物,国家卫生署每年用于实验动物的经费是4亿美元,全美有1300个有关实验动物科技工作的生产与研究单位。美国NIH实验动物资源中心和杰克逊实验室,是世界上最大的遗传保种和遗传研究中心,仅NIH实验动物资源中心就维持着250种近交系大小鼠。创立于40年代的美国查理士河公司的产品约占美国实验动物市场60%的份额,欧洲市场80%的份额。该公司在市场经济的竞争中,从一间车库开始,发展成为目前世界上最大规模的实验动物供应商,在18个国家和地区拥有独资和合资的分公司。
欧洲国家已建立全国性的、现代化的实验动物中心、研究中心及辅助用品的生产公司。而在上世纪50年代建立的英国实验动物中心和法国实验动物中心在70年代相继关闭,德国实验动物中心在经过严格审查后才得以保留。在欧洲产生这种局面的原因主要是由于这些机构的发展方向没能针对实验动物自身学科发展要求运转,偏离了对实验动物学科自身的研究,同时也偏离了市场经济的轨道,已经不再从事实验动物的研究。
日本于上世纪70年代起开始有计划地在各个国立研究机构和大学建立现代化的动物实验设施,并且很快实现实验动物的商品化、标准化。2000年5月建成的日本熊本大学动物资源开发研究中心保存有已育成的与人类疾病相近似的病理动物模型417种。在实验动物的生产、培育方面,日本在国际上占有明显优势。全国专门生产实验动物的公司有50多个,大小鼠每年使用数为1560万只,但40%的实验动物仍需要从美国进口。
2.3.2国内实验动物学科发展模式
经过20多年的努力,我国的实验动物科技工作取得长足的进步。目前我国大约有300多家有一定规模的实验动物生产单位,每年生产实验动物达1900万只,大小鼠品系50多个,其中SPF级动物产量占年产量的5%~8%,并逐年增加,在数量上基本满足科研需要。已经建立了国家啮齿类实验动物种子中心、国家实验动物质量检测中心和国家实验动物质量检测网络。各省市根据当地的具体情况,提出并建立适合实际的发展模式,已形成了地区性生产基地,开始向生产规模化、供应社会化方向发展。
(1)实验动物技术服务平台建设。近年来,国家和地方实验动物科技平台建设速度很快,已逐步形成一个有机整体。国家层面为加快实验动物标准化、规范化,全面提升我国实验动物整体水平,建立实验动物平台为全社会提供资源和技术服务支撑,初步建成的实验动物平台包括实验动物信息平台、实验动物遗传资源共享平台、实验动物种质资源的保存与共享平台、实验动物公共服务平台、灵长类GLP动物实验平台和比较医学技术共享平台。按照国家建立技术服务平台的要求,全国已有17个省(市、区)从本地实际需求出发立项建设实验动物平台,突出为本地产业和企业发展提供服务,突出为本地科技活动的中下游提供支撑,突出区域特色和优势。
(2)中外合资模式。上海西普尔一必凯实验动物有限公司成立于1989年10月,系上海市计划生育科学研究所与英国B&K环球有限公司合资的国内首家生产高质量实验动物的企业。主要从事大小鼠、犬、兔、猕猴等实验动物的繁育生产及全价颗粒饲料的生产,并向社会提供技术咨询服务。该公司每年向社会提供大小鼠达30万只和部分兔、犬、猴等标准化实验动物,并向国外出口,为探索中外合资模式发展我国实验动物产业积累了经验。
2.3.3福建省实验动物学科发展模式
《实验动物管理条例》颁布后,福建省科技厅于1 990年提出并实施实验动物重点实验室建设计划,通过重点实验室建设承担全省实验动物生产供应、检测和培训的发展模式,以期实现到2000年四大实验动物重点实验室联手建成能承担风险,有一定社会和经济效益、自负盈亏、全方位开放,全省性实验动物生产、供应、科研一体化的企业集团。该发展模式预期目标未能实现,但仍为我省实验动物事业的发展起到一定的作用。
为落实福建省“十一五”科技发展规划纲要,规范科技创新平台建设与管理,促进科技资源的合理配置与共享,为科技创新活动提供良好条件,福建省科技厅采用“科学规划、统筹协调、激励共享、分期实施、滚动支持”的管理方式,先后扶持建立了鼠类、兔类、非人灵长类和转基因与基因敲除小鼠培育与研究共用四个技术服务平台。通过法律地位确立、政策法规确定和管理办法制定三个要素的有机组合,推动资源整合,促进实验动物生产、使用和研究、开发的有机结合。实践证明,实验动物科学的发展离不开法规制定、政策引导、监督管理和财政的资金扶持和培育。
3 福建省实验动物学科发展趋势预测
3.1实验动物的管理走向法制化
实验动物管理的法制化是推进依法行政的需要。按照《许可法》的要求,完善实验动物的法制化才能为在我省范围内实施实验动物管理行政许可提供法律支撑,这是加强生物安全和社会安全的需要,也是现代科学技术发展的需要。通过实验动物的法制化可以有效促进实验动物产业化和生物技术产业发展。
3.2实验动物种质资源扩大和质量提高
我国自1997年开始,在实验动物种子资源的保存和利用方面投入大量的资金,设立了国家啮齿类实验动物种子中心和分中心,已经初步建立了种子网络体系。用于科研的实验动物种类,从啮齿类、兔、犬到实验非人灵长类动物不断扩大。实验动物使用总量下降,高质量实验动物使用量增加,实验动物品种、品系增加,用于科研方面的啮齿类普及清洁级,部分实验室将使用悉生动物和无菌动物。
3.3实验动物福利
动物实验替代方法的3R理论已被愈来愈多的科学家所接受,并在实际研究工作中得到了广泛的应用,对推动生命科学以及相关学科研究的发展起到了重要作用。探索能够达到相同目的或获得相同结果的动物实验替代方法是今后我省实验动物工作的发展趋势。
3.4实验动物标准化建设
实验动物标准化建设是实验动物科学发展的重点,质量管理是实验动物管理的核心。我国通过立法,实施实验动物的许可证制度和统一的国家技术标准,提高了实验动物的质量,保证了人员安全,也保护了动物福利,推动了实验动物学科的快速发展,但是,伴随着生命科学发展,实验动物标准化管理体系不健全等深层次的问题仍然存在,迫切需要加以系统研究和完善。
4 福建省实验动物学科面临的挑战
21世纪,科学技术的持续发展和世界经济一体化,对生命科学、医药研究提出了新的要求,为实验动物学的发展提出了挑战,当前我省实验动物体系存在品种资源短缺、创新能力不足、政策法规和质量标准体系不健全、保障体系薄弱、共享机制不完善等诸多问题。
4.1实验动物资源不能完全满足科学研究的需要
我省常用实验动物品种品系单一,规模偏小,有时需要从外省引进,实验动物资源不能完全满足科学研究的需要。
4.2实验动物标准化管理存在漏洞
实验动物法律法规体系不健全,个别单位存在有法不依、有标准不遵守现象。实验动物福利伦理认识程度低,缺乏实验动物福利伦理审查规范和机制。
4.3实验动物及其相关产品产业化、商品化、市场化程度低
符合质量要求的常用实验动物及相关产品的生产供应不足,缺少政府的扶持和资助,难以保持,更不能形成产业化局面。
4.4从业人员素质有待提高,高水平创新型人才匮乏
具有一定实验动物专业知识的技术人员,是保证实验动物科技工作质量的先决条件和基本保证。虽我省实验动物从业人员逐年增加,由于从业人员素质参差不齐和缺乏专业系统教育,省内符合第一任职要求的实验动物科技工作者少,高层次创新型人才匮乏,有必要集中省内优势技术力量和资源,建立健全系统而科学的教学体系和教学内容,从而提高实验动物从业人员的整体素质。
5 福建省实验动物科技面临的机遇
5.1时代机遇
随着比较医学和转化医学的发展和崛起,作为生命科学、医学研究不可替代的重要支撑的实验动物科学,对于人类疾病的发病机理、治疗、药物研发所起的作用越来越不可或缺。发达国家大型实验动物资源匮乏、动物实验成本高、动物保护主义运动影响以及动物福利和伦理学的要求,动物实验特别是大型实验动物临床前研究呈现出向中国、印度等发展中国家转移的显著趋势,为我国承接国际医药动物实验业务带来了机遇。
5.2政策机遇
目前,科技部正在努力打造科研基础平台,加强科研基础条件建设,以满足科技创新和社会经济发展的需要为宗旨,加强我国实验材料资源的收集、抢救、整理、整合、保存,根据实验材料的描述标准和规范,实现实验材料的数据化,建立E平台,实现实验材料资源的信息共享和实物共享。我国科技规划中提出:在“十一五”期间,建立以国家实验动物种质资源中心为核心、20~30个功能独特的实验动物种源单位共同形成的结构完整、功能齐全、技术先进并与国际接轨的中国实验动物种质资源网络平台。在保证实验动物质量和实验动物品种(系)与类型多样性的基础上,实现实验动物种质资源共享。这无疑是实验动物科学发展的强大推动力。
5.3产业机遇
医药生物技术产业的快速发展,为实验动物科学发展提供了机遇。在发达国家,人口、健康和医药卫生高新技术发展迅速,其产业规模和产值迅猛增长。我国生物技术的应用和发展取得显著成绩,国家“863”计划、科技“攻关”计划都将生物技术列入重点支持领域。而医药、生物技术日新月异,对实验动物科学发展提出了更高的要求。
6 福建省实验动物科学发展思路和目标
6.1发展思路
以提高我省生命科学研究和生物医药技术产业发展为目标,以实验动物技术服务平台建设为重点,大力推进实验动物资源整合和优化配置,加大实验动物科研及质量监控力度,完善法制建设,努力培育我省实验动物产业,走出既符合国情,又有福建特色的实验动物科技发展道路,为我省生命科学发展提供保障。
6.2发展目标
(1)到2015年,建立能生产并满足全省大动物和常用清洁级以上实验大小鼠需求量的供应体系。合格实验动物生产量达10万只,其中清洁级以上实验大小鼠8万只,普通级实验兔1万只,实验用猴和实验比格犬3000只。建成能满足我省生物医药产业发展需求的动物实验技术服务和信息服务平台,基本实现实验动物保种、繁殖、生产、供应与使用的标准化和社会化,为我省生命科学和生物医药发展提供有力的基础条件保障。
(2)实验动物质量保障体系基本建立。实验动物质量检测体系进一步完善,实验动物质量检测的快速诊断技术及其应急系统基本建立;基本形成实验动物检测、自检和抽检相结合的质量检测体系。
(3)实验动物科研水平显著提高。闽台实验动物科技创新暨转基因培育与研究技术服务合作基地的建立,转基因培育与研究共用技术、保种与生产能力进一步提升。到2015年底,基因工程小鼠达300种,开展转基因大鼠或转基因猪等转基因大动物的创建与研发;福建黄兔人工种群的生物净化暨实验动物化研究及应用取得实质性进展。
7 福建省实验动物科学发展的战略任务
7.1实验动物法制化管理体系的完善
法规制度体系建设。争取在2013年将《福建省实验动物管理办法》列入省政府立法计划项目,“十二五”期间完成省政府立法并实施;同时完善和修订相关管理制度并实施。
法制化管理体系的建设。充实和调整福建省实验动物专家组,真正发挥专家组在我省开展实验动物发展研究、为我省实验动物法制化管理和相关政策法规的制定等方面的指导和咨询作用。
建立管理信息系统。在现有的福建实验动物信息网页上增加实验动物学会活动窗口,加强实验动物信息网后台管理建立实验动物信息网的专业信息平台,加大实验动物科技宣传力度,使社会各方全面、准确地理解和执行国家实验动物管理条例。
实施应急反应体系。为控制实验动物疫病的发生和传播,保证实验动物质量及其动物实验结果的准确可靠,建立和完善与相关部门联动机制,制定和重大实验动物疫病控制应急预案,形成全省性的重大动物疫病控制应急体系,保证和促进实验动物持续健康发展。
7.2加强行政执法管理力度
在科技计划立项、成果管理活动中加强有关实验动物质量和动物实验条件的审核,强化监督管理,切实有效地发挥其职能。应用不合格实验动物或未取得实验动物使用许可证进行的科学实验、检定,其实验、检定结果无效,科研项目不予以立项。
加大实验动物质量管理力度,优化资源配置,完善省实验动物质量监督检测体系,建立实验动物质量抽查和报告制度。全面推行实验动物许可证制度,严禁未取得生产许可证或不合格的动物进入流通渠道。
加强本省行政区域内实验动物行政执法工作力度,建议设立实验动物质量监督员、实验动物信用管理、实验动物质量通报和信息公开制度,接受社会监督。
7.3健全实验动物质量保障体系
7.3.1规范实验动物质量检测管理。省实验动物质量检测中心必须进一步规范质检工作,加强实验动物监测与管理,严格执行许可证制度,开展实验动物质量检测新项目、新方法、新技术的研究。
7.3.2全面实施实验动物国家新标准。为保证对新版标准的贯彻实施,应开展实验动物国家新标准宣贯会,全新解读新版国家标准内容和标准编制中规范性技术要素的确定,推动实验动物质量的提高及动物实验技术的创新和发展,以满足实验与科研工作的需要。
7.3.3加强从业人员队伍建设。我省缺乏掌握实验动物科技管理技术的高端人才和复合型人才;从业人员的学历层次、专业化水平和整体素质有待提高。必须进一步加强从业人员队伍建设,努力提高从业人员的政治思想素质、职业道德水准和业务技能,建立技术力量雄厚、人才结构合理的创新团队,为我省实验动物科技发展提供强有力的人才支撑和智力支持。
7.4实验动物技术服务平台建设
7.4.1建立闽台实验动物科技创新暨转基因培育与研究技术服务合作基地。随着海峡两岸整体经济水平和科技能力的提升,生物技术领域和产业领域等也将逐步提出对转基因/基因剔除小鼠模型动物的需求。所以,开展转基因培育与研究共用技术、保种与生产,供应生命科学研究所需要的特种实验动物、以满足实验动物科技日新月异的发展需要。
7.4.2建立开放系统动物实验技术服务基地。随着经济发展和科技进步,省内对大动物实验的需求将逐年增加,所以,开展大动物(犬、猪、羊)动物实验技术服务、动物实验技术培训、实验动物共享数据库、实验动物设备设施共享、大动物调剂供应,以满足省内动物实验所需的大动物(犬、猪、羊)逐年上升的需求。
7.4.3建立福建实验动物科普、伦理和远程教育基地。通过该基地建设,提高实验动物管理工作质量和水平,维护动物福利,促进人与自然和谐发展,适应科学研究、经济建设和对外开放的需要。同时向公众开放陈列室和其他场地、设施,举办讲座和提供咨询。
7.4.4建立实验兔繁育及福建黄兔实验动物化研究技术服务基地。在省内使用量较大的单位建立生产常用实验兔基地,承担我省实验兔的生产、供应和满足福州市区实验兔调剂服务及周边实验兔的需求,以解决目前全省所使用的实验兔不达标的问题。同时,开展福建黄兔人工种群的生物净化暨实验动物化研究及应用,提升福建实验动物科技水平。
7.4.5加强常用动物和饲料的生产供应。充分利用鼠类技术服务平台现有条件和人才优势,在其生产清洁级实验大小鼠的基础上,通过加大扶持力度,形成年产超5万只清洁级以上实验大小鼠的生产能力。支持有条件的企业建立5万只以上规模的实验兔繁殖基地。依托有条件的单位建立标准化实验动物饲料的生产车间,年产各类实验动物饲料500吨,以满足科研、生产及部分教学工作的需要。
7.5实验动物信息服务平台建设
7.5.1数据信息服务平台建设。以国家科技基础数据平台为基础,开发福建实验动物专家数据库、相关联企事业单位数据库、实验动物品种品系资源数据库,整合信息资源;建立实验动物管理、科研、生产、使用或经营管理集成性网络服务平台,提供远程、互动、及时、高效的网络服务;根据服务对象的具体需求,开展查新、咨询、策划、信息、实验动物及其相关产品推介、交流合作等多方面的个性化信息服务。
7.5.2实验动物、饲料供需信息服务平台建设。建立市场调研系统,对实验动物进行分类市场调查,定期向相关服务群体提供行情报告;建立网络性的共性市场开发平台,接受供需双方的委托,对服务群体及服务需求进行市场调查分析,组织实验动物及其相关产品的供需信息。通过信息平台,协调解决实验动物来源和供应问题,合理引导和培育实验动物市场。
7.5.3实验动物从业人员远程培训和上岗考试平台。通过该平台的建设,将提供最优秀的实验动物科技培训资源,该平台只要有因特网的地方就可以接受培训和考试,不受时间、地点限制,同时结合从业人员水平层次的不同,提供个性化学习和课程答疑服务。该平台根据福建实验动物科学管理的工作要求,结合实验动物从业人员上岗管理实际,主要用于实验动物从业人员培训和上岗资格认证考试,到2015年底,使我省实验动物从业人员的持证上岗率达到95%以上。
8 福建省实验动物学科发展的战略对策
8.1加强法制化管理
贯彻国家有关实验动物法律、法规,建立和完善福建省实验动物科技管理的法规性文件,加大执法力度。加强各部门之间的协调,在省科技、教育、农业、医药卫生等行业坚决按实验动物许可证制度的要求,在科研立项、成果评价、、新药研究、行业验收与认证工作及安全性评价等工作中逐步实行实验动物一票否决制。
8.2加强实验动物从业人员培训
要采取切实有效的措施,稳定现有的实验动物从业人员队伍。采取多种形式,加强和规范实验动物技术人员的培训和考核,提高实验动物技术队伍的整体水平。为从事实验动物的管理人员提供学习机会,尤其是对单位法人或主管领导进行必要的实验动物法规和基本知识培训,促进科学管理。
8.3加大投资力度,统筹规划,合理布局
我省每年用于实验动物生产、新品种的培育及动物模型的研究经费十分有限,制约了实验动物学科的发展。应开辟资金渠道,通过地方匹配投资、争取国家财政经费和吸收社会资金等多种方式,加大实验动物的投入强度,逐步形成实验动物多元化投入格局。建议设立实验动物专项发展基金,纳入省级科技计划,以不断加大财政投入,为实验动物科研和实验动物学科发展中出现的问题提供坚实的资金支持。
8.4在省科技计划项目中报指南中增加实验动物科学研究内容
为进一步提升实验动物研究水平,加强和完善实验动物技术服务平台的功能,推进我省生命科学研究和生物医药产业的进一步发展,建议将实验动物科学研究内容列入省社会发展科技项目支持重点、软科学研究项目和省基金项目资助范围。
8.5建立确保平台良性运行的管理制度和运行机制
平台必须制定科学的管理制度,明确平台建设单位的权利和义务,制定相应的绩效考核和评价制度,采取优胜劣汰的动态管理方法。日常运行经费应通过开展各类创新服务和承担企业、政府委托的科技项目,以及当地政府支持和企业资助等途获得,通过平台良好的服务和管理,来获得平台自我发展的资金保障。
8.6重视学会的工作,支持学会开展工作
省实验动物学会是实验动物与动物实验人才集中的地方,学会要积极努力,将省内从事生命科学研究的专家组织起来,开展多学科的学术交流与培训活动,取长补短,共同促进实验动物队伍整体素质的提高;同时,还应加强彼此之间联系与协作,使实验动物事业更好地为生命科学研究服务。
8.7加强闽台间的学术交流,追踪国际发展趋势
通过近年的努力,我省的实验动物工作已取得长足的进步,从而为我省开展闽台间实验动物科技的交流创造了条件。我省应加大宣传力度,利用现有资源的优势,吸引更多的项目,包括高科技项目到我省进行实施,以利于追踪国际生命科学的发展趋势。
[关键词]中学生物 教学研究 科学意识
一、培养学生良好的科学品质和探究精神。
教师在教学中要充分调动学生学习的积极性和主动性,利用挂图、实物、模型等直观教具提高学生学习生物学的兴趣,并紧密地和日常生活相结合。如在讲皮肤结构时,引出如何才能使皮肤进行正常地生理功能,有效防止疾病的发生。通过学习使学生明确认识皮肤卫生的重要性,养成良好的卫生习惯。学生只有掌握了必要的生物学知识,对提高自身的科学素质就会奠定良好的基础。良好科学素质的形成,还要注意培养学生良好的科学品质、科学态度和科学精神。在教学中教师可以引入一些对人类有卓越贡献的伟大科学家勤奋求实的故事,使学生懂得要想做到事业有成就,必须有顽强刻苦的精神和惊人的毅力。教师应在教学中使学生成为教学的主体,多给学生提供参与的机会和实践的机会,培养学生的创新精神和独立解决问题的能力。生物学本身就是一门实验学科,各种生命现象和生命活动规律,主要是通过观察、实验来获得的。如,叶的结构,通过学生动手、观察、分析得出只有气孔能向外散失水分,靠近叶上表皮的栅栏组织含叶绿体数目多,排列整齐,因此绿色要深一些。使学生明确,必须用科学的方法、实事求是的作风去认真对诗学习,对待每一件事。
二、培养和发展学生的科学思维和实践能力。
良好素质的形成,还需要形成正确的科学观。科学观的核心是辩证唯物主义世界观。世界是物质的,自然界的一切事物和现象之间都是互相联系、互相制约的,它们都在不断地、有规律地运动、发展和变化。生物学科中处处都充满着这些辩证观点,教师在讲述中可以通过实例加以说明。如,介绍我国用人工方法合成的具有生物活性的结晶牛胰岛素与酵母菌丙氨酸转运核糖核酸,说明生物界与非生物界具有统一的一面;生物的进化历程与生活过程反映出了辩证唯物主义的一切都在运动、发展和变化的普遍真理,有利于学生形成正确的世界观。在良好科学素质的形成过程中,还要培养和发展学生的科学能力。中学教学大纲别提出“有条件的学校应适当增加探索性实验的数目,要让学生手脑并用地做实验”。因此教师在教学中尽可能将教材中的验证性实验改为探索性实验,使学生主动获得新知识。如,有丝分裂实验,可让学生用不同的材料、不同的处理方法、不同的染色液和染色时间、不同的压片方法来设计试验;在“叶绿体中色素的提取和分离”的实验中,尽可能让学生选取不同植物的叶片进行实验。这样既可使学生养成勤于思考、勤于猜测、大胆探索的习惯,又有助于培养学生观察、分析实验和独立进行操作的能力。并在实验中可以有效地调动学生较高层次的心理活动,开发学生的智力,不断培养学生探索、分析、归纳、综合的自学能力,有效地提高学生的科学素质,获得求知本领,迎接新世纪的到来。
三、培养学生可持续发展的科学认知观点。
关键词:新课程;生物教师;专业发展
中图分类号:G451 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2012)18-0028-02
教师工作是一门专业,是一种服务公众的形态,它需要教师拥有专门知识和特殊才能,这些都要经过长期的持续努力与研究,方能获得与维持。知识经济时代的到来,教育面临着深刻的变革,更直接地显示出教育对维系人类生存的本质意义。为此,教师要探讨育人规律,反思自身的教育实践并不断改进完善自己的教育行为。这样,教师的专业性才能凸现出来,教师成为专业人员就成为教师职业发展进程中的必由之路。
一、生物教师要有课程意识
生物教师要具有课程意识,是生物学新课程对教师提出的必然要求,也是转变生物教学方式的重要前提。只有确立了课程意识,教师才能从整体上把握生物学新课程“全人”的培养目标;才能树立“以学生发展为本”的价值取向、全面发展的质量观、民主平等的师生观、发展性课程评价观以及新的生物学课程资源观;才能帮助生物教师摆脱“知识中心”、“课堂中心”、“学科中心”等偏向,关注生物学新课程结构的综合性、均衡性与选择性,以优质的课程结构促进全面育人目标的落实;才能使生物学教师在获得一定课程权力的同时也意识到更大的责任,并在国家、地方课程实施的创新中和校本课程的开发中提高研究水平,在生物学教学的实践中促进自身专业发展与生命价值的提升。
在教学过程中,教师应以生物学教材内容为“基点”,以开放式的思考路径,不仅关注学生生物知识的学习,而且要结合学生的经验同时关注过程与方法、情感态度和价值观目标的实现。此外,还要关注生物知识与其他学科之间、学习领域之间的联系,进行知识的整合,实现课程的综合化,使学生掌握由“点”到“面”再到“类”的知识与学习方法。
这必然会对生物学教师的知识结构、思维方式和教学能力、学习方式与发展途径等方面提出多样化的要求,也有助于提升生物学教师专业发展的水平,从而促进其全面发展。
二、生物教师要具备学科专业知识
教师要高质量地完成教学任务,必须具备广博的知识。在教师的专业知识结构中,除具备必要的学科专业知识外,一方面要具备教育专业理论知识,了解教育的目的、功能、教育对象的身心特点,掌握课程的设置及知识安排体系,熟悉常用的教学方法等;另一方面要具备普通科学文化知识,即社会、历史、人文等方面的常识,以帮助学生了解丰富多彩的世界,满足学生多方面的发展需要。
面对新课程改革,教师应不断获取新知识、新信息,提高自身的专业知识素养和创新能力。知识更新的速度与科技信息的爆炸性发展已成为当今世界发展的重要标志,生命科学是当前发展最快的学科之一,教育科学如今也在课程改革中迅速前进。
作为生物教师,更要具备生物学科的相关专业知识,精通生物学科本身的一些概念、原理、事实,能把握学科知识的体系和概念的结构,具有缜密的思考问题的方法。此外,教师还需要在实践中不断调整、改善自己的知识结构,学习生物学科的前沿知识,了解生物知识的进展和最新动态,做到与时俱进。生物教师只有不断扩充生物专业知识信息,才能适应当今课程改革与时展的需要;只有不断接受新知识,才能促进师生创造性思维的共同发展。教师在长期的生活工作中,容易形成一种思维定势,必然妨碍创造性思维的产生,而新知识、新信息的出现不仅给生物教师们以新的创造基础,而且能引发教师的好奇心,引发新的联系乃至幻想,从而增加点燃创造性思维火花的机会。
三、生物教师要提升教学语言修养
教学语言是完成教学任务的主要手段,它不仅要符合语言学的一般规律,而且要具备教育教学和科学上的独特性。生物学也有自己的教学语言,生物教学中的语言有两种,主要是文学语言和生物学语言。
生物学语言是生物学教学语言的核心部分,是生物学科教学内容的主要载体,体现了教学的知识性和科学性。文学语言是不同学科教学中所共有的,主要用以组织教学活动,有转承、提问、指令、强化、心理调节等作用,它服务于生物学语言,体现了生物教学的教育性和艺术性。
生物学教学语言是以生物学语言为主体的两类语言的有机结合体。没有生物学语言的教学就不成为生物学教学,没有文学语言的生物学教学又无异于拿一本生物学专著照本宣科。生物学语言对学生的认知活动有重要影响,生物学知识和方法主要积淀于生物学语言之中。正是有了生物学语言,才使得进一步认识纷繁复杂的生物界成为可能。
例如,在复习神经系统内容时,可以这样提问。
师:前面几节课,我们以人体为例,系统地学习了神经系统的调节。现在提出几个问题: ①反射弧由哪几部分组成? ②兴奋在神经纤维上是如何传导的? ③兴奋在神经元间的传导为什么是单向的?
生:反射弧由感受器、传入神经纤维、神经中枢、传出神经纤维、效应器五部分组成;兴奋在神经纤维上是通过膜电位的变化来传导的;兴奋在神元间单向传导的原因是神经递质只能由突触前膜释放,通过突触间隙,然后作用于突触后膜。
这里,“前面几节课”、“以……为例”、“系统地学习了……”、“现在提出几个问题”等都是文学语言,而学生的回答则是典型的生物学语言。此外,在讲述生物的应激性时,可以引用叶绍翁的“春色满园关不住,一枝红杏出墙来”这样的文学语言加以形象的说明。
相比文学语言,生物学语言具有科学性和概括性。科学性要求在运用概念、阐述现象、引用材料和逻辑表达上准确无误,不能犯目的论、特创论等错误,也不能将生物学术语与日常生活俗语相混淆。生物学教师必须提升语言修养,注意在教学实践中研究生物学语言现象,包括教材的、学生的和自己的,在提高自己的同时示范学生。这样,才能使中学生物学教学形成良性循环,才有利于学生生物学语言表达能力的培养与提高。
四、生物教师要终身学习
教师专业发展是一个持续不断的过程,学习则是教师专业成长的保鲜剂。生物教师只有不断地“充电”、“吸氧”、“补钙”、“添加维生素”才能源源不断地吸取源头活水,加强自己的专业发展。
新世纪的生物教师作为教育者同时又应是需要持续不断学习的终身学习者,一方面要培养随时学习的习惯,做终身学习的实践者和行动者;另一方面面对日新月异变化的知识,需要采用基于信息技术的知识管理来提升学习的能力,从有效信息和知识的获取辨别,到知识吸纳内化与分享学习,再到知识的应用与创新,这是一个持续不断的知识管理的循环过程。在此基础上,还要积极运用学习的社会性特征,特别是基于教师专业发展这一共同领域主题,群集一批教师进行帮带互助学习,形成进行社群学习的实践社团,对教师专业发展领域主题的共同探讨,积极展开各种学习交流的实践活动。
人们曾经把教师比作蜡烛,燃烧了自己,照亮了他人;现在则有人说,教师要有一桶水,才可以给学生一碗水。新的课程改革要求教师是不灭的火种,引燃学生求知的热情;成为涓涓的溪流,引领学生融入知识的海洋。新课程给教师提供了挑战,要求教师的思维更为活跃,视野更为宽阔,要求教师与学生一起,共同学习,并且终身学习。
从某种意义上说,教师的整个教学过程就是学习和发展过程,教师职业生涯实质就是教师专业发展过程。发展是其核心要义,终身学习则是教师专业发展的必要途径和方法。
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