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細胞的生物學特征范文1
關鍵詞：微生物學習；細菌分類；方法
中圖分類號：G642 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2015）16-006-02
簡單地說，微生物就是我們人類用肉眼很難將其觀測到的細微生物。細菌是微生物中的一類，屬于原核生物，按照形態可以分為球菌、桿菌以及螺旋菌。細菌雖然微小，但是其分布極為廣泛，在人體中，細菌的數量要遠遠超過人體細胞的總量，其重要性由此可見。
一、關于微生物學的學習
在生物專業學習中，微生物學是其重要分支之一，可以應用于工業生產（例如釀酒、酸奶制作等）、醫藥（例如醫學中細菌病毒檢測、藥品中各種菌素片等）、生物工程以及細胞工程等等。由于微生物是我們肉眼看不見或者看不清的細微生物，所以如果沒有顯微鏡，認識起微生物來就不夠直觀，這也導致了人類歷史中很長一段時間雖然有很多利用微生物的事件被記載，但都沒有意識到微生物的存在。所以在學習微生物學的過程中，要注重學生自己親身觀察實踐，利用顯微鏡等儀器，將微生物直觀地展示在學生眼前。
當然在現代社會，絕大部分學生對微生物已經不陌生，但是在沒有學習微生物學之前真正對其了解并喜愛的可能不多，在微生物學習過程中，還要注重學生學習興趣的培養，在學習之初，要通過微生物與人類息息相關的實例以及多媒體教學的視覺沖擊吸引學生的注意力，然后通過提出與生活有關的問題引發學生的思考，讓其對微生物學產生好奇，然后利用顯微境等儀器引導學生解答問題，激起學生成就感，從而引發其興趣。
二、微生物學習中細菌分類概述
在微生物學習中，《伯杰氏系統細菌學手冊》以及《伯杰氏細菌鑒定手冊》是細菌分類以及細菌鑒定的權威以及代表作品，由于生物技術在不斷進步，所以這兩部手冊也在不斷修訂。
目前，對細菌種類的研究主要是在細菌分類基礎上，對細菌菌株進行鑒定；以及構建系統發育樹研究細菌進化關系；也有在同一屬的細菌范疇內對細菌的種進行分群聚類研究。這些研究都是以細菌分類為基礎，從中也可以看出在微生物學習中細菌分類的重要性。
在學習細菌分類的過程中，要注意細菌分類是不斷進步不斷更新的，這主要是由于生物技術不斷推陳出新、研究細菌分類的方法就在不斷進步。同時還要注意技術的更新換代是一個連續的過程，新技術是在原有技術的基礎上不斷探索發明的，所以要注意不要因為有了新技術，就將原有的完全拋棄，也許在研究過程中可以只使用新技術，但是在學習時，也應該對歷史有所了解和認識。所以學習細菌分類時，應該全面、連貫。
三、微生物學習中細菌分類方法探討
對細菌進行分類，方法非常重要。所以，在微生物學習中，細菌分類方法具有重要地位。目前，細菌分類的方法主要包括特征分類法、數值分類法、組分分類法、分子生物學分類法以及多相分類法等。
1、特征分類法
不同的細菌，其形態、代謝以及生存環境存在一定差異，在生物技術不發達的年代，人們依據形態、生理以及生存環境等基本特征對細菌進行分類。不過由于細菌體積微小，使得這些特征的觀察較為籠統，所以這種分類方法比較粗獷，很難對細菌進行進一步區分。特征分類法是一種古老、相對較為宏觀的分類方法。
2、數值分類法
隨著計算機技術的發展，數值分類法開始大規模興起。細菌的表性特征有很多，將這些特征全部進行檢測，然后利用計算機技術對這些特征進行歸納分類，這就是數值分類法。相對特征分類法，數值分類法要精細一些，但是其需要測定的特征很多。由于數值分類法能夠定量反應細菌特征，所以目前該方法應用依然較為廣泛。
3、組分分類法
組分分類法主要利用質譜、光譜、氣相色譜以及高效液相色譜等技術檢測細菌的化學組分。需要檢測的細菌化學組分主要來源于細胞壁、細胞膜脂肪酸、枝菌酸、磷脂、醌、以及蛋白質等。檢測細胞壁主要是檢測其氨基酸和糖分；脂肪酸和枝菌酸都是細胞膜的重要組成成分；磷脂是極性脂；醌是非極性脂，存在于線體膜以及細胞質膜；蛋白質組分檢測是采用全細胞蛋白質凝膠電泳技術。
4、分子生物學分類法
分子生物學分類法主要包括16S rRNA基因等序列分析、GC含量分析、DNA指紋技術、ITS序列分析、DNA-RNA雜交技術以及DNA-DNA雜交技術。目前，該方法應用廣泛，用于細菌分類、多樣性分析的基因除了16S rRNA基因外，還有16S～23SrRNA基因、tuf基因、hsp60基因、pheS基因等。當然，16S rRNA基因在利用基因序列分析進行細菌分類研究中應用最為廣泛。
5、多相分類法
多相分類法就是綜合上述幾種方法進行細菌分類，該方法是一種綜合的方法，將幾種單一方法結合起來，互相驗證、補充，可以得到更為合理可信的結論。
四、結束語
微生物學習中，細菌分類是一項系統但又繁瑣的工作，而且細菌分布廣泛、變異快，新種不斷被發現，將新種進行鑒定和分類應該采用多種方法，而不能簡單的通過單一方法就下結論，多相分類法就是用多種單一方法進行分類鑒定，所以相對更為全面可靠。
參考文獻
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細胞的生物學特征范文2
關鍵詞：細胞生物學 知識進化動力 知識進化機制 內容分析法 學科建設
中圖分類號：G302 文獻標志碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（b）-0202-03
Abstract：By selecting references for the history of cellular biological development and adopting the methods of content analysis， driving forces for knowledge evolution at the level of cytological communities are handled， and model for knowledge evolution at the level of cellular biological communities are constructed， namely at the level of cellular biological communities， by use of the coordinated effects of such 5 driving forces as immigration of knowledge individuals， alterations of the recognitions in human brains， changes in internal environments， changes in external environments， and work of researchers， and through the alternative formation and development of such 4 periods as cellular period， period of classic cytology， period of experimental cytology and period of cellular biology， changes inside and outside the communities of cellular biology are timely handled， which propels knowledge evolution at the level of the communities of cellular biology and is prominently characterized by the progression of evolutionary paths. This model reveals the mechanism for knowledge evolution at the level of cellular biological communities， provides new theories for the solution of the issues concerning the first-rate disciplinary construction， and can be applied into the construction of original disciplines with middle-scale contents.
Key Words：Cellular Biology； Driving Forces of Knowledge Evolution； Knowledge evolution mechanism； Method of Content Analysis； Disciplinary Construction
胞生物學起源于細胞的原始發現，由細胞時期、古典細胞學時期、實驗細胞學時期依次發展而成[1]。細胞生物學在全球具有重大的知識創新影響力，涌現出了眾多的諾貝爾獎獲得者，恩格斯曾把細胞學說譽為19世紀自然科學的三大發現之一[2]。因此，細胞生物學群落層面的知識進化是一種有代表性的典型類型，揭示其知識進化機制具有重大的應用價值與科學意義。目前，相關研究存在的問題是沒有破解細胞生物學群落層面的知識進化動力是五類動力因素的協同作用，因而，細胞生物學群落層面的知識進化機制未被破解?；谝陨戏治?，該文選擇細胞生物學發展史文獻[1-8]，采用內容分析法即通過對文獻內容所含信息量及其變化的分析達到透過現象看本質[9]，提出了細胞生物學群落層面知識進化的動力與模型。該模型揭示了細胞生物學群落層面的知識進化機制，為解決一流學科建設問題提供了新理論，適用于中等內容尺度的原生學科建設。
1 細胞生物學群落層面的知識進化動力分析
首先，細胞時期形成與發展的動力包括5個方面。（1）知識個體的遷入。主要表現在1665年英國物理學家羅伯特?胡克首先引入并應用顯微鏡，觀察了軟木薄切片，發現了許多很小的、與蜂窩相似的小室，他將這種小室命名為細胞，開啟了細胞時期。（2）人腦認識的改變。主要表現在首次認識到微觀細胞的存在，打破了人類思想上的局限性，改變了人類幾千年來的認識。（3）內部環境的變化。主要表現在研究人員具有了使用顯微鏡探索生物結構奧秘的興趣與熱情。（4）外部條件的變化。主要表現在細胞的發現轟動了當時的英國學術界，英國皇家學會與官方均認可。（5）研究人員的工作。主要表現在羅伯特?胡克、列文?虎克、格魯、馬爾比基、布朗等相關人員的研究工作。總之，以上5類動力因素的協同作用，推動著細胞時期的形成與發展。例如，列文?虎克用自制顯微鏡對多種活細胞進行了大量觀察并首次描繪出骨細胞與橫紋肌細胞圖。該時期延續至1837年，稱為先鋒期。
其次，古典細胞學時期形成與發展的動力包括5個方面。（1）知識個體的遷入。主要表現在1838年施萊登與施旺首次引入并應用歸納法與解剖觀察比較法，基于細胞時期的研究成果，提出了細胞學說，開啟了古典細胞學時期。（2）人腦認識的改變。主要表現在首次認識到細胞的統一性和生物體的統一性，了分割動植物界的巨大屏障，對生物結構的認識由器官層次進入到細胞層次。（3）內部環境的變化。主要表現在研究人員完全從生命科學的角度解釋生命的基本結構。（4）外部條件的變化。主要表現在恩格斯對細胞學說的高度評價、諾貝爾獎金的設立、以及胚胎學、遺傳學、生理學和其他學科的技術與方法都發生了較大變化。（5）研究人員的工作。主要表現在施萊登、施旺、魏爾肖、施特拉斯布格爾等相關人員的研究工作。總之，以上5類動力因素的協同作用，推動著古典細胞學時期的形成與發展。例如，魏爾肖提出了“一切細胞來自細胞”的著名論斷，完善了細胞學說；施特拉斯布格爾連續在兩種植物中發現了物種染色體數目恒定的規律。該時期延續至1875年，稱為發展期Ⅰ。
第三，實驗細胞學時期形成與發展的動力包括5個方面。（1）知識個體的遷入。主要表現在1876年赫特維吉首次引入并采用實驗方法，基于古典細胞學時期的研究成果，研究了海膽和蛔蟲卵發育中的核質關系，發現了受精后兩個親本細胞核合并的現象，開啟了實驗細胞學時期。（2）人腦認識的改變。主要表現在首次認識到生物學的基礎在于研究細胞的特性、結構和機能，扭轉了古典細胞學時期忽視細胞質研究的狀況。（3）內部環境的變化。主要表現在研究人員廣泛應用實驗手段、生物化學分析方法以及電子顯微鏡，研究細胞學的一些根本問題，開辟了一些新方向與領域，形成了一些重要分支。（4）外部條件的變化。主要表現在離心技術的建立和發展，以及電子顯微鏡的誕生與進步。（5）研究人員的工作。主要表現在赫特維吉、J. von Suchs、高爾基等相關人員的研究工作?？傊?，以上5類動力因素的協同作用，推動著實驗細胞學時期的形成與發展。例如，科學家們相繼發現了線粒體、內質網、高爾基體和溶酶體等細胞器的精細結構和功能，以及細胞內的大分子結構體制是細胞內各種代謝功能的基礎。該時期延續至1964年，稱為發展期Ⅱ。
第四，細胞生物學時期形成與發展的動力包括5個方面。（1）知識個體的遷入。主要表現在1965年布洛貝爾等一批細胞學科學家們引入并應用分子遺傳學技術，基于實驗細胞學時期的研究成果，確立了細胞生物學，開啟了細胞生物學時期。（2）人腦認識的改變。主要表現在首次認識到細胞表達的機理來自分子層面，分子與生物個體之間存在聯系。（3）內部環境的變化。主要表現在研究人員在顯微水平、亞顯微水平和分子水平3個層次上研究細胞的結構、功能和各種生命規律。（4）外部條件的變化。主要表現在設備、技術與思想都發生了巨大變化。（5）研究人員的工作。主要表現在布洛貝爾、De Robertis、 S. B. Prusiner等相關人員的研究工作?？傊?，以上5類動力因素的協同作用，推動著細胞生物學時期的形成與發展。例如，洛克菲勒大學細胞生物學系的專家們連續發現了細胞的亞顯微結構、內質網蛋白質通道等。該時期延續至今，稱為頂極期。目前，細胞生物學仍處于自我發展與完善的頂極期。
2 研究結論
綜上所述，細胞生物學群落層面的知識進化動力是知識個體遷入、人腦認識改變、內部環境變化、外部條件改變、研究人員工作五類動力因素的協同作用。據此，該文創建了細胞生物學群落層面的知識進化模型，即細胞生物學群落層面，借助知識個體遷入、人腦認識改變、內部環境變化、外部條件改變、研究人員工作五類動力因素的協同作用，通過細胞時期、古典細胞學時期、實驗細胞學時期、細胞生物學時期等四個時期的依次形成與發展，及時處理著細胞生物學群落內部與外部的變化，推動著細胞生物學群落層面的知識進化，M化路徑遞進是其突出特征（如圖1）。結果是內容格局逐期增大，其中，細胞時期是觀察不同類型的細胞、古典細胞學時期是觀察細胞內部的形態結構、實驗細胞學時期是分析細胞內部結構與功能的關系、細胞生物學時期是從細胞的角度研究生物學。該模型揭示了細胞生物學群落層面的知識進化機制，為解決一流學科建設問題提供了新理論，適用于中等內容尺度的原生學科建設。又由于，學科尺度層次的知識系統（如細胞生物學）是知識群落[10]，知識群落是科學學研究的前沿問題[11]。因此，細胞生物學群落層面的知識進化模型，在學科方面為建構知識群落層面的促進型進化機制提供了檢驗案例，意義重大。
參考文獻
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細胞的生物學特征范文3
關鍵詞：高中生物教學；模型；方法應用
在多年的高中生物教學中，經常會遇到學生提出這樣的問題：“生物學應該怎樣學，那么多的概念如何記？”“為什么生物學知識總是顯得那么瑣碎、零亂，不像數學、物理等科目那樣有規律可循？”“我將概念和原理背得滾瓜爛熟，為什么到做題時還不會用？”
筆者認為，產生這些問題的原因之一是我們在教學的過程中忽略了生物學模型的存在，忽視了教給學生運用模型方法去理解生物學的概念，運用生物學原理，培養生物學能力。
一、問題的提出
在現代生物科學研究中，模型方法被廣泛運用，DNA雙螺旋結構模型的成功就是一個范例。在生物科學學習中，模型提供觀念和印象。認知心理學認為，人的知識經驗既包括概念系統，又包括表象。前者有概念、原理、規律、理論，后者的成分包含觀念和印象。當代不少學者都主張把表象看做一種符號要素，與語言等其他符號要素一樣具有抽象、概括、組合和再組合的功能，因而能構成思維的操作。因此，中學生物學教學的教學應努力將模型方法應用于課堂教學之中，以提高學生的科學素養和科學探究能力。筆者多年的生物學教學實踐證明，構建生物學模型有助于學生系統地、完整地學習和理解新知識，同時有助于學生運用生物學模型去解決生物學問題。
二.模型和模型方法在教學中應用的實踐
1.新授課中，應盡可能運用實物、標本、圖片、模式圖等實物模型或具象模型。
“形象大于思維”，新授課中，學生剛接觸生物學某一方面知識，就會面臨盡快記住大量概念，理解概念間的內在關系等諸多困難。出示模型既體現生物學學科特點，同時可以幫助學生認識事物原貌，有助于學生記憶、整理、理解和運用所學知識。高中生物教材中可向學生展示的模型大約有100個左右。比如有關細胞方面的模型就有：
圍繞模型組織教學更有利于學生掌握核心概念，理解重點知識，建立知識聯系。如圖1是單抗制備模型，通過對模型的講解，學生不但輕松了解骨髓瘤細胞、效應B淋巴細胞、雜交瘤細胞、細胞培養等概念，而且很快領會了單克隆抗體的制備過程?？傊阅Ｐ托问浇虒W能更好地闡明生命活動規律，符合學生的認知規律，也有助于學生的記憶與理解，避免瑣碎感和雜亂感。
2.復習課中，根據事物的本質特征及內在聯系，構建一些抽象模型有助于理解生物知識間的聯系，做到融會貫通、牽一發而動全身的效果。
生命運動是自然界中最復雜的運動形式，模型有助于學生真正理解組成模型的各元素之間既是普遍聯系的，又是對立統一的矛盾復合體。如圖2：以“細胞”為核心概念以輻射的方式將“細胞的化學組成”、“細胞的結構和功能”、“細胞的分化、癌變和衰老”、“細胞的增殖”及“細胞工程”等內容有機地組織在一起，以一個抽象模型的形式開展教學，可以幫助學生認識細胞這一概念的實質，將相關知識點有機地聯系起來，實現對細胞相關知識全方位、多角度的認識。
學生對高二教材中有關高等動植物的有性生殖過程、個體發育過程感覺頭疼，因為課本中對這些知識是分散在幾節內容中講的，因為概念多，過程復雜，學生很難構建一個完整、連續的印象。很多概念間有些相似，稍不注意，就會張冠李戴，如：“極體”與“極核”，“胚柄”與“胚根”，“囊胚”與“胚囊”等。如圖3和圖4采用了過程抽象模型分別顯示高等植物和高等動物的一生。遵循事物發展的順序，以一條主線將一系列知識點象珠子一樣貫穿起來。使學生從總體上把握住這些知識。有效地掌握了知識點之間的聯系與區別。收到了很好的效果。3.習題課中，應幫助學生學會運用熟悉的模型去解題，或根據題干所提供的條件主動構建模型解題。例如，“設計并制作生態瓶”制作的是一個活體實物模型，運用這個模型進行的是對生態系統運行的模擬實驗。在科學研究中，有時受客觀條件的限制，不能對某些自然現象進行直接實驗，這時就要人為地創造一定的條件和因素，就本題來說，一方面需要對生態瓶的組成成分、結構、環境、性能等做分析，另一方面需要對系統的能量轉換和物質流動狀態及其調控做分析。這對學生深入理解生態系統的結構、生態系統中的物質循環和能量流動的基本規律及其應用、生態系統中的信息傳遞、生態系統的穩定性等，無疑具有重要的教育價值。模型方法解題，有助于學生展開思維，迅速把握題目的已知和未知條件。有助于學生看清題目所要考的核心知識，對題目進行歸類，能舉一反三，而不致于陷入題海之中產生無助感。如：（2003高考題）小麥品種是純合體，生產上用種子繁殖，現要選育矮桿（aa）、抗病（BB）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體（有一對基因雜合即可稱為雜合體），生產上通常用塊莖繁殖，現要選育黃肉（Yy）、抗?。≧r）的馬鈴薯新品種。請分別設計小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以說明（寫出包括親本在內的前三代即可）。此題難點就在要求學生自己去構建符合解題要求的親本雜交組合模型上！只要讀懂題意，是不難寫出親本組合類型的。小麥：第一代（P）：AABB×aabb馬鈐薯：yyRr×Yyrr親本雜交。
細胞的生物學特征范文4
一、信息技術與生物課程的整合，實現了生物學教學由微觀向宏觀的轉換
運用信息技術與生物課程的整合，教師從網絡中可以得到有關課件和資料，通過改造、重組和整合，運用于探究式課堂教學。例如，運用網絡多媒體課件進行“細胞質的結構和功能”這節課的教學時，可先演示色彩逼真的細胞亞顯微結構全形，給學生一個整體的印象，然后通過圖形中細胞質基質部分的閃動和色彩顯示，讓學生能正確地區分出細胞質基質和細胞器。接著逐一演示和局部特寫放大各個細胞器，讓學生通過觀察、感知和主體探究的過程，掌握各個細胞器的結構和功能。以線粒體為例，教學時可將細胞中的線粒體進行閃動、放大并由外到內將其各個部分，分別進行定格特寫和重復演示等技術處理，同時提出探究問題，讓學生通過積極探究、自主發現，理解并真正掌握線粒體的結構和功能。
信息技術與生物課程的整合，實現了生物學教學由微觀向宏觀的轉換，一方面突破了微觀的限制，幫助學生充分感知微觀結構，降低了學習的難度；另一方面也有利于學生觀察能力、思維能力、探究能力的培養和創新素質的提升，其教學效果為傳統教具所無法取代。
二、信息技術與生物課程的整合，實現了生物學教學由抽象向直觀的轉換
抽象性是生物學的另一個重要特征，《生物》教材中有許多抽象性較強的內容，以第三章生物的新陳代謝為例，光合作用、生物的呼吸作用等都是抽象性很強的內容，看不見摸不著。傳統教學中對這些內容的處理，只能通過“語言+板書”的方式進行教學，教師通過條理清楚的講述和層次清晰的板書，讓學生記住這些復雜生理過程進行的順序，想象在生物體內不斷地發生著這些生理過程，這種“灌輸式”的教學方法，使生物體的生理過程既抽象難懂又無真實感，使學生的學習成為囫圇吞棗和死記硬背的過程。嚴重影響了學生學習興趣的提高和思維能力的發展。
信息技術與生物課程的整合，實現了生物學教學由抽象向直觀的轉換，為學生提供了逼真的感性認識和豐富的替代經驗。戴爾的“經驗之塔”理論指出，位于塔中部的替代經驗，能沖破時空的限制，彌補學生直接經驗的不足，易于培養學生的觀察能力。網絡多媒體課件作為替代的經驗，其形象性、直觀性和再現性等特點，能使學生的認識沿著“從生動的直觀到抽象的思維”的路線前進，在潛移默化中培養了學生的思維能力和創新意識。
三、信息技術與生物課程的整合，實現了生物學教學由靜態向動態的轉換
生命性是生物學的又一個重要特征，生物體內時刻在進行著新陳代謝的各項生命活動。生物體內動態的生命活動過程往往是教學過程中的重點和難點。在傳統教學中，一般是以“語言+板書+板畫（或掛圖）”的方式來處理。將復雜的動態生成的生命活動過程分解成若干張靜態的圖片，再通過教師仔細的講述和系統的板書，讓學生了解生物體內生命活動的動態變化過程。運用這種方式，教師教得辛苦，學生學得困難，經常造成許多學生對這些內容望而卻步，雖然經過教師反復的“冷飯重炒”，但學生仍然覺得無法理解和接受，使教學的重點難以實現，難點難以突破，影響了學生對這些重點知識的掌握和遷移運用，同時也影響了學生思維習慣的培養和智力潛能的開發。
運用信息技術與生物課程的整合，從網絡中可以得到有關這些生命活動過程的課件，教師通過個性化處理進行再加工，運用于探究式課堂教學。讓學生通過觀察思考、主體探究和協作討論，在平等和諧、充滿生機和活力的課堂氛圍中，進行積極主動的知識建構與內化。這樣既突出了重點，突破了難點，又培養了學生的協作精神、探究能力和創新能力。
信息技術與生物課程的整合，實現了生物學教學由靜態向動態的轉換，將生物體的生命活動以宏觀動畫形式進行展示，突破了時空的限制，使學生通過真切的感受，輕松地實現了由感性認識到理性認識的飛躍。使課堂教學成為一個在教師引導下的學生自主發現、積極參與、協作探究和不斷創新的過程。
“以學生為中心”，是讓學生積極主動地參與教學過程，學生的學習方式由原來的“被動接受、模仿再現、封閉讀書”而變為“主動參與、探究發現、合作交流”。
在信息技術與生物課程的整合過程中，一方面學生在上網查找、處理信息的過程中，學生必定是人人參與，學生的學習是帶著課堂知識的主目標進行的，并且是自覺地、自主地和探索性地開展學習；另一方面，在課堂教學中，信息技術還可以作為交流工具，在局域網或互聯網的硬環境下，通過構建“開放式、以資源為中心、以學生為中心”的課堂教學模式，充分發揮了現代信息技術對生物課堂教學的作用，它為生物教學創造了一個有利于學生學習的信息技術課堂教學新環境，轉變了師生的角色，改變了教學過程，充實和完善了教學內容，成為一個讓學生真正成為學習主人的素質教育的課堂教學模式。
細胞的生物學特征范文5
【摘 要】 生物學是研究生命現象及其生命活動規律的科學，其基本原理都是建立在生物學概念的基礎上。因此，生物學概念是初中生物學科知識的重要組成部分，它是對生物的形態結構、生理特征乃至生命現象、原理及規律的精確而本質的闡述；筆者通過分析當前初中生物學概念教學現狀，就初中階段如何有效提高學生對生物學概念的理解及概念教學實效性進行探究。本文也是福建省教育科學規劃課題“運用探究性的學習方式理解初中生物學的核心概念+立項編號FJCGJJ12-010”的一個小結。
關鍵詞 概念教學；生物學概念；生物學教學
一、概念教學存在的普遍問題
在目前的初中生物教學中，教師為了保證教學進度，往往削平思維梯度，縮短學生的認知過程。概念教學中，教師仍習慣采用講述的方式直接給出定義，直接進入抽象概括階段，對概念的形成與發展過程輕描淡寫、甚至一筆帶過。學生對學習概念最常采用的方式就是背誦，對概念缺乏深層次的理解，對生物學的學習停留在一個較膚淺的層面，思維得不到真正意義上的發展，能力培養也受到局限，阻礙了學科教學的實效性。
1.傳統的教學方法制約了概念教學的發展
在概念教學中，教師過于關注概念的結果，而忽略對概念形成的介紹。教師引入新概念的過程過于簡單，忽視對定義表述的詮釋就匆忙轉入練習。
2.學生對概念的機械記憶，使概念學習停留于表面
學生對概念的學習缺乏真正的理解與思考，習慣采取死記硬背的方式。隨著時間的推移，記憶將出現遺忘或是自然衰退，對概念似是而非的理解嚴重影響了學生的學習效果。如對植物細胞的學習，植物細胞具有特殊的細胞結構，像葉綠體和細胞壁等。由于學生多采用背誦等機械的記憶方式，并未對植物細胞的結構有真正的理解，不能區分動植物細胞結構的不同，有部分學生產生混淆，教師在檢測時發現學生會將植物有別于動物細胞的結構錯記成“線粒體”，或者“葉綠素”等。
3.前科學概念在一定程度上干擾了學生對概念的正確建構
由于認知水平所限，或者日常生活經驗的局限，學生對一些生物學概念存在著混淆或是錯誤的認識，對生物學概念的形成產生干擾。學生不容易通過內部的、本質的具有普遍性意義的屬性來理解科學概念。因此，在生物概念教學中，教師必須以學生為主體，發揮教師的引導作用，教給學生概念學習的基本方法，幫助學生自己建構概念，從而提高其學習能力。如果學習之前，教師沒有進行足夠的調查和了解，再加上目前普遍存在的大班教學模式，學生對概念理解上的偏頗，未必能立即反饋給教師，會導致一部分學生在概念的理解上產生偏差，如對“光合作用”與“呼吸作用”，部分學生錯誤地認為“光合作用”只發生于白天，因為需要陽光，而“呼吸作用”只有晚上才產生。
二、淺析如何改進概念教學的研究
要切實有效地解決問題，教師必須站在課程標準的高度，對認知學習理論、教材、學習目標確定、學習方法指導等方面展開研究。
1.概念教學應該建立在對話與交流的基礎上
真正的對話應該是雙方的一種探討與共同建構，而不是教師對學生的單向傳授。信息獲取能力、交流的能力、質疑和批判的能力、獨立思考與解決問題能力的培養與發展，都可以在師生的對話過程中得到提升。學生對概念的理解可以通過對話與交流達到一個更高的思維層次。存在于生活認識和科學認識之間的偏差和錯誤，也可以在師生的對話中得到及時的澄清與解決。教師對于話題的引導至關重要，在教學中應該精心設置真正有思維含金量的問題，促使學生調動思維，對概念本質特征進行討論與交流。
2.在概念之間構建起網絡體系
教師圍繞概念的學習開展各種教學活動，以深化對概念的理解與對知識的遷移。把學生對知識的學習置于“前置知識”的鋪墊下，可以最大程度地幫助學生越過學習障礙點。而這些鋪墊工作對學困生尤為重要。
在理解科學概念時，教師要將零散的概念系統化，幫助學生理清各種關系，進行比較與區別，明晰其從屬關系，找到新知識與舊知識的附著點，才可能實現有效學習。如為了幫助學習真正理解基因、dna、染色體之間的關系，通常會用到一個數學上常用的從屬關系圖(圖1)來說明三者間的關系：染色體由蛋白質和dna組成，基因是dna上有遺傳信息的一個片斷。這個方法還適用于學習生物體結構層次及分類學各等級概念的學習。
3.概念的形成必須通過感知活動、觀察實驗、經驗事實等一系列準備
初中階段學生還未進行系統的生物思維訓練，其生物學知識、經驗還有很大的局限性。他們較多地憑借事物的直觀形象來理解事物。生物學教學強調實驗探究，從觀察出發，從實驗出發，通過學生自主探究獲取信息、處理信息、提出假設、驗證假設、總結歸納，加深對概念本質特征的理解。
教師要介紹科學家通過哪些經典實驗的反復研究，逐步歸納、概括出事物共同本質特征，了解概念的形成發展過程，能激發學生的學習興趣，增進學生對科學本質的認識，增進他們對科學探究的理解，使學生充分感受到學科概念的形成。如筆者對光合作用發現史中一些重要實驗的學習，指導學生重復前人的探究實驗，讓學生更好地理解光合作用的本質，真正地理解：光合作用是綠色植物能利用太陽能(光能)，把二氧化碳和水合成貯存了能量的有機物，同時釋放氧氣的一個生理過程。
4.關注學生對科學概念的主動建構
在概念教學過程中，教師應該根據學生知識基礎，以及生物學概念的特點，運用認知心理學理論和新課程理念去設計生物學概念教學的過程，有針對性地解決學生學習過程中存在的問題。
5.注重概念的正確規范表述
概念的引入要生動有趣，概念的形成要注重科學性，概念的表述與鞏固要注重規范嚴謹。無論是師生的共同交流，還是教師的講述，在日常教學中一定要特別強調概念表述的準確與規范。筆者在檢測時發現部分學生將“相對性狀”表述成“相反性狀”，將“貧血”表述成“缺血癥”等。生物專有名詞表述的鞏固強化，對于學困生尤為必要。
細胞的生物學特征范文6
關鍵詞：生物信息學 交叉學科 學生培養
一、生物信息學的產生
生物學是一門古老的學科，在人類歷史發展的長河中，人類從未停止過對生命奧秘的探索。人們逐漸認識到，雖然生物種類多種多樣，但是它們的最基本分子卻是相同的。DNA、RNA和蛋白質等分子構成了生命的基本單位，再由細胞到組織、器官，最后器官系統組成完整的生物體。
傳統的生物學研究中，由于受到技術水平的限制，生物學家多采用低通量的生物實驗方法，其研究對象通常是一個基因或者幾個基因組成的通路。在這種情況下，實驗后的簡單觀察就可以滿足研究需要。隨著生物研究的不斷深入，積累了大量實驗數據，人們不禁想到，如何把不同的實驗結果整合起來？另一方面，隨著生物技術的發展，大量新興技術出現，產生了海量的數據。例如90年代興起的基因芯片技術，單張芯片就可以測定成千上萬個基因在某一狀態下的表達情況。1990年啟動的人類基因組計劃更為生命科學的研究提供了海量的序列數據。面對如此多的數據，以前依靠生物實驗研究單個或幾個基因的方法很難再適用，生命科學、統計學、計算機科學和信息科學等若干學科的交叉學科――生物信息學應運而生。生物信息學以計算機、統計、模式識別等方法為手段，以生物數據為研究對象，通過對大量生物數據的儲存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識[1]，從而最終揭示蘊藏在核酸序列和蛋白質序列中的信息，對了解生命活動的基本規律出貢獻。
二、生物信息學在生命科學研究中的作用
作為一門新興的學科，大家對生物信息的作用并不十分明確。很多人認為生物信息學只是為實驗科學服務。從廣義上講，這種說法也不無道理，但是生物信息學并不是實驗科學的附屬品，與生物實驗一樣，它也是解決生物問題的一種手段。為了解決生物問題，生物學家依靠的是實驗臺，生物信息學家依靠的是計算機。
在生命科學的發展過程中，以分子生物學的產生為界，可以分為傳統生物學和現代生物學。傳統生物學和現代生物學取得的成就為生命科學的發展做出了巨大貢獻。人類基因組計劃啟動以來，人們一度認為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測定清楚，生命的遺傳奧秘就會顯露無余，但是真實的情況遠不像想象的那樣簡單。人類的個體發育開始于一個單細胞受精卵，受精卵經過一系列的細胞分裂和分化，產生具有不同形態和功能的細胞，不同細胞之間相互作用構成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬多個基因，但是在單個細胞當中，同時起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定階段起作用，有些基因只在特定組織起作用。只關心某個基因或蛋白的功能是不夠的，因為在不同時空條件下，同一個基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個復雜的系統，其表型和功能不僅體現于基因數量和序列的不同，更體現在基因、蛋白以及其他生物分子之間的相互作用之中。因此，把研究對象當成一個整體，系統地分析內部的相互關系尤其重要。但是無論是傳統生物學還是現代生物學，都是一門實驗學科，生物學的發展中缺乏一種系統思想。生物信息學可以從大量生物數據中提取有意義的生物知識，通過對已有數據的總結，進一步推測生物體的某些性質和變化趨勢，生物信息學為大量生物數據的整合提供了可能，與生物實驗一樣，是生物研究中的一種重要途徑。
三、生物信息學學生的培養
生物信息學是一門交叉學科，要求學生具有較好的分子生物學、計算機科學、數學和統計學素養，目前國內只有少數幾個學校設立了生物信息學本科專業，大部分的學生都是進入研究生階段才開始生物信息學的培養。在進入生物信息學專業前，本科階段可能接受過計算機、統計學、信息學、生物學等某一方面的教育，但要進行生物信息學的研究，大多需要補充其他方面的知識。
生物信息學研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問題的基礎上，利用計算技術解決生物問題，第二，為生物學家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學生的生物知識較少，但是對于各種計算方法的原理和使用非常熟悉，對于這類學生的培養，第二類問題比較適合他們入門。在生物信息領域，有很多經典的分類問題。這些問題已經明確了分類目標，并且大都有通用的數據集。但是這類工作也受到了生物學家的質疑，因為大部分工作都是把已有的經典算法用在生物數據上，由于對生物問題不夠了解，最后成為只有做生物信息的人才看的方法。這也在一定程度上導致了部分生物學家對生物信息存在偏見，認為生物信息就是提出新算法，做一些數據庫。要想真正讓生物學家認識到生物信息學的重要性，就要以解決生物問題為根本出發點，即使是做預測方法，也要建立在解決生物問題的基礎上。做出更好預測方法的關鍵是深入理解生物問題并抓住關鍵特征。舉個例子，要把男生和女生分開，我們可以根據很多特征，比如身高、體重、頭發長短，雖然大多數情況下來說，男生比女生高、比女生重、比女生頭發短。但是只基于這些特征還是會造成很多的分類錯誤，因為這些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據性染色體來分，那正確率的提高就非常顯著了。在預測問題中，利用五花八門的方法并不是關鍵，如何能夠對生物問題深入了解并找到關鍵特征，才是最主要的。
作為一門新興的學科，大家對生物信息的了解還很少，很多人對它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可見生物的重要性。所以，在生物信息的研究過程中，對生物問題只限于表面地理解，勢必不能做出好的工作。只有對生物問題有了深入了解，才能發現其中的問題。能夠找到值得做的問題，可以說工作已經成功了一大半。當然，解決問題過程中也會有很多困難，比如發現了值得研究的課題，但在解決的過程當中發現某些數據無法獲得，或者某些技術超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒有其它變通的辦法可以解決問題，如果經過慎重的考慮都無法找到，就要果斷的放棄。這里要強調一定要慎重考慮，不能遇到一點困難就放棄。
相比理工科背景的學生，生物背景的學生有著扎實的生物學知識基礎。但是如果是從本科階段直接進入生物信息學，由于還沒有進行過實驗操作，他們對生物問題的理解也很難非常深入。不管是理工科背景還是生物背景的學生，豐富的生物學知識都是進行好的生物信息學研究的前提。在培養學生時不可忽視對其基礎生物學知識的傳授和教育，并適當引導其對生物學問題的思考。生物學問題可以很大也可以很小。大的生物學問題任何一個懂得基礎生物學知識的人都可以提出，但也是最難解決的，比如到底是什么改變使細胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復雜疾病是如何發生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學問題就是各自領域的具體研究課題，比如表觀遺傳學領域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達調控領域的轉錄起始頻率是如何決定的，RNA領域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領域新發現的修飾如何調控蛋白的功能等等。在腦中提出并試圖思考一系列大大小小的生物學問題是對學生培養目標的第一步。這些問題的產生的前提是對生物學知識的熟悉掌握。然而在對學生培養的過程中沒必要也不可能告訴他們所有的知識，生物學知識教育的原則是為他們打開門，當他們思考問題的時候知道去哪里找到相關的知識。
另一方面，只有生物學基礎知識和問題是不夠的。很多問題在生物信息學產生之前就存在了，傳統的方法無法帶給人們問題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問題。生物信息學的產生無疑提供給人們另一種思考生物問題的方式，為一些經典問題的解決提供了可能。例如最近的大規模的腫瘤基因組測序和分析使我們發現了很多新的腫瘤相關基因[2]。對于生物背景的學生，在教學中要把這樣的例子介紹給學生，生物背景的學生在理解信息學理論方面會存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過程。但是至少要讓他們知道這些方法的基本原理，還有在什么情況下使用。這樣在以后的研究中遇到類似問題才能想到應該選擇什么樣的信息學工具去解決，在具體應用過程中加深對整個過程的理解。生物背景的學生如果想成為生物信息學專家，只會應用是不夠的，補充一些計算機、統計、信息方面的基礎知識是必不可少的。
生物信息學是一門仍處在快速發展之中的學科。還沒有一本教材能夠滿足生物信息學教學的需要，生物信息學立足于分子生物學、模式識別、計算機科學與技術、數學和統計學等學科，所以學生要先對這些學科的基本概念和系統有一個較為全面和直觀的認識，為日后的科研打下堅實的基礎。另外，培養過程中要包括大量的實例介紹，對一些重要的應用還加以詳細解剖，使得同學們不再僅掌握理論，而是能夠學會如何在實際工作中靈活應用這些理論。在此基礎之上，向同學們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關的學術報告，讓同學們能夠切身感受到學科發展的前沿，培養學生的創新能力。21世紀是生命科學的時代，也是信息科學的時代。生物信息學在這樣的歷史條件下產生并壯大，它作為多個領域的交叉新興學科，對生命科學研究有著巨大的推動力。生物信息學是一門應用性非常強的學科，也是一門非?；钴S的前沿學科，良好的教學效果必須以先進的內容體系為基礎，我們應時刻注意以科研促進教學，教學科研相長，使教學研究達到更高的水平。
[參考文獻]
[1]蔣彥等.基礎生物信息學及應用[M].北京：清華大學出版社,2003
