生物學習論文范例

［摘要］本科生科技創新能力培養成為當代教育的首要任務。生物相關專業是以實驗驗證和探索為基礎的學科，科技創新來源于實驗技術積累和思路的創新，提升學生實驗技能成為培育創新生物科技人才的基礎。本科實驗課教學是提升本科生實驗能力的基礎課程。對創新型人才的培養有重要的促進作用。圍繞加強生物學科專業本科實驗課教學提出幾點感悟和思考，重點從基于實驗培養科技創新能力、實驗課教學的啟示和意義、科技論文閱讀與寫作等方面進行闡釋。

［關鍵詞］生物專業；本科生；實驗課；科技創新

創新是引領國家發展的第一動力，創新驅動實質是人才驅動。“十三五”是我國全面建成小康社會的決勝階段，也是進入創新型國家行列的沖刺階段，大幅提升科技創新能力，本科教育是關鍵。創新能力和科學研究素養的培養是當代高等教育的一個重要方面。對于生物學科相關專業的學生，能讀寫科技論文是學習生涯的一個重要階段。生物學科是一門由許多實驗組成的驗證性和探索性的學科。除了開展一定的理論教學外，還開設大量的實驗課教學。實驗教學是對理論課教學的重要補充和完善，特別是將難以理解和記憶的知識點進行實驗驗證，最終通過實驗報告撰寫方式完成這部分內容的學習，促使學生更好地掌握理論課的關鍵知識點。

一、科技創新離不開實驗的探索

偉大的物理學家牛頓曾經說過：如果說我看得比別人更遠，那是因為我站在巨人的肩膀上。他認為自己所取得的科研成果都是在前人研究的基礎上獲得的。培養具有科技創新能力的大學生，不光需要他們掌握扎實的科學知識，也要求他們學會閱讀文獻，從學者和科學家的研究中獲得最新最前沿科學信息，學會對知識的總結、篩選、查漏補缺，最終建立自己的知識體系。通過學習提出創新思路，并通過實驗去驗證，最后建立創新的方法或理論，才能實現創新。國家提倡大眾創業、萬眾創新，要求大學生不僅要具備扎實的專業知識，更需要提高實踐探索能力，這樣才能不斷創新和創造價值。實踐是檢驗真理的唯一標準。通過實驗課對理論課的知識進行驗證，提高學生的認知和動手能力，促進學生積累經驗，才能為以后的科學創新素養奠定基礎?？萍嫉膭撔潞桶l展，離不開基礎科研和實踐，實驗課是培養和提高本科生科研素質和興趣的重要途徑。

二、實驗教學的目的和意義

（一）實驗課的意義

摘要：文章在闡述相關背景的基礎上，首先從優化教學內容、創新教學模式、改革考核方式三個方面提出了醫學研究生分子生物學課程模塊化教學改革路徑，然后對醫學研究生分子生物學課程模塊化教學改革進行了反思。

關鍵詞：模塊化教學；醫學研究生；分子生物學課程

研究生教育肩負著培養高層次人才的重要使命，其中醫學研究生教育是培養高層次醫學人才的重要途徑[1]。分子生物學是在分子水平上研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的一門新興邊緣學科。作為一門對醫學研究生十分重要的公共基礎課程，分子生物學課程在醫學研究生教育中占有非常重要的地位[2]，且在醫學研究生課程學習與科研工作的銜接中發揮著重要的橋梁作用[3]。而加強分子生物學課程的教學改革，可提高醫學研究生教育的質量，對培養具有創新意識和實踐能力的高素質醫學人才具有重要的現實意義。分子生物學課程內容豐富、知識點多、信息量大且更新速度快，尤其是其具有的交叉性、復雜性和微觀性特點，使醫學研究生的學習存在一定困難。同時，在醫學教育改革要求壓縮課時的大背景下，醫學研究生往往存在之前所學的分子生物學知識不系統、基礎不扎實，且操作技能欠缺等問題[4]。另外，伴隨研究生招生規模擴大，生源結構呈現多元化趨勢，醫學研究生的專業基礎、專業背景及研究方向差異較大[5]。加之醫學研究生分子生物學課程傳統教學以講授為主，學生自主學習、團隊交流討論的機會較少，導致學習興趣不高，教學效果不理想[6]。對此，改革教學方法和手段，充分利用網絡教學平臺和資源，在傳統教學中融入現代教學模式，強化醫學研究生主動獲取知識的能力，是廣大分子生物學課程教師的必然選擇。模塊化教學是指將課程內容的知識點與相關的知識點組合起來，形成知識模塊，進一步按照程序模塊化的構想和原則設計教學內容、組合知識模塊的一種教學模式。其具有針對性、靈活性和現實性等鮮明特點，受到教師的廣泛關注[7]。下面本文擬對醫學研究生分子生物學課程模塊化教學改革加以探索，以便調動醫學研究生的學習積極性和主動性，進而提升教學質量。

一、相關背景

分子生物學作為生命科學的前沿學科，其理論和技術廣泛滲透到了醫學的各個學科領域[8]。而掌握分子生物學的理論和技術，將有助于醫學研究生深入揭示疾病發生發展的機制，有效開展疾病的預防、診斷和治療研究。國內諸多高校及其教師采取多種舉措對醫學研究生分子生物學課程教學進行了一系列改革，取得了良好的效果，并在培養醫學研究生的科研思維和創新能力方面發揮了重要作用，但仍存在一些值得改進之處。一是醫學研究生分子生物學課程內容來自指定教材，導致學生不能緊跟學科前沿，影響了創新能力的培養。二是醫學研究生分子生物學課程教學手段單一，仍以傳統講授法為主，難以調動學生的學習積極性，教學效果不理想。三是醫學研究生分子生物學課程理論學時多，實踐操作課時少，不利于培養學生的動手能力。因此，教師有必要精選教學內容，改革教學方法，提高教學質量，以滿足當今創新型醫學人才培養的需要。筆者所在學校醫學院生物化學與分子生物學教學團隊自2005年以來一直承擔著醫學研究生分子生物學課程教學工作，且早期教學主要采用講授教學法（Lecture-BasedLearning，LBL）。LBL是指教師通過語言表達、講解、講演等形式系統地向學生傳授知識的方法[9]。LBL注重短時間內知識的“灌輸”和理論的傳授，完整性、系統性和條理性強，但教學形式枯燥，學生學習時比較被動。同時，最初采用的考核方式是從小論文、期末考試及出勤率方面進行考查，應試現象較嚴重，導致學生學習興趣不高，合作意識欠缺。為了培養學生的合作意識，教學團隊于2014年在醫學研究生分子生物學課程教學中實施了基于團隊的教學法（Team-BasedLearning，TBL）。TBL是一種以團隊協作為基礎、教師引導與學生討論相結合的教學方法[10]。TBL注重培養學生的創造性、靈活性和實踐性等能力[11]。教學團隊發現，TBL提高了學生的探究意識，促進了師生間的交流，但獲取的知識系統性欠佳[12]?；诖耍虒W團隊將LBL與TBL整合教學法用于醫學研究生分子生物學課程教學，這樣雖然能夠讓學生的知識掌握比較全面，也有助于學生合作意識和探究意識的培養，但實踐能力和創新能力的培養仍有待加強[13]。案例教學法（Case-BasedLearning，CBL）是一種通過在教學過程中引入適當的案例，由授課教師指導學生經過預習、討論、總結等，最終高效掌握相關理論知識的教學方法[14]。CBL能調動學生的積極性，使學生自主提問和解答，強化學生分析和解決問題的能力。據此，為了培養學生的實踐能力和創新能力，教學團隊在前期教學的基礎上，將分子生物學的基礎理論、基本技術、研究進展與主要應用有機結合，聯合應用LBL、CBL、TBL及主題演講等多種教學方法，開展模塊化教學，力求提高醫學研究生分子生物學課程教學質量。

二、醫學研究生分子生物學模塊化教學改革路徑

（一）優化教學內容

摘要：隨著精準醫學在臨床的推廣，分子生物學理論知識和實驗技能對醫學類研究生的重要性與日俱增。而飛速發展的分子生物學學科使該門課程信息爆炸式積累，使本來分子生物學基礎就偏弱的普通醫學院校醫學類研究生無所適從。本研究通過抓住分子生物學學科基本原理，結合新近研究成果，采用翻轉課堂的教學模式，結合形成性評價，培養醫學類研究生獲得抓住本質，用科學思維去解決分子生物學課程學習和未來科學研究中遇到的問題的能力，提升其科研素養。

關鍵詞：分子生物學技術；翻轉課堂；形成性評價；課程設計；教學改革

2015年1月30日，美國前總統奧巴馬在推出“精準醫學（PrecisionMedicine）”計劃，美國正式啟動基于個體化基因組學研究，通過利用個人基因信息為癌癥及其它疾病患者制定個性化醫療方案的全新治療模式[1]。隨后各國紛紛效仿，投入動輒數億的資金，開展進準醫學研究。目前國內三甲醫院基本上都建立了精準醫學診療中心，精準醫療已然成為當前醫療行業發展的一個重要方向。精準醫療的快速推進得益于分子生物學的飛速發展。分子生物學作為一門研究核酸等生物大分子的功能、形態結構特征及其重要性和規律性的學科，隨著DNA雙螺旋結構模型的提出，開啟了全新的篇章[2]。而以CRISPR/Cas9技術為代表的精準基因編輯技術的發展和應用，則使基因治療的臨床應用變得觸手可及[3]。技術的發展倒逼臨床醫生和醫學生及時更新知識，提升技能。同時也要求醫學院?！斗肿由飳W技術》等相關課程適時改革，適當引入翻轉課堂[4]，合理運用學習通等APP，促使線上線下有效補充[5]。通過深度融合理論與實驗教學[6]，促進理論知識與科研能力相結合[7]，引導學生主動擁抱變化，適應未來。

一研究生《分子生物學技術》教學面臨的困境

目前，《分子生物學》課程在普通醫學院校的醫學類專業本科階段的獨立開課率并不是很高，大部分醫學院校都合并在《生物化學與分子生物學》課程中開展教學。在《生物化學與分子生物學》課程中，生物化學部分作為傳統的經典內容，常常會格外受寵，而分子生物學部分可能會受到有意無意的忽視。更遺憾的是，在應教學改革要求壓縮課時大背景下，分子生物學部分往往首當其沖。在這種培養模式下，普通醫學院校醫學類本科生的分子生物學知識通常不夠系統，理論基礎不夠扎實，操作技能更是普遍欠缺。這導致了他們進入研究階段學習時，面對海量更新的分子生物學知識時如臨大敵，無從學起。再加上研究生課程學時偏少，這對他們而言，無疑雪上加霜。筆者從事研究生《分子生物學技術》課程教學五年余，對當前普通醫學院校醫學類研究生分子生物學基礎薄弱，《分子生物學技術》課程學時少的教學困境深有感觸。經過深入思考，我們制定了36學時的《分子生物學技術》課程改革方案，將理論與實驗充分整合優化，具體情況見表1。

二《分子生物學技術》課程設計思路和實施方案

《分子生物學技術》課程改革的指導思想是提綱挈領，掌握分子生學核心理論，理清分子生物學基本脈絡，深度結合具體實驗操作，促進理論與實踐相結合，培養普通醫學院校研究理清思路、提出問題、思考問題并解決問題等綜合能力。基于以上指導思想，《分子生物學技術》課程設計了三個部分的教學內容，第一部分包括4學時的核心理論課，以理論講授為主，對分子生物學學科的基本理論中心法則進行充分的講解，理清DNA、RNA和蛋白質三者之間的關系和遺傳信息流動的方向。講授過程中注意多采用啟發式教學，引導學生思考遺傳信息傳遞方向是否可逆，中心法則是否完美，有沒有諸如蛋白質能否進行自我復制（朊病毒）和遺傳信息能否從蛋白質向RNA流動等問題，鍛煉學生打開思路，感受到達學科邊界的感覺。在啟發科學思維的基礎上，獲得一定量的有用蛋白為問題，引導學生根據剛剛掌握的遺傳信息傳遞理論進行思考，獲得獲取目的基因，構建重組表達載體，蛋白質的重組表達和分離純化，以及表達產物的分析鑒定等系列內容。根據思考內容進行將學生分成3個組，分別負責相關內容，分工合作，查閱相應的實驗技術方法并比較，了解其原理及應用范圍，為翻轉課題做好準備。第二部分包括6學時的翻轉課堂，每次課2學時，分別由各個小組對各自負責的內容進行匯報，之后開展討論，在充分了解和比較各種實驗方法原理和優缺點以及應用范圍的基礎上確定后續實驗開展采用的具體方法。每次課結束前任課老師對每個小組的PPT匯報情況和討論情況進行點評，必要時做適當的補充。經過該部分翻轉課堂的學習，同學們都清楚接下來的實驗課的全部內容，這對第三部分課程的開展非常有利。第三部分包括26學時的綜合實驗，需要在三到五天內相對連續地開展完成。根據不同學校的條件，可以2~3人組成一個小組開展實驗，但要求每個小組成員都進行所有操作，全程參與菌種復蘇、保菌、感受態細胞制備、質粒提取、重組質粒構建、酶切鑒定、轉化、陽性克隆子篩選、蛋白表達、分離純化、SDS-PAGE和Westernblotting檢測等過程，過程中組內成員如果某些步驟出現問題可以借用其他成員地實驗材料繼續開展實驗。條件允許的情況下，小組間可采用不同地基因序列，使整體實驗內容進一步豐富。

摘要：《生物化學實驗》既是眾多生命學科中的基礎實驗學科，同時也是前沿學科，它既與理論知識關系密切，又有自己的規律和獨特之處，在生命科學相關專業的本科生培養環節中不可或缺。但如今的生化實驗課程因種種原因存在許多弊端，在一定程度上阻礙了學科的發展和人才的培養。本文將對生化實驗課程的變革和創新展開討論，希望對該課程的改革提供一些思路。

關鍵詞：生物化學實驗；課程改革；創新

21世紀是生命科學的世紀，對于生物學科這樣一門以實驗為基礎的學科發展而言，尤其需要大量具有創新意識、創新能力的本科生作為基礎人才的儲備。生物化學作為生命科學專業重要的專業基礎課，其發展迅猛，是21世紀生命科學領域的領先學科[1]。它與分子生物學共同形成了生命科學的語言，是生命科學領域的世界語言[2]?！渡锘瘜W實驗》是生命相關學科中重要的基礎學科，同時它也是發展極為迅速的前沿學科。它既與理論知識關系密切，同時又具有自己的規律和獨特之處。實驗課程是以現有的理論為前提和基礎，通過親自動手實驗，得出所需要的結論。它不僅是理論知識的補充和延續，更是發現新知識的最佳途徑。但如今的生化實驗課程卻存在種種弊端，在一定程度上阻礙了學科的發展和人才的培養[3]。比如，受傳統教學思想的嚴重影響，實驗課程的內容包含了較多的理論知識和教師的講解，少了一些創新性和探究性；驗證性實驗課內容安排過多，缺少綜合性和設計性的實驗內容；實驗內容及實驗方法過于陳舊，與科學研究前沿嚴重脫節等等。這就使得學生的自主思維受到了較大的限制，阻礙了他們對實驗過程和結果的思考及分析，不利于培養學生的創新和科研能力。因此，為了滿足培養研究型和創新型人才的需求，就需要高校在本科階段的生化實驗教學中進行實驗課程內容和形式的改革，更好地與科學研究的前沿接軌。

1課程體系的改革

上?？萍即髮W是一所新興學校，學校致力于培養科技創新創業人才，積極投身高等教育改革。課程體系的合理設置是一門課程成功的關鍵，因此依據學校的辦學宗旨，作為理論課程的重要輔助和支撐，我們首先在課程體系方面做出了相應的改革。當然，創新的前提是取前人之精華，去前人之糟粕，所以我們仍會延續傳統實驗教學的優勢。比如，與理論課的緊密聯系性。作為生物化學理論課程的重要輔助學科，生化實驗課程需要與理論課緊密結合，以達到鞏固學生理論知識的目的。我們在課程大綱確定初期，會按照理論課程的教授內容及課時進度，對實驗課程進行相應的內容設置。同時，為了實驗課程能夠緊跟科學研究的前沿，每年我們都會與負責教授理論課程的任課教師進行討論，優化實驗課程大綱，對于其中一些不夠完善的實驗進行修改或刪除，并相應地增加其他更為合理的實驗。傳統高校的生化實驗課程體系單一，通常會配合理論課在一到兩學期內完成，集中學習一些基本的實驗技術[4]。一方面學生理論基礎較弱，不能完全理解個別綜合性實驗的原理，只能學習一些基礎簡單的實驗；另一方面，這種課程安排會讓學生在低年級時突擊接受大量的實驗技術，到了高年級，學生真正開始運用所學實驗技術完成課題的時候，往往發現由于間隔時間較長，一些基本的實驗技能早已生疏。為了避免上述情況的發生，相較于傳統高校，我們將生化實驗課的課程體系進行了較大幅度的調整(表1)。從表中不難看出，我們的生化實驗課程設置有著完善的體系，學生從入學到畢業將接受完整的實驗課程體系的培訓。首先我們會在大一學年的第二學期安排一門實驗理論課《現代生物學基礎實驗理論》。課程主要涉及到八大類實驗技術：離心技術、電泳技術、PCR、測序技術、顯微鏡技術、細胞培養、免疫技術及模式動物。通過該課程的學習，學生能夠系統掌握現代生物學實驗室常規實驗技術理論及原理，把握生物學技術發展的趨勢和最新動態；使學生能夠將書本上的理論與身邊的科學相結合，初步培養學生科學思維的能力。經過學習，學生可以在真正的實驗課開始之前，對基本的實驗原理有所了解，這樣可以大大提升實驗課課堂的學習效率，無需再贅述實驗相關的基本知識。隨后我們將實驗課程設置為初、中、高級三個階段。初級實驗課程與傳統高校相近，在大二與理論課同步完成，主要進行生物化學基本實驗技能的培訓，表2列舉了部分初級實驗內容；中級實驗在大三完成，讓學生綜合運用學過的實驗技術完成科研上常用的較復雜的實驗項目，如免疫印跡分析(WesternBlot)、酶聯免疫吸附測定(Eli-sa)、蛋白質純化等，具體課程詳見表3。課程進行中會讓學生對實驗中的某個環節進行自主設計，初步對學生的創新性思維進行訓練；高級實驗安排在大四，會提供一些小課題供學生選擇，學生獨立進行前期文獻查找及實驗方案設計工作，最后按自主設計的實驗方案完成課題并提交論文。學生經過這樣一系列實驗課程的培養，對科研過程有了更深層的理解。不僅掌握了基本實驗技能，還逐漸形成了完整、嚴密的科研思維體系，為他們今后繼續深造打下了堅實的基礎，達到培養具有創新精神和科研能力人才的目的。

2課程內容的創新

我們在《生物化學實驗》課程的內容上積極尋求突破和創新，摒棄傳統高校仍在使用的較為陳舊的實驗教材，為學生量身打造實驗講義。增加綜合性、設計性、創新性的實驗內容，希望能夠在培養本科生基本實驗能力的基礎上加大對科研及創新能力的培養力度，充分發揮學生的主觀能動性，激發學生對該學科的自主學習興趣和研究激情。另外，我們力爭將獨立的實驗課程串聯起來，幾次小實驗可以形成一個完整的綜合性實驗，讓學生對科研中常用的復雜實驗有所了解并分步掌握。舉個例子，蛋白質是生物化學課程中最重要的一類大分子，關于蛋白質的實驗有很多，比如蛋白質的提取、純化、含量測定、定性及定量檢測等等[5]。我們會將蛋白質類的實驗集中在幾周內進行，從提取開始，每步的產物留存進行下步實驗，幾周之后，學生最終會利用SDS-PAGE和考馬斯亮藍染色法將提取純化后的蛋白質進行半定量檢測。除了蛋白質類實驗，我們在核酸、脂類、酶類等實驗中都會有這樣的課程設計。通過一系列實驗的訓練，學生學到的不再是零散的和不相關的獨立實驗，而是一套科研中常用的完整的綜合性實驗。其次，我們在教學中涉及到的實驗方法、儀器、材料等都會盡量采用目前科研中最常用的，這樣可以讓未來有意繼續深造的學生學到更多有用的知識和實驗技能，從而更快速地融入科研生活。仍然以蛋白質實驗為例，早期的蛋白質電泳所用到的聚丙烯酰胺凝膠多數需要自行配制，但隨著科研服務行業的興起，目前很多高校及研究所都已經開始使用市售的預制膠，以避免自制凝膠的不穩定性和不可重復性。因此，我們除了會安排課程讓學生學習如何制備PAGE凝膠之外，還會同時為學生提供市售預制膠進行電泳實驗，讓學生在掌握基本實驗技能的基礎上，還能與科研前沿的最新信息和知識接軌。

摘要：環境微生物學是一門具有較高應用能力和實踐能力的專業基礎課，在許多的污染治理和污染修復技術中起到理論基礎的作用。環境微生物學包括理論教學和實驗教學兩部分，二者相輔相成。實驗教學是理論與實踐相結合的紐帶，可以使學生深刻理解理論知識，加強動手操作能力，提高分析和動手解決問題的能力。

關鍵詞：環境微生物學；教學改革；探索

環境微生物學與環境相關的專業基礎課相互協調，互相補充，通過利用微生物與環境間的相互關系和作用規律去研究和解決環境問題。我校屬于應用型人才培養特色學校，所設專業大多數屬于應用型專業，故我校的課程發展以及專業發展需要結合自身情況，通過教學實踐對環境微生物學模式進行探索。

一、不同的方法相結合

現在的教學大約可以分為兩種。一種是傳統教學方法，這種模式下教師向學生講解知識主要通過書本、板書等形式，雖然在教學中發揮了很好地作用，但一些圖像資料不能展示出來，學生不能有效地參與到課堂中，阻礙了發散思維的開拓。另一種是現代化教學方法，將計算機多媒體和投影幻燈、動畫等教育技術手段引入課堂，有著信息量大和生動有趣的教學效果，但授課知識點的增大易使學生跟不上教學的思路。因此，應該根據教學內容靈活選擇，使兩種教學方法相互補充和結合。比如：可以用投影儀代替部分板書，將重點難點用板書一邊書寫，一邊利用幻燈片、動畫等形象生動的方式輔助學生理解和加深記憶；最后還可以利用板書歸納總結，幫助學生從整體上掌握，從而使知識完整化、脈絡化。

二、理論教學的補充———實驗

環境微生物學對實驗課的要求具有很強的操作性和技術性，實驗課的開設將對理論課是一個很好地補充。大多的理論課易造成學生被動學習的局勢，這種局勢發展下去只會使學生對上課越來越厭倦；然而實驗課與理論課卻是完全不同的，在實驗課上需要學生自己先掌握好之前的理論內容，懂得原理，然后自己動手進行實驗操作，這就需要學生在遇到不懂的問題時能勇于提問，如此一來，學生對知識的掌握將會更加牢固。如對微生物“肉眼不可見”的特點對學生進行講解時，是需要在實驗課上通過顯微鏡的使用對其放大才能“可見”。實驗課應該與理論課相呼應著開課，將理論與實驗緊密地結合起來，會讓學生更加直觀的學習和理解所學的知識，使所學知識能夠長時間印在腦海中，從而使學習的興趣得以提高，也使被動學習的局勢得以改變，進而使得學生學習的積極性和主動性能夠有效調動起來，從而更好地學習和掌握該門課程理論知識。

摘要：“小實驗”既具有實驗課的特征，也是一種全新的教學方式。即把實驗引入科學課堂教學中去，達到實驗的隨堂化。美國對小實驗的研究較早，現流行的美國小學科學教材——《科學啟蒙》中就有小實驗的設置，但國內對小實驗的研究還較少，更沒有將小實驗應用到小學科學課堂上去，缺乏具體的小實驗教學案例的研究。本文簡述實施“小實驗”的教學思想和重要意義，對小學科學教學具有指導意義。

關鍵詞：小實驗；小學科學；科學素養

生物學是研究生命現象和生命活動規律的一門學科[1]。20世紀60年代以前，生物學課程的內容是教授學術性的生物學知識。60年代初，生物教學主要是培養學生的科學探究能力和科學探究態度。在教學形式上，開始強調實驗和啟發式的方法[2]。從英國科學家虎克用自制顯微鏡觀察植物細胞，到達爾文的《物種起源》；從奧地利學者孟德爾的遺傳定律，到美國生物學家摩爾根“基因位于染色體上”的假說；再到今天的DNA分子結構和功能的揭示、動物體細胞克隆、人類基因組計劃等。每一個生物學結論無不是通過各個科學家經過大量實驗得出來的。可見，生物學科不僅僅是一門自然學科，更是一門以實驗為基礎的學科。在小學科學生命科學領域即生物課程，更應突出其實驗的重要性?！缎W科學課程標準》權威闡述了小學科學課程的性質：小學科學課程是一門基礎性課程、實踐性課程、綜合性課程。生物課程的學習要在保證達到知識目標的前提下，進一步提升學生的生物科學素養[3]。把實驗作為一種教學技術手段，讓學生通過實驗的學習，重溫生物科學家們的探究歷程，體驗生物學的奇妙，驗證前人得出的結論并在此基礎上創造出新的發現[4-5]。并把實事求是的精神帶到生活中去。但是傳統實驗的講解，一般是教師先講完理論知識，再讓學生到實驗室進行實驗，這樣的實驗教學設計費時費力，學生實驗技能以及科學素養的提高是一個長時間的培養過程，短時間內并不能有到很好的效果。況且有的學校師資力量有限，根本就不允許學生進行實驗操作，更不要說提高學生的實驗技能和科學素養了?；谛W科學課程的基本性質以及小學科學教學現狀，本人提出“小實驗”的運用，以此來改變小學科學教學現狀。美國關于小實驗的研究已十分成熟，現流行的美國小學主流科學教材中就有小實驗的設置。美國主流的小學科學教材《科學啟蒙》分為三個領域：《地理科學》《物質科學》《生命科學》其中《生命科學》，分為1—6六冊，每冊包含A，B兩個單元。教材中實驗類型的設置十分豐富包括：探索活動、小實驗和探究技能培養三個板塊。第1、2冊中只有“探索活動”的設置，且主要以觀察、分類為主。3—6冊中，除“探索活動”外還增加了“小實驗”和“探究技能培養”兩部分，總計144個實驗（如表1）。由表1可知數量最多的為探索活動，平均每個單元有7個，并且隨年級增高探究活動從觀察、分類到驗證性探究實驗，3-6冊中除探索活動外還包含小實驗和探究技能，其中小實驗是為了回答學生關于事物“怎么了”“是什么”“為什么”等問題而設置的一類需要動手操作的小型活動，共有40個，占實驗總數的27.8%。涉及的形式有：觀察、觀察與推斷、對比與研究、構建模型、實驗與調查、處理與解釋數據的活動、分類與預測、分析信息、運用概念等。這些活動設計的共同特點是器材簡便、方便操作、在家里或者在教師的幫助下即可完成[6]。雖然“小實驗”在美國的應用已相當成熟，但是縱觀我國小學科學教學，至今未進行系統的“小實驗”的設置。不僅如此，國內各大期刊以及全國各大高校關于“小實驗”的研究論文少之又少。在中國知網中搜索關于美國小學科學教材“小實驗”的尚沒有相關研究論文。因此，如果將“小實驗”引入小學科學教學當中，同樣會提高課堂效率，達到事半功倍的效果。

一、小實驗的理論意義

“小實驗”本身具有兩層含義。首先，符合實驗的特征，具有純理論課不具有的優勢。其次，“小實驗”也是一種全新的教學方法，一改以往課堂上教師枯燥的講解，而是將學生放在第一位，把實驗教學法引入科學教學中去，讓學生這一主體觀察總結。這樣不僅極大地提高了學生的學習興趣，也豐富了科學課堂的教學內容，讓科學教學在一種歡樂、愉快的環境中進行?！缎W科學課程標準》中指出《標準》的設計面向全體學生，著眼于學生全面發展和終身發展的需要。“小實驗”教學突出教師的主導作用，充分發揮了學生的主體作用[7]。并結合實驗教學的優勢，讓學生在實踐中自主學習，不僅僅是為了讓學生學會知識，更重要的是讓學生學會如何學習。當學生邁出校園后，腦中的知識被清空，但仍然具有一種技能，那就是學習的技能。因此，“小實驗”教學符合《小學科學課程標準》的理念，更推動了“新課標”的實施。

二、小實驗的實踐意義

（一）科學素養的提升。“科學素養”由兩個詞所構成：科學和素養。《辭?！分袑茖W作出了明確的解釋：科學是運用范疇、定理、定律等思維形式反映現實世界各種現象的本質、規律的知識體系[8]。“科學素養”這個名詞最早是在1958年美國學者赫德所著《科學素養：它對美國學校的意義》一文中出現的，用來描述對科學的理解和科學在技術上的應用[9]。由于各個國家的文化背景存在一定的差異，時代的快速發展，因此不同時代、不同國家的人們對科學素養的理解也不盡相同，直到“米勒界定”的提出。他在對20世紀后半葉的科學素養進行分析后提出，公眾的科學素養包括以下三個方面：對科學知識的基本了解；對科學的研究過程和方法的基本了解；對科學技術對社會和個人產生影響程度的基本了解[10-11]。“小實驗”教學注重以學生為主體，注重學生的感受，鍛煉學生的觀察能力，讓學生在學習生物學知識的基礎上鍛煉實驗技能，符合《小學科學課程標準》中突出學生主體地位的基本理念。通過小實驗的學習，可以讓學生在日常生活中發現已學習的科學知識，并對生活中常見的現象進行科學的提問；能讀懂通俗的科學文章；能夠運用已具備的生物學知識來辨別科學信息的可靠程度，甚至可以預言一些科學現象。因此，通過小實驗的學習能夠有效提高學生的科學素養。

1生物教師教育職前職后一體化培養的必要性

生物教師教育“職前職后一體化”培養模式的構思，既是社會發展對生物專業師范教育的時代要求，又是基礎教育發展需求的客觀反映，在教師專業化背景下是一種必然。

1．1傳統教師教育弊端影響生物教師專業化發展

傳統的教師教育弊端主要體現為培養模式和職前職后教育內容的割裂和陳舊。據筆者前期對生物教師教育現狀的調研和綜合各方信息可知:生物教師職前和職后教育往往不是同一機構實施，培養方案和課程設置各自為政，且低水平重復;在我國高等教育改革大趨勢的沖擊下，高等師范院校過于注重生物學科研，輕視教師教育，與中學基礎教育相互隔閡，脫節嚴重;生物教師職后階段，教育觀念陳舊，教學方法落后，教育教學知識更新緩慢;生物教學研究前沿動態了解不夠，無法及時汲取;生物學教學研究開展的不多，有的也以理論居多，鮮有研究運用于教育實踐。此番種種，嚴重影響了生物教師專業化發展，同時昭示著旨在克服上述弊端的“生物教師教育職前職后一體化”研究與實踐的必要性。

1．2基礎教育改革趨勢促進生物教師教育職前職后一體化發展

我國基礎教育生物學科課程改革正在如火如荼的進行，教育部也于2011年制定了新版的《義務教育生物學課程標準(2011年版)》，這對生物學教師提出了新的挑戰和發展機遇。生物科學新課程教學要求培育學生生物學素養，要培育學生學會組織自主式、探究式、合作式學習，培育學生“STS”(科學•技術•社會)觀念和解決問題的能力。這要求生物學教師在教學實踐中重新審視并變革自己的教學行為，而準生物教師(生物專業師范生)則需要在職前為適應這些要求進行全方面的職前準備。無論是前者的教學變革，還是后者的職前準備，都需要對新的教育教學理念知識和技能進行更新。教師教育職前職后一體化則可以平衡這種差異，將生物教師職前與職后教育有機地整合起來，前后聯動，實現生物教師和師范生新課程教學理念知識和技能的同時更新，促進基礎教育改革的深化和完成。

1．3現代科技發展要求生物教師職前職后教育一體化

［摘要］初中以分科教學為主，學生較難從多學科視角理解生物知識，造成了某些生物知識停留在背和記的水平而無法理解和運用。文章旨在通過整合語文、數學、物理、地理等學科知識，促進學生在理解和掌握生物知識的同時，提升生物學學科核心素養。

［關鍵詞］初中生物；跨學科知識；整合應用

21世紀，人類已進入生物科學和生物技術的新時代，生物科學隨著與物理學、數學以及其他學科之間不斷交叉、滲透和融合，已經日益呈現出主導學科的地位［1］。作為生物教師，應能夠以生物學科為載體，適度進行跨學科教學，促進學生從多學科角度學習和理解生物知識。但具體如何做到跨學科知識的整合仍然是比較難解決的問題。一是教師本身是分科教學模式下培養的，自身水平有限；二是可供參考的跨學科教學的案例較少，難以指導教師進行實際教學。因此，本文擬通過一些教學案例，為初中生物教師教學中實施跨學科知識整合應用提供借鑒與參考。

一、與語文知識相整合，提高學生的語言表達能力

生物雖然屬于理科，但也需要運用語言或寫作表達。例如，在初中生物實驗探究后更多地需要學生進行討論與交流，最后得出結論。學生需要運用生物學語言準確表達自己的實驗結果，讓他人理解并與之進行進一步的探討，這樣才能使得后續的實驗探究以及交流變得更有意義。這涉及學生的語言表達能力，而該能力也正是語文學科著重培養的能力之一?？萍颊撐牡谋荣惤鼛啄陮映霾桓F，其實質就是為了培養學生的科學素養。對此，一些初中學校與時俱進，要求學生嘗試寫科技論文，但培養初中生的科技論文寫作能力并非是一個學科所能達成的，需要學科間的交融。而從學生熟悉的語文作文寫作開始入手值得嘗試。例如，在教學《生物圈中的綠色植物》和《動物的運動和行為》時，除了可將教材中“借植物抒情”和“借動物言志”模塊直接和語文學科進行整合外，還可通過寫作與語文學科進行整合，以培養學生的語言表達能力。又如，學習綠色植物后，可讓學生以《猜猜我是誰》為題目，選擇一種自己喜愛的植物進行寫作，內容包括植物的所屬種類、主要特征、生活環境和作用等。收集和展示典型的美文，讓學生通過“猜一猜”“評一評”等活動，深刻認識“生物圈中的綠色植物”。有關《動物的運動和行為》的學習也可讓學生以《我的愛寵》為題目，介紹自己喜歡的動物，內容包括動物的種類、主要特征、運動方式等。通過這樣的寫作，不僅能讓學生學以致用，還能提高他們的文學素養和語言表達能力，為科技論文的寫作打好基礎。

二、與數學知識相整合，發展學生的科學思維和科學探究能力

數學是鍛煉和提高學生邏輯思維能力的學科之一，特別是在數量關系上，能較直觀清晰地表達事物的問題。學生學習生物較數學遲，將一些生物問題轉化為數學問題，有利于學生理解事物的現象、原理等知識。例如，在學完“植物的器官”后，學生知道根可以吸水、葉可以通過蒸騰作用失水以及莖具備支持作用，但對根和葉如何通過莖進行運輸水分的過程認識并不充分。對此，教師可利用芹菜的莖做實驗材料，和學生一起測量芹菜莖的吸水速度。把芹菜莖放入裝有適量水的燒杯中，再滴加少量的紅墨水，過一段時間后觀察實驗現象并記錄實驗數據，利用單位時間t（min）內紅墨水下降的高度h（cm）來計算芹菜莖的吸水速度（v=h/t）。在實驗的過程中，教師可提問學生：“影響芹菜莖吸水速度的因素有哪些？如何設計實驗證明？”實驗裝置簡單、操作簡便，方便學生在課后重復實驗。又如，教學《病毒》一章后，大部分學生對于病毒的大小仍然只停留在一個數值上，難以想象病毒到底有多小。對此，教師可提出“如何測量注射器針頭上能容納多少病毒”的問題，并提示學生運用數學中的放大比例和周長替換的方法，設計實驗進行測量。即提示學生把針頭（大圓）的直徑放大數倍再算其面積，把病毒所占面積近似看成圓形（小圓），直徑放大相應的倍數。這樣，生物問題就簡化成“求大圓內有多少個小圓”的數學問題，即病毒數目可用大圓面積除以小圓面積來計算。通過這樣的測量，使得學生對病毒的大小有了更好的感性認識，很好地發展了學生的科學思維和科學探究能力。