运用科技论文教学、提高高中生生物科学素养

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运用科技论文教学、提高高中生生物科学素养
作者：厦门一中集美分校（灌口中学） 石进德
运用科技论文教学、提高高中生生物科学素养 厦门一中集美分校（灌口中学） 石进德 论文摘要 随着科学的不断发展和社会的日趋进步，作为基础教育阶段的学科教育，其内容也在发生变革，当前科学研究的新进展，难以及时补充到教材中，如何让学生能够全面理解科学——既理解公认的科学原理，又了解正在研究并可能发展的科学规律，培养高中学生具有科学素质、人文素质和相关心理品质的未来公民之需要，我们尝试创新生物学科教育内容和教学方法，通过将科技论文应用到高中生物教学中，及时将与生物科学相关的新知识、新成果和新应用传播给学生，以促进他们对不断发展的科学体系的理解和应用，引导学生主动学习并获取科学新知识的学习方式和学习能力，提高高中学生的生物科学素养。 关键词：科技论文 教学 高中生物科学素养 高中生物教学使用的教材或出版的生物科技书籍与生物科技新进展存在较大的时差性，如何及时将生物科技新进展及时补充到高中生物学科教学中，让学生能够全面理解科学——既理解公认的科学原理，又了解正在研究并可能发展的科学规律，提高高中生物学科科学素养，我们尝试创新生物学科教育内容和教学方法，将科技论文应用到高中生物教学中，及时将与生物科学相关的新知识、新成果和新应用传播给学生，以促进他们对不断发展的科学体系的理解和应用，引导学生主动学习并获取生物科学新知识的学习方式和学习能力。 一、科技论文的概念 所谓科技论文，即论证、描述运用科学技术，开展科学研究，获得一定科研成果的学术性文章。中国国家标准GB7713-87明确指出：“学术论文是某一学术课题在实验性、理论性或观测性上具有新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录；或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学总结，用以提供学术会议上宣读、交流或讨论；或在学术刊物上发表；或做其他用途的书面文件。”[1]因此，科技论文是以学术理论为依据，以新思想或新进展为核心，以实验数据为例证，以书面语言为载体，在内容上具有科学性、创新性、权威性，在表述上必须具有准确性、严肃性和逻辑性，它是最新科技成果和科技发展的总结。 现今，科技论文所表达的科技成果已广泛运用在各行各业，与人们的生产、生活密切联系。在高中生物教学中，结合教材的知识拓展，有效的运用科技论文，激发其探究欲望，促进学生对科技进展的认识，能提高学生的生物科学素养。 二、科技论文在高中生物教学中应用的实践与意义 （一）科技论文的选择 选择科技论文应用于高中生物教学中，篇幅不宜过大，最好在3-4页的长度。 1．选择的科技论文关键词应结合高中生物核心概念教学，以突出学生对生物学核心概念体系的掌握 高中生物核心概念是建立在一般概念、原理和规律之上的对生物学核心问题认识和理解的构建，是帮助学生理解生物学最核心的问题，使学生能够在不同层次上对生命的本质做出相对正确的解释，通过科技论文的应用，加深对核心概念的构建，强化对知识的理解和掌握，以突出学生对生物学核心知识体系的掌握，体现生物科学素养。如在细胞代谢中“光合作用、呼吸作用”等核心概念学习中，以关键词“光合作用、呼吸作用、影响光合作用、呼吸作用速率等因素”检索到《不同营养条件对金鱼藻净化作用及其生理生态的影响》、《静止和充气培养条件下光强对龙须菜光合生理效应的影响》等科技论文，下载让学生学习，拓宽视野，加深对光合作用速率、光合效率、净光合作用速率等生物学核心概念理解和掌握。 2．选择近期发表的较高水平的科技论文，确保科学性和时效性 所选科技论文要求为近期发表，角度新颖，涉及生物领域的热点话题，能体现在真实背景中的知识迁移能力，学生通过学习能获取科学性、权威性的最新科学进展。 比如，在学习杂交育种到基因工程这一知识时，为让学生了解最新的科学进展，通过文献检索发现，来自华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室和国家植物基因研究中心的研究人员日前成功克隆出了控制水稻光敏感核不育的基因pms3，这一研究成果对于加速水稻“两系”不育系的培育，促进作物杂种优势利用研究的发展具有非常重要的意义。

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同时，pms3是水稻中第一个发现并进行了功能研究的长链非编码RNA，这一结果为植物非编码RNA的功能研究打开了一扇窗。教师引导学生由此相关信息为主题，检索相关论文，通过学习，学生可以获取科学性、权威性的最新关于杂交育种和基因工程的科学进展。 3.选择的科技论文应涉及社会、生产、生活的研究，提高学生运用生物学知识解决实际问题的能力 大量科技论文的特质就是解决生产生活中的实际问题，特别是带有实验论证类的论文，其结构主要包括摘要、简介、实验材料和方法、实验结果、讨论和结论，不仅具有科学的、最新的实验技术和方法，还有翔实的实验数据，内容适合学生，让他们容易理解实验过程及实验数据和结论之间有直接关系，且有明显的应用价值或社会意义。例如，在学习“生态环境的保护”时，根据不断加剧的“雾霾”天气，我们选择了《北京一次持续性雾霾过程的阶段性特征及影响因子分析》；了解到北京地区持续性雾霾天气过程中的气象因素和气溶胶演变特征。学生结合“雾霾”天气亲身体验，加深了对“雾霾”天气的了解与科学新进展的认识，培养了学生保护环境的意识。 （二）科技论文的应用 1．学会选题和文献检索----提升获取知识能力 科技论文主题确定后，指导学生从公共媒体如报纸、公共科学杂志，比如《新科学家》、《科学新闻》或者中国知网等相关网站，采用“文献检索方法”、 “数据库检索方法”、“出版物检索方法”，使用关键词搜索，在论文期刊上搜寻合适的论文，从网站上可以浏览最新的研究、特色评论和精彩段落预览，同时，搜寻论文延伸阅读内容，比如早期原创性研究论文，进行对比阅读，培养学生“学会求知的能力”，也就是学会学习的能力、掌握认识世界的工具、学会最迅速、最有效地获取信息、处理信息和运用信息的能力，要学会广博与专精相结合，能让学生进一步理解已有公认的科学原理，亦可让学生初步认识到最新科技成果和科技发展。 2．课堂运用、理解科学新进展----提高生物学科综合素养 通过实践认识和过程转化，进一步理解生物学实验和生物科学进展。 （1)阅读论文，从中提取相关关键词，理解教材中生物核心概念----提高快速获取信息的能力及在新情境中对知识的理解、分析、应用等迁移能力 　 首先在课堂上为每位学生都复印一份论文，提出问题，指导学生们从引言部分开始阅读，然后找出如下问题的答案，通过寻找答案，培养学生快速地获取论文的信息。 ①研究的目的？研究的对象是什么？研究的结论或结果？ ②论文主体部分有哪些？每个主体部分里的主要内容？ ③研究的问题对社会或研究领域有什么影响？ 再次，指导学生阅读、合作讨论，罗列出论文中相关的生物学概念和难理解的专业名词，并尝试进一步理清生物学概念与难理解的专业名词之间的关系，通过新情境的构建，培养学生对知识的理解、分析、应用等迁移能力，为理解实验和科学进展打下良好的基础。 　（2）对实验材料、实验方法分析，尝试用通俗易懂的文字简化复杂的实验条件和方法----优化实验设计的能力 科技论文表述的实验原理和步骤等可能涉及许多生物学科的专业性或前沿性内容，对于实验材料和实验方法，可能学生会由于知识储备的原因对某些专业名词难以理解，课堂上老师简要地解释整个实验过程，引导学生理解新的实验方法和实验设计，尝试用通俗易懂的文字简化复杂的实验条件和方法，设计相关类似的实验，提高学生的实验设计能力。 （3）简化图表----提高图文转换和图表处理能力 生物科学经常以生物绘图或图表方式呈现科学研究方法或成果，在教学中尝试将论文的数据用简化的图表进行特殊处理，剔除冗余信息，并将图表与文字相结合，培养学生科学思维和习惯，提高图文转换和图表处理能力，加深对新的科学实验的理解。 3．新情境中产生并解决新问题----创新问题解决能力 科技论文运用于教学活动的过程，可以尝试组织学生发表自己对论文主要观点的看法，创造条件让学生们重复论文中的相对简单的实验，对于论文中超纲的生物学内容，鼓励学生进行自主学习，拓展学习的空间，在此基础上提炼出研究性课题，培育学生实际探究能力，在开展研究性学习过程，学生为了解相关的知识内容，必定会通过阅读报纸、网络新闻等渠道来了解最新的科学进展，对科学知识的认识逐步加深。 我们在指导学生学习《海洋微生物多样性及其分子生态学研究进展》一文时，针对论文中超纲的生物学内容，学生在新情境中产生新问题、提炼出研究性学习课题 “杏林湾微生物研究”，通过项目查新，了解、学习微生物研究方法，经历了“题目（问题）的产生→查新→ 验证→ 研究→ 结果”过程，借助中科院城市环境研究所实验室，在专家引领下，针对特定水域，转换思维角度，在微生物生态研究中探索新方案，利用最新的环境微生物学研究16SrDNA测序和PCR克隆等基于DNA水平上的非培养的方法对杏林湾特殊性“城市化海水（含盐0.3‰左右）”细菌群落组成、结构与多样性展开研究，并尝试构建杏林湾分离细菌系统发育树，探究微生物群落结构作为指示生物在水质预警中的作用，通过调查研究和理化分析对杏林湾水体的水质状况和安全系数进行评价，为景观水体的水资源保护与安全管理提供理论依据和基础资料，为新型微生物资源开发提供一定参考，尝试为杏林湾水库的科学管理提供参考信息和建议。 在这个活动中，培养了学生解决实际问题和实验探究能力，学生主动参与研究，其中有位同学入围全国明天小小科学家评选活动全国200强，教师由此衍生设计的《杏林湾微生物群落组成及多样性研究》科技教育活动方案也在第29届厦门市青少年科技创新大赛中获奖，在提高学生开展研究性学习课题研究水平的同时，将促使学生更主动的了解、利用生物新技术、新产品、新方法，开拓视野，提高生物科学素养。 综上所述，将科技论文应用于高中生物教学中，可及时将与生物学相关的新知识、新成果和新应用传播给学生，促进了他们对不断发展的科学体系的理解和应用，在收集和检索与学习相关的科技论文时，培养了学生信息收集、处理能力，提高高中学生的生物学科学素养。 参考文献 [1] GB7713-87科学技术报告、学位论文和学术论文的编写格式 [Ｓ]．北京： 中国标准出版社，1988:1 [2] 科技论文作为高考生物学科命题素材研究 俞如旺 洪小玲 课程.教材.教法 2011:11 [3] 在课堂上运用科研论文进行教学 中国科技教育 2013:8