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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。
强化课堂管理,其关键在教师。教师首先根据课程的特点制定详细的平时成绩量化考核制度,且必须严格考勤,学生不无故缺勤是课堂管理的第一步。而且考勤要每课必做,这样学生才不会有侥幸心理,缺课率会大大的降低。另外,有些教师认为每节课都考勤会占用太多上课时间,其实不然,考勤不仅仅只有点名一种形式,可以通过清点人数判断是否缺人,然后再核实未到学生的情况,会节约很多的时间。
二、提高教师水平,改进教学方法
生物科学专业学生的专业教学技能和教学方法主要是通过生物教学论课堂来学习,但同时每一位任课教师平时的教学方式方法也会在无形中影响着学生,所以要培养出优秀的中学教师,首先要有优秀的大学教师。可以通过各种教学活动提高教师的教学技能,如组织教师互听互评课,组织教师讲课说课比赛,组织教师走进中学调研等。我校生物科学专业学生的试讲环节和教育实习都是在大四第一学期进行,实践学习一个多月就要准备毕业进入工作岗位,时间较短,学生不能充分的锻炼,造成多数毕业生进入工作岗位后不能很快适应。所以,应该增加学生的锻炼机会,充分利用平时的课堂教学来锻炼,这就要求每一位任课教师不仅要负责传授专业知识,同时也要注重培养学生的教学技能,如挑选一些章节让学生分小组自学,制作教学课件,学生自己讲课等,教师在讲课时不能填鸭式教学,应多设计思考环节,给学生回答问题和交流讨论的机会,让学生有更多的课堂回答问题和表达的机会,尤其是胆量小的学生更应该多多锻炼。
三、优化教学内容,增强实验技能
加强专业课程内容与中学新课程的链接。在保持传统内容的基础上,加入反映学科发展前沿的知识及现代生物学的新进展、新趋势和新成果,并突出现代生命科学研究的思想、原理和方法以及生物科学技术的应用;教学中应突出和社会生活紧密联系的内容,这样一方面可以使学生感受到生物学在实际生活中的应用,增加师范生学习专业课程的兴趣,同时也会使师范生在以后的教学中能够借鉴参考相关的内容,更好地组织教学。减少传统的验证性实验内容,增加研究性、设计性实验的比例,使学生学会主动在实验中发现问题、解决问题,锻炼他们的探究能力和实验能力;同时可以让学生帮助教师准备实验,使学生有更多的实验操作机会;申请开放实验室,让学生走进实验室,提高学生的科研能力。
四、举办创新活动,激发学习兴趣
2012年5月,生物科学专业举办了生物师范生教学技能大赛,通过班级初赛,专业复赛和决赛,虽然多数学生没有取得最终的成绩,但是此次比赛让更多的学生参与进来,学生通过积极的准备和比赛,不仅增长了知识,而且积累了经验。今后还要不断增加创新活动,鼓励更多的学生参与,使学生在教学、实验、标本制作、科学研究等方面都能取得更大的进步。
五、重视教育实习,提高实习质量
近年来生命科学的飞速发展过程中最显著的特点就是其研究空间的扩大化,它不仅在宏观方面研究各个生物体内的器官以及组织结构联系;自然界个体与群体、群体之间及其与外在环境间的内在联系;生态系统及其内部物质循环、能量交换。同时由于生物体存在物质层次性,各个生物大分子中又包含着碳、氢、氧等各种各样的原子,甚至原子内又存在电子、质子和中子等物质。因此分子生物学研究应运而生,现代生物科学日趋向微观世界进军,并出现了一门新的电子生物学学科。由此可知,随着生物科学理论与其相关实验的多方面结合,诸多生命物质疑团将在微观分子研究中得到合理解释,人类对生命的认识将进一步深化,其控制和改造生物的能力也将显著提高。
2多学科相互渗透
生物科学的另一个特点在于其与数学、力学、化学、物理学、天文学、地质学以及工程技术等多学科之间的联系日益密切,彼此之间相互渗透,互为一体,这种渗透与反渗透作用便推动了现代生命科学的重大发展。举例来说,力学、化学以及物理学对生物科学的渗透作用产生的结果便是在此基础上形成了一系列有重大影响作用的边缘学科,例如生物力学、生物化学以及生物物理学,由此开创了现代生命科学的研究新方向。同时生物科学对力学、化学以及物理学的反渗透作用产生的结果便是新形成类似化学仿生学以及物理仿生学等新兴学科。随着信息时代的到来,量子力学、信息论以及控制论等新兴学科有了飞速的发展,再其强大的影响力下电子生物学、生物信息论以及生物控制论等边缘学科也得到了更多学者的关注与研究。现代生命科学与多领域、多学科之间相互渗透的新特点促使人们学习更多的知识来充实自己,不断汲取多方面知识扩大视野显得尤为重要,那种只局限于研究自己专业领域的科技人才将逐渐被社会所淘汰,隔行如隔山的状况将不再适应于社会发展。
3实验手段更先进
随着人们探索空间与认识领域的不断深化,理论研究与实际应用也结合的越来越紧密,实验手段日趋先进与现代化,这是生物科学现代化发展的又一个重要特点,更是其不断进步的必要条件与重要标志。换句话说,生命科学只有依赖于实验技术与手段的不断更新才能有飞速的突破与长远的进步,科学实验的技术水平与方法手段决定着生命科学的发展高度。假如现代生命科学缺乏先进的现代化实验仪器,那么其发展进程将受到停滞,甚至一事无成。由此看来,不断汲取新方法,创新新技术,完成生物科学实验手段的现代化任务显得尤为重要。在生命科学领域,尤其是应用化学、应用物理学方面的新技术、新方法创新,不仅方便人们从细胞水平上进行生物规律的探究,更有利于推动人们从分子水平上对生命物质的微观结构以及运动规律研究分析,这不仅是现代自然科学领域对生物的新认识,更是人类社会的历史性进步。
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