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關(guān)鍵詞:非正式學(xué)習(xí);學(xué)習(xí)分析技術(shù);網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí);慕課;開(kāi)放教育資源
中圖分類(lèi)號(hào):G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1673-8454(2015)21-0003-04
問(wèn)題一:尊敬的丹尼爾?布爾戈斯教授,非常感謝您接受我們的采訪。聯(lián)合國(guó)教科文組織E-Learning部門(mén)一直致力于促進(jìn)國(guó)際網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)技術(shù)交流,改進(jìn)相關(guān)策略、方法、工具和資源。作為聯(lián)合國(guó)教科文組織的E-Learning部門(mén)的執(zhí)行主席,您能簡(jiǎn)單介紹一下貴組織的使命、目標(biāo)以及你們正在進(jìn)行的研究嗎?
丹尼爾?布爾戈斯:聯(lián)合國(guó)教科文組織的E-Learning部門(mén)設(shè)立在西班牙的拉里奧哈省的國(guó)際大學(xué)學(xué)院,它成立于一年前,致力于打造在線學(xué)習(xí)的用戶共享平臺(tái),關(guān)注技術(shù)支持的學(xué)習(xí)、教育、社會(huì)科學(xué)以及創(chuàng)業(yè)等領(lǐng)域。我們力求通過(guò)這樣的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀資源和實(shí)踐成果共享,總結(jié)優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)模型及方法,以期優(yōu)化學(xué)習(xí)過(guò)程,使學(xué)習(xí)更高效。我們的主要目標(biāo)是建立歐洲國(guó)家和其他國(guó)家的聯(lián)系,建立用戶協(xié)會(huì),通過(guò)研究、教育、咨詢和培訓(xùn)活動(dòng)開(kāi)展項(xiàng)目。涉及主題有學(xué)習(xí)分析、非正式學(xué)習(xí)、社交網(wǎng)絡(luò)等,研究目的是全面了解這些領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí),并將研究結(jié)果分享給大眾。本著為人所用的原則,我們的研究具有很強(qiáng)的實(shí)踐性,側(cè)重對(duì)規(guī)律、模型及方法的提煉,從而希望研究成果能夠更具實(shí)用性。我們和學(xué)校里的教師一起做了很多實(shí)踐方面的努力,包括小學(xué)、初中、大學(xué)教育和職業(yè)訓(xùn)練,不僅研究如何改進(jìn)正式學(xué)習(xí),還研究如何用開(kāi)放教育資源如慕課、社交網(wǎng)絡(luò)來(lái)促進(jìn)非正式學(xué)習(xí)。就我個(gè)人來(lái)說(shuō),2014年11月第十六屆西班牙計(jì)算機(jī)教育應(yīng)用國(guó)際論壇組織者(Organization of the XVI International Symposium on Computers in Education, November 2014, Spain),也是致力于打造云大學(xué)國(guó)際期刊的“虛擬校園”特刊客座編輯(Guest editor of a special issue of “Campus Virtuales” international journal, dedicated to University in the Cloud),還是交互式多媒體和人工智能?chē)?guó)際期刊學(xué)習(xí)分析和建議特刊客座編輯(Guest editor of the special issue of the International Journal of Interactive Multimedia and Artificial Intelligence (IJIMAI) on Learning analytics and Recommendation);工作上與澳大利亞悉尼大學(xué)合作進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下公開(kāi)課學(xué)習(xí)分析(Open Class on Learning Analysis in Online Environments with AbelardoPardo (University of Sidney, Australia)),還進(jìn)行了拉丁美洲在線學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建(Implementation of a Latin American network on E-Learning)。這就是目前部門(mén)所取得的一些成就和主要工作。
問(wèn)題二:作為聯(lián)合國(guó)教科文組織新成立的下屬研究機(jī)構(gòu),您希望貴組織在世界教育信息化推進(jìn)過(guò)程中起到什么作用?
丹尼爾?布爾戈斯:關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,我認(rèn)為首先需要提供優(yōu)秀的學(xué)習(xí)方法。雖然我們是在線學(xué)習(xí)的倡導(dǎo)者,但我們并沒(méi)有特別強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)的作用。作為學(xué)習(xí)的工具和手段,技術(shù)確實(shí)對(duì)人們很重要,科技進(jìn)步令人欣慰但是這還不夠。更需要倡導(dǎo)的是如何去運(yùn)用這些科學(xué)技術(shù)。我們希望能為更多的人提供這些學(xué)習(xí)方法。
問(wèn)題三:就信息技術(shù)教育應(yīng)用而言,您認(rèn)為我們應(yīng)該更重視哪些方面?不同的國(guó)家需要考慮哪些不同的問(wèn)題?
丹尼爾?布爾戈斯:有兩件事是值得考慮的。第一件事是之前提到過(guò)的關(guān)于信息技術(shù)對(duì)教育的影響。第二件事是與其相關(guān)的問(wèn)題。我們認(rèn)為技術(shù)背后的方法論和教育模型是至關(guān)重要的,方法論、教育模式和學(xué)習(xí)策略必須十分認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厝ピO(shè)計(jì)。技術(shù)的確很重要,但它不是不可或缺的,真正起到?jīng)Q定性作用的是隱藏其背后的教育模式和學(xué)習(xí)策略,即教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。所以從我們的觀點(diǎn)來(lái)看,組織和大學(xué)的需求之一就是設(shè)計(jì)精確的、有效的、實(shí)際的模型來(lái)支持技術(shù)增強(qiáng)的教學(xué)。比如我們現(xiàn)在進(jìn)行的關(guān)于移動(dòng)學(xué)習(xí)模型的研究,我們需要考慮是否有比較有效的模型來(lái)支持移動(dòng)學(xué)習(xí),有沒(méi)有能夠適應(yīng)移動(dòng)時(shí)代的教學(xué)模型。以前的授課模式是教室中一個(gè)教師面對(duì)四五十個(gè)學(xué)生,教師負(fù)責(zé)授課,學(xué)生主要聽(tīng)課和記筆記;現(xiàn)今需要考慮移動(dòng)技術(shù)或移動(dòng)學(xué)習(xí)能在這個(gè)過(guò)程中起到什么作用,如果已有的學(xué)習(xí)模型能夠起到作用,我們現(xiàn)在最緊迫的任務(wù)就是根據(jù)現(xiàn)有的技術(shù)特征,個(gè)性化地更新這些模型從而使這些技術(shù)可以有助于促進(jìn)實(shí)際的學(xué)習(xí)。
問(wèn)題四:我們了解到您這些年一直領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)和社交網(wǎng)絡(luò)的研究,包括學(xué)習(xí)分析、個(gè)性化的在線學(xué)習(xí)和慕課等,您能同我們分享這些話題的最新研究動(dòng)態(tài)嗎?
丹尼爾?布爾戈斯:我們出版的在線學(xué)習(xí)分析報(bào)告受到高等教育領(lǐng)域的普遍重視。它在全球已經(jīng)有了600萬(wàn)的下載量。我們還把報(bào)告翻譯成了除西班牙語(yǔ)以外的很多語(yǔ)言,分享給全球50名專(zhuān)家同事。當(dāng)然,我們也會(huì)逐漸延伸到小學(xué)和初中教育,分享我們的經(jīng)驗(yàn)。我們想知道現(xiàn)在的技術(shù)在一年或者兩年后會(huì)發(fā)生什么變化,是否可以使學(xué)習(xí)更加個(gè)性化,從而每個(gè)人都可以獲得符合其個(gè)性、學(xué)習(xí)風(fēng)格、學(xué)習(xí)目標(biāo)和能力的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。我們認(rèn)為現(xiàn)在最主要的是學(xué)習(xí)者分析技術(shù)?,F(xiàn)在的學(xué)校教育遵守著相同的邏輯順序以相同的方式進(jìn)行教學(xué),采用相同的學(xué)習(xí)活動(dòng)和評(píng)價(jià)方式,這需要做出改變。今天早晨我參加的一個(gè)會(huì)議上,中國(guó)開(kāi)放大學(xué)的校長(zhǎng)說(shuō)他們學(xué)校大約有350萬(wàn)名學(xué)生,這應(yīng)該是世界上學(xué)生最多的大學(xué)了。通常,一個(gè)大學(xué)一般不會(huì)超過(guò)1萬(wàn)名。只要有點(diǎn)邏輯的人都明白,在這350萬(wàn)名學(xué)生中,肯定不是所有人都具有相同的需求、能力和學(xué)習(xí)目標(biāo),也不可能用相同的學(xué)習(xí)方法。我們需要改變一些正式課程、學(xué)習(xí)方法來(lái)滿足不同學(xué)習(xí)者的實(shí)際情況和需求。為了做到這些,我們需要做數(shù)據(jù)分析和學(xué)習(xí)分析,需要跟蹤收集學(xué)習(xí)者信息,包括點(diǎn)擊的數(shù)量、花費(fèi)在網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)的時(shí)間、用在其他活動(dòng)上的時(shí)間等等,需要進(jìn)行定量分析并分類(lèi),從而為每位學(xué)習(xí)者提供更加個(gè)性化的學(xué)習(xí)建議。我認(rèn)為這些有關(guān)個(gè)性化及學(xué)習(xí)分析的問(wèn)題可以是當(dāng)下核心的研究問(wèn)題。
除了這些我們還在教師培訓(xùn)方面有所研究。因?yàn)槲覀兇髮W(xué)是在線教育,這些教授、導(dǎo)師必須面對(duì)的事實(shí)是目前在全球范圍內(nèi)他們共有10萬(wàn)名學(xué)生,這些學(xué)生有著不同的來(lái)源、不同的語(yǔ)言,具有完全不同的技能。要滿足這樣的學(xué)習(xí)者狀態(tài),教師必須不斷自我調(diào)整去迎合不同的學(xué)習(xí)者。有很多學(xué)者會(huì)更多地關(guān)注學(xué)習(xí)者,其實(shí)教師也需要具有相同級(jí)別的關(guān)注度。所以我們建立了一個(gè)學(xué)習(xí)分析和個(gè)性化學(xué)習(xí)研究小組,為教師提供支持,包括幫助他們了解哪些是值得跟蹤收集的學(xué)生信息、他們需要哪些工具來(lái)輔助教學(xué)等。
再一個(gè)方面是正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)的結(jié)合。我們有與之相關(guān)的官方項(xiàng)目,該項(xiàng)目不僅調(diào)查在教室發(fā)生的事情,也研究那些在教室之外發(fā)生的事情,比如發(fā)生在社交軟件如what’s up、Skype、connect、explorer等軟件上的學(xué)習(xí)行為。我們針對(duì)學(xué)生和教師做了很多研究,采用工作坊的方式,工作坊具有不同規(guī)模,有15人、20人、50人不等,在來(lái)中國(guó)之前我們就進(jìn)行了兩次工作坊式的研究。第一次工作坊探討學(xué)校的規(guī)則。第二次工作坊關(guān)注的是初中學(xué)校教師。工作坊期間我們會(huì)問(wèn)教師相同的問(wèn)題,從而能夠自上而下全面地了解該方面的問(wèn)題。相關(guān)的問(wèn)題有教師在教室里運(yùn)用技術(shù)的最大阻礙是什么、當(dāng)離開(kāi)學(xué)?;丶业臅r(shí)候教師需要什么技術(shù)、在教室以外如何才能使用技術(shù)來(lái)督促學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)等。教師的回答非常有意義,比如有教師回答,當(dāng)他們向?qū)W習(xí)者發(fā)送關(guān)于活動(dòng)的信息時(shí),學(xué)習(xí)者用手機(jī)完成活動(dòng)會(huì)很成功。學(xué)習(xí)者可以用手機(jī)以微學(xué)習(xí)的方式進(jìn)行活動(dòng)――回答問(wèn)題、進(jìn)行互動(dòng)、分享信息。當(dāng)學(xué)習(xí)者來(lái)到教室里時(shí),已經(jīng)提前做好了一定準(zhǔn)備,學(xué)習(xí)效率將得到很大提高。如何將這種手段轉(zhuǎn)化為一種特定的策略,以促進(jìn)正式與非正式學(xué)習(xí),是非常值得研究的領(lǐng)域。我們認(rèn)為,如何運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂使人們?cè)谛?nèi)外都能進(jìn)行學(xué)習(xí)和工作是有很大研究?jī)r(jià)值的。我們需要給那些提前預(yù)習(xí)和主動(dòng)分享的學(xué)生一些獎(jiǎng)勵(lì),他們可以獲得之前不在權(quán)限范圍內(nèi)的信息特權(quán),在某個(gè)級(jí)別特權(quán)需要完成哪些步驟、需要哪些教育模型、需要哪些手機(jī)應(yīng)用來(lái)完成這些活動(dòng),這些設(shè)計(jì)是由教師掌控的。這是目前在正式與非正式學(xué)習(xí)方面的研究。
問(wèn)題五:您剛才提到慕課,我們想知道現(xiàn)在西班牙的慕課現(xiàn)狀是什么?
丹尼爾?布爾戈斯:目前我們致力于一些政府項(xiàng)目的開(kāi)展。全球各國(guó),包括西班牙在內(nèi),都對(duì)慕課和開(kāi)放教育資源的研究有很強(qiáng)的敏感度。慕課研究主要來(lái)自學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu),少量來(lái)自私人教育機(jī)構(gòu)、通信公司、銀行,這些機(jī)構(gòu)和公司給予慕課研究很大支持。一年前我們還對(duì)慕課幾乎一無(wú)所知,不知道如何認(rèn)證和評(píng)價(jià),當(dāng)時(shí)西班牙有50門(mén)慕課,現(xiàn)在我們已經(jīng)有超過(guò)200門(mén)課程了。學(xué)校教育中的大部分課程往往是體現(xiàn)教授個(gè)人觀點(diǎn)的,這樣的內(nèi)容能夠?yàn)楣娮龀鲆恍┴暙I(xiàn),但是無(wú)法滿足個(gè)別化的特殊需求,而慕課的出現(xiàn)可以滿足這樣的特殊化需求。也許慕課就是最好的答案,也許不是。同時(shí),慕課非常關(guān)注個(gè)人特定的興趣愛(ài)好。學(xué)習(xí)慕課并沒(méi)有特定的能力標(biāo)準(zhǔn),只要感興趣,只要社會(huì)和市場(chǎng)有需求就可以進(jìn)行學(xué)習(xí)。在西班牙西部的農(nóng)村地區(qū)翻譯者數(shù)量及質(zhì)量都比較匱乏,因此我們給這些人提供了一個(gè)在線學(xué)習(xí)平臺(tái),讓他們進(jìn)行學(xué)習(xí)并獲取相關(guān)資格認(rèn)證,這項(xiàng)工作即將實(shí)現(xiàn)?,F(xiàn)在的事實(shí)是那些實(shí)際上并不需要MOOC課程的人,比如大學(xué)生,擁有學(xué)習(xí)MOOC的機(jī)會(huì)。但對(duì)所有體制之外潛在的學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō),尤其是那些職業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)者,如何利用MOOC課程滿足他們的需求,是需要仔細(xì)研究的課題。
問(wèn)題六:2014年第十六屆計(jì)算機(jī)教育國(guó)際研討會(huì)提到了信息技術(shù)在教育應(yīng)用方面的最新研究突破。您能為我們簡(jiǎn)單介紹一下研討的主題和主要觀點(diǎn)嗎?即將到來(lái)的第14屆E-Learning歐洲大會(huì)上最有影響力的話題會(huì)是什么?
丹尼爾?布爾戈斯:當(dāng)然,我很樂(lè)意分享。這個(gè)國(guó)際教育技術(shù)會(huì)議是去年在西班牙舉辦的,共有來(lái)自西班牙和其他國(guó)家的80多位學(xué)者參加。還有一些級(jí)別比較高的國(guó)家官員和部門(mén)領(lǐng)導(dǎo),研討的主題是信息通信技術(shù)在教育中的應(yīng)用。分主題有之前我們提到的如學(xué)習(xí)分析技術(shù)、個(gè)性化學(xué)習(xí)等,但有一個(gè)大家非常關(guān)心的主題就是開(kāi)放教育資源的使用。具體包括如何使用開(kāi)放教育資源來(lái)支持或改進(jìn)課程,使其不再局限于官方的教材;如何使用慕課、YouTube;如何使用學(xué)生和教師通過(guò)google等搜索引擎找到所需資源,并將這些資源與課堂教學(xué)相整合。我們認(rèn)為重點(diǎn)是要進(jìn)行教學(xué)策略的設(shè)計(jì),同時(shí)也要對(duì)開(kāi)放教育資源的來(lái)源進(jìn)行認(rèn)證。關(guān)于開(kāi)放教育資源還應(yīng)關(guān)注其內(nèi)容的質(zhì)量。由于它是開(kāi)放并且免費(fèi)的,這些內(nèi)容是否可以用于學(xué)習(xí),是需要用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系來(lái)界定的,包括版塊的數(shù)量、版塊的長(zhǎng)度、內(nèi)容的真實(shí)度等。此外,對(duì)于相關(guān)內(nèi)容的作者署名問(wèn)題和版權(quán)問(wèn)題必須重視起來(lái),因?yàn)樽髡邚臒o(wú)到有對(duì)開(kāi)放教育資源進(jìn)行了設(shè)計(jì)和創(chuàng)造,而在創(chuàng)造的過(guò)程中可能引用其他作者的內(nèi)容或?qū)λ藘?nèi)容進(jìn)行一定的修改等,但是這些必須是建立在遵循一定的版權(quán)規(guī)范的基礎(chǔ)上。
提到即將召開(kāi)的第14屆E-Learning歐洲大會(huì),我與你分享的這些觀點(diǎn)都是我和同事經(jīng)過(guò)討論得到的,學(xué)習(xí)分析技術(shù)、開(kāi)放教育資源、社交網(wǎng)絡(luò)在特定教育領(lǐng)域中的利用、教育游戲的運(yùn)用等都將會(huì)出現(xiàn)在此次會(huì)議上。此次會(huì)議中還會(huì)涉及一個(gè)經(jīng)常出現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題,并不引人注目,也經(jīng)常得不到報(bào)道,即各種軟件的互聯(lián)互動(dòng)。我們希望能研究不同的軟件應(yīng)用,思考如何把Google、Sakai、Whatsup等應(yīng)用聯(lián)合起來(lái)發(fā)揮作用,使它們不再是孤立的軟件應(yīng)用,而是可以整合的。目前,我們是從繁多的應(yīng)用里逐個(gè)提取信息,然后再整合到一起。如果我們能把這些應(yīng)用數(shù)據(jù)都整合起來(lái),那么就可以借此更快地獲取更精確的信息,從而為用戶(比如學(xué)生、家長(zhǎng)和教師)提供更好、更精確以及更有效的服務(wù),這也將是此次會(huì)議的一個(gè)重點(diǎn)。
問(wèn)題七:今年聯(lián)合國(guó)教科文組織在仁川召開(kāi)全球教育大會(huì)上將可獲得、公正、平等的優(yōu)質(zhì)教育作為2015年后全球教育議程的重要指導(dǎo)原則,致力于2030年之前,為所有人提供公平的、優(yōu)質(zhì)的教育和終身學(xué)習(xí)途徑。以您的視角,我們?cè)撊绾卫斫狻皟?yōu)質(zhì)教育”?您認(rèn)為信息技術(shù)在實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的過(guò)程中會(huì)發(fā)揮怎樣的作用?
丹尼爾?布爾戈斯:我并不是很確定優(yōu)質(zhì)(quality)在教育中的定義,這個(gè)提法也給我極大的思想震驚。我們通常認(rèn)為質(zhì)量是與衡量標(biāo)準(zhǔn)、能力、學(xué)習(xí)過(guò)程、學(xué)習(xí)內(nèi)容等相關(guān)的固定不變的過(guò)程。如果學(xué)生得了A,那他會(huì)被認(rèn)為很優(yōu)秀,如果學(xué)生得了C,那可能就會(huì)被認(rèn)為很平庸。但這真的是質(zhì)量嗎?我并不確定這是什么質(zhì)量,是評(píng)估的質(zhì)量、內(nèi)容的質(zhì)量、學(xué)習(xí)路徑的質(zhì)量,還是教學(xué)方法的質(zhì)量?質(zhì)量這一概念涉及太多因素。我認(rèn)為教育的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)符合教育目標(biāo),每一部分的質(zhì)量匯聚起來(lái)才是最終的質(zhì)量。針對(duì)不同水平的學(xué)習(xí)者,能夠在需要的時(shí)候剛好獲得所需的內(nèi)容就是有質(zhì)量的學(xué)習(xí)。因此我認(rèn)為質(zhì)量是教育過(guò)程中的一部分,與目前所說(shuō)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、過(guò)程等都相關(guān)。質(zhì)量也應(yīng)該根據(jù)學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程進(jìn)行一定的調(diào)整,并更加個(gè)性化。不同的人應(yīng)該有不同的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和指標(biāo),它應(yīng)該與不同的學(xué)習(xí)過(guò)程相匹配。因?yàn)槊總€(gè)人也許因?yàn)槠瘘c(diǎn)、需求不同而有不同情況。質(zhì)量應(yīng)當(dāng)為目的服務(wù)、為教師和學(xué)習(xí)者服務(wù),它存在于教學(xué)過(guò)程中,并因人而異。曾經(jīng)有一個(gè)吉他手,他從一種風(fēng)格轉(zhuǎn)換到另一種,玩過(guò)搖滾樂(lè)、流行樂(lè)以及爵士樂(lè),他曾說(shuō):“音樂(lè)對(duì)一個(gè)人來(lái)說(shuō)就像是食物,你不能每天都吃一樣的東西,很多時(shí)候你的心情和狀態(tài)不同,聽(tīng)的音樂(lè)就不同。”我認(rèn)為對(duì)質(zhì)量的理解和這個(gè)是一樣的。
【關(guān)鍵詞】綠色化學(xué);環(huán)保;教育現(xiàn)狀;未來(lái)發(fā)展
一、綠色化學(xué)教育的必要性及重要性
21世紀(jì)是綠色文明的世紀(jì),綠色科技將成為21世紀(jì)適應(yīng)于可持續(xù)發(fā)展要求的主導(dǎo)。不同于傳統(tǒng)科技,綠色科技具有綜合化與生態(tài)化的顯著特點(diǎn)。綠色化學(xué)正是給21世紀(jì)綠色產(chǎn)業(yè)、綠色消費(fèi)和綠色文明帶來(lái)希望的綠色科技。近幾個(gè)世紀(jì)中,已錯(cuò)過(guò)多次現(xiàn)代化發(fā)展的我國(guó),必須緊緊抓住這一機(jī)遇。這便需要千千萬(wàn)萬(wàn)具有綠色知識(shí)、懂得綠色化學(xué)技術(shù)和知識(shí)的人才堅(jiān)持不懈的努力,而綠色化學(xué)人才的培養(yǎng)離不開(kāi)綠色化學(xué)教育。
綠色化學(xué)教育是當(dāng)代學(xué)生素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。綠色化學(xué)教育是化學(xué)教育的前沿,又是化學(xué)教育發(fā)展的必須。具有綠色化學(xué)的常識(shí),也是建設(shè)我們未來(lái)美好家園的保證。綠色化學(xué)教育是對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)教育思維方式的更新和發(fā)展。在具體教學(xué)中,應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)的思維方式,用“5R”原則來(lái)考慮化學(xué)反應(yīng)問(wèn)題,在綠色化學(xué)教育與實(shí)踐中,化學(xué)教育必須體現(xiàn)綠色化學(xué)的新內(nèi)容,要在課程教材中體現(xiàn)綠色化學(xué)的理念,在課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)中,要始終貫穿綠色化學(xué)的思想,樹(shù)立環(huán)境保護(hù)的意識(shí)。
二、以高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)倡導(dǎo)綠色化學(xué)教育
1.立足顯而易見(jiàn)的綠色化學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)
在多種版本的化學(xué)新教材中都包含了非常明顯的綠色化學(xué)內(nèi)容,比如魯教版 《實(shí)驗(yàn)化學(xué)》 教材末尾處“主題拓展從實(shí)驗(yàn)室到工廠——化工過(guò)程開(kāi)發(fā)”,不僅將實(shí)驗(yàn)室儀器與工廠設(shè)備聯(lián)系起來(lái)、將科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系起來(lái),還對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行了正面介紹。人教版 《化學(xué)2》(必修)最后一章直接以“化學(xué)與自然資源的開(kāi)發(fā)利用”為題目,其第二節(jié)專(zhuān)門(mén)以“資源綜合利用 環(huán)境保護(hù)”為題,本節(jié)第二部分更是以“環(huán)境保護(hù)與綠色化學(xué)”為標(biāo)題對(duì)綠色化學(xué)進(jìn)行了正面介紹。教材的這種設(shè)計(jì)使綠色化學(xué)的思想更加明確化和系統(tǒng)化,教學(xué)中應(yīng)立足這些顯而易見(jiàn)的綠色化學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行綠色化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì),開(kāi)展綠色化學(xué)教育。
2.努力挖掘教材內(nèi)容潛在的綠色化學(xué)思想
教材中除了有明顯“綠色化學(xué)”提法的內(nèi)容外,還有許多內(nèi)容包含綠色化學(xué)的思想和觀念。例如,在講有機(jī)化合物塑料時(shí),以廢棄塑料的回收利用為例,讓學(xué)生討論其可能的途徑,認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)廢舊物資再生與綜合利用的作用;在講化學(xué)反應(yīng)與能量這一主題時(shí),結(jié)合燃料燃燒效率的提高、高能清潔燃料的開(kāi)發(fā)和新型燃料電池的研制,安排一些調(diào)查與交流活動(dòng),提出合理化建議。通過(guò)這樣的教學(xué)設(shè)計(jì),可以讓學(xué)生意識(shí)到資源的循環(huán)利用、能源的優(yōu)化應(yīng)用以及環(huán)境的源頭治理對(duì)可持續(xù)發(fā)展的意義。此外,還有許多可以充當(dāng)綠色化學(xué)教育素材的內(nèi)容,比如當(dāng)學(xué)習(xí)氮和硫的氧化物時(shí),讓學(xué)生討論減少大氣污染物的原理和方法;當(dāng)涉及到土壤污染、白色污染、廢水處理等內(nèi)容時(shí),讓學(xué)生討論防治方法,體會(huì)化學(xué)對(duì)環(huán)境保護(hù)的意義;在介紹溫室效應(yīng)和全球氣溫變暖的主要原因時(shí),可以補(bǔ)充二氧化碳被壓縮成為超臨界流體時(shí)可以作為一種優(yōu)良的綠色化學(xué)溶劑。教學(xué)中要努力挖掘這些內(nèi)容潛在的綠色化學(xué)思想,適時(shí)對(duì)學(xué)生進(jìn)行綠色化學(xué)思想和觀念的教育
3.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想,培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)
化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化是 《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》 的要求,也是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的要求。在不同課程模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想、培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保意識(shí),也是進(jìn)行綠色化學(xué)教育可操作性最強(qiáng)、效果最明顯的途徑。
對(duì)一些實(shí)驗(yàn)成本高、危險(xiǎn)性大、污染較重的實(shí)驗(yàn),比如氨溶于水的噴泉實(shí)驗(yàn)、堿金屬銣和銫與水的反應(yīng)、爆炸實(shí)驗(yàn)、黑面包實(shí)驗(yàn)等,可以考慮通過(guò)視頻影像、flash 動(dòng)畫(huà)等手段利用計(jì)算機(jī)多媒體系統(tǒng)加以呈現(xiàn),化學(xué)實(shí)驗(yàn)仿真化不使用化學(xué)原料、無(wú)毒無(wú)污染、成本低,與綠色化學(xué)思想相吻合。但仿真實(shí)驗(yàn)不能取代實(shí)際操作,一是實(shí)驗(yàn)仿真化需硬件條件支持,只適合經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)、配備多媒體系統(tǒng)的學(xué)校;二是仿真不能取代實(shí)際反應(yīng),仿真也不能取代動(dòng)手操作,因其不能提供學(xué)生基本的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,與提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、推行素質(zhì)教育的宗旨相違背。但適度使用仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)于快速高效地向?qū)W生解釋實(shí)驗(yàn)原理還是非常有效的。高中化學(xué)教學(xué)中有不少實(shí)驗(yàn)采用的原料或產(chǎn)物有一定毒性,可以考慮采取封閉的方式進(jìn)行綠色化改進(jìn)。如二氧化硫、二氧化氮等的性質(zhì)實(shí)驗(yàn),就可以利用醫(yī)用注射器將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為封閉實(shí)驗(yàn),防止有毒物質(zhì)逸出或滲漏。也可以把有毒氣體的制取和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)兩套裝置合二為一,采用連續(xù)性實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行綠色化設(shè)計(jì),降低有毒氣體逸出的幾率,獲取較好的環(huán)保效果。此外,實(shí)驗(yàn)中剩余藥品、實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物等注意回收利用和無(wú)害化處理,不能隨意丟棄;在有氯氣、二氧化氮、二氧化硫等有毒氣體參與的反應(yīng)中,向?qū)W生強(qiáng)調(diào)尾氣處理、防止污染大氣的重要性,使實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正成為滲透綠色化學(xué)思想、培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保習(xí)慣的良好契機(jī)。
三、綠色化學(xué)教育的發(fā)展趨勢(shì)
化學(xué)教育工作者要樹(shù)立可持續(xù)發(fā)展的觀念,使綠色化學(xué)思想、內(nèi)容從基礎(chǔ)教育貫穿到高等教育,讓學(xué)生了解綠色化學(xué),樹(shù)立綠色意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的操作、運(yùn)用、開(kāi)發(fā)等方面,多從綠色化學(xué)的角度來(lái)思考;從綠色的角度來(lái)說(shuō),中學(xué)化學(xué)很多物質(zhì)的制取、化學(xué)工藝等等都值得重新考慮。這給改革課堂教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新精神提供了一個(gè)良好的契機(jī)。
綠色化學(xué)不但有重大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益,而且說(shuō)明化學(xué)的負(fù)作用是可以避免的,顯示了人的能動(dòng)性。綠色化學(xué)不是把人看成是自然的主宰者,而是看作自然界普通的一員,追求的是人對(duì)自然的尊重,人與自然的和諧發(fā)展。人類(lèi)在向自然界索取、創(chuàng)造富裕生活的同時(shí),不能以犧牲人類(lèi)自身生存環(huán)境作為代價(jià)。作為新世紀(jì)的一代,我們不但要去了解綠色化學(xué),接受綠色化學(xué),更應(yīng)為綠色化學(xué)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn):
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【關(guān)鍵詞】數(shù)字技術(shù) 學(xué)習(xí)平臺(tái) 平臺(tái)建設(shè) 科學(xué)技術(shù)
數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)是信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展以及普及應(yīng)用過(guò)程中所產(chǎn)生的一種現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)產(chǎn)物。它是利用信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)一定區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)覆蓋,將所有的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行統(tǒng)一整理并分享到該區(qū)域網(wǎng)絡(luò)中,通過(guò)該區(qū)域網(wǎng)絡(luò),用戶可以直接瀏覽網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。跟傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)方式相比,利用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)不僅能夠有效改善以往學(xué)習(xí)資源有限,資源查找、閱讀困難的弊端,還使得學(xué)習(xí)變得更加高效、方便、快捷,有效提高了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率。
一、數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)所具有的特點(diǎn)
(一)構(gòu)建了更為豐富和便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境。
數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)是在有效結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建而一種開(kāi)放式、覆蓋面積大的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境。跟傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)相比,數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)不僅資源豐富齊全、查閱簡(jiǎn)單方便,而且更加方便了學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)者之間的交流溝通,能夠更好的激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情,提高學(xué)習(xí)效率。
(二)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)資源更加豐富。
這里所謂的資源豐富,并不單單指的是資源種類(lèi)數(shù)量豐富,也包括資源形式豐富。數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái),不僅能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)搜集大量的學(xué)習(xí)資源,豐富資源種類(lèi)和數(shù)量,還擁有各種不同形式的數(shù)字資源。比如,在數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)上,除了擁有文字資源之外,還擁有聲音資源、圖像資源、影視資源等各種不同形式的資源。
(三)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的學(xué)習(xí)方式更加靈活。
跟傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)平臺(tái)相比,數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)擁有更加靈活的學(xué)習(xí)方式。通過(guò)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí),不僅可以單獨(dú)瀏覽各種資源進(jìn)行學(xué)習(xí),還可以跟其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行交流學(xué)習(xí)、可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受網(wǎng)絡(luò)教師的教育進(jìn)行學(xué)習(xí),甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行摸索學(xué)習(xí)??偟膩?lái)說(shuō),數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)習(xí)方式靈活多變,可以達(dá)到全面提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的目的。
二、當(dāng)前數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)存在的主要問(wèn)題
(一)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建不完整
雖然信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及應(yīng)用已經(jīng)將數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的構(gòu)建推上了臺(tái)面,但是就目前而言,我國(guó)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的構(gòu)建卻并不是很完整,有很多數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)只構(gòu)建了一個(gè)基本框架,并沒(méi)有對(duì)資源進(jìn)行搜集和上傳。在絕大多數(shù)的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)中,只有一些象征性的學(xué)習(xí)資源,根本滿足不了學(xué)習(xí)者對(duì)于學(xué)習(xí)的需要,將數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的構(gòu)建變成了面子工程,自然也就達(dá)不到應(yīng)用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)吸引學(xué)習(xí)者,提升學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的要求。
(二)人們對(duì)學(xué)習(xí)興趣不高
數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)構(gòu)建的主要目的是為了服務(wù)社會(huì),服務(wù)大眾,激發(fā)人們的學(xué)習(xí)興趣,發(fā)揚(yáng)“活到老、學(xué)到老”以及“學(xué)習(xí)永無(wú)止境”的終身學(xué)習(xí)理念。但是在實(shí)際當(dāng)中,人們并沒(méi)有這么高的思想覺(jué)悟,絕大部分人對(duì)學(xué)習(xí)并沒(méi)有太大的興趣,自然也就談不上利用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。但社會(huì)在發(fā)展,思想在進(jìn)步,尤其是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展形勢(shì)瞬息萬(wàn)變,如果不能夠通過(guò)學(xué)習(xí)不斷豐富自我認(rèn)知,提升自身綜合素質(zhì),就很容易與社會(huì)脫節(jié),使自己跟不上時(shí)展的腳步,最終被社會(huì)所淘汰。因此,人們應(yīng)該意識(shí)到持續(xù)學(xué)習(xí)的重要性,充分利用身邊一切資源進(jìn)行學(xué)習(xí)。
(三)人們無(wú)法順利使用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)
數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)普及應(yīng)用過(guò)程中誕生的一種現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)產(chǎn)物,它的使用自然也離離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)操作的支持。但是,由于一些人沒(méi)有接觸過(guò)網(wǎng)絡(luò),沒(méi)有能力單獨(dú)完成數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的操作,因而限制了一部分人群對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用。這些操作問(wèn)題,主要表現(xiàn)在不會(huì)上網(wǎng)瀏覽、不會(huì)傳輸信息、不會(huì)操作多媒體、不會(huì)對(duì)資料課件進(jìn)行復(fù)制等方面。
三、有效改善利用數(shù)字化平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)的發(fā)展對(duì)策
(一)完善數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)
建設(shè)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)主要目的是為了服務(wù)社會(huì),服務(wù)大眾,為人們提供更加方便、快捷的學(xué)習(xí)條件和營(yíng)造完善、豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境,而不是為了建設(shè)面子工程。因此,在給構(gòu)建數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的過(guò)程中,一定要保證所有數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)都能夠有效投入使用,保證所有的數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)內(nèi)部資源完善豐富,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,能夠支持學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)使用。同時(shí),為了保證數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)使用的高效性,在數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)正式投入使用之前,一定要先經(jīng)過(guò)嚴(yán)格檢驗(yàn),讓專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行試使用,從專(zhuān)業(yè)角度對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查,一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)進(jìn)行解決。
(二)激發(fā)人們學(xué)習(xí)興趣
當(dāng)前,人們對(duì)繼續(xù)學(xué)習(xí)沒(méi)有足夠的興趣是最主要的問(wèn)題,因此,政府部門(mén)應(yīng)該通過(guò)相應(yīng)的出來(lái)措施激發(fā)人們的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動(dòng)人們學(xué)習(xí)的積極性。方法主要有兩種,一種是加大宣傳力度,政府部門(mén)應(yīng)該做好宣傳工作,強(qiáng)調(diào)繼續(xù)學(xué)習(xí)的重要性,讓人們意識(shí)到,如果不通過(guò)不斷學(xué)習(xí)提升自身綜合素質(zhì),最終就會(huì)被瞬息萬(wàn)變的社會(huì)所淘汰,進(jìn)而調(diào)動(dòng)人們學(xué)習(xí)積極性,主動(dòng)投入到學(xué)習(xí)當(dāng)中。另一種是舉辦活動(dòng)和比賽,想要激發(fā)人們的學(xué)習(xí)熱情,就要讓人們先對(duì)其感興趣,并擁有一個(gè)學(xué)習(xí)的目標(biāo)。比如,政府相關(guān)部門(mén)可以定期舉行一些文化交流活動(dòng),讓人們?cè)诮涣鬟^(guò)程中尋找到自己學(xué)習(xí)的價(jià)值;定期舉辦一些文化比賽并設(shè)立一定獎(jiǎng)項(xiàng),讓人們擁有一個(gè)學(xué)習(xí)的目標(biāo)和欲望。
(三)對(duì)有需要人群進(jìn)行培訓(xùn)
在現(xiàn)實(shí)生活中,一部分由于受自身興趣以及條件所限制,沒(méi)有對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及信息技術(shù)進(jìn)行深入了解,屬于新時(shí)代的“文盲”。對(duì)于這些人而言,由于受到操作水平和能力限制,即使他們想要使用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)也有心無(wú)力。因此,針對(duì)這樣的情況,相關(guān)部門(mén)應(yīng)該定期舉辦數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)的使用培訓(xùn),針對(duì)這些人群不會(huì)上網(wǎng)瀏覽、不會(huì)傳輸信息、不會(huì)操作多媒體、不會(huì)對(duì)資料課件進(jìn)行復(fù)制等方面所存在的缺陷進(jìn)行培訓(xùn),使他們能夠順利對(duì)數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行操作,利用數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。
結(jié)束語(yǔ):
數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)是一項(xiàng)能夠快速提升人們綜合素質(zhì),有效推動(dòng)我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的有利工程。所以,針對(duì)當(dāng)前數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)存在問(wèn)題,影響其正常使用的情況,應(yīng)該及時(shí)解決問(wèn)題,完善平臺(tái)建設(shè),盡早發(fā)揮其應(yīng)有的作用。
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實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果的更優(yōu)化
永吉二中學(xué)
王闖
眾所周知,二十一世紀(jì)是生物學(xué)世紀(jì),諸如能量轉(zhuǎn)換、信息處理等重大科學(xué)難題都得到生物界去尋求啟示和答案,當(dāng)今世界所面臨的許多重大問(wèn)題,如人口增長(zhǎng)過(guò)快、糧食短缺、資源匱乏、環(huán)境污染等問(wèn)題的解決在很大程度上依賴(lài)于生物科學(xué)的進(jìn)步以及生物科學(xué)知識(shí)的普及。21世紀(jì)的生物科學(xué)將以人們難以想象的方式改變世界。這就意味著,21世紀(jì)將需要大量的生物科技人才,而這些人才將主要從今天的學(xué)生中產(chǎn)生。但是,現(xiàn)在的初中生物教學(xué)卻面臨著巨大的危機(jī):生物課程設(shè)置遭到排擠和冷落,學(xué)生不愿意學(xué),生物老師難當(dāng)。其原因是顯而易見(jiàn)的,在目前的升學(xué)模式下,初中生物學(xué)科結(jié)業(yè)成績(jī)根本不記入升學(xué)成績(jī),學(xué)生、家長(zhǎng)、其它學(xué)科的教師甚至一些學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)對(duì)生物學(xué)科教學(xué)的輕視溢于言表,要讓學(xué)生自覺(jué)地學(xué)好生物是不可能的。作為生物教師,我們應(yīng)該正視目前的生物教學(xué)困境,把精力放在提高自身素質(zhì),挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛力,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生物的興趣上。不斷改進(jìn)教育教學(xué)方法,運(yùn)用先進(jìn)的教育技術(shù)、教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段,優(yōu)化生物課堂教學(xué),充分利用上課時(shí)間,提高課堂教學(xué)效率。
愛(ài)因斯坦有句至理名言:“興趣是最好的老師。”古人亦云:“知之者不如好之者,好之者不如樂(lè)之者。”我認(rèn)為興趣是學(xué)習(xí)的原動(dòng)力、是學(xué)習(xí)的催化劑,它對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有著神奇的內(nèi)驅(qū)動(dòng)作用,能變無(wú)效為有效,化低效為高效。充分激發(fā)學(xué)生的生物學(xué)習(xí)興趣,是提高生物學(xué)習(xí)效率最根本、最有效的途徑之一?,F(xiàn)將我的一些做法總結(jié)如下,僅供參考,不足之處敬請(qǐng)批評(píng)指正。
一、改進(jìn)教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生興趣
教學(xué)方法是多種多樣的,課堂教學(xué)選用何種方法要以教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生情況而定。只有從實(shí)際出發(fā),優(yōu)選教學(xué)方法,才能滿足中學(xué)生廣泛而多變的興趣,調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)積極性,開(kāi)闊思維,為創(chuàng)造性學(xué)習(xí)提供條件。
(一)運(yùn)用電教手段優(yōu)化初中生物課堂教學(xué)
初中生物是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科,但初中生物實(shí)驗(yàn)課中有部分實(shí)驗(yàn)演示時(shí)的可見(jiàn)度較低,成功率較低,有的實(shí)驗(yàn)材料因地區(qū)限制很難采集或多次演示會(huì)耗費(fèi)較多的材料費(fèi);有的實(shí)驗(yàn)只能看到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果而看不到實(shí)驗(yàn)發(fā)生的微觀過(guò)程。另外,學(xué)生對(duì)生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖和運(yùn)動(dòng)等動(dòng)態(tài)過(guò)程以及在顯微鏡下不易觀察到的微觀結(jié)構(gòu)等則更加難于理解和掌握。充分利用電教手段則可以解決這些問(wèn)題,優(yōu)化生物課堂教學(xué),做到愉快、輕負(fù)、高效。
1.運(yùn)用電教手段優(yōu)化情景示題。我利用學(xué)生想看、想做、想知道等心理活動(dòng),設(shè)計(jì)錄制或剪輯錄像片段或制作課件,其中蘊(yùn)含著要研究實(shí)驗(yàn)的問(wèn)題,創(chuàng)設(shè)一種學(xué)習(xí)的情景,使學(xué)生看后主動(dòng)卷入到問(wèn)題中來(lái),迅速成為整個(gè)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的主體。如講《家鴿》一節(jié),目的在于探究家鴿與飛行生活相適應(yīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn),錄像所創(chuàng)設(shè)的“活”畫(huà)面是:海鷗、丹頂鶴、家鴿等鳥(niǎo)類(lèi)不停地扇動(dòng)著翅膀在天空中飛翔,隨后配音點(diǎn)出蘊(yùn)含的要研究的問(wèn)題:鳥(niǎo)為什么能飛??jī)H僅是因?yàn)樗鼈冇辛顺岚騿??通過(guò)聲像并茂的情境示題給學(xué)生留下懸念,激發(fā)了學(xué)生以家鴿為例去探索鳥(niǎo)類(lèi)與飛行生活相適應(yīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理特點(diǎn),讓學(xué)生帶著問(wèn)題去進(jìn)行探索性學(xué)習(xí),優(yōu)化了新課的導(dǎo)入。
2.利用電教手段加強(qiáng)直觀記憶。美國(guó)著名的心理學(xué)家、視聽(tīng)教育家戴爾提出的“經(jīng)驗(yàn)之塔”理論認(rèn)為:電教媒于“經(jīng)驗(yàn)之塔”的中上層,它們?yōu)閷W(xué)生提供較上層的視覺(jué)符號(hào)、言語(yǔ)符號(hào)和動(dòng)畫(huà)等更易于理解的經(jīng)驗(yàn)。因此,電教媒體提供的經(jīng)驗(yàn),既容易向具體經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化,又容易向抽象經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化;既能使學(xué)生在學(xué)習(xí)的抽象概念時(shí)有具體經(jīng)驗(yàn)支持,又有利于學(xué)生對(duì)獲得的具體經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不同層次的抽象。我根據(jù)這個(gè)理論,利用多媒體計(jì)算機(jī)、投影儀等的特點(diǎn),研制出具有色彩逼真、形象生動(dòng)的圖片、動(dòng)畫(huà)過(guò)程、文字和聲音等多種媒體信息的教學(xué)輔助軟件或投影片進(jìn)行輔助教學(xué),采取演、講、練相結(jié)合的方法,調(diào)動(dòng)學(xué)生多種感覺(jué)器官,激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣,幫助學(xué)生形成直觀印象,理解和掌握生物學(xué)知識(shí),降低了學(xué)習(xí)生物學(xué)的難度,減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),真正達(dá)到初中學(xué)生學(xué)習(xí)生物輕負(fù)擔(dān)高質(zhì)量的目的。例如:在講《哺乳動(dòng)物的多樣性》一節(jié)時(shí),學(xué)生對(duì)生活在澳大利亞的鴨嘴獸、袋鼠,晝伏夜出的鼠、蝙蝠,生活在水中的鯨等的形態(tài)、生活習(xí)性等了解得太少,沒(méi)有什么印象。于是我收集了鴨嘴獸、袋鼠、鼠、蝙蝠、鯨、黑猩猩、大熊貓、虎等生活習(xí)性的影像文件或大量圖片、背景音樂(lè)等,制作了蝙蝠回聲定位的動(dòng)畫(huà)過(guò)程,利用Authorware多媒體創(chuàng)作工具制作了本節(jié)課的多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件。通過(guò)對(duì)輔助軟件的播放,同學(xué)們看到畫(huà)面中那嘴象鴨喙,腳象鴨腳,在水中濾食的鴨嘴獸;頭小、眼小、前腿短、后肢發(fā)達(dá),胸前兜個(gè)小寶寶在廣闊的草原上一蹦幾米遠(yuǎn)的袋鼠媽媽?zhuān)贿谘肋肿斓睦鲜?;憨態(tài)可掬的大熊貓等時(shí),激動(dòng)之情溢于言表。通對(duì)回聲定位動(dòng)畫(huà)過(guò)程的觀看,清楚直觀的看到蝙蝠的喉發(fā)出的超聲波在碰到物體時(shí)返回,由蝙蝠的雙耳接受,經(jīng)過(guò)大腦的分析判斷物體的種類(lèi)、性質(zhì)等,并作出相應(yīng)的反應(yīng)。通過(guò)對(duì)課件的演播,讓學(xué)生直觀地理解了哺乳動(dòng)物種類(lèi)的多樣性、生活習(xí)性的多樣性以及與此相適應(yīng)的形態(tài)結(jié)構(gòu)的多樣性,加強(qiáng)了學(xué)生的直觀記憶。
4.利用多媒體演播法提高課堂教學(xué)效率。在生物課堂教學(xué)過(guò)程中,對(duì)那些用傳統(tǒng)教學(xué)手段不能夠表現(xiàn)或者表現(xiàn)效果較差的內(nèi)容,適時(shí)、適量地用自制的或引入的CAI課件通過(guò)多媒體計(jì)算機(jī)對(duì)生物的微觀結(jié)構(gòu)、生理活動(dòng)、生殖過(guò)程、生活過(guò)程等動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行模擬演播,使學(xué)生能夠形象直觀地理解和掌握這些知識(shí)的教學(xué)方法。每個(gè)課件中精選的習(xí)題和智能化設(shè)計(jì),通過(guò)鼠標(biāo)或鍵盤(pán)完成學(xué)生與計(jì)算機(jī)的人機(jī)對(duì)話,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)也可以及時(shí)收集學(xué)生的反饋信息,進(jìn)行及時(shí)的調(diào)控。充分體現(xiàn)了多媒體計(jì)算機(jī)這種現(xiàn)代化教學(xué)媒體的輔助教學(xué)作用,提高了生物課堂教學(xué)效率。
總之,適時(shí)適量地應(yīng)用電教手段輔助生物課堂教學(xué),通過(guò)眼、耳、口、手、腦同時(shí)并用,優(yōu)化了學(xué)生的視聽(tīng)效果,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生觀察、思考和分析問(wèn)題的能力,提高了初中生物課堂教學(xué)效率,使學(xué)生的智力和非智力因素得到了和諧的發(fā)展,綜合素質(zhì)得到了進(jìn)一步的提高。
(二)面向全體學(xué)生,實(shí)施目標(biāo)分層教學(xué)
目標(biāo)分層教學(xué)法就是在生物教學(xué)中根據(jù)學(xué)生掌握知識(shí)的差異程度、接受能力等分為不同的層次,并依據(jù)教學(xué)大綱對(duì)不同層次的學(xué)生確立相應(yīng)的目標(biāo),通過(guò)教師引導(dǎo)和學(xué)生的主觀努力,充分調(diào)動(dòng)全體學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,充分發(fā)揮學(xué)生的智力和非智力因素,使學(xué)習(xí)達(dá)到既定目標(biāo)的教學(xué)方法。
了解學(xué)生的差異,對(duì)學(xué)生進(jìn)行分層和確立目標(biāo)。對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合分析,根據(jù)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力等情況將學(xué)生分成好、中、差(落后生和弱生)三個(gè)層次,并依據(jù)“因材施教”的原則,對(duì)不同層次的同學(xué)定出不同的、適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)(適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)能激發(fā)人的巨大潛能)。對(duì)基礎(chǔ)較差、能力不強(qiáng)的學(xué)生要培養(yǎng)他們的上進(jìn)心,知識(shí)上基本達(dá)到大綱的基本要求,重點(diǎn)落在理解掌握知識(shí)點(diǎn)上,在期末考試中大多數(shù)能及格。對(duì)中等層次的學(xué)生使他們明白自己的價(jià)值和潛能,知識(shí)上達(dá)到大綱的基本要求,重點(diǎn)是培養(yǎng)能力,增加思維的變通性,在期末考試中成績(jī)良好。對(duì)基礎(chǔ)好、能力強(qiáng)的學(xué)生要求其力爭(zhēng)成為尖子生,沖刺生物競(jìng)賽,掌握知識(shí)的來(lái)龍去脈,掌握科學(xué)的思維方法,重點(diǎn)培養(yǎng)創(chuàng)造力、自學(xué)能力和頑強(qiáng)的意志力,克服驕傲自滿的情緒。層次劃分、目標(biāo)確立之后,通過(guò)不同的方式通知學(xué)生,在能力上適當(dāng)提高一個(gè)檔次,在學(xué)習(xí)成績(jī)上如實(shí)相告,分析其優(yōu)勢(shì)和弱點(diǎn),確定競(jìng)爭(zhēng)對(duì)象,使他們?cè)诔錆M信心的情況下,激發(fā)熱情,積蓄力量。
落實(shí)目標(biāo)。課堂教學(xué)立足于中等生,在展示目標(biāo)時(shí),給不同層次學(xué)生提出不同的要求。例如:對(duì)葉芽的結(jié)構(gòu)和功能要求理解,通過(guò)教學(xué),使中等生能夠理解,而讓優(yōu)生掌握葉芽的生長(zhǎng)與枝條的關(guān)系,并要求思考有關(guān)的問(wèn)題;對(duì)于落后生和弱生來(lái)說(shuō),只要求初步了解,課后能再現(xiàn)。在設(shè)置課堂提問(wèn)時(shí),根據(jù)難易程度設(shè)計(jì)問(wèn)題,讓不同層次的學(xué)生回答,盡量讓他們獲得正確答案,增強(qiáng)自信心。另外,在布置作業(yè)時(shí),分別使用探索性練習(xí)題、主體性練習(xí)題和基本練習(xí)題進(jìn)行訓(xùn)練。
階段調(diào)整,激勵(lì)進(jìn)取。在階段(可以半學(xué)期或一學(xué)期為一個(gè)階段)考察、評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合分析,并進(jìn)行必要的層次調(diào)整。對(duì)進(jìn)步顯著的提高一個(gè)層次;對(duì)綜合結(jié)果下降的可降低一個(gè)層次。對(duì)降低層次和低層次的學(xué)生熱情關(guān)心、幫助分析原因,樹(shù)立自信心以利于進(jìn)步。對(duì)提高層次的同學(xué)進(jìn)行表?yè)P(yáng)和鼓勵(lì)。這種做法有利于學(xué)生看到自身的進(jìn)步和不足,保持積極進(jìn)取的學(xué)習(xí)熱情。讓所有的學(xué)生都能充分發(fā)揮自己的潛能,學(xué)有所獲。使盡量多的學(xué)生朝前一個(gè)層次發(fā)展。通過(guò)這種良性循環(huán),初中三年生物學(xué)習(xí)之后,學(xué)生層次的分布有很大的改觀,落后生和弱生面不斷減少,優(yōu)生不斷增多。
二、在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在生物實(shí)驗(yàn)中,觀察法是生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的常用方法,是對(duì)生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖等的一種生動(dòng)直觀的感性認(rèn)識(shí)形式,它往往是通過(guò)多種感覺(jué)器官的聯(lián)動(dòng),并在神經(jīng)系統(tǒng)的參與下進(jìn)行的探索活動(dòng)。要培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,就要教會(huì)學(xué)生科學(xué)的觀察方法。生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)常用的科學(xué)觀察方法有:
1.順序觀察法
順序觀察法就是在生物實(shí)驗(yàn)中,指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,按照由肉眼放大鏡顯微鏡,由整體局部,從外內(nèi)、從左右、從上下等次序進(jìn)行觀察,以達(dá)到認(rèn)識(shí)、掌握生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的教學(xué)方法。例如:觀察根毛和根尖的結(jié)構(gòu),先用肉眼觀察認(rèn)識(shí)根的形態(tài),掌握直根系、須根系、主根和側(cè)根的形態(tài)特征,進(jìn)而用放大鏡、顯微鏡觀察根毛的位置、根尖的結(jié)構(gòu),認(rèn)識(shí)和掌握根冠、生長(zhǎng)點(diǎn)、伸長(zhǎng)區(qū)及根毛區(qū)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
2.局部觀察法即細(xì)微觀察法
局部觀察法就是在生物實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中要求學(xué)生在觀察時(shí)抓住事物最本質(zhì)的屬性,捕捉它們之間的細(xì)微差異,從而發(fā)現(xiàn)事物各個(gè)側(cè)面的特點(diǎn)。例如:在組織學(xué)生觀察花的形態(tài)和解剖花的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)中,首先觀察水稻花與桃花的形態(tài),我們向?qū)W生提示這樣一個(gè)問(wèn)題:為什么桃花盛開(kāi)的時(shí)候會(huì)招引許多蜜蜂前來(lái)傳粉?為什么水稻花盛開(kāi)的時(shí)候卻很少見(jiàn)到蜜蜂及其它昆蟲(chóng)前來(lái)傳粉?使學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握風(fēng)媒花與蟲(chóng)媒花在形態(tài)上的區(qū)別。緊接著老師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行兩種類(lèi)型花的解剖,仔細(xì)觀察桃花和水稻花的基本結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu),進(jìn)一步弄清蟲(chóng)媒花與風(fēng)媒花的結(jié)構(gòu)差異。通過(guò)解剖觀察使學(xué)生認(rèn)識(shí)了兩種不同類(lèi)型的花在本質(zhì)屬性方面的區(qū)別。
3.對(duì)比觀察法
對(duì)比觀察法就是將事物進(jìn)行縱橫比較觀察,抓住事物的共性和個(gè)性,把握事物的本質(zhì),同中求異或異中求同。對(duì)比觀察能使學(xué)生從平常的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)不平常的東西,從相似的事物中找出差異以及從差異中找出共同點(diǎn)或因果關(guān)系。有利于學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的感知、比較、鑒別、識(shí)記、理解、掌握和綜合運(yùn)用。例如:在觀察植物莖的結(jié)構(gòu)時(shí),將單子葉植物(如甘蔗)的莖與雙子葉植物(如椴樹(shù)或南瓜)的莖進(jìn)行對(duì)比觀察認(rèn)識(shí)單、雙子葉植物莖在結(jié)構(gòu)上的異同點(diǎn);在觀察雙子葉植物的莖時(shí),又將木本莖(如椴樹(shù))和草本莖(如南瓜)進(jìn)行對(duì)比觀察,認(rèn)識(shí)和掌握雙子葉植物木本莖和草本莖的異同點(diǎn)。
4.重復(fù)觀察法
重復(fù)觀察法就是為了保證生物實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果的可靠性,可以進(jìn)行多次重復(fù)的觀察,區(qū)分偶然發(fā)生和一貫現(xiàn)象,即“觀察、觀察、再觀察”。重復(fù)觀察法揭示了觀察的嚴(yán)肅性和科學(xué)性,保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的科學(xué)性。只有指導(dǎo)學(xué)生反復(fù)的觀察,才能認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)屬性。例如:觀察脊髓的反射實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證脊髓具有反射的功能,脊髓屬于低級(jí)反射中樞。在實(shí)驗(yàn)中首先讓學(xué)生把去腦的蛙進(jìn)行多次翻身反射試驗(yàn),確定腦是否除盡。在驗(yàn)證脊髓具有反射功能時(shí),重復(fù)使用不同濃度硫酸來(lái)進(jìn)行刺激,反復(fù)進(jìn)行觀察,最后使學(xué)生認(rèn)識(shí)到在適宜的條件刺激下,脊髓能完成低級(jí)的反射功能。
三、開(kāi)展生物課外科技活動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
根據(jù)現(xiàn)代生物教學(xué)理論提出的兩個(gè)結(jié)合(課內(nèi)外結(jié)合、理論與實(shí)踐結(jié)合)的觀點(diǎn),在教學(xué)過(guò)程中指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實(shí)際開(kāi)展課外科技活動(dòng)有其必要性和重大意義。組織開(kāi)展生物課外科技活動(dòng),培養(yǎng)了學(xué)生的能力,提高了學(xué)生的綜合素質(zhì),更激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
1.調(diào)動(dòng)情感,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。在生物活動(dòng)中,我和我的同事們選擇了符合學(xué)生年齡、身心特征和認(rèn)知水平的活動(dòng)方式。如選擇具有新穎、知識(shí)性強(qiáng)、有趣味、科學(xué)性較強(qiáng)的課外活動(dòng)項(xiàng)目,如褐云瑪瑙螺、金魚(yú)的飼養(yǎng),番茄、辣椒等常見(jiàn)植物的栽培和管理等活動(dòng)。通過(guò)這些活動(dòng)讓學(xué)生拓寬了生物學(xué)視野,培養(yǎng)了他們的實(shí)踐能力,在大自然中陶冶了他們的情操,更加激發(fā)了學(xué)生對(duì)生物課外科技活動(dòng)的興趣,從而調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)生物知識(shí)的積極性,同時(shí)也激發(fā)了學(xué)生對(duì)其他自然學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。
3.動(dòng)手動(dòng)腦,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在活動(dòng)中注意教給學(xué)生正確的方法,如觀察的方法、操作的方法、思維的方法和研究的方法等。要讓每個(gè)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦,勇于實(shí)踐,這樣才能在科技活動(dòng)中培養(yǎng)學(xué)生的能力。如在進(jìn)行生物課外科技活動(dòng)中,學(xué)生要在教師指導(dǎo)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行觀察、記載、系統(tǒng)掌握實(shí)驗(yàn)中的各種情況,并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察、分析、判斷,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)總結(jié)。以上整個(gè)活動(dòng)過(guò)程就是對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)的過(guò)程。
4.成功的嘗試,培養(yǎng)學(xué)生的自信心。輔導(dǎo)學(xué)生將實(shí)驗(yàn)(調(diào)查)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行總結(jié),寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)報(bào)告或調(diào)查報(bào)告,并將學(xué)生的活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)。
總之,生物課外科技活動(dòng)與學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)有著十分密切的關(guān)系,它在提高學(xué)生綜合素質(zhì)上起著積極的作用。我們還將積極創(chuàng)造條件,開(kāi)展好生物課外科技活動(dòng)。
四、指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣
正確的學(xué)習(xí)方法,能提高學(xué)習(xí)效率,增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣,也能減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)。為了培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生變苦學(xué)為樂(lè)學(xué)、會(huì)學(xué),我要求學(xué)生必須做到以下幾個(gè)方面:
(一)聽(tīng)課
聽(tīng)課是相對(duì)于教師的講授或啟發(fā)而言的,聽(tīng)課是學(xué)生學(xué)習(xí)的中心環(huán)節(jié),是學(xué)生獲取知識(shí)的主要途徑。教師講好,學(xué)生聽(tīng)好,只有二者互相配合好,才能取得良好的課堂教學(xué)效果。對(duì)于生物課的學(xué)習(xí),學(xué)生課后不可能花太多的精力和時(shí)間去復(fù)習(xí)和消化,教會(huì)學(xué)生聽(tīng)課,把知識(shí)完全消化在課堂上。
1.要情緒飽滿、精神集中地聽(tīng)課。上課時(shí),情緒越飽滿、精力越集中,就越能聽(tīng)出道理,就會(huì)越聽(tīng)越主動(dòng)。
2.要抓住教師講課的著重點(diǎn),弄懂關(guān)鍵問(wèn)題。教師在講重點(diǎn)時(shí)往往加重語(yǔ)氣、放慢語(yǔ)速,或演示生物模型、標(biāo)本或多媒體課件,或借助于板書(shū)、重復(fù)、強(qiáng)調(diào)等形式。要求學(xué)生聽(tīng)課時(shí)要耳、目、腦并用,看、聽(tīng)、思結(jié)合;眼睛要正視講課的教師,留心他的姿勢(shì)、神態(tài)和表情;如果教師以教桿助講課,還要注視教師的教桿,要特別注視教師的板書(shū)、板演、板畫(huà)的內(nèi)容等;如果教師運(yùn)用生物模型、標(biāo)本或多媒體課件等幫助講課,要認(rèn)真觀察、思考,并與實(shí)際生活相聯(lián)系,加強(qiáng)直觀記憶,以利于掌握教學(xué)內(nèi)容,要開(kāi)動(dòng)腦筋,積極思考,力爭(zhēng)當(dāng)堂理解所講知識(shí),真正聽(tīng)懂這節(jié)課。聽(tīng)課時(shí),還要注意聯(lián)想,聯(lián)想與講課內(nèi)容有關(guān)的舊知識(shí),用學(xué)過(guò)的舊知識(shí)幫助理解新知識(shí);聯(lián)想與講課內(nèi)容有關(guān)的生物現(xiàn)象、生活知識(shí)等,以利于理解、消化聽(tīng)講的內(nèi)容。只有用眼睛看、用耳朵聽(tīng)、動(dòng)腦筋想、動(dòng)手記,聽(tīng)課才會(huì)卓有成效。
3.要積極思考問(wèn)題,敢于質(zhì)疑問(wèn)難。由于課堂上教師講授的內(nèi)容、提出的問(wèn)題、組織的活動(dòng)都是經(jīng)過(guò)周密思考和認(rèn)真準(zhǔn)備的,所以上課時(shí)要跟上教師的思路,學(xué)會(huì)思考問(wèn)題的方法。如果有不同的見(jiàn)解或不理解的問(wèn)題,要敢于發(fā)表意見(jiàn),以免存留錯(cuò)誤見(jiàn)解。另外,還要帶著問(wèn)題聽(tīng)課,帶著問(wèn)題,即帶著新課要解決的主要問(wèn)題和在課前預(yù)習(xí)時(shí)弄不懂的問(wèn)題,有目的地認(rèn)真聽(tīng)講。為此上課前要認(rèn)真預(yù)習(xí),發(fā)現(xiàn)不明白的地方,在書(shū)上劃下來(lái),打個(gè)“?”,或記在筆記本上。課堂上,當(dāng)教師講到這些問(wèn)題時(shí),要加倍集中精力,認(rèn)真思考,力爭(zhēng)當(dāng)堂找出的問(wèn)題當(dāng)堂消化。
4.要認(rèn)真做好課堂筆記,并注意聽(tīng)取教師的總結(jié),以利于課后復(fù)習(xí)和完成作業(yè)。俗話說(shuō),好記性不如破筆頭。人的記性再好,總是有限,因?yàn)橛洃浥c遺忘是并存的,沒(méi)有記憶就沒(méi)有遺忘,沒(méi)有遺忘也就不能更好地記憶。認(rèn)真做好課堂筆記,不僅可以加深對(duì)課本知識(shí)的理解和記憶,而且便于課后復(fù)習(xí)。同時(shí),記筆記的過(guò)程,本身就鍛煉了自己的思維能力和語(yǔ)言概括能力。
做筆記的方法很多,在上新課時(shí),我要求初二學(xué)生把筆記記在筆記本上。學(xué)生一邊聽(tīng)老師講課,一邊將老師的板書(shū)和一些老師沒(méi)有板書(shū)出來(lái)的重點(diǎn)知識(shí)記在筆記本上,這樣的筆記條理清晰,重點(diǎn)突出,便于學(xué)生全面把握知識(shí)線索,便于復(fù)習(xí),同時(shí)養(yǎng)成記筆記的良好習(xí)慣。對(duì)于初二、初三的學(xué)生在筆記本記錄的基礎(chǔ)上學(xué)會(huì)批注記錄法,所謂批注記錄法是指在教材上作批注而記課堂筆記的方法,是筆記本記錄的一個(gè)補(bǔ)充。指導(dǎo)時(shí),可讓學(xué)生隨著教師對(duì)教材的講授,在教材的有關(guān)地方把教師講的重點(diǎn),或作的某種解釋、某種說(shuō)明加上自己的理解、體會(huì),記在教材上。如果補(bǔ)充批注的內(nèi)容較多時(shí)可以記在同一頁(yè)的“天頭”、“地頭”,或添加的白紙上(注意將白紙粘貼好)。同時(shí),指導(dǎo)學(xué)生用統(tǒng)一的記錄符號(hào)在書(shū)上作注。如在重點(diǎn)的地方畫(huà)上“·”,在重點(diǎn)詞、關(guān)鍵詞的下面畫(huà)上“”,將生物學(xué)概念用“”框住,并在具體的概念解釋下面畫(huà)上“_______”,在不明白的地方加“?”將教師講的番號(hào)直接標(biāo)注在教材的相應(yīng)位置等等。這種筆記法,能緊密結(jié)合教材,既能提高看書(shū)、記筆記的速度和效率,又便于查對(duì),復(fù)習(xí)時(shí)還利于溫故知新。但要注意,批注時(shí)要言簡(jiǎn)意賅,盡量節(jié)省字?jǐn)?shù),且不可掩蓋住書(shū)本上的字,以免影響看教材。
在上復(fù)習(xí)課時(shí),我讓學(xué)生用“心得筆記法”,要求學(xué)生在上復(fù)習(xí)課之前將教師要復(fù)習(xí)的內(nèi)容看完后寫(xiě)出復(fù)習(xí)心得。比如書(shū)中哪些內(nèi)容是重點(diǎn),哪些是疑難點(diǎn),這些內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)等,都可作為學(xué)習(xí)心得記錄下來(lái)。等到教師上復(fù)習(xí)課時(shí)學(xué)生就會(huì)心中有數(shù),有的放矢地聽(tīng)課了。這樣長(zhǎng)期堅(jiān)持,既可培養(yǎng)學(xué)生良好的讀書(shū)、學(xué)習(xí)習(xí)慣,又可鍛煉學(xué)生對(duì)知識(shí)的歸納、總結(jié)的能力。
(二)閱讀和討論
我對(duì)教材中難度不太大的一些教學(xué)內(nèi)容,如根的形態(tài)、花的種類(lèi)和結(jié)構(gòu)、鳥(niǎo)類(lèi)的多樣性、哺乳動(dòng)物的多樣性、人的身體等編寫(xiě)出閱讀提綱,讓學(xué)生根據(jù)我編寫(xiě)的閱讀提綱,閱讀教材內(nèi)容,同學(xué)之間邊閱讀、邊在書(shū)上勾畫(huà)、邊討論,在明確重點(diǎn)、難點(diǎn)和疑點(diǎn)的同時(shí)又培養(yǎng)和提高了學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力和思維能力,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在這個(gè)過(guò)程中進(jìn)行巡視,了解情況,并針對(duì)個(gè)別學(xué)生進(jìn)行具體的閱讀方法指導(dǎo),鼓勵(lì)學(xué)生參加討論,讓學(xué)生學(xué)會(huì)閱讀和討論。在教師精講點(diǎn)撥的啟發(fā)和引導(dǎo)下,輕松愉快地突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn)和疑點(diǎn)。
(三)記憶
記憶是過(guò)去識(shí)記、經(jīng)歷過(guò)的事物在我們頭腦中的反映,它是由識(shí)記、保持、再憶和重現(xiàn)等幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的。其中“記”是外界信息在大腦中貯存、編碼的過(guò)程,“憶”是在大腦中提取信息的過(guò)程。在教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)生物學(xué)科的具體特點(diǎn),主要的記憶方法有:
1.結(jié)構(gòu)層次記憶法
這種方法是現(xiàn)行教材中運(yùn)用較多的一種方法。在現(xiàn)行教材中生物的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的功能是重點(diǎn)知識(shí),也是難點(diǎn)知識(shí)。學(xué)生往往對(duì)紛繁復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能記憶起來(lái)感到麻煩,在教學(xué)中我摸索出以下方法去記憶,就顯得簡(jiǎn)單多了。
(1)層層剝離法:“天生我才必有用。”生物的每一結(jié)構(gòu)都有其獨(dú)特的特點(diǎn)和相應(yīng)的功用(功能)。在教學(xué)生記憶一些器官的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能時(shí),遵循從外到內(nèi)的結(jié)構(gòu)順序依次記憶,使復(fù)雜的結(jié)構(gòu)不會(huì)記漏。如在記憶木本莖的結(jié)構(gòu)時(shí),從外到內(nèi)依次是樹(shù)皮,它的內(nèi)層是韌皮部,其中有韌皮纖維和篩管,因此,樹(shù)皮有保護(hù)、支持輸導(dǎo)的功能。剝掉樹(shù)皮是形成層,它是由幾層細(xì)胞構(gòu)成的,中間一層細(xì)胞具有很強(qiáng)的分裂能力,因此它的功能是不斷地分裂向外形成韌皮部,向內(nèi)形成木質(zhì)部。剝掉形成層便是木質(zhì)部,由于木質(zhì)部是由木纖維和導(dǎo)管組成的,因此,木質(zhì)部的功能是支持和輸導(dǎo)的作用。剝掉木質(zhì)部便剩下中間的髓(樹(shù)心)了,由于它是由一些薄壁細(xì)胞構(gòu)成的,因此,髓具有儲(chǔ)存營(yíng)養(yǎng)的功能。將剛才剝下的韌皮部、形成層和木質(zhì)部放在一起就是木本植物莖的維管束了。這種方法還可以用在草本植物莖、花、葉片、動(dòng)植物細(xì)胞等的結(jié)構(gòu)和功能的記憶。
(2)層層包裹法:這是與層層剝離法相對(duì)的一種方法。在記憶時(shí)找出結(jié)構(gòu)的中心所在,然后逐層包裹而成。如花的結(jié)構(gòu)中心位置是雌蕊(產(chǎn)生胚珠),雌蕊外面包有雄蕊(產(chǎn)生花粉),雄蕊外面包有花冠(保護(hù)、招引昆蟲(chóng)),花冠外面包有花萼(保護(hù)),包好后放在一個(gè)“托盤(pán)”(花托)上,再在下面插根“桿”(花梗),這就是一朵花的基本結(jié)構(gòu)了。
2.理解記憶法
理解記憶,顧名思義,是一種在積極思考、深刻理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行記憶的方法,它是有意記憶的一種。這種記憶方法的前提是理解,因而指導(dǎo)時(shí)要讓學(xué)生對(duì)某種知識(shí)積極動(dòng)腦,深入理解,對(duì)一些基礎(chǔ)理論知識(shí)、一些基本原理,應(yīng)采用這種記憶方法,否則很快會(huì)遺忘或記憶混淆。如在記憶細(xì)胞吸水的原理時(shí),就必須先理解濃度、細(xì)胞液濃度、外界水溶液濃度、物質(zhì)擴(kuò)散等知識(shí)才能夠牢固地記住細(xì)胞的吸水原理是在什么情況下吸水,什么情況下失水。又如在記憶光合作用、呼吸作用、蒸騰作用等概念時(shí),在理解了它們的過(guò)程后記憶就難以忘記了。
3.意義記憶法
這是一種利用知識(shí)本身的意義或賦予知識(shí)某種特殊的意義進(jìn)行記憶的方法。如記根尖的結(jié)構(gòu)時(shí),根的頂端叫做根冠,冠者帽也,根冠的本身意義就是說(shuō)它象一頂帽子一樣戴在根尖的頂端,當(dāng)然就有保護(hù)的作用了。對(duì)于根冠以上的結(jié)構(gòu)我教學(xué)生這樣記憶“冠(根冠)上(接著根冠的上面)生(分生區(qū))長(zhǎng)(伸長(zhǎng)區(qū))毛(根毛區(qū),又叫成熟區(qū))”。
4.字頭記憶法
就是將一個(gè)內(nèi)容中的詞語(yǔ)的第一個(gè)字或第一個(gè)字的諧音記住,簡(jiǎn)化記憶內(nèi)容,加強(qiáng)記憶。例如:學(xué)生在記憶自花傳粉代表植物(小麥、水稻、豌豆、番茄)只需記憶“自(自花傳粉)小(小麥)水(水稻)碗(豌豆)翻(番茄),也就是說(shuō)從小裝水的碗打翻了”、雌雄異株植物的代表植物(楊樹(shù)、柳樹(shù)、菠菜)時(shí),教學(xué)生記“憶(雌雄異株)楊(楊樹(shù))柳(柳樹(shù))菠(菠菜)?!睂W(xué)生把字頭當(dāng)成順口溜來(lái)記憶,就不會(huì)忘記那些難記的知識(shí)了。
5.系統(tǒng)記憶法
把動(dòng)物和人的各個(gè)器官、組織、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)、功能和生理等知識(shí)放入系統(tǒng)中進(jìn)行記憶,使零碎、難記的知識(shí)就容易記憶了。
6.直觀形象記憶法
利用生物的形狀、顏色、大小、氣味、聲音等直觀形象或利用多媒體課件演示形象直觀的生物微觀結(jié)構(gòu)、生活習(xí)性、動(dòng)態(tài)過(guò)程等來(lái)進(jìn)行記憶的方法。將這些直觀形象記在大腦中,既不容易遺忘,又容易再現(xiàn)。
7.歸納記憶法
把知識(shí)的某些相同屬性進(jìn)行歸納而記憶的方法。如在復(fù)習(xí)細(xì)菌、放線菌、酵母菌、霉菌和大型真菌的生殖方式時(shí),通過(guò)歸納總結(jié),只有細(xì)菌是進(jìn)行裂殖,其它的都能進(jìn)行孢子生殖,另外酵母菌還能進(jìn)行出芽生殖。又比如在復(fù)習(xí)脊椎動(dòng)物五個(gè)綱的生殖方式時(shí),歸納出只有哺乳動(dòng)物是胎生的而其余四個(gè)綱的動(dòng)物的生殖方式都是卵生。在生物復(fù)習(xí)課中,這種記憶方法舉不勝舉。
8.對(duì)比記憶法
一、明確中等職業(yè)學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo),培養(yǎng)操作技能型人才
中等職業(yè)學(xué)校教育的目標(biāo)是讓每一位學(xué)生都成為技能達(dá)人,所以中等職業(yè)學(xué)校教育的課程必須能夠讓學(xué)生獲得本專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)和職業(yè)技能,這樣他們?cè)趨⒓庸ぷ骱缶湍軌颢@得比較完整的知識(shí)結(jié)構(gòu),從而勝任本職工作。在教學(xué)過(guò)程中,教師還必須以學(xué)生以后的就業(yè)為導(dǎo)向,把提高職業(yè)素養(yǎng)、培養(yǎng)職業(yè)能力作為培養(yǎng)的根本目的,只有這樣才會(huì)取得良好的教學(xué)效果。
培養(yǎng)技能型人才是中等職業(yè)學(xué)校教學(xué)服務(wù)社會(huì)的目標(biāo)。因此,圍繞目標(biāo)任務(wù)開(kāi)展教學(xué)是中等職業(yè)學(xué)校課程的重頭戲。教師應(yīng)根據(jù)教材要求讓學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí),把目標(biāo)定位在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際工作所需要的能力上,實(shí)施積極有效的教學(xué)。教學(xué)內(nèi)容應(yīng)包含職業(yè)的工作任務(wù),職業(yè)工作的內(nèi)在聯(lián)系和職業(yè)工作過(guò)程的知識(shí)三個(gè)方面,設(shè)計(jì)這三個(gè)方面的指導(dǎo)思想應(yīng)凸顯以學(xué)生為主體。在化學(xué)教學(xué)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)突出學(xué)生實(shí)踐知識(shí)、實(shí)踐技能和實(shí)踐技巧的培養(yǎng)與提升,也就是說(shuō)要把提高學(xué)生的實(shí)踐能力與操作能力放在首位。因此,中等職業(yè)學(xué)校的化學(xué)教師要主動(dòng)聯(lián)系化學(xué)行業(yè)的企業(yè),加強(qiáng)與他們的合作,讓學(xué)生在實(shí)踐中增長(zhǎng)知識(shí)。這對(duì)培養(yǎng)與提高中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的職業(yè)能力有著重要的作用。
二、加強(qiáng)化學(xué)教學(xué)中習(xí)題練習(xí),切實(shí)有效地訓(xùn)練學(xué)生思維
習(xí)題練習(xí)是加深學(xué)生對(duì)化學(xué)理論知識(shí)的理解鞏固的有效途徑,是訓(xùn)練學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維方法,是使學(xué)生創(chuàng)新技能得到有效提高的一種行之有效的手段。
科學(xué)選題是保證習(xí)題教學(xué)有效或高效的前提和保障,教師必須要有計(jì)劃、有目的地進(jìn)行選題。首先,選擇具有代表性、能夠考查學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的典型例題,通過(guò)練習(xí),學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)及時(shí)消化和掌握,這樣才能接著做稍微有點(diǎn)難度的題目;然后,再根據(jù)先易后難的原則布置一些富有啟發(fā)性的化學(xué)習(xí)題,以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性;最后,要注意習(xí)題的多樣性和靈活性,以便學(xué)生更好地掌握基礎(chǔ)知識(shí)和基本操作技能。
教師講解習(xí)題時(shí),要重視解題的示范性,使學(xué)生掌握解題的基本思路、格式和一般步驟;要指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真讀題、準(zhǔn)確審題;遇到復(fù)雜且篇幅較長(zhǎng)的題目,引導(dǎo)學(xué)生重點(diǎn)研究如何將復(fù)雜問(wèn)題分解為多個(gè)簡(jiǎn)單問(wèn)題及掌握它們之間的前后關(guān)系。這樣學(xué)生在解答難題時(shí)就增強(qiáng)了信心,因而解答難題的準(zhǔn)確率也大大提高。
習(xí)題教學(xué)的形式可以多樣化,這樣學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和積極性就會(huì)被充分地激發(fā)出來(lái),學(xué)生在習(xí)題課上的學(xué)習(xí)就會(huì)更務(wù)實(shí),習(xí)題教學(xué)也可以實(shí)現(xiàn)高效的目的。習(xí)題形式多種多樣,其中講練法是一種比較有效的方法。比如,教師講完一類(lèi)典型的例題,可以讓學(xué)生練習(xí)幾道相類(lèi)似的習(xí)題,這樣學(xué)生就能夠及時(shí)掌握并鞏固相關(guān)知識(shí);教師先提出問(wèn)題,然后學(xué)生分組展開(kāi)討論,再請(qǐng)代表回答,最后教師對(duì)不同答案進(jìn)行篩選和總結(jié);教師和學(xué)生互講,教師根據(jù)習(xí)題的特點(diǎn),對(duì)于難度較大的題,采用教師親自講授的辦法,一些相對(duì)簡(jiǎn)單的題留給學(xué)生講,這樣既可以提高學(xué)生的上課積極性,又調(diào)節(jié)了學(xué)習(xí)氛圍,這就需要教師和學(xué)生課前做好充分的準(zhǔn)備,而且教師必須做必要的指導(dǎo)。這種教學(xué)方式比較少見(jiàn),但學(xué)生之間少了拘謹(jǐn),多了課堂上的互動(dòng),大家感覺(jué)比較新鮮刺激。偶爾使用這種習(xí)題講解方法可提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。
三、注重學(xué)生操作技能培養(yǎng),重視加強(qiáng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
從中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和智力發(fā)展水平看,化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有非常重要的作用?;瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生主動(dòng)參與,積極思考,可以有效地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣,培養(yǎng)學(xué)生敏銳的觀察能力,更有助于學(xué)生將理論和實(shí)踐有效地結(jié)合起來(lái),從而培養(yǎng)學(xué)生良好的觀察力,提高學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析能力和解決能力。
總之,化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生促成自己成為技術(shù)型應(yīng)用人才的一個(gè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生不僅要掌握已有的相關(guān)化學(xué)理論知識(shí),還要多實(shí)驗(yàn)、多思考、多探究,注重理論知識(shí)與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合,才會(huì)由量變到質(zhì)變,物化成為學(xué)生本身所具備的技能。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師要將實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵技能培養(yǎng)點(diǎn)充分把握好,這樣才能使學(xué)生的技能得到提升與發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】 中醫(yī)藥信息數(shù)據(jù)庫(kù);中藥化學(xué);輔助研發(fā)系統(tǒng)
中醫(yī)藥的文獻(xiàn)信息浩如煙海,如果通過(guò)統(tǒng)一規(guī)劃建立各種形式的數(shù)據(jù)庫(kù)將其數(shù)字化,使其傳播和使用方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生根本的變化,其中的知識(shí)和信息必將推動(dòng)中醫(yī)藥事業(yè)突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但在過(guò)去的幾十年里,由于這些文獻(xiàn)信息數(shù)字化的程度很低,因而利用程度也低,嚴(yán)重阻礙了中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展。中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展需要解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是如何收集、存儲(chǔ)、處理和傳輸中醫(yī)藥信息,而中醫(yī)藥信息的收集、存儲(chǔ)、處理和傳輸發(fā)展的關(guān)鍵在于其數(shù)字化的程度。中醫(yī)藥化學(xué)輔助研發(fā)系統(tǒng)是服務(wù)于中藥化學(xué)研究和新藥開(kāi)發(fā)的綜合性信息系統(tǒng),可以提供與疾病、方劑、中藥、西藥和化學(xué)成分有關(guān)的信息。
1 數(shù)據(jù)來(lái)源
疾病、方劑、中藥、西藥和化學(xué)成分是我們進(jìn)行中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究必不可少的數(shù)據(jù),本系統(tǒng)抽取以下數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)來(lái)建設(shè)中醫(yī)藥化學(xué)輔助研發(fā)系統(tǒng)。
1.1 與疾病相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)
疾病診療數(shù)據(jù)庫(kù)。共收錄疾病3 776種,涉及疾病的中英文名稱(chēng)、疾病的證候、癥狀、治療所用的中藥和方劑等多項(xiàng)內(nèi)容。
1.2 與方劑相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)
方劑現(xiàn)代應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)、中藥非處方藥數(shù)據(jù)庫(kù)、中藥成方制劑標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)、中藥新藥品種數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)基本藥物數(shù)據(jù)庫(kù)、中華人民共和國(guó)藥典數(shù)據(jù)庫(kù)(2005版)、中國(guó)方劑數(shù)據(jù)庫(kù)等。這些數(shù)據(jù)庫(kù)提供了約40 000首方劑的相關(guān)信息。除了方劑的主治、功效、藥理作用等內(nèi)容,還有藥物組成和化學(xué)成分等與新藥開(kāi)發(fā)相關(guān)的有用信息。
1.3 與中藥相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)
中國(guó)中藥數(shù)據(jù)庫(kù)、中國(guó)藏藥數(shù)據(jù)庫(kù)、瑤藥數(shù)據(jù)庫(kù)等。這些數(shù)據(jù)庫(kù)包含了約9 000種中藥的相關(guān)信息,涵蓋了中藥的性味、歸經(jīng)、功效、主治、藥理作用、不良反應(yīng)、化學(xué)成分等與新藥開(kāi)發(fā)密不可分的內(nèi)容,其中中國(guó)中藥數(shù)據(jù)庫(kù)中包含的化學(xué)成分有2萬(wàn)多個(gè)。
1.4 與西藥相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)
國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)藥說(shuō)明書(shū),共收錄記錄1 914條,根據(jù)《國(guó)家藥品標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)藥說(shuō)明書(shū)內(nèi)容匯編》1~7冊(cè)編制而成,由統(tǒng)一藥品說(shuō)明書(shū)及批準(zhǔn)文號(hào)專(zhuān)項(xiàng)工作小組編寫(xiě)。
1.5 與化學(xué)成分相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)
中國(guó)中藥化學(xué)成分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù),根據(jù)《中藥原植物化學(xué)成分手冊(cè)》、《植物活性成分辭典》(三冊(cè))、《中藥化學(xué)》、《中藥化學(xué)成分提取》、《常用中藥成分與藥理手冊(cè)》、《中藥藥劑學(xué)》、《中藥制劑》、《中藥藥理學(xué)》等工具書(shū)的內(nèi)容補(bǔ)充完整已有數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容,含有約3 000個(gè)化合物的二維結(jié)構(gòu)圖,收錄化合物達(dá)14 032個(gè)。
2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
2.1 檢索查詢
本系統(tǒng)可以提供疾病、方劑、單味藥、化學(xué)成分等任意2個(gè)或多個(gè)檢索字段的查詢,而且每個(gè)字段都有多層信息進(jìn)行檢索。由于中醫(yī)和西醫(yī)有各自的理論體系,如果在中醫(yī)病機(jī)中選擇氣陰兩虛證,在方劑主治中選擇糖尿病,就可以檢索出治療糖尿病氣陰兩虛證的方劑中包含的所有化學(xué)成分。這樣的檢索兼顧了中醫(yī)和西醫(yī)的理論,篩選出的化學(xué)成分將更有利于研究工作的進(jìn)行。
2.2 高級(jí)檢索
為了方便有機(jī)化學(xué)和藥物化學(xué)工作者進(jìn)行新藥研發(fā),快速全面地檢索中藥中化合物的有用信息,本系統(tǒng)建立了高級(jí)檢索——分子式模糊查詢方式。
2.3 藥物分子設(shè)計(jì)中著名的Lipinski規(guī)則
如果化合物滿足以下條件之一,那么此化合物的吸收或滲透性能不好的可能性就會(huì)更大:氫鍵供體數(shù)目(以NH和OH鍵數(shù)目之和計(jì))大于5;MWT大于500;lgP大于5(或MLgP大于4.15);氫鍵受體數(shù)目(以N和O數(shù)目之和計(jì))大于10(這些條件對(duì)于生物載體底物類(lèi)化合物不適用)。同時(shí)使用4個(gè)限制條件的任意2個(gè),預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率可達(dá)90%以上;若同時(shí)使用3個(gè)條件,預(yù)測(cè)結(jié)果就會(huì)相當(dāng)可靠。本系統(tǒng)在展示界面中設(shè)置可以按照化合物重復(fù)數(shù)、分子量、分子式、NO數(shù)、成分分類(lèi)和來(lái)源排序,其中分子量和NO數(shù)的排序?qū)⒔o新藥開(kāi)發(fā)人員提供非常有用的信息。
從化學(xué)成分出發(fā)對(duì)疾病、方劑和中藥進(jìn)行研究,將有利于擴(kuò)展科研思路,發(fā)現(xiàn)新知識(shí)。例如,具有相同化學(xué)成分的中藥很有可能具有相似的功效,而且化學(xué)成分重復(fù)越多,中藥的功效將有可能越相似。與化學(xué)成分相關(guān)西藥的查詢可以提供此化學(xué)成分的最直接的臨床應(yīng)用,會(huì)給中藥工作者非常有用的提示。
2.4 組分配伍模塊
此外,這個(gè)系統(tǒng)還掛接了組分配伍模塊,包括了3個(gè)中藥化學(xué)組分配伍的數(shù)據(jù)展示模式和1個(gè)擴(kuò)展研究提示,都以疾病為入口,點(diǎn)選不同模式進(jìn)行相關(guān)信息的查詢。在整個(gè)模式框架下,用戶可以自主對(duì)要素進(jìn)行選擇,得出用戶關(guān)注的信息,結(jié)果以化學(xué)組分的藥理作用進(jìn)行聚類(lèi),最后以推薦方案的形式展示。模式1:從證候、方劑、單味藥、化學(xué)組分4個(gè)角度查詢相互之間的關(guān)系;模式2:從方劑、單味藥、化學(xué)組分3個(gè)角度查詢相互之間的關(guān)系;模式3:從單味藥、化學(xué)組分兩個(gè)角度查詢相互之間的關(guān)系;擴(kuò)展研究提示:從化學(xué)組分入手研究中醫(yī)治療的疾病和西醫(yī)治療的疾病相互之間的關(guān)系。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備教學(xué);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
本文中的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備主要是指主機(jī)箱內(nèi)的硬件,該部分教學(xué)在中學(xué)是一個(gè)難點(diǎn),對(duì)初中生尤其如此。如果處理不好,學(xué)生會(huì)出現(xiàn)以下幾種情況:硬件實(shí)物與名稱(chēng)對(duì)不上、對(duì)主要硬件設(shè)備的作用和基本組成結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)模糊。造成這種情況的主要原因如下:
一是跟學(xué)生的感性經(jīng)驗(yàn)有關(guān):隨著計(jì)算機(jī)的普及,雖然現(xiàn)在的中學(xué)生已有了更多接觸和使用計(jì)算機(jī)的機(jī)會(huì),但同時(shí)受各方面條件的限制,只有相當(dāng)少的學(xué)生有自己打開(kāi)機(jī)箱裝機(jī)的經(jīng)歷,因此對(duì)主機(jī)箱內(nèi)的硬件缺乏感性認(rèn)識(shí)。
二是與安全和經(jīng)濟(jì)條件的制約有關(guān):絕大多數(shù)中學(xué)出于對(duì)學(xué)生安全的考慮,以及學(xué)校本身經(jīng)濟(jì)條件等的制約,很少能有機(jī)會(huì)讓學(xué)生在真實(shí)的裝機(jī)情境中學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容。
一、本方案的可行性分析
1.什么是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality,VR)又稱(chēng)幻境或靈境技術(shù)。它是在綜合計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)模擬與仿真、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)等許多計(jì)算機(jī)學(xué)科的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用新領(lǐng)域,它在用戶眼前生成一個(gè)虛擬的環(huán)境,使人感到像真實(shí)存在的一種技術(shù)。它有非常優(yōu)秀的人機(jī)交互界面,在軍事、醫(yī)療、建筑、教育等多個(gè)領(lǐng)域都有很好的應(yīng)用前景。目前,在教育上的應(yīng)用受到越來(lái)越多的關(guān)注。
2.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)教學(xué)產(chǎn)生的可能性影響
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特征可以表示為3I特征:Immersion (投入)、Interaction(交互性)、Imagination(構(gòu)想),它對(duì)教學(xué)產(chǎn)生的可能性影響主要有:
(l)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣:投入(Immersion)是VR系統(tǒng)的核心特點(diǎn),它使用戶投入到由計(jì)算機(jī)生成的虛擬場(chǎng)景中,讓用戶在此場(chǎng)景中有“身臨其境”之感。根據(jù)建構(gòu)主義的觀點(diǎn),學(xué)習(xí)是從學(xué)習(xí)者對(duì)感覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的選擇性注意開(kāi)始的,學(xué)習(xí)成功的關(guān)鍵在于主動(dòng)性,社會(huì)性和情景性。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的“投入”性特點(diǎn)恰恰為學(xué)習(xí)者提供了一種有利于其知識(shí)建構(gòu)的情景性。因此,在教學(xué)中運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)將能夠更好地引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并有利于加深對(duì)問(wèn)題的認(rèn)知和理解。
(2)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和有效性:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)“交互性”的特點(diǎn),指用戶與虛擬場(chǎng)景中各種對(duì)象相互作用的能力,是人機(jī)和諧的關(guān)鍵性因素。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)解決教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題,學(xué)習(xí)者可以根據(jù)個(gè)人特點(diǎn)選擇最佳認(rèn)知策略,迅速掌握所學(xué)知識(shí)的精華。虛擬現(xiàn)實(shí)的這種自主性是其它媒體形式所無(wú)法比擬的。
(3)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力:“構(gòu)想”是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的又一特點(diǎn)。它不僅僅是一個(gè)用戶與終端的接口,而且可使用戶沉浸于此環(huán)境中獲取新的知識(shí),提高感性和理性認(rèn)識(shí),從而產(chǎn)生新的構(gòu)思。在新課程改革的背景下,學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)日益受到重視,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)無(wú)疑也為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力提供了一個(gè)可行的途徑。
3.適用于中學(xué)教學(xué)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
目前,實(shí)際應(yīng)用的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大致分為四類(lèi):
(1)沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng):使用頭盔顯示器把用戶的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)及其他感覺(jué)封閉起來(lái),產(chǎn)生一種身臨其境的錯(cuò)覺(jué)。
(2)分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng):它建立在沉浸虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式交互仿真(distributed interaction simulation)的基礎(chǔ)上,多個(gè)用戶通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起,同時(shí)參加一個(gè)虛擬空間,共同體驗(yàn)虛擬經(jīng)歷,這就是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。
(3)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng):增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)性的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)模擬現(xiàn)實(shí)世界、仿真現(xiàn)實(shí)世界,而且要利用它來(lái)增強(qiáng)參與者對(duì)真實(shí)環(huán)境的感受,也就是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中無(wú)法感知或不方便的感受。
(4)桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng):也稱(chēng)窗口中的VR,它利用個(gè)人計(jì)算機(jī)和低級(jí)工作站進(jìn)行仿真,將計(jì)算機(jī)的屏幕作為用戶觀察虛擬境界的一個(gè)窗口。通過(guò)各種輸入設(shè)備實(shí)現(xiàn)與虛擬現(xiàn)實(shí)世界的充分交互,這些外部設(shè)備包括鼠標(biāo)、追蹤球、力矩球等。它要求參與者使用輸入設(shè)備,通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕觀察360°范圍內(nèi)的虛擬境界,并可以操縱其中的物體。
前三種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)由于對(duì)硬件設(shè)備等的要求很高,所以目前運(yùn)用到中學(xué)教學(xué)的可行性較低。第四種“桌面虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)”的特點(diǎn)是:參與者不能完全沉浸其中,因?yàn)樗詴?huì)受到一些現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾,但由于其成本也相對(duì)較低,在個(gè)人電腦上就可以實(shí)現(xiàn),因此,已經(jīng)逐漸在中學(xué)教學(xué)中得到運(yùn)用。下文中所提及的虛擬現(xiàn)實(shí)主要指的就是這種類(lèi)型。
二、用桌面虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)重構(gòu)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備教學(xué)的比較分析
本文中所指的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備主要是指計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部的主要硬件,例如:主板、內(nèi)存條、聲卡等。相對(duì)于計(jì)算機(jī)的外設(shè)而言,這些平時(shí)存放在主機(jī)箱內(nèi)的各“零部件”對(duì)絕大多數(shù)中學(xué)生而言是好奇而又陌生的。
好奇是因?yàn)?計(jì)算機(jī)對(duì)大多數(shù)孩子而言,是一個(gè)高級(jí)的“玩具”,相對(duì)于軟件應(yīng)用知識(shí),中學(xué)生普遍缺少對(duì)硬件的了解,因此對(duì)新生事物向來(lái)就有好奇心的青少年當(dāng)然對(duì)此也不例外。陌生是因?yàn)?大多數(shù)的中學(xué)生雖然過(guò)去曾從各種途徑或多或少地聽(tīng)說(shuō)或看到過(guò)這些硬件的名稱(chēng)或?qū)嵨?但對(duì)其作用還是知之甚少。因此一旦打開(kāi)機(jī)箱,看到這么多不認(rèn)識(shí)或似曾相識(shí)的“零部件”時(shí),難免會(huì)心生畏懼,覺(jué)得自己還是不能了解它們。因此,該部分內(nèi)容對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō),是一個(gè)難點(diǎn)。該部分的教學(xué)如果處理得當(dāng),學(xué)生會(huì)在最初的好奇心的驅(qū)動(dòng)下,逐步發(fā)展為自主學(xué)習(xí),從而達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo);反之,也很有可能會(huì)挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。下面將分別從傳統(tǒng)的處理方法和用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的處理方法兩方面來(lái)比較分析。
1.傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備教學(xué)的難點(diǎn)處理方法
(1)教師邊播放硬件資料圖片,邊講解
通常做法:教師預(yù)先準(zhǔn)備一些硬件設(shè)備的圖片,在上課過(guò)程中邊播放圖片邊講解其名稱(chēng)、作用及其安裝方法。
該方法的主要優(yōu)點(diǎn):操作難度低、教師在教學(xué)過(guò)程中可視學(xué)生的具體情況選擇詳講、略講等。
該方法的主要缺點(diǎn):直觀性較差,因?yàn)閷W(xué)生往往看到的只是硬件設(shè)備的某個(gè)側(cè)面;對(duì)安裝方法這樣的動(dòng)態(tài)過(guò)程的教學(xué),更是很難僅用圖片就可以表達(dá)清晰。整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程以老師講授為主,學(xué)生缺少學(xué)習(xí)主動(dòng)性。
(2)實(shí)物展示講解
通常做法:由于經(jīng)濟(jì)條件、安全等多方面因素的限制,絕大多數(shù)中學(xué)不可能給每位學(xué)生配備一臺(tái)主機(jī)作為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)之用,甚至只有非常少的學(xué)校按小組的方法分給學(xué)生主機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。通常情況是:教師在講臺(tái)上拆開(kāi)一臺(tái)計(jì)算機(jī)主機(jī)用于講解和演示。
該方法的主要優(yōu)點(diǎn):直觀性強(qiáng),比圖片更能吸引學(xué)生,也方便展示設(shè)備和演示安裝方法。
該方法的主要缺點(diǎn):后排學(xué)生很難看清教師的演示過(guò)程。因?yàn)槿狈ψ寣W(xué)生也動(dòng)手摸一摸、試一試的操作環(huán)節(jié),教師實(shí)物演示的最終效果也會(huì)大打折扣。
(3)播放視頻錄像
通常的做法:播放一段關(guān)于機(jī)器組裝的視頻片段,讓學(xué)生通過(guò)觀看該片段來(lái)學(xué)習(xí)各部件的名稱(chēng)和安裝方法。
該方法的主要優(yōu)點(diǎn):對(duì)硬件的安裝過(guò)程觀看得比較清晰。
該方法的主要缺點(diǎn):這是一種線性結(jié)構(gòu)的交互方式,教學(xué)過(guò)程預(yù)設(shè)性強(qiáng),缺少與學(xué)生的互動(dòng)性。
(4)Flas
通常的做法是:Flas具有動(dòng)感、交互性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前,最常見(jiàn)的是用Flas制作表示計(jì)算硬件設(shè)備工作原理的動(dòng)畫(huà)。
該方法的主要優(yōu)點(diǎn):與學(xué)生的交互性較強(qiáng),并且可以設(shè)置一些反饋性的文字練習(xí)。
該方法的主要缺點(diǎn):Flash屬于二維平面動(dòng)畫(huà),顯示的硬件設(shè)備只能是某一側(cè)面,不利于學(xué)生形成對(duì)硬件外觀的整體性認(rèn)識(shí),而且由于二維動(dòng)畫(huà)的局限,較難表現(xiàn)硬件的安裝過(guò)程。
綜合上述的具體分析,不難看出用傳統(tǒng)的多媒體課件在處理該部分內(nèi)容時(shí),都或多或少地存在不足,若僅用其中一種多媒體課件很難達(dá)到。
2.傳統(tǒng)多媒體課件與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)課件的效果比較
與傳統(tǒng)媒體課件相比,用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作的課件主要有以下兩大優(yōu)點(diǎn):
(1)具有三維立體效果,且學(xué)習(xí)者可以按意愿選擇觀察的角度和側(cè)面,可以遠(yuǎn)觀,也可以近看,更可以進(jìn)入機(jī)箱內(nèi)部對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行考察,這無(wú)疑會(huì)極大的調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的積極性和主動(dòng)性,使其迅速掌握計(jì)算機(jī)主機(jī)內(nèi)部主要硬件的外觀特點(diǎn)及其安裝位置,有效提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率和興趣。
(2)具有互動(dòng)性,在學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)安裝過(guò)程后,還可以在電腦屏幕上,進(jìn)行一次虛擬裝機(jī)實(shí)驗(yàn),具有很好的反饋與強(qiáng)化作用。
因此,我們可以發(fā)現(xiàn)運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)制作該部分內(nèi)容的課件,將有其它多媒體課件無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。
三、應(yīng)用方案設(shè)計(jì)
1.常見(jiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件
3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是以3D多邊形為基礎(chǔ)的3D技術(shù),它是實(shí)時(shí)建模和渲染的結(jié)果,有很強(qiáng)的真實(shí)性。適合一般中學(xué)計(jì)算機(jī)設(shè)施配備情況的3D桌面虛擬現(xiàn)實(shí)軟件大致有以下幾種:
(1)VRML
VRML(Virtual Reality Moduling Language)是虛擬現(xiàn)實(shí)建模/造型語(yǔ)言。它可以直接接入互聯(lián)網(wǎng)以創(chuàng)建3D網(wǎng)頁(yè)與網(wǎng)站,實(shí)現(xiàn)三維動(dòng)畫(huà)效果以及基于三維對(duì)象的用戶交互。由于文件量小,易于網(wǎng)絡(luò)傳輸,同樣適合在校園網(wǎng)內(nèi)構(gòu)建虛擬3D社區(qū)。
(2)Viewpoint
Viewpoint由Viewpoint Scene Builder、Viewpoint media publisher、Viewpoint Media Player三個(gè)部分組成。用戶可以通過(guò)鼠標(biāo)控制,任意旋轉(zhuǎn)、縮放和移動(dòng)屏幕上的物體。
(3)cult3D
cult3D是近年來(lái)被廣泛使用的又一個(gè)網(wǎng)上三維產(chǎn)品展示軟件。它由cult3D Designer、cult3D Exporters和cult3D Viewer組成。它可以通過(guò)編程,設(shè)置動(dòng)作演示和交互,同時(shí)技術(shù)難度也相對(duì)較低,因此比較適合本課件的制作。它的程序界面如圖1所示:
2.本設(shè)計(jì)的主要步驟
(1)課件的制作目的
以教學(xué)目標(biāo)為指導(dǎo),分析課件的具體表現(xiàn)形式和結(jié)構(gòu),設(shè)置虛擬的反饋練習(xí)任務(wù),例如:虛擬裝機(jī)。
課件目的:讓學(xué)習(xí)者在認(rèn)識(shí)各主要硬件的外觀和作用的基礎(chǔ)上,了解各硬件在主機(jī)箱中的安裝位置等,并可以進(jìn)行虛擬裝機(jī)的反饋性練習(xí)。
課件表現(xiàn)形式和結(jié)構(gòu):需要認(rèn)識(shí)的主要硬件設(shè)備有主板、硬盤(pán)、內(nèi)存條、顯卡、聲卡等。一方面,這些硬件設(shè)備都可以通過(guò)鼠標(biāo)和鍵盤(pán)改變觀看的視角。另一方面,不僅可以進(jìn)行裝機(jī)的動(dòng)畫(huà)虛擬演示,還可以進(jìn)行自己動(dòng)手的虛擬裝機(jī)演示,并會(huì)對(duì)學(xué)習(xí)者的操作做出即時(shí)反饋。
(2)創(chuàng)建模型
按照教學(xué)要求,創(chuàng)設(shè)主要硬件設(shè)備的外形特征(如尺寸、顏色等信息)在3D Studio MAX中建立三維模型,部分設(shè)備還要收集圖片作為模型的紋理,保存時(shí)注意選擇能夠在cult3D軟件中可以導(dǎo)入的格式“.C3D”,必要時(shí)還要對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化處理。
(3)場(chǎng)景制作
在該cult3D軟件中導(dǎo)入第二步生成的模型,并對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行美化修飾。
(4)設(shè)計(jì)交互
按第一步的分析結(jié)果,在場(chǎng)景內(nèi)添加交互功能,使其能夠符合虛擬裝機(jī)實(shí)驗(yàn)的要求。
(5)集成
檢查虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景是否與設(shè)計(jì)目標(biāo)一致,并生成最終作品。
關(guān)鍵詞:自適應(yīng);極限學(xué)習(xí)機(jī);混沌粒子群;基因分類(lèi)
中圖分類(lèi)號(hào):TP181
文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1001-9081(2016)11-3123-04
0 引言
前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠通過(guò)輸入樣本逼近復(fù)雜的非線性映射,因此在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用,但是存在學(xué)習(xí)速度慢、容易陷入局部收斂和在不同場(chǎng)合其參數(shù)難以調(diào)解等復(fù)雜問(wèn)題,以致其發(fā)展受限。為解決這些問(wèn)題,2006年Huang[1]提出一種新型單隱層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)――極限學(xué)習(xí)機(jī)(Extreme Learning Machine, ELM),通過(guò)核函數(shù)將數(shù)據(jù)從低維空間映射到高維空間中,處理非線性數(shù)據(jù),但是參數(shù)隨機(jī)產(chǎn)生使結(jié)果存在一定的隨機(jī)性,因此容易產(chǎn)生較差的分類(lèi)效果。1995年James Kennedy和Russel Eberhart提出粒子群(Particle Swarm Optimization, PSO)算法[2-3],該方法是基于群體演化的隨機(jī)全局優(yōu)化的一種智能優(yōu)化算法,其中心思想是對(duì)鳥(niǎo)群或魚(yú)群合作捕食行為的研究。在優(yōu)化復(fù)雜函數(shù)時(shí),PSO算法的搜索精度不能達(dá)到要求,且易陷入局部最優(yōu)的狀況,到搜索后期經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)震蕩情況。2009年,Lei等[4]提出了基于混沌序列的粒子群優(yōu)化算法,通過(guò)引入混沌序列增強(qiáng)了算法的全局搜索能力。2012年, Han等[5]提出了用PSO算法對(duì)ELM進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)優(yōu)化ELM 的輸入層權(quán)值及隱藏層偏差,得到一個(gè)最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)。2015年,Yang等[6]提出基于Tent混沌序列的PSO算法,在增強(qiáng)全局搜索能力的基礎(chǔ)上有效地避免了算法的盲目性,提高了算法收斂速度。
本文通過(guò)分析ELM的缺點(diǎn),提出一種新的自適應(yīng)混沌粒子群極限學(xué)習(xí)機(jī)(Adaptive Chaotic Particle Swarm Optimization-Extreme Learning Machine,ACPSO-ELM)分類(lèi)器。在該算法中,首先通過(guò)ELM對(duì)給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行初始化,產(chǎn)生一組輸入權(quán)值和隱藏層偏置,再通過(guò)ACPSO算法尋找最優(yōu)輸入權(quán)值和隱藏層偏置,最后將得到的結(jié)果代入ELM中訓(xùn)練。
改進(jìn)后的自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法步驟如下:
步驟1 給定訓(xùn)練與測(cè)試數(shù)據(jù)集,在訓(xùn)練前,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理。
步驟2 建立基于ACPSO的極限學(xué)習(xí)機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),設(shè)置隱層神經(jīng)元數(shù)目,選中激活函數(shù)。
步驟3 產(chǎn)生種群,設(shè)置粒子數(shù)N,每個(gè)粒子設(shè)置為[-1,1]范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)向量,設(shè)置神經(jīng)元個(gè)數(shù)及隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)。
步驟4 初始化ACPSO的速度與位置變量,設(shè)置種群的個(gè)體最優(yōu)位置pbest、群體最優(yōu)位置gbest。
步驟5 計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值,先計(jì)算網(wǎng)絡(luò)實(shí)際輸出,再求期望輸出值與實(shí)際輸出值的均方誤差,即得到粒子的適應(yīng)度值。
步驟6 根據(jù)式(6)、(7)更新自適應(yīng)粒子群的位置和速度。
步驟7 計(jì)算種群適應(yīng)度方差,根據(jù)方差值判斷算法是否收斂,若收斂則轉(zhuǎn)步驟9; 否則轉(zhuǎn)步驟8。
步驟8 根據(jù)式(10)、(11)進(jìn)行混沌搜索,用搜索到的點(diǎn)隨機(jī)取代粒子群中的一個(gè)粒子,然后轉(zhuǎn)步驟5。
步驟9 判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù):若達(dá)到,則停止迭代; 否則轉(zhuǎn)步驟5,繼續(xù)迭代。
3 算法描述與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
本文為得到分類(lèi)精度高、泛化性能好和魯棒性高的分類(lèi)模型,提出了ACPSO-ELM算法,該算法結(jié)合ACPSO算法的高穩(wěn)定與ELM算法分類(lèi)速度快、精度高的特點(diǎn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)算法性能進(jìn)行驗(yàn)證。本文從UCI標(biāo)準(zhǔn)分類(lèi)數(shù)據(jù)集中選擇Breast、Heart、Colon三種基因數(shù)據(jù)集進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)由Matlab編程仿真實(shí)現(xiàn)。每個(gè)數(shù)據(jù)集如表1所示:
為驗(yàn)證ACPSO-ELM算法的高效性,本文分別用ELM、PSO-ELM、ACPSO-ELM、DPSO-ELM在Breast、Heart、Colon三種基因數(shù)據(jù)集采用10次五折交叉驗(yàn)證,即將每個(gè)基因數(shù)據(jù)集分成5份,選取其中4份作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,1份作為測(cè)試數(shù)據(jù)集,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),取10次結(jié)果精度的平均值作為算法的精度。本文所用實(shí)驗(yàn)粒子群的參數(shù)設(shè)置為N=20,Kmax=50,ωmax=0.95,ωmin=0.4,在ACPSO算法中,c1=c2=1.5。為進(jìn)一步比較算法的性能,圖1~3給出了該算法在3種基因數(shù)據(jù)集上的測(cè)試精度對(duì)比。
由圖1~3可以看出ELM的分類(lèi)結(jié)果隨著迭代次數(shù)的增加存在較大的震蕩性,實(shí)驗(yàn)結(jié)果不穩(wěn)定,加入PSO算法對(duì)ELM的參數(shù)優(yōu)化后,從圖1~3可以看出,實(shí)驗(yàn)結(jié)果不再隨迭代次數(shù)的增加而大幅度地震蕩,說(shuō)明PSO算法能夠有效提高ELM算法的穩(wěn)定性;同時(shí)由圖1~3可知,ELM的分類(lèi)精度也得到了顯著的提高,突出了參數(shù)優(yōu)化的重要性。比較PSO-ELM和DPSO-ELM以及ACPSO-ELM三種算法的分類(lèi)結(jié)果表明,ACPSO-ELM算法相比其他兩種算法具有更好的分類(lèi)精度以及穩(wěn)定性。
本實(shí)驗(yàn)中最大迭代次數(shù)設(shè)置為50,由表2可知,基于自適應(yīng)混沌序列的粒子群優(yōu)化算法在運(yùn)行時(shí)間上高于其他算法,比較PSO、ACPSO算法可知,由于PSO算法每次迭代過(guò)程中粒子群的數(shù)量不變,假設(shè)第i次迭代時(shí)粒子群的數(shù)量為Ni,迭代次數(shù)為Kmax,則每次迭代粒子群數(shù)量為N1=N2=…=NKmax,設(shè)每個(gè)粒子一次迭代運(yùn)行時(shí)間為T(mén)p,則PSO算法運(yùn)行總時(shí)間為T(mén)p×Kmax×Ni,對(duì)于ACPSO算法,由于每次迭代過(guò)程中,粒子群通過(guò)適應(yīng)度值不斷更新,粒子數(shù)隨著迭代的增加而逐漸減少,所以N1≥N2≥…≥NKmax,設(shè)每個(gè)粒子每次迭代運(yùn)行時(shí)間為T(mén)a,則總運(yùn)行時(shí)間為∑Kmaxi=1Ni×Ta。由于本次實(shí)驗(yàn)設(shè)定迭代次數(shù)為50,所以ACPSO-ELM算法相比其他算法運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)。
綜上所述,ACPSO-ELM無(wú)論在分類(lèi)精度還是在穩(wěn)定性、收斂性上都優(yōu)于ELM,同時(shí)對(duì)比于PSO-ELM和DPSO-ELM算法,ACPSO-ELM是一種十分可靠、高效的分類(lèi)算法。
4 結(jié)語(yǔ)
針對(duì)ELM算法分類(lèi)精度低、分類(lèi)不穩(wěn)定等情況,本文提出了ACPSO-ELM算法,通過(guò)ACPSO算法對(duì)ELM算法內(nèi)權(quán)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在不同數(shù)據(jù)集上,與已有算法PSO-ELM,DPSO-ELM比較可知,本文提出的分類(lèi)算法具有更高的分類(lèi)精度以及更好的穩(wěn)定性,由于本實(shí)驗(yàn)迭代次數(shù)設(shè)置較小,因此算法的分類(lèi)速度相比其他算法較慢。
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關(guān)鍵詞:血液化療;PICC導(dǎo)管;護(hù)理
外周導(dǎo)入中心靜脈置管在臨床上具體指的是從患者的腫瘤周?chē)o脈進(jìn)行導(dǎo)入處理,并且把相應(yīng)導(dǎo)管的尖端插入到上腔靜脈中的一種方式,以便能夠?qū)颊哌M(jìn)行中期或長(zhǎng)期的靜脈輸液和化療等治療。此類(lèi)患者進(jìn)行護(hù)理時(shí)能夠更有針對(duì)性,使患者臨床治療方案能夠順利完成,治療過(guò)程中能夠遠(yuǎn)離不必要的并發(fā)癥和不良反應(yīng)現(xiàn)象的困擾,2009年10月~2011年9月間對(duì)就診的62例接受血液化療治療的臨床確診患者,在使用PICC導(dǎo)管的治療出現(xiàn)并發(fā)癥的情況進(jìn)行總結(jié),并歸納相應(yīng)的臨床護(hù)理措施。現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。
1 資料與方法
1.1 一般資料:采用臨床研究過(guò)程中常用的隨機(jī)抽樣方法,選取2009年10月~2011年9月間來(lái)我院就診的62例接受血液化療治療的臨床確診患者,男35例,女27例;年齡28~83歲,平均61.3歲;病程4個(gè)月~7年,平均1.8年;患者自然資料比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。所有患者在接受治療前,均經(jīng)過(guò)相關(guān)的臨床檢查后確診,并由患者本人或家屬在同意書(shū)上簽字。
1.2 方法:本組62例患者均應(yīng)用PICC技術(shù)治療,同時(shí)采用針對(duì)性的護(hù)理措施。對(duì)出現(xiàn)并發(fā)癥的原因進(jìn)行總結(jié),歸納相應(yīng)的臨床護(hù)理措施。
2 結(jié)果
本組62例患者采用PICC導(dǎo)管治療過(guò)程中出現(xiàn)并發(fā)癥17例,其中靜脈炎3例,導(dǎo)管堵塞2例,導(dǎo)管移位1例,局部水腫4例,感染2例,過(guò)敏1例。經(jīng)過(guò)我們對(duì)其進(jìn)行的有針對(duì)性的護(hù)理,所有患者的均順利完成治療計(jì)劃,在預(yù)計(jì)的時(shí)間內(nèi)結(jié)束治療出院。
3 護(hù)理措施
3.1 心理護(hù)理:首先消除患者緊張心理,向患者及家屬講解PICC置管的意義和方法,對(duì)于部分認(rèn)為抽象的患者,護(hù)士可以用患者切身體驗(yàn)過(guò)的普通留置針作比較,以及PICC材料較好、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)。讓患者對(duì)此操作有所了解,使其能夠緩解緊張情緒,更好地配合操作。其次讓更多患者認(rèn)識(shí)了解并接受PICC。
3.2 并發(fā)癥的護(hù)理
3.2.1 預(yù)防靜脈炎的護(hù)理:為防止深靜脈置管相關(guān)性感染,相關(guān)操作要在無(wú)菌狀態(tài)下進(jìn)行。消毒方法和皮膚消毒劑的選擇要適宜,拔管時(shí)要對(duì)針眼周?chē)钠つw進(jìn)行消毒。穿刺靜脈技術(shù)的選擇要?jiǎng)?wù)必保證合理,硅膠導(dǎo)管的具體型號(hào)要合適,相關(guān)的操作技巧要保證嫻熟[1]?;颊呷绻霈F(xiàn)該癥狀要盡快進(jìn)行處理,例如:采用硫酸鎂濕敷或進(jìn)行熱敷,把患者的患肢抬高,如果2 h后癥狀仍得不到明顯緩解,則應(yīng)該果斷拔管。
3.2.2 預(yù)防導(dǎo)管堵塞的護(hù)理:護(hù)士要加強(qiáng)導(dǎo)管的維護(hù)工作,輸液停止或回家?guī)Ч苄蒺B(yǎng)的患者發(fā)熱導(dǎo)管要保證處于通暢狀態(tài)。在注射時(shí),兩種藥物之間用生理鹽水對(duì)管進(jìn)行沖洗。幫助處于昏迷狀態(tài)的患者翻身時(shí)要避免管受到壓力,不能采用PICC導(dǎo)管進(jìn)行抽血操作。
3.2.3 預(yù)防導(dǎo)管移位的護(hù)理:導(dǎo)管移位說(shuō)的是導(dǎo)管移動(dòng)距離在0.5 cm以上,但是功能沒(méi)有喪失;但導(dǎo)管脫出則是由于意外移動(dòng)或脫落,導(dǎo)致功能喪失不能再使用。由于敷料的潮濕松動(dòng)、穿刺的側(cè)肢活動(dòng)過(guò)度、輸液的接頭連接不妥和外力的拉扯等原因會(huì)導(dǎo)致該現(xiàn)象的出現(xiàn)。對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行妥善地固定是防止出現(xiàn)滑脫現(xiàn)象的關(guān)鍵,體外的導(dǎo)管呈“S”形固定,貼膜翹起,如發(fā)生脫落要及時(shí)進(jìn)行更換[2-3]。
3.2.4 預(yù)防水腫和滲血的護(hù)理:穿刺針過(guò)粗是導(dǎo)致局部滲血、水腫的原因,要依據(jù)患者血管的實(shí)際粗細(xì)選擇穿刺針;置管前進(jìn)行凝血功能檢查;手術(shù)以后采取局部壓迫的方法進(jìn)行止血半小時(shí)左右,在24 h之內(nèi)要適當(dāng)限制臂部的活動(dòng),置管的側(cè)肢體不可負(fù)重,加壓包扎過(guò)程中使用無(wú)菌紗布。
3.2.5 過(guò)敏:腫瘤患者在接受化療后,皮膚的敏感性會(huì)明顯增加,發(fā)生過(guò)敏的可能性會(huì)隨之增大。一次對(duì)該類(lèi)患者進(jìn)行日常護(hù)理時(shí)必須有意識(shí)的加強(qiáng)對(duì)皮膚變化情況的觀察,對(duì)出現(xiàn)早期刺癢、皮膚發(fā)紅癥狀患者,應(yīng)在穿刺點(diǎn)周?chē)钠つw進(jìn)行涂抹地塞米松注射液,待干后覆蓋敷料。
4 小結(jié)
對(duì)接受血液化療的患者在治療過(guò)程中應(yīng)用PICC時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的臨床護(hù)理,可以使該類(lèi)患者的并發(fā)癥和不良反應(yīng)現(xiàn)象發(fā)生率得到有效控制,保證患者的臨床治療方案能夠順利完成,在對(duì)該類(lèi)患者進(jìn)行護(hù)理過(guò)程中,要嚴(yán)格執(zhí)行上述護(hù)理操作要求,避免出現(xiàn)上述的并發(fā)癥和不良反應(yīng)現(xiàn)象。
5 參考文獻(xiàn)
[1] 朱石潔,盧向莉,崔春梅,等.PICC置管用于大劑量靜脈化療的觀察及護(hù)理[J].現(xiàn)代護(hù)理,2009,8(7):502.
[2] 宋廣娟,王曉秋,林長(zhǎng)虹.PICC并發(fā)癥的分析及對(duì)策[J].吉林醫(yī)學(xué),2012,33(4):866.
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