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構樹的成熟果實顏色鮮紅,富含氨基酸、維生素、糖類等營養成分,容易吸引鳥類前來啄食。一些研究者通過在武漢、南京、柳州等地進行野外觀察和分析鳥糞樣品,已經確認白頭鵯(Pycnonotussinensis)、山斑鳩(Streptopeliaorientalis)、烏鶇(Turdusmerula)、紅嘴藍鵲(Urocissaerythrorhyncha)、灰喜鵲(Cyanopicacyana)、紅耳鵯(Pycnonotusjocosus)、繡眼(Zosteropspalpebrosus)等鳥類偏好取食構樹果實。這些鳥類啄食構樹果實以后,將種子隨糞便撒播至其他地方,擴大了構樹種子的傳播范圍。野外觀察發現,在城郊公園、臨水駁岸及郊區荒野地等處均能見到構樹的實生苗,在野生構樹群落內也能發現大量實生苗,且均長勢良好,這表明,構樹成功的有性生殖是其種群更新的重要機制。
2萌生枝條
構樹也可以通過根生萌枝和莖生萌枝實現更新。構樹根系發達,根蘗能力強,熊佑清指出,3~5a生的構樹在2a內,通過自然分蘗每年能增新株20~35株,覆蓋面約200~500m2。對構樹的根段進行埋條,其成活率平均達到53%,以沙土為基質時高達81%。在野生構樹群落內,一些植株主干頂端枯死或被折斷,莖下部一定部位會萌發出新芽并發育成莖生萌枝。魏媛等研究表明,光照強度、截斷、抹芽、噴施植物生長調節劑等均能對構樹芽的萌發產生影響。
3構樹的人工繁殖育苗
3.1種子育苗構樹種子人工留種播種后發芽率低,田間發芽率僅4%。水分、土壤、溫度和光照等外界條件對構樹種子萌發具有影響。構樹種子最適宜的萌發條件為溫度30℃、12h光照+12h黑暗的光照條件和正常濕度。對種子進行預處理,可以提高構樹種子的萌發率。孫永玉等用濃度為25mg/L的NAA處理構樹種子,種子發芽率高達70.5%;用濃硫酸處理構樹種子,各項發芽指標明顯優于其他處理。楊帆等、吳綱等用不同濃度的NaCl處理構樹種子,發現低濃度的NaCl對構樹種子的萌芽具有一定的促進作用。
3.2扦插育苗構樹根插成活率較高,但會對母株造成一定損害,因此不適宜大規模應用。彭玉華等研究了不同季節、構樹不同類型穗條的扦插生根情況,結果表明,構樹扦插成活率在春季最好,應選擇半木質化穗條,頂芽次之,夏季選擇頂芽穗條最好,秋冬季節各種類型穗條都不理想。但總體看,構樹枝插育苗生根較難,尤其是硬枝扦插成活率很低。應用生根粉處理插穗,能提高構樹穗條扦插成活率。周鑫等指出,選擇直徑為0.9~1.3cm的嫩枝插穗,用濃度為200~300mg/kg的生根粉處理,插穗上端封蠟,延長了插穗的存活期。韓高輝等的研究表明,用911生根粉以150×10-6溶液浸泡24h處理時,可顯著提高插穗成活率,平均成活率達88.6%。
4構樹的生態學
4.1水分脅迫對構樹的影響構樹具有一定的耐旱潛力。干旱脅迫下,構樹具有穩定的碳酸酐酶活性、較高的光能轉化效率、電子傳遞速率及凈光合速率來對抗干旱逆境[25]。構樹具有一定的抗澇能力。王哲宇等探究了淹水脅迫對1年生的構樹幼苗的影響,試驗結果表明,淹水脅迫抑制了構樹幼苗的高度增長,而對其地徑增長和不定根的形成具有一定的促進作用。
4.2土壤理化性質對構樹的影響構樹對土壤酸堿度的變化具有較好的適應性。在喀斯特地區,構樹對鈣具有較強的吸收能力,表現出對喀斯特地區較強的適應性。在天津鹽堿地的栽培試驗顯示,構樹在重鹽試驗地、重堿試驗地和中鹽中堿試驗地的成活率分別為79.3%、93.2%、96.6%,這表明構樹在鹽堿地的綠化建設中可以大規模推廣。王金山等在環渤海灣試驗基地進行了構樹的連續種植試驗,進一步證明了雜交構樹作為綠化樹種在鹽堿地種植的可行性。構樹在輕中度酸脅迫下能通過自身調節適應環境,具有中度抗土壤酸化能力。陳家法等[31]在土壤呈弱酸性的冷水江銻礦區進行了種植研究,發現構樹在該區域的成活率在90%以上,年樹高生長量在0.7m以上,4a生構樹郁閉度為0.75,在較短時間內可恢復礦區植被。構樹在修復礦區土壤、實現生態重建上具有發展潛力。
4.3污染物對構樹的影響
4.3.1大氣污染構樹具有較強的吸收二氧化硫、氯氣等污染氣體的能力,吸滯粉塵能力強,在城市園林應用中,具有改善生態環境的作用。趙林峰等選取衡陽市4個采樣點對構樹葉片進行了葉片滯塵能力及硫、氯含量的測定,結果顯示,構樹滯塵能力顯著,在車流量大的國道上吸附沙塵量最大;工業園區揚塵量較少,葉片含硫、氯值較高。張家洋等在不同季節對構樹的葉片取樣進行滯塵能力測定,結果顯示構樹滯塵能力強,其滯塵能力表現為秋季>春季。張慶費調查發現,在污染嚴重的廠區,構樹抗污性強于香樟、懸鈴木、女貞、水杉、雪松等樹種。
4.3.2土壤污染構樹對重金屬污染土壤具有耐受性,能夠富集重金屬,對受重金屬污染土壤具有生態修復功能。當土壤鎂粉塵施加量小于10%時,可促進構樹生長。賴發英等發現重金屬Cu、Zn在構樹體內的富集濃度是根部>葉部>莖部,其富集系數都在0.5以下,但由于其地上部分生物量很大,能夠從土壤中移除大量的重金屬??缔钡葘惫陪~礦遺址區的構樹進行了調查,發現構樹的地上部分對Cu、Cd、Pb的綜合富集系數較高,具有較強的富集能力,對Pb的富集效果尤其明顯,因而適宜在Pb污染區栽植。
4.4構樹的種群特征對野生構樹種群特征的了解是理解種群更新的重要基礎。對野生構樹種群分布格局的研究表明,幼樹或者灌木層構樹,個體數量較多,種群聚集強度大;大樹或者喬木層構樹,種群格局由聚集分布變為隨機分布。構樹的生態位較寬,且與其他樹種的生態位重疊較少,構樹是南京幕府山植物群落的主要優勢樹種[43]。在野外,構樹種群的主要干擾因子是砍伐和樵采,在強度干擾下,構樹的幼苗、幼樹個體往往較多,種群更新能力強,而隨著干擾強度減弱,構樹的更新能力呈現衰退趨勢;中度干擾最利于萌枝的形成和發育。
5構樹的園林應用
開發利用鄉土野生植物資源是園林建設的重要任務。構樹樹干挺拔,枝葉茂密,速生耐修剪,適應性強,葉形葉色變化豐富,雌株果期極具觀賞價值,植株抗大氣污染和富集重金屬,根系可固沙固土,具有改善生態環境的功能,在園林應用上具有重要潛力。目前,構樹在喀斯特地區、廢棄礦區、濱海鹽堿地、工業園區以及城市綠化中(作者觀察)得到應用。同時,構樹的新品種選育已經取得了進展,王鳳英等培育出穩定的黃色葉構樹,陳建業等培育出斑葉構樹和金葉構樹,構樹新品種的誕生使其在園林上的應用形式更加豐富。然而,長期以來構樹并未得到園林工作者的足夠重視,大多仍處于野生狀態。為了大力推廣構樹在園林上的應用,需要對其以不同的指標進行綜合的量化評價,以客觀的形式證實構樹應用的可靠性和可行性。
6小結與展望
1.1HE染色切片腦組織病理形態學改變,進行病理分級。染色強度根據陽性細胞的百分比進行定性分級:病灶的表達<20%為陰性(-),>20%為陽性(+),以定性分級結果比較HSP70表達與星形膠質細胞瘤臨床病理特點的關系。
1.2統計學方法應用SPSS17.0進行分析,采用非參數Kraskal-Wallis、Dunnet-t檢驗、χ2檢驗和應用生存分析。
2結果
2.1HSP70蛋白的分布與表達HSP70陽性物質呈棕色顆粒狀,位于膠質細胞瘤的胞核和胞質中,以灶狀或顆粒點狀分布,不同病理分級HSP70免疫組化圖片,見圖1。HSP70在正常腦組織中呈基礎分布,HSP70計數值平均為5.60±1.82,各級星形膠質腫瘤細胞中HSP70分布呈逐級上升趨勢,經Spearman秩相關分析,腫瘤分級與HSP70分布呈正相關(r=0.685,P<0.001),具體分布情況,見表1。以正常腦組織為參照,腫瘤Ⅲ、Ⅳ級腦細胞中HSP70計數值分別為38.11±16.75、55.17±24.96,明顯高于正常腦組織(P<0.01)。腫瘤Ⅰ、Ⅱ級HSP70計數值分別為15.2±7.58、24.38±14.40。
2.2HSP70表達與星形膠質細胞瘤臨床病理特點的關系62例星形膠質細胞瘤患者中,21例HSP70表達增高,與正常腦組織有差異(P<0.05);HSP70表達情況與性別、年齡無關(P>0.05);膠質瘤Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期中表達陽性率。見表1。
2.3生存率比較隨訪觀察患者5年生存率,HSP70陽性組5年生存率(36.1%)明顯低于HSP70陰性組(61.5%)(P=0.029)。生存曲線圖,見圖2。
3討論
HSPs是機體應激反應性蛋白質,其作為一種“分子伴侶”參與細胞的生長、分化、基因轉錄,幫助胞內蛋白折疊、組裝和轉運,并具備免疫保護作用。在HSPs的大家族中,HSP70為高度保守的ATP酶,在細胞應急或非應急狀態下蛋白質的代謝及調控中起重要作用,其表達水平的改變可以反映細胞老化狀態,還可以作為判斷細胞應激能力和生理狀態的指標。除了分子伴侶功能外,HSP70在腫瘤免疫中的重要作用近年來也備受關注。HSP70表達增強往往與腫瘤細胞的低分化、淋巴結轉移、腫瘤耐藥等密切相關,可能參與腫瘤細胞的某些生物活動;另一方面又能誘導和增強機體抗腫瘤免疫反應,抑制腫瘤生長。研究報道,HSP70參與了腫瘤細胞周期的調控和表型改變,腫瘤細胞的異質性使HSP70在與其相結合時成為腫瘤抗原多肽的靶載體,協助機體免疫系統對抗原肽識別,從而誘導特異性的抗腫瘤免疫反應;HSP70能夠與腫瘤細胞內的腫瘤特異性抗原多肽結合形成復合物,通過與巨噬細胞、樹突細胞等抗原提呈細胞的表面受體特異的結合而激活特異性抗腫瘤免疫,而主要組織相容性復合體Ⅰ類分子如CD91、CD40、趨化因子、TLR4等參與介導途徑。HSP70可通過調整Th1/Th2調整機體免疫狀態或直接活化TCRγδT細胞或自然殺傷(NK)細胞參與非特異的抗腫瘤免疫作用。
正常組織細胞中的HSP70僅有少量表達,并主要定位于細胞質中,但在腫瘤細胞中,HSP70可擴散出胞質外的胞核和胞膜中。HSP70在腫瘤細胞中的異常定位與腫瘤自身的增生和無限生長的腫瘤學特性相適應,反映了腫瘤細胞的生物學特性。目前已在多種腫瘤中發現HSP70的高表達,在人腦膠質瘤細胞的系列蛋白表達譜分析鑒定中,HSP70被認為是高度惡性相關蛋白。本研究結果說明HSP70與膠質瘤的分化程度有密切關系。文獻表明,HSP70作為“分子伴侶”可以調節和穩定腫瘤的異常增殖過程,介導錯配蛋白的降解,協調腫瘤細胞的蛋白質快速代謝平衡從而使腫瘤細胞無限增殖,同時HSP70與腫瘤組織產生的多肽結合,通過MHC-I將抗原提呈給T淋巴細胞,引發抗腫瘤免疫;HSP70通過阻礙細胞色素C/dATP介導半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶(Caspases)的激活,阻斷功能性凋亡蛋白體的裝配抑制凋亡的發生來抑制凋亡;惡性腫瘤中HSP70高表達還與病人的帶瘤生存期呈現一定相關性。
“興趣是最好的老師”。在教學中,教師如何激發學生的學習興趣,培養其對醫學微生物學的興趣和熱愛,是學好醫學微生物學的動力源泉。在對教學工作的不斷探索和改革中我們發現,首次的緒論課會給學生帶來先入為主的影響,關系到學生對教師及課程的評價,直接影響學生對課程的學習積極性和主觀能動性。通過緒論課可以啟發學生的學習動機,激發他們的學習興趣。同時,在緒論課上可以設置一些問題(如人體自身腸道中的微生物與機體組織之間存在怎樣的相互作用?微生物的耐藥性是怎么產生的,我們應該怎樣解決耐藥現象日益嚴重這一問題?曾經一度被控制的傳染病又開始死灰復燃,原因是什么,我們應該如何應對?),在后續的授課過程中逐漸揭開謎底。這樣帶著問題開展學習,可以較好地啟發學生的學習積極性,讓學生主動開啟微生物知識的大門。近年來由病原微生物引起的傳染病嚴重威脅著人類的健康,大量的新聞報道使學生對這些病原微生物有了一些粗淺的認識,將這些內容加入課堂教學內容中不僅可以增強學生學習的興趣,使內容變得更加生動,而且使學生充分認識到微生物原來距離我們如此之近,使理論知識找到實際落腳點。比如2010年8月,美國雞蛋因受沙門氏菌污染從而導致至少1300人受到沙門氏菌的感染。2011年,德國下薩克森州的豆芽被腸出血性大腸桿菌EHEC污染,從而造成22人因生食豆芽死亡,2200人住院治療。此外,還有近來流行的H7N9病毒、埃博拉病毒等。我們通過這些公共衛生事件的引入,講解相關病原微生物的生物學性狀、致病性及免疫性、微生物學檢查法及防治原則,使學生有強烈的探索欲望,有效提高了課堂學習效率。
2靈活多樣,結合臨床,增強學生的主觀能動性
教學方法的選擇應根據不同的認知對象、不同的學科、同一學科的不同內容從而選擇不同的方法,但不管采取何種教學方法,關鍵在于把課上活,充分調動學生參與教學的積極性。因而根據教學內容的不同,我們采取了多種教學方法。如對于細菌的形態和結構這一章節內容,采用直觀的多媒體教學可以讓學生形象地看到各種細菌的形態、基本結構及特殊結構;在細菌各論部分,選取部分教學單元由學生自主教學。教師事先根據教學目的、教學內容提出授課提綱、學習重點及難點并確定人員分組。小組成員細致分工、相互協作,在課后完成資料素材收集及教學課件的準備。在此期間,教師與學生進行充分溝通,及時為學生排疑解惑,引導學生在教學大綱的框架下安排課堂講授內容,并傳授講課技巧及注意事項。同時設計《學生自主學習實踐評價標準》,由學生從教學內容安排、課件制作、語言表達等多方面互相進行評議、分析和總結,教師最后進行點評總結。這種教學方式一方面活躍了課堂氣氛,加深學生對所學知識的理解,增強了學生的團隊意識,另一方面也可以讓教師在與學生的互動中、從學生獨特的視角中發現許多平時不會思索的問題;在學習引起人類疾病的常見病毒這一部分內容時,采取專題討論方式進行學習。專題討論式學習由教師提出專題,分組學生在本專題內提出應深入討論的問題,查資料,作綜述,課堂進行討論。例如“人類免疫缺陷病毒”的討論式教學,學生提出一系列問題,如HIV-1感染的分子機制及免疫反應、T細胞功能受損的疾病、HIV疫苗的研究等,經過討論,不僅全面完成了教學內容,而且為學生提供了一次“綜述訓練”的機會,教學效果令人滿意。此外,作為一門與臨床學科關系十分緊密的基礎課程,我們在教學過程中十分注重微生物學知識的臨床應用,采用PBL教學法將臨床病例分析引入課堂討論教學,由病引入菌,菌中解析病,菌病結合,解除病菌。如此,在整個講授過程中就將病原微生物的生物學特性、致病物質與致病機制、檢查及防治原則講解清楚。
3反映前沿,開闊視野,培養學生創新能力
在教學過程中,既要將教材中最基本、最核心的理論知識傳授給學生,為學生自主學習打下堅實的基礎,同時要補充一些開拓性、時代性和應用性較強的學科前沿內容。如微生物的耐藥性這一章節,我們為學生播放與耐藥機制相關的視頻和短片,引導學生就微生物耐藥機制的產生及防控進行積極的討論,鼓勵學生查閱耐藥機制最新的高質量學術論文并就學習心得進行討論交流,取得了良好的效果。此外,在授課過程中結合教研室老師的科研方向,為學生講授該領域的研究進展,如人體微生態學與免疫性疾病的相關性研究進展、新出現的傳染病病原體、流行性感冒病毒的研究進展等教材中鮮有介紹的前沿動態,從而啟迪學生思維,拓寬學生的知識面。同時鼓勵學生積極參與教師的科研課題,通過進行科學實驗研究進一步激發學生學習微生物學的興趣及愛好,培養學生發現問題、解決問題的能力和創新能力,全面提高學生綜合素質。
4利用網絡,練習鞏固,搭建師生交流的良好平臺
研究者對腎癌組織標本中的腎癌相關的分子蛋白的研究顯示,血管生成相關的配體和受體如VEGF、VEGFR和血小板衍生生長因子受體(PDG-FR),和缺氧相關的分子蛋白以及PI3K/AKT途徑的分子成員可能與TKI治療的預后相關。GARCI-A-DONAS等[9]應用免疫組化研究67例舒尼替尼治療的晚期腎透明細胞癌患者的組織標本中的蛋白表達情況,結果顯示HIF2α和PDGFR-B高表達的患者對于舒尼替尼具有更好的客觀反應率;VEGFR-3高表達較低表達患者的中位PFS延長7.7個月。同樣是舒尼替尼治療的晚期腎癌患者,TERAKAWA等[10]研究顯示VEGFR-2高表達是患者延長無進展生存期(progressionfreesurial,PFS)的獨立的有利因素。缺氧信號傳導途徑的主要成分HIF-1α高表達的患者PFS相對較短,而HIF-2α高表達的患者PFS和OS卻相對較長[11]。CHOUEIRI等[12]對碳酸酐酶IX(carbonicanhydrase,CAIX)在腎癌組織中表達的研究顯示,CAIX表達較高的患者可能對TKI治療的反應率和預后更差,但是并未被其他研究所證實。PI3K/AKT途徑與腎癌的發生發展密切相關。MURIEL等[11]認為磷酸化酶和張力蛋白同源物(proteinphosphataseandtensionhomolog,PTEN)的過度表達可能是延長患者PFS的保護因子。另外AKT的磷酸化狀態也與腎癌TKI治療的預后相關。AKT在腎癌組織中高表達的患者生存預后相對較好,但是磷酸化的AKT高表達生存預后更差[13]。
2循環分子標志物
鑒于TKI的藥理機制,研究者對血漿中可溶性配體(包括VEGF家族和胎盤生長因子placentalgrowthfactor,PlGF)、可溶性受體(sVEGFR-1、sVEGFR-2和sVEGFR-3)的水平進行了檢測。研究顯示,血漿中這些配體和受體的基線水平和用藥后濃度的變化可以作為評估TKI治療的潛在的生物標志物。RINI等[14]首次報道了基線sVEGFR-3和VEGF-C的水平可能是舒尼替尼治療晚期腎癌的預后因素,以及可以預測客觀反應率。患者血漿中VEGF-A和PlGF水平在舒尼替尼治療28d后比基線值增加2.8(0.4~13.6)倍和3.9(0.8~20.4)倍,而sVEGFR-3水平下降平均37.6%。PORTA等[15]研究了85例患者舒尼替尼治療和基線血清VEGF-A水平之間的關聯。在這項研究中,VEGF-A基線水平較高的患者PFS期較短(OR:2.14,95%CI:1.324~3.459)。報告稱,VEGF-A升高的患者中位PFS為4.7個月(95%CI:2.8~8.3),無VEGF-A升高的患者中位PFS的為11.2個月(95%CI:6.5~15)。DEPRIMO等[16]報道了腫瘤對藥物客觀反映良好的患者與疾病穩定或疾病惡化患者對比,血漿VEGF、sVEGFR-2和sVEGFR-3的水平顯著變化(P<0.05)。此外,舒尼替尼和其活性代謝產物SU12662的總藥物谷值濃度與平均sVEGFR-2和sVEGFR-3的基線血漿水平呈正相關[16]。索拉非尼治療腎細胞癌的三期臨床試驗(treatmentapproa-chesinrenalcancerglobalevaluationtrial,TAR-GET)對血漿蛋白VEGF、sVEGFR-2、CAIX、金屬蛋白酶-1組織抑制劑(tissueinhibitorofmetalloprotei-nase-1,TIMP-1))進行了分析。在這個研究中,索拉非尼治療后也觀察到類似于舒尼替尼相對應的VEGF和sVEGFR-2的變化,升高的血漿TIMP-1是一個獨立的不良預后因素[17]。這些血管生成相關蛋白的變化倍數可能是TKI治療晚期腎癌潛在的分子標志物。
3循環內皮細胞
在血管形成過程中,除了可溶性蛋白,還有骨髓來源的循環內皮前體細胞(circulatingendothelialprogenitors,CEP)和循環內皮細胞(circulatingendo-thelialcell,CEC)的數量也會增加。GRUENWALD等[18]報道稱,PFS高于中位值的患者,CEC值在第28天時較基線值顯著增加[(111±61)CEC/mLvs.(40±41)CEC/mL,P=0.0109];而PFS低于中位數的患者CEC上升不明顯平均值[(69±61)CEC/mLvs.(53±45)CEC/mL,P=0.1848]。FARACE等[19]報道,在TKI治療的患者中,CEC基線值與PFS或總生存期(overallsurvival,OS)無關,但循環內皮祖細胞的基線值與PFS(P=0.01)和OS(P=0.006)相關。另外,在治療第1天與第14天循環內皮祖細胞的變化與PFS(P=0.03)有關。CEP和CEC在腫瘤血管生成中也扮演著不可或缺的一部分,并且可能是血管生成抑制劑治療合適的預測預后的生物標志物。
4單核苷酸多態性
研究顯示單核苷酸多態性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)可以作為預后的潛在生物標志物,尤其是在涉及到TKI藥效學或藥代動力學相關的基因和促血管生成途徑的基因。在帕唑帕尼治療腎細胞癌的III期臨床試驗,XU等[20]報道稱,IL8、HIF1α的三個SNPs,HIF1α、NR1I2(nuclearrecep-torsubfamily1,groupI,member2)和VEGFA的5個SNPs分別與PFS和有效率相關,并認為藥效學因素可以預測帕唑帕尼單藥治療腎癌患者的反應。GARCIA-DONAS等[9]報告稱,VEGFR-3的2個SNPs(rs307826、rs307821)與反應率和生存率相關。另外,還有多個SNPs與預后相關,如VEGF-A的rs833061、rs2010963位點多態性[20-21]。4個VEG-FR-1位點多態性與反應率和生存率相關[22]。與TKI藥代動力學相關的多個基因如ABCB1(ATP-bindingcassette,sub-familyB,member1)、CYP3A5(cytochromeP450,family3,subfamilyA,poly-peptide5)的多個SNPs與PFS有關[23-24]。
5小結
2.利用探究探究教學是指在教師引導下,學生主動參與到發現問題,尋找答案的過程中,以培養學生解決問題能力的教學活動。以探究的方式講授核心概念,可以將抽象的知識以實驗的過程讓學生感知,因此被眾多教師用于課堂教學?!稑藴省诽岢觥俺珜骄啃詫W習,力圖促進學生學習方式的變革,引導主動參與探究過程,逐步培養學生獲取新知識、分析和解決問題、交流與合作等能力,培養創新精神和實踐能力。““以核心概念”基因”為例,利用探究教學策略的設計如下:①提出探究問題:基因是否等于DNA?②推理與設計分析:一個DNA分子就是一個基因嗎?③取證:通過對資料數據分析出全部基因的堿基對數>DNA分子的堿基對數,得出結論:基因只是DNA的片段。④解釋證據:海蜇的綠色熒光蛋白基因轉到小鼠體內,發現小鼠能發光,證明海蜇的發光基因不僅傳給小鼠,而且能表現出來,起到控制小鼠的特定性狀的作用,即具有了特定的“效應”。因此就順利地從DNA水平上給基因下一個完整的定義:基因是有遺傳效應的DN段。
3.通過比喻或模型比喻或模型法可以讓抽象問題更易理解和直觀化。如核心概念“染色體組”可以用撲克牌的類比法來講授;核心概念“減數分裂”可用模型法講授,用橡皮泥反映染色體的形態變化,用紅綠分別代表來自父方和母方的一對同源染色體,模擬減數分裂過程中各時期染色體的行為。又如,在講述DNA分子的結構時,教師將DNA分子的平面結構比喻成梯子,磷酸和脫氧核糖交替排列構成了梯子的扶手,堿基間構成的氫鍵就是梯子的踏板,這樣可很好地加深學生對DNA組成的認識。
4.采用概念圖概念圖是用來組織和表征知識的工具,它通常將某一主題的有關概念置于圓圈或方框之中,然后用連線將相關的概念和命題連接,連線上標明兩個概念之間的意義關系。一個完整概念圖的完成需要經過以下幾個步驟:①選取一個知識領域;②確定關鍵概念和概念等級;③初步擬定概念圖的縱向分層和橫向分支;④建立概念之間的連接,并在連線上用連接詞標明兩者之間的關系;⑤在以后的學習中不斷修改和完善。理想的概念圖的具有以下幾個特征:①概念間具有明確包容關系的層次結構;②概念間的內在邏輯關系可以用適當的詞或詞組標注出來;③)不同層級概念間的縱橫聯系清楚、明確,并形成一些交叉點:縱向聯系說明概念間的包容與被包容的關系;橫向聯系可以說明處于概念圖中同一層級水平的概念間的有意義聯系;而交叉關系則說明處于不同層級概念間的聯系。故而,在概念圖中的概念是不能被單獨表征的。如在核心概念“染色體”的教學中和學生一起構建如下的概念圖:
圖1核心概念“染色體”的概念圖5.借助現代信息技術輔助手段現代信息技術在輔助教學上的主要手段有網絡技術、通信技術、虛擬現實技術、多媒體技術等。在教學過程中,教師使用最廣泛的是多媒體技術,它是以計算機為基礎,以交互方式處理、傳輸和管理文本、圖形、圖像、視頻、動畫和聲音等運載信息的媒體技術。此項技術具有聲、圖、文并茂,形成多種感官刺激,有利于對知識的記憶和保持;渲染理想的教學環境等優點。如在講授“細胞增殖”、“減數分裂”、“神經調節”等抽象、復雜知識時,教師可以用動畫來演示這些過程性知識。
在新課程理念下以“提高高中學生的生物科學素養”為根本任務的《標準》指導下,借助于生物科學史去建構概念,有效展示了概念的發展過程,學生在這樣的教學中學習的不僅僅是條條框框的生物學知識,更重要的是得到了科學方法的訓練,落實了“知識、能力、情感態度價值觀”的三維目標。采用實驗探究進行概念學習,就是通過學生自主設計實驗后在教師指導下實驗,通過學生的親自實踐不僅可利用科學事實建構科學概念,同時能發揮學生的主動性,要讓學生積極地思考,積極地參與學習活動,提高學生對生物學的學習興趣。通過比喻或模型、信息技術輔助學概念,都是屬于借助一定手段使抽象概念直觀化。概念圖的運用是進一步訓練學生建立概念、理解概念的方法。
生命科學中的“規律、原理和方法”都是借助于有關生物學概念,才得以表述。而概念是人腦對現實的對象和現象的一般特征和本質特征的反映。因此,在生物學教學中學生準確、深刻地理解、掌握概念,不僅是學好生物學的前提,也是發展學生智力和邏輯思維能力的必要條件。因此,生物教師要重視概念教學,運用有效的策略幫助學生正確理解和運用概念,進而運用生物學原理、規律解決生產、生活實踐中的有關生物學問題。
關鍵詞:中學,生物學,顯必課程,隱性課程
中學生物教學的目標是培養具有中等生物科學素質的德、智、體、美、勞、知、情、意、性、行全面發展的人。為實現中學生物學教學目標,在中學生物教學中,生物課的開設除了國家教學大綱規定的《生物》正式課程即顯性課程之外,還必須重視隱性課程(非正式課程)與顯性課程的有機結合,使學生在傳統信念、價值觀和道德行為等方面受到潛移默化的熏陶教育。本文就中學生物的隱性課程作一些探討,以期能更好地為教學服務。
中學生物學開設課程分析
根據國家教學大綱的規定,中學生物學開設的課程包括中學生物學課程(初中植物學、動物學、高中生物學)和中學生理衛生課程等,它們統稱為《生物》,這些課程就是顯性課程。顯性課程可以通過考試、考查得出學生的學習成績,從而反饋教學目標的實現情況;但是在中學生物學教學中,學生僅掌握生物學基礎知識、基本技能和基本能力等“三基教學”尚不能實現中學生物教學目標,還必須促進中學生德、體、美、勞的綜合教育和知、情、意、性、行的和諧發展,這些隱性課程至關重要,不可缺少。它貫穿于整個教學中,支持、補充顯性課程,在潛移默化中對中學生進行熏陶教育,共同實現中學生物學教學目標。
中學生物學隱性課程的內容及目標
中學生物學隱性課程的內容包括有關思想、政治、道德、品質、情感、意志、行為和習慣等方面。
1 科學的世界觀、革命的人生觀、正確的價值觀
世界觀是指人們對世界的根本看法,它決定著人們以什么樣的人生觀把握自己,以什么樣的價值觀對待社會。中學生正處于逐步形成世界觀的時期,使他們懂得唯物主義和辯證法,引導他們克服主觀片面性,這不僅有利于他們在學習和工作中能正確認識生物界的種種事物、現象及其規律,而且能夠促進科學世界觀的形成。
科學的世界觀就是客觀地認識事物、辯證地認識發展、歷史地認識社會發展的動力、不懈地追求真理。革命的人生觀就是要求每個人都要有自尊、自信、自強、自律的積極的人生態度,追求高尚、珍惜人生,樹立為人民服務的思想,對社會負責。正確的價值觀認為,人生的價值在于創造和奉獻,不能用金錢來衡量。生物學是研究生命現象和生命活動規律的科學,不僅需要有牢固的專業知識和熟練的實踐技能,以及對知識技能的精益求精的嚴謹敬業態度,更重要的是還要求生物學工作者必須要樹立科學的世界觀、革命的人生觀和正確的價值觀,要熱愛自己的專業,意識到自己所從事的工作對社會的價值是無私奉獻。只有這樣,才能在平凡的工作中做出不平凡的事跡來??茖W的世界觀、革命的人生觀和正確的價值觀的培養,是生物教學的一個重要方面。
2 弘揚愛國主義、集體主義精神
愛國主義是人們對自己祖國的熱愛。在建設有中國特色社會主義的今天,作為社會主義現代化建設事業的后繼人的中學生,應當高舉愛國主義旗幟,認清歷史責任,維護國家利益,捍衛民族尊嚴,努力學習文化科學知識,實現自己的報國之志。集體主義要求人們的一切言論行動合乎人民群眾的集體利益,它要求學生熱愛集體、奉獻社會。
在中學生物教學中,愛國主義、集體主義是永恒的主題。當今世界面臨著許多嚴峻的挑戰,如人炸、環境污染、食品短缺、資源危機等等,正日益威脅著人類生存,這些問題都與生物學有密切關系,只有樹立起愛國主義、集體主義思想,才能使學生更好地了解國情、理解國策、愛護環境、珍惜資源,激發起民族憂患意識和社會責任感,產生解決人口、環境、資源等問題的緊迫感。
愛國主義和集體主義精神是建設社會主義祖國的強大動力,它們的培養并非彈指之間就能實現,需要進行長期的熏陶。
3 社會公德
社會公德是人們在長期的共同生活中形成的調節行為的規范和良好的風尚。它反映在學生的學習態度、行為習慣、紀律、風氣等各個方面。如熱愛學習、熱愛勞動、文明禮貌、遵守紀律、鍛煉身體、講究衛生、愛護生物、保護環境等。這些看起來似乎是日常小事,但極為重要。在社會公德方面,特別強調“慎獨”,就是指在鮮為人知的情況下不弄虛作假,也就是說一個人在單獨處理問題的條件下要按社會公德去做。如愛護生物、保護環境這方面,損壞花草樹木、隨地吐痰、亂扔垃圾、捕捉青蛙等行為不一定有人看見,能否在沒有人看見,沒有人知曉的情況下做到嚴格要求自己,一絲不茍,完全有賴于學生的責任感,有賴于學生自覺的社會公德,而這些都有賴于多層次的道德行為教育和潛移默化的影響。
實現中學生物學隱性課程的途徑
在中學生物教學中,應將顯性課程與隱性課程有機地結合起來,使中學生得以全面發展。
1 優化學校育人環境良好的育人環境對于激發學生的學習熱情及樹立正確的人生觀至關重要。首先要做好學校環境的美化工作。如在教室內張貼名人名言、畫像,在校園內設置警句、學生守則標牌,在墻報上張貼學生行為規范準則,教學用具及衛生用具定置管理,課桌、凳按統一規定擺放整齊,校內衛生清潔標準化、制度化。這些規范性的舉措無疑能為美化校園環境起到很好的作用,使學生受到良好的環境熏陶,在學校生活中感到舒暢。其次是做好學生語言行為的優化工作。一個學校中每個學生的文明言行集中反映了該學校的校風,優化學校環境要從抓語言行為入手,注意這方面的思想教育工作,結合學生守則,開展認真討論,使學生懂得什么是文明行為,應以什么準則來規范自己的言行舉止。通過“三從八不”,即“從現在做起,從自己做起,從小事做起,不說臟話,不隨地吐痰,不亂扔亂倒垃圾,不損壞花木綠地,不吸煙,不損壞公物,不違反交通規則,不賭博吸毒”等主題系列教育,并結合開展“人口日”“世界糧食日”“愛鳥周”“中國植樹節”等與生物學有關的節日活動,對學校優化工作起到積極的推動作用。三是優化學生互助互學、團結友愛、尊師重學的風尚。學生間的團結友愛精神、尊師重學風尚是一個好的學校必須具備的素質。要在學生中營造這樣一種氣氛:學生尊敬老師、老師愛護學生、學生互助互愛。學生由此而養成的各種文明行為習慣,勢必會造就出一種溫馨祥和的學習環境,從而使學生在視覺和心理行為上無形中受到感染,久而久之,學生的素質會不斷提高。
一個好的育人環境,應該有優美的校園環境,濃厚的學習風氣,正確的集體輿論和良好的道德素質。
2 教師的榜樣作用
榜樣的力量是無窮的。榜樣在形成學生良好行為習慣上有著非常重要的作用。加里寧曾經說過:“教師的世界觀,他的品行,他的生活,他對每種現象的態度,都這樣或那樣影響著全體學生”。因此,規范教師的言行舉止,樹立良好的教師形象,發揮教師的典型示范作用,將對學生起到春雨潤物、潛移默化的影響,甚至比對他們的行為進行強制約束影響要大得多。教師應注意自己的儀表,裝束打扮,要做到嚴于律己,言行一致,舉止文明,行為得體。凡要求學生做到的,自己首先做到,樹立可以作為學生言行表率和楷模的榜樣,敬業愛業,對自己的學生“以誠相待,以情感人,揚善為主,激勵上進”,用自己的實際行動教育學生,影響學生,培養學生遠大的志向、崇高的理想、高尚的情操;用自己的真誠感染學生,關注他們成長過程中的每個細節,要從內心熱愛自己的學生。有時教師一個真誠的微笑,可以立即縮短自己和學生的距離,一句富有哲理的語言,可以激勵一個學生終身為事業而奮斗的決心,并取得巨大的成功。
3 嚴格的操行評定
操行評定是對學生日常行為的規范。中學生物的操行評定內容應針對專業特點進行制定,通過嚴格的操行評定,找出差距,總結經驗,以達到不斷規范學生的行為,養成正確的行為方式,提高學生整體素質的目的。
4 寓教于樂
根據生物學的特點和學生的年齡特點,以校園文化為載體,舉辦一些學生主動參與的豐富多彩的競賽,文體活動。如手抄報、大自然攝影賽、生物知識搶答賽、生物小論文競賽等;還可以組織學生進行社會調查、參觀、訪問、爬山、游覽等活動;有條件的可以邀請專家來講學、講座;建立生物園讓學生自己動手培養或養殖生物,或者組織學生改造小環境,栽樹、植花、種草,讓學生具備實際操作能力和獨立解決問題的能力,為他們步入社會,改造自然大環境打下基礎。通過這些寓教于樂的活動,既發揮了學生的個性特長,培養各方面的能力,又陶冶了學生的情操。
生物學是一門很重要的自然科學,要培養全面發展的人才,除了完成國家教學大綱要求的教學任務(顯性課程)外,還必須重視隱性課程。隱性課程涵蓋了學校教育的整個過程,只有當隱性課程支持并補充顯性課程時,教學才能發揮出最大的作用。
主要參考文獻
教學準備是關鍵
1.了解學生。首先,為了很好地選擇和實施課堂教學方法,要了解學生的生活環境、心理狀況,以及學生熟悉的生物環境。其次,要備學生知道的生物基礎知識。
2.運用科學的教學方法激發學生學習生物的興趣。學生對生物的學習,很大程度上,跟教師有關系,一個幽默風趣的教師,可以喚起學生的學習興趣,也會激發學生學習的欲望。所以,在課堂上,要對學生進行引導,讓他們根據教師提出的問題,去思考,調動學生的學習主動性,不斷提高對生物的學習樂趣。
3.生物課堂要貼近學生生活。我們在講課本內容時,把與現實生活結合起來。教師可以通過多媒體展示與生活相關的圖片,讓學生通過這些圖片,進行思考,聯系生物知識,解釋出現的現象,學以致用。學生的學習興趣得到激發。讓學生在課堂中做自己的主人,學生自行安排自己的時間,發揮主觀能動性。
4.生物課堂多樣化。根據生物學科本身的特點,它是和人們的生產、生活、實踐聯系比較緊密的學科。因此,我們組織學生去野外觀察、學習來促進生物課堂教學的成功。
二、發散思維在生物教學中的運用
光合作用由于學生具有好奇心和求知的欲望,這就促進學習、思考。根據這一特點,我們生物教師可以充分利用教學資源,即地圖,包括地圖冊、生物掛圖、生物插圖等,還可以用幻燈片、電視、錄相、多媒體等多種形式。下面我們以光合作用這一節課進行具體的分析。植物有一項很重要的功能,即光合作用。對于這個概念的理解,教師要進行講解,讓學生明白,人有沒有光合作用,光合作用是植物在白天進行的一種能量轉化,即二氧化碳和水在光照的條件下,在葉綠體中進行反應,最后生成氧氣和有機物的過程。這一過程中,光合作用產生了氧氣,可以供給人和動物的呼吸,教師引導學生思考,晚上能不能把很多植物房子屋子里面呢?學生通過思考,晚上植物沒有光合作用,主要是呼吸作用,那么呼吸作用就要吸收氧氣,與人爭奪氧氣。所以,在晚上,最好將植物放在室外。而光合作用的一組探索性實驗能否成功,則是教學中突出重點和突破難點的關鍵。
(一)先學后教的方法
教師在講這一節的內容時候,可以讓學生以小組為單位,進行資料的搜集、整理,等上課的時候,讓中學生以小組的形式,進行代表發言,將你們搜集到的知識講給其他同學聽,其他組內針對這一組同學的匯報,提出自己的質疑,教師寫到黑板上,分條進行解釋。最后利用多媒體展示光合作用的發現過程。這樣,可以讓學生在主動探究過程中,體會最后獲得真理的感動。通過多媒體動畫,教師展示“光合作用需要二氧化碳”和“光合作用產生氧氣”兩個演示實驗,讓學生更加深刻的明白了原理。同時,讓學生分組進行有關光合作用的一組探索性實驗,學生通過自己做實驗,更加明白了實驗的重要性,通過實驗,可以得出真理性的知識結論,從而學會了光合作用這節課的主要內容。然后,教師在通過一些相關的練習題,將學會這部分內容??傊?,通過學生自己做實驗去探究,這樣對光合作用的概念有了更深刻的理解,同時培養了他們認識問題,主動探究的能力,還有對創新能力的思維的培養也起到了很重要的作用,啟發學生運用知識來說明或解決實際問題,在分析和說明問題過程中領悟光合作用在生物界乃至整個自然界中的重要意義。不斷提高學生的自身的各方面的能力,更好地為學習新的內容做好鋪墊。
(二)學生逆向思維能力的訓練
1.通過例題示范,克服思維定勢。在做練習題的過程中,教師要給學生舉一些與生活相關的實際事情,這樣,學生在面對自己在日常生活中就能遇到的事情時,就會覺得很熟悉,理解起來也很容易,從而打開學生逆向思維的能力,引導他們對問題的思考方式的轉變,防止固定在一種思維上去思考問題,這樣就造成了思維定勢了。
2.活躍逆向思維的思路,一題多變。對一些習題,改變某些條件,或把原因和結果對調,以及把知道的和不知的對調,來訓練學生的逆向思維。這樣做,可以活躍學生逆向思維的訓。
對一些經典試題一開始便進行講解,對于學生的理解來說無疑是高效的,但學生同時也就失去了抽象思維的過程,失去了發現錯誤的機會。對于實驗性的內容,如果一開始就將其操作過程及結果進行清晰的展示,學生的實驗就會成為照方抓藥,對實驗結果的觀察就成了一種形式,這對實驗的順利完成無疑是十分有幫助的,但學生失去了在實驗過程中進行嘗試,在觀察結果中進行真偽辨別的機會。因此,生物學科高效課堂的構建需要使用合理的教學手段。
二、構建生物學科高效課堂的教研課題
要構建生物學科高效課堂,教研組的作用之一是組織生物教師開展高效課堂的教學科研,使生物教師掌握有生物學科教學特色的、行之有效的教學方法。如我們學校生物教研組在2013~2017年五年發展規劃中的教學研究活動,包括10項教研課題。
1.在高中生物教學中提高學生生物科學素養的策略。
2.以導學案為載體的高中生物教學模式。
3.如何構建師生互動的生物課堂。
4.高中生物學教學中如何利用“最近發展區”。
5.高二生物的有效備考。
6.高考生物復習課有效性的課堂教學策略。
7.合理應用記憶規律,有效提高復習效率。
8.從反思中收獲課堂教學的有效性。
9.提高生物試卷講評課實效性的策略。10.高中生物學教學中問題情境的創設。
三、教研組在構建生物學科高效課堂中的作用
1感知是形象思維的源泉
人們認識事物總是從感知開始,主要通過視覺把所學的生物形象信息傳遞給大腦,在大腦中留下痕跡,當事情不在面前時,這種痕跡會再現出事物的形象,心理學稱為表象。人腦用表象材料進行思維,創造出新形象的過程就是形象思維。沒有感知作基礎,表象就不會產生,沒有表象作材料,就談不上形象思維。因此,要為形象思維準備豐富的表象,在教學中應抓好以下幾點:①加強實驗教學,這是形成豐富表象的主要途徑,一個成功的實驗,會留下深刻的表象,應盡量創造條件,讓學生參加實驗過程,從中獲得生動形象的表象。②運用形象教具,來豐富學生的感覺,如模型、圖片、掛圖等。③理論聯系實際,廣泛攝取表象,引導學生到自然界去識別生物、調查破壞生態平衡的因素等。④從聲象教材中攝取表象,聲象教材的優勢,能同時喚起聽覺和視覺的興奮,促進左右腦協同工作,發揮形象思維和邏輯思維的作用,以達到對生物本質的認識。在施教中,我們提倡多種生物信息的滲透,以便形成豐富多彩的表象。例如“兩棲綱”的教學:①觀察青蛙外部形態,從而培養學生生物與環境相適應的觀點。②觀察內部的結構,掌握結構的特點。③觀看青蛙生殖和發育電視片,理解變態發育的特點。④從幾方面說明青蛙適應水生和陸生。
2能促進對知識的理解
學生只有理解生物知識,才能把握生物的本質屬性。若脫離形象思維的支持,學生學起來就感到抽象、空洞、難學。學生感到難理解的知識,往往是難以想象所造成的。因此,學生在教師誘導下,主要利用視覺接受生物形象信號,在大腦中形成感知表象。然后利用豐富的感知表象,通過聯想、類比、分析、綜合、構思等形象思維,把握事物的本質,獲得典型表象,把它表達出來,得到創新形象。例如用血循環這個典型表象,用聯想和類比形象思維,結合形象特征,剖析脊椎動物中的代表動物,從而去理解生物進化的過程。見下表:
血循環特點鯽魚一心房一心室,一條血循環途徑青蛙二心房一心室,兩條血徨途徑,動靜脈血未分開晰蜴二心房一心室,有不完全隔膜出現,動靜脈血分開家鴿二心房兩心室,兩條血循環途徑,動靜血完全分開
從類比可知,脊椎動物進化從簡單到復雜、從水生到陸生、從低等到高等。一般而言,形象思維力強,理解能力也相應高,理解需要形象思維的支持,形象思維在理解中展開,兩者相輔相成,互相促進。理解過程既需要邏輯思維,也需要形象思維,兩者都是達到對事物本質特征和內在聯系的理性認識過程。
3能促進對知識的記憶
記憶是知識的源泉,是智慧的倉庫。在記憶中占重要地位的是表象。表象屬雙重編碼,即表象不僅有形象編碼,而且有語義編碼。雙重編碼的材料有利于理解、保持、回憶、應用和遷移。例如叩打膝蓋下部的韌帶時,產生了小腿突然跳起的反應,這一知識點以語義和形象相聯系的形式存入記憶中。形象記憶另一特征就是統攝性,就是把一個完整的表象作為一個單元,儲存在大腦中,例如把人體血循環作為一個單元,記憶在大腦中,比分散的概念記憶要容易些。在施教中,應盡可能采用聲象教材,去強化記憶。實驗表明:人腦貯存形象信息是語言信號記憶的1000倍,同樣的學習內容,單純用聽覺學習、單純用視覺學習視聽兼用學習,三小時后,記憶效率分別是60%、70%、90%,可見聲象教材能提高記憶效果。
4能有效地優化概念教學
生物概念的形成,一般有三個層次,第一層次是行為掌握,主要通過實驗觀察去感知基本事實,從中獲得表象;第二層次是圖象掌握,主要從形象思維方面去掌握基本事實的本質特征,即通過聯想,類比、分析等形象思維,去獲得典型表象;第三層次是符號掌握,以語言形式或數量關系去掌握基本事實的本質特征和內在聯系,即通過分析、推理、歸納、概括出生物概念。這三個層次,就是感性認識層次,形象思維層次,邏輯思維層次。教師按照行為—圖象—符號三個層次去教,就可使概念教學處于最佳的狀態。例如“兩棲綱”的教學。其過程簡要歸納如下:
附圖{圖}
5有效地促進知識遷移
遷移是指一種學習對另一種學習的影響和作用,其實質是一種揭示新、舊知識共同本質的過程。一般有兩種方法,一是用聯想的方法,由舊引新,舊知識是新知識的基礎,新知識是舊知識的發展。例如講“視覺形成”時,首先復習眼的結構,然后再去講視覺的形成,即物體反射
折射沖動傳導的光線─成象于視網膜─視神經─視覺中樞—視覺形成。這是利用學生頭腦中已有的認識結構,為新知識的學習提供最佳的固定點,新知識經同化或順應,構建新的認識結構。二是用類比方法,比較新舊知識的異同點。人們對知識的學習有還原趨勢,在學習新知識過程中,以原有知識先入為主,把新知識理解為已有的知識。因此,要加深對新知識的理解,以抵消原有知識對新知識的“還原”和“取代”,要善于類比新舊知識的異同,從求異中促進新知識的遷移。例如學了物質循環后,應與能量流動作對比,見下圖:
物流能流流動以無機物化合物形式以有機物形式內容方向返復單向流動在一定范圍內能自動能量流動的基本規律是遞減規律調節,維持平衡的,傳遞效率為10~20%范圍生物圈各級生產系統