時間：2023-12-20 11:37:49
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micrornas(mirnas)是一些長度為21-25個核苷酸，在轉錄后水平調控基因表達的非編碼的小rnas。mirnas最早的兩個成員是在研究c.elegans的發育調控時發現的。自此，在幾乎所有的后生動物如渦蟲，果蠅，植物，哺乳動物的基因組中都發現了mirnas[1]。它們主要作用于mirna，使其發發生特異性地降解或者阻止其翻譯，從而調控動植物的發育和生理過程。
干細胞是一類能夠自我更新并具有多向分化潛能的早期未分化細胞, 不僅是器官發生過程中早期分子活動的研究工具, 且已成為多種退行性疾病組織修復和再生的種子細胞。由于干細胞具有廣泛的應用前景, 相關的發育分化模型的建立、干細胞發育分化的基因調控及微環境的影響, 已成為近年來醫學和生物學領域研究的熱點。mirnas作為一個廣泛存在的可對基因表達進行調控的分子, 在動植物的發育和生理活動中起著非常重要的作用，包括抵御病毒，在發育中調控基因的表達，控制發育的階段，維持干細胞的穩定等等。mirnas在干細胞中的特異性地表達，尤其在胚胎干細胞和造血干細胞中相關mirnas的發現、功能的研究, 揭示了mirnas 可能在干細胞的自我更新和多項分化中發揮重要作用。
1mirna和干細胞的研究
mirna是一類～22 nt具有調控功能的非編碼rna ，它們主要參與基因轉錄后水平的調控。這些mirna 基因首先在細胞核內轉錄成前體轉錄本(primary transcripts mirna, primirna) ，在drosha酶的作用下剪切形成～60-70nt的mirna前體（或者稱為premirna），然后ran–gtp和exportin 5將premirna轉運到細胞質，隨后，另一個核酸酶dicer將其剪切產生約為22個核苷酸長度的mirna:mirna*雙鏈。這種雙鏈很快被引導進入rna誘導沉默復合體(risc)中，其中一條單鏈mirna被降解，另一條成熟的單鏈mirna分子，通過與靶基因的3′ utr區互補配對，對靶基因mirna進行切割或者翻譯抑制[2]。mirna具有如下特點[3-5]：①細胞特異性：不同組織不同細胞，mirna的表達譜及序列特征不同，這可以作為某些組織或細胞的特異性分子標志； ②“時空”特異性：細胞在不同發育階段，mirna 組成不同，在特定細胞的特定階段“出現”特定的mirna ，決定細胞的分化方向和分化時相，是細胞定時、定向分化的開關； ③保守性：不同種屬、不同組織器官以及不同細胞之間相同或相似的mirna分子具有相似的調控功能；④mirna作用靶點：多為呈“時空”特異性表達的轉錄調控基因以及凋亡調控基因，通過調控細胞增殖和細胞凋亡，從而調控細胞功能和結構的特化。
干細胞具有多向分化潛能，它如何從一個充滿各種可能性的通用細胞類型演變成從事特定工作的“專業”細胞，是干細胞研究的謎題。 近年來，mirna 在干細胞定向分化和自我更新功能維持中的作用，逐漸被科學家們發現，目前已經掀起mirna在干細胞研究中的熱潮。
目前發現胚胎干細胞和多種成體干細胞中均存在各自特異的mirna。houbavity等[6]在小鼠胚胎干細胞中克隆了15個mirna ,suh等[7]則在人胚胎干細胞中找到了36個mirna基因，這些mirnas多數在胚胎發育過程中逐漸減少，少數持續表達甚或表達升高。隨著細胞的分化，mirnas的表達也發生了明顯的改變。mirnas和mirnas的相互作用對于維持干細胞的多能性及其分化非常重要。因此許多試驗希望可以通過分析人胚胎干細胞中的mirnas的表達來描述人的胚胎干細胞。
2 mirna對干細胞生物學行為的調控
2.1 mirna調控了干細胞的自我更新
自我更新是干細胞的一個重要特征，從這個層面來說，干細胞與腫瘤細胞一樣都可以持續分裂。 因此，如何調節恰當的細胞分裂，使其不會因為太少導致組織發生缺陷，又不至于過分增殖惡化為腫瘤，是干細胞生物學研究的一個攸關問題。
在多能胚胎干細胞中，有特殊mirna的簇集表達，這些mirna明顯區別于分化之后的胚胎和成體[7]，暗示這些mirna對于干細胞的自我更新具有一定作用。決定細胞繼續增殖還是停止分裂或分化，在g1期由周期依賴性蛋白激酶抑制子p21所調控[8] 。
有研究者通過使用果蠅胚胎作為模型系統，證明了mirna1有助于早期胚胎階段的心臟祖細胞（即干細胞）的決定。mirna1有助于維護末期胚胎階段中的心臟前體，可以調節心臟細胞的分化機制。這都說明mirnas調控了干細胞的自我更新。
另外，dicer酶對于胚胎的發育和干細胞的維持是必不可少的。dicer敲除的突變體在發育早期胚胎是致死的，在dicernull的胚胎中，根本檢測不到es細胞系[9]；dicer缺陷的“escaper”和dicerflox/null 細胞相比，細胞周期發生了改變，g1期和g0期的細胞有了輕微的增加，相應地，g2期和m期的細胞減少。這種現象可能是由于本應該在es細胞中表達的抑制細胞周期抑制子的mirnas的缺失導致的。基因組的組成和結構也受到了影響從而激發了細胞周期檢驗點的反應，阻止了細胞的進一步增值[10]。
mirnas對于果蠅的gscs的分化的控制是必不可少的。果蠅基因組中有兩種dicer異構酶：dicer1和dicer2[9]。dicer1對于干細胞的加工是必需的，而dicer2是形成sirna所必需的。dicer1(dcr1)的缺失完全破壞了mirna途徑，但對sirna途徑的影響是非常微弱的。分析gscs的dcr1突變體發現，生殖細胞孢囊的產量明顯下降。gscs的dcr1的突變體看起來是正常的，但是在細胞周期控制方面存在明顯的缺陷。根據細胞周期標記物和一些遺傳的相互作用的研究發現，gscs的dcr突變體推遲了g1到s期的轉換。干細胞對外界的信號非常敏感，比如營養依賴的胰島素受體活化可以使干細胞停滯在g1/s 期。胚胎干細胞是通過mirna通路來調節p21/p27/dacapo 對cdk的抑制作用從而使自身停滯在g1/s期。當外界環境不利于干細胞分裂時，關鍵的mirna被下調，p21/p27/dacapo的水平上升，從而導致干細胞停滯在g1/s 期[11]。但是，參與此過程的具體mirna是哪些，至今仍未有報道，更深入的機制仍需研究。對于成體哺乳動物干細胞是否有類似的mirnap21調節機制以及是否依賴于環境因素，也還需要更多的實驗證實。
2.2 mirna參與神經干細胞的分化調控過程
神經系統是一個高度分化的器官，在已經鑒定的mirnas中，約有70％可以在哺乳動物的腦中檢測到，說明了這些mirnas在神經發生中可能的作用[12]。對哺乳動物腦發育過程中高度表達的mirnas的研究表明，在發育起始的mirnas和特異性分化后表達的mirnas有顯著的不同[13]。前體細胞順序表達一系列mirnas，在分化過程中發生了特異性的表達。例如小鼠胚胎干細胞中的mirna124a 和mirna9特異性地決定神經干細胞的發育形成, 并且初步推測可能是通過作用于stat信號轉導通路發揮作用[14]，mirna23，mirna26和mirna29的上調表達導致分化形成神經膠質，而mirna9和mirna125在神經元和神經膠質細胞中均有表達。let7家族成員也高度存在于神經系統中。在斑馬魚的神經組織和老鼠的發育過程中[41]，let7家族成員都是高度表達的。在神經分化過程中，通過轉錄激活和增強前體物的加工活性可以顯著誘導let7家族成員的成熟，這表明了let7在神經特異分化中的作用[15]。
預測還發現，在成年的哺乳動物中，含量最為豐富的是mirna124，有1100多個基因的結合位點。將mirna124導入hela細胞中，可以下調100多種基因的表達[16]，并且促進了神經樣mirna的表達。最近，在雞的神經管中發現層粘連蛋白gammal和整合素betal1也是mirna124的作用位點。而且，mirna124可以和小的c端結構域磷酸酶1（scp1）的3’utr結合，這種磷酸酶在神經發育過程中起著重要作用。識別神經系統中mirna的靶序列對于我們更好地了解神經干細胞的自我更新和分化是非常重要的。
2.3 mirna調控造血干細胞的發育
造血干細胞定向分化潛能受mirna調控，在各系祖細胞中高表達mirna可能起著定向分化調控作用。chen等[17]在小鼠的骨髓造血細胞中克隆了100個特異的mirna ,并已確定一些mirna在造血組織中優先表達, 如mirna142在b淋巴細胞和髓系粒細胞中表達增高，mirna181在b淋巴細胞中選擇性表達上調，其中，mirna181在骨髓祖細胞陰性譜系中高水平表達并只在b淋巴細胞中上調，在體內和體外mirna181的過表達可提高b細胞的數量，表明mirna181可能是b細胞分化中的一個正調節因子，參與造血干細胞向b細胞譜系的分化。
felli 等[18]發現，在臍血cd34 +造血祖細胞向紅系發育過程中，mirna221和222表達逐漸下降。這2個mirna作用于kit基因的3′utr，在cd34 +細胞中轉染mirna221和222的寡核苷酸或者慢病毒表達載體，可導致紅系增殖和分化障礙，伴隨kit蛋白水平下降。nodscid小鼠體內實驗表明，轉染后cd34+細胞的增殖能力和干細胞功能受損；反之，阻斷mirna221和222表達，則促進早期紅系增殖。實驗表明，mirna221和222的表達下降可促進紅系發育。
最近發現，mirna還調控了造血干細胞自我更新[19] 。造血干細胞能夠制造對分化成血細胞至關重要的蛋白質，但是這些蛋白被1套mirna阻斷，將造血干細胞維持在原始狀態。利用非增殖病毒載體將mirna轉染入造血干細胞，檢測造血干細胞的自我更新能力。第1個進行檢測的是mirna155，已經被證實能夠終止干細胞發育成紅血球和白血球，沒有轉染的干細胞可以發育成熟，而轉染了mirna155的干細胞則很少能發育成熟為紅血球和白細胞。
3 mirna決定了干細胞的命運
3.1 mirna操縱胚胎干細胞的命運
研究表明兩種依賴于血清應答因子（serum response factor,srf）的肌特異mirna1和mirna133，能促進胚胎干細胞的中胚層形成，同時在心肌祖細胞的進一步分化過程中有著不同的作用：mirna1能促進小鼠和人類胚胎干細胞向心臟細胞的分化過程，而mirna133則阻止肌漿蛋白祖細胞的分化，mirna1和mirna133在發育的肌細胞中是同時表達的。mirna1和mirna133是一種強有力的非肌性基因表達的抑制因子，并且能抑制小鼠以及人類胚胎干細胞分化過程中的細胞命運。兩種mirna都增加了胚胎干細胞的中胚層特異性，并且抑制它們向內胚層及神經外胚層的分化。
其中，mirna1的作用部分通過notch ligand deltalike 1（dll1）的翻譯阻遏實現，mirna1的表達導致dll1的翻譯阻遏，并利用shrna降低干細胞中dll1的表達。此外，mirna1和mirna133能強有力的抑制內胚層以及神經外胚層的基因表達，這表明兩者之間或許有著很多共同作用目標。對于胚胎干細胞的基因表達分析表明，mirna1和mirna133調節多個相同通路。可見肌特異性mirna能增強非肌性基因的抑制，并且mirna能用于多能胚胎干細胞的細胞命運調節[21]。
3.2 mirna提高了ips的轉化效率
自ips出現以來，轉化效率一直是橫跨在ips技術面前的障礙。有研究表明，將頭發里的角質細胞進行重組誘導ips細胞，發現轉化效率可提高100倍。最近發現將兩種因子p53 sirna和utf1和四個誘導基因（oct4,sox2,klf4和cmyc)一起轉染到人成纖維細胞中，ips的誘導效率也可提高100倍，而且，剔除cmyc（具有致癌性基因）同樣可以成功誘導ips[22]。
4 展望
不同的干細胞類型表達的mirnas不同，在干細胞的不同發育階段也存在著特異性的mirnas的表達，我們有理由相信，mirnas在調控干細胞的分化和自我更新方面具有非常重要的作用。mirna作為一種新的調控基因表達的小分子rna，對干細胞的研究提供了一種新的途徑。
隨著干細胞復雜的分化調控的研究，我們將更好地了解mirnas和一些轉錄因子的相互作用，從而弄清整個細胞內的調控網絡。目前關于mirnas對于干細胞生物學行為調控的研究還很少，mirnas在干細胞中究竟是如何起作用的？它的作用靶位有哪些？關于其調控分化的模型在哺乳動物也成立么？這些問題都有待進一步地探討。基于多分化潛能和功能譜系不同的干細胞是由遺傳和表觀遺傳共同決定的，作為組織工程的“種子細胞”，弄清它內部的mirnas的作用通路，有助于揭示干細胞發育過程的基因調控。我們的終極目標是希望將mirnas調控干細胞的分化作為一種潛在的治療手段，以便更好地了解一些特異性的細胞通路中的mirnas，治療癌癥等疾病。
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課前訓練是最近課堂教學中較為常見的一個環節，但它通常只見于英語課或語文課中。在生物課堂中極為少見，甚至沒有。在本學期的生物教學中，為培養學生的能力，激發學生學習生物學的興趣，我作了一個嘗試，即在生物學課堂中設置了“課前五分鐘”。
所謂的“課前五分鐘”指的是在每一堂生物課的前五分鐘，讓一至兩位學生到講臺前為同學介紹一種生物知識，如介紹“月季”、“梧桐樹”、“梅花”、“駱駝”、“恐龍”等。介紹時，要求介紹出每一種生物的形態、特征、生活習性、生活地區等；或者是介紹一種生命現象，如“為什么有的花是在晚上開放的”、“為什么駱駝又稱‘沙漠之舟’呢”、“為什么大象的鼻子那么長”等；或者借助新聞、網絡等向同學介紹有關生物發展的一些最新消息，如“福州?虎獅獸存活27天”、“虎獅獸花花滿月”等。雖然這個嘗試進行的時間很短，但效果不錯。
一、有助于訓練學生的口頭表達能力
語言表達能力是提高學生素質、開發其潛力的主要途徑。在介紹時，老師要求學生上臺介紹時，要用普通話，而且語音要準確、清晰、響亮。同時，應脫稿，最好是把收集來的有關書面文字轉化為自己的語言。剛開始時，大多數學生很拘束，上臺時扭扭捏捏，不敢看同學，說話聲音很小，拿著稿子念。經過一段時間的指導訓練，學生大方起來了，聲音也大了，頭也抬起來了，慢慢地，講臺那一方天地成了大多數學生展示自己的一個舞臺。
二、增強了學生的信心
信心來源于成功的體驗。賞識每一位學生的長處，肯定他成長過程中的細微進步，讓他不斷有成功的體驗，對學生的健康發展至關重要。因此，每次學生上臺前和介紹完，臺下的同學們都會給予掌聲，教師對于學生的介紹也會給予肯定性的評價。如，“今天某某同學的介紹真有創意”，“今天某某同學的介紹很新穎”，“某某同學的聲音很美，介紹時非常清晰又響亮能給人以美的享受”，“某某同學今天的準備很充分，介紹也很棒”……雖然有的同學的介紹不一定很好，但老師都會盡力尋找其中一兩處閃光點給予肯定性的評價，予以激勵。這樣，學生就會體驗到成功的喜悅，學習就有了動力，有了信心。
三、增長了學生的知識，開闊了學生的視野
著名心理學家維果茨基說：“活動和交往是發展的源泉?！蔽覀儜斪寣W生在活動中發展思維，增加知識積累，使學生從“課堂”的世界跨入更為廣闊的周圍世界，以吸收社會各種信息、拓展想象和思維的空間。因而在活動中，教師要求學生通過各種渠道搜集資料（上網或上圖書館等）。學生在大量材料的尋找過程中，就大大增加了閱讀量。同時，要求作為聽眾的學生認真聽，必要時應稍作記錄。這樣，人人講述，人人積累，吸收信息，儲存信息，不僅讓學生自由地學習，充分發揮了主觀能動性，而且開闊了學生的視野，擴大了知識面。
四、豐富了學生的精神世界
蘇霍姆林斯基說：“只有當情感的血液在知識的肌體中歡騰跳躍的時候，知識才會融入人的精神世界?！苯處煹娜蝿站褪莿撛炝己铆h境，愛護這種愿望，并使之早日化為行動。而在學生的介紹中，如“樹與鳥的生死之交”就讓學生深深地體會到自然界中每一種動物和植物的生存與發展與人類都是息息相關的，保護每一種動物和植物是人類的責任。而“斑羚飛渡”中老斑羚從容地走向死亡，心甘情愿用生命為下一代開通一條生存道路的感人情景更是深深地觸動了學生的心房，感動了每一位學生。“聾狗文爾內”、“母愛不朽”……一些生動的篇章，不僅讓學生有了知識的體驗，更讓學生在這些篇章的熏陶下，得到了美的心靈世界的審視和培育。
生物科學史是生物科學發生和發展的歷史[2]。它用詳實的歷史資料描述科學家們在生物學領域的創造與發現，以及進行科學探究的思維過程和研究方法。在生物教育教學過程中，重視生物科學史例證材料的應用，能夠引導學生追尋生物科學成果的產生及生物科學發生發展的歷史過程，嘗試理解其本質，明晰其研究方法，探尋其研究的路徑。由于生物科學史即有豐富的科學思維、科學方法，又包含有科學精神等內容，因此，將生物科學史運用于生物課堂教學過程中的優勢就明顯地呈現出來。
一、有利于創建良好的學習情境，激發學生學習興趣
生物學是研究生命現象和生命活動規律的科學，專業性較強，其中就包含很多邏輯性強且較難理解的生物學專業術語。而這些專業術語恰恰是學生覺得枯燥無味、缺乏學習興趣的最基礎的教學內容，因此，在教學中涉及到這些知識點時，就要積極探尋能夠激發學生學習興趣、調動學生學習積極性的方法和手段。而恰當引用教材中出現的科學史料，不但能有效地建立學生學習生物學知識的情境，而且還會在生物科學史事的敘事情境中自然順暢的將學生引入到教學內容上來，使學生即會被輕松吸引，也會帶著濃厚的興趣進入學習的佳境，形成了積極主動探究的學習動機，推動了教學內容的實施。例如，在學習伴性遺傳時，介紹英國著名的化學家物理學家道爾頓發現色盲的故事，以此為線索，引出什么是伴性遺傳、伴性遺傳的特點;在講述條件反射時就向學生介紹巴普洛夫的實驗過程：利用狗吃東西時會分泌唾液的現象，在每次喂食之前都發出鈴聲，將鈴聲和給狗喂食結合起來，通過一段時間訓練后，只要鈴聲一響，狗就分泌唾液，條件反射建立，進而揭示了什么是條件反射，條件反射建立的過程及條件反射形成的原理.由此可見，恰當的引人生物科學史能夠把學生的學習興趣充分的調動起來，激發學生對學科知識的渴求與了解，促進了教學內容的完成。
二、有助于理解生物學課堂教學內容，掌握重點和難點
生物科學史不但展示了生命科學研究成果發現過程的史實，也揭示了生命本質的探究過程。在生物課堂教學中，將生物科學史作為教學材料，可以充分詳實的引導出教學內容中生物學知識的演變、發生、發展過程，滲透生物科學的研究方法和思維方式，幫助學生積累更多的經驗，提高分析解決問題的能力，這樣有益于學生對知識的消化理解，有益于切合認知規律。例如我們在講授植物《光合作用》時，將光合作用的發現史貫穿于課堂教學中，“1771年，英國科學家普利斯特利通過實驗證實植物可以更新因燃燒或呼吸而變得渾濁的空氣；1779年荷蘭科學家英格豪斯通過500多次的實驗證實了只有在陽光照射下植物綠葉才能更新污濁的空氣，到1785年才明確綠葉在光下放出的是氧氣，吸收的是二氧化碳；1845年德國科學家梅耶根據能量轉化和守恒定律指出光合作用過程中光能轉化成了化學能儲存起來；1864年德國植物學家薩克斯通過實驗證明了光合作用的產物除氧氣外還有淀粉；光合作用所釋放的氧氣源自于水的結論，在1939年被科學家魯賓和卡門使用氧同位素標記的實驗所印證?！盵6]這一史料的介紹，闡明了光合作用的過程(重點)，明晰了光合作用的本質(重點與難點)，學生對光合作用有了透徹的理解；在“遺傳的物質基礎”一節，DNA分子的結構與復制是遺傳學的核心內容，既是重點，也是難點，將DNA分子雙螺旋結構模型的發現過程貫穿于課堂教學中，利用教學軟件，讓學生觀察DNA分子的結構和復制過程，這樣使復雜問題簡單化、直觀化，既突出了重點，也突破了難點，提高學生對重點和難點知識的掌握和理解，并為后續內容的學習奠定了扎實的基礎。
三、有利于培養自主探究能力，掌握科學的學習方法
生物課的教學過程中，學生不但要掌握生物學的基礎知識和基本技能，科學的學習方法、自主探究的學習能力的培養也是生物學的教學目標之一。而運用生物科學史中的經典實驗例證進行生物教學，是培養學生自主探究學習能力的一個有效途徑。生物科學史中的經典實驗史實，其中蘊涵著獨特的生物學思維和科學研究方法[3]。生物學家薩頓運用“類比推理”的研究方法提出了孟德爾假設的遺傳因子在染色體上的假說，這讓學生對類比推理有了一定的認識，知道這種科學方法存在局限性，也就是結論沒有通過實驗的驗證。學生就會帶著疑問“如何證明染色體是基因的載體”，巧妙的引入了生物科學史中摩爾根用假說演繹法及其實驗研究證明了這一結論的成立，并發展成為遺傳學理論。摩爾根無論對自己還是對他人的學說，都以實驗來檢驗正確與否。這樣學生可以感悟科學發現與探究的過程、方法和科學態度，有利于學生培養自主探究能力和科學的學習方法。
四、有利于塑造學生的科學素養，培育崇尚科學精神
科學素養是對科學知識、科研過程和方法、科學技術對社會及個人的影響的了解程度[4]。生物學課堂必須讓學生摒棄被動學習的傳統陋習，注重運用生物科學史中的具有嚴謹科學研究態度的例證，讓學生了解科學成果產生的過程，有意識地培養學生一絲不茍、實事求是的科研精神，獨自分析解決問題的能力及團隊合作能力。從生物科學史中可以看到，青霉素的發現是英國細菌學家弗萊明求真務實態度的成果；孟德爾遺傳規律是奧地利生物學家孟德爾以豌豆為實驗材料，克服重重困難、堅持不懈潛心研究了八年，最終總結出的科學理論；由此看出科學史料的滲透，利于塑造科學素養，培育崇尚科學精神。
五、有利于培育理想信念，促進學生成長成才
生物科學史料見證了生物科學發展與進步的歷程，展現了科學家求真求實的科學精神。每一個科學成果的產生都是科學家們堅持信念、積極探索、無私奉獻的結果。課堂教學中引入生物科學史料，就是充分重視它在學習過程中的積極促進作用。有效選擇適合的材料、運用恰當的教學方法，有利于幫助學生掌握生物科學知識的同時，真正了解科學家發現生物科學本質結論背后的頑強意志和信念[5]，其始終如一的探索精神，勇于為生物科學畢生奮斗的高尚情操?！斑z傳學三大基本定律”的問世是孟德爾、摩爾根以堅韌頑強的意志，分別在豌豆雜交實驗和果蠅性狀的遺傳試驗中最終發現的三大遺傳規律，這正是一種人生理想信念的體現。學生正處于人生觀世界觀形成時期，對未來充滿了好奇和想象，生物科學史料在教學中的恰當運用，使學生不僅掌握了豐富的生物科學知識，還學到了科學家們為生物科學奉獻的理想信念，有助于培養學生持之以恒堅忍不拔的思想品格，這對學生的成長成才都是至關重要的。在生物教育教學過程中，教師應充分認識到生物科學史的重要作用。將生物科學史準確運用的課堂教學中，不但可以完善學科體系，還可以促進學生對生物學知識的理解和掌握，提高了課堂教學效率和效果；同時在生物科學史的學習過程中，也培養了學生科學的思維及解決問題的方法和手段，燃起了學生科學探究的熱情，培養了理想信念，促進了學生的全面發展。
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情境是一種感情境界，情境教學是指為學習者創設的能引起情感反應的客觀環境。建構主義理論認為知識不只是通過教師就能傳授得到，而是學習者在一定的情景背景（即社會文化背景）下，借助其他人（包括教師和學習伙伴），利用必要的學習資料，通過意義建構的方式而獲得的。學習者是學習的中心，是信息加工的主體，是意義的主動建構者。建構主義學習理論認為在課堂教學中，教師應當十分重視教學情境設置在課堂教學中的作用。良好的教學情境能充分調動學生對學習的興趣，激發他們的主動性和積極性。能啟發學生思維、開發學生智力，是提高中學學科教學實效的重要途徑。創設教學情境，就是在教學過程中，教師處于教學目的的需要，依據一定的教學內容，創造出師生情感、欲望、求知、探索精神高度統一、融合和步調一致的情緒氛圍。本文擬在自己日常的教學中，就創設情境教學在導入方面略作討論。
（1）設置問題情境導入新課，激發學生的求知欲望
興趣是最好的老師。恰當的問題情境可以激發學生的學習興趣，能有效地培養學生的思維能力和創造能力。學貴于思，思貴于疑。教師根據教學目標，有目的地設置教學疑問，創設問題情境，在教學中用問題激發學生的探索欲望，讓學生的學習過程成為分析問題和學習問題的活動。如何在課堂開始就牢牢抓住學生的注意力，是影響課堂成敗的關鍵。
（2）創設生活實踐情景，培養創新實踐能力
生物與生活緊密聯系，生活中處處有生物，在教學過程中，利用生物在實際生活中的應用來創設情景，既可以讓學生體會到生物的重要性，又有利于學生用所學的知識來解決問題?，F已查明香煙的煙霧中有3000多種有害物質，其中包括焦油、尼古丁和一氧化碳等，焦油中有40多種致癌物質，尼古丁、一氧化碳、氧化物等都是人體易吸收的毒物，吸煙對人體有害。青少年正處于生長發育期，吸煙會降低記憶力，分散注意力，影響身體正常發育和學習，學生不但自己不吸煙，而且要積極宣傳吸煙的危害，做一個精神文明的好公民。這樣的教學情景，不但與生活息息相關，一下子就引起學生的高度關注和興趣，而且讓學生的學習活動沿著有關問題的解決生動地展開，學生始終懷著極大的興趣主動地探討、討論、關注自身的健康成長。生物學是與生活聯系最密切的學科，生物學教學要和學習的內容與科技發展，日常生活相聯系，引導學生利用已有的知識經驗，主動地探索知識的發生與應用。如：學習“有機物的分解――呼吸作用”原理，可以結合花卉栽培技術，如果發現花盆里的土壤常常板結，空氣不流通，會妨礙根的呼吸作用，要及時松土。而如果農田種植蔬菜淹水時則應及時排澇。通過生物學教學使學生不僅牢固地掌握知識，熟練地運用知識來解題，培養學生創新實踐能力，而且使學生通過自己的參與，真正體會到生物學與生活、健康、生產的緊密聯系，促使其自覺地運用生物學知識來提高生活質量，在中學生物課堂上采用多媒體教學有諸多益處，比如它可以有效調動學生學習的積極性，可以擴大課堂傳授的知識量，有利于素質教育目標的實現等，總之，運用多媒體輔助教學有諸多益處，下面我們就來做具體的研究和分析。
1 中學生物課堂采用多媒體教學的諸多益處
1.1 多媒體教學有助于擴大課堂教學的信息容量
運用多媒體輔助生物課堂教學，有助于提高課堂教學效率，有助于開拓學生視野，有助于豐富學生學習內容等，比如教師可有效利用計算機的存儲和調用功能，在課堂給同學們展示與本節內容相關的資料、視頻和圖片等，無形中擴大了學生的知識面，下面我們就以實例為證，在學習《生物與環境》的相關內容時，教師可事前搜集一些有關植物、動物的圖片和視頻，在課堂上播放給學生觀看，在這一過程中，不但促進了學生對所學知識的理解和掌握，同時還幫助他們了解了更多的課本以外的內容，可謂一舉多得。
1.2 利用多媒體教學有助于激發學生的現代意識
生物本身就是一門發展速度很快的學科，在二十一實際的今天，生物工程已經成為公認的三大工程之一，在生物課堂上運用多媒體技術輔助教學，可以有效激發學生運用現代武器探究人類的志向，同時還能使學生了解更多生物發展的前沿技術，比如現代有科學家正在研制生物分子計算機，把它注入人體血管之后，可以承擔清除堵塞物、殺死癌細胞的重任，學生在了解這些知識的過程中，可以有效激發他們努力學習，為未來科學技術發展做貢獻的志向和決心，這種意義遠遠超過生物學內容本身。
1.3 利用多媒體教學可以有效縮短教學時間
之所以說利用多媒體輔助教學可以縮短教學時間，主要是因為多媒體教學通過演示課件，可以使授課方式變得更為方便和快捷，大大縮短了教師寫板書的時間，無形中提高了課堂教學的效率，此外在一些條件較好的中學，還利用互聯網實現了資源的共享，使資料的利用效率達到最大化，也最大限度地實現了教師、學生、社會、家長等之間的交流和互動，這些無形中都推動著生物教學朝著更加現代化、科學化、高效化的方向發展。
2 中學課堂利用多媒體教學應該注意的幾點問題
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）14-0024-02
生物標本是指將動物或植物的整體或局部整理后，經過加工，保持其原形或特征，并保存在科研單位或學校的實驗室中，供生物學等學科教學、科學研究或陳列觀摩用的實物。生物標本真實客觀地反映了生物特有的形態和結構，生物類專業的特殊性決定了生物標本在專業教學中的重要性。在生物學專業教學中往往會涉及不同的生物類群，包括各類動物、植物和微生物。在授課中，如果僅借助課本或幻燈片講述理論知識，學生僅有抽象的概念，很難真正理解課本的內容，這樣的教學缺乏真正的意義。作為一種直觀教具，生物標本改變了這一狀況，它們以實物形式呈現在學生面前，化抽象為具體，將課本知識與真實標本結合起來，使學生增加了感性認識，對學習生物知識產生了較高的積極性和興趣，并且可以透徹地理解教學活動的全部過程。無論是老師的教學質量還是學生的學習效率都會顯著提高。因此，在生物類專業的教學過程中，生物標本的作用非常重要，增加使用生物標本的頻率成為提高教學效果的有效方法之一。
一 直觀生動，突破視覺的局限
在生物專業的教學內容中不可避免地會涉及一些用肉眼無法清楚看到的各種植物、動物的內部結構和許多微小生物。這部分內容只有通過解剖或在顯微鏡的幫助下才能看到。
1.生物的內部結構
無論是植物還是動物，通常情況下我們只能觀察到它們的外部結構，而最為復雜的往往是其內部構造。如一片樹葉，在它的表面布滿了可以呼吸的氣孔，在它的內部包含有葉綠體、線粒體等各種植物器官；粗糙樹皮包裹下的樹干，是由大量的導管和篩管組成的木質部和韌皮部；生長于地下，錯綜復雜的植物根系，這些都是肉眼無法直接觀察到的內容；動物的內臟器官，種類繁多，結構各異；即使是相同的器官在不同的動物類群中，其結構上的變異也很大；同樣是水生生物，貝類和魚類的呼吸系統就存在很大的差異。這些同樣都是肉眼無法直接觀察到的內容，學生很難認知和理解它們內部立體復雜的構造。作為生物專業教學中的重點和難點，通過觀察生物標本從根本上解決了這些問題，同時生動直觀的教學也大大提高了學生的學習興趣。
2.微小生物的觀察
在生物教學中，還有一些在一般情況下肉眼無法直接觀察到的微小生物，如細菌、病毒等。這些類群同樣是生物學內容重要的組成部分，它們的大小超出了人類視覺的極限，學生很難憑借抽象的描述和想象去了解它們。而通過玻片標本并借助于現代顯微鏡技術，學生可以突破視覺限制，清楚地觀察到它們的結構，加深對教學內容的記憶。
二 跨越時間的限制
每一種生物，無論是植物還是動物，都具有其固有的生長周期和特定的生長季節。一些特定的形態或器官只出現在特定的時間段內。如多數植物春天開花，秋天結果，而荷花只出現在夏季，蠟梅只在寒冬開放；如鳳蝶一生具有卵、幼蟲、蛹、成蟲四個不同的形態；在浙江，星天牛的成蟲只出現在每年的6～8月份。而生物學的學習需要了解這些生物的不同階段和不同形態，而觀察這些特定的生物必須在某個特定的時間里，教學時間往往無法滿足這一要求。為了避免教學時間與生物生長期的沖突，我們將各種生物材料制成標本，使學生即使不是在它們的生長期時上課，也能獲得標本來學習研究。
另一些生物因地球的變化和生物物種自身的原因，其物種逐漸走向滅亡。只有將其制成標本，在未來的教學過程中，我們才能通過標本再現這些曾經存在過的生物實體。
三 突破地域的限制
生物的分布具有明顯的地域特征，生物學教學內容中的許多生物實驗材料都無法在本地采集到，比如山核桃、香榧只適宜在浙江生長；北極熊只在冰天雪地的極地生存。想要實現跨地域的實地教學，顯然是不切實際的。因此，在學習非本地生物物種時，生物標本的作用就顯得更為重要，它有效地解決了地域限制的問題，達到輔助教學的重要目的。
四 節約資源，長期保存，重復使用
在生物教學過程中，需要經常觀察各種生物體。在自然環境下，新鮮的生物體往往容易腐爛，很難做到長期保存，這樣一方面會造成資源的浪費；另一方面枯死、腐爛的生物體很難達到預期的教學效果。而將新鮮的生物體進行一定的處理，并借助化學物質的作用，制成標本，即可達到長期保存的目的。不僅可以保持新鮮生物體原有的結構特征，保證教學效果，還可以增加單一生物標本使用的次數，起到節約資源，保護環境的作用。
五 結束語
總之，標本在生物類實驗教學中的地位是顯而易見的，
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* 本文得到了中國計量學院開放實驗室項目的資助
它是生物類實驗教學中必不可少的部分。當然在使用生物標本時，要注意結合標本充分調動學生學習探索的積極性，以達到提高教學效果的目的。同時應避免標本的任意使用，避免造成學生把注意力完全集中在標本上而忽略理論知識的學習。這樣不僅不能達到教學目的，也違背了教學過程中使用生物標本的初衷。只有理論與實踐結合，達到平衡，進一步提升生物標本的應用效果，才能使標本的作用得到充分體現，才能更好地完成實驗教學。
中圖分類號：G718.5 文獻標識碼：B 文章編號：1002-7661（2014）15-368-01
我們通常采用量化的方式來處理一些生命現象，從而表明多種變量之間的關系和依存關系，它的意義在于可以很好的揭示生物現象的本質。因此要在生物學的研究中建立一些數學模型。
一、生物學中的數學模型概述
生物學和數學是兩門比較古老的學科，一個是研究數量關系與空間關系的，一個是研究生命的學科，看似并無交集，這種情況直到十九世紀被改變了，到今天為止，在生物研究中運用數學方法已經是非常常見的研究手法了。數學是一門學科更是一種工具，可以應用到各種方面的研究當中，在生物學的研究當中大體上有兩方面的功能。一是利用數學中的統計學和概率學等內容來設計實驗，處理實驗的結果。二是提供數學模型，對研究對象有更本質的描述。本文從第二方面著手詳細討論數學模型在生物研究中的作用。在生物學研究當中應用數學模型，就是用一種算法來描述生物學的系統或者過程。一種數學模型的好壞，是否合適實驗，是要經過相應的實驗來檢驗的。
二、生物學中數學模型的作用
數學模型不僅僅在實際操作中有用，而且可以上升到理論指導的高度，前提是經過實踐的考驗和改善。一個可以應用到實際當中的數學模型往往是對實驗的歸納總結，因此，數學模型在科研領域的作用是不可小覷的。數學模型就是像顯微鏡一樣的工具，幫助我們研究生命體，發現事物的發展規律，再通過推理的數學模型，進而更好的研究生命現象。
1、有助于生物科學的實踐研究
生物學中的數學模型主要是用來說明現象，解決問題和推動生物研究事業向前發展的工具。從自然現象中抽離出數學問題，再把問題簡單化，抽象成為數學問題，即模式化。采取數學建模的方式可以解決實際問題，如果當時的研究資料不充足，數學建模可以適當彌補，為實驗提供新思想。比如，遺傳學家孟德爾就是在數學模型的基礎上研究出了染色體的學說，他的數學模型是從遺傳現象中抽離出來的。
2、有助于生物科學的數學化
當代生命科學的大趨勢即數學化，確定數據、建立模型對我們研究實驗對象功能和狀態有很大幫助。在科學日漸成熟發達的今天，數學已然成為一種必不可少的工具。在生物學的研究工作中，如數量遺傳學與數量生態學等學科的誕生。生物數學模型是數學模型應用到生物科學中的一種極為重要的表現形式。對客觀的現象進行數學化的模型描述是探索生命研究的一項重要形式，生物學研究只有找到了能夠反映它的數學化模型才可以進行系統的、嚴密的探究階段，為制定正確的使用措施和步驟做依據。這方面有很多成功的例子，如，光合作用反應的方程式、乙醚發酵和乳酸發酵的方程式等。
3、預測、監控功能
生物數學模型具有預測功能和控制功能兩種功能。對于各種生命現象研究和實驗過程都有預測和控制的作用，生物數學模型可以發現系統中的動態規律以一種最為精準的形式，從而預測在不同的實驗條件下系統會如何發展。數學模型可以十分精準的描述事物的關系，繼而根據已知狀態推算出將來的狀態。如此，對事物的發展的描述和預測就成為了可能。
比如：用數學模型來研究PH值對酶作用的影響，我們建立一個曲線的模型，通過控制PH值來控制胃蛋白酶和胰蛋白酶處于什么狀態。在該曲線中可以明確直觀的看出，在PH值不同的條件下，即使是同一種酶，相應的反應速度也是不同的。
三、生物學中數學模型的意義
模型就是簡化了的原型，所以，模型與原型相似卻又不同于原型，是抽象了的原型，從某種程度來說，模型這樣抽象的事物更有意義。為了對事物有更為深入和本質的精確描寫，我們對概念式的類比不能僅僅停在表面上，于是數學模型應運而生。通常生物學的理論知識是用“語言”來描述的，生物學中的現象復雜且理論的發展較晚，但是數學模型的應用對于以上生物學研究的不足提供了一種有效的工具。事物都是不斷發展變化的，數學模型也不例外，要不斷的發展改善，以適應最新的實驗情況。經過驗證數學模型在實驗過程中有不可估量的作用，如果研究一個地區的生態環境，建立一個適合、嚴謹的數學模型，那么對于這一地區的捕撈量、捕撈時間等一系列生態問題都有一個比較明確的答案。那么接下來制定符合實際的生態方案就唾手可得。生命現象是復雜且多變的，沒有一種模型可以一勞永逸，不斷更新知識對人腦也是有意義的。一種數學模型可以經過變形運用到新的領域，解決新的問題，創造出新的概念及工具。對于不斷完善學科發展有十分深遠的意義。
把數學模型運用到現實的生物學研究中，我國還處在發展階段，目前來看，相關研究資料還是比較少，但數學模型在工作中的作用是有目共睹的，在生物學研究中貢獻也沒有什么疑問。因此，我們要大力發展數學模型，不斷深入研究，要能準確的運用數學模型來解釋、制定、控制實驗，對生物學問題有更深入、更高效率的探究。為更好的發展我國生物學研究開辟道路，把生物科技作為一個蓬勃發展的事業做大做強。
參考文獻：
2.可使學生牢固地建立起知識的內部聯系,把一些零碎的知識組織起來,使之系統化。 生物學知識,本來有它固有的聯系,但在教材編寫時,不得已將它們分割開來,編入不同章節中。我們在教學中,必須將分散了的系統的知識適時相應地集中起來,闡明復雜多樣的生命現象和規律間的關系。如講動物的進化規律時,把各門動物的神經進行比較,就能使學生清楚地認識到:動物之間有著一定的親緣關系,是按照從簡單到復雜的規律進化的。
3.可使學生準確地掌握概念的內涵和外延。 中學生認識事物時,往往抓不住事物的本質特征,對那些相近的概念、成雙成對、成列成排、前后聯系的名詞混淆不清,琢磨不定。有比較才能鑒別,一切事物總是相比較而存在的。在教學中采用比較法,突出一方,找出它們的異同,就可避免混淆和張冠李戴。如講穗狀花序時,用總狀花序作比較,找出它們之間的相同之處和不同之處,就可使學生清楚地掌握這一對概念。
4.比較法能起到或加強直觀作用。 比較法能使抽象微細的生命現象和規律具體形象化,我們也稱之為“對比直觀”。如借用學生們所熟知的一般事物,比喻生命現象或規律,如說草履蟲象草鞋,大草履蟲有一個透明略呈腎形的大核,等等。這樣,使學生對微細抽象的生命現象,有一個直觀形象。比較法還能加強直觀作用。如將蜥蜴的肺結構圖同青蛙的肺結構圖比較,能使學生具體深刻地看到蜥蜴肺泡數目增多,深切地認識到蜥蜴肺的呼吸作用能夠滿足整個身體對氧氣的需要,因此適于陸地上的生活。而青蛙還需要皮膚輔助呼吸,仍然離不開潮濕的環境。 5.比較法是培養提高學生邏輯思維能力的重要方法。 比較法是一切理解和一切思維的基石,即比較是一切邏輯思維的方法。任何事物的特點必須在相互比較中才能充分地顯示出來。因此,采用比較法,可以培養和提高學生的邏輯思維能力。比如:呼吸作用與光合作用有什么聯系和區別?學生必須用比較法,從邏輯上找出對比之項:作用場所、作用條件、反應物、生成物、能量轉化等等,然后分析出對立面和統一面,得出答案。并從中看出二者的相互依賴、相互制約的關系。
二、比較法的類型及其運用
中學生物學主要是講述生命現象的共性和個性,都是科學家們經過反復比較,從理論上概括總結出來的。生命現象之間有著本質的內在聯系,縱橫交錯,網絡復雜。生命現象的多樣性決定了比較法的多樣性。一般的比較法有類比、列比、歷比、寡眾比和綜合比。
1.類比。就是根據生命現象和規律的系統性,進行類型或類別比較的方法。根據被對比各點的相似性和差異性、類比法又分為類型比較法和類別比較法。前者是把同類的各個生命現象和規律進行比較,找出共同性和相似性,進行歸納教學的方法。如學生已學過了地上莖的知識,在講授地下莖時,將其特點分別與地上莖特點作相應比較,或者讓學生把兩個實物對比分析,這樣可使學生在已有知識的基礎上,自學似地獲得新的知識,建立起同類的概念。后者是把不同類的生命現象和規律進行比較,找出特殊性和差異性,進行分類的教學方法。如綠藻和蘭藻的比較,鯨和魚的比較,可使學生在原有一類知識的基礎上,獲得另一類新的知識,擴大原有知識的范圍。 類型比較法和類別比較法關系密切,常相互配合,同時運用。求大同,歸一類;找出特點,分門別類。使學生清楚地看到對比各方既是具有共同特征的一大類,又是具有不同特點的二類或多類(小類)。
2.列比。列比就是把相對獨立的互為并列的幾個生命現象進行比較的方法。如:綠色開花植物的各種根(或莖、或葉、或花、或果實)的比較;昆蟲綱各目動物口器的比較;等等?？墒箤W生從中清楚地認識到繁多的生物器官與其功能和環境條件相適應。
3.歷比。歷比就是從時間上和空間上,將某一生命現象發生發展歷程分階段進行比較的方法。如將高等植物各類的根(或莖、葉),按進化程序比較,可幫助學生具體生動地認識到:植物的進化遵循由簡單到復雜(由水生到陸生)的進化歷程。又如把魚綱、兩棲綱、爬行綱和哺乳鋼的心臟(用掛圖或模型更佳)比較,這樣,學生就不難看出脊椎動物心臟的分隔變化,即由一心房一心室到二心房一心室至二心房二心室。有力地證明了動物也是遵循從簡單到復雜、從低級到高級的進化歷程。
4.寡眾比。寡眾比就是將同類中的一事物同眾事物比較的方法。一般以一事物為圓心,與眾事物分別比較,而眾事物之間不進行比較。如把茄科與錦葵科、薔薇科、十字花科的主要特征分別進行比較,強化對茄科主要特征的認識和記憶。在分章節復習時,也可把其中的一種器官(或組織、或系統)同多種器官(或組織、或系統)分別比較。強化其一,鞏固其他。
5.綜合比。綜合比就是把一系列的各個生命現象的諸方面進行比較的方法。一般用在總復習末期,將一本教材(或一編)的內容,分縱類和橫行,綜合整理,分析精煉,列出一覽圖表,讓學生靈活運用上述各種比較法,掌握個別和整體知識的網絡關系,積零為整,融會貫通,使知識系統化。如六大類植物類群的主要特征比較等。
三、運用比較法需注意的問題
應試的壓力，使高中生物教學以傳授知識為主，而沒有考慮到學生的主體意識，更不會調動學生主動學習的積極性，因此也難以培養出具有較強個性的人才。將學生主體作用納入高中生物教學當中，對于激發學生主動學習、促進學生身心健康具有重要的作用。
一、主體性教學
主體性教學是建立在促進學生主動參與教學活動的基礎上的，使學生的主體作用充分地發揮出來，以達到提高學生綜合素質的目的。主體性教學中，要將學生的主體作用充分地發揮出來，教師不再是課堂教學的中心，而是起到引導學生學習的作用。以教材內容為參考，采取適當的教學手段，以提高學生的學習效率為教學目的，滿足學生主體需要的同時，將認知需求激發起來，從而滿足學生對于情感的渴望。在教學的具體操作過程中，學生作為認識的主體，對于教師的授課水平、教學方法等都會有所要求。要將學生的學習主動性調動起來，就要根據學生的個性創設適合于學生發展的教學環境，讓學生的主觀能動性得以充分發揮。
二、主體性教育思想
高中生物教學的完善首先是建立在教育思想更新的基礎上的。隨著高中生物教學新課程標準的出臺，主體性教學已經被列入到教學改革中可選擇的行列。促進主體性教育，轉變教育思想，使其符合時代的需求，從應試轉向生存能力的培養，將極具功利性的偽教育摒除。基于學生對于生物知識的理解力有所不同，在教學中就要建立起主體教學觀，尊重學生之間所存在的個性差異，根據學生的需求提供教育。學生是知識的主動獲得者，那么在教學當中，就要著眼于學生的未來發展，提高高中生物知識的教學質量。比如，當前人們倡導低碳生活，生態保護意識有所增強，那么在生物教學中，就可以將生物教學內容與生態理念聯系起來，培養學生靈活地運用理論知識分析社會實踐問題的能力。
三、高中生物教學主體性教學策略
1.創設問題情境，展開生物課堂探究式教學模式
生物教學具有較強的實踐性特征。創設問題情境展開教學，可以讓學生在解決問題的過程中獲得更多的生物知識，而不局限于課堂教學內容本身。問題可以由教師提出，也可由教師引導學生提出。學生回答問題所運用的知識都是自己所掌握的，教師以這種方式掌握了學生對于知識理解力的同時，對于學生問題的回答加以延伸，將能夠建立關聯的答案以其內在的聯系相互貫通起來，并以其為條件進行邏輯推理，從而將課堂教學內容中所涉及的新知識引出來。只有當新的知識是建立在學生固有的知識基礎上時，才會促使學生積極地參與到生物問題的探索中來，與教師配合共同解決所提出的問題并針對新的知識展開討論。
2.活躍課堂氣氛，建立和諧的教學心理氛圍
在高中生物教學中，發揮學生的主體地位，就要建立學生與教師之間的平等關系。課堂教學本身就是一種教學環境的塑造，而教學內容則是教學環境中的活動因子，在不同環境條件中會產生不同的效果。處于師生關系不良的教學環境當中，教學課堂就會充滿消極和冷漠，在毫無情感的教學環境當中，教學內容就顯得枯燥乏味，而教師的教學也會由于背離了學生的個性特點而難以被接受。和諧的課堂氛圍會讓情感變得生動而多樣化，豐富多彩的課堂活動則是情感表達的形式。學生以積極的態度吸收知識、理解知識，并發揮主觀能動性體驗探索知識的樂趣。
生物界充滿了奧秘，等待人類去揭開。高中學生都有探奇的心理，運用多媒體輔助生物課堂教學，將多彩多姿的生物界以動態的畫面展示出來，給學生以視覺的沖擊，調動起學生對于生物學習的熱情。高中教學已經不再局限于學科教學內容本身，而是要將知識面無限拓展，并將各學科知識融會貫通。那么在高中生物教學中，就要將生物學與其他學科相互貫通，并從生態自然界的角度來理解高中生物學的知識點。讓學生感覺生物學是富有情趣的學科，從而以接受的學習態度、輕松的心理狀態吸收生物學知識。
3.倡導合作學習，在促進學生相互交流中發揮主體性
生物學知識涵蓋面非常的廣泛，這就需要學生能夠從多個角度、不同的研究領域理解生物學知識。建立起合作學習的方式，讓學生在生物實踐學習活動中，根據生物學知識的理解差異性劃分為幾個交流小組，針對某一些問題展開討論。事實上，這種教學方式中論題本身并不是最重要的，主要是促進學生之間的交流，讓學生從理解生物知識的共性出發，對于知識進行遷移，激發學生的知識創造力，以培養學生的思維創新能力。比如，在講解生物遺傳的時候，關于分裂知識的講解就可以結合學生所熟悉的現象進行分析。小狗是學生熟悉并喜歡的動物，而小狗的容貌各有不同，遺傳和突變就是形成這種現象的重要因素。為了促進學生對于知識的深入理解，可讓學生也舉一些類似的現象。此外，還可以將這一節的知識延伸到其他學科領域。如，《中華人民共和國婚姻法》規定不可以近親結婚，男女性別比例的社會性問題等等，都可以讓學生展開討論，將課堂內容延伸到社會，開闊學生的視野。
綜上所述，長期以來，高中知識的教學都是以應試為目的。生物課堂教學內容是建立在前人所總結的知識基礎上，將新的成果注入其中，不斷地補充和完善知識。在高中生物教學中發揮學生的主體作用，可以將生物學知識有效地傳授給學生，讓學生認識、了解。
參考文獻：
（1） 教材中的經典實驗是對學生進行生物科學史教育的良好素材，科學家為科學獻身的精神是對學生進行科學素養和科學精神教育的生動教材。
科學每前進一步，都凝聚著無數科學家的辛勤汗水。例如沃森和克里克這兩位年輕的科學家在總結前人已有成果的基礎上，提出了DNA分子雙螺旋結構模型，可以說這兩位科學家的合作精神是科學研究中的典范。奧地利遺傳學家孟德爾身為傳道士，卻對自然科學充滿興趣，經過無數次實驗總結出兩大遺傳定律，在當時不能被眾人所接受的情況下仍能堅持真理。這里所體現出的合作精神，堅持真理的精神都是從事科研工作必須具備的品質。
（2） 經典實驗中體現出的探究性實驗設計原則、步驟、思路為學生進行探究性實驗設計提供了范本。教師可以此為素材進行分析，指導學生進行實驗設計。在探究性實驗設計中為研究某一因素對某一生理過程的影響，要遵循對照原則和單一變量原則，教材中許多經典實驗很好地體現了這些原則。教師指導學生對這些實驗進行分析，可加深其對探究性實驗設計思路的理解。
例如：“光合作用”一節中有關薩克斯驗證光合作用需光的實驗，為了盡量消除無關變量的影響，采用同一葉片的遮光部分和曝光部分進行對照，體現了實驗設計的原則。而且此實驗提供了一類實驗，即需通^驗證光合產物（或產物部位）來研究光合作用條件（或是判斷C3、C4植物）的基本步驟：饑餓處理設置對照光照取葉酒精褪綠碘處理觀察是否產生藍色或產生藍色部位。
教學實踐表明，教師指導學生對這些實驗認真分析，書寫步驟、結果、結論，可大大提高學生的實驗設計能力。
（3） 經典實驗中體現出的科學思路、科學思想是人類智慧的精華，通過對這些實驗設計思路的分析，可以拓展學生思維，啟迪智慧。
例如，恩格爾曼驗證光合作用條件和場所的實驗可以稱為高中顯微實驗的經典。教師引導學生認真分析此實驗，體會其中的絕妙之處：① 選用水綿作實驗材料，水綿不僅具有細而長的帶狀葉綠體，而且螺旋狀地分布于細胞中，便于觀察和分析研究；② 將臨時裝片放在黑暗并且無空氣的環境中，排除了環境中光和氧的影響，確保實驗能正常進行；③ 選用極細的光束照射，并且用好氧細菌進行檢測，從而能準確判斷出水綿細胞中釋放氧的部位；④ 進行黑暗和曝光的對比實驗，從而明確實驗結果完全由光照引起。
又如，在證明DNA是主要的遺傳物質的2個經典實驗中，均是采用把蛋白質和核酸分開然后單獨觀察它們在遺傳中所起作用這一思想。艾弗里采用的是化學提取和分離并鑒定S型細菌中的各物質，而后與R型細菌單獨培養；而赫爾希和蔡斯則采用放射性35S和32P分別標記T2噬菌體蛋白外殼和核酸，去研究它們在遺傳中的作用。不同時代采用不同技術，也說明了技術對科學研究的巨大推動作用。
（4） 經典實驗中初步涉及到一些生物研究的技術方法。
生物學有一套完整的學科研究方法，如植物生理中經常用到的溶液培養法、放射自顯影技術、環割法（研究植物體內有機物運輸的途徑），在動物分泌研究中經常用到的摘除、移植法，在各學科普遍應用的同位素標記法等。
在高中生物的經典實驗中，同位素標記法是一種常用的實驗技術。如魯賓、卡門驗證光合作用產物O2中O原子來源的實驗、噬菌體侵染細菌實驗、研究分泌蛋白合成和分泌過程中涉及的細胞結構實驗等。因此，在習題中也經常遇到用同位素標記法來研究某一生理過程的實驗設計和分析題。
例：Grimtone曾觀察到：饑餓的原生動物逐漸停止形成高爾基體，同時粗面內質網也減少或幾乎完全消失，由于這些細胞于實驗期間還繼續形成分泌小泡，所以每一個高爾基體的囊的數目減少了；但當給動物重新喂食后，形成了新的粗面內質網，同時產生新的高爾基體，囊的能力也恢復了。高爾基體的構建和數目變化為什么與內質網一致呢？
假設： 。
進行實驗：用含有14C的亮氨酸和含有14C的甘油（合成生物膜的原料）同時培養原生動物，然后用放射自顯影技術觀察放射性出現的先后順序。
結果：放射性出現的先后順序是內質網高爾基體細胞膜。
結論：高爾基體膜是由內質網膜轉化的。
根據上述探索過程，請回答下列問題：
（1） 作為這一實驗的假設，下列說法最為恰當的是（ ）
A. 細胞內的膜結構可以互相轉化
B. 高爾基體膜可以轉化為內質網膜
C. 高爾基體膜是由內質網膜轉化的
D. 高爾基體的形成需要原料
答案：C。
（2） 上述實驗存在一個不當之處，請指出并改正。
答案：含有14C的亮氨酸和含有14C的甘油不應同時培養原生動物，應分別培養，再用放射自顯影技術分別觀察放射性出現的先后順序。
可見，同位素標記法主要是用放射性同位素標記某物質以研究該物質或該物質構成的結構在生物體或細胞中的轉移情況。
2 教材中的經典實驗在高考試題中的出現形式
以教材中的經典實驗為背景進行再組合成為高考實驗題組題的重要形式。如肺炎雙球菌轉化實驗、噬菌體侵染細菌實驗、性腺的切除和移植實驗、生長素發現、豌豆的雜交實驗等，均可成為高考命題的知識來源。下面以2道全國理綜卷實驗題加以說明。
（1） 證明“生長素在植物體內只能進行極性運輸”的實驗。本實驗的情境學生并不陌生，它正是采用了教材中溫特證明“胚芽鞘尖端含有生長物質”的實驗方法，均以空白瓊脂塊為載體，將空白瓊脂塊放上胚芽鞘尖端一段時間后，能使去尖的胚芽鞘彎向一側，說明胚芽鞘尖端含生長物質；本實驗則說明含IAA的瓊脂塊能“從形態學上端向下端運輸”，使空白瓊脂塊含IAA。根據實驗目的再設置一個對照實驗即可。
（2） 驗證“鎂是植物生活的必需元素”是一個實驗分析評價題，主要要求考生指出實驗錯誤并加以改正。而考查的知識正是經典實驗中驗證必需元素的溶液培養法以及對溶液培養法的技術要求，此外注意到對照原則和控制好單一變量即可。
3 教學措施
從以上分析可以看出，教材中的經典實驗應成為高中生物實驗教學的重要部分，圍繞經典實驗進行復習應成為實驗備考的一項重要內容。圍繞教材中的經典實驗，筆者在教學中主要采取了以下措施。
3.1 指導學生對經典實驗認真分析，書寫步驟、結果、結論
教師要求學生按實驗設計的要求對教材中的經典實驗重新組織步驟，得出結果、結論，這不僅能加深學生對這些實驗的理解，體會其設計思路，關鍵能提高學生的語言組織能力。這種做法對提高學生的實驗設計能力是大有益處的。
3.2 介紹一些高校教材中的經典實驗，開拓學生視野
高校教材，特別是高校教材中的實驗成為高考試卷組題的重要來源。因此，教師給學生介紹一些高校教材中的經典實驗，能極大開拓學生視野，如巴甫洛夫證明狗的胃液分泌受神經和激素控制、巴斯德的免疫實驗、光周期實驗、農藥對害蟲是進行選擇而不是使其發生變異的原因、密碼子所代表的氨基酸的確定等。
關鍵詞：合作學習；生物學教學；素質教育；應用
一、正確認識合作學習的本質
不論是東方還是西方，合作學習的思想和實踐源遠流長。對合作學習本質的探討從來沒有停止過，杜威倡導的“從做中學”和陶行知的“小先生制”教育思想，為今天實施合作學習奠定了理論基礎。
合作學習的主要代表人物斯萊文教授認為：合作學習是指使學生在小組中從事學習活動，并依托他們整個小組的成績獲得獎勵或者認可的課堂教學技術[1]。美國明尼明達大學合作學習中心的約翰遜兄弟認為：合作學習就是在教學上運用小組，使學生共同活動以最大程度地促進他們自己以及他人的學習。合作學習的另一重要代表人物沙倫博士則認為：合作學習是組織和促進課堂教學的一系列方法的總稱，學生之間在學習過程中的合作則是所有這些方法的基本特征。合作是通過組織學生在小組活動中實現的，充當社會組織單位的小組通常由3-5人組成，通過小組同學之間的合作與交流展開學習。我國合作學習的研究者王坦認為：合作學習是一種旨在促進學生在異質小組中互助合作，達成共同的學習目標，并以小組的總體成績為獎勵依據的教學策略體系[2]。
首先，從組織形式來說，合作學習是以小組為基本單位的教學活動。在小組活動中，合作學習通常采用異質小組，即成員的性別、成績、能力、背景等方面具有一定的差異，使小組各成員之間具有一定的互補性。
其次，從教學過程來看，合作學習是師生之間、生生之間組成的互動教學活動。合作學習要求所有的教學動態因素（教師和學生）都應當保持互動，特別是生生之間的合作性互動，才能推進教學過程的有效實施，合作互動是合作學習所具有的重要特征之一。
再次，從教學目標的達成來說，合作學習是一種目標導向的教學活動。在制定了適當的教學目標之后，所有的學習小組活動都是圍繞著達成共同的教學目標而展開。
二、生物學教學中應用合作學習的必要性與可行性
義務教育生物教學中運用合作學習，是由教學內容、教育目標、學生生理及心理特點等所決定的。
1、合作學習是推行素質教育的基本理念
新課改實施以來，課程理念不斷更新，初中生物學教育要跟上時代變革步伐。傳統教學模式，使學生長期處于被動地位，抹殺了學生求知欲。合作學習可以激發學生強烈的求知欲，又能培養學生的合作意識，增進師生之間、生生之間的和睦關系[3]。通過合作小組學習，教師可以把教學內容留給生產生活經驗豐富的同學講解，由其他同學補充，讓學生在小組中充分表現自己，增進團體合作能力。
2、合作學習是生物學教學的基本要求
合作學習是新課程改革所倡導的重要學習方法，生物學課程期待學生主動參與學習過程，培養學生的合作、交流與表達能力是生物學教學的重要目標。義務教育《生物學課程標準（2011年版）》的“教學建議”明確提出，合作學習探究時，教師應兼顧不同發展水平的學生，成員間要分工明確并定期互換，使每一成員都有機會擔任不同的角色，還指出，教師應結合具體的教學內容，采用小組討論、角色互換等多種不同的教學策略和方法，達到教學目的。
3、合作學習是生物學教學的重要組織形式
縱觀不同版本的初中生物學教材，在設置的眾多的欄目當中，“分組實驗”、“探究活動”、“探究”、“問題探究”、“想一想，議一議”等欄目，都是以小組為單位的教學活動，且占有相當大的教學篇幅和比例，為教師與學生提供了大量的合作學習的機會。
4、合作學習符合中學生的心理特點
結合中學生成長環境及心理特點說，他們正處于青春期，表現欲強，渴望他人對自己價值的肯定，尤其是教師的肯定。而合作學習就是講機會留給學生，讓學生在小組中表現自己，教師對小組團隊進行表揚，這種通過個人努力使集體獲得表揚的方式極大的激發了學生的學習興趣，肯定了學生個人價值。
三、合作學習在生物學教學中的實踐探討
隨著課程改革的不斷深入，小組合作學習被廣大教師所接受，并有逐漸取代傳統教學模式的趨勢，對于提高學生學習的積極性、主動性和學習興趣，培養學生的思維能力和開發學生的智力，具有不可替代的作用。
1、組織異質合作學習小組
學生之間的差異是客觀存在的。把不同學習層次的學生分到一個學習小組，可以讓他們互幫、互學，營造一個和諧的學習氛圍，讓每個人都能有成就感，增強小組成員之間的相信，讓他們學會欣賞他人，逐漸形成團隊意識和團隊，不斷提高學生的合作能力。
2、教師是小組活動的引導者
在合作學習中，教師是小組活動的引導和參與者，應為小組活動進行任務和小組角色分配，指導學生如何向對方提出問題，指導小組成員學會傾聽同伴的提問與發言，指導小組成員學會討論與相互學習交流，協調小組成員間的合作進行差異等。
3、制定基本的教學流程
合作學習作為一種教學模式，在運用時要大體遵守以下的流程：合作設計目標呈現集體講授小組活動效果測驗反饋與補救[4]。教師在指導學生進行合作學習時，在不同的環節要有測重點地進行啟發，如明確教學重點，創設問題意境，對學生的“新發現”要進行有針對性的引導，還要避免學生脫離教學內容的討論等。
4、選擇適當的合作學習內容
中學生物學教學內容豐富多樣、目標各異，并不是每堂課的教學內容都適合組織小組合作學習。因此，在教師在進行小組合作教學時，要根據不同的教學目標，精心選擇教學內容，把握教學時機，引導學生進行合作學習。適合小組合作學習的內容，主要包括知識面廣、較淺顯的、貼近實際生活的、有知識經驗的內容等。
5、創設合作學習的教學情境
合作學習的主要宗旨就是充分發揮學生的主體性、積極性，通過啟發和引導，讓學生以各種形式的合作學習小組，在民主、平等、和諧、愉悅的合作場中進行合作學習和實踐[5]。因此，創造民主和諧教學的情境、探究性實驗的情境、競賽式的合作學習情境等，對于有較實施使用學習是必不可少的。
總之，合作學習是新課改倡導的一種重要的教學模式或學習方式，在生物學課堂教學中，要不斷積累、總結實踐經驗，讓每個學生都能在合作中受益，從而提高生物課堂教學的效果；使學生地獲取基礎知識的基礎上，培養學生發現、提出、分析和解決問題的能力，交流合作和創新能力，提高學生的生物科學素養，促進學生的全面發展。（作者單位：聊城大學生命科學學院）
參考文獻
[1]Slavin.R.E著，王坦譯。合作學習的研究：國際展望[J].山東教育科研，1994，1（1）：75-79。
[2]王坦.合作學習一原理與策略[M].學苑出版社，2001，1：64。
生物課程改革的一個重要出發點就是改變學生學習方式，目的是使學生從過去單一、被動的學習方式中走出來，鼓勵學生向多元化學習方式轉變，提倡學生不斷養成自主探索，合作交流的學習習慣。合作學習方式在學科教學中越來越得到師生青睞。生物教學中合作學習方式的運用就是教師提供生物學習平臺，給學生相互討論，合作學習的機會，讓學生在小組內積極動腦、動口。例如，在種子萌發的外界條件教學內容中，我們教師可以回避傳統按部就班的直接講授方法，而是通過把學生分成不同的學習小組，讓同學在小組內相互探討：種子萌發一般需要怎樣的外界條件；哪些條件對種子的萌發會產生影響；不同種子萌發是否一定需要不同的外界條件等。顯然，合作學習方式的運用不但加深了學生對所學內容的印象，而且還可以促使學生自覺把課堂探討的內容延伸到課外自主學習活動中，積極探尋和印證課堂內小組共同探討結果的正誤。
二、生物教學中合作學習意義探討
生物教學中，合作學習方式的運用促使教學雙方都能得到共同發展。對于學生而言，合作學習方式的運用讓他們在融洽的教學氛圍中，以更加飽滿的熱情，主動從生物知識的海洋中汲取營養，提高自主能力，從而達到學生主動參與生物學習的效果。對于教師而言，合作學習方式的運用真正實現了教師還課堂于學生的目的，并不斷敦促教師關注自己的教學方法，明晰自己的教學任務，讓教師清醒地認識到生物教學中教師的任務應該由傳播生物知識轉變為幫助學習接受和理解、體驗和內化所學知識，真正使教師的身份由以前的演員成為現在的導演，使教師一直處于探索一條讓學生有效參與生物、親近生物，學好生物的路子，應該說正是在這種民主合作的學習氣氛中促使教師不斷追求生物教學的新途徑，不斷歸納自己激發學生生物學習興趣和學習潛能的方法，使學生真正成為了生物學習的主人。同時，合作學習方式的運用也使得教師在生物教學中能及時反思自己的教學行為，調整自己的教學策略，在一定程度上實現了生物教學的可持續發展。
