生物科技与生物技术范文

导语：如何才能写好一篇生物科技与生物技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】膜分离 ； 生物科技； 小分子有机物分离 ； 蛋白质分离； 膜生物反应器

1膜分离技术的发展现状以及其在分离技术中的地位

1.1膜分离技术的简介

膜分离技术是指借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动作用下对混合物中溶质和溶剂进行分离，分级， 提纯和富集。根据膜材质和孔径大小的不同，我们可以将膜分离技术分为一般微滤（MF），超滤（UF），反渗透（RO），纳滤（NF）等等。

膜分离技术自从20 世纪60年代被用于工业生产以来，经历了膜材质从大孔径到小孔径，推动力从重力场到多种电化学作用共同作用的发展模式。自从上世纪90年到之后TFC膜（低压聚酰胺复合膜）的成功研制之后，膜分离技术在现代化工和生物工程的各个方面都得到了广泛的应用。

1.2膜分离技术的独特优势

而在这些现代分离技术中，膜分离技术的基本原理是利用高分子薄膜的选择透过性为分离的基本原理，以压力差，电势差，电渗差等为动力，以达到物质在薄膜间的传质而达到分离的目的。因此在经历了：微孔过滤，渗析，电渗析，反渗透，超滤，气体分离，渗透气化等发展过程后[1]，现代膜分离技术具有反应条件要求低（常温下即可发生）；是一个物理过程，不发生化学变化所以损耗较小；膜分离过程中多以压力差为动力（渗透压也包括在内）；膜的性质稳定的情况下膜分离系统可以有极大的分离范围；膜分离过程的研究比较透彻，分离的流程控制比较容易控制从而得到更高纯度的分离产物[2]。这些优点都使得它在实际运用中都具有很高的价值，而被广泛使用在工业和科研中。

1.3膜分离技术与生命科学的结合

近些年来生物领域飞速发展，一系列系统理论的建立使得生物科学向更精细更严谨的方向发展，人们对于生物制品需求扩大的同时对其的安全性可靠性的要求也越来越高。尤其是分子生物学的建立使得生命科学的范畴更加靠近生命的本质。而随着分子生物学的发展，它对与物质的分离与鉴定的要求也越来越高，传统的分离手段已经无法满足，但膜分离技术等为代表的现代分离技术（其特点前文已述）却很好的迎合了他的需求，因此被广泛的运用于科研与实际生产过程中。

2现代膜分离技术的基本过程与原理详细

2.1膜分离技术的基本原理以及其分类

以压力差为推动力的液体膜分离过程通常可根据分离对象的大小和膜的不同分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）。根据待分离样品的性质以及分离所选用薄膜的性质尤其是薄膜的孔径的大小还有分离纯度，分离时间，分离速率等方面的要求可以有针对性的选取合适的分离方法，以达到分离预期结果[3]。

2.2膜分离技术的不同操作模式

膜分离技术原理简单，因此它的工艺流程也便于标准化。由于待分离物质中我们想要的目的产物的分子量各有不同，我们的目标产物最终出现的位置也不同：小分子物质一般会通过薄膜最终在滤过液中富集。而大分子物质会在膜的另一侧由于无法滤过被截留在浓缩液中。为了使膜分离过程中的损耗尽可能的小，时间尽可能的短，我们会在料液中添加渗滤溶剂，它可以和小分子组分互相作用和小分子物质一同穿过薄膜从而加速小分子物质过膜速率，使大分子与小分子物质的分离加速，从而解决了高浓度的溶液过膜速率过慢的问题。收集浓缩液得到其中被截留的大分子称为浓缩。与此不同，利用渗滤溶剂进行的膜分离过程称为渗滤。

在实际工作中二者往往搭配使用，操作过程由预浓缩、恒容渗滤和后浓缩三个阶段组成：利用浓缩模式使料液的浓度上升，在过膜速率出现了明显下降的时候转化为渗滤模式，从而达到克服高浓度料液透过速率低，减少浓差极化与膜污染的目的，加快分离速率以免影响物质活性的目的。有时为使纯度达到要求还可以采用多级分离的方法从而使物质分离的更加彻底。

在选择具体的膜分离方式时，我们要考虑的因素有：与上下操作间的衔接，对于膜使用寿命的影响，分离效果的好坏等等。

2.3膜分离的计算模型以及效果衡量

膜分离的传质原理有两个主流理论：双模理论和溶质穿透理论。

双模理论认为，气液界面间存在的气膜和液膜集中了主要的传质阻力，溶质分子在这两个膜层内梯度扩散，按照Fick第一定律进行计算。

其中，J为扩散速率，D为扩散系数，dC/dX为浓度梯度。

溶质穿透理论认为，气液两相在接触前都是均一的，接触后开始互相扩散。靠近界面处溶质浓度大。在一定时间后，液体达到均一饱和状态，此时两相处于动态平衡状态。可以按照Fick第二定率计算。

其中C为浓度，t为时间，D为传质系数，x为离界面的间距。其中D与浓度无关，否则要修正为：

衡量膜的好坏时主要看膜的分离性能与透过性能，主要是指截留率，分离系数，浓差极化，压密，膜污染速率等系数。但是在工艺上来说膜分离效果的衡量主要包括两个主要参数：分离时间与分离效果（主要用小分子去除效果来衡量）。

2.3.1分离效果，以小分子去除效果为例：

公式右端是大分子物质浓度除以小分子物质浓度，可以用来表示小分子物质的去除效果。

公式左端表示的过程是料液稀释后，再浓缩至原体积，重复n次。S1与S2分别表示经过膜前后溶液中小分子物质的浓度。

3膜分离技术在生物科技领域使用的具体实例

3.1膜分离技术在小分子有机物分离过程中的应用

常常使用膜分离技术进行分离的小分子物质包括：多肽，氨基酸，抗生素，乳酸，低聚糖等。此处以氨基酸为例进行分析。

氨基酸的膜分离：由于氨基酸本身是两性物质，有自己的等电点，因此我们在分离氨基酸时往往还会调节料液的PH值，而且大多采用纳滤膜以利用纳滤膜的带电性质以达到最大分离截留效果[4]。对氨基酸分离用纳滤膜分为高分子复合膜和无机陶瓷膜，其分离性能与氨基酸混合体系和操作条件有。关有人用ZrO2膜表面接枝交联PEI的有机-无机复合纳滤膜（膜的等电点为1018），进行了9种氨基酸（其中酸性2种，碱性3种，中性4种）混合物的膜分离实验。在pH=2时，带正电的碱性氨基酸被膜截留（透过率小于25%），而中性和酸性氨基酸的膜透过率大于85%；在pH=12时，带负电的酸性氨基酸被膜截留（透过率小于30%），而中性和碱性氨基酸的膜透过率大于80%，由此可以看出通过改变膜电性与料液的PH值可以分离大多数的氨基酸[5]。

3. 2膜分离技术在蛋白质分离中的应用

蛋白质是一类以复杂的混合物形式存在的生物大分子，传统的蛋白质分离方法主要有萃取法、沉淀法等，这些工艺往往操作繁杂、耗时长、蛋白质易变质，且产品的回收率低、二次污染严重。膜分离技术则可以很好地克服传统蛋白质分离技术的缺点，有效改善产品质量，还可以大大提高蛋白质的回收率，实现蛋白质的分离和纯化。一般蛋白质的膜分离会用两张膜：一个膜孔较小，能使需要的蛋白质全部截住，而让小的蛋白质透出，然后再将截留在第一张膜内的蛋白质转移到孔径较大的膜内，截住较大的蛋白质使所需的蛋白质流过微孔透出，这样使蛋白质得到了提纯，如果还有杂蛋白还可以再接着进行类似流程。比如说美国农业部利用膜技术分离精制了霍霍巴榨油后残渣中的蛋白质、纤维素等成分，分离后各组分分别作为动物饲料及调节剂；还有Muller等采用 ZrO2/Al2O3无机超滤膜从酸性酪蛋白乳清中分离α-乳清蛋白，显著提高了α-乳清蛋白的纯度和产量[6]。

3. 3膜分离技术与膜生物反应器

膜生物反应器是一种近些年来膜技术与生物技术结合研究应用于生产的热门方向，主要是将微生物与膜结合控制料液在膜中的流动利用微生物的各类生化作用来起到去除料液中某些杂质而且可以得到并分离产物的目的。现阶段主要运用于污水高效处理，已经有部分进入工厂使用。这里选择性介绍无泡曝气膜生物反应器与萃取膜生物反应器[7]。

3.3.1无泡曝气膜生物反应器。

生物反应器在作用中由于大量污泥（就是大量具有强分解作用的微生物的载体）的存在其过大的需氧量一直是限制其应用的主要原因。而无泡膜生物反应器能很好地解决这一问题。它一般采用的是中空纤维膜，膜的一端封住，空气或O2在膜的内腔里流动，在浓差作用下向膜外侧的活性污泥传递。气体进入污水中不产生气泡，而且氧的传递效率高达100%，可以满足各种微生物生化反应的需氧要求。

3.3.2萃取膜生物反应器。

当废水中含有对微生物有毒害作用的成分（很高浓度的盐、很大的酸碱度或者是生物难降解的有毒有机物等）时，直接用生化法是不适宜的。

而萃取膜生物反应器能很好处理这些废水。萃取膜生物反应器中，污泥与废水并不直接接触，废水在膜腔内流动，而活性污泥则在膜外流动。活性污泥中的微生物一般是针对废水培养出来的专性细菌。采用的膜一般是疏水性的硅橡胶膜，且有选择透过性，能允许挥发性有机物透过而水及无机成分则无法透过。首先污染物在膜中溶解扩散，再以气态形式离开膜进入膜另侧的混合液中，在混合液中由专性菌分解成CO2、H2O等无机小分子[8]。

3.4膜分离技术在医药有效成分提取中的应用

3.5膜分离技术在酿酒中的应用

白酒酿造过程中，如果使用传统固态发酵方法，不可避免的会产生甲醇，油性脂肪酸，醇油等杂质，它们会影响产品口感，外观，其中甲醇对人体有极大危害。因此这些物质的分离会对白酒品质产生极大影响。

有人研究发现，超滤和微滤是有效的分离此类杂质的手段。在低酒精度下进行膜分离，可以有效的延长产品的保质期，改善口感，却对其其他理化指标并不产生太大的不良影响（总酸总酯会有所下降）。对于清香型白酒，一般稀释到28到30度之间过非对称的活性炭吸附膜，之后再于低温下保存（18摄氏度），可以有效避免失光，浑浊等现象，同时降低苦味辛辣味，和蒸馏产生的蒸煮味。

除此之外，在啤酒的发酵过程中由于采用了代谢控制发酵的方法，往往会有较高的残糖，而使用反渗透过滤之后，也将将有效降低残糖，达到改良口感的效果。

3.6其他

膜分离技术还广泛的运用于其他产业：高品质饮用水的过滤，发酵废液的再利用。

4总结

膜分离技术从产生到现在已获得巨大的成功，但仍属于一门发展中的年轻综合性学科。理论和应用上都有大量的问题有待解决。比如说：膜寿命过短，易污染；料液粘度大，往往流动性较差；料液固体含量高，膜通量衰减快；膜类型不足，工艺经验不足等等 [3]。

总的来说膜分离技术与生物技术的结合无疑是成功的而且还是潜力巨大的，可以想象在解决了这些问题后这项技术的前景将会多么诱人。

【参考文献】

[1]吕慧，温哲.膜分离技术的发展状况及工业应用[J].科技传播，2010（15）：185+191.

[2]李继香.膜分离技术在生物化工领域的应用[J].上海化工，2012（3）：28-30.

[3] 王华， 刘艳飞， 彭东明. 膜分离技术研究进展及应用展望[J]. 应用化工， 2013， 42（3）：532-534.

[4]姚红娟，王晓琳.膜分离技术在低分子量生物产品分离纯化中的应用[J].化工进展，2003（2）：43-49.

[5]岳志新，马东祝，赵丽娜，等.膜分离技术的应用及发展趋势[J].云南地理环境研究，2006（5）：54-59.

[6] 王银珍. 膜分离技术在蛋白质类生物产品分离领域的应用展望[J]. 山东化工， 2006， 35（2）：15-17.

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中图分类号：G642.4 文献标识码：A 收稿日期：2015-12-10

教学案例是学生在校期间较为有效的吸收理论知识的教学方法。实训基地是学生从学校到工作岗位过渡的场所，其中校企合作是实训基地中较为重要的一项，它可以有效解决学生上岗就业问题。如果说教学案例是理论，那么实训基地则是实践，二者的结合就是理论与实践的结合。

1.教学案例在生物技术及应用教学中的可行性

传统教学中老师处于主导地位，而学生处在被动地位，教学载体就是教科书，教学的渠道也是单一流向，教学方式就是传统枯燥的讲授式。这样的教学模式虽然训练出的学生学习知识效率高，但学生的学习积极性和能力培养效果都会降低。而案例教学中老师处于从属地位，学生变成指导者，注重学生能力的培养，所以在教学目的、教学载体、教学方式上都大不相同。

“老三段”型传统课程，授课方式也很老套，但专业知识理论性强、内容抽象、综合性强，所以对学生的专业基础知识要求较高。而事实上专科生普遍存在基础较差、专业知识相对薄弱的特点，所以传统的教学方法会导致专科生出现对专业知识掌握不牢固、记忆不深刻等问题。为了解决这一问题，我们可以采用案例教学的教学方法。案例教学被广泛应用于法学和工商管理硕士等专业教学领域中；但事实上这种教学手法也适用于工科、理科课程的教学中，这将更有利于专科生对本专业知识的吸收。

案例教学中我们可以以热点问题为案例教学的切入点。例如近几年我国热点问题转基因食品是否存在安全隐患，通过具体的案例教学使教材和生活相结合。这将更有利地调动学生学习的积极性和参与课堂的兴趣，使学生更好地学习理论知识。

2.实训基地在教学中所扮演的角色

实训基地是由多个实验实训室组成的，用于在校学生通过工学结合学习实践技能的场所。实训基地分为校内实训基地和校外实训基地。校外实训基地是通过校企合作建设成的，位置在企业内部，用于在校生学习实践技能的场所。实践教学是学生从理论到实际的过渡台阶，也是检验学生理论基础知识水平的方式，有助于培养专科学生的实践技能。

3.校内实训基地

校内实训基地是集科研、生产、教学和技术推广于一体的生物技术综合研发中心，具备布局合理化、教师知识结构专业化、生产科研管理科学化、生产经营模式化和实践化等特点。教师可以在校内实训基地中授课，完成教学任务；同时也使专科生在动手操作的同时深化了对理论知识的理解。这样不仅可以提高教师的业务素质，而且还可以提升学生的操作能力，从而解决学生在就业时出现的“新手”问题，提升了学生的动手能力。

同时校内实训基地也可以帮助学生熟悉实习或上岗以后的工作流程，以及完成相关企业对员工的基本培训，还可以以工作岗位的要求和特点，将工作任务进行合理的分解和整理，以典型的工作任务作为教学内容和学习任务，让学生在学习中逐渐与社会接轨。

4.校外实训基地

广泛建立校外实训基地，使学校和企业直接挂钩，全方位地开展校企合作，实现双赢。通过校企合作，学院为企业培养人才，进行员工培训、客户培训和人才引进，为企业提供高素质工作者，这样不仅提高了企业员工的素质，还解决了大学生的就业问题。

为将校企合作的作用发挥到极致，可建立校企合作实训办公室。主要负责学生在校期间、企业实习期间和学生毕业上岗后工作成绩的归纳和整理。整理后用于学生教学质量的评定，及时发现问题，报告给学校。

5.结束语

教学案例使专科生更好地学习理论知识，为学习操作技能奠定了良好的基础。实训基地将理论转化为实践，最终二者结合，达到了培养高素质、高技能的人才目标，完成了从高职学生到职业技术岗位的完美过渡，提高了学生在社会中的竞争力，丰富了他们的人生阅历，促使他们完成从学生到技师的转变。

参考文献：

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为更好地构建以学生为中心的教育教学体系，激发和调动学生的学习积极性、主动性和创造性，根据《北京林业大学本科生转专业管理办法（修订）2021》之规定，制定生物科学与技术学院本科生转专业工作方案如下：

一 转专业领导小组

 组    长：王士永 林金星

成    员：张柏林 陆  海 李香云 高  琼 翁  强 高述民 何晓青

夏新莉 杨海灵 李  云 荆艳萍 孙爱东 徐桂娟

二 资格审核条件

对拟转入学生进行资格审核，由学院教学办公室负责初审，结果上报学院转专业领导小组审核确定。按学校文件规定，大一转专业学生一般应转入同一年级，大二转专业原则上降级转入。学院对不同专业转入学生的资格审核条件如下：

1.生物科学类专业：

① 转入学生均进入大一年级；

② 接收全校大一学生、生物技术专业大二学生转入；

③ 身心健康；

④ 无色弱、色盲；

⑤ 外语为英语语种。

2.生物技术专业：

① 只在大二第二学期接收生物科学专业学生（不降级）转入；

② 身心健康；

③ 无色弱、色盲；

④ 外语为英语语种。

3.食品科学与工程专业：

① 转入学生均进入大一年级；

② 接收全校大一学生、工科大二学生转入；

③ 身心健康；

④ 无色弱、色盲；

⑤ 外语为英语语种。

4.生物技术（中加合作项目）专业：

① 转入学生均进入大一年级；

② 接收全校大一学生、生物技术大二学生转入；

③ 身心健康；

④ 无色弱、色盲；

⑤ 外语为英语语种，且大一英语期末成绩高于90分。

三 考核内容及方式

学院组织转专业复试工作小组，由学院教学副院长任组长，专业负责人、教研室主任等任小组成员组织面试，形式为口试，内容及评分标准为：

1.表达能力测试，10分。

1）由申请者用英语作自我介绍，

2）阐述转专业目的、学习计划等，可用英文或中文介绍。

2. 思想道德素质测试，10分。

由党、团委的教师进行随机提问，根据回答情况打分。

专业知识面及素质测试，10分。

由面试小组成员进行随机提问，根据回答情况打分。

累计考生的3项成绩总分，进行排序，择优录取，名额录满为止。

四 转专业程序

参考教务处《北京林业大学本科生转专业管理办法（修订）2021》中的程序办理。

 

  其他未尽事宜均参考教务处《北京林业大学本科生转专业管理办法（修订）2021》。

 

 

生物科学与技术学院

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【关键字】整合（integration），信息技术（information technology），计算机模拟（simulation ），开放式教学，自主学习

【正文】

“信息技术（information technology）与课程整合（integration）”就是把信息技术与学科课程有机地结合起来，把信息技术与学科课程的教与学融为一体，利用计算机，网络，多媒体等现代教育技术，视听结合，多方位刺激教学的一种教育模式。它给我们带来了一套全新的教育教学思想，提供了一种全新教学模式，大大提高了教学效率，改善了教学效果。那么怎么把信息技术与生物课程整合起来呢 ？

1、创设情境，导入新课。

创设情境，充分激发学生的学习兴趣。兴趣是最好的老师，只要在上课前激起学生的求知欲，调动起学生的学习兴趣，在学习起来就会起到事半功倍的效果。然而传统课堂上仅仅靠简单的挂图，色彩变幻等手段来刺激学生的学习兴趣，显然是很不够的，有了现代信息技术，课前通过多媒体播放与本节课有关的动画、录像、图片、声音等，可以有效的激发学生的求知欲，使其产生浓厚的学习兴趣。例如：在《生态系统的稳定性》这节课中，首先播放新闻短剧《生物圈II号》，让学生深刻感受到生态系统稳定性的重要性，引起学生思考自然，观察自然，探索自然的兴趣，进而加强对学生的爱国教育，环保教育。再比如，在讲述第五章第一节《生物的生殖》时，播放《多利羊的诞生》，讲述第六章第三节《基因的表达时》，播放《“人体的阿波罗计划”—人类基因组计划》等。通过这些短剧或影片的播放，一方面可以有效的激发学生的兴趣，提高学生的能动性，另一方面也可以利用这些生动有趣的情景对学生进行情感教育，培养其献身科学的精神。但要注意，短剧播放要短而精，切不可占用太多时间。

2、应用多媒体突破教材的重难点

多媒体课件可以很好地突破教学重难点，提高课堂效率。生物课堂上很多生命现象，生化反应，代谢途径等，教师难以用语言表达清楚，而多媒体课件集声音、图象、文字、动画、视频等多种媒体于一体，化静为动，生动有趣，直观形象，虚实结合，可以尽最大限度地满足学生的视听等感官需求，在学生头脑中建构理论模型和知识结构，轻而易举的突破重难点。如第四章第二节《神经调节》中的“兴奋的传导”这个难点，传统教学手段教师难于讲清，学生难于理解，而用计算机技术模拟出兴奋在“神经元内”“神经元间”的电位变化和突触内递质的释放过程，以及电位传导和化学刺激的转化，学生很容易在头脑中形成：刺激—膜电位变化—突触递质—膜电位变化这条一体化兴奋传导路线，从而理解兴奋的传导机制达到教学目的。第六章第二节《基因的分离定律》中基因分离定律的实质是本节的难点所在，如果教师利用多媒体演示减数分裂的过程：减数分裂前期同源染色体联会形成四分体，第一次减数分裂同源染色分开，这时位于一对同源染色体上的等位基因，会随着同源染色体的分开而分离，分别独立分配到两个配子中遗传给后代。学生会通过对减数分裂过程的理解很容易的接受分离定律的实质，突破了本课的难点。在课堂上有效的利用多媒体技术，前串后连，突破时空局限，使学过的知识瞬时再现，大大节省教学时间，提高教学效率，提高教学质量。但要注意在课堂上避免一味地利用课件，

3、利用计算机技术模拟试验

生物是一门以实验为基础的自然科学，生物教学离不开实验教学，真实的实验在生物教学中有着举足轻重的作用，是必不可少的。但有时利用计算机模拟实验会收到意想不到的效果，主要用于：

3.1、由于有些实验结果不够清晰或受到时空条件限制的原因，不能满足教学的实际需求，需教师在真实实验的基础上再模拟予以补充。例如在《叶绿体色素的提取和分离》实验中，教材上的叶绿体色带分布是自下而上是橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b，而我们在实验中由于条件的限制和其他外界因素的干扰导致实验结果不清。这种情况下，我们可以说明原因，并用计算机模拟获取准确的实验结果，纠正实验中的误差。

3.2、中学不可能做出的实验，完全可以用模拟实验进行教学。如《光合作用》的教学，需要认识光合作用中所释放的氧是来源于水而不是来源于二氧化碳。这个实验要用氧的放射性同位素，实验设备也比较复杂，在中学生物实验室里不能做。“传统”教学利用静态挂图配合教师“生动”讲解来“讲实验”，教学效果很不理想，学生印象不深刻。“清华同方教育资源库”提供用计算机模拟美国科学家普宾与卡门的实验，光合作用过程是动态的，对放射性同位素的检测是多媒体（既有模拟仪表，也有检测声响效果），有效的模拟了水的光解及氧的生成过程，学生易于接受，教学效果非常理想。

当然计算机模拟（simulation ）是要有限度的，不可一味地追求，过分依赖模拟，生物科学毕竟是以真实的实验、学生自己探索为主，强调“现象教学”的一门实验科学，计算机模拟只是一个有益的补充。

4、利用INTERNET适当开放学习环境

我们正处于知识爆炸的年代，知识更新非常快，教给学生简单固定的知识的做法早就被社会所淘汰，我们要教给学生学习的方法，培养学生自主学习，自主探究的自我学习能力。在知识上的传授上要遵循大纲，在能力培养上不要拘泥于大纲，我们在教学中要适当拓宽学生的知识面，有助于学生能力的提高，这就需要“开放式”的教学环境，“开放式”教学：

4.1“小环境”开放教学

“小环境”开放教学仅仅是教师搜寻，整理，综合有关某课题知识、素材，建立链接，搭建相对封闭的生物教学平台。它可以为学生创造一个有利于系统学习的情境，帮助学生在头脑中建构一个完善系统的知识体系。特点是：网络不与外部连接，有效控制学生上网，知识体系完整清晰。条件是教师搭建的教学平台资源必须要丰富，完全可以达到教学目标。例如：在第四章第一节《植物的激素调节》中，教师先把植物的有关向光性一些实例及产生原因，生长素发现，生长素的作用及应用等方面的有关知识系统地揉合在一块，利用信息技术整合形成课件，学生可以通过教师制作的课件或是专题网站进行自主学习。也就是说，教师要通过备课，根据本课的教学目的，精心的设计一个适合学生学习的网站或课件供学生使用。当前很多教师的整合教学即属此类。

4.2“大环境”开放教学

在“小环境”开放教学的基础上，教师再从网上搜寻整理有关网站，建立链接，利用INTERNET的开放性搜索和资源共享等功能，创建一个完全开放的教学环境，然后引导学生自己去查询、搜索指定的课题再加以必要的实验实践、观察、体验、感知、探究，解决问题获取新知识。特点是，资源丰富，良莠不齐。条件是教师一定要做好学生的指导工作，加强引导保证课堂效率。例如第八章第五节《生态系统的稳定性》中，教师可以有目的地把教育网上有关“生态系统的稳定性”以及其他网站的有关图文资料、音频视频、短剧动画等链接揉合在课件上，让学生自主学习，探究，寻找解决问题的方法，总结相应规律，但如果缺乏教师指导，学生就容易根据自己的兴趣，更多的关心了生态系统中的各种食物链和食物网，而不去关注理解生态系统的稳定性的概念，内容，以及生物种类、营养结构与稳定性的关系，导致课堂效率低下。

5、课程复习，高效迅捷

在生物复习课中，教师借助计算机网络和投影技术，把预先准备好的一个完整的知识网络体系投到大屏幕上或是投到学生计算机的屏幕上，这样既节约了时间，又加大了课堂的容量，而且便于教师精讲。在复习中利用信息技术展示知识网络体系，可以使学生在瞬间勾起学生对以前所学大量知识的回忆，省时高效，而且还利于分层教学、自主复习。实际上每位学生所掌握的知识是不同的，教师把知识网络交给学生以后，学生根据已有知识水平对未掌握的知识有侧重点地复习或重新学习，有的放矢，新旧结合，大大提高了复习的效率。例如，在复习《三大营养物质的代谢》时，由于教学内容多，学生水平不同，教师采用网页的形式呈现给学生知识体系以后，学生可以根据自己的水平有地重点复习脂类代谢，有的重点复习糖类代谢，有的重点复习蛋白质代谢，所有学生都可根据自己已有水平自主学习。在复习课中，一个较好的课件，既对基础较好的同学起到提纲挈领、高效系统复习的作用，又可照顾基础薄弱的同学起到“新授”、重新学习的作用，从而保证了每个同学都“有的吃”，“吃的饱”。

6、课程评价，反馈调节

以计算机和网络为核心的现代信息技术，可以给教师提供交互性和智能化很强的人机对话系统。利用这个系统，我们对学生反馈的信息进行快速的智能分析，以取代传统的评价手段中相当繁琐重复的工作。

6.1、开发即时测试系统。利用一些计算机软件的交互性，制作一些可以自我测试的网页，学生可以自我测试，根据系统反馈，及时发现问题，自我调节学习。

6.2、开发网络考试系统。集组题、测试、阅卷、成绩分析等功能的考试系统，可以根据教师设置的组卷参数（如试卷标题、总题数、满分值、考察的知识点，平均难度、平均区分度、题型结构），自动组出一份符合要求的试卷，利用网络系统对学生进行即时的联机考试。教师依据考试系统对考试结果的分析反馈，实现快速准确的教学评价。

综上：信息技术与生物课程的整合，在生物教学领域内引发了一场巨大的教学革命，它不但大大激发了学生的求知欲，引起学习的兴趣，变被动接受为主动学习，而且可以创建一个信息资源丰富，适于自主学习，自主探究的崭新学习舞台，充分发展学生的个性，挖掘学生的潜力，全面提高学生的整体素质。

参考书目

1、陈至立，《抓住机遇，加快发展，在中小学大力普及信息技术教育》，中国教育报．2000-11-07

2、马宁，余胜泉：《信息技术与课程整合的层次》，教育技术通讯

3、施良方主编：教育理论：《课堂教学的原理、策略与研究》，上海，华师大出版社

4、何克抗：《论信息技术与课程整合》北京师范大学现代教育技术研究所

5、任友群，王旭卿，《教育技术的后现代思考》，中国电化教育，2003.11

6、章剑卫，姚灶华：《信息技术与课程整合的理论与实践》，中国电化教育，2001.8

7、李坚：《课程整合信息技术应用于教育的核心》，中国教育报，2001-11-22

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关键词：信息技术；高中生物；学科整合

中图分类号：G633.91 文献标识码：B 文章编号：1672-1578（2013）11-0195-01

高中生物教育是以探索生命活动规律为主线的学科，而信息技术作为一项认知工具，通过与高中生物课程整合，学生能在信息技术构建的教学环境下，获取更加丰富广泛的生物学科内容的信息，从而提高认识，加深理解，充分调动起学生作为学习主体的主观能动性，进而实现学生素质的纵深发展[1]。本文就信息技术与高中生物学科整合进行了浅显的探讨。

1.信息技术与生物学科整合的内涵

信息技术（Information Technology）就是借助计算机和网络通信技术，实现文字、数据、声音、图像等各种信息的采集、储存、处理、传递和显示的现代化技术[2]。随着社会发展和科学技术水平的不断进步，信息技术与现代化的教学联系日益紧密，通过计算机进行的多媒体和网络教学成为现代教学的重要发展方向。信息技术与学科内容进行整合，就是将学科内容与信息技术有机地整顿、协调和重组，使信息技术成为学科教学的组成部分。在高中生物教学过程中，学生作为学习的主体，生物学科内容作为学生认知对象，由于受到多种客观因素的限制，学习主体对认知对象的认识深度较为有限，而传统的教学方式又无法满足学生的认知需求，制约了学习主体主观能动性的发挥，降低了学生的学习兴趣。通过高中生物学科与信息技术的整合，能充分打开学习主体的认知视野，使学生通过信息技术提供的多种形式的学科内容信息，提升学科认知，加深理解，充分发挥学生学习主观能动性，提高学习效果，促进学生素质的纵深发展。信息技术与高中生物学科整合具有显著作用：首先，能实现生物学科教学有微观向宏观的转换，使学生积极探究、自主发现，理解并掌握线粒体的结构和功能；其次，能实现生物教学由抽象转向直观；最后，能实现生物教学由静态向动态的转换。

2.信息技术与高中生物学科整合的方法

2.1 创设真实的生物教学情境。高中生的感性认知相对较强，在教学过程中，教师因充分把握学生的认知规律，将教学情境创设作为教学设计的重要内容，从学生认知特点出发，结合信息技术，创设出一个丰富真实的教学情境，使教学过程符合学生的认知过程，从而激发学生认知学习兴趣，提高学生学习的积极性和创造性，提高教学效果。如在教学"微生物学"时，教师可通过视频、动画等形式，将微观世界展现在学生面前，加强学生对学习内容的直观感受，激发学生的学习兴趣，自主探索，把握认知对象的本质。

2.2 利用信息技术突破教学难点。高中生在高中生物的学习过程，由于受到主体以及客观条件的限制，对于部分学科内容在认知的过程中存在一定的障碍，构成了学生学习的难点，也是高中生物教学的难点。而信息技术与高中生物课程整合，则使得学生的认知对象能够以声音、图像、文字、动画、视频等多种形式展现出来，使抽象的内容直观化，复杂的内容简单化，学生在认知的过程中，能调动多种认知方式，获取更为深刻广泛的学科信息，构建出完善的学科理论模型和知识结构，进而实现对高中生物教学难点的突破[3]。如，教学"神经调节"中的"兴奋的传导"时，由于教学内容较为抽象，学生很难把握这一章节的内容，借助信息技术，能利用计算机技术将一体化兴奋传导路线模拟出来，进而使学生对兴奋传导机制有深刻的理解，从而实现良好的教学效果。

2.3 创建一个开放式的学习环境。信息技术作为一项学生认知工具和教师教学工具，有助于学生构建一个完善系统的知识体系。在高中生物教学过程中，教师可通过信息技术将相关知识整合成课件，学生可通过多媒体课件开展自主学习。与此同时，教师可利用网络资源共享的功能，创建一个开放式的教学环境，从而引导学生加强对认知对象的观察、认知、探究与体验，并发现问题、解决问题，把握学科内容的本质。如在教学"水分的吸收"，可以通过Flas演示渗透作用的现象，引导学生分析总结"什么是渗透作用"、"渗透吸收的条件是什么"，并结合网络教学资源，议案到学生讨论成熟植物细胞是否具备渗透吸收条件，通过Flas演示成熟植物细胞吸收和失水现象，进而得出结论。

3.结语

随着科学技术的进步，信息技术教学联系日益紧密，生物课程与信息技术的整合是未来高中生物学科教学发展的重要方向。教师应紧随时代步伐，转变教学观念，充分利用信息技术，培养学生综合素质，提高高中生物课堂教学效果。

参考文献

[1] 袁锦明. 运用多媒体教学软件进行诱思探究教学初探[J]. 生物学教学. 2012（01）：123-124.

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关键词：初中生物；课程整合；信息技术

中图分类号：G633.91；G434 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2015）13-0083-02

一、问题的提出

2001年，教育部颁布了国家基础教育课程改革纲要，明确指出：“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具”。现阶段，部分初中生物课堂教学中存在一些共性问题。例如：教学模式化，采用陈旧、单一的方式教学，不能很好地调动学生的学习兴趣和热情；教学局限性，缺乏资料支持和数据支撑，不能很好地为教学目标服务；教学刻板化，使用教师教、学生学的“填鸭式”教学模式，导致学生自主性差，学习效率低；教学盲目性，追求形式主义，生硬使用信息技术，反而影响教学内容的学习。因此，根据新课程改革要求、针对教学共性问题以及信息技术在21世纪的重要地位，努力实现信息技术与初中生物课程的有效整合，成为当务之急。

二、信息技术与初中生物整合的优越性

1. 创设教学情境，激发学生的学习兴趣

生物教学重视直观形象和实践操作，但是受到教学环境的限制，有些生物现象并不能让学生直接观察到。仅凭借教师的讲解很难在学生头脑中形成直观感受，也不能给学生留下深刻的印象。然而，信息技术以它形象生动、丰富灵动的特点，图、文、声并茂地呈现了教学内容，给学生强烈的视听冲击，激发学生的学习兴趣。同时，作为导入中创设情境的不二选择，生动形象的感性资料可以有效地激发学生的联想，使学生利用已学知识与经验去同化和索引当前学习到的新知识，建立起新旧知识之间联系，提高学生的综合能力。例如，“病毒”一节，在导入新课的环节，采用埃博拉病毒事件的视频导入新课，创设情境。利用信息技术图、文、声三位一体的特点，给学生营造一个切合主题且生动震撼的情境，使学生产生对病毒的畏惧和好奇，激发学生的生物学习兴趣，让学生探索生物世界的奥秘。

2. 攻破教学难点，减轻学生的学习负担

俗话说：用得好不如用得巧，但用得巧不如用得精。教学内容是教学的依据，信息技术的使用必须与教学内容相统一，并起到突出重点，突破难点的作用。在一些复杂抽象的生物发生发育过程、生理变化以及生态系统的结构和功能等知识的学习上，受设备、场地、材料和隐藏的危险性等因素限制而往往不能完成的实验，利用动画、视频等形式呈现教学内容会使问题迎刃而解，收到意想不到的效果。例如，“人类对细菌和真菌的利用”这一节讲解发酵现象的过程，而实验制作有一定的失败率，需要的时间也长，观察现象转瞬即逝，不能完整地观察到动态的实验变化过程。这时，我们采用视频动画播放实验过程，变静为动、变抽象为具体，可以优化教学内容，提高教学效果，从而突破了教学难点，便于学生观察、记忆和理解，降低了学习难度。

3. 构建评价体系，获取学生的及时反馈

教学过程是学生在教学情境中通过自主学习、合作学习和探究学习等方式获取并内化知识的过程。这需要教师更重视学生学习的过程，并且把教学与评价紧密结合，防止因评价滞后导致学生学习中的问题堆积。信息技术与初中生物的有效整合，能高效、直观地记录学生探究的过程，方便地展示学生探究的成果，吸引更多的学生主动参与、合作探究。

三、信息技术与初中生物整合的措施

1. 利用多媒体教学，发挥学生的主体作用

教学过程中，应注重师生双方共同参与，以学生为主体，教师为主导。理想的教学模式应该是学生在自由、和谐、舒适的教学情境中，积极主动、自由活泼地获取知识、锻炼能力，获得综合能力的全面发展。信息技术与初中生物的有效整合，可以为学生创设一个形象生动的教学情境，激发学生的学习动机，促使学生变被动学习为主动获取，真正做到热爱学习，学会学习。同时，教学过程中利用信息技术，可以做到变静态为动态、化抽象为具体、透过宏观看微观、历史重演和瞬间停滞等。让学生主动走入情境的同时，配合探究性问题的提出，激发学生强烈的探索欲，提高学生主动参与课堂的意识，促使主动学习、合作学习和探究学习的高效进行。

2. 健全体制，发挥信息技术的评价价值

全面落实信息技术与初中生物课程的整合，还应该建立健全评价体制。教学是一个不断反馈、改进的过程，通过信息技术可以让教师快速、直观地观察到每一个学生的层次等级、学习情况、知识的掌握程度，以便及时对学生进行诊断性评价，关注每个学生的后续发展。对于教师自身也是一个不断获取反馈，改变教学策略的过程。对每节内容进行评价的方式很多，可以通过试题作业的形式，也可以通过学生互考、互评的方式等。在一个阶段的学习后，还可以对学生进行终结性评价，并为每个学生制作档案分析袋，方便记录每个学生学习和发展的情况，充分发挥信息技术的评价价值。

四、结束语

文章站在大数据和现代化的时代背景下，基于新课程改革的要求，分析传统课堂教学的共性问题，提出信息技术要与初中生物课程有效整合，并在实际教学中进行实证研究。当前，在生物教学过程中，有时还存在一些明显的问题。比如，有时教学模式过于陈旧、单一，难以有效地调动学生的生物学习兴趣；教学存在一定的局限性，有时缺乏资料支持和数据支撑；教学过程有时刻板化，教师教、学生学的填鸭式教学模式经常被运用，导致许多学生自主性较差，学习效率也不高；同时，教学过程中还存在着一定的盲目性，一些教师生硬地使用信息技术，喧宾夺主，影响正常的教学秩序。因此，我们在重视信息技术与初中生物课程整合的优越性基础上，还要善于梳理有效的课程整合措施，科学地进行选择，以更好地提高学生学习兴趣，提高教学效率。在经济、文化多元化发展的今天，信息技术与初中生物课程的整合是一个重大的课题，也是教育改革的趋势。这需要更多的生物教师积极投身于改革之中，接受新鲜事物，勇于尝试，积极探究，使信息技术与初中生物课程的整合成为促进学生自主学习、能力提升和问题解决的有效途径，真正有利于学生的成长成才。

参考文献：

[1]教育部基础教育司.走进新课程[M].北京：北京师范大学出版社，2002.

[2]赵国强.信息技术与生物课整合的探究[J].黑河教育，2009（03）.

[3]石永谦.高中生物课程与信息技术的整合[J].教育教学论坛，2011（15）.

[4]张小亚，洪文秋.走出信息技术与高中生物课程整合的教学评价困境[J].中小学信息技术教育，2006（11）.

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关键词：信息技术 生物教学 融合

信息技术与生物教学融合是指利用计算机技术、网络技术、多媒体技术、视听技术等与生物课程内容、课程结构、课程实施、课程资源等有机地融合在一起，成为一种和谐互动、全方位、立体化的教学模式。

一、信息技术与高中生物课程整合的优势分析

1.交互性教学利于激发学生的生物学学习动机和体现学生自主地位

人机交互、及时反馈是多媒体显著的特征，利用交互式电子白板技术可以将课程目标与多媒体相结合，产生出全新的图文并茂，丰富多彩的人机交互方式，并且及时反馈。对于学生主动学习有很重要作用。

例如，在教师讲授《伴性遗传》一节时，首先讲授“基因位于染色体上”，并且“红绿色盲基因b决定着性状”，同时在电子白板上写出女性色盲患者的基因型和表现型，这即是为学生的主动学习建构的“锚”，然后让学生到电子白板前尝试写出人类红绿色盲相关所有的基因型和表现型。最后，教师根据学生完成情况进行过程性评价，当学生完成较好时，要采取“鼓励性”评价：“很好的写出了各种基因型和表现型，你真棒！”这样，在学生亲自动手过程中完成了人机交互，实现了以“学生为主，教师为辅”的教学，而教师及时的评价使得学生体验自主学习成功带来的快乐，提高了自我效能感，激发了生物学学习动机。

2.创设情境教学有利于激发学生学习的兴趣，从而促进有效的学习

情景化学习是利用多媒体计算机技术创设接近实际的情景进行学习利用生动、直观的形象有效地激发联想，唤醒长期记忆中有关知识、经验和表象，从而是学生能利用原有认知结构中的有关的知识和经验，去同化当前学习到的新知识，并赋予新知识以意义。利用信息技术将教学内容以“故事或者童话”的形式展现给学生，这样通过充分调动学生的视觉、听觉感官来建构知识，吸引学生。

例如，在讲解《果酒和果醋的制作》一节时，教师创设了一个“猴子酿酒”的故事情境：在很多古籍中都有过记载，相传一千多年前，在人类还不懂得酿造糯米酒时，有位老人就发现了猴子会从山上采摘各种山果，并且扔到树洞中，一段时间后便可得到清纯而陶醉的汁液，后来老人学着猴子的方法成功的制作纯香的米酒。教师在一边展示图片一边讲解后引出果酒制作方法和原理。因为有故事情境的引入，激发了学生学习的生物学的热情，并在轻松的气氛中很掌握所学内容。

3.信息技术辅助生物实验教学有助于提高学生的实验探究能力

生物学是一门以实验为基础的学科，许多生物学知识都需要通过实验得到数据、现象和结果加以证实。在以往的生物教学中，由于教学资源有限，实验室配置较低，缺少很多的实验器材，使得“探究实验”变成了“讲实验”，导致教学效果不佳，降低了学生对生物学习的兴趣。通过利用多媒体资源可以展示每个实验的过程，这样可以帮助学生认识实验操作要点，提高学生实验观察能力，掌握正确的实验基本技能，并且重要的是能够直观的体验科学探究的奥妙。

例如，在教材中关于“叶绿体色素的提取和分离”实验，主要以文字形式介绍实验原理、步骤，实验结论：叶绿体色带自下而上分布是橙黄色的胡萝卜素，黄色的叶黄素，蓝绿色的叶绿素a，黄绿色的叶绿素b。教材缺少图片等资源，使得学生很真正理解实验原理，同时也很难想象叶绿体色带的分布。教师利用多媒体技术展示专业人员操作过程，在这一过程中，学生会仔细观察，如何捣碎叶片？如何制备滤纸条？如何提取、分离色素？并且多媒体还可以模拟四种色素的在滤纸条上出现的先后顺序及颜色。展示结束后，学生亲自动手进行实验。因为已经具备了一定的观察能力和掌握了操作要点，因此实验中就比较容易获得成功，同时提高了学生的成就动机，激发了进一步学习生物的热情。

二、信息技术与生物教学整合过程中需要注重的问题

由于信息技术具有传统教学无法比拟的优点，所以信息技术无论是对辅助教师的“教”，还是对促进学生的自主学习的“学”来说，都能够提供强大的支持。但是，在信息技术与生物教学的融合过程中存在以下几点问题：

1.注意正确运用多媒体

课堂教学中学生是学习的主体，教师起主导作用，而多媒体可以起辅助教学作用。但是，在进行教学设计时要依据具体教学内容确定是否使用多媒体。基于生物学科特点，在学习细胞显微结构、生物体结构与功能、实验探究等方面恰当使用多媒体可以起到画龙点睛的作用，同时化抽象为直观，突破教学难点。在课堂教学中，合理使用多媒体技术辅助教学很重要，但是不考虑教学内容而滥用信息技术教学，结果不会提高教学效果，反而会使得教学效果不佳。

2.注意多媒体技术与传统教学相结合

多媒体技术具有声音、图像、视频、文本等多种展现方式，在教学中可以产生各种视听信息，吸引学生注意力，激发学生学习的兴趣。但是，在课堂教学中要将信息技术（如幻灯、投影、录像等）与传统媒体（如板书、挂图、模型等）恰当的结合，充分发挥传统教学的有效作用，各展所长，互为补充，相辅相成，从而达到优化教学过程的目的。在课堂教学中，如果完全依赖多媒体进行教学，而忽略了传统教学媒体的作用，结果只会使得学生像观看影片一样，很难真正理解和掌握学习内容，这样多媒体技术不但不能优化教学，相反会影响学生学习效果。

3.注意要运用“学教并重”教学设计理论进行“信息技术与生物教学融合”的教学设计

对于以计算机为核心的信息技术不仅可以作为辅助教师“教”的形象化工具，而且还可以作为促进学生自主学习与探究的认知工具和协助交流工具。但是，从长期实践来看，多数教师主要通过利用多媒体课件来辅助教学，较少考虑是否促进学生自主学习和探究学习。因此，并没有很好的充分发挥信息技术与生物教学融合的优势。所以，在“融合”过程中，要基于学生自主学习和探究学习，合理利用各种信息技术，即包括多媒体课件也包括基于网络的研究性学习，如Webquest等，这样才能营造一种更好的信息化教学环境，实现新型教与学方式，转变传统教学结构。

参考文献：

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【关键词】信息技术 生物 课程 整合

一、课题研究背景及意义

计算机网络技术的应用给学校教育和课堂教学带来了新的里程碑，成为教育思想革新、教育手段创新、教育模式突破的桥梁。然而目前大部分教师在运用信息技术进行课堂教学时，依然采用传统模式，信息技术属于教辅手段，基于这种形式下的教学，学生依然是围着课本知识、教师的思维、设计好的一成不变的教育进程在转。

通过本课题的研究，有利于充分发挥教师的主导作用和学生的主体地位以及多媒体的功能优势;有利于建立各教学要素之间的相互作用、彼此协调、取向一致的关系;有利于激发学生学习的兴趣，提高学生的学习效果，培养学生的创新能力，进而提高学生的综合素质。改变传统的以灌输式为主的教学模式，为探究式、互动式、开放式教学模式，最大程度地调动了学生的主观能动性，为学科创新教育提供行之有效的教学手段，为学生积极创新提供多个“触角”，具有一定的理论意义和应用价值。

二、课题界定

1.信息技术：本课题中的信息技术界定为以计算机多媒体为核心和互联网技术为核心的信息技术。

2.信息技术与学科课程的整合：就是教师在教学活动中，把信息技术资源、方法和各学科课程有机结合，共同完成教学任务的一种新型的学科教学方式。是在课程学习中有机的使用信息技术，努力使课堂教学内容、方法和形式都发生变革，更好地完成课程目标。

三、课题的研究目标、研究内容

1.信息技术教育与其它学科教育、教学的关系。

2.信息技术教育对学生能力的培养（包括信息加工能力、现代信息社会的适应能力和自主学习能力等等）。

3.运用信息技术优化教学过程的教学模式、教学方法、教学策略的研究。

4.信息技术与传统教学手段、教学方法的整合。

四、课题研究思路

信息技术与学科课程有效整合的研究目的在于探求实现信息技术的应用与学科课程教学过程有效整合的规律、策略和方法，培养学生信息素养的规律，策略和方法，提高教学效益。

1.信息技术与学科课程整合对硬件建设，软件建设和师生信息素养的基本要求，加快学校信息化的步伐;

2.信息技术与学科教学的有效整合的途径，方法和策略，优化课堂教学的方法和手段，大面积地提高教学质量;

3.常用软件作为思维支持工具;

4.充分发挥计算机信息加工能力;

5.创设模拟实验的整合教学;

6.使用网站开展研究性学习;

7.研究开发一批实用的基于计算机网络的学科教学课件;

8.积累一批课堂教学设计案例和典型课例。

五、课题主要研究方法

本课题研究主要采用行动研究法、教学实验法。同时辅以问卷调查、观察分析等手段和方法开展研究。各学科根据本学科的实际情况和研究方向自行选择研究方法。

六、课题研究步骤

1.准备阶段

制订详细的实施方案，确定课题并对研究的理论依据实行可行性论证;申报立项。成立课题研究组，并安排课题组成员学习理论听指导;安排课题组成员计算机及信息技术培训等。

2.探索研究阶段

课题开题，制订课题研究方案，安排课题组成员分工;制定符合学科特点的课题方案，按计划进行研究;课题组成员开设研究课，形成教学设想与反思;形成阶段性报告，根据中期评估反馈结果，调整研究方案;课题组成员进行小结。

3.总结鉴定阶段

召开课题总结会，全面检查课题研究过程;分类整理，汇总课题研究材料，撰写课题结题报告;整理研究成果。

七、课题研究成果

通过对信息技术与生物课程整合的理论研究，整合课的案例剖析，以及关于“信息技术与生物课程整合”的调查、实验及分析，研究了信息技术与生物课程整合的现状及效果，得出以下五个主要结论：

第一，信息技术与课程整合有助于激发学生的学习兴趣和求知欲望。

第二，信息技术与课程整合可以优化生物教学环境，有助于突破教学难点。

第三，信息技术与课程整合改变了学生的学习方式，有助于提高教学效率和培养学生能力。

第四，信息技术与课程整合有助于提高学生成绩。

第五，我国由于起步较晚，加之历来受以教为主传统教育思想的影响，仍存在观念、体制和实际操作上的误区。只有以先进的教育理念为指导，建立完善的保障体制和新型的教学结构才能真正实现信息技术与课程的深层次整合。

【参考文献】

[1] 孙杰远. 信息技术与课程整合[M]. 北京大学出版社，2002（7）.

[2] 何克抗. 计算机辅助教育[M]. 高等教育出版社，1996.

[3] 李克东. 信息技术与课程整合的目标方法[J]. 中小学信息技术教育国际研讨会论文，200l（8）.

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关键词 大数据 博士生 科研 信息 关系

中图分类号：F32 文献标识码：A

1博士生面临大数据与大数据技术

1.1大数据定义

大数据就是一种不能依靠传统IT技术和工具在短时间内进行数据的收集整理，管理和服务等集合。通过对其的研究，发现其具有4大特点，第一是具有大量的Volume ，并且由原来的TB级迅速飞升为PB以及EB级。通过IDC 的“数字宇宙”可知，它预测全球的数据使用量将会在2020年前迅速飞升，达35.2ZB。第二是特点是Variety，是指数据的种类多种多样。这是因为数据的来源众多，渠道不具有单一性，此外，随着软件的发展升级，数据处理方式变得越来越多，格式也随之丰富起来，改变了以前的数据模式。第三，Velocity，是指稻莸牟生和更新。在大数据中这是其一个很重要的特征。就全球而言，数据的翻一番的时间大致为一年半，遵循着摩尔定律。第四是Value，即指数据的价值含量，在大量的数据中，具有价值的数据只是少数部分，因此，高效运用数据的前提是获取有价值的信息。

1.2大数据技术

从定义上讲，大数据技术是就是从海量的数据中，迅速地找到有价值的信息。简单地说，大数据技术帮助解决了数据丰富但知识不足这一尴尬，究其实质是通过眼睛看到的数据，对其进行研究分析，从而获得其隐藏的信息，提取潜在的价值。因而大数据是公认的最具“市场”前景的技术之一，这一新兴领域已经成为了大势所趋，是未来竞争的关键因素。例如在政府的角度来说，有利于达到高效服务型政府的目标。对于学校而言，有益于绩效管理更加高效正确，有益于绩效评估，资源的合理分配应用等都是在数据的基础之上来做出决定。对于博士来说，为其研究工作的开展提供了必要的前提和整体环境。

1.3博士生面临大数据与大数据技术

对于大数据的研究，在此之前都将主要的精力放在数据的精确度上。在相当长一段时间内，数据采集、记录和存储等都受到技术的限制，无法实现大规模，海量数据的分析研究，使得研究成果不够准确。因此，我们在对数据进行处理时，从采集到分析都只选择一小部分数据，在大量的数据面前，这一小部分数据不具有完全的代表性，具有主观色彩。随着各行各业数据的使用增多，数据的量越来越大，但是人们的能力有限，因此，统计学发明了抽样法，即用一部分数据作为代表，对其进行分析研究，并从中总结出整体的特点，同时统计学的目标也成为用最少的数据得出最重要的信息。长此一来，我们形成了一种习惯：也就是最大限度的减少数据的采集量。然而往往具有较大价值的信息都藏于大量的数据中，而这种精简则会使得那些细节被排除在外。

2海量大数据信息对农学生物类博士生研究方法和内容的影响

2.1大数据时代的科研方法变革及其必然性

所谓的科学研究方法就是在实践的基础上得出的理论方法，并将其作为指导实际的基础。在这个信息爆炸的时代，数据的处理也需要一种新型高效的技术作为支撑条件，不断的完善传统的方式，推陈出新。为从事科研活动的人提供一个新型的，科学的研究方法。

“大数据”是相对以往小型、局部性数据而言的，利用大数据进行分析和工作时，研究方法体现为三大方面的转变。（1）改变了以往抽样研究的方法，不论是四研究整体还是某一个特殊的点，都需使用其所有的数据。（2）由于有更多的数据，我们可以接受更多混杂、更多数据上的不精确。（3）在分析数据时不再一味追求是否具有因果关系，而是将事物之间的关系研究放在了重要位置。在这个时代，科学的研究方法是时代的要求，也是历史发展的必然结果。对该研究方法进行系统的梳理和研究显得尤为重要。

由于大数据具有规模大、分布式、异构、不准确、不一致等特性，因而管理难度加大。由于当前些技术和系统无法有效管理支持大数据运行，于是海量数据的出现催生了一种新的科研模式，在爆炸的数据中，博士生等科学研发人员的工作成为了与数据打交道，在其中挖掘信息，发现新智慧，甚至无需直接接触需研究的对象。Jim Gray博士是著名的专家，曾获得图灵奖。他对古今科研进行了分析和总结，提出了人类科研的3种范式，即实验、理论和计算。今天，数据量不断攀升，这3种范式已经无法满足需求，在一些领域已经被淘汰，因此，迫切需求第四种的出现，以便能够适应新形势的需要。对此，Jim Gray提出了一种新的数据研究方法，被称为“第四范式”，科研活动将受到数据的影响，数据密集将成为科研的一种新特点，新方向，是在实验、理论结合计算科学之后的第四种科研范式。从实际上来说，计算机科学是对前两种范式的补充和优化，而数据密集型范式则是一种全新的处理大数据的方法，不仅仅是前三张范式的优化，表1是对四种范式进行的比较。

2.2第四范式的特征

涉及到科学研究第四范式，关于其知识服务主要包括两个方面的特征：第一点，为用户提供知识理论和数据信息方面的服务，换句话说，不但要涉及到知识理论方面的服务，而且要提供数据服务，使用户能够更容易更清晰地理解最终的知识结果，能够重复该结果产生的实验过程，并重复利用该数据，提高科学研究效率。二是对溯源信息进行管理，提供从数据到知识的整个过程服务。数据溯源信息指在整个工作流程执行中数据的输入和处理历史。科学研究信息的提供者为用户提供的信息和知识是单个的静态的，而科学研究第四范式需要新的服务模式，即能够提供从数据到知识转变的整个过程信息，这是一个动态的服务过程。许多的科研人才其中不乏博士学位研究生，他们在科研工作中的过程和结论都需要体现第四范式的特点。

3大数据时代对农学生物类博士生科研过程的信息新式供给

3.1大数据环境下农学生物类博士生的科研信息需求

在现在的大环境下，具有密集型特点的科学性数据在大数据中具有重要地位，这种密集型数据较一般大数据相比，除具有基本特征外，在管理和分析数据上有更极致的追求，一定会使科学研究人员增加对进程中的专业化、深层化、定制化、协同化以及集成化的信息的需求量。第一，科研对象在大数据时代下的虚构化，会使许多的科学研究人员其中包含农学生物类专业的博士生，具有对提高数字互性的管理信息能力的需要；第二，科研需求在大数据时代下有很强的知识性，会使许多科学研究人员具有大规模数据同步寻觅分析的需要；第三，科研沟通方法在大数据时代下，会使许多的科学研究人员其中同样包含农学生物类专业的博士生，具有共同分享多种学科配合和科研数据集汇的资源信息的需要。

3.2信息供给模式演进与科研过程演进

英国科学与技术设施研究理事会（STFC）提出了数字科研环境下的科研模型 ，把科研工作分析成一N不断连的工作流，整个过程以分析趋势、产生思路、组织并设计项目、进行项目申请、实际性研究实验、收集并组织数据、宏观分析数据、并交流成果、保护研究成果为主线，细致地描绘了适用于未来的科学研究工作流的初步形态。科研工作以信息为着眼点，不断研究分析信息的过程。在现在的大环境下，很多事物都在悄然发生着革命性的变化，知识形态、科学技术创新方式以及科学技术创新发展中的知识处理及交流机制都是如此，无一例外。这些变化同时又推动着知识创造模式的改变，以及科研工作流中关键性知识瓶颈出现深刻的变化，进而促进着新兴知识服务机制的产生。

服务的主体、客体、方法及内容是信息服务模式的重要组成部分。服务主体是信息服务行动的执行者，也就是信息的服务人员，以客户的需求为出发点，运用行之有效的办法，供应信息服务产品来实现客户要求。服务客体是对信息服务有需要的人，与常见的图书馆读者不一样，分为群体和个体两种需求类型，会发出需要信息的信号并接受使用信息。服务方法指的是信息服务中使用的策略，它是为帮助信息服务人员做成进行信息服务的行动而提出行之有效的手段。像旧时的信息服务里的查询文献、拟定专题、确定主题和新时代信息服务里的信息的搜集、汇集、个性化定制、咨询参考等皆是信息服务手段。服务内容是最终的信息服务产品，是信息服务人员最后交给信息服务需求者的确定下来的成果，或者是某种能够感受到的信息服务，由此它既可能是真实的物品，也可能是虚拟的产品，像报告、刊物、数据库一类的或是像学科导航与文献检索一类的信息服务。

4大数据的信息供给的未来趋势

数据密集型环境下，图书馆的知识咨询服务必须进行创新，利用新技术进行服务模式的演进，新的服务模式包括云服务模式、智慧感知模式和导航模式；在思维方式方面，大数据环境下的思维方式向着多样性、开放性、生长性、整体性、平等性和相关性发展，根本上属于多元性思维；在认知角度方面，大数据环境改变了人类的一些常规认知，主要体现在人类眼界的改变，从局限的世界向无限的大数据方向进击，进而满足认知的平等；在信息技术方面，传统的数据寻求方式已经落后于大数据时代，在数据收集、储存、分析和可视化等地方都存在弊端。这时任何领域都急切需要着大数据的帮助，更多的人选择了以数据为依据的分析代替以专家为信条的分析方式。而从服务创新的角度来讲，应注意数据创新、用户行为分析及知识网络的关联等方面的问题。

基金项目：重庆市教育改革项目资助，编号yjg142023。

参考文献

[1] 张斌，马费成.大数据环境下数字信息资源服务创新[J].情报理论与实践，2014，37（6）：28-33.

[2] 王元卓，贾岩涛，刘大伟，靳小龙，程学旗.基于开放网络知识的信息检索与数据挖掘[J].计算机研究与发展，2015（2）：456-474.

[3] 贺威，刘伟榕.大数据时代的科研革新[J].未来与发展，2014（2）：2-5.

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关键词： 海洋生物技术原理及应用 教学改革 提高教学质量

现代生物技术是21世纪令人瞩目的高新技术之一，分子生物学、遗传学以及生物化学等学科的飞速发展，使现代生物技术发展日新月异［1］。浩瀚的海洋是地球上生命的摇篮，它覆盖着71%的地球表面积，海水总体积占地球总水量的97%，蕴藏着巨大的生物资源。在全球面临能源危机和环境污染的情况下，利用海洋生物资源，缓解上述危机，成为科学家认为最可行的方法之一。因此，将生物技术应用于海洋生物研究和开发形成的海洋生物技术是生物技术中发展最快、研究最热、最有潜力的研究方向之一。在此形势下，海洋生物技术相关课程应运而生，在很多涉海研究的科研院所开设。由于海洋生物技术涵盖内容较多，范围较宽，本课程的教学难度较大。但是有关海洋生物技术课程的教改信息及探讨较少。面对蓬勃发展的海洋生物技术，为使海洋生物技术教学适合时展的需要，提高教学质量，我们结合对本门课程教学的实践和体会，初步探讨了海洋生物技术教学的改革。

1.合理编排内容，优化知识体系

教材是学生接触、预习和复习一门课程的工具，是保障良好教学质量的前提和基础。一本好的教材，可在很大程度上提高教学的效率，激发学生学习的兴趣和热情。但是，目前有关海洋生物技术的教材较少。目前，相关书籍有5本，《海洋生物技术》，曾呈奎主编，山东科学技术出版社，1998年出版；《海洋生物技术新进展》，范晓主编，海洋出版社，1999年出版；《海洋生物技术原理和应用》（第二版），张士璀主编，海洋出版社，1999年出版；《海洋生物技术研究进展》，王长海主编，化学工业出版社，2005年出版；《海洋生物高技术新进展――863计划海洋生物技术主题成果汇编》，丁健主编，海洋出版社，2006年出版。前三本书编著时间在10年以前，海洋生物技术发展飞快，因此不适合做教材。后两本主要是对文献或专利的汇总，不能作为本科生教材。在这种情况下，教师在阅读以上相关教材基础上，末不断大量查阅相关期刊论文，掌握学科发展最新的前沿和动态，及时更新讲课内容，并进一步积极准备编写海洋生物技术教材。

2.优化师资力量，实现优势互补

海洋生物技术相关课程涵盖内容较广。从生物类别上可分为海洋微生物生物技术，海洋动物（特别是海洋经济类动物）生物技术，海洋植物（特别是海洋大型藻类）生物技术；从技术手段上包含了所有传统的生物技术和快速现代生物技术如细胞工程技术。虽然在海洋生物技术领域内，各个科研院校都不乏科研和教育能手，但是毕竟各位老师术业有专攻，各位老师的学习及科研背景不同。虽然都从事海洋生物技术领域的科研工作，但是海洋生物技术涵盖内容较多，各位教师只能从事其中较小的一部分。在这种情况下，要了解各位教师的研究领域，将研究不同海洋生物技术领域中教师资源整合，集中各位教师的研究优势教学究。海洋生物技术包括海洋微生物技术、海洋动物技术、海洋植物技术三大方面的内容，分别由主要研究对应领域的三位教师任教。由于教师本身一直从事相关的研究，所熟悉的实例、应用等内容会相当丰富，在讲课中能理论结合实际，不会空洞无物，因此能极大地提高学生的学习兴趣，从而提高教学质量。

3.协作改进教学，提高教学质量

在根据内容安排教师的同时，也要注意到教师的年龄和教学特点。学无常法，教无定法。有学者认为教学和用兵有异曲同工之妙，兵法中有“兵无常势”之说，教法中有“教无定法”之论。不同年龄的教师对于教育的理解、对于教学经验的积累各不相同，可以互相取长补短。擅长不同教法的教师组合对于学生来讲如同从多角度、不同侧面去学习和理解一门课程，可以达到事半功倍的效果。可见，安排不同年龄层次，擅长不同教学方法的教师组合如同不同兵种、不同将帅、不同智囊的最佳组合，取长补短，相互协助，几乎攻无不克、战无不胜。

除了不同教师上不同部分的课程外，有一些教学内容如种质资源的保藏、生物多样性检测、海洋环境保护生物技术等章节存在三位教师讲课内容交叉的情况。这些章节可以由其中一位教师把基础的概念讲好后，三位教师同时参与，在同一个课堂上三位教师和同学们就其中的章节的内容进行互动学习，学生可以按照兴趣等方式自行分组，从海洋动物、海洋植物、海洋微生物三方面对种质保藏、生物多样性检测、海洋环境保护生物技术等提出自己的观点和设想，比较其中的差异及优缺点。各位教师对同学们所提出的方法和设想给予评价和总结，在轻松愉快的氛围中完成了课程内容的学习，这样会强化学生的批判性思维能力，提高教学质量［2］。另外，根据同学们总结和回答的问题的情况可以很明显地给出他们的平时成绩。

4.现代教学手段，提高教学效果

传统的教学手段，一支粉笔，一张嘴，三尺讲台，灰头土脸，形式单调，教学效果较差［3］。加之海洋生物技术是一个理论性和实践性都很强的学科，晦涩难懂。仅采用传统的教学手段，容易引起学生对课程的懈怠，降低学习兴趣，教学效果可想而知。现代媒体手段比传统教学方式更加直观、生动、形象。在一定程度上弥补了传统教学形式单调、枯燥等缺点。如多媒体教学，综合应用文字、动画、图片、影音、视频等教学手段，使一些抽象难懂的知识直观而形象，便于学生理解。

但是，现代媒体教学手段也存在诸如上课信息量多，学生忙于记笔记而没时间思考，或者选择了脱离实际的目的多媒体，可能会降低讲学效率。所以，在多媒体等教学手段的使用中要注意这些缺点的弥补。板书是学校教学过程中传授知识的重要手段之一，在使用多媒体教学的课堂教学中仍然必不可少。板书起到提纲挈领的目的，如同行车的导航仪，在它的引导下，学生能够轻松地掌握课堂教授的重点。因此老师应恰当使用媒体手段和板书，使媒体手段与传统教学方式优势互补，提高教学质量。

5.调整考核方式，全面真实考查

目前，虽然很多高校都在进行考试改革，但还是以传统的笔试考试方式为主［3］。很多传统的笔试考试方式难以取得满意的效果，并会导致学生只会死记硬背，考试前突击，考试后全忘的现象。改变现有教学课程的考试方式势在必行。只有采用细化和科学的考试和考评方法，才能在检验学生基本理论掌握程度的基础上，对学生的动手能力及综合思考能力都进行考查。根据课程和教学方式的特点，为了检测课程开设的目点是否达到，三位教师可采取多种方式分开考试，最终计入总评。这样能对学生对知识的真正掌握情况有真实的了解。避免一次考试情况下考试前突击，考试后全忘的现象的发生。

总之，我们应在正确认识海洋生物技术原理及应用课程特点的基础上，从多方面进行分析和教改，提高教学质量。虽然任何课程的教学改革都不是一蹴而就的，但是时不我待，为了培养高素质高水平的学生，我们一定要积极坚定不移地进行教学改革，提高教学水平。

参考文献：

［1］冯飞，张雅君，曾幕衡.《微生物工程》课程教学探索与改革［J］.微生物学通报，2009，36，（6）：910-913.