科学本质中“科学是创造性的工作”对科学教学的建议与启示

《普通高中生物学课程标准(2017版)》要求在高中生物学课程中帮助学生理解科学本质,其中"科学是创造性的工作"是科学本质的内容之一。在教学中,既要让学生认识到创造性的"主观能动性",又要认识到科学的创造性是建立在实验观察基础上的理论与假设,并需要经过实证检验。教师在教学过程中,可以从创造性的发散性思维与收敛性思维为切入点,引入以问题为导向的学生开放性实验教学设计,让学生体会"科学是创造性工作"这一概念中所蕴含的主观能动性、条件制约性和科学研究过程的严谨性,从而促进学生对科学本质的理解和学习,为提升学生的生物学核心素养提供有效支撑。     

模拟蛋白质折叠过程的新算法研究

蛋白质折叠过程模拟是当前蛋白质研究领域的一个难点问题。针对这一问题,提出了一个描述蛋白质折叠过程的算法-拟蛇算法,并且从分子振荡和分子动力学理论两个方面来证明该算法的核心函数是可行和正确的。经过实验总结出所有蛋白质空间结构都可以通过两种类型函数构造出来,提出了描述蛋白质折叠过程模型。与其它蛋白质折叠过程模拟算法的实验结果比较表明,拟蛇算法所构造的空间结构能量值最小、相似度最好。进而说明拟蛇算法和蛋白质折叠过程模型在描述蛋白质折叠过程方面具有明显优势。     

生态系统模拟模型的研究进展

从四个方面概述了生态系统模拟模型的发展现状：1)个体及种群,种群动态模型主要模拟在一个生境中单个种的动、植物个体出生或发芽、成长及其死亡过程,还有种内竞争和种间相互作用,主要分析生境中生物之间的相互作用。主要概述了林窗模型和土壤一植物一大气系统模型。2)群落与生态系统,概述了生态系统生产力模型、生物地球化学循环模型及演替模型。主要模拟植物种类在整个生态系统发展过程中的变化,以及植被类型的转变和相关的生物地球化学循环过程的改变,从而反映生物群落对气候变化的响应。3)景观生态系统,景观动态研究包含了时空两个方面的动态变化,一般可分为随机景观模型和基于过程的景观模型。随机模型用于模拟群落格局在演替过程中的动态变化等,基于过程的景观模型深入研究组成景观的各生态系统的空间结构。4)生物圈与地球生态系统,基于过程的陆地生物地球化学模式被用来研究自然生态系统中碳和其它矿物营养物质的潜在通量和蓄积量,较为流行的模式有陆地生态系统模式TEM、CENTURY、法兰克福生物圈模式FBM、Biome-BGC、卡内基-埃姆斯-斯坦福方法CASA等。这些模式己被用于估算自然生态系统对大气CO2加倍及相关气候变化在区域和全球尺度的平衡响应。最后,结合实际工作展望了生态系统模拟模型在各方面的发展方向。     

CoupModel模拟与应用研究进展

CoupModel模拟范围广泛,几乎涉及了陆面过程的各种环节,且具有动态预测性。该模型不但能够较为准确地模拟森林、农田、湿地以及冻土等多种生态系统的土壤水热运移和碳氮循环等过程,还能够科学地预测气候变化背景下的增温潜势。通过对CoupModel的耦合原理及特点、数据的输入输出、多种参数估计方法及模拟结果检验等方面的详细介绍,深入了解了利用该模型模拟土壤-植被-大气系统的物质能量过程;CoupModel在国外多个国家和地区获得应用与认可,引入我国后,通过更改部分参数也在多个地区得到验证。在综合众多前人研究成果的基础上,将该模型与几种使用较广泛的同类模型进行了简单的对比分析,随后从模型参数简化、适用性验证和模型尺度等方面对其未来研究进展进行了探讨。     

生物反应器流场特性研究及其在生物过程优化与放大中的应用研究

生物反应器是实现生物过程的核心设备,其内进行的生物反应过程受不同反应器内流场结构的影响会产生差异显著的结果,这也是导致生物过程放大困难的关键问题之一。为研究这一问题,必须对不同规模反应器内流场结构有充分的认识,必须对反应器内的混合、传质、剪切等影响生物过程的几个关键方面进行深入研究。首先简单介绍了反应器流场研究的实验及数值模拟方法,在此基础上详细论述了流场混合与传质对生物反应过程的影响,流场剪切对丝状菌形态及其生物过程的影响,最后从反应器流场与细胞生理代谢特性整合的角度,介绍了反应器流场与细胞生理之间的相互作用关系,并以三个实例简单介绍了基于Euler-Lagrange模拟框架的整合流场和细胞动力学模型的模拟方法及模拟结果。旨在通过介绍反应器流场研究及其在生物过程优化放大中的应用,提出基于反应器流场特性与细胞动力学响应的生物过程放大研究方法,为更高效、理性地生物过程放大提供一些理论参考。     

不同生态系统水分利用效率指标在黄土高原半干旱草地应用的适宜性评价

对近些年提出的两种生态系统水分利用效率指标——内在水分利用效率(IWUE)和固有水分利用效率(u WUE)与经典的水分利用效率(WUE)指标在黄土高原典型半干旱草地生态系统的应用情况进行了比较,主要分析了不同指标在小时、日和年尺度上的一致性和稳定性,并提出优化水分利用效率(o WUE)指标,比较了不同定义的水分利用效率指标在模拟总初级生产力(GPP)逐日动态过程上的表现。结果显示:IWUE和u WUE适合在日和小时尺度分析植被的碳水耦合特征,WUE适合分析年尺度的碳水耦合特征;o WUE指标在描述碳水耦合特征方面与u WUE相比并没有本质性改善,但在用于模拟GPP动态过程时模拟效果改善明显;采用o WUE和u WUE指标能改善植被生长盛期的GPP动态过程模拟,但在生长季早期和晚期的模拟效果比WUE差。IWUE指标不适合模拟GPP动态过程。     

试论生物学创造教育的基本策略

培养创造型人才必须依靠创造性教学,因为创造性教学是对传统教学的扬弃、改造、突破和发展。具体表现在：①传统教学以教师的“教”为主,而创造性教学以学生的“学”为主;②传统教学以传授知识为主,创造性教学以开发智力和创造力为主;③传统教学注重交给学生现成的、唯一答案,创造性教学强调引导学生探索新的、众多答案以及了解科学知识的产生过程;④传统教学重视学生的学习结果,而创造性教学则注重学习的过程,注重培养学生的学习方法、思维方式和学习能力。基于以上对两种教学模式的剖析比较,现提出如下基本策略,以期对开展生物…     

景观格局与生态过程的耦合研究:传承与创新

景观格局与生态过程的耦合关系是景观生态学研究的核心主题,耦合研究的范围和程度需要进一步系统梳理。从景观格局与生态过程耦合的内涵、方法等方面,系统总结了当前两者研究的特点以及存在问题。进一步从格局-过程耦合基本理论传承与提升、研究方法现代化和多元化、研究尺度多样化、研究对象的扩展与集成、自然-人文-社会视角的耦合、格局-过程耦合的管理和调控等六个方面展望了未来学科发展方向。最后,提出了未来创新目标,如提高景观格局量化的准确性和针对性、辨明景观格局影响的尺度性、增强生态过程模拟的时效性等。     

科学史与生物学教学

通过生物学教学,教师不仅要使学生获得一定的生物知识体系,还应使学生认识科学探索过程,形成对待科学的正确态度和价值观。只有从以上３个方面立体地进行教学,才能使学生真正理解科学。生物科学史,蕴含着科学思维及方法的多样性和创造性,体现着科学态度和科学精神,...     

水稻生长模拟模型的组建与验证

在模型L1D和TIL的基础上,利用田间试验和文献资料,组建了水稻生长过程的动态模拟模型．验证结果显示,模型运行后生育期的模拟值与实测值吻合良好,干物重、叶面积系数和分蘖数的模拟值与实测值也基本一致,表明该模型能较好地模拟水稻生长过程的动态变化．     

论中学生物教师实施创造性教学的基本素质

创造性教学着眼于智力条件的利用与培养，使学生在主动探索、积极发展中，进行创造性学习。研究教师实施创造性教学所应具备的基本素质，是确保创造性教学顺利实施的前提。本文结合调查法、实验法进行研究。１方法与效果１．１实验时间与对象１９９６年１２月～１９９７年...     

计算机模拟在野生动物种群遗传学研究中的应用

野生动物进化是遗传变异和环境变化相互作用的结果,其过程复杂、难以预测。进化过程包括基因突变、疾病、自然选择、空间扩散等自然因子,也包括驯化、栖息地破碎化、人工选择等人为干扰因子。计算机模拟能够揭示该复杂过程的历史特征,同时也能预测环境变化造成的遗传影响,正成为种群遗传学领域关注的研究方向。随着计算机模拟技术的发展,各种模拟软件层出不穷,功能全面且易操作,越来越多的计算机模拟软件被应用于野生动物的保护与管理。对计算机模拟应用于野生动物保护进行综述,总结了simu POP、ms、CDPOP、Sim Coal、Bayes SSC、DIYABC等近20种计算机模拟软件的功能,包括统计预测功能、统计推理功能和统计验证功能,并筛选了约20个典型的野生动物研究案例,展示了多达30个具体功能;同时,梳理了它们在推测生活史特征、推测进化历史特征、预测种群管理、预测遗传多样性受环境变化的影响、验证取样和验证统计方法等六大方面的适用性;从计算机模拟面临的挑战(准确率的监测)和机遇(多学科合作),对计算机模拟应用于未来野生动物保护提出了展望。     

参与式教学在“生物分离工程”课程中的探索

生物分离工程是高等学校生物工程专业的基础课程,与生产实践密切相关。教学过程中采用参与式教学方法能够培养学生工程设计的创造性思维,并且提高学生的工程化能力。本研究从科研融入教学、开展课堂讨论、运用多媒体手段、开设工厂课堂等4个方面介绍课堂教学中有效引入参与式教学的途径及其在生物分离工程教学实践中的具体应用,旨在提高相关工程类课程教学质量,为从事此类教学实践的一线专业教师提供高效引领课堂的理论参考。     

利用数值模拟重构物种多样性格局的形成过程

生命形成的过程极其漫长, 经历了地球系统复杂的沧海桑田变化。当前人类所观察到的物种分布格局的形成除了由物种本身特征决定外, 还受到环境变化、人类活动以及各种随机事件的影响。受限于实验条件、时间、经费、人力等诸多因素, 我们尚无法完整地观察并记录到物种多样性形成的全过程, 只能通过片段化数据来推测该过程。信息科学中包括数值模拟在内的仿真技术以其高效、可控及全过程记录等优势, 能从某种程度上解决物种多样性格局形成过程中的部分数据黑箱问题。本文介绍了数值模拟的概念和工作原理及在物种多样性研究中应用的特点, 列举了物种生态位、扩散模式、种间互作及物种分布应对气候变化等方面的数值模拟研究, 基于已有研究系统地介绍了如何综合上述数值模拟研究构建虚拟物种、气候和场景来解释物种多样性的形成与维持机制, 并阐述了数值模拟在物种多样性研究中的优缺点及应用前景。     

浅谈对医学生临床思维与临床技能提高的培养

为适应目前医学事业发展的需要,医学生的临床思维与临床技能的培养至关重要。在教学中,应不断提高教师自身的业务水平和自身素质,给予学生适当引导和启发,采取灵活多样的教学方式,并鼓励学生学会独立思考能力,激发学生的主动性和创造性,同时理论与实践相结合,推出模拟教学,由此激发学生的学习兴趣;并通过病例的采集归纳和整理,加强基本功的训练。从而提高学生临床思维能力与标准实践技能。     

脑功能原理:神经细胞编程和信息储存

大脑采集感觉信息、整合认知和控制行为过程,这些任务的实现依赖于神经细胞及其环路的信息储存与编程.澄清神经信息编程与储存的原理是研制拟脑计算机的基础.本文将基于神经细胞的模拟-数字信号转换、数字信号兼容式输出以及新信息储存与提取等方面的研究揭示脑认知原理.     

综述: 脑功能原理：神经细胞编程和信息储存

大脑采集感觉信息、整合认知和控制行为过程,这些任务的实现依赖于神经细胞及其环路的信息储存与编程.澄清神经信息编程与储存的原理是研制拟脑计算机的基础.本文将基于神经细胞的模拟-数字信号转换、数字信号兼容式输出以及新信息储存与提取等方面的研究揭示脑认知原理.     

浅谈对医学生临床思维与临床技能提高的培养

为适应目前医学事业发展的需要,医学生的临床思维与临床技能的培养至关重要。在教学中,应不断提高教师自身的业务水平和自身素质,给予学生适当引导和启发,采取灵活多样的教学方式,并鼓励学生学会独立思考能力,激发学生的主动性和创造性,同时理论与实践相结合,推出模拟教学,由此激发学生的学习兴趣;并通过病例的采集归纳和整理,加强基本功的训练。从而提高学生临床思维能力与标准实践技能。     

在生物教学中培养学生创新能力

创新能力是一个人终身学习应具备的素质。本文通过强化学生的创新意识,发挥教师的主动性和创造性,加强教学方法改革,实施以学生为主体的新教法,培养学生自学能力,体现创造性教学。从学习基础、学习习惯等方面探讨培养学生的创新能力。     

“植物细胞的吸水和失水”实验的分析与教学建议

分析了“植物细胞的吸水和失水实验”中类比推理与演绎推理的过程．并提出了相关教学建议。实验的探究性更体现在实施前思考的创造性上,引导学生通过科学推理解决实验中的问题,可以较好地避免单纯分组实验导致的“现象总结式”的低层次学习过程。