高中學(xué)生生物學(xué)科技創(chuàng)新教育分析

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1“走—看—讀—講—做”教育

1．1“走”，走出校園，擴(kuò)大視野

走進(jìn)科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)實(shí)驗(yàn)室，參與各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)。例如，參與克隆分析植物體DN段，檢測(cè)土壤鉛、鉻、鎘、汞和砷等重金屬含量，分析葉片葉綠素、胡蘿卜素、花青素、蘋果酸、草酸和檸檬酸等色素分子或有機(jī)酸物質(zhì)含量，檢測(cè)菜籃子、果籃子農(nóng)藥殘留和亞硝酸鈉含量等實(shí)驗(yàn)。6位學(xué)生開(kāi)展了季節(jié)和產(chǎn)地對(duì)蔬菜和水果中亞硝酸鈉含量影響的調(diào)查研究，提出反季節(jié)或長(zhǎng)期儲(chǔ)存的蔬菜和水果亞硝酸鈉會(huì)增高的觀點(diǎn)。學(xué)生走進(jìn)旅游景區(qū)，研究旅游活動(dòng)對(duì)景區(qū)植物影響:在蒙山旅游景區(qū)，發(fā)現(xiàn)蒙山旅游區(qū)植被演替滯后于自然區(qū)，旅游干擾對(duì)5m內(nèi)植被影響顯著，建議及時(shí)清除外來(lái)入侵植物，降低旅游活動(dòng)干擾強(qiáng)度，嚴(yán)格保育自然林;走進(jìn)河流湖泊，檢測(cè)分析水體各種營(yíng)養(yǎng)鹽含量，觀測(cè)水藻種類、密度和初級(jí)生產(chǎn)力;研究沂沭泗流域水環(huán)境生態(tài)健康，發(fā)現(xiàn)跋山水庫(kù)作為臨沂城區(qū)供水水源地仍存在較大規(guī)模的網(wǎng)箱養(yǎng)殖，水質(zhì)時(shí)而會(huì)超過(guò)國(guó)家水標(biāo)準(zhǔn)限值，存在水質(zhì)安全隱患;走進(jìn)丘陵山岳，調(diào)查分析森林植被喬灌草3層各種植物多樣性差異;26位學(xué)生先后展開(kāi)了泰山、蒙山、昆崳山、沂山、大青山和孔林6種丘陵山岳植物多樣性課題研究，發(fā)現(xiàn)麻櫟林比刺槐林和黑松林更為適應(yīng)當(dāng)?shù)厣?，建議可以直接改造喬木層，適當(dāng)增減伴生喬木樹(shù)種以使群落得到改善，利用自然力實(shí)現(xiàn)林下植被合理配置。

1．2“看”，親眼所見(jiàn)，親身感受

學(xué)生看校園環(huán)保實(shí)例，倡導(dǎo)低碳校園;看校園美化綠化，提出立體綠化;且看且行，5位學(xué)生開(kāi)展了創(chuàng)建生態(tài)現(xiàn)代化校園調(diào)查與探索實(shí)踐活動(dòng)。例如，學(xué)生看河流河道溝渠，看水庫(kù)、水塘和水井，看農(nóng)村水利管網(wǎng)設(shè)施，開(kāi)展了山東農(nóng)村水利調(diào)查與探索實(shí)踐活動(dòng);看鳥(niǎo)窩，看鳥(niǎo)類筑巢與防護(hù)林寬度、防護(hù)林高度、防護(hù)林植物種類、防護(hù)林周邊環(huán)境等因素的關(guān)系，8位學(xué)生開(kāi)展了高速公路防護(hù)林內(nèi)喜鵲和灰喜鵲營(yíng)巢特征調(diào)查與探索實(shí)踐活動(dòng);看釣魚(yú)，看釣魚(yú)位置，看釣魚(yú)時(shí)間，看釣魚(yú)頻次，看釣魚(yú)種類，看釣魚(yú)獲量和看魚(yú)竿魚(yú)餌，5位學(xué)生開(kāi)展了沂河休閑垂釣調(diào)查與探索實(shí)踐活動(dòng)。

1．3“讀”，讀科學(xué)新聞，讀科普書(shū)籍，讀學(xué)術(shù)文獻(xiàn)

課程要求學(xué)生需要讀科學(xué)新聞，讀科普書(shū)籍，讀學(xué)術(shù)文獻(xiàn)。例如，讀《科技日?qǐng)?bào)》和《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，了解最新生物學(xué)科學(xué)進(jìn)展，關(guān)注國(guó)際國(guó)內(nèi)生物學(xué)學(xué)術(shù)前沿;讀《全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽獲獎(jiǎng)作品集》的生物學(xué)項(xiàng)目部分和《中國(guó)科技教育》，這樣能夠科學(xué)地選題，觸類旁通。讀生物學(xué)、環(huán)境、化學(xué)和地理等自然科學(xué)學(xué)術(shù)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)論文寫作，提高學(xué)生自己的科學(xué)研究的理論深度和思維廣度。

1．4“講”，講自己的學(xué)術(shù)見(jiàn)解，講自己的所悟所感

學(xué)生講自己的學(xué)術(shù)見(jiàn)解，講自己的所悟。例如，講“岱崮地貌植被”，講“塔山植被恢復(fù)”，講“沂河藍(lán)藻水華”。3位學(xué)生曾經(jīng)召開(kāi)過(guò)“岱崮地貌植被”研究成果新聞會(huì):講崮形山體比普通山體封閉和孤立，容易演化形成或保留珍稀植物物種，建議采用“大崮單圍，小崮并圍”的方式，保護(hù)區(qū)域植被;建設(shè)岱崮地貌主題公園，進(jìn)行地質(zhì)地貌研究或科普活動(dòng);發(fā)展風(fēng)景旅游、探險(xiǎn)旅游和農(nóng)業(yè)旅游，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。2位學(xué)生受邀參加臨沂市水環(huán)境政府決策調(diào)研座談，講抑制沂河微囊藻屬藍(lán)藻水華爆發(fā)的生物措施，為臨沂市沂河流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警治理等問(wèn)題獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。3位學(xué)生研究“塔山植被恢復(fù)”課題以后，講塔山植被恢復(fù)為黑松林—赤松林—栓皮櫟林，而非《中國(guó)植被圖》上標(biāo)注的油松林—黑松林，提出沂蒙山區(qū)荒山綠化應(yīng)以鄉(xiāng)土植物為首選，建議不再引種日本落葉松林、火炬松林、柳杉林和杉木林。此外，并參加國(guó)際會(huì)議，講“運(yùn)河改道對(duì)南四湖水體影響”，講“50年來(lái)塔山植被與物種多樣性變化”，講“石梁河水庫(kù)藻類多樣性季節(jié)動(dòng)態(tài)與水質(zhì)評(píng)價(jià)”:3位學(xué)生受邀參加第13屆世界湖泊大會(huì)，講運(yùn)河改道提高了氮磷和水溫，降低了酸堿度和葉綠素，而這主要通過(guò)廢水廢氣排放和改變水體折光系數(shù)導(dǎo)致;1位學(xué)生受邀參加聯(lián)合國(guó)教科文組織的國(guó)際環(huán)境論壇，講50年來(lái)塔山植被栓皮櫟林和麻櫟林森林增多，黃背草和白羊草草地減少;1位學(xué)生受邀參加第11屆國(guó)際河流湖泊大會(huì)和SCOPE國(guó)際環(huán)境論壇，講無(wú)序采沙、網(wǎng)箱養(yǎng)殖和河湖阻隔是導(dǎo)致石梁河水庫(kù)藻類多樣性指標(biāo)偏低的主因。

1．5“做”，做科技小發(fā)明，爭(zhēng)做“明天發(fā)明家”學(xué)生

做科技小發(fā)明，爭(zhēng)做“明天發(fā)明家”。例如，做學(xué)校景觀水池水質(zhì)健康維持系統(tǒng)，依據(jù)生態(tài)學(xué)原理，鋪設(shè)底質(zhì)淤泥、沙子和礫石，栽植睡蓮、蓮藕和浮萍，放養(yǎng)鰱魚(yú)、鳙魚(yú)和鯽魚(yú)，投放水螺、河蚌和泥鰍，成功保證了水池水質(zhì)永續(xù)健康維持，該系統(tǒng)目前已被學(xué)校采納實(shí)施和推廣，效果良好;做重金屬污染土壤植被快速修復(fù)實(shí)驗(yàn):1位學(xué)生挑選各種抗性植物做重金屬毒性測(cè)試，設(shè)置一系列重金屬濃度梯度，篩選高抗毒性植物種類和植株，嘗試分析一些小分子有機(jī)物，以期獲得高抗性物質(zhì)、機(jī)理或機(jī)制;做荒山造林樹(shù)種種間關(guān)系實(shí)驗(yàn)，挑選本地常用的荒山造林樹(shù)種，野外采集各種樹(shù)葉制成水溶液，設(shè)置各種正反交試驗(yàn)和交叉實(shí)驗(yàn)，測(cè)試植株根莖葉生長(zhǎng)情況和部分生理指標(biāo)，獲得了最佳的荒山綠化造林組合建議。

2課程實(shí)施后的效果

2．1科學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)明顯提高

在整個(gè)教學(xué)研究過(guò)程中，65位學(xué)生獲山東省青少年科技創(chuàng)新大賽一二等獎(jiǎng);3位學(xué)生獲第二屆未來(lái)杯全國(guó)中學(xué)生創(chuàng)意設(shè)計(jì)競(jìng)賽三等獎(jiǎng);6位學(xué)生獲第十屆和第十一屆全國(guó)中學(xué)生水科技發(fā)明比賽三等獎(jiǎng);19位學(xué)生以突出的科學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)獲得21所高校的自主招生錄取資格;3位學(xué)生以卓越的科學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)獲得了清華、北大的自主招生考試資格。

2．2自然科學(xué)研究的成果豐碩

學(xué)生的科學(xué)考察，扎實(shí)工作，研究成果豐碩，先后承擔(dān)了共青團(tuán)中央科普活動(dòng)項(xiàng)目1項(xiàng)、山東省科協(xié)學(xué)術(shù)活動(dòng)重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、臨沂市科協(xié)學(xué)術(shù)活動(dòng)重點(diǎn)項(xiàng)目4項(xiàng)和臨沂市政府決策咨詢項(xiàng)目2項(xiàng)。有11位學(xué)生發(fā)表學(xué)術(shù)論文，榮獲臨沂市優(yōu)秀自然科學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，臨沂市政府決策咨詢項(xiàng)目?jī)?yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)。

2．3科普宣傳和區(qū)域輻射成效

該項(xiàng)先后被《光明日?qǐng)?bào)》、《大眾日?qǐng)?bào)》、《齊魯晚報(bào)》、山東衛(wèi)視、山東人民廣播電臺(tái)等各級(jí)各類媒體報(bào)道55次。學(xué)校努力營(yíng)造青少年課外實(shí)踐和創(chuàng)新研究氛圍，課程面向社會(huì)開(kāi)放。因此，選修學(xué)生很多都陸續(xù)來(lái)自于其他多所學(xué)校。

作者：高遠(yuǎn) 孟慶遠(yuǎn) 單位：山東省臨沂第四中學(xué)