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利用核心概念促进有机生物学的综合学习

期刊:Advances in Physiology EducationDOI:10.1152/advan.00134.2022

本文档属于类型b,因为它是一篇关于如何通过核心概念整合入门生物体生物学的教学策略的观点性文章,而非单一原创研究的报告。

作者及发表信息
本文由William H. Cliff撰写,作者来自美国纽约州Lewiston的尼亚加拉大学生物学系。文章于2023年6月15日发表在《Advances in Physiology Education》期刊上,DOI为10.1152/advan.00134.2022。

主题及背景
文章的主题是通过生物学和生理学的核心概念来促进入门生物体生物学的整合学习。尽管生物教育者呼吁学生将生物学视为一个统一的整体,但入门生物体生物学的教学仍然被划分为单独的章节,专注于单一分类类别的生物学(如动物和植物)。本文提出了一种策略,利用生物学和生理学的核心概念,将动物和植物的生物学教学结合起来,旨在帮助学生更好地理解生物体生物学的统一性。

主要观点及论据
1. 整合动物和植物生物学的必要性
文章引用了生物学家William T. Keeton的观点,认为生物学应该作为一个统一的学科来教授。Keeton在其教科书《Biological Science》中,通过交替和顺序地讨论动物、植物和单细胞生物的主要生物学主题,展示了生物学的统一性。文章作者受到Keeton的启发,设计了一个入门生物体生物学模块,通过核心概念促进学生对复杂多细胞生物学的整合理解。作者认为,动物和植物在维持结构和功能、身体完整性、生存威胁和繁荣障碍方面面临相似的挑战,因此学生通过整合学习能够更好地掌握生物体生物学。

  1. 核心概念在整合学习中的作用
    文章详细介绍了如何利用生物学和生理学的核心概念来促进动物和植物生物学的整合学习。这些核心概念包括“结构-功能”(structure-function)、“系统”(systems)、“信息流动”(information flow)等。作者强调,通过反复应用这些核心概念,学生可以建立一个基础的概念工具包,帮助他们理解生物体生物学的本质,并认识到动物和植物生命过程的统一性。例如,通过比较动物和植物的气体交换机制,学生可以理解“结构-功能”关系在不同生物体中的普遍性。

  2. 模块设计与教学实践
    文章描述了一个入门生物体生物学模块的设计和组织。该模块围绕共享的生理功能(如营养获取、气体交换、内部运输和化学控制)进行主题组织。作者详细介绍了如何在模块中引入核心概念,并通过多种教学实践支持这些概念作为学习工具。例如,通过“学习指南”(learning guides)和适应性学习任务,学生能够在不同的学习环境中应用核心概念,从而加深对生物体生物学的理解。

  3. 核心概念在具体主题中的应用
    文章列举了核心概念在生物体生物学模块中不同主题的具体应用。例如,在“营养获取”部分,作者通过“能量转化”(transformation of energy and matter)这一核心概念,帮助学生理解动物和植物在营养代谢中的异同。在“气体交换”部分,作者通过“结构-功能”和“梯度流动”(flow down gradients)概念,比较了动物和植物的气体交换机制。这些应用展示了核心概念在整合动物和植物生物学中的重要作用。

  4. 教学实践的创新与挑战
    文章还讨论了在教学中整合动物和植物生物学的创新方法和面临的挑战。作者指出,尽管现代生物学教科书倾向于将动物和植物生物学分开讲授,但通过开发补充材料(如学习指南),教师可以利用开放资源实现整合教学。此外,作者建议在考试中设置专门的问题,测试学生对动物和植物生物学异同的理解,以促进整合学习。

文章的意义与价值
本文为生物学教育者提供了一种新的教学策略,通过核心概念促进入门生物体生物学的整合学习。这种方法不仅帮助学生更好地理解生物体生物学的统一性,还为他们在后续课程中学习更高级的生物学概念奠定了基础。文章强调,核心概念的应用能够揭示不同生物体在结构和功能上的共同点,从而帮助学生建立更全面的生物学知识体系。此外,本文还为教师提供了具体的教学实践建议,展示了如何在课堂上有效应用核心概念,具有重要的教育实践价值。

总结
William H. Cliff的这篇文章为生物学教育者提供了一个实用的框架,通过核心概念整合动物和植物生物学的教学。文章不仅强调了核心概念在促进整合学习中的重要性,还详细介绍了如何在实际教学中应用这些概念。通过这种方式,学生能够在入门阶段建立对生物体生物学的统一理解,为后续的生物学学习奠定坚实的基础。

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