系统思考在生命科学创新性教学中的应用

摘要

改革教育模式,以迅速转向培养学生创新思维能力的创新教学,使学生能适应21世纪这个复杂竞争的世界,是迎接新世纪挑战中教育工作面临的紧迫任务.系统思考是分析研究和解决复杂系统问题的一种方法架构,是一种分析、综合系统内外反馈信息、非线性特点和时间延迟影响的整体动态思考方法.它向人们提供了一种把艰深的动态复杂问题简化成人人能懂易学的工具,描述了这些复杂系统的互动关系及其变化形态,帮助我们更清楚地看见隐含在复杂事件背后运作的简单结构,给人们引出了新的认识真实世界的坦途.该文将系统思考及其软件STELLA移植至生命科的创新性教学方向.生命科学中的生命起源问题至今仍是人类没有解开的一个大自然科学之谜.科学界一直在模拟,研究宇宙进化的各个层次,如化学进化、生物进化等对生命起源的影响.有许多学者铙有兴趣地进行了艰辛的研究,且取得了许多重要成就.生命起源与进化是一门涉及非常广泛的课程,进化的理论思想和观点已渗透到生物学的各个领域,同时又吸收和综合了生物学中各个学科的研究成果,把生物有关的全部学科相互联系在一起.因此,学好这门课程是非常重要的.该文用STELLA软件模拟了氧化还原反应、酶催化反应,建立了生命起源的模型.氧化还原体系的STELLA模型能使学生对复杂的化学反应有整体理解,培养学生从整体的角度理解各种物质间的相互作用联系;STELLA帮助我们对酶催化反应稳态前动力学进行研究,可以直接地观察整个反应的基本步骤或局部反应,提供可用于分析复杂反应机制的有效数据;STELLA创建的生命起源的模型,力争给学生最大的思维空间,使他们可以在模块中验证他们的想法.在此过程中,教师和学生可以通过模拟以试验理论、观察结果,并学习到原有假设或情景改变时会有什么情况发生,将灌输性、吸收性的学习方式变化讨论式学习,使学生的学习特别是思维能力得到大幅度的提高.该文对创新性教学的意义和模式都进行了有益的探索,并且,STELLA在科学研究中也有很好的应用前景.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1前言

1.2系统思考

1.2.1系统思考的内涵

1.2.2 STELLA简介

1.2.3基于系统思考的教育

1.3有关生命起源的理论和实验

1.3.1生命起源的环境

1.3.2化学进化

1.3.3生物进化

1.3.4生命的手性起源

1.4本研究的目的与研究内容

第二章Stella软件在生命科学教学中的应用

2.1氧化还原反应的模拟教学

2.2酶催化反应的教学

2.3生命起源的系统模拟

2.3.1生命起源的高层结构图

2.3.2有关生命起源的环境模拟

2.3.3化学进化模拟

2.3.4手性起源模拟

2.3.5生命起源系统图

第三章结论与展望

参考文献

作者在攻读学位期间发表的学术论文

致谢