stem研究论文

初中科学教学中stem教育理念的运用论文

在日常学习和工作生活中，大家或多或少都会接触过论文吧，论文是讨论某种问题或研究某种问题的文章。你知道论文怎样才能写的好吗？下面是我收集整理的初中科学教学中stem教育理念的运用论文，仅供参考，希望能够帮助到大家。

摘要： 课程教学的综合化是目前我国教育改革的重要教学目标之一。stem教育理念就是将科学、技术、工程与数学这四门学科进行结合的综合性跨学科的教育，在初中科学教学过程中，教师合理地融入stem教育理念，可以实现科学学科的综合化发展，提升学生的实际动手操作能力，高质量完成初中科学教学任务。本文将重点探究在stem教育理念的推动下，初中学科如何通过有效的教学策略适应教育改革的发展，高质量地完成科学教学任务。

关键词： stem；初中科学；教学探究；

stem作为一种全新的教育理念，不是简单地要求教师在教学中将科学、技术、工程与数学知识进行整合，而且需要教师将这四门原本分散的学科自然地组合形成新的教学主体，帮助学生在学习过程中不被单一的学科知识体系所束缚，促使教师能够在教学开展过程中更好地进行跨学科的整合，培养学生跨学科解决问题的能力。在初中科学教学开展过程中，教师合理地落实stem教育理念，可以为学生创建一个更为宽广的科学学习的平台，让学生能够在学习过程中得到综合性的学习锻炼，成为适应教育改革发展的优质人才，以此进一步提升科学教学的实效性。

一、stem对于初中科学教学的重要意义

初中阶段的学生逻辑思维能力还不够成熟，还需要具体直观的感性经验进行支撑。而stem教育理念主要是源于学生的生活、工程实践、新旧知识的结合以及直观的学习体验为出发点而进行的教学引导，它在科学教学中的合理融入，就可以有效地激发学生强烈的求知欲望与好奇心理，让科学课堂教学能够更富感染力，满足学生在科学学习发展中的个体需求。而且stem教育理念在初中科学教学中的合理融入还可以拉近学生与知识之间的距离，让学生能够在学习过程中将自己所学习到的科学知识与生活中所面临的各种问题进行互相联系，使得科学教学变得更具价值与意义。

除此以外，stem教育理念在科学教学中的合理融入，还可以改变传统以理论教学为主的教学模式，为学生创建一个更优质的发展学习空间，培养学生的实际动手操作能力，让学生能够在科学学习中的个性化发展与全面发展得到有机的结合，实现学生在科学学习中的综合性成长，促使学生今后能够快速地适应时代的复杂变化，成为新时代的优质创新人才。总而言之，stem教育理念对于初中科学教学的高质量开展来说具有非常深远的影响意义，它不仅可以从根本上提升科学教学的质量，还可以培养学生灵活的'科学学习思维与创新能力，让学生能够通过接受初中阶段的科学教育成为复合性的创新人才，以此从真正意义上完成科学教学任务，推动初中科学教学的高效开展。

二、基于stem的初中科学教学策略

（一）通过落实stem教育理念，提高学生的科学学习兴趣

众所周知，兴趣是学生最好的老师，是学生高质量开展学习探究的原动力。在目前初中科学教学开展过程中，激发学生的学习兴趣，让学生积极主动地进行科学知识的深入探索是所有科学教师在教学中所面临的重要教学任务之一。但是在实际教学过程中，很多教师由于受到传统教育观念的影响，在课堂教学中更多的是按照教材内容照本宣科地对学生进行知识的灌输，这种单一的教学模式很难活跃学生的课堂学习思维，导致学生的科学学习兴趣低下，甚至部分学生会因为课堂学习氛围过于沉闷而产生厌烦的负面情绪[1]。面对这种不容乐观的教学现状，教师在开展教学时就可以落实stem教育理念，合理地将科学教学内容与其他学科进行有效的整合，为学生创造一个优质的探究空间，让学生能够再深入探究过程中，逐步感受到科学学习的乐趣，以此提高学生的科学学习兴趣，保证学生科学学习任务的高质量完成。

例如，在学习华师大版科学九年级上册《物体的内能》一课时，为了帮助学生更好地探究温度与分子平均动能关系、分子势能与分子间距离关系、做功与热传递在改变物体内能上的关系，教师就可以合理地将物理知识与数学知识进行有效的融合，为学生创造一个更为广阔的科学探究空间，促使学生能够在深入地探究与思考中快速掌握这三个科学规律，以此帮助学生逐步挖掘科学探究的魅力，提升学生参与科学学习的积极性。如，教师在引导学生探究分子势能与分子间距离关系时，就可以引导学生运用二次函数图像来表示分子势能与分子间距离关系。这样就能够将科学探究的成果现象进行放大，让学生更加清楚地了解分子势能的大小与分子间距离的关系，帮助学生快速消化科学知识，逐步挖掘到学科之间的密切联系，感受到科学探究的乐趣，以此逐步提升学生的科学学习兴趣，为学生今后更高质量地开展科学探究创造良好的条件基础。

（二）通过stem教育理念，培养学生的实践操作能力

实验是初中科学教学中非常重要的一项教学内容，同时也是培养学生实践操作能力的重要途径。但是在传统的科学教学过程中，很多教师对于学生实验的认知程度并不高，有的老师会为了向学生传授更多理论知识点，而减少实验时间，而有的教师虽然会安排实验教学，但是更多的是以实验演示为主，学生只能作为一个旁观者进行实验观察。stem教育理念在科学教学中的合理融入就强烈地要求教师在教学中注重实验教学，引导学生通过实验来进行理论知识的理解与消化，提升学生的实践操作能力，帮助学生高质量地完成科学学习任务。例如，在学习华师大版科学九年级上册《滑轮》一课时，滑轮的实质其实就是一个变形的杠杆，但是由于初中学生的想象力与对动态知识的理解能力有限，学生在这个知识点的接受过程中，可能会存在着一定的困难[2]。为了让学生更高质量地完成课堂教学任务，教师在开展教学时就可以引导学生通过实验操作更直观地去辨认滑轮就是连续旋转的杠杆，是杠杆的变形，以此帮助学生顺利地解释滑轮的实质问题，促使课堂教学重点得以突破的过程中提升学生的动手操作能力，以此实现学生在课堂学习中的综合性成长。

如，在教学过程中，教师就可以让学生以组为单位用钩码代替重物，运用绳子和滑轮将其提到高处，探究使用定（动）滑轮是否省力？省距离？让学生在反复的实验操作中得出使用定滑轮不省力也不费力，但可以改变力的方向，s=h，F=G。使用动滑轮可以省一半的力，但费一倍的距离，不改变力的方向，s=2h，F=G/2。在得出这个结论以后，教师就可以引导学生想一想为什么同样都是运用滑轮提升重物却会出现不一样的结果，学生分析过程中，教师还可以引导学生将一根杠杆挂在支架上，用力让杠杆旋转（越快越好），让学生直观地发现原来连续旋转的杠杆就是滑轮的雏形，而滑轮则是杠杆的变形。既然滑轮是杠杆的一种变形，用三种杠杆的特点，就很容易解释为什么定（动）滑轮会有不同效果问题。通过实验操作引导学生探寻科学知识的真理，不仅能够让科学理论知识变得更加透明、直观，便于学生进行理解，还可以有效地培养学生的动手操作能力与实验探究能力，实现学生在科学学习中的综合性成长，促使初中科学教学任务能够在stem教学理念的推动下得到更高质量的开展。

（三）通过stem教育理念，培养学生的探究意识

在目前初中科学教学中培养学生的探究意识，也是一项非常重要的教学任务之一。学生拥有较强的探究意识就可以拥有自己的科学探究思维，能够与教师进行有效的探究交流与沟通，这对于学生高质量地完成科学学习任务来说具有非常重要的帮助[3]。在初中科学教学过程中，为了让学生的探究意识得到进一步的增强，教师就可以合理地落实stem教学理念，依据教学内容为学生创设相应的探究活动来进一步激发学生的探究意识，培养学生的科学探究能力。

例如，在学习华师大版科学九年级下册《物质的转化》一课时，教师在带领学生进行钢铁的铁锈与防腐知识点学习时，为了让学生能够在课堂学习中得到更多的收获，教师就可以引导学生进行“钢铁的生锈条件？”的探究活动，在学生依据这个探究问题提出相应的假设以后，教师就可以引导学生以组为单位通过实验操作对各项假设进行验证。通过以探究活动的形式引导学生进行科学知识的学习，不仅可以有效地发挥学生在科学学习中的主观能动性，让学生能够在探究过程中形成自己的学习思维，寻找到正确的科学探究学习方法，还可以为学生创建一个优质的发展自我与锻炼自我学习的平台，增强学生的探究意识与探究能力，达到培养学生探究能力与问题解决能力的教学目的，以此最大程度地提升科学教学质量。

三、结束语

总而言之，stem作为一种全新的教育理念，它在初中科学教学中的合理融入，不仅可以帮助学生高质量地完成科学学习任务，还可以有效地培养学生的科学探究能力与问题解决能力，实现学生在科学学习中的综合性成长。所以为了更好地响应教育改革，初中科学教师在日常教学过程中一定要对stem教育理念有一个全面客观的认识，并将其合理地融入初中科学教学中，以此为学生创建一个更优质的科学探究环境，打破传统科学教学模式的限制，实现初中科学在教育改革前进道路上的进一步突破。

四、参考文献

[1]叶盛,陈迪妹.基于stem教育的初中科学教学模式探究:以”自制润唇膏”的教学为例[J].中学教学参考,2018.

[2]谢杰妹,黄静.基于stem理念的初中科学概念教学设计:以杠杆教学为例[J].物理教学探讨,2019.

[3]薛仕静.“stem教育+”:基于科学的学科融合教学的策略研究[J].教学月刊·中学版(教学参考),2019.

细胞工程论文

细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说，它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法，按照人们的设计蓝图，进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。下面是我为大家整理的细胞工程论文，欢迎阅读。

【摘要】 目的制作去细胞肌肉组织工程支架，并检测其与人羊膜上皮细胞的生物相容性。方法 采用TNT和十二烷基磺酸钠结合的化学萃取方法制作去细胞肌肉组织工程支架，冰冻切片观察其结构。将人羊膜上皮细胞种入支架培养7 d后，用免疫组化检测羊膜上皮细胞的增殖活性、NT3及BDNF的表达,扫描电子显微镜观察其超微结构。结果 支架中细胞去除完全，其主要结构为平行排列的管状结构。细胞外基质的主要成分弹性纤维和胶原纤维保持完好。羊膜上皮细胞在支架里有增殖活性，并呈现NT3、BDNF免疫反应阳性。扫描电镜显示，羊膜上皮细胞在支架中分布均匀，生长良好。结论 成功的制作了去细胞肌肉组织工程支架，其与人羊膜上皮细胞有良好的相容性。

【关键词】 去细胞肌肉;人羊膜上皮细胞;生物相容性

近年来组织工程研究的重要进展之一就是采用自体或异体移植物制作天然生物降解材料的组织工程支架。其中去细胞移植物与机体有良好的生物相容性。去细胞肌肉支架可作为生物工程支架支持神经细胞轴突再生。Mligiliche等〔1〕把去细胞肌肉移植入大鼠坐骨神经缺损处,4 w后发现有大量神经轴突长入去细胞肌肉支架中。由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限，去细胞肌肉支架要发挥更大的作用往往需要向支架中植入种子细胞〔2，3〕。研究表明羊膜上皮细胞可分泌多种神经因子〔4，5〕，促进神经元轴突的生长，是一种良好的治疗神经系统疾病的种子细胞。本研究利用化学去细胞的方法制成去细胞肌肉支架，并把羊膜上皮细胞种入去细胞肌肉支架内，探究两者的相容性，为开展组织工程治疗神经系统方面的疾病提供新的途径。

1 材料与方法

材料

实验动物 Wistar 大鼠由吉林大学白求恩医学院实验动物中心提供。

试剂 IMDM培养基及小牛血清由Hyclone 公司提供。5′溴尿嘧啶核苷(BrdU) 及BrdU 单克隆抗体购自Neomarker公司;神经营养素(NT)3,脑源性神经营养因子(BDNF)兔抗人多克隆抗体购自武汉博士德公司，SABC免疫组化试剂盒购自福州迈新生物公司。人羊膜上皮细胞株为本实验室保存。

方法

去细胞肌肉支架的制备 参考 Brown等〔6〕去细胞膀胱的制作方法制备去细胞肌肉支架，简述如下：取Wistar大鼠腹锯肌，放入蒸馏水中，在摇床中以37℃、50 r/min摇48 h后,转入3%的TritonX100溶液,摇床中37℃、50 r/min摇48 h。然后放入蒸馏水中，摇床37℃、50 r/min摇48 h。换成1% SDS溶液，摇床37℃，50 r/min摇48 h。PBS洗24 h。PBS中4℃保存备用。

支架形态结构的观察及成分鉴定 肉眼观察去细胞肌肉的形态。去细胞肌肉用4%多聚甲醛PBS固定1 h，5%蔗糖90 min，15%蔗糖90 min，30%蔗糖过夜以梯度脱水，OCT包埋，冷丙酮速冻，之后放入-70℃冰箱保存。恒冷箱切片机切片，HE 染色，观察其内部结构。此外对切片进行Van Gienson(VG)染色和 Weigert染色(VG+ET染色)检测支架的细胞外基质成分。

人羊膜上皮细胞的培养 人羊膜上皮细胞在DMEM培养液中(含10%胎牛血清，100 U/ml青霉素，100 mg/ml链霉素，200 μg/ml的谷氨酰胺)，37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养，隔天换液，待单层培养细胞生长至80%汇合后，传代培养。

人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架相容性的鉴定

取生长良好的人羊膜上皮细胞，80%细胞接近融合，弃去培养液，胰蛋白酶消化，当胞体回缩，细胞间隙变宽时，用血清终止消化，反复轻吹瓶壁细胞，制成单细胞悬液于离心管中，1 000 r/min，离心3 min。用DMEM重悬细胞。用1 ml注射器吸入细胞悬液，以2×106/ml 密度注入去细胞肌肉支架中分装至24孔板中，在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养，隔天换液，培养1 w。掺入Brdu(终浓度为10 mg/L)，继续培养1 d后，恒冷箱切片机切片(方法同前)。切片经PBS 洗后，3% H2O2灭活内源性过氧化物酶10 min，血清封闭20 min;一抗用BrdU(1∶1 000稀释)单克隆抗体，BDNF和NT3多克隆抗体(1∶100稀释)4℃孵育过夜，PBS 洗后，二抗37℃孵育30 min，PBS 洗后，SABC37℃孵育30 min，DAB显色。光镜下观察。

扫描电子显微镜鉴定羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架上的生长情况 取生长良好的人羊膜上皮细胞，80%细胞接近融合时，用上述方法消化下来后，把羊膜上皮细胞种植到去细胞肌肉支架中，放在24孔板中，在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养7 d后，用2%戊二醛固定后，梯度乙醇脱水，CO2临界点干燥，镀膜，采用扫描电子显微镜观察并拍照。

2 结 果

支架的组织结构与成分 去细胞肌肉外观呈乳白色,半透明,质地柔软。从大体上看，肌肉去细胞前后整体大小与形状无显著变化。支架纵切面的HE染色观察可见骨骼肌细胞成分消失,而纤维网架结构保持完整，支架内主要为平行管道。VG+ET染色证明支架成分主要为胶原纤维和弹力纤维等细胞外基质成分，胶原纤维为红色波浪状结构，弹性纤维为蓝色丝状结构，见图1。

羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架的兼容性 见图2，HE染色显示人羊膜上皮细胞在支架中生长良好，分布均匀(图

图1 去细胞肌肉支架大体与组织切片染色

图2 去细胞肌肉支架的病理图片2A)。免疫组化染色显示，BrdU阳性细胞数目多，提示支架中的人羊膜上皮细胞有增殖能力(图2B)。抗NT3和BDNF染色显示，支架中的人羊膜上皮细胞含有NT3、BDNF阳性颗粒，呈棕褐色分布在细胞质中(图2C，2D)。JSM5600LV扫描电子显微镜显示，在支架内部分布有大量细胞，细胞在支架中分布比较均匀，生长状态良好(图2E)。

3 讨 论

理想的支架材料应与细胞外基质类似，与活体细胞有良好的生物相容性〔7，8〕。去细胞肌肉作为治疗神经损伤的生物工程支架材料有如下优势：(1)去细胞肌肉的细胞外基质成分对组织细胞的'迁移、黏附、生长代谢都有重要作用，研究表明再生的轴突可以很好的黏附在去细胞肌肉支架上〔9〕。(2)去细胞肌肉的排列结构与神经膜管类似,仅在直径上略大于神经膜管〔10〕，它们提供了轴突可生长穿过的足够空间〔9〕，该结构对于诱导神经轴突再生是十分重要的。 Fansa等比较了接种施万细胞的不同去细胞生物材料(肌肉，静脉，神经外膜)桥接缺损的外周神经的结果，发现缺乏神经膜管样结构的去细胞肌肉支架(静脉和神经外膜支架)中的再生轴突是无序和排列混乱的，而有神经膜管样结构的去细胞肌肉支架中的再生轴突是有序排列的〔11〕。这种轴突再生的有序性对神经损伤的轴突再生同样也是十分重要的。(3)去细胞肌肉引起的免疫排斥反应较小〔9，12〕。这些优势都说明去细胞肌肉可作为治疗神经损伤的理想的材料。本研究采用的制作去细胞肌肉的方法主要用来减少异种移植材料的免疫排斥反应。该方法能有效的去除脂膜和膜相关抗原以及可溶性蛋白，并能有效的保留细胞外基质成分的原始空间结构。肌细胞正常呈平行分布，其细胞外基质成分也是平行分布的，从支架纵切面的结果看支架的纤维成分也是平行排布的，VG+ET染色结果显示细胞外基质的主要成分胶原纤维和弹性纤维保持完好。这些结果进一步证实此方法可成功制备去细胞肌肉支架。

由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限〔13〕，去细胞肌肉的生物相容性也有待验证。本研究用人羊膜上皮细胞作为种子细胞种入去细胞肌肉支架以探讨其相容性。研究表明，羊膜上皮细胞中含有多种生物活性因子，包括黏蛋白、转移生长因子、前列腺素E、表皮生长因子样物质,IL1，IL8 等因子，另外，还可分泌BDNF和NT3等重要的神经营养因子〔4〕。其中层黏蛋白、BDNF和NT3等生物活性因子对神经损伤的治疗具有十分重要的作用。羊膜上皮细胞可作为一种较理想的种子细胞，与去细胞肌肉支架结合可能成为治疗神经系统疾病的一个理想的组织工程材料。本实验观察到人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中分布均匀，抗BrdU、BDNF及NT3免疫组化显示去细胞肌肉支架中羊膜上皮细胞有良好的增殖能力，并能表达BDNF和NT3，说明羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中保持了良好的生物学活性。以上结果一方面证明了本研究制作的去细胞肌肉支架有良好的生物相容性，另一方面为应用羊膜上皮细胞和去细胞肌肉支架结合治疗神经系统疾病提供了理论和实验基础。

总之 ，本研究成功制备了去细胞肌肉支架，并证实人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中能分泌重要的神经营养因子，人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体为神经缺损再生提供了基底膜、神经营养因子等种种有利因素，构成了良好的神经再生微环境，有利于使神经缺损得到较好地修复，为进一步研究羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体治疗神经损伤奠定了一定的实验基础。

【参考文献】

1 Mligiliche N，Kitada M，Ide of detergentdenatured skeletal muscles provides effective conduits for extension of regenerating axons in the rat sciatic nerve〔J〕.Arch Histol Cytol，2001;64 (1):2936.

2 Fansa H，Keilhoff G，Forster G,et muscle with Schwanncell implantation：an alternative biologic nerve conduit〔J〕.J Reconstr Microsurg,1999;15(7):5317.

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4 朱 梅，陈 东，盂晓婷，等.羊膜上皮细胞移植治疗帕金森病大鼠的实验研究〔J〕.中国老年学杂志,2006;26(2)：2279.

5 Meng XT，Chen D，Dong ZY,et neural differentiation of neural stem cells and neurite growth by amniotic epithelial cells coculture〔J〕.Cell Biol Intern，2007;31：6918.

6 Brown AL，BrookAllred TT，Waddell JE,et acellular matrix as a substrate for studying in vitro bladder smooth muscleurothelial cell interactions〔J〕.Biomaterials，2005;26：52943.

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9 Fansa H，Schneider W，Wolf G,et responses after acellular muscle basal lamina allografting used as a matrix for tissue engineered nerve grafts〔J〕.Transplantation,2002;74(3):3817.

10 李培建,胥少汀.去细胞肌肉支架移植及神经生长因子对脊髓横断性损伤的修复作用〔J〕.中国脊柱脊髓杂志，2000;10(4)：2203.

11 Fansa H，Keilhoff of different biogenic matrices seeded with cultured Schwann cells for bridging peripheral nerve defects〔J〕. Neurol Res,2004;26(2):16773.

12 Brown AL，Farhat W，Merguerian PA,et week assessment of bladder acellular matrix as a bladder augmentation material in a porcine model〔J〕.Biomaterials,2002;23：217990.

13 李培建，李兵仓，胥少汀.肌基膜管移植修复脊髓缺损的实验研究〔J〕.中华创伤杂志,2001;17(9)：5258.

The English papers cell biologyNature Publishing Group (NPG) and the European Molecular Biology Organization (EMBO) are pleased to announce the launch of an exciting new online-only journal, Molecular Systems Biology. The quality of the journal is guaranteed by the editorial and advisory boards, consisting of leading researchers in the field of systems biology, together with the commitment to scientific excellence and the professionalism of EMBO and NPG. Molecular Systems Biology covers all aspects of the rapidly growing and interdisciplinary field of systems biology at the molecular level, and will attract and help shape the highest quality research in the evolving areas of genomics, proteomics, metabolomics, bioinformatics, microbial systems, and the integration of cell signaling and regulatory networks. The journal will work together with the systems biology community to establish guidelines, standards and metrics for global complex datasets.