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教学过程中经典理论教学与专题讨论课教学这两条主线需要相互配合,相得彰宜。因此,对于文献专题的选则应当把握三个原则:所选文献专题确系当今医学、生命科学研究领域的前沿与热点问题(高于课本);专题与经典理论相联系(不脱离课本);专题内容为教学过程中学生兴趣较浓、质疑较多而课本讲授深度有限的内容(符合学生兴趣)。在一门课程教学的具体实施中,根据以上三个原则,由教学组全体教师共同拟定4-5个文献专题,而后在国际权威科学杂志如《自然》、《科学》及《细胞》上就每一个专题选择近年来发表的5篇文献,并指定各专题的辅导教师。文献内容以能够体现该专题重要科学概念、里程碑式科学发现及先进的研究技术方法为标准。文献选定后,由学生依据自身兴趣自主选择,就某一专题形成兴趣小组。经过一段时期的分组学习及教师辅导,最终由每个小组推选两名报告人,在本专题内选定两篇精读文献,以科研论文讨论的形式进行学生课堂汇报。例如在《分子遗传学》的理论教学中,讲授了“表观遗传学”内容,但囿于课本内容的深度及课时数,仅介绍了其基本概念和发展简史。然而,学生在课后提问中表现出强烈兴趣,该专题也无疑是当今生命科学研究领域的热点研究问题。
2学生课堂汇报
学生课堂汇报安排在复习指导课之前1-2周,让学生在结束文献精读训练后,转而全身心投入复习考试过程。汇报课由主讲教师主持,学生代表依次上台,以幻灯为辅助进行汇报陈述,教研室主任、教授及教学组全体教师共同参与讨论,并给予点评。以上述表观遗传学文章为例,学生代表先介绍了完成该研究工作的美国研究小组,而后介绍了与课题密切相关的研究背景:组蛋白(Histone,H)泛素化与组蛋白甲基化,与理论课上讲授的基本概念密切相关。作者在《分子遗传学》的DNA结构中讲过,一个核小体由两个H2A,两个H2B,两个H3,两个H4组成的八聚体和147个碱基(bp)缠绕在外面的DNA组成。在哺乳动物基因组中,组成核小体的组蛋白游离在外的N-端可以受到乙酰化,甲基化,磷酸化,泛素化等修饰,从而影响基因的转录活性。而本篇文献则重点讨论H2B泛素化与H3甲基化之间的关系。在对研究结果的讲解中,学生用逐步深入的科学问题作为逻辑主线,体现出文章作者的科学研究思路。作者首先根据H2B泛素化影响H3甲基化这一保守的生物现象,提出了三种假说:①调节泛素化的Rad6复合物可影响调节甲基化的COMPASS复合物中Set1组分的活性;②Rad6复合物可影响COMPASS复合物中其它组分的活性;③Rad6复合物影响COMPASS复合物中各组分的组装、稳定性及活性。而后,作者采用酵母Rad6突变体与野生型相对照,利用色谱分析、蛋白双向电泳、染色质免疫共沉淀等生物技术,对三种假说依次进行验证和排除,最终揭示Rad6复合物通过影响COMPASS复合物中Csp35这一关键组分与染色质的结合,实现H2B泛素化对H3甲基化的调控作用。通过文献精读,学生从表观遗传学的基本概念(如组蛋白甲基化、泛素化)出发,进入到基本而又深刻的科学问题,了解到上述确切的科学研究结论,以及寻找科学结论所需的生物技术方法。这个学习过程,在引申了经典理论知识的同时,教会了学生自主学习前沿知识的方法,有效地培养了本科学生的科学研究素质。
3文献讨论、点评
在文献讨论过程中,鼓励学生最大限度的发挥主动性与创造力,发表自己的见解。以上述表观遗传学文章为例,H2B泛素化对于H3甲基化的影响不仅存在于第4位赖氨酸上(H3K4),也存在于第79位赖氨酸上,而该文献的研究对象仅限于前者。有学生在完成文献精读后,就H2B泛素化对H3K79甲基化的影响机制提出了自己的假说。教师对于有独到见解,甚至能提出假说的学生给予高度赞扬,并鼓励其撰写科学假说论文,进一步锻炼自己的科研素质。在每一名学生的汇报及讨论结束后,教研室主任、教授给予点评,在肯定其优点的同时指出存在的问题和不足。问题通常表现在背景知识介绍不充分、逻辑主线不明晰、以及研究方法讲解不清等方面。
4结语
关键词:动物遗传学 动物科学 遗传检测 细胞遗传学 分子遗传学
中图分类号:G642.0 文献标识码:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.23.150
动物遗传学是动物科学专业的重要专业基础课程。遗传学具有基础理论抽象、逻辑思维强、知识面涵盖广等特点,是动物育种的理论基础。遗传学的基本概念和原理来自于生产、生活和科学研究的实践,遗传学实验是遗传学教学中重要的环节,是理论教学的深化和补充。近些年,随着遗传学的不断发展,取得了很多的进展,特别是随着分子生物学的发展,遗传学进入了全新的分子遗传学时代,较之之前的形态遗传学、细胞遗传学而言,分子遗传学更为抽象,因此,长期沿用下来的经典遗传学实验显然已经不能满足遗传学快速发展的需求,从而对遗传学相关实验课提出了更高的要求。
针对以上情况,结合我校动物科学专业设置的实际情况,经过长期的摸索和创新,我校动物科学学院近年来开始开设了实用遗传检测技术课程,学时120学时。主要通过实验制备和观察,使学生从细胞、分子及群体水平上掌握遗传学的实验操作方法;学会基本仪器设备的使用技巧;了解遗传学研究方法和手段,进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力,独立操作和创新能力及培养学生的动手能力。同时注意培养学生实事求是,严肃认真的科学操作和良好的实验习惯,为今后的工作和研究打下良好基础。本文将就本课程的设置进行综述,旨在为相关学科今后在遗传学相关实验课程的开设方面提供借鉴。
1 细胞遗传学篇
细胞遗传学是研究细胞中染色体遗传规律的学科。 同时也是在细胞层次上进行遗传学研究的遗传学分支学科。着重研究细胞中染色体的起源、组成、变化、行为和传递等机制及其生物学效应。
围绕细胞遗传学,设立了如下实验项目:①细胞培养。主要讲解细胞的体外培养原理、条件、技巧和注意事项。主要通过采集动物外周血培养2个周期,用以观察培养细胞在体外分裂情况;②培养细胞的同步化处理。主要讲解在体外培养条件下同步化处理的原理、条件、技巧和注意事项。处理培养细胞分裂中期同步化;③外周血淋巴细胞染色体标本制作。主要包括以下过程:收集细胞低渗处理固定涂片染色观察;④骨髓细胞染色体标本的制备。主要包括以下过程:秋水仙素处理取管状骨冲取骨髓细胞低渗处理固定涂片染色观察;⑤果蝇唾液腺染色体标本的制备。主要包括以下过程:培养果蝇三龄幼虫解剖分离唾液腺水解处理染色压片观察;⑥染色体显G带。主要包括以下过程:制备染色体标本片胰蛋白酶处理染色观察;⑦各种显微镜的调试实用实践。主要包括熟悉普通研究显微镜,相差显微镜,暗场显微镜,荧光显微镜的光路合轴、聚光器调焦、滤镜选用等操作;⑧染色体标本的观察照相。主要包括以下过程:显微镜下观察制备好的染色体标本片统计分裂相的比例数细胞染色体数选形态良好数目占众数的分裂相拍照;⑨染色体核型分析。主要包括以下过程:染色体照片photoshop软件裁剪整理同源染色体配对排序测染色体臂长计算相对长度和臂比。
2 分子遗传学篇
随着遗传学的迅猛发展,分子遗传学已经渗透到了遗传学的各个角度,分子遗传学也因此在教学中已经占有了相当大的比重。分子遗传学实验技术也成为研究者使用得最多的分析手段,这就进一步要求我们的实验教学也要适应遗传学的发展。
围绕分子遗传学,设立了如下实验项目:①动物组织(肌肉)中DNA的提取。主要包括以下过程:采集动物组织材料破坏细胞膜和核膜白和DNA分离抽提纯化DNA乙醇沉淀DNA检测DNA纯度和量;②动物性别鉴定。主要包括以下过程:提取动物组织DNAsry特异引物PCR扩增电泳判断;③DNA酶切电泳。主要包括以下过程:λDNA限制性内切酶酶切琼脂糖凝胶电泳检测;④动物来源物种鉴定。主要包括以下过程:样品采集基因组DNA提取PCR-RFLP琼脂糖凝胶电泳检测判断;⑤动物组织总RNA的提取。主要包括以下过程:样品采集RNA提取琼脂糖凝胶电泳检测;⑥Total RNA质量的检测及cDNA的制备。主要包括以下过程:紫外分光光度计检测Total RNA质量反转录cDNA检测;⑦microRNA指纹图谱技术(MTFP)在肉品质检测中的应用。主要包括以下过程:样品采集总RNA提取及检测cDNA的制备及检测PCR反应及检测PAGE电泳检测和分析;⑧PCR-RFLP鉴定ABO基因型。主要包括以下过程:毛囊(毛发)中总DNA的提取及电泳检测糖基转移酶基因片段扩增及电泳检测扩增片段限制性酶切及电泳检测。
遗传学是研究生物遗传和变异的科学。随着现代生物科学技术的发展,遗传学已成为生命科学领域中发展最为迅速的基础学科之一,而实验实践教学环节为培养学生的科学思维、探索思维和实践创新能力提供重要途径,并且可以提高学生的实际动手能力和分析问题、解决问题的能力。遗传学实验技术和方法是遗传学建立和发展的基础,如今现代的遗传学实验技术已广泛渗透到生命科学的各个分支领域,并正在发挥其独特的作用。本文通过数名长期工作在遗传学本科教学一线的教师多年的教学实践经验,结合动物科学专业设置的特色,摸索了一套适合动物科学专业本科生实际的实验课教学体系,旨在为培养理论与实践兼备的高素质动物科学方向的本科生做出一定的贡献,也期望为国内同行遗传学教学相关实验课的开设提供一定的借鉴作用。
参考文献:
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作者简介:苏蕊,内蒙古农业大学动科院,内蒙古呼和浩特 010018
张燕军,内蒙古农业大学动科院,内蒙古呼和浩特 010018
关键词:农村医学专业 遗传与优生学基础 教学改革
中图分类号:G421 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)10(c)-0108-01
遗传与优生学基础是遗传学与优生学相结合的一门交叉性的学科,用遗传学的理论与方法研究人类遗传性疾病的发生、发展与遗传因素的关系,从而提供诊断、预防和治疗遗传病的科学依据及手段,为改善人类健康做出贡献。遗传与优生学基础作为遗传学与临床医学相结合的边缘学科,具有很强的理论性、实践性、综合性的特征。遗传与优生学基础的教学应使学生掌握遗传与优生学的基本理论、基本知识和基本技术的基础上,特别注重培养学生分析和解决实际问题的能力,使学生最终能成为推动卫生事业发展的创新性专业人才。我校农村医学专业学生是来自新疆各地的应届高中毕业生,但是汉语水平及基础较差,为了培养出面向基层的高素质的适用性医学人才,以“贴近学生、贴近社会、贴近岗位”的基本原则和理论联系实际一体化的教学思路的基础上,对农村医学专业《遗传与优生学基础》的教学进行了以下几个方面的改革。
1 制定课程标准
2010年我校国家级示范校申报成功后,根据农村医学专业的培养方案,针对农村医学专业的培养目标,重新制定了《遗传与优生学基础》课程标准。重新制定的课程标准由课程设计概述、课程目标、课程内容标准与要求及实施建议等部分构成,其中课程内容由4大模块、8个典型任务组成。根据不同任务合理设计了知识目标、技能目标及素质目标,结合培养目标突出了教学内容的针对性、实践性和服务性,并注重农村医学专业相关后续课程的衔接。课程标准制定后,邀请相关专业的同事对本学科的课程标准给予指导,突出了本学科的基础和桥梁作用,避免了教学过程中各科脱节的现象。
2 理论教学的改革
2.1 由临床病例导入新课
遗传与优生学基础的教学目标使学生掌握各种基本概念和重要的理论知识之外,更重要的是掌握常见遗传病的临床特征,病因、诊治及预防,并能将所学到的知识应用到实际工作中,从而为学生将来的临床工作打下坚实的基础,因此在遗传优生学的理论教学中运用了病例导入式教学法。由病例导入新课,在学习有关理论知识后,引导学生用本节课所学到的知识,分析讨论与课堂上所介绍的临床病例相关的问题,学以致用。如讲X连锁隐性遗传病时引入红绿色盲病例,男性遗传咨询者甲表型正常,但父亲为红绿色盲患者,甲与正常女性结婚,请问甲的子代患病的概率是多少?写出遗传系谱图及各家庭成员的基因型。又如讲多基因遗传病时引入病例,有一对夫妇表型正常,为什么会生出唇裂腭裂的后代?当一对夫妇生出两个以上患者时,患者一级亲属发病风险是否增高?由病例导入新课吸引学生的注意力,充分调动学习积极性和主动性,加深对遗传病的诊治和预防知识的理解,为以后临床工作打好基础。
2.2 结合多媒体教学
遗传与优生学基础是一门理论性强的学科,概念比较抽象、课时量少,时间长了学生感到枯燥和难以理解,而多媒体教学模式使教学内容变得形象直观,有效地提高了学生的理解能力和接受能力。如讲有丝分裂、减数分裂过程时,配合用动画讲解,使静态的图片动态化,使枯燥的知识形象化,加深了学生的理解和记忆。还有遗传病大多是发病率低,临床不常见的疾病学生缺乏感性认识,通过多媒体课件展示典型的病例,学生对这些疾病有了直观印象,提高了学习兴趣[1]。另外在课外时间给学生播放电教室里有关遗传病的电教片如《常见遗传病及先天畸形调查》、《优生优育系列片》等,可以使学生更好的认识遗传病的发病原因与规律,更深刻的认识遗传病对人类健康危害的严重性和预防的重要性。
3 实验教学改革
《遗传与优生学基础》又是一门实验性很强的学科,通过实验课可加深理论知识的理解,锻炼学生动手能力、提高观察、分析和解决问题的能力。为了适应农村医学专业培养目标改革了遗传与优生学基础实验教学,首先优化了实验教学内容:删减《观察动植物细胞的基本结构》、《观察细胞的有次分裂过程》、《人类皮纹分析》等传统实验,增加了《人类外周血染色体制备和G显带技术》、《遗传病的系谱绘制和分析》、《遗传咨询》、《人群中PTC味盲基因频率的分析》等临床密切相关的实验,体现了遗传与优生学基础的桥梁作用。其次抓紧实验教学过程:实验课前要求学生预习实验目的、原理、步骤及注意事项,实验课时小组为单位认真操作、仔细观察实验结果,实验结束后小组对实验结果进行分析、书写实验报告。通过实验教学培养学生的观察问题、分析解决问题的能力及团队协作精神。
4 开展遗传与优生学第二课堂
遗传与优生学基础虽然是属于专业基础课,但临床应用型很强,加上学时数有限,因此有必要通过遗传与优生学第二课堂加强临床能力的培养。我校遗传咨询中心作为伊犁州唯一的遗传咨询和诊断中心,保存着遗传咨询者的病历、遗传病患者照片和外周血染色体片子,以这的有利条件,在遗传与优生学第二课堂开展了以下活动:(1)遗传咨询方面:根据咨询者病历学习了遗传咨询内容、方式、注意事项、加深遗传病患者的临床特征、遗传系谱图的绘制、传递方式的判断和发病风险的计算等知识。(2)染色体病的诊断方面:强化外周血细胞培养、染色体制备、G显带技术等实验的操作,同时在显微镜下观察自己做的及遗传咨询中心保存的染色体片子学习了染色体核型分析技术及染色体病的诊断。(3)优生优育方面:通过假期社会实践活动开展遗传病的调查,宣传预防遗传病的知识,为提高人口质量、加强优生优育方面做了实际工作,在实际应用中使遗传学知识得到了巩固和提高。
5 改善考核方式
考核是评价教学效果的主要手段,有效的考核方式是评价教学质量的重要指标。为了调动学生学习积极性、考查学生掌握知识的程度及综合能力,改革了考核方式采取以多种形式相结合的综合性考核。综合性考核内容包括:学习态度、实验考核和理论考核。具体做法是:学习态度占总成绩的10%,教师根据学生平时学习积极性、第二课堂中的表现综合评价打分。实验考核占总成绩的30%,考核内容包括实验预习、实验课的考勤、实验操作能力、实验报告的完成等。理论考核占总成绩的60%,以期末考试成绩为主,单选题、多选题、填空题、判断题及病例分析形式出题,主要考察学生医学遗传学基本原理、基本知识、基本概念的掌握及运用知识解决问题的能力。完善评估方式不仅能全面、客观衡量学生的学习水平,而且激发了学生学习的兴趣,提高了学生的综合能力。
总之,通过农村医学专业医学遗传学教学的改革,增强了学生主动学习的意识,培养了学生分析和解决问题的能力、提高了综合素质和职业能力。今后,我们继续改革和完善遗传与优生学基础的教学、提高教学质量,为社会培养出更多的高素质的适用性人才而努力。
例如从中央电视台的《学术报告厅》栏目录制了巴德年院士的报告《21世纪的医学与医学教育》,杨胜利院士的报告《现代生物技术》,从《走近科学》栏目录制了介绍脆骨病病例的《玻璃娃娃》,从《聚焦三农》栏目录制了介绍我国南部地区地中海贫血发生和防止状况的影片资料,从《科技之光》栏目转录了介绍武汉艾氏家族Huntington舞蹈病的《致命的舞蹈》,从《大师讲科学》栏目录制了杨雄里院士的报告《探索脑的奥秘》等,此外还有《饿死肿瘤》、《干细胞》、《基因工程》、《基因组计划》、《孟德尔》、药物不良反应引起的胎儿发育缺陷等。录制的视频材料剪辑后制作成一个个电子文件,带有科普性质的或与教学内容间接相关的材料,例如《21世纪的医学与医学教育》、《现代生物技术》、《基因组计划》等,根据教学阶段或与教学内容的关系,在教学初期阶段的课前或课间选择播放。这些教学辅助材料可使学生在轻松愉悦的状态下了解和学习到与课程相关的知识,了解学科发展的前沿,同时,潜移默化中激发了学生产生热爱科学的激情,甚至能起到营造良好的学习氛围和环境的作用。与教学内容直接相关的材料,例如《致命的舞蹈》、《玻璃娃娃》、《地中海贫血》等,恰当地插入到相应教学内容的多媒体教学课件中,大大增强了授课的直观性和生动性,可激发学生对教学内容的兴趣。强烈的视觉刺激会给学生留下深刻印象,此教学手段或策略的采用,对激发学生对课程的兴趣和学习积极性、提高教学效果起到了不可忽视的作用,这可看作医学教学的较高境界[2]。医学遗传学研究内容是人类遗传性疾病,其学科内容决定了自身不能脱离临床医学实践。我们通过与医院建立密切的工作联系,一方面为医院就医的患者提供遗传病的实验室诊断和遗传咨询服务,另一方面从患者或医院获取患者的临床资料,以充实教师的临床医学知识和教学内容。在实验教学中,采用了案例教学法[3],在实验教材中编入病例分析的内容,这些病例都是我们实际工作中接诊的典型病例。教学中要求学生根据教材中提供的患者临床资料和实验检测信息对疾病做出诊断,分析发病机制和再发风险,并给患者或其家属提出有价值的建议[4]。这一教学过程进一步激发了学生对医学遗传学课程的学习兴趣,培养了学生应用医学遗传学知识与技能解决实际问题的能力。教学与医学实践相结合体现了医学遗传学的应用性,教师的临床实践为教学提供临床资料、遗传学资料和图片资料,可激发学生学习兴趣,有助于学生对抽象理论的理解,符合培养学生掌握分析解决临床实际问题的医学遗传学知识与技能的教学目标。因此,教学与医学实践和科研实际相结合应作为医学遗传学教学总的指导思想,而不仅仅是课堂教学偶尔一用的教学方法。
精心设计教学方法,提高课堂教学效果
若要选择应用恰当的方法、手段和技巧,使课堂教学游刃有余,必须在备课环节下大工夫,分析教学内容,精心构思、设计每一章节的教学方法、方式与技巧。在我们的教学实践中运用并认为值得推荐的教学方法与技巧有:由浅入深逐步递进法、辨析相近或相关的概念、列表比较并列相关的内容、树形结构图展示层次性知识结构、充分利用图形、图像、图解、动画、视频等直观教学材料和问题教学法等[5]。在问题教学法中对问题的设计颇有讲究,通常就一个知识点设计一连串相关的问题,后一个问题以前一个问题为基础,是前一个问题的拓展或深入。针对具体教学内容精心设计出一连串相关的问题,对学生的学习能起到很好的引导作用,能激发学生的讨论热情和学习兴趣。通过精心设计和应用一系列方法、技巧,课堂教学效果大为提高。由于篇幅所限,有关教学方法和技巧另文详细介绍和讨论。在精选的教学内容中,包括基础知识、基本原理、基本概念等绝大部分内容是要讲授的,而主要靠记忆而不是理解的资料性内容、艰深的尖端技术和前沿成就留给学生自学。为了提高课堂教学效果,在开课之初就给学生强调预习的重要性,同时会把课程教学进度表和各章的教学基本要求给予学生,使学生的预习更有针对性。为了学生有较好的自学效果并及时复习巩固课堂讲授的内容,教师编写了配合教材的习题,要求学生与教学进度同步练习和及时复习。在课程结束后交给老师,平定后作为平时成绩计入课程总成绩。通过这些措施,对学生预习和复习起到了有效的督促作用。
教学策略实施的效果
关键词:主体地位;开放性;广阔性;创新;教学质量
中图分类号:G632.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)22-0049-03
关于创新的定义,在国际上还没有统一的观点。目前在国内普遍认为,无论是在理论研究还是在实践领域,凡属于突破传统的先进成果、良好行为或开拓性的思想均可叫做创新。创新的实质就是通过对原有基础进行重新组合而创造出新事物的过程。创新教育与创新教学二者既有区别也有联系。在新课程理念下,创新教育侧重于从总体上提高学生的创新素质,它是通过创新教学模式,对学生进行有目的、有系统的学科教学与训练,促进学生树立创新意识,开发创新思维,培养创新品质,使他们初步掌握创新技能技法,从而提高学生创新素质的一种新型教育;而创新教学则是以培养学生具有一定的创新意识、创新精神和创新能力为教学目标的教学模式。在中小学教学里,实施创新教学模式成功的关键和主要渠道是课堂教学。所以,为了切实有效地逐步提高中学生物学教学质量和中学生的创新素质,本文对中学生物学课堂创新教学作初步的探讨。
一、明确中学生物学教学过程中学生的主体地位
笔者认为,要在新课程背景下实现推进素质教育,深化中学生物学课堂教学改革的目的,首先明确学生的主体地位是很有必要的。所谓明确学生的主体地位,就是要求教师在明确学生是学习主体的基础上,全面认识主体、充分尊重主体和着力发展主体,让学生主动参与生物学教学活动,并通过自己的亲身体验学会学习生物学。首先,生物学教师要全面认识主体。这要求中学生物学教师在开展课堂教学之前,不但要备好教科书和其他的教学资源,而且还要对每个学生进行全面的调查了解,以掌握他们的兴趣爱好、性格特点和知识结构等,而后根据每个学生的情况采取适当的方法调动其学习积极性,最终成为教学活动的全面参与者,而生物学教师则只充当他们主动学习生物学知识的指导者和组织者。其次,生物学教师要充分尊重主体。这包括两方面的含义:第一,在教学过程中生物学教师要创设师生、生生之间平等、和谐的民主学习氛围;第二,生物学教师要面向全体,平等地关注每一位学生,并给他们主动参与教学活动,以及表现、发展生物学能力的机会。怎样才能做到充分尊重主体?多年的教学实践证明,我们可以通过因材施教,实施分层教学来实现。例如,在中学生物学课堂教学中我们既可以通过提问、自学或叙述等环节兼顾不同层次的学生,也可以在作业、考核、课前预习和课后辅导中从层次性出发,调动每个学生学习生物学的积极性,使他们在各自的基础上都取得不同程度的成功。再次,生物学教师要着力发展主体。这要求生物学教师要努力探索适合学生学习生物学的教学模式。教学模式是课堂教学的结构和活动程序,它受制于教育思想和理论的指导。教学模式可以不同,但遵循的教学规律和教学原则是有共性的。笔者认为,中学生物学教师无论采用何种教学模式,都要注意以下几点:第一,要注意不断提高学生参与生物学教学活动的质量;第二,要保证学生活动有足够时间和空间;第三,要优化采用多种教学方法和现代化的教学手段。例如,可以通过使用教学媒体的变换,调动学生多种感官参与生物学学习,使更多的学生有独立观察、思考和参与解决生物学问题的机会。
二、从学生的发展出发,实现中学生物学教学目标的开放性
中学生物学新课标提出的一个最鲜明的要求是开放与创新。它特别强调通过培养学生的创新能力和实践能力,使学生学会反思;并要求在教学别关注学生的态度和情感;把教学目标定位在知识和技能、过程和方法、情感态度和价值观三个维度。但又要求对学生情感、态度和能力的培养不能简单套用可表达性知识的教学经验,而需要通过开放性的课堂教学来完成。为此,在中学生物学教学中,笔者主要通过以下措施对学生实行开放性的教学。
1.采用多样化的教学手段和教学方法。例如,针对形态解剖内容,笔者经常采用包含多种教学方法的教学模式“学生阅读自学教师演示引导学生讨论学生总结教师汇总评价”,以此增强课堂教学的互动。结果表明,此法用于涉及形态解剖知识的教学非常适用,效果较好。
2.鼓励学生敢于发表意见。对于那些性格比较内向的学生,要多多鼓励他们参与到整个教学活动过程中来,鼓励他们敢于对同一问题发表不同的见解,以培养他们思维的开放性。
3.注重培养和提高学生的自主探究能力。对于不同的教学内容,应采用不同的探究模式从事教学。经过笔者多次教学试验表明,在中学生物学教学中效果较好的培养和提高学生自主探究能力的模式是“教师或学生提出问题学生作出假设教师指导学生制订探究计划教师指导学生实施探究计划学生自主对结果进行分析和讨论学生引出结论师生共同总结”。
三、补充相关生物学知识,拓宽思维空间,培养学生创造性思维的广阔性
中学生物学知识是综合、多样的。从内容上看,包罗万象,涵盖了形态解剖学、分类学、发育生物学、生物化学、遗传学、微生物学、分子生物学、生态学、人口学及医学等各个领域。生物界的多姿多彩,为学生提供了宽广的探究天地和思维空间。教材中用补充阅读材料作为正文内容的补充,有时并不能全面反映现代生物科学的发展方向、全貌和研究成果在生产生活中的实际应用状况。这就需要中学生物学教师根据教学内容,在完成教学任务的前提下适当补充相关生物科学知识,使学生通过所补充知识与应掌握知识之间的前后联系分析、思考,从而让学生真正认识生物科学的发展面貌和应用前景,真正做到“学用结合,在用中学,在学中用”,进一步拓宽学生的思维空间,以培养创造性思维的广阔性。例如,在讲授“生物的遗传与变异”一章时,结合学生对基因、转录、反转录和转译的概念,以及经典遗传学三大规律的理解,教师可适当介绍有关转化、转导和转座的有关知识、研究进展、在人类生产生活中的现实应用情况等知识;又如,在讲授“生命活动的调节”一章时,教材虽然都安排了有关高等植物、高等动物和昆虫激素调节的有关知识,但关于这部分知识在人类生产和医学中应用的实例过于偏少,此时教师应从最新发表的学术论文和最新出版的著作中找出相关例子以补充教材的不足,进一步培养学生的感性认识;再如,在进行“生物与环境”这个单元的教学时,除了应通过对相应例子的分析使学生深刻理解有关生态学的基本概念之外,教师还应增加有关人类离不开生物,生物也同样离不开人类,人与生物相互依赖的大量例子,逐步让学生懂得人类为什么要保护和利用好生物资源的道理。
四、注重中学生物学基本概念教学,逐步提高学生的可持续学习能力
概念是思维的高级形式,是客观事物本质属性在人脑的反应,是提高学生创造性思维能力的逻辑元素。按照以布鲁纳为首的结构主义教育思想家们的观点,学生所学到的概念,越是基本、普遍,对新知识或新问题的适用性就越宽广。所以,学生对某一学科掌握的基本概念越多,他们越能深入理解这门学科,自然对这门学科的可持续学习能力也就越强。
中学生物学基本概念是中学生物学教学的重要内容。因此,使学生清楚、准确、深刻地理解并掌握这些基本概念,对于学生学好中学生物学基础理论、培养学生的创新能力和学生进一步学好生物科学是非常重要的。同时,学好生物学基本概念又是学生学习实验、开展探究性学习活动和将生物学基础理论应用于生产生活实际的前提。但是生物学基本概念的形成需要在生物学教师的具体指导下,通过实验、观察以及对生命现象本质的分析,在感性认识的基础上经过抽象、概括才能形成。所以,在教学中生物学教师应通过引导学生对概念的比较、分析、概括和应用等方法使学生牢固掌握中学生物学基本概念,进而逐步提高他们的可持续学习能力。
总之,在中学生物学创新教学过程中,为了使学生在切实实施创新教学后能完全通过自己的探索获得知识,自觉学习、主动发展,进而在未来能独立自主、创造性地适应社会发展,生物学教师要采取一切可能的、行之有效的教学策略。
参考文献:
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掀开遗传因子的面纱
当我们提起DNA研究的辉煌成果,多数人立刻想到华生与克立克的双螺旋模型。实际上,DNA研究的辉煌成果背后还有很多默默的英雄。第一位英雄,瑞士的科赫在1878年前首次发现DNA这种化合物。后来的科学家发现所有的细胞中都有DNA,而且是在细胞核里面。另一方面,比科赫稍早几年,遗传学祖师门德尔,也发现生物的各种特征由一种遗传因子所主宰。20世纪初期的遗传学家比德尔与泰特姆发现,每一个基因主宰一种蛋白质的合成,而每一种蛋白质在细胞中担当不同的结构或功能。生物体的变异是由蛋白质变异造成的,而蛋白质的变异则是源自基因的突变。但是,基因是什么呢?它们显然存在于细胞核中的染色体上。生化学家知道,染色体的成分是蛋白质和DNA。基因到底是蛋白质或者是DNA,还是其他东西呢?
细胞中的蛋白质无论种类、大小与结构都变化万千。它的组成单位有20种之多。相较之下DNA就显得单调多了,它的构造单位只有4种含氮盐基,而且除了这4种盐基之外,别无他物。至于它的结构如何,起初很少人关心,因为大部分的人都以为基因是蛋白质构成的。20世纪中期,新的研究结果才让科学家开始有了DNA是基因的念头,解开DNA结构之谜的竞赛才正式起步。但是,这个竞赛可以说才刚开始就结束了,因为DAN的结构很快就被两个年轻人——23岁的华生和35岁的克立克——解出。构成DNA的4种单位,以线状的形式排列在两条互相缠绕的双螺旋链子上,非常规律和单调。但是DNA如果就是基因的话,它应该是千变万化的,怎么会是这样单调的结构呢?华生与克立克的DNA结构提供了这个谜题的答案。原来基因的变化不是取决于DNA结构的复杂度,而是取决于4个单位的排列组合。就好像26个字母就可以组成无数的英文单词,几种音符就可以编谱出无限的乐章一样,DNA中的4个字母可以排列出所有的基因变化。
遗传密码
上面的答案只解决了一半的问题,因为这样含有4个单位的基因形式,怎么造成含有20种单位的蛋白质呢?华生与克立克的DNA结构无法提供这个答案,但是克立克和其他一些科学家提出“遗传密码”的说法,认为DNA中的ATGC排列顺序是一种密码,还必须再经过一种翻译的过程才能做出蛋白质上的氨基酸序列码。若要用四种核酸编写出20种氨基酸,则每个氨基酸一定要有2个或2个以上的核酸单位来编码。这就像早期用在电报通信的“摩斯密码”一样,用不同组合的长短声编码出26个英文字母。此后,克立克与他人的共同努力证明了他们的想法。基因中真的藏着密码!也就是说,DNA是一种“信息分子”。
经过这半个世纪的研究后,现在我们了解了遗传密码基本上是如何操作的。我们也可以用化学及物理的角度来了解基因。门德尔所描述的遗传因子不外是一串密码排列,突变只是这些密码排列的改变,突变在族群中的遗传造成族群的演化,达尔文进化论的原动力就是来自DNA上碱基序列的变化。今日我们比较各种物种之间的DNA序列。就可以归纳出其亲缘性的远近。亲缘愈接近的物种的DNA序列就愈相似。DNA主宰基因,基因主宰生物体,这是地球上从人类到植物、到细菌病毒,所有的生物自古至今共同的宿命。 对DNA密码的了解,让我们发展出物理及化学的方法来改变它们。我们不但可以有计划地改进我们所应用的生物品种,甚至可以改变我们自己,主宰我们未来演化的方向。这些可能性都来自遗传密码——编排在DNA双链结构中的密码。
DNA密码系统的发现,还蕴藏着一个演化的大谜题。这个谜题就是:这样的密码系统来自何处?细胞如何“学”会用密码储藏遗传信息?用密码储存信息似乎是个抽象观念,好像应该是某种智慧的发明,不像是自然演化出来的产物。但是,所有的研究指出,地球上所有的生物都是来自,同一个起源,大家都具有同样的遗传物质以及基本上相同的遗传密码。所以,这个遗传系统应该早就存在于40亿年前那个共同祖先。这样一个密码系统如何在那原始世界出现、成形,是令现代演化学家伤透脑筋的大谜题,是一个关系到地球生物何来何去的基本问题。
【关键词】概念 强化 内在联系
概念是指以最简洁的语言概括事物的本质属性。生物学概念是反映生命现象和生命活动规律本质属性的一种思维形式,作为生物学知识结构的基本要素之一,构成学生学习内容的基本骨架,是学生进行生物学学习和思维的基本单位。生物科学作为一门自然科学,在知识体系中存在着大量专业性概念。很多情况下学生由于对某些基本概念理解模糊,而给后续学习造成很大的障碍。可见概念教学是课堂教学的一个重要的组成部分,对概念的掌握和运用是生物学教学过程的核心问题。采取何种有效的教学策略进行生物学概念教学呢?教师上网查阅有关生物学概念教学的文献资料,阅读教育学理论书籍,并在自己的课堂教学实践中尝试、探究,总结高中生物学概念教学的有效策略。 因为"基因的分离定律"教学内容中涉及到的生物学概念很多,至少有15个,所以本文就以其课堂教学为例分别描述生物学概念教学策略。
1、提供必要的感性认识
科学概念的获得和掌握标志着学生对客观事物已有了理性的认识,而理性认识一般是以感性认识为前提的。如果借助具体的、生动的感性材料,将有助于学生发现事物的基本特点,以进一步理解和掌握科学概念。因此,教师讲授概念,经常可以为学生提供一些直接观察具体事物的机会,或者可以提醒学生动用已有的感性经验,以此增强概念教学的直观性,促进学生思维过程从个别现象向一般规律发展。联系生产生活实际进行生物学概念教学实例如下:
1.1 讲授“性状”概念
生物体所表现的形态结构和生理活动以及行为特征。教师列举了水稻的高度、熟性、米粒淀粉糯性,人的肤色、眼色、身高、体重、体型。
1.2 讲授“相对性状”概念,学生观看了人类相对性状视频
有耳垂与无耳垂、双眼皮与单眼皮、大拇指能向背侧屈曲与不能屈曲、食指和无名指等长与食指比无名指短、有发际美人尖与无发际美人尖、手指嵌合时左拇指在上与右拇指在上、小拇指弯曲与小拇指不弯曲、惯用右手与惯有左手等等。观看视频后学生当堂观察自己的哪些性状是显性性状,哪些是隐性性状。
2.充分利用概念的字面含义
生物学的概念繁多,根据它们的特征和内容的不同,可以分为不同的种类。但所有的概念都需要以一定的字词来加以表述,而这些字词作为代表生物学事物的语言符号,它们往往都有着较丰富的含义,它们常常是相应概念内在含义的最生动、最直接的表露。
3、掌握概念的内涵和外延
生物学概念的内涵反映了生命现象和生命活动规律的本质特征,而其外延是指内涵所适用的范围和条件。在生物学概念教学过程中,教师要分析概念,让学生理解关键词,掌握概念的内涵和外延。这样的概念教学在提高了教学效果的同时,也适时地培养学生的分析、思维能力,提高学生的学习能力。
总之,通过理解概念中的关键词,学生能更好掌握一个生物学概念的内涵和外延,并把它正确重组到原有的概念体系中去。
4.运用变式训练
变式教学是在保持一事物本质属性不变的前提下,通过变换它的非本质属性来突出它的本质属性,使学生准确把握其概念的一种教学方法。变式教学有利于学生理解概念的形成过程,把事物的本质特征和非本质特征区别开来,找出共同点,从而获得准确的认识。变式的好处就在于能够突出要点,使它更鲜明,便于学生掌握。纯合体和杂合体概念教学过程如下:
5.精选概念习题
教师要透过现象抓本质,针对自己的教学安排和学生的实际水平精心选择针对性强的练习题,在数量上和质量上都得到保证,要使学生成为练习的真正受益者。另外,通过评讲,让学生知道什么是对的,什么是错的。精选概念习题在课堂上当堂完成,及时反馈。
6.在运用中强化所学概念
概念的运用既是学习概念的目的,也是检验概念掌握的标志。在生物学概念教学过程中,教师联系生产、学生生活实际,设置概念应用的问题情境,适当地进行概念应用的模拟练习,学生在运用中强化所学概念。
教师展示了人类手的惯用性遗传图解,要求学生写出部分遗传学基本概念实例:相对性状、显性性状、隐性性状、性状分离、等位基因、显性基因、隐性基因、纯合体、杂合体。学生根据对相关生物学概念的理解,迅速作出了正确回答,在联系人自身运用中强化了所学概念。
7.比较分析概念间内在联系
反映事物本质属性的概念之间存在着这种或那种联系。在教学中,教师要及时指导学生对一些相关概念进行对比、归类,揭示概念之间的内在联系,找出本质区别,使概念清晰化和系统化。比较的方法多种,根据教学内容的不同可以灵活选用。日常教学中多用的是表格法和图解法(包括概念图)。概念图是一种将概念的各种本质属性按照它们之间的内在联系组织在一起形成的图示或流程,也可以是将一个概念和与其相互关联的其它概念按照概念之间的并列,包容或其它内在的逻辑关系组织在一起形成概念网络。概念图可以帮助教师提高教学效率,它可以促进学习者进行有意义的学习,可以改变学习者的认知方式,有利于培养学生创造性思维。为了提高效果和学生的自学能力,概念图的绘制最好让学生自己动手,教师只进行必要的指导和点评。
【关键词】基因分离定律 基因自由组合定律 基因型 表现型
基因的分离规律和基因的自由组合规律两大定律是高中生物必修本的重点和难点。本文通过几个实例帮助学生突破难点,以灵活运用分离规律和自由组合规律。
一、配子类型计算
例1.一个基因型为AaBbCc的初级卵母细胞,减数分裂形成的卵细胞种类。
解析:生殖细胞种类的分化发生在减数分裂第一次分裂形成次级性母细胞过程。此过程中,等位基因随着同源染色体的分开而分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合。一个初级卵母细胞经减数第一次分裂形成1个次级卵母细胞,再经减数第二次分裂形成一个uo种卵细胞。由此可知:一个基因型为AaBbCc的初级卵母细胞减数分裂形成卵细胞种类为:一种。
此题学生往往错误解答为:八种卵细胞。主要原因是:①审题不清。②减数分裂概念没充分理解。二、由亲本基因型推断子代的基因型、表现型种类及概率例2.已知双亲基因型为AABbCc×aabbCc(符合自由组合规律),求子代基因型及表型概率。
解析:此题有两种方法:一种为常见棋盘法,因本题杂交中亲本具有3对基因,要有23×23棋盘格,显得繁琐,故弃用。另一种为分枝法,比较简易,故以分枝法解答此题。
(1)针对每对基因分别考虑。因每对基因的遗传都符合基因分离规律,见下表:
三、由子代表现型推断亲代的基因型
例3.在豌豆中,子叶黄色由Y控制,子叶绿色由y控制,子粒圆形由R控制,子粒皱形由r控制,若黄色圆粒豌豆与绿色圆粒豌豆,后代为:黄圆29,黄皱10,绿圆28,绿皱8,试写出亲本最可能的基因型(符合自由组合规律)。
解析:要正确地解答此题,应运用孟德尔分析问题的方法:一对性状一对性状地进行分析。
(1)先分析亲本子叶颜色:黄色×绿色这一对相对性状
①根据亲本性状写出亲本基因型或基因型骨架。黄色为显性,由显性基因Y控制,因此,亲本子叶黄色基因型中至少含有一个Y基因,可写成Y 。子叶绿色为隐性,由隐性基因y控制,可直接写出其基因型为yy。
②根据后代表现型或后代显隐性比例,推出没有确定的基因。这有两种方法:
方法一:由后代表现型可知,有隐性性状绿色出现,其基因型为yy,这一对基因yy中,一个来自母方,一个来自父方,由此可知双亲中的黄色一定含有y基因,因此黄色亲本基因型为Yy。
方法二:后代中黄色(显性):绿色(隐性)=(29+10):(28+8)≈1:1。由此比例可推知亲本为杂合子测交,所以亲本黄色为杂合子Yy。
(2) 分析另一对相对性状:圆粒×圆粒
①亲本都为显性圆粒,由R控制,可写出两亲本基因型骨架为:R ×R 。
②推出没有确定的基因。
方法一:后代中有隐性性状皱粒出现,基因型为rr,由此可推知双亲基因型为Rr×Rr。
方法二:后代中圆粒(显性):皱粒(隐性)=(29+28):(10+8)≈3:1。由此比例可推知双亲为杂合子自交,基因型为Rr×Rr。
(3)综合以上对两对性状分析可知双亲基因型为:YyRr × yyRr(黄圆) (绿圆)
四、在遗传图谱分析问题中的应用
例4.下图为一个患白化病(由基因a控制)家族系谱图,请据图回答:(1)白化病的遗传方式。(2)若Ⅲ2和Ⅲ3(表兄妹)结婚,子代的患病概率。
解析:①I1和Ⅰ2为正常,他们子代Ⅱ3为白化病患者,由此可推知:白化病是由隐性基因控制的遗传病。
②若Ⅲ3基因型为Aa,则Ⅲ2和Ⅲ3婚配,其子代基因型和表型如右图:子代患白化病概率为1/2。