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基于实践的高中生物学复习课

2019-01-11宋光丽

生物学教学 2019年6期
关键词:质粒生物学基因

宋光丽

(江苏省南京市第十三中学 南京 210008)

通常的复习课教学往往以讲授为主,内容枯燥,信息量大。如果能基于实践引导学生联系生活经验、了解生物学科发展、关注社会热点问题,为学生主动参与学习创设情境、提供机会,让学生动手动脑并重,不仅可以提高学生的学习热情,提升学生的课堂参与度,还可以串联复习内容,化解学习难点,达成学习目标。

1 开展课堂实践活动

复习课的教学通常围绕着某一概念展开,着重解决概念中的重难点,常常采用联想、总结、比较等方法,但这样的教学过程缺乏新意、平铺直叙。以课堂实践活动串联一节课的复习内容,会使整节课联系更加紧密,富有逻辑性。根据生物学科特点,可以采用的课堂实践活动类型有模拟操作、模型建构和生物学实验。

1.1 模拟操作 生物学中很多概念都来自于生物学现象、生理过程或者生物技术,如细胞分裂、DNA复制、基因的表达、基因工程等,这些过程往往微观、复杂,如果仅靠文字和图,学生不易理解。模拟操作可以让学生亲历这些过程,更好地理解操作过程和相关变化。

例如,在基因工程这一概念的复习中,基因工程的基本步骤和其中需要用到的三种工具是复习重难点。由于基因工程属于分子水平的操作,学生需要一定的空间想象去理解和内化教材中的文字和图,对学生的要求较高。另外,教师讲解时主要用语言描述引导学生思考和想象,效果并不理想。如果教师能够设计相关的模拟活动,学生动手操作亲历基因工程的基本步骤,可以让学生利用形象思维促进抽象思维,并能在活动过程中一并解决操作原理和操作注意事项等问题,达到事半功倍的效果。

具体活动过程包括: ①模拟限制酶和DNA连接酶: 纸上印有碱基对序列代表DNA分子(其中包含限制酶识别序列),用剪刀模拟限制酶对DNA进行切割,用订书机、胶水或透明胶等模拟DNA连接酶对DNA片段进行连接,帮助学生复习限制酶和DNA连接酶作用于磷酸二酯键,学会识别黏性末端,理解不同的限制酶可以切出相同的黏性末端,只有黏性末端相同的DNA片段才能相互连接。②模拟构建基因表达载体: 纸上印有碱基对序列代表含有目的基因的DNA分子和质粒(含有多个限制酶识别序列),引导学生选择合适的限制酶去构建重组质粒(如不能破坏目的基因、用相同的限制酶切下目的基因和切开质粒等)。操作结果让学生认识到重组DNA的种类很多,重组质粒只是其中一种,质粒需要含有标记基因以便于之后的筛选;通过不同的重组DNA引导学生比较单酶切和双酶切,理解双酶切可以避免目的基因和质粒的自身环化、实现目的基因和质粒的定向连接。③模拟导入受体细胞: 将之前做好的重组DNA导入受体细胞,会出现三种情况: 导入普通质粒、导入重组质粒和没有导入。④模拟筛选含目的基因的受体细胞: 将上一步的三种受体细胞放在含抗生素的培养基中培养,学生发现含有普通质粒和重组质粒的受体细胞都能存活,接着引导学生分析双标记基因的基因工程操作流程,理解利用“插入灭活法”可以直接筛选出含目的基因的受体细胞。

1.2 模型建构 生物学的学习首先建立在生命结构的认知上,生命结构从微观到宏观都是真实的存在,如细胞结构、人体系统、种群、群落、生态系统等。学生首先要对真实存在的生命结构有感性认识,了解其真实面貌,才能对其中的生命现象和生命活动进行观察和深入理解。因此模型建构是一种很重要也很有效的学习方法,以建构过程为教学主线,不仅降低了学习难度,也促进了学生自主构建知识网络。

生态系统是重要的生物学概念,是宏观水平的生命层次,虽然我们身处于生态系统中,但却难以窥探其全貌。因此复习中,可以先构建生态系统物理模型,再转变成生态系统的概念模型,从而依次了解生态系统的结构,理解生态系统的三大功能,并学会分析生态系统的稳定性。具体活动过程包括: ①构建物理模型: 利用教师事先准备好的材料,学生分组制作森林生态系统模型并介绍制作理念,师生共同评价每组模型,总结生态系统的成分(生物成分和非生物成分)。学生分析各成分之间的关系,得出生态系统的营养结构,即食物链和食物网。②构建概念模型: 用不同的磁贴代表生态系统各成分,学生用文字和箭头进行连接,构建生态系统结构的概念模型。学生观察物理模型中的生物种类,写出其中涉及的具体食物链和食物网,再将其转化成食物链的普遍模式。③分析并转换概念模型: 利用食物链模型,引导学生分析其中的能量流动,包括能量的来源、去路及形式,并对模型进行完善,使其转换成能量流动模型,总结出能量流动的特点(单向流动、逐级递减)。对生态系统结构模型进行分析,了解其中的物质循环,并具体研究碳循环,包括碳元素存在和循环的形式、循环的途径和范围等,从而构建出碳循环模型。④回归物理模型: 学生从物理模型出发,探讨影响生态系统稳定性的相关因素、生态系统稳定性的类型以及调节机制。

1.3 开展探究性生物学实验 生物学实验是生物学课程的特色,也是促进学生达成生物学学科核心素养的重要支撑。生物学知识往往是通过实验获取的,学会设计实验、实施实验、分析实验结果是学生必备的生物学科素养,也是学生终身学习的技能之一。复习课中更应积极开展实验教学,帮助学生掌握必需的实验技能,同时提升学生的实验素养。

例如,观察植物细胞质壁分离和复原实验,新授课中主要强调实验的操作和实验现象的观察,而复习课可以通过开展实验活动串联实验的原理、操作、改进和应用,变验证性实验为探究性实验。具体活动过程包括: ①重温实验过程,夯实基础: 学生自主完成实验,观察实验结果,分析实验现象,总结实验原理和实验操作过程及注意事项,为后面的进一步探究做好准备。②改变实验条件,拓展知识: 改变实验材料、试剂和步骤,学生分小组进行实验,通过对实验结果的比较,加深对实验的理解,丰富相关实验知识。例如,增加洋葱鳞片叶内表皮、黑藻叶片、菠菜叶片、洋葱根尖等实验材料,明确实验材料选择应根据实验原理,看似不能选择的材料,改变其他操作也是可以观察到实验现象的。除蔗糖溶液外,增加葡萄糖溶液、KNO3溶液等,发现质壁分离后会有自动复原现象。③重置实验目的,引发探究: 实验的目的不仅仅在于研究生理现象,还可以用实验解决具体问题。利用实验原理引导学生分析该实验的具体应用,引起学生的好奇心,自主完成实验设计,进行实验探究。例如,判断成熟植物细胞的死活,测定细胞液浓度范围,比较未知浓度溶液的浓度大小,鉴别不同种类的溶液等。

2 联系生产生活实践

生物学中很多内容都来自于现实的生产生活,同时,研究成果最终也要用于生产生活。利用现实的情境引入并贯穿整个教学过程,可以让学生进入到研究问题、解决问题的真实情境中,既能为学生的探究提供基础和对象,也能激发学生的学习兴趣,学以致用。

光合作用是一个重要的生理过程,和农业生产紧密相关。研究光合作用的机制就是为了解决农业生产中的具体问题。因此,复习课中可以利用实际农业生产现象为主线,引导学生分析问题,找出原因,从而解决问题。在这一过程中,学生不仅能积极参与学习之中,还能实现“应用—理论—再应用”的知识转化。

具体活动过程包括: ①创设现实情境,引入课题: 利用图片、视频等资料展示真实的农业生产过程,使学生转换角色,进入到真实的情境中,教师提出问题,引入课题。②利用实际问题,引起思考: 利用农业生产的常见问题串联复习内容,激发学生的思考和分析。例如,“可以改善哪些环境因素,实现农作物产量的提高?”引导学生分析光合作用过程找出环境影响因素;“生产过程中如何监测植物的生长情况?”引导学生找出可以表示光合速率的指标;“大棚种植时,温度和通气如何控制,需要补充光照吗?”引导学生分析相关曲线找出农业生产的最适条件。③解决具体事件,进行评价: 给学生提供农业生产中发生的具体事件,设置相应练习,学生应用已学过的知识来解决问题,从而对学生的学习情况进行评价和反馈。

3 关注学科发展事件

生物学科是在不断发展的,尤其是20世纪下半叶以来发展非常迅速,取得了无数新成果,其中有些成了社会大众关注的热点问题。在这样的背景之下,生物学教学也要与时俱进,一方面学习已有的成熟的知识,一方面接纳新的发展中的知识。复习课强调对学生的综合能力培养,以学科发展事件为中心,对其中涉及的知识进行专题复习,更能引起学生的关注,并能培养学生的探究精神和社会责任。

例如,在免疫调节这一专题复习中,就可以利用2018年诺贝尔生理学或医学奖得奖事件作为导入和主线,引导学生围绕该事件来复习相关知识。

具体活动过程包括: ①介绍得奖原因,引入课题: 播放诺贝尔获奖相关视频,视频用漫画的形式形象地、通俗地介绍了科学家的研究成果,引入免疫调节的课题,不仅激发了学生的好奇心,也让学生重温了免疫调节的相关知识。②围绕研究成果,全面思考: 教师设置一系列问题引导学生主动思考并探究,如:“T细胞属于免疫系统的哪个层次?T细胞起源和发生场所?T细胞参与了人体免疫的第几道防线,有什么特点?T细胞主要参与了哪种特异性免疫,过程如何?T细胞是如何发挥清除癌细胞的功能的?抗体属于免疫系统的什么层次?抗体是如何产生的,属于哪种免疫过程?”通过这样一系列围绕主题的问题探讨,学生主动构建了免疫调节的知识网络。③深入研究主题,拓展视野: 提供相关资料,引导学生对科学家的研究主题进行讨论,如癌症对人类的影响;转换研究思路可能会产生新的认识;辩证地看待免疫疗法;基础学科研究对人类生活的巨大影响等。使学生在了解科学家的相关研究后,对科学的发展、社会热点问题等有更清晰和正确的认识。

基于实践的高中生物学复习课教学,可以改善教学氛围、提高学习效率、培养学科素质,是一种行之有效的教学模式。但是它对教师的要求较高,教师必须精心准备每一节课,充分利用教学资源开展课堂实践活动,如课堂活动的设计、组织和开展,视频、图片等素材的收集和使用,教具的准备和制作等。同时,教师还要关注科学、技术和社会等相关信息,注意收集生活中的经验、学科发展事件等,以此作为教学的契机和补充内容。

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