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關鍵詞:動物遺傳學;教學實踐;教學質量
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2014)06-133-03
《動物遺傳學》是動物科學等相關生物專業的一門重要的專業基礎課程,主要學習內容包括遺傳學基本定律―孟德爾的分離定律和自由組合定律以及摩爾根的連鎖互換定律,遺傳的染色體理論,遺傳的重要物質核酸的結構與功能,群體遺傳結構中基因頻率與基因型頻率的概念以及遺傳平衡定律Hardy-Weinberg平衡理論、影響平衡的各種因素:選擇、遷移、突變、遺傳漂變等,數量性狀的概念與主要遺傳參數遺傳力、遺傳相關和重復力的概念及計算方法[1]。目的是讓學生了解遺傳學的發展歷史,掌握遺傳學的基本知識和基本理論,理解分子遺傳學的基本原理與研究方法,為后續課程的學習奠定基礎。
動物遺傳學在學習過程中具有較強的理論性、邏輯性,并且相對抽象,屬于畜牧專業中比較難學的一門課程。隨著高校教育教學改革的不斷深入以及素質教育的推進,課堂理論較實驗課程較少并且不斷壓縮,已經由課程初始設置的125學時減少到目前的50學時,甚至是44學時。壓縮理論課時,學生普遍反映遺傳學課程的教學內容較多、時間較為緊張、知識面跨度大、學習難度大,并且在學習的過程中經常產生抵觸的情緒,給教學工作帶來較多的困難。因此,在教學過程中,基于以學生為本的教學思想,應積極改進遺傳學教學法,并且重點培養學生學習遺傳學的興趣,調動學生的學習積極性和主動性,這對于提高遺傳學教學效果,培養學生的綜合素質具有十分重要的意義。采取何種教學方法,如何提高其教學效果,值得深入探討。
1 培養學生對動物遺傳學的學習興趣,充分發揮學生主體作用
興趣才是最好的老師,它能有效地誘發和強化學習動力。單單靠一塊黑板和一本教材傳授、籠統地灌輸知識,勢必會降低學生對課程的學習興趣,并且直接影響學習的效果。緒論作為第一節課,是教師宏觀的對學生介紹一門課的方向,并且是與學生的第一次接觸,教師自身的水平、性格、態度、言語表達、情感、穿著等都會給學生留下較為深刻的印象。在緒論課上,可精選一些典型的遺傳學學史事例,一些在遺傳學領域中作出較為重要貢獻的歷史人物事跡,在當前醫學、生物技術等領域的應用與遺傳學相關并且所起到的至關重要的作用的事例,充分展示課程的重要性,在學生了解遺傳學的建立與發展的同時,進而使學生學習興趣得到提升。
2 采用多媒體教學,展示更多的研究信息
對于遺傳學的學習,教授的引導、啟發、推理以及學生的想象占據了大部分內容。在教學實踐中,教授過程應運用生動的語言,教師應充當引導者和組織者的角色,充分發揮其引導作用激發學生對遺傳學的學習興趣。在有絲分裂、減數分裂、基因表達調控等內容教學過程中,應該將教學內容與實際生活充分地聯系起來。把多媒體輔助教學、動畫及圖像結合起來激發學生強烈的學習興趣,有利于學生對知識點形成較為直觀地形象理解。以學生為主體,通過照片、視頻等媒體為輔助,生動形象的介紹學習內容,建立學生對知識點的直觀理解,使學生對其產生新鮮感并成為對認知過程形成主體意識的主動構建者。在學生心理方面,隨著時間的推移,學生對學習的新鮮感會逐漸減弱并且產生微妙的變化,這種變化表現在學習態度以及行為方面。從教師角度來看,如果單純利用視聽媒體的優勢不斷地向學生灌輸知識和信息,只是依托媒體照本宣科,勢必成為另一種形式的“滿堂灌”;追求“直觀”也不能限制學生想象、思考的空間而遲滯抽象思維的發展。因此在利用多媒體教學的過程中,應當把啟發式教學的思想預先注入媒體的圖像、視聽造型及媒體的組合之中,確定啟發式精講與媒體的啟發式展示相結合的教學策略。
3 對于不同的章節,應采取不同的授課方式
采取題海戰術在遺傳學的教學實踐中是不可取的。例如遺傳的三大定律、染色體數目及結構變異等不需要死記硬背,教師應通過鼓勵學生多做習題或者上習題課的方法來掌握。在布置習題的過程中,應有針對性地選擇一些典型的習題并重點說明。在批改學生作業的過程中,要發現學生的問題所在,對習題進行深入地解析,使學生可以牢固地掌握所學內容。
4 增設討論課,提高學生的分析與總結能力
遺傳學內容抽象,不易掌握。在教學過程中常出現有些學生可以理解,有些學生一知半解的現象,應充分對某些學習內容開展一些必要的課堂即興討論,增加學生的學習興趣。例如在有絲分裂、減數分裂、遺傳學的三大遺傳規律教學中,針對處于不同時期及染色體在分裂過程中的動態變化規律和對某些概念點的實質的聯系、區別,在細胞核遺傳、細胞至遺傳以及母性影響的區別和聯系,還有一些較為典型的F因子、Fc因子及Hfr區別和相互影響,這些都可以作為課堂上較為典型的問題進行提問和討論。如有必要可將其作為一次課后作業讓學生充分思考。在經過充分的討論及課后的靜心思考后,可由學生自主理清思路并且以小論文的形式提交作業或者以討論形式在下一節課堂上進行專門的討論。這種形式[2]可充分改變由教師一個人形成的主講式課堂,并不是從一個教師的角度去理解問題,而是從學生個人的角度去學習理解。這種穿插式的討論和教學方法會使學生對遺傳學的學習興趣增加并且對知識體系產生深入地認識,提高了自主學習性,并使學生的總結能力、分析能力得到提高。教師在教學中可以組織學生各抒己見、自由地表達對問題的觀點,教師可適當的引導和提問,讓學生相互質疑、相互補充等從中得出結論,然后教師對所得出結論進行點評。值得一提的是,在教學過程中,教師要善于發現并且捕捉到學生的閃光點,對不同水平的學生給予適當的評價和鼓勵,使學生保持著一種積極好學的心態,充分發揮以學生為主體的作用。
5 精心準備遺傳學的實驗課
遺傳學在農業、醫學、環境污染治理、生物多樣性的保護等方面具有重要作用,而實驗教學是不可分割的重要部分[3]。實驗教學在育人方面有其獨特作用,不僅可以授人以知識和技術,培養學生的動手能力與分析問題、解決問題的能力,而且能夠影響人的世界觀、正確的思維方法和嚴謹的工作作風。實驗室是實驗教學的主要場所,而實驗教學又是培養有創新思維、創新能力人才的最佳途徑。在遺傳學課程的安排中,實驗課占了1/3~1/4。實驗課不僅能激發學生的求知欲,而且能加深學生對所學理論知識的理解,鍛煉學生的實驗操作技能,有助于提高學生觀察、思維、分析和創新等方面的能力。
隨著遺傳學的發展,僅僅停留在以果蠅為材料的實驗方法上,遠遠無法滿足學生的需要。可以結合生物科學目前發展的趨勢,為學生開展一些分子生物學的實驗,例如DNA的提取、基因克隆、DNA測序、轉基因等等,讓學生對當前的實驗技術有所了解[4]。這不僅能夠激起學生學習的興趣,還有利于培養學生進一步在生物科學領域深造的欲望。
6 培養學生的信息素質和自學能力
教師的教學體系應該與時俱進,要利用網絡的生物資源對學科的發展前沿進行適當的調整和數據庫共享,對網絡資源的應用和對課堂教學的引入都極大的利于學生在對遺傳學課程學習知識體系的擴展、更新和學生自學能力、自身素質的提升。
隨著遺傳學的快速發展,遺傳學在教學中的缺陷表現為教材內容的滯后性,因此產生在學習中對課本獲取知識的不足。但網絡的信息資源的數據共享便可彌補這一缺陷,因此為教學構建了一個較為便捷的平臺。教師在教學過程中可采取由學生提出關鍵詞、教師總結的方法,讓學生進行網絡查詢,使網絡與課本相結合,自主了解最新的研究成果和研究進程,有助對學生積累信息的能力和自主學習的能力的提升,并且可以對所學的內容有所鞏固,開闊學生的專業知識視野。
7 多做習題,熟練掌握各種遺傳規律
世界是多姿多彩的,性狀的遺傳也是非常復雜的。如果在教學中缺乏實習、加上實驗條件的限制,沒有接觸各種遺傳現象的機會,則可以通過做各種各樣的習題來彌補。如為學生出各種各樣的習題,每講過一段以后,可進行一次習題課的講解,最后再做一次綜合練習。讓學生從各種各樣的習題中發現、掌握各種各樣的遺傳現象和遺傳規律,從中摸索分析問題,解決問題的方法。
8 提高自身的語言表達水平
有人說教師的語言如鑰匙,能打開學生心靈的窗戶。好的教師語言是教師從事教育、教學工作必備的條件。教師語言水平的高低,直接影響到教學效果和教學質量的優劣[5]。作為一個合格的人民教師,必須不斷地提高自己的語言表達水平,盡量使自己的語言幽默詼諧。蘇聯作家斯維洛夫說:“教育家最主要的也是第一位的助手是幽默。”一個概念,講授時有無幽默感,表達效果就不大一樣。幽默能引起學生的興趣,加深學生的理解和記憶。趣味性一般指教學語言生動形象、富于情趣。教學語言的趣味性也是教育教學成敗的重要條件之一。
9 結語
以上是對遺傳學教學中的體會作了一些總結和探討,如何采用不同的教學方式教學手段和網絡資源,提高學生的學習積極性和主動性,從而提高教學的效率與質量,是一項非常艱巨的任務,還有待于在教學實踐中逐漸探索和研究。
參考文獻
[1]胡文明,徐翠蓮.探討遺傳學教學方法 提高學生學習效果[J].黑龍江生態工程職業學院學報,2010(05):95-96.
[2]劉金文,曹寧,余麗蕓,等.遺傳學實驗教學改革初探[J].安徽農學通報(上半月刊),2012,(23):177-179.
[3]王林生,張雅莉,王彬.本科遺傳學教學內容與方法探討[J].高教論壇,2010,(09):22-24.
【關鍵詞】遺傳學 實驗教學 探索
【基金項目】畢節學院科學研究基金(院科合字G2012011號)。
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)05-0240-02
遺傳學是重點研究生物的遺傳及變異的一門體系非常完整、飛速發展的理論科學(分子遺傳、基因工程、分子標記以及雜種優勢的研究達到日新月異),在生命本質的探索、整個生物科學的發展過程中有著重大的作用,是整個生物工程類與生物科學類等各專業的專業核心課程,在這些專業的本科教學大綱及計劃中占有極為重要的地位;同時也是生活中最為緊密的一門實踐性很強的科學,例如在動植物的新品種選育和良種的繁育、人類的疾病預防等方面具有很強的指導作用[1-5]。遺傳學理論課程需要通過該課程的實驗實踐過程來驗證,因此,遺傳學實驗課程也是遺傳學課程的重點實踐性教學環節。而遺傳學實驗課程最主要的是學生在掌握理解遺傳學實驗技術和遺傳分析的基本方法的基礎上,讓學生的分析與解決問題的能力不斷提高;同時,也讓學生對遺傳學無論是在工業、農業、醫學等諸多領域的應用推廣方面得以掌握,更重要的是可以利用遺傳學實驗不斷探索物種的起源與進化。但在實際的實驗教學過程中,仍然會存在諸多問題,因此,本研究就如何更優化遺傳學實驗教學以及怎樣才能更合理高效地培養學生的創新能力進行了分析,并提出一些建議。
1.實驗教學的內容與方法
1.1傳統的實驗教學內容與方法
傳統的遺傳學實驗教學多為驗證性的實驗,而且大部分都是傳統的方式方法,基本上與現代的遺傳很少甚至沒有掛鉤,在當今現代遺傳為重點研究對象,且分子研究日新月異的狀況下,如果不加以這方面的理解與掌握,很難跟上現代化的步伐。
傳統的遺傳學實驗包括有:孟德爾的豌豆雜交實驗、洋蔥根尖的減數分裂、蠶豆根尖的有絲分裂等主要為驗證性實驗,優點在于可以及時的把遺傳學理論知識與實踐有機的相結合,同時存在著實驗內容相對于理論較為充分,很機械的實驗,這種實驗不能拓展學生的思維,更沒有創新的想法。在整個實驗教學過程中,始終圍繞先由任課教師對實驗目的、實驗原理、實驗材料、方法與步驟、實驗注意事項等進行介紹,然后由學生根據教師提供的實驗材料,按照教師提供的實驗內容、實驗方法進行逐一的理論驗證,整個過程顯得呆板機械化。
而且,即使學生對實驗過程已經有了較為詳細的了解,但多數教師仍在不斷地進行監督與指導,這樣很難體現出學生學習實驗課程的積極性,在大多數實驗過程中照本宣科、敷衍了事的完成實驗,根本沒有學會怎樣去探索實驗問題,分析實驗機理,這使得實驗教學不能對相應的理論課程發揮重要的輔助效果。
1.2 如何提高遺傳學實驗教學
為更好地發揮學生的創新能力和對實驗課程的興趣最佳化,我們很有必要對遺傳學實驗課程的教學內容以及教學方法進行適應該校本科生的一些方法與措施,要因地制宜,因材施教的準則來進行遺傳學實驗的改革。
在實驗教學的內容中:可以把基礎實驗技術、基礎驗證實驗、設計性實驗以及綜合實驗有機結合在一起作為整個遺傳學教學過程中的內容。在遺傳學實驗教學方法過程中:需要不同的實驗采用不同的教學方法,致使學生能通過該實驗課程進行主動分析理解問題,達到在現實生活中能解決相應的問題。
1.2.1 基本的實驗技術及基礎實驗
基本的實驗技術也即是基礎的實驗技術,包括顯微鏡的使用方法、實驗室常用藥品的配置,實驗器材的洗滌方法等,這是實驗課必備的,所以要求每個學生必須掌握的技能。
基礎性驗證性實驗,主要是以遺傳學中經典實驗和觀察性實驗為主,主要是培養學生的基本實驗操作以及學生觀察能力的培養,目的是用于課堂理論知識的鞏固,如孟德爾的豌豆雜交實驗,洋蔥的減數分裂以及蠶豆的有絲分裂等實驗,但這種驗證性實驗不能調動學生的積極思維,因此,實驗課顯得枯燥。假如我們嘗試性的把驗證性實驗轉變為探索性實驗,其教學效果就會顯得截然不同。首先,讓學生在課前預習實驗,上課教師提出部分問題讓學生進行思考,再對本次實驗的要點及注意事項進行說明,把更多的實踐留給學生進行動手操作,再通過相互討論的方式來解決實驗中所出現的問題,最后教師對本次實驗課程進行總結。
1.2.2 綜合性實驗
綜合性實驗主要是針對果蠅的生活史及單因子雜交、染色體特征的觀察等這類實驗,是以基本的實驗技術以及基礎的實驗驗證的技能相結合的,變單一的實驗觀察的方法與野外的觀測相結合的方法,把傳統的染色體核型實驗與野外的觀察實驗相結合的綜合實驗。先通過學生在野外觀察果蠅的生活史,包括卵、幼蟲、蛹、成蟲的整個過程,讓后在結合該特征,在進行果蠅的單因子雜交,首先確定雜交親本,挑選出雌蠅,然后進行正反交雜交組合,最后把所形成的卵進行生活史與野外觀察的對比。這樣通過綜合性實驗,不但讓學生掌握了果蠅實驗的基礎知識,也了解了果蠅的單因子雜交實驗,同時讓學生了解了孟德爾的分離定律,即是一對基因在雜合狀態下互不影響,各自保持相對的獨立性,而在形成配子時,就互相分開,并按原樣分配到不同的配子中去。更為摩爾根的連鎖定律的理解打下了基礎。
1.2.3設計性實驗
設計性實驗也即是探索性實驗,是建立在基礎性實驗和綜合性實驗的基礎之上。只有學生具備一定的遺傳學基礎知識的掌握、以及基礎的遺傳學實驗操作技能的基礎上,才能設計實驗方案,在進行野外和實驗室相結合的方式完成。通過設計性實驗可以培養學生的發現、分析、解決問題的能力,同時也培養了學生的科研創新能力,為學生將來科研之路發展打下了堅實的基礎。
2.考核手段與方法
與理論教學相比較而言,實驗教學具有實踐性、直觀性和綜合性等特點,在當今提倡綜合能力培養的教育條件下,學生的實際動手能力顯得尤為重要。但大多數實驗教學都是敷衍了事,學生通常不是帶著問題做實驗,只知道按部就班。為了更好地把遺傳學實驗課程開好,根據遺傳學實驗和本校的學生條件,在此,對遺傳學實驗課程的考核提出如下建議。
2.1 平時成績的計算
每次實驗課平時成績占整個期末成績相當的比例,實驗課程中實驗過程顯得尤為重要,因此,實驗課程的成績不單指實驗報告的成績,而是由實驗的預習情況、實驗的操作過程、問題地解決和發現能力以及實驗報告這些方面組成。只有通過以上幾方面的考核考查,才能體現出實驗成績的科學性,特別是在實驗開始時問題的提出,不僅可以檢查到學生的預習情況,而且可以擴散學生的思維方式。
2.2 實驗成績計算方式
不同的實驗內容,實驗成績的計算也是不同的,這就要求教師在計算時要科學、靈活,不能以一成不變的方式對待不同的實驗內容。在基礎性實驗過程中,學生的具體操作非常重要,那么實驗成績可以側重為實驗儀器的使用方法和實驗方法的熟悉程度;其次是提問檢查學生是否按照要求或根據問題進行預習,最后是學生實驗完成后在結合實驗結果及過程進行提問,達到學生積極學習和解決問題的能力。而對于綜合性實驗和設計性實驗,實驗成績可以側重點看學生的創新能力和是否具有獨立完成實驗的能力而定,其次是實驗報告。
2.3 期終實驗的考核及計算
經過一學期的實驗課程的教學,對學生進行一個綜合評價。根據遺傳學實驗課程的內容,可以進行卷面答題與實際操作相結合的方式,也可以根據實驗的內容進行野外和室內相結合的考核方式,學生自由組合,自己選題進行實驗。教師在根據學生的完成情況給予相應的成績。
實驗成績為獨立的一門課程成績,不在與理論課融為一次成績,這樣使得學生對待實驗課程的態度更為端正、更為積極。
參考文獻:
[1]王金發,戚康標,何炎明.遺傳學實驗教程[M].高等教育出版社.2007
[2]趙壽元和喬守怡主編,現代遺傳學[M].高等教育出版社,2001
[3]楊業華,普通遺傳學[M].高教出版社,2004
關鍵詞:遺傳學 教學改革 生物教學
遺傳學是生物學的重要組成部分,也是高中生物學教學中的重點和難點內容。如何編好這部分教材,深入淺出地向學生傳授遺傳學知識,是許多生物學教育工作者致力于探索的課題。本文擬結合近期的教學實踐和對幾本較新版的美國高中生物教材的初步研究,從以下幾個方面談談對新編高中生物必修教材中遺傳學部分編寫的一些想法。
一、教材體系的編排
現行高中生物必修教材中,第五章講授《遺傳和變異》。首先講述現代分子遺傳學的基礎知識,即基因的本質、復制和表達,然后介紹孟德爾的經典遺傳學工作,即分離規律和自由組合規律,用現代遺傳學理論分析這兩個遺傳規律的實質。有人對這種編排體系提出了不同看法,認為應該參照高等學校教材《遺傳學》的編寫順序,遵循遺傳學的發展史,先介紹孟德爾的經典遺傳學,再講述現代分子遺傳學,這樣才更符合人們的認知規律,有助于學生了解科學家研究問題的思路和方法,有利于培養學生探索性思維的能力。
中學生物教學在培養目標和課程設置等許多方面與大學教學不同。大學教育培養的是高層次的專業人才。在大學里,《遺傳學》專業課常常開設一年的時間,講授的內容非常深。而高中生物必修課是為高中生將來就業或繼續深造打基礎的,講述的是最基本的生物學知識。遺傳學的內容作為高中生物課的一個組成部分,所占課時數非常有限,一般只講授十幾個課時。因此,我們在考慮教材體系的編排時,要認真研究教學大綱的要求和高中學生的年齡特點,按最有利于學生有效地獲取知識的方式進行教材體系的編排。ト綣教材先講述孟德爾的工作,用孟德爾假設的“遺傳因子”來解釋遺傳規律,那么在講述了基因的本質之后,還得用現代遺傳學的“基因”概念從分子水平再次進行解釋,才能給學生一個完整的、迄今為止人們所獲得的對遺傳規律實質的認識。但是第二次的解釋由于受課時和學生的接受能力等因素的制約,難以在問題的實質上比第一次解釋得更深刻,從而不可避免地導致了知識的簡單重復。現行教材在揭示遺傳規律的實質時,因為已經有了現代分子遺傳學的知識做基礎,所以給學生介紹的是這一領域的許多科學家多年來研究成果的經驗總結,為學生高效地獲取前人智慧的精華創造了條件。
由此可見,新編高中生物必修教材中遺傳學部分的內容編排還是應該以現行高中生物必修教材的體系為基本框架,在新頒布的高中生物教學大綱的指導下做適當的改革和調整,不宜做大的改動。
二、教材內容的選取
教材內容的選取是否適當,是影響教材質量的重要因素之一。一部高質量的教材,其教學內容必須符合黨和國家的方針政策,符合教學大綱規定的各項要求,適應培養21世紀我國社會主義現代化建設的各類人才的需要。因此,我們在確定高中生物必修教材的內容時,需要考慮下面幾個問題。
(一)教材內容要進一步加強思想教育,把科學性和思想性更好地統一起來
思想教育切忌空談泛論、牽強附會和簡單說教,而應滲透在具體的教材內容中,結合生物學基礎知識的講述,認真地向學生進行辯證唯物主義觀點和愛國主義思想教育。例如,現行教材在講述DNA是遺傳物質的證據時,介紹了噬菌體侵染細菌的實驗,這個實驗有力地證明了DNA是遺傳物質,但美中不足的是,它在證明染色體的另一個重要組分蛋白質不是遺傳物質上,似乎顯得說服力不夠。如果新編教材從論證是否兩個方面來說明問題,必將有助于學生辯證唯物主義世界觀的形成和嚴謹的科學思維方法的掌握。又如,我國在遺傳育種方面碩果累累,如果在教材中多介紹一些我國科研人員的工作,對培養學生的愛國主義精神是很有好處的。
(二)從21世紀對高素質人才的需要出發,認真選取傳統的和現代的生物科學基礎知識
生物課程是普通高中開設的一門學科類基礎課程,因此,新編高中生物必修教材在精選基礎知識時,應該適當充實一些有關生物科學新進展的內容。美國教材比較注意知識的更新,以遺傳學部分為例,《現代生物學》中介紹了“人類遺傳學”、“基因表達的調控”、“人工育種”和“基因操作”。《生物學》和《生物學研究生命的科學》中都介紹了“基因表達的調控”、“人類遺傳病”和“遺傳工程”,這些內容都是近些年來生物科學前沿領域取得的新成果。根據我國普通高中生物必修課設置的情況,新內容不宜增加得太多,應該精選一些與學生將來參加現代生產和進入現代生活關系最密切的知識。例如,隨著生活水平的提高,人們越來越重視改善人口質量,人口質量的改善要從胚胎時期抓起,胚胎時期的遺傳病診斷和治療是貫徹我國的優生政策、提高人口素質的重要措施之一,因此,新編教材的遺傳學部分應該像高中生物教學大綱的規定那樣,增加“人類遺傳病和優生”的內容。
關鍵詞:教學改革 學習興趣 遺傳學
由于我國當前的教育體制,學生在升學考試制度的指揮棒下,考什么學什么,主、副科的劃分也是以是否高考做界線。在這種情況下,中學生物教學陷入困境。相比之下,初中生物課境況好些,大量的實驗可以激發學生的興趣。而高中生物理論性較強,概念較抽象。學生很難做到在繁重的學習壓力中抽出時間去考慮生物學的問題。因此我認為高中生物教學亟待改革。
一、教材體系的編排
現行高中生物必修教材中,第五章講授《遺傳和變異》。首先講述現代分子遺傳學的基礎知識,即基因的本質、復制和表達,然后介紹孟德爾的經典遺傳學工作,即分離規律和自由組合規律,用現代遺傳學理論分析這兩個遺傳規律的實質。有人對這種編排體系提出了不同看法,認為應該參照高等學校教材《遺傳學》的編寫順序,遵循遺傳學的發展史,先介紹孟德爾的經典遺傳學,再講述現代分子遺傳學,這樣才更符合人們的認知規律,有助于學生了解科學家研究問題的思路和方法,有利于培養學生探索性思維的能力。中學生物教學在培養目標和課程設置等許多方面與大學教學不同。大學教育培養的是高層次的專業人才。在大學里,《遺傳學》專業課常常開設一年的時間,講授的內容非常深。而高中生物必修課是為高中生將來就業或繼續深造打基礎的,講述的是最基本的生物學知識。遺傳學的內容作為高中生物課的一個組成部分,所占課時數非常有限,一般只講授十幾個課時。
因此,在考慮教材體系的編排時,要認真研究教學大綱的要求和高中學生的年齡特點,按最有利于學生有效地獲取知識的方式進行教材體系的編排。如果教材先講述孟德爾的工作,用孟德爾假設的“遺傳因子”來解釋遺傳規律,那么在講述了基因的本質之后,還得用現代遺傳學的“基因”概念從分子水平再次進行解釋,才能給學生一個完整的、迄今為止人們所獲得的對遺傳規律實質的認識。但是第二次的解釋由于受課時和學生的接受能力等因素的制約,難以在問題的實質上比第一次解釋得更深刻,從而不可避免地導致了知識的簡單重復。現行教材在揭示遺傳規律的實質時,因為已經有了現代分子遺傳學的知識做基礎,所以給學生介紹的是這一領域的許多科學家多年來研究成果的經驗總結,為學生高效地獲取前人智慧的精華創造了條件。由此可見,新編高中生物必修教材中遺傳學部分的內容編排還是應該以現行高中生物必修教材的體系為基本框架,在新頒布的高中生物教學大綱的指導下做適當的改革和調整,不宜做大的改動。
二、教材內容的選取
教材內容的選取是否適當,是影響教材質量的重要因素之一。一部高質量的教材,其教學內容必須符合黨和國家的方針政策,符合教學大綱規定的各項要求,適應培養21世紀我國社會主義現代化建設的各類人才的需要。因此,在確定高中生物必修教材的內容時,需要考慮下面幾個問題。
1.教材內容要進一步加強思想教育,把科學性和思想性更好地統一起來。思想教育切忌空談泛論,而應滲透在具體的教材內容中,結合生物學基礎知識的講述,認真地向學生進行辯證唯物主義觀點和愛國主義思想教育。例如,現行教材在講述DNA是遺傳物質的證據時,介紹了噬菌體侵染細菌的實驗,這個實驗有力地證明了DNA是遺傳物質,但美中不足的是,它在證明染色體的另一個重要組分蛋白質不是遺傳物質上,似乎顯得說服力不夠。如果新編教材從論證是否兩個方面來說明問題,必將有助于學生辯證唯物主義世界觀的形成和嚴謹的科學思維方法的掌握。
2.從21世紀對高素質人才的需要出發,認真選取傳統的和現代的生物科學基礎知識。生物課程是普通高中開設的一門學科類基礎課程,因此,新編高中生物必修教材在精選基礎知識時,應該適當充實一些有關生物科學新進展的內容。美國教材比較注意知識的更新,以遺傳學部分為例,《現代生物學》中介紹了“人類遺傳學”、“基因表達的調控”、“人工育種”和“基因操作”。《生物學》和《生物學口研究生命的科學》中都介紹了“基因表達的調控”、“人類遺傳病”和“遺傳工程”,這些內容都是近些年來生物科學前沿領域取得的新成果。根據我國普通高中生物必修課設置的情況,新內容不宜增加得太多,應該精選一些與學生將來參加現代生產和進入現代生活關系最密切的知識。例如,隨著生活水平的提高,人們越來越重視改善人口質量,人口質量的改善要從胚胎時期抓起,胚胎時期的遺傳病診斷和治療是貫徹我國的優生政策、提高人口素質的重要措施之一。因此,新編教材的遺傳學部分應該像高中生物教學大綱的規定那樣,增加“人類遺傳病和優生”的內容。
3.教材內容必須做到理論聯系實際。生物學是一門與人類的生產和生活關系非常密切的自然科學,它從生產實踐和科學實驗中產生和發展,又廣泛運用于生產和生活實踐。貫徹好理論聯系實際的原則,是編好中學生物課本的關鍵之一。教材內容中知識與生產、社會的聯系不僅是對生物學科的要求,也是國際理科教學改革的新趨勢。當代科學技術的發展突飛猛進,并且日益滲透到社會的各個方面。為了適應現代社會發展的需要,一些發達國家的理科教育在改革中形成了科學、技術和社會教育模式。各科教學都注重了基礎知識的傳授和能力的培養,把學科的教學與科學、技術在社會生產、社會生活中的應用結合起來,使學生不僅有各學科較深的基礎知識,而且有廣博的 STS方面的知識和能力。
【關鍵詞】豌豆 雜交實驗 假設解釋 驗證 定理
高中生物遺傳學的遺傳規律部分主要學習的是孟德爾遺傳基本規律――基因分離定律和基因自由組合定律。孟德爾是通過豌豆的雜交試驗的觀察思考、分析、假設、推理、演繹得出了這兩個定律。現在筆者就孟德爾探究探究基因分離定律的過程,結合現代遺傳學進行整理,分析、予以再現。孟德爾是通過豌豆的一對相對性狀(由一對遺傳因子控制)的雜交試驗的探究,提出了基因分離規律。
1 實驗過程及提出問題
1.1 實驗過程。
P×P(正交反交任意)
雜交方法:①P在開花前徹底去雄,但不能影響雌蕊,并套袋。②收受P的花粉。③人工授粉再套袋。
F1 實驗結果①:觀察統計F1的表現型及比例
自交方法:豌豆的自然授粉就是自交。
F2 實驗結果②:觀察統計F2的表現型及比例
1.2 觀察分析實驗提出問題:孟德爾多次選取了不同對的相對性狀進行了豌豆的一對相對性狀的雜交試驗(每次只觀察一對相對性狀)發現結果①和結果②都一致,即結果①F1總是100%的表現為一對相對性狀中的一種表現,(孟德爾將其定義為顯性,沒有表現出的另一性狀定義為隱性)結果②:F2總是出現接近3:1的性狀分離比例(3顯性:1隱性)。
所以孟德爾認為這組實驗結果不是偶然的,而是有一定的必然性,于是他提出了問題,豌豆的一對相對性狀的雜交實驗結果F1為什么總是100%的表現一種性狀(顯性)而F2為什么總是出現接近3:1的性狀分離比例(3為顯性:1隱性)
2 孟德爾自己提出理論假設,通過推理,解釋以上提出的問題
2.1 理論假設的觀點:①生物遺傳性狀是由遺傳因子控制。②正常體細胞中的遺傳因子一般成對存在,且遺傳因子有顯性遺傳因子和隱性遺傳因子之分,顯性基因可以用大寫字母(例如A)表示,隱性基因可以用相應的小寫字母(例如a)表示。③顯性遺傳因子控制一對相對性狀中的顯性性狀隱性遺傳因子控制一對相對性狀中的隱性性狀,并且,顯性遺傳因子和隱性遺傳因子成對出現時表現為顯性性狀,隱性性狀暫時不表現出來。④產生配子時,成對的遺傳因子彼此分離,配子中只含成對遺傳因子中的其中一個,進入不同的配子,并且隨配子傳遞給后代。⑤受精作用時雌配子雄配子隨機結合。
2.2 理論推理過程。
3 對假設觀點的理論推理過程的驗證――測交
3.1 先對F1的測交結果用以上的假設觀點和理論推理進行預測:經過理論推理,預測到F1的測交后代為1:1(1顯性:1隱性)的性狀分離比例。
3.2 再進行F1的多次測交實驗,觀察并統計其測交后代的表現型及比例,得到的是每一次觀察統計的結果都是顯性表現型:隱性表現型接近1:1(試驗中產生的測交后代最多,其性狀分離比例就越來越近1:1)。
3.3 實驗的觀察統計結果與理論預測F1的測交結果表現一致,說明以上的假設觀點和理論推理過程是符合實際是正確的
4 歸納總結上述假設觀點和理論推理過程得出定理――基因分離定律
在生物的體細胞中,控制同一性狀的遺傳因子成對存在;在形成配子時,成對的遺傳因子發生分離,分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中,隨配子傳遞給后代。
孟德爾就是通過上述巧妙豌豆雜交試驗和演繹方法的四步驟扎實的推理的得出了遺傳學的第一定律――基因分離定律。
參考文獻
[關鍵詞] 醫學細胞生物學; 醫學遺傳學; 實驗課; 多媒體教學
[中圖分類號] R329.2+8[文獻標識碼] A[文章編號] 1005-0515(2011)-04-271-01
《醫學細胞生物學》和《醫學遺傳學》是醫學院校學生必讀的兩門課程,他的實驗教學,不僅可以直觀地培養他們對兩門課的興趣,而且也可讓他們鍛煉動手能力。現代社會的多媒體對這兩門實驗課的質量提高,有著相當大的作用。本文作者在具體教學中,對其做了探討,現報道于下。
1 實驗教學內容的改革
細胞生物學與遺傳學實驗室,承擔著全校2個層次,多個專業學生的實驗課,在教學計劃中,兩門課程實驗課學時數僅各有12學時。如何在有限的時間內使學生學習掌握更多的內容,真正發揮實驗教學的作用,必須從教學內容上入手。
實驗指導是實驗課的依據和準則,是實驗教學實踐的基礎。為適應實驗課程改革的需要,我們教研室編寫了《醫學細胞生物學和遺傳學實驗指導》。在實驗項目的選擇上,我們既保留經典的實驗內容,又增加現代的實驗技術。如Feulgen反應,它是1924年發明且沿用至今的經典實驗,可特異的顯示細胞內的DNA,我們實驗教學中一直將其作為一項重要內容。《細胞的分裂》這個實驗是細胞生物學學習過程中非常實用的一個內容,同學們反映,這個實驗部分同學已經在大學以前的階段就學習掌握了。因此,我們增加《細胞骨架的顯示》這一實驗內容,使學生在顯微鏡下就可以觀察到細胞內的骨架纖維結構,這樣大大提高了學生的學習興趣,收到了很好的教學效果。
2 實驗教學方法的改進
隨著多媒體和計算機技術的普及和發展,多媒體教學已被廣泛應用到教學活動中。2008年安裝了多媒體教學設備,完善了硬件設施,有效地提高了實驗教學質量。
多媒體教學手段表現形式豐富,能直觀地展現傳統教學手段難以表達的教學內容,或無法觀察到的現象,可以將整個實驗直觀、生動地展示給學生,有利于激發學生的學習興趣和熱情,調動學習的積極性;能較好地解決示教中的一些難點;節約時間,增強課堂信息量,拓展了教學內容,充分提高了教學效率。
3 開放式實驗教學模式的實施
醫學細胞生物學和醫學遺傳學兩門課程實驗課時數少,且學生人數多,實驗條件有限,因此,學生觀察學習到的知識范圍較窄,不能滿足學生的求知欲望。有計劃地進行開放性實驗,是行之有效的教學手段,是對課堂教學的延續、擴展、加深和補充,學生可以學習到更多的相關學科知識;也是提高實驗教學質量,培養學生獨立操作能力和創造性思維的必由之路。
3.1 教學的組織實施
2008年,細胞生物學與遺傳學實驗室作為益陽醫學高等專科學校第一批開放實驗室對專科生全面開放。每學期實驗室對在校生開設為期1~2個月的開放性實驗教學,多選擇在星期六、日,由本教研室的教師和實驗師聯合管理和帶教。
開放實驗項目都為綜合性實驗,將科研工作的思想、目的、內容和手段融合進實驗教學中,注重理論聯系實際,重點培養他們的實驗操作技能、設計實驗思路,初步養成他們獨立思考、嚴謹、求真務實的科研素質。
3.2 教學的作用與效果
3.2.1 開放式實驗教學有利于提高學生的學習興趣,培養學生參與整個實驗過程并撰寫了心得體會。學生普遍反映,開放式實驗是自己根據興趣愛好自主選擇的實驗,他們對待實驗的心態發生了根本變化,由以前的應付了事、漫不經心、知其然不知其所以然到現在的積極主動、認真細致、樂于思考、勤于分析、總結。他們的實驗技能,發現問題、分析問題、解決問題的能力,互幫互助合作克服困難的能力、統籌安排實驗的能力得到了提升,科研素養得到了較好的熏陶。實踐證實,這種教學模式受到學生的普遍歡迎,大大調動了學生的實驗積極性、主動性和學習興趣,有效激發了獨立思考、靈活運用和勇于創新的能力,更好地達到了實驗教學培養學生的綜合素質和能力的目的。3.2.2 開放式實驗教學有利于提高教師業務水平,提升教師的科研創新能力。實施開放式實驗教學,教師要承擔好“設計師”的角色。在開放式實驗項目的設計中,我們把教師科研課題中適宜學生做的內容,設計成了專題實驗,如“小鼠畸形檢測”。學生在進行實驗的過程中,根據實驗內容,提出了進一步的實驗設想,這也為教師的科研工作拓展了思維空間,使教師和學生達到了很好的雙向交流,實現了共贏。
同時,教師要承擔好“引導員”的角色,在開放實驗教學組織實施過程中,教師要進行恰當的引導,而不是放任學生盲目實驗,同時啟發學生自主學習、獨立思考、自由發揮的積極性,保護學生的創造思維和探索精神。因此,這種教學模式使教師的教學組織能力得到了很好的鍛煉,非常有利于教師業務水平的提高。
4 實驗室硬件設施的建設的加強
深化實驗教學改革,要不斷拓展實驗室建設經費渠道,加大實驗室建設的步伐和力度。為了更好地達到實驗教學的目的和效果,一方面,教師和實驗室人員積極動手改造、研制實驗材料,比如,在實驗標本制作過程中,我們嚴格控制實驗條件,使實驗標本清晰完整,學生能夠觀察到更直觀形象的標本材料;另一方面,有計劃、有步驟地更新購買實驗設備。如:為了進行《細胞顯微測量》實驗,實驗室購買了與顯微鏡配套使用的測微尺。這些設備的購置,不僅增強了實驗室的硬件建設,同時開拓了學生的視野,使學生學會使用一些精密儀器,了解到學科發展的前沿,從而激發學生的學習興趣和求知欲。
關鍵詞: 聯系 發展 生物概念 遺傳復習
1.生物概念教學存在的主要問題
自新課改以來,概念教學日益受到重視。特別在高中生物教學中,生物概念是生物知識體系的基礎,是理解基本理論和掌握基本技能的基石。但在實際一線教學中,許多教師并不重視概念教學,遇到概念教學就覺得“難教,沒用,沒意思”,于是走走過場:既沒有在概念的背景上下工夫,也不讓學生經歷概念的生成過程,以簡單的解題教學代替概念教學。
為什么會出現這些問題呢?筆者認為主要原因在于教師,對生物概念的教學功能理解不到位,認為教書就是為了解題,考試考高分,而不是為了學生認知水平及能力的提升。實際上,現在高考命題者考查學生能力的意識大大提高,不再停留在以前的考查“條件反射式”死板解題,一些富有新意的精彩題目幾乎年年都有,比如2011年浙江高考考查“存活曲線”,其實題目不是很難,學生卻普遍覺得難,癥結在于對“存活曲線”這個概念理解不到位。
2013年5月,紹興縣高中生物“教學內容的理解和把握,進行有效復習”主題研修活動在柯橋中學展開,活動之一是大家一起探討如何進行有效復習,其中教研員錢老師以大量的篇幅談了概念教學這個問題,大力倡導核心概念的教學要做到“不惜時,不惜力”,應把教學重點落在對生物核心概念的理解和運用上,從而真正做到“教書育人”。接著,作為活動的另一項內容,筆者以“生物遺傳復習”為題上了一堂觀摩課,是對生物核心概念教學進行突破的一次嘗試,下面結合課前和課后一些思考,在此與廣大教師交流。
2.課題設計:用聯系和發展的眼光看生物的概念
許多老師在設計本堂課時,往往會按照教材的編排,逐一對生物遺傳學各知識點進行復習,并安排一些練習進行回顧和鞏固。這樣的做法,積極的因素當然很多,但是回頭想想,這樣做對學生理解遺傳學方面的許多概念并沒有太大幫助,不是解決問題的關鍵,那么關鍵在哪里呢?筆者認為遺傳學許多概念和知識點都存在緊密聯系,如何把這些概念知識點串聯起來,給學生一個整體的框架,從中找出各部分之間的聯系,并積極地進行發展,這就是問題的關鍵,需要我們用聯系和發展的眼光看待,這是本節課教學的指導思想。
2.1什么叫聯系和發展?如何聯系?如何發展?
生物概念教學貫穿整個生物學教學的始終。在學習生物學一些概念時,教師要有意識地引導學生找出這些概念的聯系。如何找出概念之間的聯系呢?首先,可以對幾個概念進行比較,找出異同點,獲得對這些概念的新的理解,從而找出相互之間的聯系。例如復習遺傳學上DNA復制和DNA轉錄這兩個概念時,將兩者的區別一一羅列出來,進行不同層次的比較,加深理解。其次,準確地揭示生物概念的內涵[1],尋找相互之間的聯系。如在學習單倍體、二倍體和多倍體概念時,若我們緊緊抓住這些概念的內涵:單倍體是由配子發育而來的個體,而二倍體和多倍體是由受精卵發育而來的個體,清楚了這些概念的內涵,相互之間的聯系也就明晰。
如何發展呢?筆者認為,“發展”就是對概念認識的鞏固和深化[2],在生物學概念形成后,還必須在實踐中應用,否則不能得到鞏固;有些概念,如新陳代謝、基因、生物圈等,其內涵往往很豐富,不可能一次或在一個階段完全加以揭示。因此,必須有意識、有步驟地安排教學,使得學生逐步深入全面地掌握和理解,如細胞的分化,高二學生理解起來有一定的難度,因此,在以后的學習中,如在學習植物組織培養和胚胎發育等內容時,教師要有意識地鞏固和強化這一概念,使得學生加深對它的理解。
2.2一個新穎巧妙的課堂設計思路。
基于以上兩點分析,筆者結合自身思考及查閱資料,設計了一個新穎巧妙的、問題串形式的課堂設計思路。
教師先引導學生思考:“高中生物遺傳學上常用的實驗材料有哪些?”
(學生根據自己的認知水平回答:“豌豆、果蠅和玉米”等,從而引出本堂課內容的載體——果蠅。)
教師:果蠅作為遺傳學實驗材料有哪些優點?
(學生回答:細胞內染色體數少,便于觀察,繁殖能力強,容易培養,相對性狀明顯等。教師總結,順勢指出既然有這么多優點,接下來我們就來進行果蠅遺傳學的研究,從而切入本堂課主題。)
教師:現取果蠅細胞的1個DNA,研究其分子結構:DNA分子基本單位?DNA分子由兩條長鏈的位置關系?DNA分子的骨架部分?每條鏈的構成?
(學生翻書尋找答案,回顧相應知識點,教師板書下來。)
教師:再取果蠅一個體細胞研究DNA半保留復制:將此體細胞放入15N標記的脫氧核苷酸培養液中,在第一次細胞分裂中期,取其中1條染色體檢測放射性,發現有幾條染色單體有放射性?任取其中1條單體中的DNA進行檢測,發現幾條鏈有放射性?
(學生思考問題,教師先引導學生回顧什么叫DNA復制?DNA復制的時間、過程、條件和特點?通過相應知識點的回顧,以及上述問題的思考,教師再用板書展示,從而學生對半保留復制這一重要概念有較深的理解,更為重要的是把DNA半保留復制和染色體復制這兩個遺傳學上的核心概念聯系起來,有效彌補了新課時理解片面的不足。)
教師:研究生物體遺傳時,往往先要弄清楚它的染色體:果蠅細胞中染色體的構成?果蠅體細胞中有幾對同源染色體?
(大部分學生都能較好地回答這些問題,教師展示果蠅染色體組型圖,進行點評,從而較好地引導學生思維轉入到染色體。)
教師:假如我們取1對染色體(如下圖),思考:基因分離定律的實質?
(通過這一設問,把學生思維由基因和染色體轉入高中生物中重要的核心概念——遺傳定律。遺傳定律是高考生物考查的重點和熱點,在高中生物中占據顯著地位,學生對其理解、掌握和運用較為困難,究其原因:對這一概念缺乏真正的認識。因此,教師要從基因和染色體角度引導學生認識遺傳定律的實質,找出概念之間的聯系,重新構建對這一核心概念的認識。)
教師:假如用長翅、殘翅果蠅來驗證分離定律,應選擇怎樣基因型的個體進行測交?出現怎樣的結果,則證明分離定律成立?
(這一設問目的是對遺傳定律這一概念的發展,學生知道了遺傳定理的實質后,只是正面對這一概念的認識,為了加深對遺傳定律的理解,必須以概念實質為基礎,多角度地對遺傳定律進行解剖,而通過思考遺傳定律的驗證實驗能使學生加深對這一概念的理解。)
教師:為了研究果蠅灰身與黑身(顯性基因用B表示,隱性基因用b表示);直毛與分叉毛(顯性基因用F表示,隱性基因用f表示)這兩對性狀的遺傳方式,某同學設計了以下實驗:
問題1:甲組的正交與反交結果相同,則控制黑身的基因位于什么染色體上?
問題2:乙組的正交與反交結果不相同,分別寫出乙組正交與反交兩親本的基因型正交: ;反交: 。
(學習概念,是為了運用概念進行思維,運用概念解決問題,從而形成技能,這就要求教師對重要概念進行“輻射”。上述幾個問題是對遺傳定律的進一步深化,要求學生去思考同樣遵循遺傳定律,常染色體上和性染色體上遺傳的區別,體現運用遺產定律解決實際問題是對所學概念的應用。實際上,學習概念的主要目的是應用概念,教師通過對概念的發展培養學生利用概念分析問題和解決問題的能力。)
2.3教學反思。
遺傳這部分內容,概念多且較難理解,學生學習后不能形成完整且清晰的知識體系,如何將這些概念有機整合起來,促使學生形成完整的知識輪廓,尋找概念之間聯系,加深對各概念的理解,是這節復習課需要解決的問題。筆者以遺傳學常用實驗材料——果蠅為載體,緊緊抓住從DNA到染色體,再過渡到遺傳規律這條主線,將遺傳學各重要概念一一串聯起來。且以一個個問題為引導,把握遺傳學各概念的實質,認清各概念之間的聯系,掌握概念的發展,即靈活運用各概念。筆者認為不能將概念簡單灌輸給學生,而要引導學生積極探索,用聯系和發展的眼光認識概念,掌握概念和運用概念。
3.概念教學的現實意義
對于新課程,就廣大一線教師而言是很“矛盾”的,既要貫徹新課程的理念,又面臨高考甚至平時期末統考的壓力,筆者認為這樣的矛盾是可以找到契合點的,其實機械的題海訓練與優異的考試成績不一定呈正相關,至少是以犧牲學生的大量時間和精力為代價的,并不可取。其中,把握概念教學就是解決上述矛盾的一種有效手段,因為生物概念高度凝結生物學家的思維,是認識生命活動規律的思想精華。通過概念教學,找出概念之間的聯系,認識并理解各概念的發展,有效提高學生的生物學素養,提高學生的思維能力和知識遷移能力,同時促進教師對教材的理解和把握,提高教學水平,真正做到“輕負高質,有效教學”。
參考文獻:
本節內容是在學習“生物的遺傳和變異”理論知識的基礎上,進一步引導學生認識遺傳學的基本原理如何應用于實踐,也為下一節“基因工程及其應用”的學習做了鋪墊。
關于雜交育種,教材首先從問題探討導入,使學生從玉米育種專家的角度,嘗試從理論上探索雜交育種的方法,接著介紹古代的印第安人通過選擇育種的方法選育出具有優良性狀的玉米品種,并指出其局限性;通過培育“高產、抗病小麥新品種”和“中國荷斯坦牛”兩個實例,介紹雜交育種的概念和過程;利用“思考與討論”欄目引導學生思考雜交育種方法存在的不足之處。關于誘變育種,教材介紹了誘變育種的方法,通過實例說明誘變育種的重要作用。因此把“遺傳和變異規律在改良農作物和培育家畜品種等方面的應用”作為教學重點,將“雜交育種和誘變育種的優點和局限性”和“用遺傳圖解表示各種育種過程”作為教學難點。教學過程中使用“探究式”和“討論式”的教學方法,采用多媒體教學,以教學案例為課堂教學主線,突破教學重點;通過歸納和比較雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種方式的異同點,突破教學難點。
2、教學目標
2.1 知識目標
簡述雜交育種的概念,舉例說明雜交育種方法的優點和不足;舉例說出誘變育種在生產中的應用;總結雜交育種、誘變育種、多倍體育種、單倍體育種異同點。
2.2 能力目標
嘗試用遺傳圖解的方式表示育種過程;運用遺傳和變異原理,解決生產和生活實際中的問題。
2.3 情感、態度與價值觀目標
認同育種技術的改進對解決糧食危機等問題的重要性;體會科學技術在發展社會生產力、推動社會進步等方面的巨大作用。
3、教學過程
3.1 創設情境,激趣導入
課件展示如下圖片:袁隆平院士與超級雜交水稻、李振聲院士與小偃系列小麥新品種、農民育種家李登海與掖單系列雜交玉米、優質奶牛中國荷斯坦牛、太空椒、高產青霉素菌株,引出課題“雜交育種與誘變育種”,激發學生的探究欲望和學習興趣。
3.2 自主學習,提升能力
課件展示導學提綱,引導學生在閱讀教材的過程中,掌握本節內容的單點知識,初步形成知識框架。
導學提綱:①古印第安人在何種條件下種植玉米的?②什么是雜交育種?其依據的遺傳學原理是什么?有哪些優缺點?③,什么是誘變育種?其依據的遺傳學原理是什么?有哪些優缺點?④誘變育種方面取得了哪些成就?
學生閱讀教材,把相關知識點記錄在課堂記錄本上,先在小組內進行交流,然后利用投影儀進行展示,教師適時給予指點評價。
3.3 案例引領,突破重點
課件展示一系列教學案例,引導學生分析歸納,對提出的問題進行探究,得出相應結論,完善認知結構,從而突破教學重點。
案例1:大約1萬年前,古人就開始馴化野生動物、栽培植物。現在栽培的玉米就是古印第安人最早選擇和培育的,他們選育出了果穗碩大、淀粉含量高的玉米。請結合教材內容,回答下面問題。(1)古印第安人培育玉米的方法稱為什么?(2)這種育種方法有哪些優缺點?
學生通過閱讀教材可以找到問題的結論,然后回答,教師歸納總結:這種育種方法稱為選擇育種,其優點有技術簡單、容易操作;缺點有選擇范圍有限,育種周期長等。選擇育種只能利用生物在自然環境條件下產生的有限變異,即突變和基因重組,在某個植株已有的性狀組合中選育優良品種。在實踐中,人們逐漸摸索出另一種育種方法——雜交育種。
案例2:玉米黑粉病又名瘤黑粉病,是常見的玉米病害之一,由玉米黑粉菌侵害所致,為害莖、葉、雌穗、雄穗、腋芽等幼嫩組織,使果穗變小,甚至不能結穗。現有兩種具有不同性狀的玉米,其中一種具有子粒多、不抗黑粉病性狀,另一種具有子粒少、抗黑粉病性狀。假如你是玉米育種學家李登海,怎樣利用這樣的兩種玉米,培育出同時具有子粒多、抗黑粉病兩種性狀的玉米新品種?將你的設想用遺傳圖解表示出來。
學生在學習小組內進行討論,利用學過的“基因的自由組合定律”遺傳圖解,設計育種方案,討論可能遇到的困難,然后各組交流解決方案的設想。教師對各組設計的方案進行點評,指出優點和不足之處,形成較科學的方案,并指出這種育種方法就是雜交育種。課件展示育種方案(圖1)。
課件展示問題:(1)F1表現出何種性狀?(2)F2中出現新性狀的原因是什么?(3)F2的表現型是否符合孟德爾的自由組合定律的比例?
學生討論后給出結論,教師指出:題干沒有給出兩對相對性狀的顯隱性關系,所以F1表現出來的性狀可能有四種;F2中出現新性狀的原因是F1減數分裂形成配子時,控制不同對性狀的基因之間出現了重新組合,導致F2兩個性狀之間的重新組合;只有控制不同對性狀的基因位于非同源染色體上,F2的表現型才能符合自由組合定律9:3:3:1的比例。大家都已在理論上嘗試雜交育種了,下面以小麥為例,讓我們更好地理解雜交育種。
案例3:小麥高稈(D)對矮稈(d)為顯性,抗銹病(T)對不抗銹病(t)為顯性,兩對基因獨立遺傳,現有純合的高稈抗銹病的小麥(DDTT)和矮稈不抗銹病的小麥(ddtt),假如你是小麥育種專家李振聲院士,怎樣才能得到矮稈抗銹病的優良品種(ddTT)?
教師要求學生獨立完成育種方案,并用遺傳圖解的方式來表示。選取2個學生的方案用投影儀展示,其他學生對其進行評價。教師用課件展示規范的寫法(圖2),學生修正自己不規范的地方。
遺傳病種類繁多且各有其特點,若純粹照本宣科,介紹其臨床表現、發病率、遺傳學基礎等往往使得課堂氣氛沉悶,課堂教學缺乏生機與活力且效率不高。因此,教師在教學中可以采取結合臨床病例進行討論的教學方法。如在講授血友病時,通過播放一部香港電影《地久天長》中的片段,使學生產生一個懸念,劇中的青年作家小富為什么經常受傷,為什么有生命危險?從而希望知道這是一種怎樣的疾病?發病機制是什么?遺傳方式是什么?怎樣去治療?帶著這一系列的問題,我們的講解就會吸引學生的注意力,使其仔細聽講。最后,我們解開謎底,這是一種叫血友病(hemophilia)的遺傳性疾病,主要包括血友病A、B、C,是一類遺傳性凝血功能障礙的出血性疾病,主要臨床表現是反復自發性或在輕微損傷后出血不止。血友病A、B、C的發病機制分別是由于第VⅢ凝血因子、第Ⅸ凝血因子及第Ⅺ凝血因子的遺傳性缺乏。再結合我校遺傳資源庫中相關家系的臨床資料,讓學生參與,在教師的指導下繪制系譜,總結系譜特征。討論中要求每位同學將自己學習到的醫學遺傳學知識及收集到的有關資料進行整理、綜合和分析,最后經過推理得出自己的結論。從系譜分析中可以看出血友病A和B都是X連鎖隱性遺傳病,幾乎全部發生在男性身上,而血友病C為常染色體隱性遺傳病,男女均可患病,若臨床遇到女性血友病患者,應考慮為血友病C。該病的治療主要是輸入人血漿中提煉或通過重組技術合成的凝血因子,但到目前為止,血友病無法根治、會伴隨終身。我們在實際教學中發現臨床病例與理論知識比較,有其直觀性,生動性的特點,具有吸引力,在醫學遺傳學課中采用理論知識與臨床實踐相結合的教學方法可以使學生利用很短的時間就把抽象的概念和過程理解掌握。在教學中既活躍了課堂氛圍,又拓展了學生的思維,同時加強了學生的職業情感教育。但這種教學方法要求我們在備課時精選與教學內容緊密相扣的典型突出的病例,其次要注意的是在病例討論時要將重點放在該病的遺傳基礎及發病機制上,而講解患者的臨床表現及特征不應花費過多的時間。
適時關注科技動態,拓寬知識視野
使學生了解學術研究的最新成果、最新進展,可以不斷充實豐富教學內容,讓學生在課堂上學到更多的知識,并且啟迪心智,進一步激發學生探索高科技領域的創新熱情。如在講授人類基因組計劃(HGP)時,結合后基因組計劃中工業基因組學可以給學生介紹20世紀90年代英國羅斯林研究所的科學家利用體細胞核轉移技術培養出來“多利羊”的簡要過程,接著提出“是否可以克隆人”的問題,在課堂上展開討論,同時可以給學生介紹克隆技術的應用前景。通過“多利”這一案例的應用,學生興趣盎然,情緒高漲,發言積極踴躍。而在多基因遺傳病的教學中,結合我校皮膚病研究所先后發現白癜風、麻風病等復雜皮膚病易感基因,引出復雜疾病的基因定位、克隆有關的關聯分析,以及連鎖分析,以及當前科學界公認的搜尋復雜疾病易感基因最為有效的研究方法之一———全基因組關聯分析(genomewideassociationstudy,GWAS)等多基因遺傳病的研究方法。實踐證明,通過發生在身邊的最新科研動態來激發學生對本學科的關注和熱愛,有助于豐富課堂教學內容,彌補教材相對滯后的不足,不僅可以滿足學生對新知識的渴求,開拓學生的視野,開啟學生的智慧,增強學生的創新意識,還有助于提高學生的學習積極性。