逍遥右脑 2014-05-10 11:38
一、将数学方法引入生物课的教学中来解决比较抽象的问题
模型方法是现代生物科学研究的重要方法。《分子与细胞》模块侧重物理模型和概念模型的构建，如真核细胞三维结构模型和细胞膜的流动镶嵌模型；《遗传与进化》模块侧重物理模型和数学模型的构建，如DNA分子的双螺旋结构模型、减数分裂中染色体数目和行为变化的模型、种群基因频率变化的数学模型。数学模型的充分利用能将生物课中许多抽象复杂的问题形象化，便于学生的理解和学习。
模块1中关于“蛋白质的结构及其多样性”的问题以及模块2中“探究脱氧核苷酸序列与遗传信息的多样性”的问题，我在实际教学过程中都是用数学的排列组合的知识服务于生物课堂教学来形象地解决问题。我首先提出问题：DNA的基本组成单位只有4种，为什么能够储存生物体所有性状的全部遗传信息呢？设计数字化的情景，用1、2、3、4四个数字（足够多）来组成一个二位数 ，能组成多少个二位数？来组成一个三位数，能组成多少个三位数？学生们很快就能写出这些二位数、三位数。如果用它们来组成一个17位数，能组成多少个17位数？这时学生不可能再一一去写这些数字，教师引导学生用数学式子来表示──417。下一步进行角色的转换：如果用1、2、3、4分别代表四种脱氧核苷酸A、T、G、C（数量足够多），那么由17个脱氧核苷酸组成的DNA分子的一条单链从理论上计算会有多少种排列顺序？按照碱基互补配对原则一条单链的脱氧核苷酸排列顺序也就决定了整个DNA分子上碱基对的排列顺序，也是417，这样化解了难点,达成了本节课的教学目标──碱基对排列顺序的多样性使DNA能够储存足够的遗传信息，即遗传信息的多样性。
二、加强内容的引导性和开放性，促进探究性学习
为促进学生形成主动探究的学习方式，教材改变了传统的注入式写法，而是引导学生提出问题、分析问题，通过各种途径寻求答案，在解决问题的思路和科学方法上加强点播和引导。课本中有许多培养学生探究性学习能力的好素材，例如“细胞膜结构特性”、“生物进化的实质是什么”、“噬菌体侵染细菌的实验”等等。
现代生物进化理论的主要内容是在达尔文自然选择学说的基础上对原有理论进行修正、深入而发展起来的。这部分内容理论性较强，较抽象，学生不容易学习。“问题串”的设置可以化难为易。我是这样处理教材的：首先展示虎捕食的一个画面，让学生思考这样一个问题──虎适于生存的主要特征是什么？这些特征能永久保存吗？为什么？怎样能将这些特征保留下来？通过上述的问题串能很好激发学生学习的积极性，更重要的是上述问题激化了与学生们头脑中原有的关于达尔文自然选择学说观点的矛盾──环境选择了个体的表现型。在激化的矛盾中进行下列的内容：“可见研究虎的进化，仅研究个体的表现型是否与环境相适应是不够 ，还必须研究群体的基因组成的变化”。接下来引入种群的概念很轻松。
种群在繁衍的过程中，个体有新老交替，基因却世代相传，在此过程中子代的基因组成会不会发生改变呢？提出这样的问题使学生的思绪环环相扣。这时教师展示画面──蝗虫种群的部分个体，翅有灰色的（AA、Aa），也有绿色的（aa），草地的背景色彩是绿色的。让学生思考并讨论推测种群中A、a基因所占的数量比是否会发生改变？在讨论中大家各抒己见，一致认为会发生改变。然后利用课本中的思考与讨论──用数学方法讨论基因频率的变化，计算的结果却是亲子代之间的基因频率保持稳定不变，数学计算的结果与上述的推测相矛盾，学生一定相信数学方法的计算结果，如何解决这一矛盾呢？在重重疑惑中将学生的情绪带到了高潮，接下来分析数学计算的结果──为什么基因频率会代代保持不变。我们在计算中忽略了一些实际条件也就是说必须满足几个理想条件。这些理想条件中不发生基因突变、自然选择不起作用、所有的雌雄个体都能随机交配并产生后代这三点学生是可以分析出来的，其余两点需要教师的引导。最后总结在自然界中的种群不可能满足上述的五个理想条件，因此种群的基因频率一定会发生改变，生物一定会进化。这样就圆满地完成第1课时的教学目标──生物进化的实质是种群基因频率的变化。
三、追踪生物科学的历史轨迹，犹如置身其中，使学习得心应手
教材中较多地介绍了生物科学史的内容，特别是生物科学史的经典案例。例如，通过分析孟德尔豌豆杂交实验，体会假说-演绎法的研究思路和数学方法的应用；通过分析萨顿的假说，体会类比推理的方法；通过分析肺炎双球菌的转化实验和噬菌体的侵染实验再次体会科学的研究方法的重要性。细心推敲经典案例，使我们的教学能让学生感觉身临其中。
肺炎双球菌的转化实验由两部分组成：一是格里菲思的体内与艾弗里的体外实验。对格里菲思启发最大的是哪组实验？这组实验注射的菌是什么？实验结果是什么？S型菌不是已经杀死了吗？那么第四组中导致小鼠死亡的S型菌是哪来的？在一系列的问题串的引领下得出结论──加热杀死的S型菌体内有某种活性物质，促使转化。这种物质是S型菌体内的什么化学成分？是蛋白质吗？（利用模块1中学到的蛋白质的知识）艾弗里利用什么方法来证明DNA是而其它物质不是转化因子。既然艾弗里已经证明DNA是使R型菌产生稳定遗传变化的物质。科学家为什么还要做噬菌体侵染细菌的实验？赫尔希和蔡斯的实验与艾弗里的实验不论在实验材料、具体方法上都有很大的区别，但是他们为什么有共同的设计思路？他们选择噬菌体作为实验材料有什么优点？如何标记两组噬菌体？离心后用35S标记的一组感染实验，放射性同位素主要分布在上清液中；而用32P标记的一组实验，放射性同位素主要分布在试管的沉淀物中，这样的结果说明了什么问题？释放出的子代噬菌体可以检测到32P而检测不到32S又说明了什么？这样不仅开阔了学生的思路，又使学生学到了科学的实验方法。
四、让模型、课件服务于生物学教学
在模块2中减数分裂虽然是细胞水平上的内容，但很抽象，可以说是难点和重点。在课前我发动学生用硬纸板剪出两对同源染色体，一对大的、一对小的，每对染色体分别用红黄两种颜色来代表一个来自父方一个来自母方。这部分内容概念特别多，为了能将减数分裂的过程一气呵成，我将同源染色体的概念提在最前面。这个概念本身也很抽象，我从人的发育起点──受精卵开始引入，受精卵是由精子与卵细胞结合而来，精子带着父亲的染色体、卵细胞带着母亲的染色体，通过受精作用父亲与母亲的染色体汇合在一起，也就是说在我们每个人的身体里的每个细胞（包括精原、卵原细胞，他们也是由体细胞有丝分裂形成的）有一半的染色体来自父亲，另一半染色体来自母亲。减数分裂过程中最重要的变化出现在第一次分裂，在中期四分体的排列方式决定了将来形成的精子的染色体组成，怎样能将抽象的问题直观化，我让同桌的一个学生摆出四分体在赤道板上的排列方式，另一位学生摆出有丝分裂中期染色体在赤道板上的排列。在这种直观的比较中领会二者的区别。在操作中学生能提出四分体的不同排列方式，这为学习配子的多样性埋下了伏笔，化解了难点。在全部学完了减数分裂的内容后，利用课件重新展示了减数分裂的全过程，顺利地完成了本节课的教学内容。
在模块2中基因控制蛋白质的合成是分子水平的内容，在铺垫好了基本内容DNA与RNA的比较之后我也是利用课件直观形象地完成了本节课的内容。
五、充分挖掘教材资源
模块2中伴性遗传一节的内容教学难度不是很大。我是这样进行课堂教学的：先用课本中的资料分析──分析人类红绿色盲症，引导学生分析此遗传病的遗传方式，紧接着让学生写出人群中男性、女性各种色觉的基因型和表现型，在此得出人群中男性发病率高于女性这一特点；回过头来继续分析资料得出交叉遗传、隔代遗传这两个特点。仅仅用了课本中的一个资料分析引导学生完成了上述工作。抗维生素D佝偻病的遗传特点是在与红绿色盲的比较中由学生自己完成的。
以上只是自己教学的一点做法，应该说很不成熟，还需要在以后的教学中进一步创新。通过一年来的教学，我深深地感觉到教师的教学理念的更新是新课改成败的关键。刚开始无论是我们教师还是学生可能都不太适应，甚至觉得我认真讲了学生跟着学的教学效果还不错，但是只要我们把这一坐标找准，有心、用心地走下去，就能提高学生们的创新能力，培养出一批又一批的创新型人才。