高中《生物技術(shù)實(shí)踐》教學(xué)“做與導(dǎo)”的創(chuàng)新策略

1、.高中?生物技術(shù)理論?教學(xué)“做與導(dǎo)的創(chuàng)新策略“選修1生物技術(shù)理論是與消費(fèi)理論親密相關(guān)的一部分內(nèi)容,根本都需要實(shí)驗(yàn)操作,且每個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作都有難度,此外還關(guān)聯(lián)著一些其他方面的知識。因此這部分內(nèi)容教學(xué)難度大,學(xué)生的學(xué)習(xí)難度也很大。美國心理學(xué)家布魯納說:“學(xué)習(xí)的最好動機(jī),乃是對所學(xué)教材本身的興趣。為了更好地組織這部分內(nèi)容的教學(xué),筆者結(jié)合書本的“課題背景,恰當(dāng)?shù)匾雽φ{(diào)動學(xué)生探究的積極性起著非常重要的作用。筆者在“DNA的粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)中,采用如下方式引入:1953年,美國科學(xué)家沃森和英國克里克創(chuàng)造性地構(gòu)建出DNA的雙螺旋構(gòu)造模型?？茖W(xué)開展到今天,DNA作為絕大生物體內(nèi)的遺傳物質(zhì),已經(jīng)是眾所周知,科學(xué)

2、家從各種生物體內(nèi)成功地提取到了DNA。那么同學(xué)們有沒有興趣知道DNA到底是怎樣的物質(zhì)呢?通過這節(jié)課的實(shí)驗(yàn),我們將走近DNA,揭開DNA神秘的面紗,真切地感受DNA的存在。學(xué)生只有產(chǎn)生了強(qiáng)烈需要和濃重興趣的學(xué)習(xí)活動,才能有效地增進(jìn)開展,這樣的學(xué)習(xí)過程才是高效的、智慧的、靈動的。2 構(gòu)建互動課堂,培養(yǎng)學(xué)生探究才能2.1 “做中學(xué)?選修1·生物技術(shù)理論?是一門理論課程,要求老師組織學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作理論,進(jìn)展科學(xué)的探究活動,但并不意味著動手的同時(shí)不動腦,強(qiáng)調(diào)“做中學(xué),期望通過學(xué)生自己積極考慮,不斷提升學(xué)生的思維品質(zhì)。與所有其他生物課程的區(qū)別在于,每個(gè)課題都要求制作產(chǎn)品,且產(chǎn)品根本均為物

3、質(zhì)實(shí)體如葡萄酒、果醋、DNA、提純的血紅蛋白等,每個(gè)課題應(yīng)圍繞怎樣做、怎樣做得更好進(jìn)展。即使是科學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)如微生物的實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)也應(yīng)圍繞著“做進(jìn)展,即“學(xué)圍繞著“做。老師在教學(xué)中要擺脫傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣的影響,將“做擺在核心位置,讓學(xué)生在“做中體會科學(xué)探究的魅力。2.2 “做與導(dǎo)老師的“導(dǎo)在教學(xué)過程中擔(dān)當(dāng)了重要的角色,如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中將“做與“導(dǎo)有機(jī)結(jié)合,這其中很重要的是設(shè)計(jì)相關(guān)的教學(xué)問題。設(shè)計(jì)問題非常重要,問題設(shè)計(jì)得好,有利于學(xué)生深化考慮和討論,促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)活動的有效進(jìn)展;設(shè)計(jì)得不好,就有可能會使學(xué)習(xí)活動流于形式。對于學(xué)生而言,選修1的教學(xué)內(nèi)容以及學(xué)習(xí)方式是全新而陌生的,而且在學(xué)習(xí)的過程

4、當(dāng)中,遇到的問題肯定比較多而且棘手,因此本節(jié)課適于采用小組合作探究的方式教學(xué)。合作學(xué)習(xí)使學(xué)生在小組或團(tuán)隊(duì)中為了完成共同的任務(wù),而進(jìn)展明確的責(zé)任分工,從而進(jìn)展互助性學(xué)習(xí)。詳細(xì)施行過程如下:1 前期準(zhǔn)備。 分組準(zhǔn)備:前期的準(zhǔn)備工作主要是進(jìn)展分組。常見的分組方式是按照座位地點(diǎn)劃分,這樣的分組方式有利于學(xué)生互相交流,且操作簡便。弊端是各個(gè)組的學(xué)習(xí)情況、學(xué)生討論程度、才能不同,可能會出現(xiàn)各種問題。首先,有可能出現(xiàn)有的小組討論很劇烈,而另一組很沉悶,致使合作學(xué)習(xí)不平衡現(xiàn)象;其次,不利于對學(xué)習(xí)小組進(jìn)展考核。因此,筆者即按照學(xué)生學(xué)習(xí)情況、討論程度、才能不同進(jìn)展平衡劃分組。為了便于學(xué)生討論交流,在生物課堂上按照

5、新組就座,形成學(xué)習(xí)小組。一般以46組為宜每組的人數(shù)不宜太少,否那么不容易分工,也不宜太多,否那么討論比較困難。 教學(xué)準(zhǔn)備:教學(xué)準(zhǔn)備主要是指老師在上課前所需要完成的準(zhǔn)備工作,尤其是課堂上老師準(zhǔn)備讓學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)的前期準(zhǔn)備工作。主要包括教學(xué)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)材料、器具的準(zhǔn)備,每個(gè)環(huán)節(jié)都需要老師考慮周全。2 學(xué)習(xí)過程。 實(shí)驗(yàn)原理是一個(gè)實(shí)驗(yàn)的指揮棒,可以讓學(xué)生自主閱讀書本,在組內(nèi)加以匯總、歸納分析,為后面的自主進(jìn)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)打下根底。同時(shí)老師也要鼓勵學(xué)生提出一些小問題,培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑意識。設(shè)計(jì)根本思路是:利用DNA與RNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)等在物理和化學(xué)性質(zhì)方面的差異如不同物質(zhì)在溶解性,對酶、溫度、洗滌劑等的耐受

6、性等方面的差異,提取DNA,去除其他成分。 實(shí)驗(yàn)過程的引導(dǎo)是重頭戲。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,是以學(xué)生為主體完成的,各項(xiàng)教學(xué)活動主要都是在教學(xué)小組內(nèi)完成。但是在教學(xué)過程中,老師顯然不能是旁觀者,而要融入其中,否那么就無法對課堂進(jìn)展指導(dǎo)。老師的主要作用是通過設(shè)計(jì)一系列問題的方式引導(dǎo)學(xué)生去探究、閱讀、討論,并且負(fù)責(zé)答疑和引導(dǎo)。老師要引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn),不僅掌握某項(xiàng)詳細(xì)生物技術(shù),而且通過理論領(lǐng)悟科學(xué)研究的一般過程,將學(xué)生的自主性與老師的引導(dǎo)有機(jī)地交融,同時(shí)浸透科學(xué)方法的訓(xùn)練,表達(dá)對學(xué)生科學(xué)探究才能的全面培養(yǎng)。詳細(xì)引導(dǎo)過程如下: 實(shí)驗(yàn)材料的選擇。提供幾組實(shí)驗(yàn)材料:菜花、豬肝、雞血、精子、豌豆、香蕉、菠菜、洋

7、蔥、獼猴桃、魚卵、豬血。什么樣的實(shí)驗(yàn)材料合適提取DNA?你打算選用什么實(shí)驗(yàn)材料,理由是什么?你也可以同時(shí)用23種實(shí)驗(yàn)材料,最后比較哪種材料中DNA的含量更高。學(xué)生討論:但凡有DNA的生物都可以作為本實(shí)驗(yàn)提取DNA的材料,即菜花、豬肝、雞血、精子、卵子都可以。精子、卵子等中雖然有DNA,但精子、卵子的DNA含量和體細(xì)胞相比減半,提取到DNA含量相對減少,因此,可以選擇菜花、豬肝、雞血。雞血是最正確選擇。理由是菜花是植物,要得到DNA需要經(jīng)過研磨這道程序,豬肝組織塊也需要研磨。而雞血有以下優(yōu)點(diǎn):核DNA含量豐富;吸水易脹破。 血細(xì)胞液的制備。提供從市場上買來的雞血,讓學(xué)生考慮:取血過程如何解決凝血

8、問題?選用雞血好嗎,為什么?用什么方法得到血細(xì)胞液呢?學(xué)生討論結(jié)果:加抗凝劑如檸檬酸鈉解決凝血問題。雞血的DNA主要存在于血細(xì)胞中,而血漿中幾乎無DNA。因此,想方法把血漿去掉,得到的血細(xì)胞液中DNA含量就高了。離心或放冰箱冷藏靜置,除去上清液,即得雞血細(xì)胞液。 提取核物質(zhì)?？紤]:DNA存在于血細(xì)胞里,要得到DNA,得想方法讓DNA從細(xì)胞里釋放出來,有什么方法嗎?學(xué)生討論:方案一:用玻璃棒把細(xì)胞打碎?？梢栽谘?xì)胞里加蒸餾水,這樣血細(xì)胞被水脹破,同時(shí)用玻璃棒攪拌,DNA就釋放出來了。方案二:可以用洗滌劑把細(xì)胞膜瓦解的方法。在討論的根底上,老師引導(dǎo)學(xué)生嘗試用簡便,可行的方法來進(jìn)展提取核物質(zhì)這一步實(shí)

9、驗(yàn)。學(xué)生動手操作,老師巡視、質(zhì)疑:你覺得如今燒杯中有那些物質(zhì)了?有釋放出來的核物質(zhì)如DNA、蛋白質(zhì),還有破碎的膜碎片如何將它們別離呢?用紗布過濾,去濾液你覺得得到的濾液中可能含哪些物質(zhì)呢?老師引導(dǎo)學(xué)生,結(jié)合原理分析討論:除去了膜碎片等較大的雜質(zhì),濾液中應(yīng)該有DNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等物質(zhì)。如何進(jìn)一步分開它們呢?說出理由。學(xué)生討論:方案一:可以直接在濾液中加嫩肉粉,因?yàn)槟廴夥壑械牡鞍酌缚蓪V液中的蛋白質(zhì)分解而得到DNA。方案二:可以利用DNA在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度大,可析出蛋白質(zhì)的特點(diǎn),別離得到DNA。方案三:通過將溫度控制在6080,使蛋白質(zhì)變性而DNA不變性的特點(diǎn),別離得到DNA

10、。師:同學(xué)們說得很有道理,你可以選擇合適自己的簡便易行的方案操作。學(xué)生動手操作,老師及時(shí)指導(dǎo)。 溶解核內(nèi)DNA。師:在很多學(xué)生都想到了利用DNA在NaCl濾液中的溶解度別離DNA和其他物質(zhì)的根底上,假如你采用的也是該方法,如何從濃鹽中得到DNA呢?學(xué)生討論:DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最小;可直接在剛剛的濃鹽燒杯中加蒸餾水,降低DNA溶解度使DNA析出;可進(jìn)一步用紗布過濾,從紗布上得到DNA的黏稠物。師:你覺得加蒸餾水需要注意哪些方面?學(xué)生討論:蒸餾水不是越多越好。當(dāng)NaCl溶液到達(dá)0.14 mol/L時(shí),再加蒸餾水就會使析出的DNA又溶解了;為了保證得到DNA的量,要緩

11、慢加蒸餾水,待絲狀物不再析出,就要停頓加蒸餾水。師:同學(xué)們得到的絲狀物有的組多,有的組少,能分析一下原因嗎?哪些步驟的操作會影響到絲狀物集中?學(xué)生討論:可能是第一次加蒸餾水,沒有充分?jǐn)嚢枳尲?xì)胞破裂;過濾操作不標(biāo)準(zhǔn),損失了DNA;第二次加蒸餾水時(shí)沒有控制好,過少或過多;玻璃棒攪拌的力度過大,將DNA打碎了。老師總結(jié):每一步都是影響實(shí)驗(yàn)失敗的因素,同學(xué)們一定要認(rèn)真分析,注意操作的原理及其本卷須知,把握好細(xì)節(jié),才能走向成功。進(jìn)一步質(zhì)疑:成功得到絲狀物的小組同學(xué)認(rèn)真考慮,此時(shí)的絲狀物不是很純潔,如何進(jìn)一步提純呢?冷酒精對析出DNA作用大嗎?學(xué)生討論:DNA不溶于體積分?jǐn)?shù)為95%的冷酒精。為了到達(dá)進(jìn)一步

12、提純的目的,還要把絲狀物用2 mol/L的NaCl先溶解,進(jìn)展過濾,再采用剛剛的方法即可;冷酒精加速了DNA的析出,進(jìn)步了效率。學(xué)生動手操作,在操作中及時(shí)反思實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),同時(shí)老師鼓勵學(xué)生自主研習(xí)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。此外,教材還有大量的旁欄問題,大多是引導(dǎo)學(xué)生考慮“應(yīng)該怎樣做以及“為什么要這樣做的,老師要靈敏應(yīng)用。3 評價(jià)總結(jié)及批判性研究。?必修·生物技術(shù)理論?要求學(xué)生積極參與探究的全過程,評價(jià)主要包括:學(xué)習(xí)的積極性和態(tài)度、課堂教學(xué)的參與程度、操作的認(rèn)真性和參與程度、實(shí)驗(yàn)成果的展示,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成情況、方法改進(jìn)等方面。如何對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)展合理評價(jià),在教學(xué)理論中,老師應(yīng)根據(jù)實(shí)際情形確定準(zhǔn)確

13、和可操作的評價(jià)體系。就DNA粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)是一個(gè)定量分析定性檢測實(shí)驗(yàn)。其生化實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性決定了學(xué)生必須對該實(shí)驗(yàn)的操作要點(diǎn)和詳細(xì)步驟作出必要的歸納總結(jié),才能對實(shí)驗(yàn)流程作一個(gè)整體把握。老師應(yīng)鼓勵學(xué)生積極開拓思維,從不同的研究角度大膽地進(jìn)展創(chuàng)新研究,讓學(xué)生在評判諸如選材的優(yōu)劣、操作的繁簡、實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)、失敗的原因分析等方面問題的過程中,愉快而輕松地學(xué)習(xí)。學(xué)生在小組討論后,將本節(jié)課的收獲總結(jié)如下: 一個(gè)目的:在體驗(yàn)科學(xué)思維的過程中提取和鑒定DNA。 兩次用蒸餾水:蒸餾水破膜提取核物質(zhì)和蒸餾水稀釋析出DNA。 三次過濾:過濾核外物質(zhì),過濾DNA核蛋白,過濾DNA。 四個(gè):DNA提取,設(shè)計(jì)思路,科學(xué)思維和

14、研究性學(xué)習(xí)。通過研究性學(xué)習(xí),學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、處理問題的過程中,能不斷領(lǐng)悟科學(xué)思想和掌握科學(xué)方法,并以極大的探究樂趣主動地去探究生命的奧秘。 五次攪拌:第1步同方向加力攪拌,第3、5、7步同方向輕緩攪拌。 六種溶液:主要有檸檬酸鈉液、酒精液、二苯胺液、甲基綠液、0.015 mol/L和2 mol/LNaCl溶液。 七種探究形式:本實(shí)驗(yàn)可嘗試性拓展為探究性實(shí)驗(yàn)。改型后主要參考課題有: 探究使用雞的不同組織材料進(jìn)展實(shí)驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)效果。 探究蒸餾水量引起的雞血細(xì)胞在不同低滲狀態(tài)下的破裂程度。 探究DNA在不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)氯化鈉溶液中的溶解度并繪出曲線圖。 探究DNA鑒定過程中不同水浴溫度對顯色的影

15、響。 探究沉淀DNA時(shí)不同溫度的酒精對沉淀量的影響。 探究過濾過程中紗布層數(shù)對最終提取物量的影響。 探究使用玻璃燒杯、試管與使用塑料制品對DNA提取量的影響。 八個(gè)步驟:提取過濾溶解過濾再溶解再過濾提純鑒定。4 教學(xué)反思通過“做與“導(dǎo)可以鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問題的才能,縮小理論與理論的間隔 。與必修教材中片斷式的探究活動相比,課題展現(xiàn)的是更加真實(shí)、豐富和完好的科學(xué)探究情境。學(xué)生擁有選擇課題,理解、分析背景知識,理順研究思路,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程,標(biāo)準(zhǔn)操作到評價(jià)結(jié)果的獨(dú)立自主權(quán)。又由于課題最終需要獲取某項(xiàng)“產(chǎn)品,因此使學(xué)習(xí)具有實(shí)戰(zhàn)演練的性質(zhì)。此教學(xué)方式有助于學(xué)生構(gòu)建綜合的知識體系。課題的構(gòu)建基于詳細(xì)問題的解決,而問題的解決方法往往是泛學(xué)科的,這就促使學(xué)生各方面的知識以解決問題為核心,產(chǎn)生互相聯(lián)絡(luò)。例如,該實(shí)驗(yàn)中就涉及到許多物理和化學(xué)知識的應(yīng)用。此教學(xué)方式有助于學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)習(xí)慣。課題的完成要求學(xué)生針對問題,自學(xué)相關(guān)知識,運(yùn)用科學(xué)方法,遵循根本的原那么和要求,做出實(shí)驗(yàn)決策,并最終消費(fèi)出“產(chǎn)品。這一過程可以培養(yǎng)學(xué)生的自