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关键词:动物遗传学;教学实践;教学质量
中图分类号 G642.0 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2014)06-133-03
《动物遗传学》是动物科学等相关生物专业的一门重要的专业基础课程,主要学习内容包括遗传学基本定律―孟德尔的分离定律和自由组合定律以及摩尔根的连锁互换定律,遗传的染色体理论,遗传的重要物质核酸的结构与功能,群体遗传结构中基因频率与基因型频率的概念以及遗传平衡定律Hardy-Weinberg平衡理论、影响平衡的各种因素:选择、迁移、突变、遗传漂变等,数量性状的概念与主要遗传参数遗传力、遗传相关和重复力的概念及计算方法[1]。目的是让学生了解遗传学的发展历史,掌握遗传学的基本知识和基本理论,理解分子遗传学的基本原理与研究方法,为后续课程的学习奠定基础。
动物遗传学在学习过程中具有较强的理论性、逻辑性,并且相对抽象,属于畜牧专业中比较难学的一门课程。随着高校教育教学改革的不断深入以及素质教育的推进,课堂理论较实验课程较少并且不断压缩,已经由课程初始设置的125学时减少到目前的50学时,甚至是44学时。压缩理论课时,学生普遍反映遗传学课程的教学内容较多、时间较为紧张、知识面跨度大、学习难度大,并且在学习的过程中经常产生抵触的情绪,给教学工作带来较多的困难。因此,在教学过程中,基于以学生为本的教学思想,应积极改进遗传学教学法,并且重点培养学生学习遗传学的兴趣,调动学生的学习积极性和主动性,这对于提高遗传学教学效果,培养学生的综合素质具有十分重要的意义。采取何种教学方法,如何提高其教学效果,值得深入探讨。
1 培养学生对动物遗传学的学习兴趣,充分发挥学生主体作用
兴趣才是最好的老师,它能有效地诱发和强化学习动力。单单靠一块黑板和一本教材传授、笼统地灌输知识,势必会降低学生对课程的学习兴趣,并且直接影响学习的效果。绪论作为第一节课,是教师宏观的对学生介绍一门课的方向,并且是与学生的第一次接触,教师自身的水平、性格、态度、言语表达、情感、穿着等都会给学生留下较为深刻的印象。在绪论课上,可精选一些典型的遗传学学史事例,一些在遗传学领域中作出较为重要贡献的历史人物事迹,在当前医学、生物技术等领域的应用与遗传学相关并且所起到的至关重要的作用的事例,充分展示课程的重要性,在学生了解遗传学的建立与发展的同时,进而使学生学习兴趣得到提升。
2 采用多媒体教学,展示更多的研究信息
对于遗传学的学习,教授的引导、启发、推理以及学生的想象占据了大部分内容。在教学实践中,教授过程应运用生动的语言,教师应充当引导者和组织者的角色,充分发挥其引导作用激发学生对遗传学的学习兴趣。在有丝分裂、减数分裂、基因表达调控等内容教学过程中,应该将教学内容与实际生活充分地联系起来。把多媒体辅助教学、动画及图像结合起来激发学生强烈的学习兴趣,有利于学生对知识点形成较为直观地形象理解。以学生为主体,通过照片、视频等媒体为辅助,生动形象的介绍学习内容,建立学生对知识点的直观理解,使学生对其产生新鲜感并成为对认知过程形成主体意识的主动构建者。在学生心理方面,随着时间的推移,学生对学习的新鲜感会逐渐减弱并且产生微妙的变化,这种变化表现在学习态度以及行为方面。从教师角度来看,如果单纯利用视听媒体的优势不断地向学生灌输知识和信息,只是依托媒体照本宣科,势必成为另一种形式的“满堂灌”;追求“直观”也不能限制学生想象、思考的空间而迟滞抽象思维的发展。因此在利用多媒体教学的过程中,应当把启发式教学的思想预先注入媒体的图像、视听造型及媒体的组合之中,确定启发式精讲与媒体的启发式展示相结合的教学策略。
3 对于不同的章节,应采取不同的授课方式
采取题海战术在遗传学的教学实践中是不可取的。例如遗传的三大定律、染色体数目及结构变异等不需要死记硬背,教师应通过鼓励学生多做习题或者上习题课的方法来掌握。在布置习题的过程中,应有针对性地选择一些典型的习题并重点说明。在批改学生作业的过程中,要发现学生的问题所在,对习题进行深入地解析,使学生可以牢固地掌握所学内容。
4 增设讨论课,提高学生的分析与总结能力
遗传学内容抽象,不易掌握。在教学过程中常出现有些学生可以理解,有些学生一知半解的现象,应充分对某些学习内容开展一些必要的课堂即兴讨论,增加学生的学习兴趣。例如在有丝分裂、减数分裂、遗传学的三大遗传规律教学中,针对处于不同时期及染色体在分裂过程中的动态变化规律和对某些概念点的实质的联系、区别,在细胞核遗传、细胞至遗传以及母性影响的区别和联系,还有一些较为典型的F因子、Fc因子及Hfr区别和相互影响,这些都可以作为课堂上较为典型的问题进行提问和讨论。如有必要可将其作为一次课后作业让学生充分思考。在经过充分的讨论及课后的静心思考后,可由学生自主理清思路并且以小论文的形式提交作业或者以讨论形式在下一节课堂上进行专门的讨论。这种形式[2]可充分改变由教师一个人形成的主讲式课堂,并不是从一个教师的角度去理解问题,而是从学生个人的角度去学习理解。这种穿插式的讨论和教学方法会使学生对遗传学的学习兴趣增加并且对知识体系产生深入地认识,提高了自主学习性,并使学生的总结能力、分析能力得到提高。教师在教学中可以组织学生各抒己见、自由地表达对问题的观点,教师可适当的引导和提问,让学生相互质疑、相互补充等从中得出结论,然后教师对所得出结论进行点评。值得一提的是,在教学过程中,教师要善于发现并且捕捉到学生的闪光点,对不同水平的学生给予适当的评价和鼓励,使学生保持着一种积极好学的心态,充分发挥以学生为主体的作用。
5 精心准备遗传学的实验课
遗传学在农业、医学、环境污染治理、生物多样性的保护等方面具有重要作用,而实验教学是不可分割的重要部分[3]。实验教学在育人方面有其独特作用,不仅可以授人以知识和技术,培养学生的动手能力与分析问题、解决问题的能力,而且能够影响人的世界观、正确的思维方法和严谨的工作作风。实验室是实验教学的主要场所,而实验教学又是培养有创新思维、创新能力人才的最佳途径。在遗传学课程的安排中,实验课占了1/3~1/4。实验课不仅能激发学生的求知欲,而且能加深学生对所学理论知识的理解,锻炼学生的实验操作技能,有助于提高学生观察、思维、分析和创新等方面的能力。
随着遗传学的发展,仅仅停留在以果蝇为材料的实验方法上,远远无法满足学生的需要。可以结合生物科学目前发展的趋势,为学生开展一些分子生物学的实验,例如DNA的提取、基因克隆、DNA测序、转基因等等,让学生对当前的实验技术有所了解[4]。这不仅能够激起学生学习的兴趣,还有利于培养学生进一步在生物科学领域深造的欲望。
6 培养学生的信息素质和自学能力
教师的教学体系应该与时俱进,要利用网络的生物资源对学科的发展前沿进行适当的调整和数据库共享,对网络资源的应用和对课堂教学的引入都极大的利于学生在对遗传学课程学习知识体系的扩展、更新和学生自学能力、自身素质的提升。
随着遗传学的快速发展,遗传学在教学中的缺陷表现为教材内容的滞后性,因此产生在学习中对课本获取知识的不足。但网络的信息资源的数据共享便可弥补这一缺陷,因此为教学构建了一个较为便捷的平台。教师在教学过程中可采取由学生提出关键词、教师总结的方法,让学生进行网络查询,使网络与课本相结合,自主了解最新的研究成果和研究进程,有助对学生积累信息的能力和自主学习的能力的提升,并且可以对所学的内容有所巩固,开阔学生的专业知识视野。
7 多做习题,熟练掌握各种遗传规律
世界是多姿多彩的,性状的遗传也是非常复杂的。如果在教学中缺乏实习、加上实验条件的限制,没有接触各种遗传现象的机会,则可以通过做各种各样的习题来弥补。如为学生出各种各样的习题,每讲过一段以后,可进行一次习题课的讲解,最后再做一次综合练习。让学生从各种各样的习题中发现、掌握各种各样的遗传现象和遗传规律,从中摸索分析问题,解决问题的方法。
8 提高自身的语言表达水平
有人说教师的语言如钥匙,能打开学生心灵的窗户。好的教师语言是教师从事教育、教学工作必备的条件。教师语言水平的高低,直接影响到教学效果和教学质量的优劣[5]。作为一个合格的人民教师,必须不断地提高自己的语言表达水平,尽量使自己的语言幽默诙谐。苏联作家斯维洛夫说:“教育家最主要的也是第一位的助手是幽默。”一个概念,讲授时有无幽默感,表达效果就不大一样。幽默能引起学生的兴趣,加深学生的理解和记忆。趣味性一般指教学语言生动形象、富于情趣。教学语言的趣味性也是教育教学成败的重要条件之一。
9 结语
以上是对遗传学教学中的体会作了一些总结和探讨,如何采用不同的教学方式教学手段和网络资源,提高学生的学习积极性和主动性,从而提高教学的效率与质量,是一项非常艰巨的任务,还有待于在教学实践中逐渐探索和研究。
参考文献
[1]胡文明,徐翠莲.探讨遗传学教学方法 提高学生学习效果[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2010(05):95-96.
[2]刘金文,曹宁,余丽芸,等.遗传学实验教学改革初探[J].安徽农学通报(上半月刊),2012,(23):177-179.
[3]王林生,张雅莉,王彬.本科遗传学教学内容与方法探讨[J].高教论坛,2010,(09):22-24.
【关键词】遗传学 实验教学 探索
【基金项目】毕节学院科学研究基金(院科合字G2012011号)。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)05-0240-02
遗传学是重点研究生物的遗传及变异的一门体系非常完整、飞速发展的理论科学(分子遗传、基因工程、分子标记以及杂种优势的研究达到日新月异),在生命本质的探索、整个生物科学的发展过程中有着重大的作用,是整个生物工程类与生物科学类等各专业的专业核心课程,在这些专业的本科教学大纲及计划中占有极为重要的地位;同时也是生活中最为紧密的一门实践性很强的科学,例如在动植物的新品种选育和良种的繁育、人类的疾病预防等方面具有很强的指导作用[1-5]。遗传学理论课程需要通过该课程的实验实践过程来验证,因此,遗传学实验课程也是遗传学课程的重点实践性教学环节。而遗传学实验课程最主要的是学生在掌握理解遗传学实验技术和遗传分析的基本方法的基础上,让学生的分析与解决问题的能力不断提高;同时,也让学生对遗传学无论是在工业、农业、医学等诸多领域的应用推广方面得以掌握,更重要的是可以利用遗传学实验不断探索物种的起源与进化。但在实际的实验教学过程中,仍然会存在诸多问题,因此,本研究就如何更优化遗传学实验教学以及怎样才能更合理高效地培养学生的创新能力进行了分析,并提出一些建议。
1.实验教学的内容与方法
1.1传统的实验教学内容与方法
传统的遗传学实验教学多为验证性的实验,而且大部分都是传统的方式方法,基本上与现代的遗传很少甚至没有挂钩,在当今现代遗传为重点研究对象,且分子研究日新月异的状况下,如果不加以这方面的理解与掌握,很难跟上现代化的步伐。
传统的遗传学实验包括有:孟德尔的豌豆杂交实验、洋葱根尖的减数分裂、蚕豆根尖的有丝分裂等主要为验证性实验,优点在于可以及时的把遗传学理论知识与实践有机的相结合,同时存在着实验内容相对于理论较为充分,很机械的实验,这种实验不能拓展学生的思维,更没有创新的想法。在整个实验教学过程中,始终围绕先由任课教师对实验目的、实验原理、实验材料、方法与步骤、实验注意事项等进行介绍,然后由学生根据教师提供的实验材料,按照教师提供的实验内容、实验方法进行逐一的理论验证,整个过程显得呆板机械化。
而且,即使学生对实验过程已经有了较为详细的了解,但多数教师仍在不断地进行监督与指导,这样很难体现出学生学习实验课程的积极性,在大多数实验过程中照本宣科、敷衍了事的完成实验,根本没有学会怎样去探索实验问题,分析实验机理,这使得实验教学不能对相应的理论课程发挥重要的辅助效果。
1.2 如何提高遗传学实验教学
为更好地发挥学生的创新能力和对实验课程的兴趣最佳化,我们很有必要对遗传学实验课程的教学内容以及教学方法进行适应该校本科生的一些方法与措施,要因地制宜,因材施教的准则来进行遗传学实验的改革。
在实验教学的内容中:可以把基础实验技术、基础验证实验、设计性实验以及综合实验有机结合在一起作为整个遗传学教学过程中的内容。在遗传学实验教学方法过程中:需要不同的实验采用不同的教学方法,致使学生能通过该实验课程进行主动分析理解问题,达到在现实生活中能解决相应的问题。
1.2.1 基本的实验技术及基础实验
基本的实验技术也即是基础的实验技术,包括显微镜的使用方法、实验室常用药品的配置,实验器材的洗涤方法等,这是实验课必备的,所以要求每个学生必须掌握的技能。
基础性验证性实验,主要是以遗传学中经典实验和观察性实验为主,主要是培养学生的基本实验操作以及学生观察能力的培养,目的是用于课堂理论知识的巩固,如孟德尔的豌豆杂交实验,洋葱的减数分裂以及蚕豆的有丝分裂等实验,但这种验证性实验不能调动学生的积极思维,因此,实验课显得枯燥。假如我们尝试性的把验证性实验转变为探索性实验,其教学效果就会显得截然不同。首先,让学生在课前预习实验,上课教师提出部分问题让学生进行思考,再对本次实验的要点及注意事项进行说明,把更多的实践留给学生进行动手操作,再通过相互讨论的方式来解决实验中所出现的问题,最后教师对本次实验课程进行总结。
1.2.2 综合性实验
综合性实验主要是针对果蝇的生活史及单因子杂交、染色体特征的观察等这类实验,是以基本的实验技术以及基础的实验验证的技能相结合的,变单一的实验观察的方法与野外的观测相结合的方法,把传统的染色体核型实验与野外的观察实验相结合的综合实验。先通过学生在野外观察果蝇的生活史,包括卵、幼虫、蛹、成虫的整个过程,让后在结合该特征,在进行果蝇的单因子杂交,首先确定杂交亲本,挑选出雌蝇,然后进行正反交杂交组合,最后把所形成的卵进行生活史与野外观察的对比。这样通过综合性实验,不但让学生掌握了果蝇实验的基础知识,也了解了果蝇的单因子杂交实验,同时让学生了解了孟德尔的分离定律,即是一对基因在杂合状态下互不影响,各自保持相对的独立性,而在形成配子时,就互相分开,并按原样分配到不同的配子中去。更为摩尔根的连锁定律的理解打下了基础。
1.2.3设计性实验
设计性实验也即是探索性实验,是建立在基础性实验和综合性实验的基础之上。只有学生具备一定的遗传学基础知识的掌握、以及基础的遗传学实验操作技能的基础上,才能设计实验方案,在进行野外和实验室相结合的方式完成。通过设计性实验可以培养学生的发现、分析、解决问题的能力,同时也培养了学生的科研创新能力,为学生将来科研之路发展打下了坚实的基础。
2.考核手段与方法
与理论教学相比较而言,实验教学具有实践性、直观性和综合性等特点,在当今提倡综合能力培养的教育条件下,学生的实际动手能力显得尤为重要。但大多数实验教学都是敷衍了事,学生通常不是带着问题做实验,只知道按部就班。为了更好地把遗传学实验课程开好,根据遗传学实验和本校的学生条件,在此,对遗传学实验课程的考核提出如下建议。
2.1 平时成绩的计算
每次实验课平时成绩占整个期末成绩相当的比例,实验课程中实验过程显得尤为重要,因此,实验课程的成绩不单指实验报告的成绩,而是由实验的预习情况、实验的操作过程、问题地解决和发现能力以及实验报告这些方面组成。只有通过以上几方面的考核考查,才能体现出实验成绩的科学性,特别是在实验开始时问题的提出,不仅可以检查到学生的预习情况,而且可以扩散学生的思维方式。
2.2 实验成绩计算方式
不同的实验内容,实验成绩的计算也是不同的,这就要求教师在计算时要科学、灵活,不能以一成不变的方式对待不同的实验内容。在基础性实验过程中,学生的具体操作非常重要,那么实验成绩可以侧重为实验仪器的使用方法和实验方法的熟悉程度;其次是提问检查学生是否按照要求或根据问题进行预习,最后是学生实验完成后在结合实验结果及过程进行提问,达到学生积极学习和解决问题的能力。而对于综合性实验和设计性实验,实验成绩可以侧重点看学生的创新能力和是否具有独立完成实验的能力而定,其次是实验报告。
2.3 期终实验的考核及计算
经过一学期的实验课程的教学,对学生进行一个综合评价。根据遗传学实验课程的内容,可以进行卷面答题与实际操作相结合的方式,也可以根据实验的内容进行野外和室内相结合的考核方式,学生自由组合,自己选题进行实验。教师在根据学生的完成情况给予相应的成绩。
实验成绩为独立的一门课程成绩,不在与理论课融为一次成绩,这样使得学生对待实验课程的态度更为端正、更为积极。
参考文献:
[1]王金发,戚康标,何炎明.遗传学实验教程[M].高等教育出版社.2007
[2]赵寿元和乔守怡主编,现代遗传学[M].高等教育出版社,2001
[3]杨业华,普通遗传学[M].高教出版社,2004
关键词:遗传学 教学改革 生物教学
遗传学是生物学的重要组成部分,也是高中生物学教学中的重点和难点内容。如何编好这部分教材,深入浅出地向学生传授遗传学知识,是许多生物学教育工作者致力于探索的课题。本文拟结合近期的教学实践和对几本较新版的美国高中生物教材的初步研究,从以下几个方面谈谈对新编高中生物必修教材中遗传学部分编写的一些想法。
一、教材体系的编排
现行高中生物必修教材中,第五章讲授《遗传和变异》。首先讲述现代分子遗传学的基础知识,即基因的本质、复制和表达,然后介绍孟德尔的经典遗传学工作,即分离规律和自由组合规律,用现代遗传学理论分析这两个遗传规律的实质。有人对这种编排体系提出了不同看法,认为应该参照高等学校教材《遗传学》的编写顺序,遵循遗传学的发展史,先介绍孟德尔的经典遗传学,再讲述现代分子遗传学,这样才更符合人们的认知规律,有助于学生了解科学家研究问题的思路和方法,有利于培养学生探索性思维的能力。
中学生物教学在培养目标和课程设置等许多方面与大学教学不同。大学教育培养的是高层次的专业人才。在大学里,《遗传学》专业课常常开设一年的时间,讲授的内容非常深。而高中生物必修课是为高中生将来就业或继续深造打基础的,讲述的是最基本的生物学知识。遗传学的内容作为高中生物课的一个组成部分,所占课时数非常有限,一般只讲授十几个课时。因此,我们在考虑教材体系的编排时,要认真研究教学大纲的要求和高中学生的年龄特点,按最有利于学生有效地获取知识的方式进行教材体系的编排。ト绻教材先讲述孟德尔的工作,用孟德尔假设的“遗传因子”来解释遗传规律,那么在讲述了基因的本质之后,还得用现代遗传学的“基因”概念从分子水平再次进行解释,才能给学生一个完整的、迄今为止人们所获得的对遗传规律实质的认识。但是第二次的解释由于受课时和学生的接受能力等因素的制约,难以在问题的实质上比第一次解释得更深刻,从而不可避免地导致了知识的简单重复。现行教材在揭示遗传规律的实质时,因为已经有了现代分子遗传学的知识做基础,所以给学生介绍的是这一领域的许多科学家多年来研究成果的经验总结,为学生高效地获取前人智慧的精华创造了条件。
由此可见,新编高中生物必修教材中遗传学部分的内容编排还是应该以现行高中生物必修教材的体系为基本框架,在新颁布的高中生物教学大纲的指导下做适当的改革和调整,不宜做大的改动。
二、教材内容的选取
教材内容的选取是否适当,是影响教材质量的重要因素之一。一部高质量的教材,其教学内容必须符合党和国家的方针政策,符合教学大纲规定的各项要求,适应培养21世纪我国社会主义现代化建设的各类人才的需要。因此,我们在确定高中生物必修教材的内容时,需要考虑下面几个问题。
(一)教材内容要进一步加强思想教育,把科学性和思想性更好地统一起来
思想教育切忌空谈泛论、牵强附会和简单说教,而应渗透在具体的教材内容中,结合生物学基础知识的讲述,认真地向学生进行辩证唯物主义观点和爱国主义思想教育。例如,现行教材在讲述DNA是遗传物质的证据时,介绍了噬菌体侵染细菌的实验,这个实验有力地证明了DNA是遗传物质,但美中不足的是,它在证明染色体的另一个重要组分蛋白质不是遗传物质上,似乎显得说服力不够。如果新编教材从论证是否两个方面来说明问题,必将有助于学生辩证唯物主义世界观的形成和严谨的科学思维方法的掌握。又如,我国在遗传育种方面硕果累累,如果在教材中多介绍一些我国科研人员的工作,对培养学生的爱国主义精神是很有好处的。
(二)从21世纪对高素质人才的需要出发,认真选取传统的和现代的生物科学基础知识
生物课程是普通高中开设的一门学科类基础课程,因此,新编高中生物必修教材在精选基础知识时,应该适当充实一些有关生物科学新进展的内容。美国教材比较注意知识的更新,以遗传学部分为例,《现代生物学》中介绍了“人类遗传学”、“基因表达的调控”、“人工育种”和“基因操作”。《生物学》和《生物学研究生命的科学》中都介绍了“基因表达的调控”、“人类遗传病”和“遗传工程”,这些内容都是近些年来生物科学前沿领域取得的新成果。根据我国普通高中生物必修课设置的情况,新内容不宜增加得太多,应该精选一些与学生将来参加现代生产和进入现代生活关系最密切的知识。例如,随着生活水平的提高,人们越来越重视改善人口质量,人口质量的改善要从胚胎时期抓起,胚胎时期的遗传病诊断和治疗是贯彻我国的优生政策、提高人口素质的重要措施之一,因此,新编教材的遗传学部分应该像高中生物教学大纲的规定那样,增加“人类遗传病和优生”的内容。
关键词:教学改革 学习兴趣 遗传学
由于我国当前的教育体制,学生在升学考试制度的指挥棒下,考什么学什么,主、副科的划分也是以是否高考做界线。在这种情况下,中学生物教学陷入困境。相比之下,初中生物课境况好些,大量的实验可以激发学生的兴趣。而高中生物理论性较强,概念较抽象。学生很难做到在繁重的学习压力中抽出时间去考虑生物学的问题。因此我认为高中生物教学亟待改革。
一、教材体系的编排
现行高中生物必修教材中,第五章讲授《遗传和变异》。首先讲述现代分子遗传学的基础知识,即基因的本质、复制和表达,然后介绍孟德尔的经典遗传学工作,即分离规律和自由组合规律,用现代遗传学理论分析这两个遗传规律的实质。有人对这种编排体系提出了不同看法,认为应该参照高等学校教材《遗传学》的编写顺序,遵循遗传学的发展史,先介绍孟德尔的经典遗传学,再讲述现代分子遗传学,这样才更符合人们的认知规律,有助于学生了解科学家研究问题的思路和方法,有利于培养学生探索性思维的能力。中学生物教学在培养目标和课程设置等许多方面与大学教学不同。大学教育培养的是高层次的专业人才。在大学里,《遗传学》专业课常常开设一年的时间,讲授的内容非常深。而高中生物必修课是为高中生将来就业或继续深造打基础的,讲述的是最基本的生物学知识。遗传学的内容作为高中生物课的一个组成部分,所占课时数非常有限,一般只讲授十几个课时。
因此,在考虑教材体系的编排时,要认真研究教学大纲的要求和高中学生的年龄特点,按最有利于学生有效地获取知识的方式进行教材体系的编排。如果教材先讲述孟德尔的工作,用孟德尔假设的“遗传因子”来解释遗传规律,那么在讲述了基因的本质之后,还得用现代遗传学的“基因”概念从分子水平再次进行解释,才能给学生一个完整的、迄今为止人们所获得的对遗传规律实质的认识。但是第二次的解释由于受课时和学生的接受能力等因素的制约,难以在问题的实质上比第一次解释得更深刻,从而不可避免地导致了知识的简单重复。现行教材在揭示遗传规律的实质时,因为已经有了现代分子遗传学的知识做基础,所以给学生介绍的是这一领域的许多科学家多年来研究成果的经验总结,为学生高效地获取前人智慧的精华创造了条件。由此可见,新编高中生物必修教材中遗传学部分的内容编排还是应该以现行高中生物必修教材的体系为基本框架,在新颁布的高中生物教学大纲的指导下做适当的改革和调整,不宜做大的改动。
二、教材内容的选取
教材内容的选取是否适当,是影响教材质量的重要因素之一。一部高质量的教材,其教学内容必须符合党和国家的方针政策,符合教学大纲规定的各项要求,适应培养21世纪我国社会主义现代化建设的各类人才的需要。因此,在确定高中生物必修教材的内容时,需要考虑下面几个问题。
1.教材内容要进一步加强思想教育,把科学性和思想性更好地统一起来。思想教育切忌空谈泛论,而应渗透在具体的教材内容中,结合生物学基础知识的讲述,认真地向学生进行辩证唯物主义观点和爱国主义思想教育。例如,现行教材在讲述DNA是遗传物质的证据时,介绍了噬菌体侵染细菌的实验,这个实验有力地证明了DNA是遗传物质,但美中不足的是,它在证明染色体的另一个重要组分蛋白质不是遗传物质上,似乎显得说服力不够。如果新编教材从论证是否两个方面来说明问题,必将有助于学生辩证唯物主义世界观的形成和严谨的科学思维方法的掌握。
2.从21世纪对高素质人才的需要出发,认真选取传统的和现代的生物科学基础知识。生物课程是普通高中开设的一门学科类基础课程,因此,新编高中生物必修教材在精选基础知识时,应该适当充实一些有关生物科学新进展的内容。美国教材比较注意知识的更新,以遗传学部分为例,《现代生物学》中介绍了“人类遗传学”、“基因表达的调控”、“人工育种”和“基因操作”。《生物学》和《生物学口研究生命的科学》中都介绍了“基因表达的调控”、“人类遗传病”和“遗传工程”,这些内容都是近些年来生物科学前沿领域取得的新成果。根据我国普通高中生物必修课设置的情况,新内容不宜增加得太多,应该精选一些与学生将来参加现代生产和进入现代生活关系最密切的知识。例如,随着生活水平的提高,人们越来越重视改善人口质量,人口质量的改善要从胚胎时期抓起,胚胎时期的遗传病诊断和治疗是贯彻我国的优生政策、提高人口素质的重要措施之一。因此,新编教材的遗传学部分应该像高中生物教学大纲的规定那样,增加“人类遗传病和优生”的内容。
3.教材内容必须做到理论联系实际。生物学是一门与人类的生产和生活关系非常密切的自然科学,它从生产实践和科学实验中产生和发展,又广泛运用于生产和生活实践。贯彻好理论联系实际的原则,是编好中学生物课本的关键之一。教材内容中知识与生产、社会的联系不仅是对生物学科的要求,也是国际理科教学改革的新趋势。当代科学技术的发展突飞猛进,并且日益渗透到社会的各个方面。为了适应现代社会发展的需要,一些发达国家的理科教育在改革中形成了科学、技术和社会教育模式。各科教学都注重了基础知识的传授和能力的培养,把学科的教学与科学、技术在社会生产、社会生活中的应用结合起来,使学生不仅有各学科较深的基础知识,而且有广博的 STS方面的知识和能力。
【关键词】豌豆 杂交实验 假设解释 验证 定理
高中生物遗传学的遗传规律部分主要学习的是孟德尔遗传基本规律――基因分离定律和基因自由组合定律。孟德尔是通过豌豆的杂交试验的观察思考、分析、假设、推理、演绎得出了这两个定律。现在笔者就孟德尔探究探究基因分离定律的过程,结合现代遗传学进行整理,分析、予以再现。孟德尔是通过豌豆的一对相对性状(由一对遗传因子控制)的杂交试验的探究,提出了基因分离规律。
1 实验过程及提出问题
1.1 实验过程。
P×P(正交反交任意)
杂交方法:①P在开花前彻底去雄,但不能影响雌蕊,并套袋。②收受P的花粉。③人工授粉再套袋。
F1 实验结果①:观察统计F1的表现型及比例
自交方法:豌豆的自然授粉就是自交。
F2 实验结果②:观察统计F2的表现型及比例
1.2 观察分析实验提出问题:孟德尔多次选取了不同对的相对性状进行了豌豆的一对相对性状的杂交试验(每次只观察一对相对性状)发现结果①和结果②都一致,即结果①F1总是100%的表现为一对相对性状中的一种表现,(孟德尔将其定义为显性,没有表现出的另一性状定义为隐性)结果②:F2总是出现接近3:1的性状分离比例(3显性:1隐性)。
所以孟德尔认为这组实验结果不是偶然的,而是有一定的必然性,于是他提出了问题,豌豆的一对相对性状的杂交实验结果F1为什么总是100%的表现一种性状(显性)而F2为什么总是出现接近3:1的性状分离比例(3为显性:1隐性)
2 孟德尔自己提出理论假设,通过推理,解释以上提出的问题
2.1 理论假设的观点:①生物遗传性状是由遗传因子控制。②正常体细胞中的遗传因子一般成对存在,且遗传因子有显性遗传因子和隐性遗传因子之分,显性基因可以用大写字母(例如A)表示,隐性基因可以用相应的小写字母(例如a)表示。③显性遗传因子控制一对相对性状中的显性性状隐性遗传因子控制一对相对性状中的隐性性状,并且,显性遗传因子和隐性遗传因子成对出现时表现为显性性状,隐性性状暂时不表现出来。④产生配子时,成对的遗传因子彼此分离,配子中只含成对遗传因子中的其中一个,进入不同的配子,并且随配子传递给后代。⑤受精作用时雌配子雄配子随机结合。
2.2 理论推理过程。
3 对假设观点的理论推理过程的验证――测交
3.1 先对F1的测交结果用以上的假设观点和理论推理进行预测:经过理论推理,预测到F1的测交后代为1:1(1显性:1隐性)的性状分离比例。
3.2 再进行F1的多次测交实验,观察并统计其测交后代的表现型及比例,得到的是每一次观察统计的结果都是显性表现型:隐性表现型接近1:1(试验中产生的测交后代最多,其性状分离比例就越来越近1:1)。
3.3 实验的观察统计结果与理论预测F1的测交结果表现一致,说明以上的假设观点和理论推理过程是符合实际是正确的
4 归纳总结上述假设观点和理论推理过程得出定理――基因分离定律
在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在;在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分离后的遗传因子分别进入不同的配子中,随配子传递给后代。
孟德尔就是通过上述巧妙豌豆杂交试验和演绎方法的四步骤扎实的推理的得出了遗传学的第一定律――基因分离定律。
参考文献
[关键词] 医学细胞生物学; 医学遗传学; 实验课; 多媒体教学
[中图分类号] R329.2+8[文献标识码] A[文章编号] 1005-0515(2011)-04-271-01
《医学细胞生物学》和《医学遗传学》是医学院校学生必读的两门课程,他的实验教学,不仅可以直观地培养他们对两门课的兴趣,而且也可让他们锻炼动手能力。现代社会的多媒体对这两门实验课的质量提高,有着相当大的作用。本文作者在具体教学中,对其做了探讨,现报道于下。
1 实验教学内容的改革
细胞生物学与遗传学实验室,承担着全校2个层次,多个专业学生的实验课,在教学计划中,两门课程实验课学时数仅各有12学时。如何在有限的时间内使学生学习掌握更多的内容,真正发挥实验教学的作用,必须从教学内容上入手。
实验指导是实验课的依据和准则,是实验教学实践的基础。为适应实验课程改革的需要,我们教研室编写了《医学细胞生物学和遗传学实验指导》。在实验项目的选择上,我们既保留经典的实验内容,又增加现代的实验技术。如Feulgen反应,它是1924年发明且沿用至今的经典实验,可特异的显示细胞内的DNA,我们实验教学中一直将其作为一项重要内容。《细胞的分裂》这个实验是细胞生物学学习过程中非常实用的一个内容,同学们反映,这个实验部分同学已经在大学以前的阶段就学习掌握了。因此,我们增加《细胞骨架的显示》这一实验内容,使学生在显微镜下就可以观察到细胞内的骨架纤维结构,这样大大提高了学生的学习兴趣,收到了很好的教学效果。
2 实验教学方法的改进
随着多媒体和计算机技术的普及和发展,多媒体教学已被广泛应用到教学活动中。2008年安装了多媒体教学设备,完善了硬件设施,有效地提高了实验教学质量。
多媒体教学手段表现形式丰富,能直观地展现传统教学手段难以表达的教学内容,或无法观察到的现象,可以将整个实验直观、生动地展示给学生,有利于激发学生的学习兴趣和热情,调动学习的积极性;能较好地解决示教中的一些难点;节约时间,增强课堂信息量,拓展了教学内容,充分提高了教学效率。
3 开放式实验教学模式的实施
医学细胞生物学和医学遗传学两门课程实验课时数少,且学生人数多,实验条件有限,因此,学生观察学习到的知识范围较窄,不能满足学生的求知欲望。有计划地进行开放性实验,是行之有效的教学手段,是对课堂教学的延续、扩展、加深和补充,学生可以学习到更多的相关学科知识;也是提高实验教学质量,培养学生独立操作能力和创造性思维的必由之路。
3.1 教学的组织实施
2008年,细胞生物学与遗传学实验室作为益阳医学高等专科学校第一批开放实验室对专科生全面开放。每学期实验室对在校生开设为期1~2个月的开放性实验教学,多选择在星期六、日,由本教研室的教师和实验师联合管理和带教。
开放实验项目都为综合性实验,将科研工作的思想、目的、内容和手段融合进实验教学中,注重理论联系实际,重点培养他们的实验操作技能、设计实验思路,初步养成他们独立思考、严谨、求真务实的科研素质。
3.2 教学的作用与效果
3.2.1 开放式实验教学有利于提高学生的学习兴趣,培养学生参与整个实验过程并撰写了心得体会。学生普遍反映,开放式实验是自己根据兴趣爱好自主选择的实验,他们对待实验的心态发生了根本变化,由以前的应付了事、漫不经心、知其然不知其所以然到现在的积极主动、认真细致、乐于思考、勤于分析、总结。他们的实验技能,发现问题、分析问题、解决问题的能力,互帮互助合作克服困难的能力、统筹安排实验的能力得到了提升,科研素养得到了较好的熏陶。实践证实,这种教学模式受到学生的普遍欢迎,大大调动了学生的实验积极性、主动性和学习兴趣,有效激发了独立思考、灵活运用和勇于创新的能力,更好地达到了实验教学培养学生的综合素质和能力的目的。3.2.2 开放式实验教学有利于提高教师业务水平,提升教师的科研创新能力。实施开放式实验教学,教师要承担好“设计师”的角色。在开放式实验项目的设计中,我们把教师科研课题中适宜学生做的内容,设计成了专题实验,如“小鼠畸形检测”。学生在进行实验的过程中,根据实验内容,提出了进一步的实验设想,这也为教师的科研工作拓展了思维空间,使教师和学生达到了很好的双向交流,实现了共赢。
同时,教师要承担好“引导员”的角色,在开放实验教学组织实施过程中,教师要进行恰当的引导,而不是放任学生盲目实验,同时启发学生自主学习、独立思考、自由发挥的积极性,保护学生的创造思维和探索精神。因此,这种教学模式使教师的教学组织能力得到了很好的锻炼,非常有利于教师业务水平的提高。
4 实验室硬件设施的建设的加强
深化实验教学改革,要不断拓展实验室建设经费渠道,加大实验室建设的步伐和力度。为了更好地达到实验教学的目的和效果,一方面,教师和实验室人员积极动手改造、研制实验材料,比如,在实验标本制作过程中,我们严格控制实验条件,使实验标本清晰完整,学生能够观察到更直观形象的标本材料;另一方面,有计划、有步骤地更新购买实验设备。如:为了进行《细胞显微测量》实验,实验室购买了与显微镜配套使用的测微尺。这些设备的购置,不仅增强了实验室的硬件建设,同时开拓了学生的视野,使学生学会使用一些精密仪器,了解到学科发展的前沿,从而激发学生的学习兴趣和求知欲。
关键词: 联系 发展 生物概念 遗传复习
1.生物概念教学存在的主要问题
自新课改以来,概念教学日益受到重视。特别在高中生物教学中,生物概念是生物知识体系的基础,是理解基本理论和掌握基本技能的基石。但在实际一线教学中,许多教师并不重视概念教学,遇到概念教学就觉得“难教,没用,没意思”,于是走走过场:既没有在概念的背景上下工夫,也不让学生经历概念的生成过程,以简单的解题教学代替概念教学。
为什么会出现这些问题呢?笔者认为主要原因在于教师,对生物概念的教学功能理解不到位,认为教书就是为了解题,考试考高分,而不是为了学生认知水平及能力的提升。实际上,现在高考命题者考查学生能力的意识大大提高,不再停留在以前的考查“条件反射式”死板解题,一些富有新意的精彩题目几乎年年都有,比如2011年浙江高考考查“存活曲线”,其实题目不是很难,学生却普遍觉得难,症结在于对“存活曲线”这个概念理解不到位。
2013年5月,绍兴县高中生物“教学内容的理解和把握,进行有效复习”主题研修活动在柯桥中学展开,活动之一是大家一起探讨如何进行有效复习,其中教研员钱老师以大量的篇幅谈了概念教学这个问题,大力倡导核心概念的教学要做到“不惜时,不惜力”,应把教学重点落在对生物核心概念的理解和运用上,从而真正做到“教书育人”。接着,作为活动的另一项内容,笔者以“生物遗传复习”为题上了一堂观摩课,是对生物核心概念教学进行突破的一次尝试,下面结合课前和课后一些思考,在此与广大教师交流。
2.课题设计:用联系和发展的眼光看生物的概念
许多老师在设计本堂课时,往往会按照教材的编排,逐一对生物遗传学各知识点进行复习,并安排一些练习进行回顾和巩固。这样的做法,积极的因素当然很多,但是回头想想,这样做对学生理解遗传学方面的许多概念并没有太大帮助,不是解决问题的关键,那么关键在哪里呢?笔者认为遗传学许多概念和知识点都存在紧密联系,如何把这些概念知识点串联起来,给学生一个整体的框架,从中找出各部分之间的联系,并积极地进行发展,这就是问题的关键,需要我们用联系和发展的眼光看待,这是本节课教学的指导思想。
2.1什么叫联系和发展?如何联系?如何发展?
生物概念教学贯穿整个生物学教学的始终。在学习生物学一些概念时,教师要有意识地引导学生找出这些概念的联系。如何找出概念之间的联系呢?首先,可以对几个概念进行比较,找出异同点,获得对这些概念的新的理解,从而找出相互之间的联系。例如复习遗传学上DNA复制和DNA转录这两个概念时,将两者的区别一一罗列出来,进行不同层次的比较,加深理解。其次,准确地揭示生物概念的内涵[1],寻找相互之间的联系。如在学习单倍体、二倍体和多倍体概念时,若我们紧紧抓住这些概念的内涵:单倍体是由配子发育而来的个体,而二倍体和多倍体是由受精卵发育而来的个体,清楚了这些概念的内涵,相互之间的联系也就明晰。
如何发展呢?笔者认为,“发展”就是对概念认识的巩固和深化[2],在生物学概念形成后,还必须在实践中应用,否则不能得到巩固;有些概念,如新陈代谢、基因、生物圈等,其内涵往往很丰富,不可能一次或在一个阶段完全加以揭示。因此,必须有意识、有步骤地安排教学,使得学生逐步深入全面地掌握和理解,如细胞的分化,高二学生理解起来有一定的难度,因此,在以后的学习中,如在学习植物组织培养和胚胎发育等内容时,教师要有意识地巩固和强化这一概念,使得学生加深对它的理解。
2.2一个新颖巧妙的课堂设计思路。
基于以上两点分析,笔者结合自身思考及查阅资料,设计了一个新颖巧妙的、问题串形式的课堂设计思路。
教师先引导学生思考:“高中生物遗传学上常用的实验材料有哪些?”
(学生根据自己的认知水平回答:“豌豆、果蝇和玉米”等,从而引出本堂课内容的载体——果蝇。)
教师:果蝇作为遗传学实验材料有哪些优点?
(学生回答:细胞内染色体数少,便于观察,繁殖能力强,容易培养,相对性状明显等。教师总结,顺势指出既然有这么多优点,接下来我们就来进行果蝇遗传学的研究,从而切入本堂课主题。)
教师:现取果蝇细胞的1个DNA,研究其分子结构:DNA分子基本单位?DNA分子由两条长链的位置关系?DNA分子的骨架部分?每条链的构成?
(学生翻书寻找答案,回顾相应知识点,教师板书下来。)
教师:再取果蝇一个体细胞研究DNA半保留复制:将此体细胞放入15N标记的脱氧核苷酸培养液中,在第一次细胞分裂中期,取其中1条染色体检测放射性,发现有几条染色单体有放射性?任取其中1条单体中的DNA进行检测,发现几条链有放射性?
(学生思考问题,教师先引导学生回顾什么叫DNA复制?DNA复制的时间、过程、条件和特点?通过相应知识点的回顾,以及上述问题的思考,教师再用板书展示,从而学生对半保留复制这一重要概念有较深的理解,更为重要的是把DNA半保留复制和染色体复制这两个遗传学上的核心概念联系起来,有效弥补了新课时理解片面的不足。)
教师:研究生物体遗传时,往往先要弄清楚它的染色体:果蝇细胞中染色体的构成?果蝇体细胞中有几对同源染色体?
(大部分学生都能较好地回答这些问题,教师展示果蝇染色体组型图,进行点评,从而较好地引导学生思维转入到染色体。)
教师:假如我们取1对染色体(如下图),思考:基因分离定律的实质?
(通过这一设问,把学生思维由基因和染色体转入高中生物中重要的核心概念——遗传定律。遗传定律是高考生物考查的重点和热点,在高中生物中占据显著地位,学生对其理解、掌握和运用较为困难,究其原因:对这一概念缺乏真正的认识。因此,教师要从基因和染色体角度引导学生认识遗传定律的实质,找出概念之间的联系,重新构建对这一核心概念的认识。)
教师:假如用长翅、残翅果蝇来验证分离定律,应选择怎样基因型的个体进行测交?出现怎样的结果,则证明分离定律成立?
(这一设问目的是对遗传定律这一概念的发展,学生知道了遗传定理的实质后,只是正面对这一概念的认识,为了加深对遗传定律的理解,必须以概念实质为基础,多角度地对遗传定律进行解剖,而通过思考遗传定律的验证实验能使学生加深对这一概念的理解。)
教师:为了研究果蝇灰身与黑身(显性基因用B表示,隐性基因用b表示);直毛与分叉毛(显性基因用F表示,隐性基因用f表示)这两对性状的遗传方式,某同学设计了以下实验:
问题1:甲组的正交与反交结果相同,则控制黑身的基因位于什么染色体上?
问题2:乙组的正交与反交结果不相同,分别写出乙组正交与反交两亲本的基因型正交: ;反交: 。
(学习概念,是为了运用概念进行思维,运用概念解决问题,从而形成技能,这就要求教师对重要概念进行“辐射”。上述几个问题是对遗传定律的进一步深化,要求学生去思考同样遵循遗传定律,常染色体上和性染色体上遗传的区别,体现运用遗产定律解决实际问题是对所学概念的应用。实际上,学习概念的主要目的是应用概念,教师通过对概念的发展培养学生利用概念分析问题和解决问题的能力。)
2.3教学反思。
遗传这部分内容,概念多且较难理解,学生学习后不能形成完整且清晰的知识体系,如何将这些概念有机整合起来,促使学生形成完整的知识轮廓,寻找概念之间联系,加深对各概念的理解,是这节复习课需要解决的问题。笔者以遗传学常用实验材料——果蝇为载体,紧紧抓住从DNA到染色体,再过渡到遗传规律这条主线,将遗传学各重要概念一一串联起来。且以一个个问题为引导,把握遗传学各概念的实质,认清各概念之间的联系,掌握概念的发展,即灵活运用各概念。笔者认为不能将概念简单灌输给学生,而要引导学生积极探索,用联系和发展的眼光认识概念,掌握概念和运用概念。
3.概念教学的现实意义
对于新课程,就广大一线教师而言是很“矛盾”的,既要贯彻新课程的理念,又面临高考甚至平时期末统考的压力,笔者认为这样的矛盾是可以找到契合点的,其实机械的题海训练与优异的考试成绩不一定呈正相关,至少是以牺牲学生的大量时间和精力为代价的,并不可取。其中,把握概念教学就是解决上述矛盾的一种有效手段,因为生物概念高度凝结生物学家的思维,是认识生命活动规律的思想精华。通过概念教学,找出概念之间的联系,认识并理解各概念的发展,有效提高学生的生物学素养,提高学生的思维能力和知识迁移能力,同时促进教师对教材的理解和把握,提高教学水平,真正做到“轻负高质,有效教学”。
参考文献:
本节内容是在学习“生物的遗传和变异”理论知识的基础上,进一步引导学生认识遗传学的基本原理如何应用于实践,也为下一节“基因工程及其应用”的学习做了铺垫。
关于杂交育种,教材首先从问题探讨导入,使学生从玉米育种专家的角度,尝试从理论上探索杂交育种的方法,接着介绍古代的印第安人通过选择育种的方法选育出具有优良性状的玉米品种,并指出其局限性;通过培育“高产、抗病小麦新品种”和“中国荷斯坦牛”两个实例,介绍杂交育种的概念和过程;利用“思考与讨论”栏目引导学生思考杂交育种方法存在的不足之处。关于诱变育种,教材介绍了诱变育种的方法,通过实例说明诱变育种的重要作用。因此把“遗传和变异规律在改良农作物和培育家畜品种等方面的应用”作为教学重点,将“杂交育种和诱变育种的优点和局限性”和“用遗传图解表示各种育种过程”作为教学难点。教学过程中使用“探究式”和“讨论式”的教学方法,采用多媒体教学,以教学案例为课堂教学主线,突破教学重点;通过归纳和比较杂交育种、诱变育种、单倍体育种、多倍体育种方式的异同点,突破教学难点。
2、教学目标
2.1 知识目标
简述杂交育种的概念,举例说明杂交育种方法的优点和不足;举例说出诱变育种在生产中的应用;总结杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种异同点。
2.2 能力目标
尝试用遗传图解的方式表示育种过程;运用遗传和变异原理,解决生产和生活实际中的问题。
2.3 情感、态度与价值观目标
认同育种技术的改进对解决粮食危机等问题的重要性;体会科学技术在发展社会生产力、推动社会进步等方面的巨大作用。
3、教学过程
3.1 创设情境,激趣导入
课件展示如下图片:袁隆平院士与超级杂交水稻、李振声院士与小偃系列小麦新品种、农民育种家李登海与掖单系列杂交玉米、优质奶牛中国荷斯坦牛、太空椒、高产青霉素菌株,引出课题“杂交育种与诱变育种”,激发学生的探究欲望和学习兴趣。
3.2 自主学习,提升能力
课件展示导学提纲,引导学生在阅读教材的过程中,掌握本节内容的单点知识,初步形成知识框架。
导学提纲:①古印第安人在何种条件下种植玉米的?②什么是杂交育种?其依据的遗传学原理是什么?有哪些优缺点?③,什么是诱变育种?其依据的遗传学原理是什么?有哪些优缺点?④诱变育种方面取得了哪些成就?
学生阅读教材,把相关知识点记录在课堂记录本上,先在小组内进行交流,然后利用投影仪进行展示,教师适时给予指点评价。
3.3 案例引领,突破重点
课件展示一系列教学案例,引导学生分析归纳,对提出的问题进行探究,得出相应结论,完善认知结构,从而突破教学重点。
案例1:大约1万年前,古人就开始驯化野生动物、栽培植物。现在栽培的玉米就是古印第安人最早选择和培育的,他们选育出了果穗硕大、淀粉含量高的玉米。请结合教材内容,回答下面问题。(1)古印第安人培育玉米的方法称为什么?(2)这种育种方法有哪些优缺点?
学生通过阅读教材可以找到问题的结论,然后回答,教师归纳总结:这种育种方法称为选择育种,其优点有技术简单、容易操作;缺点有选择范围有限,育种周期长等。选择育种只能利用生物在自然环境条件下产生的有限变异,即突变和基因重组,在某个植株已有的性状组合中选育优良品种。在实践中,人们逐渐摸索出另一种育种方法——杂交育种。
案例2:玉米黑粉病又名瘤黑粉病,是常见的玉米病害之一,由玉米黑粉菌侵害所致,为害茎、叶、雌穗、雄穗、腋芽等幼嫩组织,使果穗变小,甚至不能结穗。现有两种具有不同性状的玉米,其中一种具有子粒多、不抗黑粉病性状,另一种具有子粒少、抗黑粉病性状。假如你是玉米育种学家李登海,怎样利用这样的两种玉米,培育出同时具有子粒多、抗黑粉病两种性状的玉米新品种?将你的设想用遗传图解表示出来。
学生在学习小组内进行讨论,利用学过的“基因的自由组合定律”遗传图解,设计育种方案,讨论可能遇到的困难,然后各组交流解决方案的设想。教师对各组设计的方案进行点评,指出优点和不足之处,形成较科学的方案,并指出这种育种方法就是杂交育种。课件展示育种方案(图1)。
课件展示问题:(1)F1表现出何种性状?(2)F2中出现新性状的原因是什么?(3)F2的表现型是否符合孟德尔的自由组合定律的比例?
学生讨论后给出结论,教师指出:题干没有给出两对相对性状的显隐性关系,所以F1表现出来的性状可能有四种;F2中出现新性状的原因是F1减数分裂形成配子时,控制不同对性状的基因之间出现了重新组合,导致F2两个性状之间的重新组合;只有控制不同对性状的基因位于非同源染色体上,F2的表现型才能符合自由组合定律9:3:3:1的比例。大家都已在理论上尝试杂交育种了,下面以小麦为例,让我们更好地理解杂交育种。
案例3:小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性,两对基因独立遗传,现有纯合的高秆抗锈病的小麦(DDTT)和矮秆不抗锈病的小麦(ddtt),假如你是小麦育种专家李振声院士,怎样才能得到矮秆抗锈病的优良品种(ddTT)?
教师要求学生独立完成育种方案,并用遗传图解的方式来表示。选取2个学生的方案用投影仪展示,其他学生对其进行评价。教师用课件展示规范的写法(图2),学生修正自己不规范的地方。
遗传病种类繁多且各有其特点,若纯粹照本宣科,介绍其临床表现、发病率、遗传学基础等往往使得课堂气氛沉闷,课堂教学缺乏生机与活力且效率不高。因此,教师在教学中可以采取结合临床病例进行讨论的教学方法。如在讲授血友病时,通过播放一部香港电影《地久天长》中的片段,使学生产生一个悬念,剧中的青年作家小富为什么经常受伤,为什么有生命危险?从而希望知道这是一种怎样的疾病?发病机制是什么?遗传方式是什么?怎样去治疗?带着这一系列的问题,我们的讲解就会吸引学生的注意力,使其仔细听讲。最后,我们解开谜底,这是一种叫血友病(hemophilia)的遗传性疾病,主要包括血友病A、B、C,是一类遗传性凝血功能障碍的出血性疾病,主要临床表现是反复自发性或在轻微损伤后出血不止。血友病A、B、C的发病机制分别是由于第VⅢ凝血因子、第Ⅸ凝血因子及第Ⅺ凝血因子的遗传性缺乏。再结合我校遗传资源库中相关家系的临床资料,让学生参与,在教师的指导下绘制系谱,总结系谱特征。讨论中要求每位同学将自己学习到的医学遗传学知识及收集到的有关资料进行整理、综合和分析,最后经过推理得出自己的结论。从系谱分析中可以看出血友病A和B都是X连锁隐性遗传病,几乎全部发生在男性身上,而血友病C为常染色体隐性遗传病,男女均可患病,若临床遇到女性血友病患者,应考虑为血友病C。该病的治疗主要是输入人血浆中提炼或通过重组技术合成的凝血因子,但到目前为止,血友病无法根治、会伴随终身。我们在实际教学中发现临床病例与理论知识比较,有其直观性,生动性的特点,具有吸引力,在医学遗传学课中采用理论知识与临床实践相结合的教学方法可以使学生利用很短的时间就把抽象的概念和过程理解掌握。在教学中既活跃了课堂氛围,又拓展了学生的思维,同时加强了学生的职业情感教育。但这种教学方法要求我们在备课时精选与教学内容紧密相扣的典型突出的病例,其次要注意的是在病例讨论时要将重点放在该病的遗传基础及发病机制上,而讲解患者的临床表现及特征不应花费过多的时间。
适时关注科技动态,拓宽知识视野
使学生了解学术研究的最新成果、最新进展,可以不断充实丰富教学内容,让学生在课堂上学到更多的知识,并且启迪心智,进一步激发学生探索高科技领域的创新热情。如在讲授人类基因组计划(HGP)时,结合后基因组计划中工业基因组学可以给学生介绍20世纪90年代英国罗斯林研究所的科学家利用体细胞核转移技术培养出来“多利羊”的简要过程,接着提出“是否可以克隆人”的问题,在课堂上展开讨论,同时可以给学生介绍克隆技术的应用前景。通过“多利”这一案例的应用,学生兴趣盎然,情绪高涨,发言积极踊跃。而在多基因遗传病的教学中,结合我校皮肤病研究所先后发现白癜风、麻风病等复杂皮肤病易感基因,引出复杂疾病的基因定位、克隆有关的关联分析,以及连锁分析,以及当前科学界公认的搜寻复杂疾病易感基因最为有效的研究方法之一———全基因组关联分析(genomewideassociationstudy,GWAS)等多基因遗传病的研究方法。实践证明,通过发生在身边的最新科研动态来激发学生对本学科的关注和热爱,有助于丰富课堂教学内容,弥补教材相对滞后的不足,不仅可以满足学生对新知识的渴求,开拓学生的视野,开启学生的智慧,增强学生的创新意识,还有助于提高学生的学习积极性。