一、將數(shù)學(xué)方法引入生物課的教學(xué)中來解決比較抽象的問題
模型方法是現(xiàn)代生物科學(xué)研究的重要方法�！斗肿优c細(xì)胞》模塊側(cè)重物理模型和概念模型的構(gòu)建，如真核細(xì)胞三維結(jié)構(gòu)模型和細(xì)胞膜的流動鑲嵌模型；《遺傳與進(jìn)化》模塊側(cè)重物理模型和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，如DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、減數(shù)分裂中染色體數(shù)目和行為變化的模型、種群基因頻率變化的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型的充分利用能將生物課中許多抽象復(fù)雜的問題形象化，便于學(xué)生的理解和學(xué)習(xí)。
模塊1中關(guān)于“蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及其多樣性”的問題以及模塊2中“探究脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣性”的問題，我在實(shí)際教學(xué)過程中都是用數(shù)學(xué)的排列組合的知識服務(wù)于生物課堂教學(xué)來形象地解決問題。我首先提出問題：DNA的基本組成單位只有4種，為什么能夠儲存生物體所有性狀的全部遺傳信息呢？設(shè)計(jì)數(shù)字化的情景，用1、2、3、4四個數(shù)字（足夠多）來組成一個二位數(shù) ，能組成多少個二位數(shù)？來組成一個三位數(shù)，能組成多少個三位數(shù)？學(xué)生們很快就能寫出這些二位數(shù)、三位數(shù)。如果用它們來組成一個17位數(shù)，能組成多少個17位數(shù)？這時學(xué)生不可能再一一去寫這些數(shù)字，教師引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)式子來表示──417。下一步進(jìn)行角色的轉(zhuǎn)換：如果用1、2、3、4分別代表四種脫氧核苷酸A、T、G、C（數(shù)量足夠多），那么由17個脫氧核苷酸組成的DNA分子的一條單鏈從理論上計(jì)算會有多少種排列順序？按照堿基互補(bǔ)配對原則一條單鏈的脫氧核苷酸排列順序也就決定了整個DNA分子上堿基對的排列順序，也是417，這樣化解了難點(diǎn),達(dá)成了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)──堿基對排列順序的多樣性使DNA能夠儲存足夠的遺傳信息，即遺傳信息的多樣性。
二、加強(qiáng)內(nèi)容的引導(dǎo)性和開放性，促進(jìn)探究性學(xué)習(xí)
為促進(jìn)學(xué)生形成主動探究的學(xué)習(xí)方式，教材改變了傳統(tǒng)的注入式寫法，而是引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題，通過各種途徑尋求答案，在解決問題的思路和科學(xué)方法上加強(qiáng)點(diǎn)播和引導(dǎo)。課本中有許多培養(yǎng)學(xué)生探究性學(xué)習(xí)能力的好素材，例如“細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)特性”、“生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是什么”、“噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)”等等。
現(xiàn)代生物進(jìn)化理論的主要內(nèi)容是在達(dá)爾文自然選擇學(xué)說的基礎(chǔ)上對原有理論進(jìn)行修正、深入而發(fā)展起來的。這部分內(nèi)容理論性較強(qiáng)，較抽象，學(xué)生不容易學(xué)習(xí)�！皢栴}串”的設(shè)置可以化難為易。我是這樣處理教材的：首先展示虎捕食的一個畫面，讓學(xué)生思考這樣一個問題──虎適于生存的主要特征是什么？這些特征能永久保存嗎？為什么？怎樣能將這些特征保留下來？通過上述的問題串能很好激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，更重要的是上述問題激化了與學(xué)生們頭腦中原有的關(guān)于達(dá)爾文自然選擇學(xué)說觀點(diǎn)的矛盾──環(huán)境選擇了個體的表現(xiàn)型。在激化的矛盾中進(jìn)行下列的內(nèi)容：“可見研究虎的進(jìn)化，僅研究個體的表現(xiàn)型是否與環(huán)境相適應(yīng)是不夠 ，還必須研究群體的基因組成的變化”。接下來引入種群的概念很輕松。
種群在繁衍的過程中，個體有新老交替，基因卻世代相傳，在此過程中子代的基因組成會不會發(fā)生改變呢？提出這樣的問題使學(xué)生的思緒環(huán)環(huán)相扣。這時教師展示畫面──蝗蟲種群的部分個體，翅有灰色的（AA、Aa），也有綠色的（aa），草地的背景色彩是綠色的。讓學(xué)生思考并討論推測種群中A、a基因所占的數(shù)量比是否會發(fā)生改變？在討論中大家各抒己見，一致認(rèn)為會發(fā)生改變。然后利用課本中的思考與討論──用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化，計(jì)算的結(jié)果卻是親子代之間的基因頻率保持穩(wěn)定不變，數(shù)學(xué)計(jì)算的結(jié)果與上述的推測相矛盾，學(xué)生一定相信數(shù)學(xué)方法的計(jì)算結(jié)果，如何解決這一矛盾呢？在重重疑惑中將學(xué)生的情緒帶到了高潮，接下來分析數(shù)學(xué)計(jì)算的結(jié)果──為什么基因頻率會代代保持不變。我們在計(jì)算中忽略了一些實(shí)際條件也就是說必須滿足幾個理想條件。這些理想條件中不發(fā)生基因突變、自然選擇不起作用、所有的雌雄個體都能隨機(jī)交配并產(chǎn)生后代這三點(diǎn)學(xué)生是可以分析出來的，其余兩點(diǎn)需要教師的引導(dǎo)。最后總結(jié)在自然界中的種群不可能滿足上述的五個理想條件，因此種群的基因頻率一定會發(fā)生改變，生物一定會進(jìn)化。這樣就圓滿地完成第1課時的教學(xué)目標(biāo)──生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的變化。
三、追蹤生物科學(xué)的歷史軌跡，猶如置身其中，使學(xué)習(xí)得心應(yīng)手
教材中較多地介紹了生物科學(xué)史的內(nèi)容，特別是生物科學(xué)史的經(jīng)典案例。例如，通過分析孟德爾豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，體會假說-演繹法的研究思路和數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用；通過分析薩頓的假說，體會類比推理的方法；通過分析肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)和噬菌體的侵染實(shí)驗(yàn)再次體會科學(xué)的研究方法的重要性。細(xì)心推敲經(jīng)典案例，使我們的教學(xué)能讓學(xué)生感覺身臨其中。
肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)由兩部分組成：一是格里菲思的體內(nèi)與艾弗里的體外實(shí)驗(yàn)。對格里菲思啟發(fā)最大的是哪組實(shí)驗(yàn)？這組實(shí)驗(yàn)注射的菌是什么？實(shí)驗(yàn)結(jié)果是什么？S型菌不是已經(jīng)殺死了嗎？那么第四組中導(dǎo)致小鼠死亡的S型菌是哪來的？在一系列的問題串的引領(lǐng)下得出結(jié)論──加熱殺死的S型菌體內(nèi)有某種活性物質(zhì)，促使轉(zhuǎn)化。這種物質(zhì)是S型菌體內(nèi)的什么化學(xué)成分？是蛋白質(zhì)嗎？（利用模塊1中學(xué)到的蛋白質(zhì)的知識）艾弗里利用什么方法來證明DNA是而其它物質(zhì)不是轉(zhuǎn)化因子。既然艾弗里已經(jīng)證明DNA是使R型菌產(chǎn)生穩(wěn)定遺傳變化的物質(zhì)�？茖W(xué)家為什么還要做噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)？赫爾希和蔡斯的實(shí)驗(yàn)與艾弗里的實(shí)驗(yàn)不論在實(shí)驗(yàn)材料、具體方法上都有很大的區(qū)別，但是他們?yōu)槭裁从泄餐脑O(shè)計(jì)思路？他們選擇噬菌體作為實(shí)驗(yàn)材料有什么優(yōu)點(diǎn)？如何標(biāo)記兩組噬菌體？離心后用35S標(biāo)記的一組感染實(shí)驗(yàn)，放射性同位素主要分布在上清液中；而用32P標(biāo)記的一組實(shí)驗(yàn)，放射性同位素主要分布在試管的沉淀物中，這樣的結(jié)果說明了什么問題？釋放出的子代噬菌體可以檢測到32P而檢測不到32S又說明了什么？這樣不僅開闊了學(xué)生的思路，又使學(xué)生學(xué)到了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。
四、讓模型、課件服務(wù)于生物學(xué)教學(xué)
在模塊2中減數(shù)分裂雖然是細(xì)胞水平上的內(nèi)容，但很抽象，可以說是難點(diǎn)和重點(diǎn)。在課前我發(fā)動學(xué)生用硬紙板剪出兩對同源染色體，一對大的、一對小的，每對染色體分別用紅黃兩種顏色來代表一個來自父方一個來自母方。這部分內(nèi)容概念特別多，為了能將減數(shù)分裂的過程一氣呵成，我將同源染色體的概念提在最前面。這個概念本身也很抽象，我從人的發(fā)育起點(diǎn)──受精卵開始引入，受精卵是由精子與卵細(xì)胞結(jié)合而來，精子帶著父親的染色體、卵細(xì)胞帶著母親的染色體，通過受精作用父親與母親的染色體匯合在一起，也就是說在我們每個人的身體里的每個細(xì)胞（包括精原、卵原細(xì)胞，他們也是由體細(xì)胞有絲分裂形成的）有一半的染色體來自父親，另一半染色體來自母親。減數(shù)分裂過程中最重要的變化出現(xiàn)在第一次分裂，在中期四分體的排列方式?jīng)Q定了將來形成的精子的染色體組成，怎樣能將抽象的問題直觀化，我讓同桌的一個學(xué)生擺出四分體在赤道板上的排列方式，另一位學(xué)生擺出有絲分裂中期染色體在赤道板上的排列。在這種直觀的比較中領(lǐng)會二者的區(qū)別。在操作中學(xué)生能提出四分體的不同排列方式，這為學(xué)習(xí)配子的多樣性埋下了伏筆，化解了難點(diǎn)。在全部學(xué)完了減數(shù)分裂的內(nèi)容后，利用課件重新展示了減數(shù)分裂的全過程，順利地完成了本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容。
在模塊2中基因控制蛋白質(zhì)的合成是分子水平的內(nèi)容，在鋪墊好了基本內(nèi)容DNA與RNA的比較之后我也是利用課件直觀形象地完成了本節(jié)課的內(nèi)容。
五、充分挖掘教材資源
模塊2中伴性遺傳一節(jié)的內(nèi)容教學(xué)難度不是很大。我是這樣進(jìn)行課堂教學(xué)的：先用課本中的資料分析──分析人類紅綠色盲癥，引導(dǎo)學(xué)生分析此遺傳病的遺傳方式，緊接著讓學(xué)生寫出人群中男性、女性各種色覺的基因型和表現(xiàn)型，在此得出人群中男性發(fā)病率高于女性這一特點(diǎn)；回過頭來繼續(xù)分析資料得出交叉遺傳、隔代遺傳這兩個特點(diǎn)。僅僅用了課本中的一個資料分析引導(dǎo)學(xué)生完成了上述工作�？咕S生素D佝僂病的遺傳特點(diǎn)是在與紅綠色盲的比較中由學(xué)生自己完成的。
以上只是自己教學(xué)的一點(diǎn)做法，應(yīng)該說很不成熟，還需要在以后的教學(xué)中進(jìn)一步創(chuàng)新。通過一年來的教學(xué)，我深深地感覺到教師的教學(xué)理念的更新是新課改成敗的關(guān)鍵。剛開始無論是我們教師還是學(xué)生可能都不太適應(yīng)，甚至覺得我認(rèn)真講了學(xué)生跟著學(xué)的教學(xué)效果還不錯，但是只要我們把這一坐標(biāo)找準(zhǔn)，有心、用心地走下去，就能提高學(xué)生們的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)出一批又一批的創(chuàng)新型人才。
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