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【关键词】高中遗传学困惑对策
遗传学是生命科学中发展最为迅速、最为活跃的前沿科学之一,也是高中阶段生物学科的重要组成部分。遗传学的发展,对于探索生命的本质和生物的进化,对于推动整个生命科学和相关学科的发展有着极其重要的意义。高中阶段的遗传学学习不仅对学生应对高考有重要意义,也为未来遗传学的研究培养了接班人。但是由于遗传学的许多知识较为抽象,使学生在学习过程中容易产生各种困惑,致使许多学生学习遗传学的积极性和自信心受到打击,学习效果不尽人意。特别是宁南山区县级高中校,由于优质生源流失,学生基础薄弱、教学条件有限等原因,导致学生学习效果更是大打折扣。国内虽然也有许多关于高中遗传学方面的研究,但是并不太适用于我地学情。为此,我校成立了遗传学课题研究小组,针对本校学生在遗传学学习方面产生的相关困惑展开了深入研究,并为之寻找有效对策,降低学习难度,提高学习效果。
一、研究方法
本研究过程中主要应用到的研究方法有:文献法、观察法、调查法、试卷分析法、实验、统计法和经验总结法等。
首先课题组各成员进行了分工,每人负责人教版必修二《遗传与进化》教材的相关章节。
课题组重点推荐并统一购买了一批教育理论书籍及有关教育专著,组织课题组成员学习有关理论,了解问题探究、自主学习、自主管理、合作学习、探究学习的资料和成功经验。然后各成员根据文献指导及个人平时的教学经验编写分别针
对学生和教师的调查问卷,调查学生的具体困惑之处,然后进行统计分析与总结。
同时,课题小组还进行了遗传学课堂观摩、讲评课活动,进一步了解学生课堂学习中遇到的困惑;通过课下学生练习完成情况的调查、相关检测试卷的分析和随机访谈,了解学生在课下解题过程中的困惑。
此后,对调查所得结果进行整理分析,并积极寻找应对策略。
为了检测相应策略的实效性,课题组确定了我校6个班级进行教学实验,反馈效果良好。
二、研究结果
本次调查研究自立项至今,历时一年半,自编并印发学生调查问卷400份,教师调查问卷20份,回收有效問卷220份。观摩一师一优课部级优课72节,每位成员都撰写了心得体会并在宁夏教育资源公共服务平台生物教研组中发表。进行组内讲评课活动60节。通过讨论,总结出了我校学生在学习遗传学过程中六个方面的困惑:
1.基本概念理解不透彻,特别是相近概念容易混淆。
2.对基因的分离定律,自由组合定律的实质和应用存在问题较大。对两大定律的实质理解不透彻,不能灵活运用两大定律解释遗传学现象,解决遗传学概率习题等。
3.对动态过程,如减数分裂过程、减数分裂与有丝分裂的区别、证明遗传物质是DNA的两大经典实验感到抽象,很难理解。
4.对物质之间的关系理解困难:如中心法则中遗传信息传递过程,以及适合那些生物类型的生物等。
5.对伴性遗传,基因在染色体上的位置判断及遗传规律的应用,以及人类遗传病的遗传特点及相关计算感觉难度较大。
6.无法较好的分辨常见育种方法及应用它们解决习题中有关育种的实际问题。
三、结果分析
针对学生的学情,结合实际情况进行分析,得出了困惑形成的原因:
1.知识本身的特点所造成的困难:遗传学内容较为抽象,需要具备一定的逻辑思维能力才能有效的理解相应的内容,这些抽象的点往往就是学生困惑的点。
2.学生缺乏良好的习惯和方法
(1)部分学生没有预习和复习的良好习惯。课前缺少预习,容易导致学生在课堂上难以跟得上教师的上课节奏。课下不进行复习巩固,会使得课堂上已经掌握的内容遗忘的过快。这样就会产生和积累更多的困惑。
(2)部分学生思想上怠惰,对生物的学习只是死记硬背没有重视理解的重要性,所以理解不了概念的实质,也体会不到知识间的联系,所以在分析问题,特别是利用两大定律分析相关问题时表现的不够成熟,甚至不会分析和应用,对于中心法则、五种育种方式的分辨,以及它们的应用也感觉有难度。
(3)对于含有动态过程的内容的学习,学生的基础不够扎实,对相应的概念、结构和现象如联会、四分体、同源染色体分离、转录、mRNA、tRNA等没有提前掌握,所以在学习减数分裂和基因的表达等动态过程中容易卡顿,无法全心投入,所以在上完这样的课之后仍存有许多困惑且有种无处下手的感觉。
3.对于教材中设计的实验类内容,由于学校的实验条件限制,学生无法感受实验过程,只能凭借自己的理解去分析,看不到摸不着增加了学习难度。
4.教师的教学方法有时较为死板枯燥,使学生感受不到学习的乐趣,也容易降低学生的学习效果,导致困惑的产生。
四、解决策略
针对学生的困惑及其来源,小组成员提出了以下应对策略:
1.策略一:教师要立足学生认知规律,准确把握吃透教材
(1)教师本身要加强专业修养,备课要充实,注重课程标准、考试说明和教材三位一体,注意知识之间的衔接。根据学生的认知水平,适当的调整教学内容呈现的顺序,对难点的处理由浅入深,根据学生的能力水平布置合理的学习任务。
(2)合理且充分的利用教材中问题探讨、本节聚焦、资料分析、思考与讨论、旁栏思考题、相关信息、知识链接、学科交叉拓展视野等模块的内容,因为新教材对的安排都是遵循学生的认知规律且经过仔细推敲的。
2.策略二:教师的教学手段要丰富多样,教学方法应灵活多变
(1)对于抽象的内容:可以利用多媒体技术有效解决传统教学中的一些弊端,例如通过视频、动画、图片等更生动直观的方式呈现相对抽象的结构、过程以及各物质之间的关系。也可以通过制作模型,鼓励学生动手操作,激发学生兴趣,加强师生互动。
(2)对于关联性较强的知识点:可以利用概念图串联构建知识网络;也可以利用表格对比归类比较,促进知识正向迁移。
(3)对于规律性较强的内容:可以利用口诀帮助学生记忆。比如伴性遗传中遗传病类型的判定。
(4)对于理解难度确实较大的内容:可以通过制作微课,进行对点突破,帮助学生周末在家反复回看、琢磨。
3.策略三:培养学生的学习兴趣,推动知识生成
教师在进行教学设计时,不断发现挖掘能吸引学生注意力的素材,激发学生的求知本能。对于科学故事和实验,不能一带而过,要加强学生的参与度,激发他们的学习兴趣。
帮助学生建立生物學习兴趣小组,也是激发学生兴趣的一种较好的方法。可以帮助学生互相学习、共同进步。
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:医学遗传学;教学质量;教学探索
医学遗传学是遗传学与医学相结合的一门交叉学科,既是一门基础课程也是一门专业课程,医科各个专业的学生都需要学习这门课程。为了提高教学质量,培养合格的医学人才,我们采用基本理论知识与临床遗传病病例相结合的教学模式,这种与实际病例相结合的教学模式,符合素质教育培养的要求,也是一种适应社会要求和发展的教学。以“遗传病”为教学中心并运用多媒体辅助教学,创设教学情境,诱导学生观察思考,相互讨论,共同探究发病规律,收到了较好的教学效果。
一、根据需要调整教学内容
医学遗传学在我院各个专业都有开设,但每个专业的课时都不多,如果要在课堂中将教材的全部内容讲授一遍是没有时间的,这就需要教师根据学生其他课程的内容与本课程的联系(如学生正在学习生物化学、免疫学、组织胚胎学等课程),学生学习知识的难易程度,以及学生的专业进行教学内容的调整。
学生已经或者正在学习的生物化学与医学遗传学的生化遗传学有十分密切的关系,通过了解学生学习生物化学的知识,结合一些生化遗传病进行讲解,课堂内容会丰富而且活跃得多。通过与其他课程结合,学生可以同时巩固两门知识,对这些课程的学习兴趣会更高,收获也会更多。
对不同专业我们的教学内容也会有不同的侧重点。医学遗传学的主要内容是遗传病的发生机理、传递方式、诊断、治疗、预后、再发风险、预防方法,从而控制遗传病在一个家庭中的再发,降低在人群中的危害。遗传病的种类主要有单基因遗传病、多基因遗传病、染色体病、生化遗传病等章节。如对于检验专业的医学遗传学我更侧重于染色体病的学习,因为检验班学生有可能从事染色体检验的工作,对染色体的结构特征、染色体识别及染色体病的学习要求较高,可以适当增加学习内容。
二、以学生为主体的课堂教学
传统教学是教师主讲,学生听课,学生跟着教师的讲解学习知识。这样不能发挥学生学习的主体地位,不能主动地学习知识。而医学遗传学相对其他课程,需要记忆的知识较少,对一些病例的分析、发病率的计算都不能靠记忆来学习,所以学生是否主动学习对学好这门课是关键。
在课堂教学之前先布置一到两个遗传病病例,让学生先思考、查文献,通过查阅文献对这种常见遗传病的发病机理、临床症状及治疗有所了解。课堂上学生分小组进行讨论,教师进行总结发言,这比教师在课堂滔滔不绝讲解病例,学生记忆更为深刻,也知道遗传病虽然很难治疗,但是有些是可以预防的。通过几次这样的学习,学生对知识能主动记忆,同时也培养学生独立思考问题和独立获取知识的能力,对学生的创新能力有一定的提高。
三、提高教师自身教学水平
“师者,所以传道授业解惑也”,要给学生“一杯水”,教师首先拥有“一桶水”。为使学生更好地掌握医学遗传学的核心“遗传病”,教师首先要对各类遗传病的发病、症状、治疗等有充分了解,这就需要教师查阅相关资料,还要与临床结合,到医院、产检中心等地方了解实际遗传病的发病情况,这样学生才能更清楚地掌握这门知识。
教师除了承担教书职责,还需要育人。首先教师是传授课程知识,其次是教会学生怎样做人。教师在完成医学遗传学课程知识讲授的同时,利用医学遗传学中有关内容所涉及的生活中常常发生的事情启发和教育学生,做到寓“育人”于“教书”全过程之中。如在讲解常染色体显性遗传病的病例时,讲到手指的畸形(多指症、并指症、缺指症及短指症这些都是常染色体显性遗传病),可以告诉学生有五个健全的手指是多么幸福的事情,应该知道珍惜,好好生活,努力学习,学生听了会很受启发。
四、充分利用多媒体进行辅助教学
医学遗传学的研究对象是人类遗传病,遗传病的临床症状及特征不能只是教师的讲解和描述。多媒体教学不同于传统的黑板加粉笔的教学手段,可以承载大量图片、动画,使得教学更加形象更加直观,课堂教学色彩丰富,内容充实,将多媒体应用到医学遗传学的教学方法和组织形式给这个课程带来了新的理念和观念。然而,现代化教育技术的引入也是一把“双刃剑”,如果教师在课堂上的只是将每张PPT读给学生听,点动鼠标更换页面,展示准备好的图片,而学生也只是不停地紧张地观看教师播放的PPT,不但没有达到理想的教学效果,还会使这种多媒体教学成了新形式的“灌输式”教学,学生对知识的接受就是走马观花式的,一节课下来会毫无收获。因此,教研室一直遵循“学生是主体,教师是主导”这一原则,将多媒体作为一种辅助的教学手段,上课前精心制作课件,根据教材内容对各个章节进行不同设计,课堂上播放幻灯片的速度和内容根据学生的反应和课堂气氛进行适时调整,以提高教学效果。
参考文献:
[1]孙双凌,蒲淑萍.高职高专类医学遗传学教学改革初探[J].重庆医学,2010(18):2441-2442.
【关键词】遗传学 计算 数学思想
1.遗传学中的份数与种类(数学中的排列与组合)
在遗传学中孟德尔的两对相对性状的杂交实验中遗传图解如下:
在图解中后代的表现型和基因型都是16份,但是同学们在理解的时候都会误认为表现形和基因型是16种,我们如果用数学中的排列与组合应该理解为16种组合方式,有9种遗传因子组成和4种表现型,在这里表现型应该是4种分别是黄色圆粒、黄色皱粒、绿色圆粒、绿色皱粒,其比例为9:3:3:1,比例之和是16份;基因型有9种 YYRR YyRR yyRR YYRr YyRr yyRr YYrr Yyrr yyrr,其比例为1:2:1:2:4:2:1:2:1,比例之和是16份。这样就可以巧用数学妙解遗传。
2.遗传学中的概率(已知概率和未知概率)
在这里我们要求的是同学们分清遗传学中分离定律概率的巧妙运用,比如说一对表现型正常的夫妇生了一个白化病的小孩,请问他们生了一个正常的小孩和再生一个小孩,在这两种情况下有什么区别?遗传图解如下
4号个体是一个已经出生的个体,他的表现型一定正常(概率100%),且他是AA的概率是1/3,他是Aa的概率是2/3;然而5号个体是一个还没有出生的个体,这个个体是AA的概率是1/4,是Aa的概率是2/4,aa的概率是1/4(正常的概率是3/4,患病概率是1/4),在这里我们应该把概率分为两种即事件已经发生的概率(已知概率)是1/3和2/3,事件还没有发生的概率(未知概率)是1/4、2/4、3/4,这样就可以分清楚如何的利用概率了。
3.遗传学概率的应用(乘法原理和加法原理)
(1)乘法原理:当某一事件发生时,不影响另一事件的发生。这两个事件同时发生的概率等于它们单独发生的概率的乘积P(AB)=PA・PB,
(2)加法原理:当一个事件出现时,另一个事件就被排除,这样的两个事件为互斥事件,这种互斥事件出现的概率是它们各自概率之和。
在我们的遗传学里面也会涉及这样的计算,例如,已知控制两种遗传病的基因分别位于两对同源染色体上,甲病的发病率是a, 乙病的发病率是b,则既患甲病又患乙病的概率是ab(乘法原理),只患甲病的概率是a(1-b),只患乙病的概率是b(1-a )(乘法原理);患一种病的概率是a(1-b)+ b(1-a )=a+ b-2ab,患病的概率是a(1-b)+ b(1-a )+ab= a+ b-a(加法原理),合理的利用乘法原理和加法原理快速解决遗传题。
4.基因自由组合定律中的分离定律(合理利用数学展开式)
已知杂交亲本的基因型、等位基因间为完全显性关系且各对基因间独立遗传,(1)求子代基因型:①求子代基因型的种类②求子代基因型的类型③求子代个别基因型所占的比例(2)求子代表现型①求子代表现型的种类②求子代表现型的类型③求子代个别表现型所占的比例,例如基因型为YyRr的个体自交,后代能产生多少种基因型比例是多少?有哪些种类比例是多少?
展开式:(a+ b)×(c+d)=ac+ad+bc+bd
分解:Yy×YyYY :2Yy :yy(3黄色:1绿色)
Rr×RrRR :2Rr :rr (3圆粒:1皱粒)
(3黄色:1绿色)(3圆粒:1皱粒)=
9黄色圆粒、3黄色皱粒、3绿色圆粒、1绿色皱粒
(YY :2Yy :yy)( RR :2Rr :rr)=
1YYRR 2YyRR 1yyRR:2YYRr 4YyRr 2yyRr 1YYrr 2Yyrr 1yyrr
在合理利用展开式后相关问题迎刃而解。
5.遗传题巧解中系数的合理分配
P:黄色圆粒YYRR×绿色皱粒yyrr
F1 黄色圆粒YyRr× 黄色圆粒YyRr
F2 9黄色圆粒、3黄色皱粒、3绿色圆粒、1绿色皱粒
9Y R 3 Y rr 3yyR 1 yyrr
表现型系数的分配:
9黄色圆粒=3黄色×3圆粒 3黄色皱粒=3黄色×1皱粒
3绿色圆粒=绿色×1圆粒 1绿色皱粒=1绿色×1皱粒
基因型整数系数的分配
9Y R =(1YY+2Yy)(1RR+2Rr)=1YYRR 2YyRR 2YYRr 4YyRr
3 Y rr=(1YY+2Yy)rr=1YYrr 2Yyrr
3yyR =yy(1RR+2Rr)=yyRR 2yyRr
1 yyrr= 1yy×1rr
基因型分数系数的分配
在Y R 中YYRR=1/9 YyRR=2/9 YYRr=2/9 4YyRr=4/9
在 Y rr中 YYrr=1/3 Yyrr=2/3
在yyR 中yyRR=1/3 yyRr=2/3
渗透生物前沿知识,充实学生的科学知识。
在课堂上,适时介绍一些生物学的新成果、新进展,不仅能够吸引和激发学生学习生物学的热情,而且有助于加强学生对现代生物知识的了解、丰富学生的科技知识。例如,1990年一位患有“先天性重症联合免疫缺陷综合征”的4岁小女孩,在美国接受了世界上第一例临床基因治疗,科学家从其体内取出白细胞转入正常基因,再重新输入体内,经2年的持续治疗,她最终恢复了健康。之后,基因治疗作为一项全新的疾病治疗手段迅速发展,然而,失败也接踵而至。目前,绝大多数基因疗法的效果并不尽如人意,基因治疗无论从技术上还是伦理学上,都面临许多问题和挑战,还有待进一步发展和完善。由此,学生对基因治疗就有更深入、科学的了解。另外,简单介绍“国际人类蛋白质组计划”、“组装细胞”和“干细胞研究”等课题的研究,将进一步加深学生对这门课程的主观认识。
重视生物科学史教育
新版生物课本中增加了许多资料分析、科学前沿、科学家的故事等版块,在这些版块中,不仅记载了一些生物知识的形成过程,而且体现出科学家认真、实事求是、坚持不懈的科学态度和灵活多样的科学方法,是十分宝贵的教育资源,尤其是对学生进行生物科学素养教育的良好素材。例如,孟德尔对生物的遗传现象有浓厚兴趣,他选取豌豆做实验材料进行8年的杂交实验,并应用统计学方法对实验结果进行分析,提出假说并反复论证,最终成功揭示了遗传学的分离定律和自由组合定律。通过这些介绍,教育学生不畏艰难、坚持不懈、反复论证的科学态度。
再如,遗传学奠基人摩尔根用果蝇作实验材料做了大量实验,一次偶然,在众多红眼果蝇中发现一只白眼果蝇,认真、严谨的钻研习惯,使他没有轻易放过这件小事,而是继续研究,最终发现了遗传学的第三定律,并证明基因在染色体上呈线性排列,为现代遗传学奠定了细胞学基础。由此,可让学生学习他们细致观察、大胆假设、严格求证的科学方法。
另外,教材中“DNA是遗传物质的实验”、“酶的发现”、“生长素的发现”等史例,通过对一些经典实验和逻辑分析的再现,还原了这些生物学概念、原理的来龙去脉,从而帮助学生准确、牢固地掌握新知识,并从中学习科学家的创造性思维方式。而1990年正式启动的人类基因组计划由美国、英国、德国、日本、法国和中国共同承担完成,这是科学界合作的典范,科学无国界,将深刻启发学生发扬合作精神,逐步形成科学的世界观。
提高实验动手能力,注重理论联系实际
生物学是一门实验科学,通过实验可以培养学生的动手操作能力及科学探究能力。在教学中,我们要充分发挥实验学科的特点,让学生自己动手操作,或亲自设计实验。不能只让学生机械地按照教师或教材要求一步步操作就草草了事,而应与学生共同分析实验的目的和原理,引导学生自己动手操作,并对实验现象和结果进行分析,提高学生发现问题和分析问题的能力,鼓励他们大胆质疑,并积极创造条件让他们尝试,真正培养学生的科学思维和严谨求实的科学态度。