謝樹亮
生物學學科核心素養(yǎng)包括生命觀點、科學思維、科學探究和社會責任。四種核心素養(yǎng)是立體關聯(lián)的整體,指向人的發(fā)展,共同體現(xiàn)生物學學科主要的育人價值。其中,科學探究是指能夠發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實世界中的生物學問題,針對特定的生物學現(xiàn)象,進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及對結果的交流和討論的能力。學生應在探究過程中,逐步增強對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲,掌握科學探究的基本思路和方法,提高實踐能力。生物是一門實驗學科,應該給學生多一些動手的機會,多一些探究的體驗,從而培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)。
探究型課堂,分為兩種模型。第一種模型,學生經歷“觀察現(xiàn)象→提出問題→設計實驗→實施方案→分析結果→得出結論”的整個過程,最大限度地提升學生的科學探究素養(yǎng)。但是,此模型耗時長、難度相對較大,在教學實際中以此模型開展教學活動的次數(shù)有限??梢悦空鲁槿∫粋€主題,指導學生開展探究活動,也可以將各個主題分配到具體學習小組,在降低時間成本的情況下,學生也能得到較好體驗和提升。第二種模型,學生不實施方案,而是尋
找(或教師提供)他人已有的研究成果(數(shù)據(jù)),并對數(shù)據(jù)進行分析,從而得出結論。此模型在操作時難度小,可以多采用,但學生所獲得的探究體驗無法與第一種模型相比。
教學中,兩種探究型課堂模型混合使用,教師可以根據(jù)不同的教學內容,選擇其中一種模型進行教學,兼顧時間成本和探究體驗,達到最佳教學效果。在探究活動中,學生逐步增強對自然現(xiàn)象的好奇心和求知欲,掌握科學探究的基本思路和方法,提高科學探究素養(yǎng)。
遺傳規(guī)律一直是高中生物教學的重點和難點,由于操作難度較大,耗時較長,很少有教師讓學生進行遺傳學雜交實驗。筆者以倉鼠為實驗材料,讓學生設計實驗,探究倉鼠毛色黑與白的顯隱性關系以及基因的位置。設計教學的過程中,有兩種方案。第一種方案,采用探究型課堂第一種模型,將課堂教學內容分割開。學生在課堂上設計、討論實驗方案;課后再根據(jù)方案飼養(yǎng)倉鼠,觀察、收集數(shù)據(jù),需要兩三個月,甚至更長時間;所有雜交實驗完成后,學生再在課堂上對實驗數(shù)據(jù)進行分析、推導,得出結論。
第二種方案,采用探究型課堂第二種模型,課堂教學內容連貫。與第一種方案唯一的不同是,學生不需要在課后飼養(yǎng)倉鼠,而是直接采用他人的研究數(shù)據(jù),在課堂上分析實驗數(shù)據(jù),得出結論。這種方案可以在一個課時內完成畫圖譜、設計實驗、分析數(shù)據(jù)、得出結論等過程,但學生無法體驗到遺傳學家開展雜交實驗的艱辛。最終筆者決定采用第一種模型,讓學生感受開展實驗的全過程。學生在實驗過程中,體驗了發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、設計實驗、開展實驗、分析數(shù)據(jù)、得出結論的整個過程,加深了對分離定律的理解,培養(yǎng)了理性思維,提高了科學探究能力,同時也提高了社會責任感。
具體的教學過程分為實驗前的課堂、學生開展倉鼠雜交實驗、實驗后的課堂三個階段。在實驗前的課堂階段,教師以展示倉鼠引入話題,并提問:飼養(yǎng)過倉鼠的同學有哪些趣事?發(fā)現(xiàn)哪些規(guī)律?引導學生觀察倉鼠的活動情況,交流飼養(yǎng)心得。課堂上引入幼小可愛的倉鼠,能激發(fā)學生的興趣和積極性,課堂氣氛非常好,學生的學習主動性很高。
接著,教師用實物投影儀將整籠倉鼠投影出來,引導學生觀察倉鼠的親子代關系,并畫出遺傳圖譜,進行圖解分析。教師設置了如下問題,引導學生深入思考:(1)一個倉鼠親子代(♀黑×♂白→♀白2只、♀黑1只、♂黑2只),畫出該倉鼠家系的遺傳圖
譜。(2)能否判斷毛色黑與白的顯隱性關系?(3)控制黑白色的基因位于細胞質還是細胞核(染色體)?如果位于染色體上,能否判斷位于常染色體,還是性染色體(X、Y)?根據(jù)教師提供的倉鼠家系,學生可以確定基因位于細胞核(染色體),不可能位于細胞質,也不可能位于Y染色體上;但無法判斷黑白的顯隱性關系,以及基因到底位于常染色體還是X染色體上。由此產生問題沖突,激發(fā)學生的學習驅動力。
教師展示倉鼠批發(fā)市場的照片或簡短視頻(10秒),展示黑色和白色倉鼠上百只,并要求學生以小組為單位,設計實驗,探究倉鼠毛色黑色與白色的顯隱性關系,并確定控制黑白色的基因位于常染色體還是X染色體。絕大多數(shù)學生沒有見過如此多的倉鼠,教師在課堂上展示出來,活躍了課堂氣氛,激發(fā)了學生學習興趣和實驗探究的內驅力。而以小組為單位限定時間,開展競賽,既活躍了課堂氣氛,也能提高學生的學習效率。
在倉鼠雜交實驗階段,學生需要按時喂養(yǎng),清理飼養(yǎng)籠,及時觀察并記錄實驗結果。
在實驗后的課堂上,教師展示倉鼠雜交實驗過程的照片、倉鼠幼崽的照片或視頻,實驗結果數(shù)據(jù)(共16組),并組織學生通過實驗數(shù)據(jù)討論分析倉鼠毛色黑色與白色的顯隱性關系和基因的位置。學生通過觀看照片或視頻,回憶飼養(yǎng)過程的辛勞和樂趣,活躍了課堂氣氛,激發(fā)了分析實驗數(shù)據(jù)的內驅力;而通過對16組雜交實驗結果的分析,學生可以提高對實驗數(shù)據(jù)的加工和分析能力。
最后,教師總結判斷顯隱性的方法和基因位置的方法,展示其他品種倉鼠的圖片,讓學生了解倉鼠還有許多不同的毛色和眼色。而本節(jié)課的學習,旨在幫助學生回歸規(guī)律性的技巧,掌握這些技巧,就可以解決很多類似問題。
倉鼠雜交實驗教學,是教材中沒有的,但又是遺傳規(guī)律教學中非常需要的,而且可操作性很強,值得推廣。實驗教學應該從課堂延伸到課外,畢竟課堂時間有限,將實驗教學延伸到課外,可以更好地培養(yǎng)學生的科學探究素養(yǎng)。
本文系廣東省基礎教育新一輪“百千萬人才培養(yǎng)工程”第二批項目結業(yè)論文。
(作者單位:廣東省佛山市順德區(qū)李兆基中學)
責任編輯:胡玉敏
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