初中生物拓展实验活动专题式教学初探
摘要基于自主建构理念和初高中生物螺旋式上升的要求,采用拓展实验和活动进行专题式教学。从班级性状圆盘入手,通过粗提取香蕉DNA、分析DNA模型,微观概念形象化呈现,借助贴图厘清23对染色体在亲子代之间的传递过程,理解精子、卵细胞的染色体组成以及性别决定。化繁为简,由简图直接生成遗传示意图,突破难点,衔接高中教学。
关键词实验活动初中生物学初高中衔接
中图分类号G633.91文献标志码B
学习并非是学习者对知识的被动接受,而是以自身已有的知识和经验为基础的主动建构。《普通高中生物学课程标准(2017年版)》的基本理念之一是“教学过程重实践”。学生对学习的主动参与,积极地动手与动脑,可以加深概念理解,提升应用能力,培养创新精神。初中生物学教材和高中生物教材在设计上采用螺旋式上升的模式反复加深概念内涵、拓展外延,让学生逐渐掌握学科技能和素养,如细胞专题(初中阶段呈现细胞基本结构,高中阶段延伸各细胞器结构和功能)、光合作用专题(初中实验得出光合作用文字表达式,高中阶段详细介绍光反应和暗反应过程)、生物的遗传专题(初中阶段简单涉及遗传物质、性别决定及单基因遗传,高中阶段深入学习核酸组成及结构、中心法则、基因的分离定律、自由组合定律及多基因遗传等)。
基于以上分析,下面以苏科版初中生物学八年级下第二十二章“生物的遗传”为例,详细阐述以实验和活动的形式进行的专题式教学。通过学生动手参与和动脑活动,化抽象为具体,化被动接收为主动建构,拓展概念内涵和外延,衔接初中高中生物教学。
1从生活中来
课堂导入的方式有很多种,或温故知新,或问题提出,或情境设疑等。无论教师采取哪一种,都要迅速导入课堂,抓住学生思路和眼球。从生活中来,从学生切身体会中来都是一个较好的方法。例如,遗传的学习从一个“班级性状圆盘”的活动开始。学生在人类性状转盘上准确找到自己性状的位置,在最后一个圆环上进行贴图,观察贴图结果,并思考讨论:①你和多少同学所处圆盘位置是相同的?为什么位置相同即六个性状都相同的人那么少?②每个人的性状远远不止6种,这说明了什么?该活动的结果和学生原有的认知产生了差异,引发学生提出“为什么会产生如此多的差异”的问题。同时,帮助学生感知生命的可贵,每个生命都是独一无二的个体。这样比课本上填写自己家人性状的表格,多了同学间的互动交流,而且群体更大,得出的结果可信度也更高。
2到实验中找
在性状多样性的基础上,学生寻找决定性状的遗传物质的冲动油然而生。传统初中课堂中,关于遗传物质DNA的学习仅限于被告知其为细胞核内的核酸,点到即止,此外所有内容都在高中展开,符合课程设计中螺旋式上升的宗旨。然如此处理,初中阶段对于染色体的传递和基因传递的要求和应用就显得有点抽象。细胞核内神奇的遗传物质——DNA的粗提取对于刚接触遗传、喜欢眼见为实的初中生而言,无论从兴趣还是理解上来看,都是有需求的。同时从可行性角度来看,以下提供的粗提取方法可以在正常实施实验的所有中学开展。
粗提取香蕉中的DNA方法如下:
①取小段香蕉,于保鲜袋中反复揉捏成糊状。于保鲜袋一角剪出小口,挤出约3mL香蕉糊于10~15mL塑料离心管中,加入3mL水,剧烈震荡2min。本实验材料取材方便,处理简单,蛋白质、脂肪等含量较少,提取相对容易。
②加入洗涤剂(洗洁精等)3ml,上下颠倒离心管1min,65℃水浴5~15min。用洗涤剂中的表面活性剂破坏细胞膜的磷脂和膜蛋白,方便DNA释出。
③加入3mL冷酒精,静置2min等析出白色絮状物,用玻璃棒卷起。因为DNA不溶于酒精,而细胞中的某些蛋白质则溶于酒精,利用这一原理,可进一步去除杂质,获得DNA。
该实验在满足学生探索与自身相关生物问题欲望的同时,带来了更深入的疑问:该遗传物质是如何做到决定生物性状多样性的?
3玩模型中学
DNA的双螺旋结构是初中阶段需要掌握的基本概念。何为双螺旋?其立体结构如何?为何双螺旋结构的DNA会如此稳定?这些问题仅靠图片是不够的,需要借助立体分子模型来帮助学生理解。DNA如何决定性状不是初中教学的范畴,但是,性状是基因决定、受环境影响的概念却是需要掌握的。该要求必然导致学生在理解上知其然不知其所以然。另根据活动一的结果,学生发现群体中的性状差异之大,随之而生问题:个体之间基因又有什么样的区别呢?基于以上分析,笔者将DNA分子模型的组装放在高中,在初中课堂加入DNA分子模型的观察和比较分析。该拓展活动既能帮助学生理解相应概念,也符合课程设计中螺旋式上升的要求。具体活动安排如下:
①学生在空间模型的基础上,变形成为右图平面结构。发现其由两条基本骨架和四色的连接键连接而成。同时红色和蓝色,黄色和绿色是固定搭配。在此基础上,教师拓展四种不同的碱基概念。
②2人小组比较两条DN