温故知新———浅析高中生物实验创新设计能力的培养

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1、温故知新浅析高中生物实验创新设计能力的培养林遥(厦门第一中学，福建厦门361004)伟大的革命导师马克思曾经说过：“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦，沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”牛物学科是一门实验设计能力要求比较高的学科，在取得每一项重大牛物成果之前，科学家们都经历过许多艰难曲折的探究过程。在教学实践中，要让学生学会实验设计，提升牛物素养，更重要的是培养敢于创新、敢于突破的精神，勇敢攀登牛物实验科学的高峰。笔者结合教学实践，就实验创新设计能力的培养谈谈具体做法。一、温故(-)从现有的实验方案出

2、发，引导学生分析科学家思维缜密的实验设计过程代表实验I“DNA是主要遗传物质”实验设计过程⑴如何证明DNA和遗传有关？⑵如何证明蛋白质、糖类等其他物质不是遗传物质？⑶什么牛物能证明DNA是遗传物质呢？(4)DNA是唯一的遗传物质吗？纵观整个实验的设计过程，是一个思维缜密、去伪存真的过程，在不断的质疑、设计和验证中，反复研究遗传物质的真实成分，直到寻找到最终答案,前后历时24年。代表实验II“光合作用全过程”实验设计过程⑴光合作用的原料？⑵光合作用的条件？⑶光合作用的产物？⑷光合作用的场所？⑸产物的组成元素分别来源于什

3、么原料？“光合作用全过程”实验探究过程从公元前三世纪到19世纪，长达22个世纪！数千位科学家，夜以继日、剥丝抽茧、攻克难关，令人感叹生物科学成果背后凝结着科学家们多少的心血！（-）对不同的实验方案进行对比，提升学生的知识迁移能力在教材中，有许多不同的实验方案，教材跨度大，似乎找不出什么联系，可实际上是有联系的，通过多角度、多层次的对比，举一反三，可以提升学生的知识迁移能力。1•实验对比：“噬菌体侵染细菌”和“基因工程中病毒可作为载体”。在“噬菌体侵染细菌”的实验中，我们了解到病毒可以将DNA侵入细菌（即：宿主细胞）体

4、内，蛋白质外壳则留在外面、不参与遗传的过程。病壽的遗传物质不仅可以在宿主细胞内复制、指导蛋白质合成,甚至可以整合到宿主细胞的DNA上,在宿主细胞内稳定保存、复制，如右图所示，这样一个特征，可否用作基因工程的运载体呢？作为载体的必要条件是什么呢？“能自我复制、有切割位点、有标记基因、对受体细胞无害、容易分离、载体DNA分子大小应适合，以便提取和在体外进行操作”，病毒的DNA具备这样的条件。如果我们把目的基因和病毒DNA连接在一起，再导入受体细胞中，也就能实现把目的基因导入受体细胞中To2.实验对比：“观察根尖分生组织细

5、胞的有丝分裂”和“植物体细胞杂交”。在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，我们学到了中期细胞染色体形态数目最为清晰、最易辨认，如何利用这个知识来判断槓物体细胞杂交后的细胞是杂种细胞，而不是同种细胞融合的细胞呢？对，可以利用细胞染色体形态来区别。如果染色体仅仅是数量增加，形态没有增加，那就是同种细胞融合的细胞；如果染色体数量增加，形态也增加，那就是杂种细胞。3.实验对比：“光合作用的条件需要光照”与“叶绿体中色素的提取和分离”。“光合作用的条件中需要光照”，在实验后要检验是否有淀粉生成时，需要对叶片进行脱色，如何进行

6、脱色？用酒精隔水加热，对叶片进行脱色。“叶绿体中色素的提取和分离”中用丙酮进行提取，可否利用酒精？可以。二、知新（一）用理论指导实践，引导学生高层次地思考，学会设计新的实验方案学生的思考应该追求高层次，追求有根据的、有条理的、有批判性的思考。理论指导实践、学以致用，是我们一贯秉承的教育理念。1•实验创新“基因工程”、“试管动物”、“胚胎分割技术”、“转基因动物”。“基因工程”在基因分子水平上进行定向操作，将外源基因与运载体结合后，通过一定的方法导入受体细胞内，使外源基因在受体细胞内稳定保存并表达。“试管动物”培养时，

7、采取体外受精的技术获得受精卵，因此试管动物的遗传物质来自于两个亲本，受精卵培养到早期胚胎吋，可进行胚胎分割移植，以便获得基因型相同的多个动物。如何快速获得基因型相同的“转基因动物”呢？可以把“基因工程”与“试管动物”、“胚胎分割移槓”结合起来设计实验方案。例如可以把某外源基因通过基因工程导入动物的精子中，将来受精作用产生的受精卵中就具备了该外源基因，该受精卵发育到早期胚胎时，就可进行检测，随后进行胚胎分割移植，这样就可以在短时间内生产大量符合人类要求的转基因动物。2.实验创新免疫调节与甲流疫苗的研制改良。免疫调节中，

8、用抗体和抗原发生特异性结合来清除抗原。疫苗的成分是灭活的或壽性减弱的病原体。由于病原体在现实自然中，有不断产生基因突变的可能性，原有的疫苗刺激机体产生抗体，该抗体可能对自然界中新突变产生的病原体不能特异性结合了，因此需要对已有的疫苗进行不断地改良，不是一劳永逸。如何设计实验方案来研制改良原有的疫苗呢？那就需要采集患新型甲流的患者的呼吸道细胞，从