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“问题解决”在生物教学中的尝试

日期:2018/9/3 13:55:10
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传统生物课堂教学多采用“老师讲,学生听”的方式进行,学生被动地接受式的学习,教师更多的是关注学生对学科知识的掌握结果,学生只是机械的被灌输,只会机械强加的接纳,最终对学习毫无兴趣,只有讨厌。正如洛克所说的“我们之所以对许多事情感到憎恶,别无其他原因,而仅仅在于那些事情是别人强加给我们的。”因此我们在教学过程中,常常思考这样的问题:如何才能使学生对我们所任教的学科感兴趣?如何将学生的积极性与主动性调动起来,使他们乐于学习?如何传授给他们正确的有效的学习方法,使他们善于学习?也就是说,如何才能使学生有一个良好的学习开端?我们都切身地感到过好奇心在学习中的重要作用。由于我们对周围事物、现象等的迷惑不解而产生好奇,由好奇产生疑问,由疑问产生学习动机,通过学习得到合理的解释答案而产生解决问题的方法、过程以及成就感等内心体验,从而产生积极的学习态度。加涅认为“教育课程的重要的最终目标就是教学生解决问题”,教会学生解决问题的基本技能、一般方法、思维过程应是生物学科课堂教学的一个非常重要的内容。而这又与课程标准的基本理念“倡导探究性学习,注重与现实生活的联系,培养学生分析和解决问题的能力以及交流与合作的能力”相符合。如何在教学中落实这点呢?笔者认为必须以教材为依据,以问题为主线展开教学,引导学生解决课堂问题,主动参与教学活动,教师引导并及时进行点拨和总结,是落实这一理念的重要手段。

1“问题解决”的理论依据和涵义

古希腊哲学家亚里士多德说:“思维从问题、惊讶开始。”我国明代学者陈献章也说:“疑者,觉悟之机也。”可见问题与认识紧密联系,如果没有问题,认识也就停止了。也可以说,如果没有问题,也就没有教学活动。一个学生能够提出问题,说明他的思维是活跃的、积极的;说明他善于联想,具有一定的想象能力;说明他有求知欲和想探索欲望。“问题解决”是20世纪80年代从美国兴趣的“以问题解决为核心”的课堂教学。它不仅在美国的教学改革中被推广,而且在世界教育界也引起了广泛影响。

“问题解决”是指在教学过程中,依据教学内容和要求,由教师创设情境,以发现、探究和解决问题为目的,在解决问题的过程中,使学生思维不断发展、升华的一种教学模式。“问题解决”教学既为学生创造一个发现、探索、创新的环境,又为教师提供一条培养学生能力的有效途径,更为重要的是学生通过亲身探究和实践,参与了知识的发生、形成和发展过程,象科学家一样在探索中获取真知,培养了个人的创新精神和创造能力。因此,我们认为“问题解决”教学是一种有效的教学模式。

2“问题解决”的案例分析

下面就以人教版新教材必修2中“DNA的复制方式”教学案例为例,从问题引入、问题解决和问题拓展三方面来探讨“问题解决”在激活生物新课程教学中的尝试。

2.1创设情境,引入问题

    教师在教学中如能创设一种生动活泼、引人入胜的情境,学生的求知欲望会油燃而生,从面产生探索的强烈欲望,教师创设的情景越新颖,学生的注意力就越容易被吸引,越容易激发他们的求知欲望。教师依情景精心选择“问题”,从学生的已有经验出发提出问题,引起学生对结论的迫切追求的愿望,就可将学生置于一种主动参与的位置,充当课堂教学的主人。

    情景:(视频)震惊世界的“9.11“事件夺去了很多无辜的生命,两幢大楼轰然倒塌,死伤者数以千计,从废墟中清理出的尸体面目全非,无法辩认,如何来确定死难者的身份呢?需要利用PCR技术获得大量的DNA序列,通过与失踪人员的亲人进行DNA检测鉴定和认定。

    提出问题:PCR技术在此案例中起到了什么作用?

PCR的工作原理是一种体外人工DNA复制技术。人工怎样复制DNA?人体内的DNA是如何复制的?DNA复制需要什么条件?产生的新DNA与原来的DNA一样吗?

将学习的知识点与现实生活的问题或感谢兴趣的问题建立起联系。只有当学生认识到自己所学知识的现实价值,学生才愿意学习;只有当学生看到学习的材料与自已的生活之间紧密联系,学生才会尽力地去理解和记忆所学的内容,进而激发其学习兴趣,调动其内在的学习动机。

2.2合作探究,解决问题

    科学家波普尔提出:“科学和知识的增长永远始于问题、终于问题-------愈来愈深化的问题,愈来愈能启发大量新问题。”在教学中教师应根据学生的认知水平,引导学生积极思考、努力探索,通过合作探究进一步解决问题,通过思维碰撞,点燃学生智慧的火花。在解决问题的过程中,赋予学生探索活动权,在活动中培养学生创造性思维能力,让课堂焕发出勃勃生机。

2.2.1对DNA复制的初步探究

展示康贝格的实验,引导学生讨论并分析,了解DNA复制的一般条件。

资料1:1956年,美国生物化学家康贝格在试管中,将大肠杆菌中提取出的DNA聚合酶加人到具有4种丰富的脱氧核苷酸的人工合成体系中。

结果:在试管中4种脱氧核苷酸不能合成DNA分子。

提问:在资料1中,为什么要加人DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸?

资料2:康贝格在上述试管中加人了少量DNA分子和ATP,培养在适宜温度条件下,一段时间后,测定其中DNA的含量。

结果:试管中的DNA的含量增加。

提问:1、加入ATP有什么作用?

2、加入了少量DNA分子才能使DNA的含量增加,说明什么?

3、根据康贝格实验可知,DNA复制需要哪些必需的条件?

    通过实验分析,即能巩固了上一节学习的DNA分子的结构知识,又让学生对DNA复制有初步的了解,为下一步的复制方式推理作铺垫。

2.2.2通过动手尝试构建DNA复制模型,对复制方式的大敢推断培养学生的发散思维。

    提供材料:4张纸条(两条红色、两条白色),每张纸条表示一条脱氧核苷酸链,原来DNA是由两条红色的纸条构成。以小组为单位,假设复制的可能方式。

学生分组讨论结果,提出两种可能:(1)半保留复制:当DNA复制时,两条红色的纸条解开双螺旋,然后根据碱基互补配对的原则,分别配对形成新的脱氧核苷酸互补链(新形成的链用白色纸条表示),最后构成两个DNA,每个DNA中包括一条红色链和一条白色链,即每个DNA中含有一条旧链和一条新链。因为在此过程中遵循碱基互补配对的原则,这两个DNA与原来的DNA应该是相同的。(2)全保留复制:当DNA复制时,两条红色的纸条解开双螺旋,然后根据碱基互补配对的原则,分别配对形成新的脱氧核苷酸互补链(新形成的链用白色纸条表示),然后两条新形成的脱氧核苷酸链分别从配对状态脱落,组成新的DNA(两条白色链),原来的两条脱氧核苷酸链也重新配对,重新形成双链DNA(两条红色链),最后构成两个DNA因为在此过程中遵循碱基互补配对的原则,这两个DNA与原来的DNA应该是相同的。

2.2.3通过实验求证DNA复制方式培养学生批判思维。

DNA复制到底是怎样的?是两种假设中的其中一种,还是两种假设同时进行?

分析推演,告诉学生,科学家已证实,DNA是一种半保留式的复制。然后引导学生通过问题串进行探究:

问题1:如果是半保留复制,亲代的DNA分子复制后得到的第l代DNA和第2代DNA的组成是怎么样的?用图解表示出来(学生用纸和笔画出DNA链并分析)。

问题2:用什么方法识别DNA中哪一条是母链,哪一条是子链?(启发学生采用同位素标记的方法)

问题3:用哪种同位素进行标记?

问题4:如果原DNA是15N的,原料是14N的,那么请推演复制后的第1代DNA与第2代DNA中N的情况如何?

问题5:复制后,子一代的每个DNA全为15N/14N-DNA;第2代的DNA中有一半是14N/14N-DNA,另一半为15N/14N-DNA。但我们是看不出DNA分子的,产生的DNA分子通常是混杂在一起的。有什么技术或方法可以证明上述结论是正确的?(启发学生采用离心的方法)

问题6:如果对每一代的DNA进行离心分离,实验的结果会是怎样的呢?要求学生分组讨论,并在图解中标出各代DNA在离心管的位置。

 





 

 

 

 

 

 

 

 

教师可对学生的推理活动作一个简单的总结,整个过程其实就是一种演绎推理的思维方法。

验证推理:让学生自主阅读教材中的实验“证明DNA半保留复制的实验,对比与科学家的推理是否一致。

问题7:如果是全保留复制,对每一代的DNA进行离心分离,实验的结果又会是怎样的呢?要求学生在图解中标出各代DNA在离心管的位置。

通过一系列的问题让学生展开讨论与交流,能紧紧抓住学生的注意力和思维,环环相扣,逐层深入,体现与学生认识规律的一致性,让学生理解知识,撑握方法,可有效地引导学生的思维活动向更深处发展。

2.3拓展问题,总结规律

新课程要求:“课堂教学不再是教师会教,而是学生会学”,也就是学生会思考、会归纳、会总结。因此,教师应该引导学生在自主学习的过程中主动地、自觉地总结归纳知识的规律性和学习的方法。通过归纳总结能使教学中的内容相互融会贯通 ,归纳出事物之间的内在联系 ,使学生学到的知识由浅入深,由多到精 ,便于学生分辨、理解、记忆、掌握和应用。

通过以上合作探究得出结论——DNA分子是半保留复制,在些基础上,我又提出问题:

(1)1个DNA分子经过n次复制,得到的子代DNA数目为多少?

(2)已知某DNA分子中某种游离脱氧核苷酸的数目为a,该DNA分子经过n次复制,

所需该种脱氧核苷酸的数目分别是多少?

(3)被15N标记的DNA分子转移到14N的培养基中培养(复制)n代,被15N标记的DNA分子占DNA分子总数的比例为多少?被15N标记的DNA链占DNA分子总链数的比例是多少?

学生运用DNA是半保留复制的结论,通过小组讨论并画图分析,能较容易得出正确的答案,并进一步进行归纳总结得出DNA复制的相关规律:一个用15N同位素标记的DNA在含14N培养基中复制n次后,DNA总数为2n个,脱氧核苷酸链为2n+1 条,含15N链为2条,含15N-DNA为2个,含14N链2n-1 条,含14N-DNA为2个, 只含14N-DNA为2n-1个,只含15N-DNA为0个。

    总之,问题解决教学模式的运用能很好体现学生是教学的主体,教师是教学的主导,教师的主导体现在问题串的设计和用问题串引导学生学习上;学生的主体,体现在观察、联想、发现、解决等思维活动中,以及做出学习总结上。实施问题解决教学的关键是教师要创设恰当的情景,引发学生提出问题,再通过教师精心的引导,引导学生积极地进行创造性的思维活动,激起学生探索的欲望,为知识的学习营造良好的氛围,在密切联系教材的基础上,有目的、有计划、有步骤地引出新的问题,最终引发学生在思考的基础上获得解决问题的思路。


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