研读课标 理解教材 理顺教学 ──人教版《选修3 现代生物科技专题》的教材分析及教学建议

  摘要:本文分别从课标和高考考试的角度简要分析了人教版《选修现代生物科技专题 》 教学中存在的一些问题,并结合课标和教学实践,针对教材内容提出了一些具体的教学建议。

  关键词:问题 课标 高考 教学建议 

  1  教学中存在的问题及分析

   

  人教版《选修3现代生物科技专题》模块教材经全国各地教师试用四年以来,得到了广泛的认同和肯定。但由于部分教师对课标和教材的地位、作用缺乏正确认识,又由于深受高考指挥棒的影响,因而教学过程中存在一些疑惑,这些意见主要体现在以下方面,一是部分内容较深,技术细节较多,例如,“基因工程”的内容较深,“胚胎工程”的内容技术细节较多;二是章节之间的知识难度相差较大,“基因工程”、“胚胎工程”与“生态工程”的知识难度相比,有很大的差别;三是涉及到较多的讨论和辩论活动,与必修教材和本教材的其他专题明显不同;四是部分内容与必修教材内容的表述不一致,甚至看起来前后有些矛盾。这些问题影响了教师对教材的理解和把握,进而影响到教学效果。

  存在上述问题是一种正常的现象,现结合课标和教材的内容进行说明。

  11  课标对本模块教材编写和教学的指导作用

   

  教材必须体现课标的目标和基本要求,《普通高中生物课程标准(实验)》在课程设计思路中针对选修3现代生物科技专题明确指出:本模块有助于拓展学生的生物科技视野[1]”,“以专题形式介绍了现代生物科学技术一些重要领域的研究热点、发展趋势和应用前景,以开拓学生的视野、增强学生的科技意识,为学生进一步学习生物科学类专业奠定基础[1]很明显,“开拓视野、增强意识、奠定基础”这些词意味着选修3的模块定位与必修模块有着较大的差异。简单地说,必修模块选择的是生物科学的核心内容,对于提高全体高中学生的生物科学素养具有不可或缺的作用;而选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的课程。

  具体地说“开拓视野”意味着内容可深可浅,该模块不是为了选拔和应试而开设的课程;“增强意识”意味着除了知识上的认知外,还需要有足够多的活动来实现目标;“奠定基础”意味着尽管这些知识内容具有前瞩性,是当今生物学发展的方向和热点,但不要求学生深入研究,只需大致了解或理解即可。

  1更能体现选修3和必修模块在课标具体内容上的差异。

                  表1  选修3和必修模块课标具体内容的比较

            选修3

  必修

  必修1

  必修2

  必修3

  具体内容标准为17项,其中,知识性目标有14项,全部为了解水平;情感性目标有3项,以反应水平为主;技能性目标全部体现在活动建议之中,主要是参观、调查、资料收集和讨论活动

  知识性目标中,了解水平的有8项;理解水平的有11项;应用水平的有2

  知识性目标中,了解水平的有3项;理解水平的有14项;应用水平的有2

  知识性目标中,了解水平的有6项;理解水平的有11项;应用水平的有1

  由表1可知,选修3的知识内容以了解为主,必修的知识内容以理解为主;选修3涉及到的情感态度价值观目标和技能性目标相对比较多,而且技能性目标多达11项,这就要求教师在处理教材和进行教学时应考虑创造更多的条件让学生参与进来。

  正因为课标有了这些明确的规定,又因为各专题知识内容本身的独特性和时代性,再加上长期以来一线教师对教材和高考的一贯认识,才有了本文开头的一些问题存在。

  12  课标和考试大纲具有不同的功能

   

  课标的理念和目标是落实国家基础教育方针而设置的,与高考是两个不同的系统,具有不同的功能。具体地说,课标要求学校和教师完成学生的学科教育目标,学生达到目标就表明完成了课标要求;而高考具有甄别和选拔功能,从知识、能力上应具有比课标更高的要求。

  在潜意识里,大多数教师一般认为教材除了落实课标的理念外,还应该具有强大的应考功能,即凡是教材上出现的知识内容都是要求学生掌握的,都是可以用来命题考试的,而这些认识,恰恰与本模块的课标定位相矛盾。如果用这种思维来看待选修教材,必然会加重学生的课业负担,就会出现教学目标和策略异化的现象,教学过程中就会产生难以处理的问题。

  课标明确地提出了本模块的教学建议:“本模块的教学以专题讲座和学生讨论为主。由于本模块所涉及的领域进展迅速,教师要积极引导和组织学生查阅有关资料练习撰写专题报告,并组织开展口头交流、辩论等活动[1]。”这些建议体现了本模块的内容特色,也指明了本模块的教学策略。

  13  课标的理念、目标与高考要求并不矛盾

   

  认真研读课标中关于知识、情感态度价值观和能力目标的要求,其中以能力目标的具体要求比照高考说明中的能力考核要求,两者是一致的,只不过是呈现形式有所不同而已。

  生物课堂教学的主要目的是提高学生的生物科学素养,使他们在知识、情感态度价值观和能力方面达到一定的要求,如果认真落实这些要求,高考时取得理想的成绩是显而易见的事情,限于篇幅,这里不能展开。综观高考说明中有关本模块的内容要求,大部分内容为Ⅰ级要求,相当于了解层次,少数内容为Ⅱ级要求,相当于理解层次,没有Ⅲ级要求。总体来看,其难度要求要略高于课标的内容标准。不过,认真研究三年来涉及选修3的高考试题,还是以考查基础知识和基本原理为主,少量试题考查了学生运用知识解决实际问题的能力,与课标的内容要求基本一致。

  2  具体教学建议

  基于以上的分析,结合人教版选修3教材,为更好地开展本模块的教学,特提出以下的具体教学建议。

  21  以解决生产实践中的具体问题为教学的切入点,激发学生的学习兴趣    现代生物科技是理论、技术与实践高度结合的产物,理论的发展和实践的需要催生着技术的进步和发展,技术的进步又促进了理论的发展和深入,从而促进了技术在实践中的应用和普及。正因为现代生物科技与人类的生产、生活密不可分,正深刻地影响和改变人类的生产和生活方式,甚至情感、态度和价值倾向,因此,教学过程中,我们没有任何理由回避身边的生物科技实例,转基因食品、胚胎移植和分割技术,细胞的培养、分化及癌变的研究等等事例都可成为教学中的素材、课堂教学的切入点,以激发和点亮学生的想象和智慧之灯。

   

  例如,在讲基因工程时,我们以抗虫棉的形成为例来引导学生的理解基因工程需要的三种基本工具及其步骤;在讲植物细胞工程时,可以先提快速繁殖和作物脱毒的应用及意义;在讲动物细胞工程时,可以先提人体皮肤培养和移植、体细胞核移植技术用于人类疾病治疗的重要作用,等等。先从实践应用开始教学,可以让学生了解所学知识的作用和意义,知其学习的根源,有利于激发学生的学习兴趣和动力。

  2重视学生的已有概念,巩固旧知识,落实新内容    学生在必修模块中学习过的一些知识与本模块内容有着必然的联系。例如,基因工程中涉及到的DNA重组技术、PCR技术的基本原理等内容与DNA的结构及复制特点相关;蛋白质工程与基因的表达相关;生态工程的基本原理与生态系统的稳定性相关,这些相关内容的教学要充分利用学生已形成的已有概念,发挥学生的主观能动性,引导学生利用已有概念拓展和建构新的概念,切记避免死记硬背相关的知识要点。

  PCR技术的教学为例,可以先讲PCR技术的作用和意义,然后告诉学生PCR技术的实质是DNA的体外(细胞外)复制技术;让学生回忆必修中所学的DNA的结构和复制特点,要求学生以小组为单位讨论设计如何创设体外条件满足DNA分子的快速复制;最后要求学生列表从过程、相同点(原则、条件)和不同点(场所、解旋方式、引物、酶、结果)等方面比较PCR技术和DNA复制的基本原理。

  同样的策略可以用于蛋白质工程和植物细胞工程的教学,充分运用学生的已有概念,并针对这些概念进行比较和顺应,既巩固了必修教材中所学的知识,又落实了新学的内容,而且促进了新旧概念的转换和升华。

  23  以问题为引导,激发学生的求异思维    提高课堂教学效率的核心之一是提出有效的问题,以促进学生的思维发展。本模块教材中有很多栏目,呈现出一定的问题以供学生思考,如思考与探究、讨论、旁栏中的问题等等,教学中要善于运用这些问题引导学生讨论和思考,使其学习的知识真正内化于心。另外,教师也要善于提出问题,供学生思考和讨论。

   

  例如,单克隆抗体的制备的教学。常见的教学方法是讲解,若教师只是讲得很认真很详细,但由于教授者的思维和学习者的思维不能很好地切合,常常导致学生课上听懂课下遗忘的奇怪现象,其根源在于学生没有真正地理解,即没有时间思考,没有内化于心。教师可以引导学生观察流程图,结合相应的问题进行思考,提醒学生既要关注宏观步骤,也要关注对一些重要步骤的解读和理解。可设计问题如下:(1)什么是单克隆抗体?生产单抗的基本原理是什么?(2)什么是免疫的小鼠,怎样进行对小鼠进行免疫?(3)图中的B淋巴细胞有何功能?骨髓瘤细胞有何特点?(4)怎样才能将B细胞与骨髓瘤细胞融合?(5)融合后可能有几种类型的细胞?(6) 两次筛选的目的是什么?(7)培养杂交瘤细胞的方式有哪两种?(8)小鼠体内培养的原理是什么?怎样理解从小鼠的腹水中获取抗体?(9)单克隆抗体有哪些特点和应用价值等等。

  24  进行知识的比较学习    比较是学习相似内容的方法之一。本模块中有很多的相似内容可以通过列表比较来达到厘清事实的目的,如基因组文库和cDNA文库的比较;PCR技术与DNA复制的比较;将目的基因导入不同的受体细胞的方法和过程的比较;目的基因的检测方法的比较;植物组织培养和动物细胞培养的比较;动物细胞融合和植物体细胞杂交的比较,等等。

   

  25  把握局部与整体,突出技术的主干环节    现代生物技术大多有较为复杂的流程和技术操作细节,有些学生学习时只注重于局部的某些技术细节,迷失在技术流程的细节之中而不能自拔,忽视了对整个工程技术的全局的理解。在教学的过程中,可以先让学生对整个流程步骤进行了解,然后再对每个步骤的重要技术细节具体分析。

  在技术流程较多的工程中,如何减轻学生的负担,让学生抓住学习的重点,激发其持久的兴趣,是本模块学习的要点之一。例如,胚胎工程中的“受精阶段”,教材涉及到的流程步骤非常繁琐,但真实地呈现了受精阶段精子和卵子的反应,这些众多的步骤如果都需要学生识记和理解,既无必要,也会加重学生的负担。教师在教学时,可以要求学生阅读相关内容,重点围绕“有哪些重要的步骤保证了一个精子顺利地进入卵子中”的问题展开讨论,实验证明,学生完全能够从复杂的步骤中总结出四个重要的环节:精子获能、顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。

  26  专有技术名词的学习可分为不同的类型    本模块教材中涉及大量的专有技术名词,集中体现了生物工程技术发展的先进性,这也是本模块教材的特点之一,是生物科学素养的重要组成部分。把握这些专有名词的学习,可以提高课堂教学效率,理解生物工程技术的基本原理,同时,这部分也是教学的重点和难点。本模块的专有技术名词的学习可以分为三类,一类为应用水平,如工具酶、质粒、PCR技术、DNA分子杂交技术,等等,需要理解其原理,并在新的情境中灵活运用;二类为理解水平,如cDNA文库、基因组文库、透明带反应、单克隆抗体,等等;第三类是了解水平,不要求掌握具体定义和内容,但要求对这些专有名词有一个大致的了解,例如,农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、显微注射技术、杂交带,抗原-抗体杂交,等等。教师在教学时应把握好专有技术名词的目标要求,避免加重学生的学业负担。

   

  27  专题综述报告要有完善的评价机制    撰写专题综述报告是课标的要求,与“拓展学生的生物科技视野”的目标是一致的,既符合本模块的内容特点,也为学生“进一步学习生物科学类专业奠定基础[1]”。

   

  培养训练学生撰写文献综述报告,“逼迫”学生学会查寻、识别最新的资料和文献,提高其整理、分析、概括及判断的能力,毕竟不同于长期以来的应试教育下的作业方式,是一项创造性的学习任务。

  以转基因抗虫棉遇到新虫害为例,据201063日出版的《南方周末》科学版报道,发表于2010513日美国《科学》杂志的中国农业科学院植物保护研究所吴孔明等人的文章研究发现,Bt棉(转苏云金芽孢杆菌抗棉铃虫基因的抗虫棉)在我国已达到380万公顷,大约占到棉花种植总面积的70%Bt棉确实能够很好地抑制棉铃虫对棉花的侵害,显著地降低了棉铃虫的种群密度,但10年来的研究发现,Bt棉种植地原本处于次要地位的害虫盲蝽蟓急剧增加,取代棉铃虫成为主要害虫。即大规模地种植Bt棉所带来的环境风险主要是蚜虫、叶螨、盲蝽蟓类次要害虫的种群发生变化,导致棉花虫害控制出现新的问题。这就给人们提出了新的问题:是不是需要否定抗虫棉的作用?需不需要新的转基因技术来做植物保护,如具有抗盲蝽蟓的基因的抗虫棉?转基因技术对环境的安全性是现实存在的,如何正确看待?等等。

  这一事例说明,撰写综述专题报告对本模块是非常必要的。科学、技术在发展,人们的认识在变化,如何正确理解科学技术与社会的关系不是我们在课堂上通过几个事例或几次讨论、辩论就能做到,通过学生认真地查找文献资料,进行辩证而理性的分析和总结,不仅仅可以拓展学生的视野,提高其思辩能力,提升其科学素养,更为重要的是有助于学生形成自主的、独立的分析、判断等认识问题的能力,为其继续学习和走入社会奠定基础。

  为保证学生及时地、高质量地完成专题综述报告,需要提前与学生商定评价的规则(参见表2)。

                                                                         

                                   表2  专题综述报告的评分规则

  项目

  要求

  权重

  说明

  标题

  具体、明确、清楚

  10

  合计各项的得分,85100分为优;7584分为良;6074分为及格;60分以下为不及格

  内容

  没有照抄教材(但可根据教材内容用自己的语言进行归规和总结)

  10

  有对主题的意义和价值的简述

  20

  层次清晰、内容简练、科学严谨、逻辑性强

  20

  有自己的结论或讨论

  20

  标明主要参考文献或资料来源

  10

  字数限制

  20005000

  10

  专题综述报告的选题可由教师规定或学生自由选择,一般要求学生完成2篇为宜,每次总分折算为10分,两次共20分,按10%的比例计入学生的学业水平测试的总成绩之中;从中选取优秀的综述报告让学生做成幻灯的形式在班级进行交流,这也可以适当加分;另外还可以将学生的综述报告进行展示等等。

  28  讨论和辩论活动应该注重理性思辩    专题“生物技术的安全性和伦理问题”是以“论坛”和“热点问题讨论”的形式来编排教材,这种编排有利于明确限定讨论和辩论的主题。“论坛”的形式十分鲜明地呈现了赞成的理由和反对的理由之间的对比;“热点问题讨论”也十分明显地呈现了“争论焦点”,这样做的优点是避免主题太大、太多,问题杂乱而无法展开理性的讨论和辩论。

   

  教学中是不是我们必须按照教材的设计一个一个论坛地进行辩论呢?这样做当然是可以的,但限于有限的时间和相对较多的学生,是无法做到有序辩论的,而且这部分内容随着社会和科学技术的发展,人们会有新的认识。以转基因生物的安全性为例,教学时可采取以下策略:(1)阅读教材,熟悉转基因及其安全方面的具体知识;(2)收集和阅读相关资料,了解国家相关政策和各方面的观点(特别是一些权威科学家的观点,例如,袁隆平院士于201039日在全国政协会议期间接受记者采访时的发言);(3)引导学生深入思考,理性讨论,注意发言时用科学事实说话;(4)最后形成科学、辩证的观点。

  辩论只是形式,引导学生理性思考,具备相应的思辩能力是本质。因此,我们需要反对哪种追求气氛,追求辩论技巧,而毫无个人观点的热热闹闹的辩论。科学辩论的本质在于理性思考,用事实说法,但也存在于合理的假设和推理,而这正是我们需要让学生理解和铭记的地方。

  29  尽可能帮助学生形成系统化和网络化的知识体系    实验表明,零碎而又杂乱的知识容易遗忘,正因为如此,教师更应该引导学生将所学的知识系统化和网络化,可以先要求学生将一个专题的知识形成自己的网络,也可以教师边讲边总结,以形成学生持久的记忆。表3为专题1“基因工程”的知识内容总结[2]

                                             3   基因工程的知识内容总结

  一个概念

  ● 基因工程(DNA重组技术)

  两个理论基础

  ● 基因拼接

  ● 外源基因在受体细胞内的表达

  三种工具

  ● 限制性核酸

  ● 内切酶

  ● DNA连接酶

  四步骤操作

  ● 目的基因的获取

  ● 基因表达载体的构建

  ● 将目的基因导入受体细胞

  ● 目的基因的检测与鉴定

  多种应用

  ● 植物基因工程

  ● 动物基因工程

  ● 基因工程药物

  ● 基因治疗

  再如,体外受精和早期胚胎培养内容繁琐,引导学生形成知识网络是非常有必要的(如图1[2]

  

   

  210  引导学生认识理论与实践之间的差异    本模块教材中会发现一些知识内容的表述与必修教材有明显差异,例如,卵母细胞会在减数分裂第二次分裂的中期与精子发生受精作用,然后才继续完成其分裂;卵母细胞减数分裂和受精后只能观察到两个极体,而不是三个极体;核移植技术中移植的不一定是细胞核而可能是整个供体细胞;胡萝卜的组织培养过程在形成愈伤组织时教材为什么提到要进行避光培养,等等。

   

  无法理解这种表述差异的根本原因在于我们对理论和具体实践之间的差异认识不够。我们应注意理解在必修模块教材中学习的是一些基本的原理和方法,具有普遍性,是理论化的产物,如必修中减数分裂的表述是超越了各种生物的差异而进行的描述,是学生必备的一些基础知识,但本模块是现代生物科技专题,事例中讲述的是某项生物工程技术的一些具体操作,当然就会真实地表述所观察到的现象。例如核移植技术中之所以移植的是供体细胞而不是细胞核,这与操作难度有关,是科学家在具体的实践中改进和总结的结果。这些事实正好说明了生命科学的复杂性,生物技术是不断发展和进步的,这对于学生理解理论与具体实践之间存在差异是很有必要的,对学生建立客观正确的认识观很有帮助。 

  参考文献

   

  [1]中华人民共和国教育部.2003.普通高通高中生物课程标准(实验).北京:人民教育出版社,3,4,28

  [2]吴成军.2011通用版 胜券在握 新课标高考第一轮复习用书生物.北京:人民教育出版社,2010314340

  本文发表于《生物学教学》杂志2010年第11


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