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作者:张瑞瑞 来源:读写算 2019年7期
  摘 要 在高中生物教学中,模拟实验是一种非常行之有效的教学手段。它能把复杂的实际问题转化为理想的简单问题,使它保留并突出决定实物本质属性的主要因素,排除次要和偶然因素的干扰,达到应有的目的。
  关键词 高中;生物;模拟实验;优化
  中图分类号:G718.2,G257.37,N945.15 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2019)07-0080-01
  在教学实践中,有些教师在尝试使用模拟实验进行教学时会遇到各种各样的问题,导致许多模拟实验都被弃之不用。为了节省课堂时间,提高实验效果,使实验更可行、简约、环保,或者为了改善实验效果,笔者认为可对部分模拟实验进行适当的优化。
  一、优化实验材料及优化案例
  在对高中生物学模拟实验材料进行改进时应遵循以下原则:
  1.试剂能否替换。某些试剂在使用过程中危险性大、污染环境或者较为昂贵,因此可以考虑是否能够找到一种类似的廉价环保实验材料。
  2.选择效果更好的实验材料。分析教材实验中的缺陷及实验效果,考虑是否可以选取一种使实验效果更好的实验材料。
  3.)材料能否替换。由于地域差异,某些实验材料可能不便获得,因此,可以考虑是否能用其它实验材料而达到同样的实验效果。
  二、优化模拟实验步骤和方法及案例
  对于某些步骤复杂繁多的实验,可以考虑其步骤和方法能否简化或优化,在保证实验目的和原理不变的情况下,采取更加可行简约的实验步骤和方法。
  案例:《重组DNA分子的模拟操作》的优化
  教材中的实验仅限于“目的基因与运载体结合”这一步骤,如果能将其升级成对整个基因工程操作程序的模拟实验,效果会更好。有关研究人员对此进行了如下尝试:
  (一)材料用具
  含抗虫毒蛋白基因的基因文库模式图、Ti质粒模式图、受体细胞(土壤农杆菌)模式图、剪刀(代表EcoRⅠ)、透明胶条(代表DNA连接酶)。
  (二)方法步骤
  模拟基因操作(将抗虫毒蛋白基因导入土壤农杆菌)的过程,并说出其基本原理。具体步骤如下:
  1.提取目的基因:在下图所示的基因文库中找到含目的基因的细胞,将目的基因用EcoRⅠ提取出来。已知EcoRⅠ能识别GAATTC序列,并且使G和A之間的磷酸二酯键断开。
  2.目的基因与运载体结合:利用EcoRⅠ限制酶和DNA连接酶,将上一步中提取的目的基因与下图中的Ti质粒构建成重组质粒,并在指定空白处粘贴重组质粒的重组后碱基序列。
  3.将目的基因导入受体细胞:将重组质粒用胶水粘贴到下面的土壤农杆菌模式图内。
  4.目的基因的检测和表达:将受体细胞在含有青霉素的培养基中进行培养,能够存活、繁殖的受体细胞就是已经被导入了质粒的细胞。如果培养基上存活的受体细胞内出现,就说明目的基因完成了表达过程。
  根据学生的情况,可采用不同的方式实施上述实验。如果学生思维能力。较强,则可在课堂上采取自上而下的教学方式,将该实验任务交给学生,然后指导学生阅读教材,,分步骤完成实验,教师及时对学生的操作结果进行评价和纠正。
  案例分析:通过现实生活中的材料在纸上或者计算机上构建一个抽象模型,指导学生对其进行模拟操作,对于学生理解这些实验的原理和操作流程会很有帮助。重组DNA分子是基因操作过程中的关键步骤,学生在学习这一部分内容时往往由于较微观抽象而难以理解。因此通过增加《重组DNA分子的模拟操作》这一补充实验解决这一难题,不仅有利于学生理解和掌握基因操作的基本过程,也有利于教师在教学过程中了解学生的学习情况,从而进行进行及时的反馈,促进教学质量的提高。
  三、开展模拟实验时应注意的问题
  (一)要注重对学生思维过程的培养
  模拟实验不同于实际实验,实际实验过程中能学到实验方法和实验技术,训练实验技能,而在模拟实验过程中思维活动是必不可少的,这是由模拟实验过程本身特点决定的。
  以往的中学生物学教学内容中,除了基本理论和基本知识外,实验内容多为实验操作训练,致使不少教师和学生受种种主、客观因素的影响,养成了只重视知识、不关心思维方法的习惯,在测试中纯记忆的问答题一般都掌握得比较好,一接触需灵活解决的问题或实际应用问题则束手无策,或错误百出,原因是没有真正掌握科学的思维方法。
  (二)模型选择要遵循化繁为简的原则
  把复杂的实际问题转化为理想的简单问题,使它保留并突出决定事物本质属性的主要因素,排除次要和偶然因素的干扰。
  (三)模型选择要根据实际情况不断进行调整和修正
  模拟实验是科学性和假定性的辩证统一。它不仅要在实践中接受检验,而且还要在实践中扩展、补充和修正。
  参考文献:
  [1]刘欣.对“重组DNA分子的模拟操作”实验的改进[J].生物学教学,2009(6):34.

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