生物科學師范生核心素養教學研究

 論文欄目:生物科學論文     更新時間:2019/6/17 14:53:03   

[摘要]以“秀麗隱桿線蟲生殖細胞的細胞凋亡檢測”教學為例,探討將生物科學核心素養的培養滲透于師范生的實驗教學的具體對策。具體體現在遵循理論來源于實踐并指導實踐的規律,重視生命觀念的形成,以豐富師范生的文化底蘊;優化實驗教學內容和設計教學過程,指導師范生體會科學思維在教學藝術和教學方法形成中的作用;強化師范生的訓練實驗模式,沉淀科學探究的科研素養。通過實驗過程中的團結協作與實踐結合,形成社會責任感,以養成終身學習的良好品德。

關鍵詞生物科學;核心素養;細胞凋亡;實驗教學

核心素養是指學生擁有符合社會發展和自身發展所要求的關鍵能力和重要品格,其體系已被貫徹到課程改革研究和人才培養方案修訂的教學管理中。生物科學專業學生的核心素養包括4個關鍵表現,即:生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任,具有很強的育人價值。生物科學師范專業的學生不僅需要具備生物科學專業學生核心素養所體現的重要品格和關鍵能力,更需要具備較強的教育能力,具體表現在文化底蘊、教學藝術與方法及社會參與等方面。培養生物科學專業師范生生物學科核心素養,是通過學生課堂上的有效學習來實現的[1-2]。2016年初,《中國學生發展核心素養(意見稿)》公布,要求教學工作需要圍繞、關注、服務師范生,即滿足學生全面發展的需求。生物科學專業師范生核心素養的培養尚處于初始階段,新時代下的生物學科教學中師范生發展需求與不平衡、不充分的教學環境之間存在矛盾,教學設計、教學方法及生物科學實驗課程研究亟待發展。近年來,淮南師范學院生物科學(師范)專業細胞生物學實驗課程所選用的教材是2013年高教出版社出版的《細胞生物學實驗指南》,其中實驗16中的內容“秀麗隱桿線蟲生殖細胞的細胞凋亡檢測”是淮南師范學院生物工程學院王順昌博士的創新科研成果。本文以這節細胞生物學實驗課為例,探析細胞生物學實驗在培養生物科學師范生的實驗技能、加深對理論知識的理解與鞏固以及積累學生生物學文化底蘊的同時,還可以通過對老師教學示范的有效學習,培養學生課堂教學技能,協同操作學習能力,加強社會參與意識,勇于承擔社會責任。

1創新實驗,積累并豐富生物科學文化底蘊,形成生命觀念

秀麗線蟲機體結構簡單,繁殖速度快,易于在實驗室進行保種和培養;雌雄同體個體僅有959個體細胞,擁有對稱排列的U形生殖腺臂,每一端都包含被隔離帶隔離的有絲分裂區和減數分裂區兩個部分(見圖1),可在顯微鏡下直接觀察。在線蟲發育過程中,為了維持穩定的生殖發育,減數分裂區的生殖細胞生理性凋亡可達50%左右,而環境脅迫條件下的凋亡的生殖細胞會明顯增多。秀麗隱桿線蟲凋亡的生殖細胞的DNA片段可用簡便的吖啶橙熒光染料檢測到(如圖2),可創新性地代替單個細胞的凋亡實驗,更可以直觀顯示不同脅迫環境下的凋亡細胞的情況,從定性和定量兩個方面反應出線蟲在分子、細胞水平對環境的適應性,體現了環境適應觀的生命觀念?!靶憷鲆訟叱嬪誠赴南赴蟯黽觳狻筆竅赴镅е醒櫓は赴蟯齙鬧匾笛?,師范生在有效復習細胞凋亡理論知識的同時,更認識了一種新的具有特殊機體結構的模式生物秀麗線蟲,豐富并積累了學生生物學的文化底蘊,從而對細胞凋亡核心內容“染色體凝結并片段化”有了更直觀的認識,在加深了對細胞凋亡理論知識的理解與鞏固同時,突出強調了結構與功能相適應的生命觀念的形成。

2培養教學藝術和方法,注重發展科學思維

從教學實驗流程設計、實驗內容的語言描述,到本實驗方案的總結,無不滲透著教學的藝術和方法。這些教學藝術和方法合理地印證了事物發展的科學思維:結構與功能相適應,從簡單到復雜的認知心理,穩定和平衡的關系[3];感性認識與理性認識的有機結合,知識性與趣味性的有效統一。細胞凋亡的相關知識是理論課中一個重點內容。教師引導學生回答“什么是細胞凋亡?”及“成年線蟲的哪一部分細胞可以作為細胞凋亡的觀察對象?”來導入新課“秀麗隱桿線蟲生殖細胞的細胞凋亡檢測”實驗。由于細胞是透明的,顯微鏡下觀察比較模糊,所以無法區分凋亡細胞和正常細胞,從而引發思考:怎樣才能在顯微鏡下清晰地觀察到有機體的凋亡細胞?可不可以通過顏色差異來區分正常細胞和凋亡細胞?可提醒學生依據凋亡細胞的細胞體積縮小,染色體凝集并片段化,核被膜崩解,細胞骨架消失等特點來解釋顏色差異,并合理引入吖啶橙熒光染料檢測法;激發學生利用已學知識積極主動去解決實際問題的動機,引導學生思考有沒有其他方法來更清晰地觀察凋亡細胞的存在,介紹攜帶CED-1::GFP轉基因線蟲的熒光染料鑒定法。通過以上師生互動式討論“秀麗隱桿線蟲生殖細胞的細胞凋亡檢測”實驗原理,并對上述3種方法進行比較,進而引導學生設計實驗教學的方法和步驟,培養學生科學思維,同時構建問題引導式的科學思維教學模式。如此構建科學思維的發展,可使學生清晰的認識到實驗中每一個步驟的目的,保證實驗順利進行[4]的同時,激勵學生利用所學知識嘗試解決實際問題,并從發展創新的角度尋求解決問題的新途徑新方法。教師要引導學生就實驗原理中的核心問題進行充分討論,對學生提出的各種解決方案進行預判、評價、修正,從而進一步鞏固學生的創新科學思維。

3強化科學探究,沉淀獨立開展實踐探究素養

從形式上來看,實驗教學是按照一定的模式實施的,同一門課程實驗模式基本統一?!靶憷鲆訟叱嬪誠赴南赴蟯黽觳狻筆笛檳J轎?](P152-156):簡介實驗目的、導入實驗背景和原理、展示實驗器材和詳解實驗方法和步驟(圖3)、引申實驗現象的分析、結論的描述及實驗報告的撰寫。首先提出問題:觀察線蟲生殖腺細胞應選擇發育至什么時期的線蟲,并如何確定?應該選擇何種特殊的顏料對凋亡細胞進行標記?又如何解釋凋亡細胞與正常細胞顏色的不同?講述線蟲相關的知識后,結合上述的師生討論結果,引出本實驗觀察目標是線蟲的生殖腺凋亡細胞。學生可以通過親手操作預實驗來尋找不同發育時期生殖腺細胞的凋亡情況,明確應該選擇發育時期是成蟲的線蟲。為了保證線蟲發育時期相同,應對線蟲進行同步化發育處理;為了清晰地觀察到凋亡細胞,可比較不同顏料對現象的影響來確定使用吖啶橙熒光染料對生殖腺細胞進行染色,用熒光顯微鏡可清晰地觀察到呈現亮黃色或亮橙色的凋亡細胞,而未凋亡細胞呈現均勻的暗綠色;凋亡細胞與正常細胞顏色的不同是因為凋亡細胞染色質濃縮并片段化,這樣就能使與DNA進行嵌合的吖啶橙熒光染料聚集濃縮。吖啶橙熒光染料密度大,在熒光顯微鏡下呈現出更加明亮的顏色。對實驗過程及結果進行評價,并在實驗結束時進行恰如其分的總結,如再次強調實驗流程中的同步化處理和染色環節,以及顯著的亮黃色凋亡細胞實驗現象。最后以兩個思考題進行鞏固和強化:①根據本次實驗結果討論caspase在細胞凋亡中的作用,②比較討論細胞凋亡、細胞自噬及細胞壞死的異同??蒲驕康那炕且栽檔氖笛楸塵昂馱砦讕?,以巧妙深刻的實驗方法步驟為基礎,以清晰明確的實驗現象(圖2)為寄托,以準確的實驗結論為目標。通過實驗目的可以使學生明確本實驗所要解決的問題,從而強化了本次實驗的意義;通過對本次實驗背景與原理的導入,讓學生在復習了相關理論知識的同時,可以進一步深入并鞏固相關知識在本實驗中的指導作用;通過對本次實驗所用到的材料、儀器和試劑的展示,使學生明確它們在本次實驗中的作用,為實驗實施做好充分準備;通過對實驗方法和步驟的詳細描述,使學生能夠深刻領悟到每一步驟和不同方法的實際作用,將理論知識合理地貫穿起來,最終可以獲得較為理想的實驗結果。通過不斷進行實驗模式的強化訓練,尤其對實驗流程,以及實驗方法和內容的凝練,可以有效提高生物科學師范生科學探究素養,切實做到通過實驗教學培養學生科學探究的品格和能力。

4結合實驗協作,促進社會參與,形成社會責任

本實驗是小組合作實驗,小組成員相互協作是完成本實驗的前提。小組的每位同學分別使用不同的檢測方法分析細胞的凋亡,并進行及時的交流和討論。所以,這個實驗最后的結果是否完整與每個小組成員的表現密切相關,既突出整體性、又缺一不可。從而突出強調了每個同學的責任和團體協作的重要性,以期能夠潛移默化地加強學生的社會參與意識。

5細胞生物學實驗對生物科學師范生畢業情況的意義調查

利用細胞生物學實驗對生物師范生生物學科核心素養進行培養,可以反映在畢業生的考研占比和教師資格證認定情況上(表1)。表1數據顯示細胞和生物科學教育研究生錄取人數占總錄取人數的比例逐年上升。究其原因,可能是細胞生物學實驗教學及所有生物學科師范專業實驗課程教學內容與方法的改進和完善,對獲得教師資格證比例的顯著提高、對研究生錄取率以及對生物學科師范生核心素養的培養,尤其是細胞生物學專業及與細胞生物學緊密相關的生物科學師范專業人數占比的顯著增加等諸多方面都有著積極的影響。總之,生物科學屬于開放型自然科學范疇,在其發展過程中,會不斷有新的內容和方法添加進來。細胞生物學實驗中“秀麗隱桿線蟲生殖細胞的細胞凋亡檢測”這一內容正是科研工作者從終身學習中獲得的突出成果,也是不同領域科研工作者協同工作的結果,乃至于細胞生物學實驗所有實驗項目,以及生物科學所有實驗無不經歷由新到舊的發展歷程,這就要求我們勇于承擔社會責任,牢固樹立終身學習、終生為人民服務的思想,并貫徹到實際教學中[6],為切實提高生物科學師范專業學生核心素養發揮其積極的推動作用。

參考文獻:

[1]劉東杰.高中生物學探究技能中核心素養的培養[J].生物學教學,2016,41(7):49-50.

[2]余文森.從三維目標走向核心素養[J].華東師范大學學報(教育科學版),2016(1):11-13.

[3]褚宏啟.核心素養的概念與本質[J].華東師范大學學報(教育科學版),2016(1):1-3.

[4]歐陽媛,朱曉燕.基于生物學科核心素養凝練的實驗教學策略[J].生物學教學,2017,42(6):53-54.

[5]丁明孝,蘇都莫日根,王喜忠,等.細胞生物學實驗指南[M].北京:高等教育出版社,2015.

[6]孫建和,王恒安,嚴亞賢.微生物學課程教學中的創新思維、人文素養、科學精神和社會責任的培養[J].高等農業教育,2016(4):100-102.

作者:羅勛 涂俊芳 魯先文 王順昌 單位:淮南師范學院 生物工程學院

學術網收錄7500余種,種類遍及
時政、文學、生活、娛樂、教育、學術等
諸多門類等進行了詳細的介紹。

生物科學論文
@2008-2012 黑龙江p62走势图带连线
出版物經營許可證 音像制品經營許可證
主機備案:200812150017
值班電話
0825-6697555
0825-6698000

夜間值班
400-888-7501

投訴中心
13378216660
咨詢電話
唐老師:13982502101
涂老師:18782589406
文老師:15882538696
孫老師:15982560046
何老師:15828985996
江老師:15228695391
易老師:15228695316
其它老師...
業務
綜合介紹
在線投稿
支付方式
常見問題
會員評價
官網授權
經營許可