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陈铮:听冷泉港教授报告有感   

2014-10-26 18:57:10|  分类: 教研活动 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  让高中分子生物学实验教学更上一层楼

     ——听《美国冷泉港实验室DNA学习中心实验培训》有感

               北京矿院附中   陈 铮

        2014年10月24日上午我在北京第166中学听取了美国冷泉港实验室DNA学习中心的华人科学家——张晓群博士的报告,我觉得受益匪浅:我不仅对美国冷泉港实验室的研究最新进展有了一定的了解,更重要的是看到了我在进行中学分子生物学教学方面的不足。通过报告,我对于高中分子生物学实验教学有了新的思路,为我今后的分子生物实验教学以巨大的启发。

      美国冷泉港实验室(CSHL)地处纽约长岛之上,依山傍海,风景优美,并以山上清泉而得名。它被称为世界生命科学的圣地与分子生物学的摇篮,名列世界上影响最大的十大研究学院榜首。实验室始建于1890年,创始人是1953年与Francis Crick(弗朗克斯?克里克)一起创建"DNA双螺旋"模型而获1962年获诺贝尔医学生理奖的James Watson(詹姆士?沃森)。1990年,以沃森为首的科学家倡导并启动了“国际人类基因组计划”,其任美国该计划首席负责人。虽然实验室中人员不是很多,但是已有8位诺贝尔获奖者在此诞生。其中,自由的学术氛围、合作共享的工作态度、求新求异的创新精神以及对尖端科学孜孜不断地追求让实验室充满活力和挑战。

     相对于它绚丽的科学光环,更让我感动的是冷泉港科学家们强烈的社会责任感和使命感。据杨博士介绍,他们主张科学无国界,资源共享,让全球青少年都能享受到他们的研究成果。一方面,吸收优秀大学生进实验室进修学习,培养科学界的新生力量;另一方面,大力支持中小学基础教育,根据教材制定教学内容,使中学生掌握分子生物学的基本实验方法,提高科学素养。为此,冷泉港实验室在本国各地和世界各地创建DNA学习中心,培训生物教师和指导中学生学习分子生物学课程。为了方便课程的顺利开展,实验室中的科学家们利用自身研究成果,自编教材和视频,通过网站(www.dnalc.org)发布免费的课程资源,帮助不同国家的生物教师进行分子生物学教学,让全球中学生都能受到分子生物学的教育。目前,我国越来越多的科研机构和科学家投入到对公众和中小学生的科普宣传和公益讲座活动中来,但与冷泉港相比,我国科研机构为中小学生科学素养发展服务的意识还不够,新科技的教育仍缺乏系统性。我认为,只有尽快普及最新的科技知识,让学生们理解科学,热爱科学,才能推动科学的快速发展。

     关于分子生物实验技术的教学,杨博士举了一个案例:首先从美国冷泉港科学家Barbara· McClintock(芭芭拉·麦克林托克)发现转座子的小故事导入:1928年,McClintock精炼了染色体染色技术,成为第一个成像并计数玉米染色体的人。1931年,McClintock和他的学生Harriet Creighton用染色质特征结构阐明基因对应其在染色体上的物理位置。他们利用第9染色体上的可见突起为标记,定位了一定性状在染色体上位置,并且进一步表明染色体可以”交叉”并交换遗传信息。1983年McClintock因发现转座子被授予诺贝尔奖。然后问学生:转座子又被称为跳跃基因,你认为它真的能随意跳跃吗?引导学生复习基因的概念,进而用视频介绍转座子作用的机理,说明转座子必须在一定条件下,才能在基因组中被转移。然后以转座子在染色体上的位置为契机,让学生知道染色体是基因的载体,由此分析自己是如何从父母那里获得遗传基因的。同时可以让学生提取自己口腔细胞中的DNA,然后用经过PCR仪放大扩增,将微量的DNA大幅增加,再进行分析,上传到冷泉港的数据库,利用冷泉港网站提供的生物信息学工具分别和古人类的DNA、猩猩的DNA、黑人的DNA等任何学生感兴趣的生物的DNA进行比对,可以看到现代人与古人类、类人猿以及不同人种的DNA中转座子基因的差别大小。通过分析DNA中转座子基因的差异,引导学生理解温哈定律对保持遗传平衡状态的意义,以及遗传漂变所造成的差异,和遗传间距的含义。 

       通过此案例,我感觉原来枯燥的分子生物学一下子活跃起来,将分子生物学实验作为探究工具,遗传学教学完全以学生探究为主要方式,通过一步一步探究分析将遗传学知识串为一体,一气呵成,层层递进,最终引导学生逐步深入认识转座子基因在人类进化上的多态性。

     这种教学设计一改先原理后验证的实验教学模式,对教师来说,是一种新的教学思路,更符合逻辑;对学生来说,意味着更多的体验和尝试,达到更深入的理解。我要向着创设这样的课堂的方向而努力。
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