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有趣的遗传学现象范文1
关键词:高中生物;问题;策略
生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学,它与人类的生存和发展,与人们的社会生活,与其他科学的研究发展都有密切的联系,在高中阶段就应该注重培养学生在生物学科学习中的自主探究、开拓创新的能力。在新课标的要求下,高中生物教学要转变传统的教学理念,营造开放、互动的教学氛围,运用自主、探究、合作的教学模式,科学合理的使用多媒体技术,并在教学中注重培养学生的综合实践能力。为了达到这一要求,需要我们不断探索,寻找到高中生物教学中还存在的一些问题,并有针对性的提出一些应对策略。
一、高中生物教学中存在的问题
(一)教师的教学模式延续传统的教学方式,不利于开拓学生的思维
高中阶段,学生的思维活跃,对新鲜事物有很大的兴趣和高度的敏感性,而且学生的抽象思维能力不断提高,而在高中生物教学中,教师局限于基础知识的传授,对于一些抽象的知识,例如遗传学中关于基因的内容,就需要学生发动抽象思维的能力。如果仅仅局限于知识的记忆,学生的兴趣和学习的积极性就会受到压制,丧失自主学习、自主探究的精神,长此以往,学生的思维就会僵化,非常不利于学生的全面发展和个性发展,也不利于教学的效果呈现。
(二)学生的实验操作能力有待提高
生物学是一门实验性的学科,实验不仅能帮助学生深刻体会所学知识,更好地掌握基础知识,还能提高学生的动手能力,提高学生的学习兴趣。但是在高考这一大背景下,实验性教学几乎被忽略了,学生只是从书本上了解一些演示性实验,自己的动手能力不能得到很好的提高,这并不利于学生以后的发展。
(三)理论与实践的结合不够紧密
生物学知识本来是与人类的生存发展密切相关的,但是现在的学生不管是细致观察生活的能力还是运用知识于生活中的能力都严重不足,比如关于遗传疾病的学习,有多少学生能够联系到现实生活中?对于生物学的意义,对于我们人类生存的环境存在着多少问题,需要怎么保护大自然,这些问题又有多少学生去思考?很多时候,学生对生物这一学科的学习只局限于拿一个理想的分数,“高分低能”就是这样产生的。
以上提出的问题虽然不能说覆盖全部,但是却是高中生物教学中普遍存在、亟待解决、教师又容易忽略的问题。这些问题很多是关于学生长远发展的,虽然不是很难根除的问题,但是却是最根本的问题,只要教师真正从学生的自身发展、个性发展、素质培养等角度出发,就会真正找到问题的根源,从而提出有针对性的策略。本人将在下文中针对以上问题,提出一些解决办法。
二、解决高中生物教学中存在的问题的策略
(一)教师在教学中多设置情境,让学生融入进去,更好地发散思维
特定的情境设置会激发学生内心学习的愿望和兴趣,会让学生有自主探究的强烈愿望,身临其境也就不能置身事外了,这样学生就能体验到学习的乐趣,教学效果自然事半功倍。比如,在遗传规律这一节的教学中,教师可以设置情境“一对双眼皮的夫妻,生了一个单眼皮的儿子,父亲听说孩子的眼皮是遗传父母的,但是父母都是双眼皮,怎么会生出单眼皮的孩子呢?父亲就怀疑这个孩子不是自己亲生的。”那么,这个孩子到底是不是亲生的呢?学生就会带着这个疑问,带着强烈的求知欲望,投入到课堂当中,教师这时只需要把生物学上的遗传学的知识教给大家,带着大家一起来当一次“法官”,看看这个孩子是不是亲生的。这样的情境设置好了,学生就会发散思维,主动探究,看看遗传学知识还表现在生活中的哪些方面,可能就会主动发现一些有趣的生物遗传学现象,发现一些遗传疾病的真正原因。学生以此不仅获得书本上的知识,还能发散思维,探求到一些更有趣的知识。
(二)教师要多多引导学生动手进行实验
很多知识都是抽象晦涩难懂的,然而实验却能把抽象的知识转化为形象的、生动的感性知识。通过实验,把抽象知识和实验现象联系起来,增加更多的探索性实验、设计性实验不仅能提高知识的掌握效率,而且还能提高学生的动手能力,增强学生的探索精神。例如,在了解关于酶的活性的实验中,教师可以指导学生分别用加酶的洗衣粉和普通洗衣粉清洗带污渍的布料,观察一下洗涤效果,这样学生会更深刻地理解课堂所学的知识。而且实验也可以进一步进行,学生可以试验一下,不同温度的水,冷水、温水、热水对酶活性的影响,这种探索性的实验,能增强学生学习的兴趣,提高学生的动手操作能力,继而提高学生自主探究学习的能力。
(三)经常把生物学科知识与日常生活联系起来进行教学
生物学与我们人类的生存、发展是息息相关的,与我们人类的生活环境也是密不可分的,而生物学科的很多术语乍一听很陌生,感觉与生活离得很远,平时生活中也不会称呼术语名称,这就需要教师在教学过程中,密切联系实际生活。比如生物学中的“蛋白质”“氨基酸”等等这些术语,在教学过程中教师就可以与日常生活中的食物相联系,学生也会觉得原来生物就在我们身边,生活中处处都是知识。
有趣的遗传学现象范文2
【关键词】生物教学 高效课堂 教学策略
一、教学准备策略的调整
(一)教师准备
根据美国教育心理学家布鲁姆提出的“掌握学习”的新学生观,人的潜能基本上是相等的。即学生在学习中未能取得优异成绩,是未能得到适当的教学条件和合理的帮助而造成的。这就对处在一线的教育工作者的教学准备工作提出了更高的要求。
教学准备策略(也称为备课)是教学工作中举足轻重的环节。除了必须做好备课必备的工作环节,处理好各章节之间的关系,发掘内容之间的内在联系,形成明确的学科知识体系,也是生物教师应把握的问题。例如,教材第七章“细胞的分裂和分化”可重新调整安排到第四章“生物的物质变化和能量转换”之后进行教学,旨在整合细胞层次上的相关知识,帮助学生从微观到宏观去理解生命系统的层次,构建起生物学的知识体系。
(二)学生学情分析
高中阶段的学生,思维活跃,对新鲜事物敏感度高并能表现出相当浓厚的兴趣,抽象思维不断发展。教师在教学设计中设置的教学活动和问题应当有助于学生思维的发展。例如,讲解基因知识的时候,大部分学生虽听过“基因”一词,但什么是基因,以他们的现有知识却无法理解。为此,教师可以设计一些例子:一对正常夫妇生了一个白化病的儿子,一只花斑母猫生出一窝毛色迥异的小猫等,从学生身边的生物现象入手去斟酌教学的设计。
二、高效课堂教学策略的运用
(一)利用“想象空间”补充教材内容
运用“想象空间”理解教学内容也很重要。教师教学时不妨从一些日常生活中的例子入手。例如,在“基因指导蛋白质合成”一节中,提出:“假如把细胞核想象成司令部,把细胞质想象成战场,那么DNA在其中充当什么角色呢?”像这样的生动有趣的“想象空间”问题的提出,使学生发挥联想,既有效激发其兴趣又使得他们能较容易地掌握教学内容。
还可以利用该方法迁移生物学知识。例如,在讲解“细胞的分化”一节时提出:“试想一下,如果没有职业分工,社会的运转将会怎么样?你的生活与现在会有什么不同?”之后可让学生分组进行讨论,认识到社会分工的重要性。再以此迁移到细胞的分化,人体内的细胞也需要进行分工,细胞只有经过分化形成具有特定形态、结构和功能的组织器官后才能提高各种生理功能的效率。将社会生活中的宏观现象与教学中细胞分化的微观知识相结合,能提高教学效果,达到教学的目的。
(二)故事型“问题情景”设计
科学发展历程中生动有趣的故事往往是学生的兴趣所在,选取故事作为课堂教学中情景创设的素材,很容易牢牢吸引学生的注意力,能有效地激发他们的学习兴趣。例如,《遗传规律》的教学,始终以孟德尔发现遗传定律的故事为主线,这本身就充满了科学探究的乐趣。但该章涉及一个新的抽象概念“遗传因子”,是学生难以接受和理解的,在该处,教师可以采用“孟德尔卡片奇想”的有趣小故事创设“问题情景”:“伟大的遗传学家孟德尔生平有一个鲜为人知的爱好,就是玩卡片。有一次他在玩一些蓝色和无色的透明卡片时,无意中发现了一张蓝色和无色的卡片相叠仍为蓝色,无色透明与无色透明的相叠仍为无色。这司空见惯的现象却带给了他一个灵感,他联想起正在研究的豌豆遗传现象,豌豆的相对形状的控制与产生也如同叠卡片的原理,卡片之间相对独立,显性遗传因子如同蓝色透明卡片,隐性遗传就如同无色透明卡片,由此,引出了‘遗传因子’的概念。”故事生动有趣,既让学生轻松理解了“遗传因子”的概念,又为清晰地把握后面的“基因分离定律”的教学内容打下了基础。在这里,情感观的传递也起了一定的作用,科学家的故事给学生做出了一个榜样——“在玩中不忘总结经验、为科学服务”的精神和态度。
三、促进课堂参与策略
(一)促进讨论参与
学生有效的课堂参与,在学习时主动思考,开展交流讨论互动是生物高效课堂的保证。而课堂的讨论效果,在很大程度上取决于学生的有效参与程度。这要求教师在设计问题上的范围和深度上下功夫,做到尽可能使问题落在学生的兴趣增长点上,贴近学生的实际生活。例如,在讲解“植物生长发育的调节”时,当学生了解了单侧光照引起植物向光生长的实验后,他们可能产生疑惑,是什么原因使得植物具有向光性呢?教师便可抓住契机引导学生思考并开展讨论。讨论的过程实质上就是一个学生思维间碰撞的过程,时常会有思维的火花闪现。这种火花可能是一个富有创意的想法,或独到的见解,或是创新的思维,教师在此时若能不失时机地及时给予鼓励和引导,使学生在讨论中打开思路,迸发出对学习的热情,连续而自主地生成对问题的各种解释。这样的教学氛围下,学生自主性提高,在教学中往往能出奇制胜,收到事半功倍的教学效果,有效提高课堂效率。
(二)实践操作——动手策略
在生物教学中,实验优势和鲜活的学科特点,是调动学生参与到教学中来并提高课堂学习的得天独厚的条件。心理学规律和教学实践都表明,学生在观察实验和动手操作时,注意力最集中,思维最活跃,智力呈开放状态,学习的效果最佳。
四、反思与改进
高中新课程改革是新时代教育的产物,不是一成不变的,它是经过前人的无数次成功与失败的经验中总结出来的结果。反思目前教学中低效现象的症结并在此基础上有针对性地研究高效教学策略,思考更完善的教学方法与策略是必要的。有了充分的教学准备,应用了高效的教学策略,懂得及时教学的反思并加以改进,这样的教学才是最有效率的。
【参考文献】
有趣的遗传学现象范文3
[关键词] 心力衰竭;表观遗传学:药理学
[中图分类号] R541.61 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210(2012)06(a)-0007-03
表观遗传学是研究基因的核苷酸序列不发生改变的情况下,基因及基因表达发生了可遗传的变化。这些改变包括DNA的甲基化、多种形式的组蛋白修饰及小分子RNA(microRNA)等。个体间疾病易感性及治疗反应性的差异在很大程度上取决于遗传因素[1]。然而,根据全基因组研究,笔者不得不承认遗传表型的改变不仅仅是核苷酸序列的变化[2-3]。表观遗传学与核苷酸的改变共同调控了基因的表达,因而从另一种角度解释了个体间的差异。
表观遗传学研究发现,基因及其表达的遗传性改变不仅仅是指基因突变或基因多样性等DNA序列的变化。已知的三种可调节基因表达的表观遗传学改变主要是:基因组DNA的甲基化,组蛋白修饰,非编码RNA的调节(如microRNA)。上述机制均涉及外在因素在蛋白质编码序列不变的情况下仍可调节基因转录[4]。表观遗传学调节机制存在个体及组织差异性,并且可以随年龄增长、环境及疾病状态的改变而变化。表观基因组在基因组表达过程中起关键作用,个体间基因表达的不同造成药物不同的反应性,这可能是通过表观遗传学改变进行调节的。因此,目前认为表观遗传学改变可以帮助解释基因突变在药物反应中的作用,继而在临床医学中发挥作用,这一迅速崛起的新学科称为表观遗传药理学。个体间药物的反应性不同,该学科不仅研究表观遗传因子在这一过程中的作用,而且旨在开发新的药物靶点[5]。笔者认为表观遗传药理学与遗传药理学将共同在药理学、临床医学中发挥重要作用。
目前为止,表观遗传药理学的大多数研究集中于肿瘤学领域,例如,研究细胞色素p450在个体间表达的差异。幸运的是,表观遗传学修饰的作用已被应用于解释其他复杂并且多源的现象,应用的范围越来越广。在这里,笔者总结了表观遗传修饰在心衰及心血管疾病治疗方面最新的研究。
1 表观遗传修饰与心力衰竭
1.1 组蛋白的修饰
庞大的真核生物基因组在高度保守的组蛋白的作用下得到了紧密的压缩。在核小体中,基因组DNA围绕核心组蛋白(核心组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两组)折叠、压缩,形成了染色体的基本单位。基因组DNA与染色体蛋白的相互作用有助于转录因子向靶基因片段聚集,从而调节转录活性[6]。通过这种机制,核小体利用其核心组蛋白的共价修饰传递表观遗传学信息。这些修饰包括组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修饰。核心组蛋白的氨基末端从染色质丝上伸出来,与DNA或其他组蛋白、蛋白质等相互作用。该末端上的赖氨酸、精氨酸残基是组蛋白修饰的主要靶点。多数研究旨在了解赖氨酸乙酰化、甲基化的作用。事实证明,赖氨酸的乙酰化作用主要与染色质亲和力及转录相关,而赖氨酸的甲基化作用取决于何种残基被修饰。
有趣的是,正如Mano所总结的那样,组蛋白乙酰化的调控与心肌肥厚相关。去氧肾上腺素可诱导心肌细胞肥大,这一过程需要乙酰基转移酶介导的组蛋白乙酰化。与此结果相一致的研究是针对Ⅱ类组蛋白去乙酰基酶(HDACs)5、9的研究,其通过抑制心肌细胞增强因子2(MEF2)的活性进一步阻碍致肥厚基因(pro-hypertrophic genes)的表达来发挥抗肥厚的作用。与此相反,Ⅰ类HDACs具有相当强的致肥厚作用,其通过调节磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表达发挥作用。这意味着,HDACs在多水平上控制肌肉细胞的体积。
1.2 DNA甲基化
在真核生物中,DNA甲基化是通过将甲基团转移到核苷酸胞嘧啶环的5''位碳原子上完成的。在哺乳动物体内,DNA甲基化主要发生在基因的5''-CG-3''序列,也指的是CpG双核苷酸;人体内,大约70%的CpGs发生甲基化。另一方面,未甲基化的CpGs存在于许多基因的5''端调控区域,以CpG岛的形式出现。与其他DNA区域相比,CpG双核苷酸在CpG岛出现的概率较高。人体内CpG岛甲基化的不同是表观遗传学改变的组成部分。
DNA胞嘧啶甲基化有助于局部转录因子复合物的结合,其与组蛋白修饰共同在局部及整个基因组中影响染色体的结构。因此,DNA甲基化的一个重要作用是调控基因的表达。在这方面,CpG岛超甲基化可以使基因沉默,而低甲基化使基因发生转录。有人认为,甲基化是一种稳定遗传的修饰,但同时它也受到环境因素的影响。如小鼠野鼠色基因位点,可以受到其上游转座子甲基化状态的影响。从遗传角度来讲,完全相同的亲代其野鼠色基因不同的甲基化状态可使得后代出现不同的毛色[7]。
最近,Kao等[8]的研究结果发现,DNA甲基化在心衰特定的基因转录调控中发挥作用。他们发现促炎症基因TNF-α可下调肌浆网Ca2+-ATPase(SERCA2A)的表达,这是通过增强SERCA2A启动子的甲基化状态完成的。Movassagh等[9]发现,在心肌病及人类心肌组织形成时甲基化的状态是不同的。而且,他们鉴别出三个基因位点(IECAM1、PECAM1、AMOTL2),在不同的心脏样本中,位点甲基化状态与基因表达的调控密切相关。
1.3 MicroRNAs
MicroRNAs是短的双链RNA分子,来源于细胞核及细胞质中较大的RNA前体,其可以在基因转录后对基因表达发挥调节作用。miRNAs可以对30%~50%的蛋白质编码基因进行调控,这一过程主要是通过与mRNA3''端未转录区域的碱基对进行互补结合,继而干扰转录,靶mRNAs可降解或暂时沉默[10]。miRNAs调节蛋白的表达是非常复杂的,多种miRNAs可以作用于同一基因,不同基因也可受到同一种miRNAs的调节。miRNAs的表达具有组织、疾病特异性。近年来,多种病理状态下的miRNA分子标记已被检测出来,如各种类型的肿瘤以及多种心血管疾病[11]。
越来越多的证据表明,miRNAs与基本的细胞功能密切相关。目前,miRNAs与心衰的关系已得到明确,在过去的几年中,该领域的报道层出不穷。对心血管疾病的研究主要集中于两种心脏组织特异表达的miRNA家族(miRNA-1/miRNA-133、miRNA-208)。多项研究显示,miRNA在健康、高血压以及不同病因所导致的人、小鼠、大鼠衰竭的心脏中均有表达,Divakaran等[12]发现心脏特异性的miRNA-208不仅可调节心肌细胞肥大、纤维化同时可在应激、甲退时调节β-肌球蛋白重链(β-MHC)的表达。这种miRNA由α-MHC基因的内含子编码。该基因编码α-MHC及一种主要的心肌收缩蛋白,使心脏变大,在应激以及激素信号作用下通过miRNA-208及其作用位点发挥调节作用。再者,定向删除心肌特异性的miRNA,miRNA-1-2,揭示了它们在心脏中的多种功能,包括调节心脏的形态发生、电信号传导及细胞周期的调控。Thum等[13]发现,受损心肌中miRNA标记与胚胎心中miRNA表达的类型极为相似,这说明受损心肌中重启了胚胎基因的表达程序。Thum等[13]另一个发现是miRNA-21可以调控ERK-MAP激酶途径,这种调控在心脏成纤维细胞中尤为明显,心肌细胞中却没有这种表现,这可以影响到心脏的结构及功能。在成纤维细胞中,miRNA-21水平的增高可通过抑制特定基因来激活ERK激酶,经由这种机制,miRNA-21调节了间质纤维化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心脏成纤维细胞中,基因调节的另一种方式是在miRNA介导的旁分泌水平上进行的。
miRNA在心脏肥厚反应中的意义得到了进一步的研究,miRNA成为基因调控的主要调节因子。到目前为止,miRNA已被证实不仅可以影响心肌,还可以影响心脏电信号转导及调节血管再生[14]。
2 表观遗传筛选方法
表观基因组学示意图不是固定的,它因细胞类型、时间的不同而不同,并且可在生理学、病理学、药物作用情况下发生改变。因此,作为人类基因组计划的后续工程,表观基因组测序是一项艰巨的任务。虽然判断基因组序列的表观遗传学状态是比较容易完成的,描绘整个表观基因组需要对数十个基因组进行测序,覆盖一个有机体在生命不同阶段的所有细胞类型。
亚硫酸氢盐测序法是标测DNA甲基化类型最为准确的方法。基因组DNA与亚硫酸氢钠相作用,导致未甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶保持不变。为观察特定基因的甲基化状态,用特异性引物对目的片段进行扩增,随后对产物测序。在序列中,甲基化的胞嘧啶被标记为Cs,未甲基化的胞嘧啶为Ts。
近来出现了多个对甲基化进行定位的全基因组研究方法,它们都是以甲基化和未甲基化的CpGs对限制性内切酶的敏感性不同为基本原理的。限制长度的基因组扫描利用两种酶双酶切DNA,一种是频繁切割的甲基化非敏感性限制内切酶,另一种是罕见的甲基化敏感性的酶如Not1,这种酶只有在非甲基化状态时才可以酶切所识别的位点。还有一种完全不同全基因组研究方法是利用DNA芯片技术,它可以一次性标测成千上万的CpG岛的甲基化状态。这种方法可以用来识别CpG岛,相对于正常的调控过程来说,CpG岛在肿瘤组织中发生甲基化。
亚硫酸盐转化的替代方法是ChIP-seq方法(一种与测序相结合的染色质免疫沉淀方法)。通过免疫共沉淀技术使得目的蛋白与DNA发生交联,然后对DN段进行基因组测序。这一方法可以帮助识别任何DNA相关蛋白的DNA结合位点。该技术还可以提供组蛋白修饰的信息,如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修饰。对ChIP技术进行改进得到的DCS方法,是将ChIP与消减式PCR进行偶联。该方法旨在避免基因组片段与芯片杂交后产生非特异性信号。
以同样的方式可以检测人体病理状态下miRNA的作用,大多数研究是利用高通量的方法分析临床病例中总miRNA的表达情况。高通量技术是以miRNA基因芯片和real-time RCP为代表的。尽管分子间的差别给这些技术带来了巨大的挑战,但miRNA芯片最大的优点是具有很高的特异性,而缺陷是其敏感性较低。
3 药物可以改变表观遗传状态
表观遗传学改变正常及疾病状态下的表型,这可能意味着充分理解和调控表观基因组对于人类常见疾病的防治具有重要意义。表观遗传学为我们提供了一个重要的窗口,来认识环境与基因在疾病发生过程中的相互作用以如何调节这些作用达到改善人类健康的目的。
miRNA派生的反义寡核苷酸是单链RNA分子,对其进行化学修饰可能是针对致病miRNA新的方法。但是这种方法困难重重,miRNA属于密切相关的家族,且很难合成针对每一种miRNA的反义寡核苷酸。再者,一个单独的miRNA可针对多种基因发挥作用,它们之中可能含有对心肌有益的分子。在这方面,寡核苷酸的化学修饰可能会特异性破坏miRNA与单个mRNA的作用,这可能是疾病治疗良好的备选方案。每一种miRNA可以以不同的强度针对成百上千的基因发挥作用,所以在体内miRNA修饰的最终作用尚不明了。最终,将miRNA拮抗剂应用于临床领域将面临很多困难,这与我们在基因治疗方面所遇到的极为相似,如导入方式、载体、特异性以及毒性等问题[15]。至少在理论上,针对特异性miRNA的方法将来可能是治疗缺血性心脏病、心肌肥厚、心衰、血管再生、离子通道病的有效手段,可控制心衰的发展。
另一种方法可能是将靶DNA甲基化。一些影响基因组DNA甲基化的化学合成剂已经应用于临床,例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基转移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脱氨基。其它药物是通过阻碍甲基化酶的活性而发挥抑制甲基化作用。更多信息可参照Gomez等[16]的文章。除了要开发可以调节DNA甲基化的药物外,还需要设计可以影响组蛋白修饰的药物。
在抗肿瘤药物的发展过程中,组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂占据着重要地位,它可以通过逆转与肿瘤相关的异常表观遗传改变,继而发挥作用。已有证据表明,在心肌肥厚时,HDAC抑制剂可修复基因表达程序。Gallo等证明体外试验中,曲古霉素A、丁酸钠可延缓心脏肥厚。
4 表观遗传学和环境
众所周知,环境因素如毒素、饮食可以影响DNA甲基化和染色质修饰,并且可遗传给下一代。雌激素、抗雄激素类物质可改变DNA甲基化状态降低男性的生育能力,这也是可遗传的。该假说认为,环境因素可以改变表观遗传学标记和基因表达形式,这可能在人类疾病研究中具有重要意义。常见疾病大多受到基因和环境因素的双重影响,环境可诱导表观遗传结构发生改变,进而将基因和环境因素联系起来[17]。
年龄在基因与环境相互作用中发挥重要作用。常见病的发病率随着年龄的增加不断增高,这与在人的一生中表观遗传学改变不断累积有关。有研究发现,相对于年轻者而言,年长的同卵双胞胎体内总DNA甲基化及组蛋白H3K9乙酰化的水平较高,但该研究没有检测同一个体中表观遗传学改变随时间变化的情况。
5 结论
表观遗传学为研究个体在临床疗效、药物反应及毒性间的差异,以及发现新的药物治疗靶点等方面开拓了更为广阔的空间。随着人类表观基因组工程的开展,表观遗传学机制得到不断完善,这有助于更为充分地了解人类疾病和表观遗传药物的一系列分子靶点。表观遗传药理学已被应用于肿瘤学领域,对于心血管疾病的表观遗传学研究不断增多,尤其是在miRNA方面的研究最为突出。Mishra等[18]清楚地描述了心血管疾病微观RNA组学的最新进展,以及miRNA作为一种潜在治疗靶点或药物制剂的前景。
表观基因组学在健康或疾病状态下表现型的形成过程中发挥重要作用,这可能意味着充分认识和合理调控表观基因对于人类常见病的防治具有重要意义。
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有趣的遗传学现象范文4
组成我们最基本的零件是细胞。
人体的细胞核中有46条(23对)染色体,
其中23条来自父亲,23条来自母亲。
这46条染色体各自携带父母双方的遗传物质,
形成一个新的生命,
同时也决定了这个新个体的形态和特征。
有位高人曾经说过 :
“爱情不过是一剂,为的是
让我们相爱后传宗接代,
而DNA才是真正的赢家。”
小小的DNA里记载着
父母给我们的特征,
我们又将这些特征
一代一代地传了下去……
大眼睛遗传的概率更高一点父母眼睛的形状对孩子的影响是显而易见的,因为眼形是遗传的,而且大眼睛相对小眼睛是显性遗传的。这对小眼睛的人来讲,无疑是一个福音,不管自己怎样,只要配偶是大眼睛,生的孩子大眼睛的可能性大一些。尽管不同时代人们评论美目的标准也不同,但对于多数女孩来说,总是希望有一双大大的、明亮的、双眼皮的眼睛。如果孩子刚生下来是单眼皮的话,不用过分担心,说不定会变呢!据统计,幼儿双眼皮只不过20%,中学生有40%,到大学生时约占到50%,甚至有少部分人在成年以后还会变成双眼皮。
眼球的颜色也和遗传有着绝对的关系。白种人是蓝色、茶色,黄种人是黑色、褐色。而眼球颜色的遗传遵循:黑色等深颜色相对浅颜色是显性遗传。也就是说,假如你羡慕蓝眼睛的话,即使你选择了蓝眼睛的爱人,可因为你是黑眼睛,你生的孩子,非常遗憾不会是蓝眼睛的(当然在实际在功能上,咱黑色的眼睛比蓝色和茶色更占优势)。最后就是长长的睫毛了,它既挡灰沙,又使眼睛楚楚动人,并且最大的好处是长睫毛也是显性遗传的!也就是说父母一方有长睫毛,小宝宝就更可能拥有这对长睫毛。牙齿、耳朵和鼻子
修牙齿可是一件大工程,确实是太麻烦了!于是因为牙齿而一度出现烦恼的人,无论如何不希望下一代也有同样的遭遇。虽然不能说龋齿本身是遗传的,但易患龋齿的体质(牙釉质的强弱)是遗传的,所以如果夫妻有一方或双方是龋齿的话,需要特别注意,让孩子少吃糖,补充充足的钙,并及早养成良好的刷牙习惯。如果乳牙期就出现了龋齿,被拔掉的话,会造成排列不齐,最好去大医院看牙医。牙齿排列不齐、咬合不好是由于下颌骨的大小和牙齿的大小不平衡所致,而这些又都是显性遗传的。鼻子位于一个人面部的正中央,笔直、高挑、窄孔的鼻子是美女和帅男不可缺少的,拥有这样的鼻子,双亲必须是小鼻孔、窄鼻子,而且至少一方鼻子高直。一般地讲,大、高、鼻孔宽的鼻子比起小、低、鼻孔窄的鼻子是显性遗传。有趣的是鼻子的遗传基因会一直持续到成年人阶段,就是说,小时候是矮鼻子,长到成年时成为高鼻子的可能性也不是没有的。说起耳朵,人们往往喜欢说某某宝贝耳朵又大又厚,将来一定有福气。也许是受那些有名的大政治家、富贵人士很多都是大耳垂肩的启示,其实他们忽视了很多耳朵小却同样有好运气的人。从遗传上讲,更客观一些:耳朵的形状是遗传的,而且大耳朵为显性遗传,小耳朵为隐性遗传。这样看来,如果坚持说大耳朵有福气的话,我们可以理解为有福气的人相对来说更多一些了。
肥胖更容易遗传
谁都梦想自己有完美的身材,即便不完美也千万别肥胖。除去后天“自暴自弃”式暴饮暴食不运动造成的肥胖以外,其实肥胖常常与遗传有关系。据调查,父母双亲体重正常,其子女肥胖发生率约为 8%~ 10%。双亲中一人肥胖,子女肥胖发生率约为 40%。如果是母亲胖 ,那么他们孩子的肥胖率为 50%~ 60%,其中女孩为75%。双亲均肥胖 ,子女肥胖发病率高达 70%~ 80%其中女孩可达 9 0%~ 9 5%,男孩为 70%~ 75肥胖,子女中容貌像母亲者往往肥胖,父亲肥胖,子女中酷似父亲者往往也肥胖。
肥胖的遗传倾向还表现在脂肪细胞数目、脂肪细胞体积、脂肪组织分布的部位 ,骨骼状态也有遗传性。宽大骨骼,强力型体型的人易患肥胖病。关于肥胖病,有学者研究认为,肥胖是因为控制脂肪产生和生长的基因密码发生突变所致。具有高度肥胖倾向的人体内存在着较大和较多的脂肪细胞,其子女便会获得父母这部分的基因密码。并且这类通过遗传基因突变的脂肪组织中出现更多的脂肪只能积存,不能转化为能量;这类脂肪细胞还会对抗胰岛素,诱致胰岛分泌更多的胰岛素,于是脂肪合成更多。
这么看来似乎一对胖夫妻势必要生一个胖孩子了,但事实上遗传在肥胖发病中也仅起着一个易发的作用 ,肥胖的形成与后天的饮食、活动、生活习惯以及家庭与社会的心理因素等相互的关系更为密切。所以胖夫妻大可不必担心,只要从小给孩子培养良好合理的饮食运动习惯,一样可以让宝宝将来拥有一个好身材。
身高和视力
一般来讲,个子高的父母生的孩子也是高个,个子矮的父母生的孩子也是矮个,但是遗传对身高的影响不超过80%,据统计,孩子的身高,从父亲那里遗传35%,从母亲那里遗传35%,剩下的30%决定于环境,与这个数字相应,高个子的父母生下的孩子70%的概率是高个,相反,矮个子的父母生下的孩子70%是矮个。还有研究表明孩子长得高还是矮,比较而言与妈妈的身高关系更密切一些。
近视有两种类型,一种是单纯近视,另一种是高度近视,它们的发生与遗传因素有一定的关系。单纯近视又称普通近视,指600度以下的低中度近视,极为常见,可从儿童期发病,多可矫正到正常。主要症状为远视力减退,近视力仍正常。其发生与遗传因素和环境因素均有关系,一般认为系多基因遗传。单纯性近视的发生与照明欠佳、不良的阅读和生活习惯等环境因素有着明显的关系。但在相同的条件下,也不是所有的人都发生近视,因此近视发生是遗传和环境因素共同作用的结果。
高度近视又称进行性近视,指600度以上的近视,同时伴有眼底明显变性。随着年龄的增长,近视度数也进行性加深,而且戴眼镜后也难以使视力矫正到正常,甚至发生严重视力障碍。夫妇双方如均为高度近视,其子女通常都发病。如双亲中一方为高度近视,另一方正常,其子女10%-15%发病。如一方为高度近视,另一方为近视基因携带者,其子女高度近视发生率约为50%。如双方为近视基因携带者,但视力正常,则子女高度近视的发生率是25%。
性格
心理遗传学是遗传学中发展最慢的,这个学说还没有系统化。据说性格一半来自遗传,一半来自后天。“根本性格”是心理遗传学中性格的深层部分,即:活泼、开朗、冷静、急躁等几方面受遗传影响很多,现在几乎已经成为定论。“根本性格”的遗传,关系到家庭气氛,而一个家庭轻松民主或严肃沉闷的氛围,又潜移默化地影响着孩子最终性格的形成。
随着孩子慢慢长大,在社会生活中接触的范围扩大,他的性格趋向社会性,受环境的影响加深。在现实中,绝大多数人的性格为混合型,性格再开朗的孩子也有内向的时候,而急躁的孩子在处理事情中也会表现冷静
的方面。是“根本性格”不起作用了吗?不!“根本性格”是在多数情况下、在关键时候起作用。面对一个只剩一半的苹果,有的孩子会满怀感恩地想:“太好了,我还有一半苹果”,而有的孩子会不免沮丧:“就剩下这半个苹果了!”性格开朗的人基本上一生都是性格开朗的,性格内向的人,基本上一辈子性格内向。虽然多数父母希望自己的孩子开朗、活泼,但事实上,哪一种性格都各有利弊,不能完全决定人生。
智力
在正常人群中,遗传对智力的影响是十分明显的,遗传因素是个体间智力差异的主要原因,遗传结构完全相同的同卵双生子,即使在不同的环境中长大,其智商仍极为一致。大量的遗传学分析和可信的统计学处理指出:正常人的智力属多基因遗传。有意思的是,一些遗传性疾病患者或遗传病基因携带者,他们的智力水平高于正常人。例如与遗传有关的高度近视,美国曾对2527名高中生进行研究,发现遗传性近视的学生智力比学生高,甚至于在其中大多数还没有形成近视眼时,他们的智商就已经高于其他同学了。目前,对于这些遗传病伴高智商儿的现象尚无科学完备的解释,但它从另一个方面提示了智力与遗传相关。
智力受遗传因素所控制,但并不能否认后天的环境和教育作用,比如母亲怀孕及分娩时的环境以及家庭环境不同,也可能造成儿童在智力发育上的差别,从而导致智商各不相同,而且即使孩子继承了父母某些聪明的特征,这些特征也会因为后天环境的不同而被完全改变。后天环境决定了遗传潜力的表现,应该认为遗传和环境的关系,是内因和外因的关系。智力是包括语言、认知、判断、计算、逻辑、思维等多种能力的综合性状,某种能力差异不等于其他能力也差,扬长避短方能人尽其才。对于绝大多数人来说,遗传因素决定的潜力是相差不大的关键,积极创造后天的良好环境,并通过自己的勤奋努力,使每一个人的潜力得到充分发挥。
爱好和才能
一般说来,能通过胎教传给孩子的个人爱好和才能主要是音乐。加拿大汉密尔顿交响乐团指挥博利顿 . 希罗特曾经说过:“在出生之前音乐就已经是我的一部分了。”他解释说:“那是我年轻的时候,当我发觉自己有异常的才能时,我感到疑惑不解。初次登台就可以不看乐谱指挥,大提琴的旋律不断地浮现在脑海里。而且不翻乐谱就能准确地知道下面的旋律。有一天,当母亲正在拉奏大提琴的时候,我向她诉说了此事。母亲问我脑海里浮现出什么曲子时,谜被解开了。原来,我初次指挥的那支曲子,就是我还在母亲.
腹内时她经常拉奏的那支曲子。”不只是希罗特,钢琴家阿瑟 鲁宾斯坦、小提琴家耶胡迪 . 梅纽因也曾这样说过。这说明,音乐爱好是会通过胎教传给孩子的。国外出现过不少音乐世家,如巴赫、海顿家族出过好几代音乐家,其原因很可能和有意或无意的音乐胎教有关。
由于音乐爱好和才能有可能通过胎教传给孩子,有人推测,经常对胎儿唱歌、讲故事、朗读诗歌,也有可能增加胎儿的艺术细胞。胎儿既然能听到音乐,不是也能听到唱歌、讲故事和朗读诗歌吗?人的爱好和才能能通过胎教传给孩子,有一定科学根据。遗传学中有一种获得性状遗传理论,认为通过遗传,可以使生物体后代获得一定的形态特征或生理特征,或者说,生物体在个体发育过程中所获得的新性状,即生物的新的形态特征或生理特性,可遗传给后代。
容易造成孩子患遗传病的夫妻
高龄产妇:
有关资料证明,染色体偶然错误的概率越到生殖年龄后期越明显增高。因为女性一出生,卵巢里就储存了她这一生全部的卵细胞,当她年龄较大时,卵子就相对地老化了,生染色体异常患儿的可能性也会相应增加。统计资料显示,此种可能性约为4.5%。
父母之一为平衡易位染色体的携带者:他们的子女中有1/4将流产,1/4可能是易位型先天愚型,1/4可能是平衡位染色体的携带者,只有1/4可能出生正常的孩子。如果通过染色体检查,发现夫妻中有一方是平衡易位染色体的携带者,则应该考虑不再生育或者在怀孕后进行产前诊断,以防止患儿的出世。有习惯性流产史的夫妻:
有趣的遗传学现象范文5
(湖南广益实验中学,湖南 长沙 410014)
当前,杂交作物增产已成为一个十分热门的问题,许多科研机构都对此进行不懈的研究。我虽然只是中学生,但对生物有着极大的兴趣。在一次为湖南农业大学老师的杂交小麦进行考种的生物小组活动中,我发现有些杂交小麦的产量及叶片的大小明显地优于其父母本,具明显的杂种优势。由此我联想到:叶片是小麦进行光合作用的主要器官,小麦的形成是光合作用产物在籽粒中的积累和贮藏,杂交小麦的叶片大小应该与增产具有十分重要的关系。那么,作为光合作用气体交换重地的气孔在大小和密度上是否也存在着杂种优势呢?杂交小麦的增产会不会与叶片的大小,气孔的长度、密度等有关系呢?我的想法得到了我校老师及湖南农业大学老师的支持,于是在老师的帮助下我设计了这个小实验,目的在于从微观角度了解杂交小麦的增产机理,寻找杂交小麦在气孔长度、气孔密度上是否存在杂种优势以及气孔长度、密度与叶片大小、小麦产量是否存在一定的相关联系,同时也通过实地采样、观察、测算、研究和分析,从中学会科学的实验方法,锻炼我的能力。
1 材料和方法
1.1 实验时间
2013年5月至2014年4月。
1.2 材料来源
由湖南农业大学的老师提供进行实验的亲本及其杂交种小麦材料共9种,分别为:1个母本:2410(代号);4个父本:015,6803,5817, 5827;4个杂交种:2410/015,2410/6803,2410/5817,2410./5827;材料种在湖南农业大学的试验地内。
1.3 实验方法
1.3.1 观察气孔密度实验田中,取小麦灌浆期父、母本及杂交种9个材料的旗叶。用自来水冲洗后,用单面刀片配合毛刷将叶片相同部位的上表皮及叶肉刮除,留有下表皮制成装片,在光学显微镜下(放大倍数10×20)观察。每一材料随机取10个视野,数出每一视野中的气孔个数,记录,并计算每一材料气孔密度的平均值。
1.3.2 观察气孔长度在观察气孔密度的同时,在光学显微镜下观察气孔的长度。为了更精确地测量气孔的长度,选用“S—570”型的扫描电子显微镜进行观察、测量(得到了湖南农业大学电镜室老师的帮助),材料处理时,先用普通自来水冲洗干净后,再用蒸馏水反复认真冲洗,取叶片中央大小相等、适合观察的一部分(每片叶取样位置相同),由电镜员对样本进行处理并将处理好的样本放在电镜下,操作电镜,协助观察。通过电镜屏幕我分别观察了9个材料的旗叶的气孔形态、大小,并在电镜员的帮助下,我对每个样本用电镜附量度尺随机测量10个气孔的长度并记录、拍照,最后计算出每个材料旗叶的气孔长度平均值。
1.3.3 测量旗叶大小在实验田中,对灌浆期的9个材料的小麦旗叶大小进行测量(长从叶基到尖,最宽处为宽),每一材料随机测量10片旗叶的长和宽,并计算出长和宽的平均值,然后代入公式计算每一材料旗叶面积(旗叶面积=长×宽×0.75)。
1.3.4 测量单穗产量每个材料取10穗脱粒,天平称重,计算出单穗平均产量。
1.3.5 对数据进行处理分析在老师指导下,对数据进行分析、计算。
1)分析杂交种在叶片大小,气孔长度、密度上优于父、母本的特性,即表现的杂种优势。
老师提供的公式:杂种优势(%)=×100(Fl为杂交种的性状值)。
2)分析杂交种气孔长度、气孔密度、叶片大小与产量间的关系。
2 结果与讨论
2.1 杂交种的杂种优势将测量的父、母本及各杂交种的气孔长度、密度,旗叶面积,单穗产量的平均值以及计算的杂种优势分别列于表1、表2、表3、表4。
从上表中我们看到以下一些现象,在气孔长度上,4个杂交种中有3个比其亲本长,具有杂种优势。一个杂交种比其亲本都短,杂种优势为负值,说明不是所有的杂交后代都具有杂种优势。在气孔密度上,杂交种比亲本的平均值小,不具有杂种优势。但是,杂交种气孔密度值与父本很接近,如2410/5827的杂交种与父本均为33.6,又如2410/015的杂交种与父本分别为30.1和30.4,说明杂交种的气孔密度可能存在于父本的遗传基因之中。
杂交种的旗叶面积和单穗产量均具有显著的杂种优势(表3),没有一个是负优势。单穗产量的优势最高的达56.9%,4个杂交种的平均优势为35.7%,进一步证明了杂交小麦有很好的增产效果。
2.2 气孔长度等与单穗产量的关系把4个杂交种的气孔长度等性状的平均值列于表4,父本气孔长度和密度列于表5。
把表4中的数据按值的大小排序发现,旗叶面积较大的、气孔长的、气孔密度大的杂交种其产量也较高,说明杂交种的旗叶面积、气孔长度、气孔密度与产量有一定关系,可能是杂交种光合面积大、气孔长、气孔多,使得光合效率提高,所以单穗产量提高。
还有一个有趣的现象,杂种气孔较长的,气孔密度也较大,而父本气孔长度大的,气孔密度则较小,与杂种中的情况完全相反。据老师说,这种现象还是第一次发现。杂种是由亲本杂交得到的,说明杂种既遗传了亲本气孔大的特性,又具有气孔密度大的特点而优于其亲本,因而表现出较高的光合效率。收获和体会通过实验,我明确了多数的杂交小麦在气孔长度、旗叶大小、单穗产量上具有杂种优势(比亲本高大),而在气孔密度上表现为负杂种优势(即不优于亲本)及偏于父本的遗传现象,同时看到了杂交种气孔长度气孔密度也相对较大及旗叶面积大的,气孔大的、多的,产量高的相关关系。虽然我仅从外部形态上观察到这些现象,还不能从遗传学、生理学等角度来揭示这些规律,但实践过程中学会了一些科学的实验方法,如懂得到了随机取样,计算平均值,制作表皮装片,电子显微镜使用的简单知识,天平的使用方法及单穗产量、杂种优势、相关系数等一些理论知识,特别是在文章的写作阶段,在对数据进行分析和讨论中,学到了如何在测量的数据中发现问题,寻找规律,初步懂得了实验文章的一般写作方法。
有趣的遗传学现象范文6
现代教学理论认为,“教学活动必须在一定的教与学的环境中进行,教学就是在创造一种环境。教学过程是人与环境相互影响、相互作用的过程”。李秉德提出“环境是教学七要素之一,教学环境受制于外部条件”,他还论述了学习环境的重要性以及有关的理论问题。何克抗认为:“学习环境是人们利用各种资源形成对事物的理解和构建解决方案的地方”。学生是学习的主体,学校和教师所做的一切是为学生的学习提供一种学习环境。“近朱者赤,近墨者黑”、“居必择乡,游必就士”、“居必择邻,交必良友”。古人早已提出,环境影响人的成长,因此,学习环境影响学生的成长。为此,本人在教学中作了一些创设学习环境的初步研究。本文就“孟德尔豌豆杂交实验”一节的教学中如何创设学习环境,激发兴趣和发展科学能力,谈几点做法和认识。
1 创设有趣的学习环境,培养学生对生物科学的兴趣和热爱
热爱科学,首先要对科学有兴趣。课堂教学是师生“教”与“学”活动的战场,是科学能力培养的主要途径之一。因此,在生物教学中要更新教育思想,充分利用生物科学的特点,把发展学生的科学能力渗透和贯穿在教学活动的始终,做到既传授科学知识,又激发学生对生物科学的兴趣,从而产生对生物科学的热爱。
1.1 巧设课的引入,激发对生物科学的兴趣
课堂教学的引入,有集中学生的注意力,促进学生进入求知的良好状态的重要作用。本节课的引言,可以这么设计:“儿女与父母的相似遗传现象,可是有的同学发现自己是单眼皮,而父母是漂亮的双眼皮,他会因此觉得很懊丧,而且怀疑性状是不是遗传的?自己是不是父母亲生的呢?同学们想不想知道这到底是怎么回事呢?通过这一节的学习,大家就会懂得其中的道理。”本节的引言,还可以这样设计:“有两个小麦品种,一个品种抗倒伏,但容易感染锈病;另一个品种一倒伏,但能抗锈病。如果把两个品种的优良性状集中到一个体上来,得到既能抗倒伏又能锈病的小麦品种,那该多好!通过这节课的学习,大家就会知道,现在这种想法已完全可以变成事实。”这样的引言,生动有趣,学生爱听,可以吸引他们的注意力,激发他们对生物科学的兴趣。
1.2 介绍生物科技新成就,激发对生物科学的热爱
生物科技与人类的关系十分密切,从农业、医药卫生、工业和国防等方面均有重要的意义。21世纪生物科学的研究将更大地促进国家的经济建设和社会的发展。因此,在教学中适时、适当介绍一些生物科技新成就,可以激发学生对生物科技的热爱,为将来献身生物科技的研究,打下坚实的思想基础。本节课我在导入新课时介绍有“杂交水稻之父”之称的袁隆平的故事。告诉学生袁隆平试验成功的杂交水稻在我国推广后,每年为我国增产水稻1亿公斤以上,为我国乃至世界解决广大人口的温饱问题所作出的巨大贡献。这节课还可以进一步介绍,通过基因工程可以打破种间屏障,超越孟德尔极限创造出高科技的动植物新品种,从而极大地满足人们的需要。通过这些生物新科技的介绍,增强了学生的社会责任感,激发学生对生物科学的热爱。
2 利用科学史,培养学生正确的科学态度和科学精神
各种科学的发现和发明创造都离不开科学家的辛勤劳动。今天我国在不断深化教育改革,全面推进素质教育,实施科教兴国战略。我们的教学不仅要传播丰富的科学知识,更重要的是要在教学中渗透科学态度和科学精神的教育。
传统的教学,一般是教师将前人已获得的生物学成果,如概念、知识、结论等直接传授给学生,使学生在短时间内被动地接受现成的知识。但是生物学知识都是经过观察、实验得来的,因此,在教学中重视介绍科学知识产生发展的科学史,突出知识的产生过程,能激发学生对生物科学的兴趣,从而产生主动探索生物科学的愿望。
本节课的课前我布置学生课外收集有关孟德尔的故事,课上花点时间让部分学生代表各小组讲孟德尔通过豌豆杂交实验发现遗传规律的故事:孟德尔出生在贫寒的农民家庭,父母亲都是园艺家。孟德尔童年时受到园艺学和农学知识的熏陶,对植物的生长和开花非常感兴趣。长大后热衷于植物的杂交实验,希望能培育出优质高产的农作物品种,提高贫苦农民的粮食产量,解决温饱问题。在豌豆杂交实验中,他惊奇发现一对相对性状的两个亲本杂交,F1代只表现出一个亲本的性状,F2代出现固定的分离比,显然与当时的融合遗传理论不相符,孟德尔敏锐地发现了新的问题,通过细心的观察和分析,并精心设计实验程序,反复多次进行实验研究,以及超越时代的大胆猜测和推理能力,经过8年的不懈努力,终于发表了《植物杂交试验》的论文,得出了遗传的两个基本规律,成为遗传学的奠基人。这样的故事,能激发学生主动积极参与课堂教学去探索遗传规律的内容,同时学习孟德尔的那种百折不挠的热爱科学、追求科学、献身科学的精神和勇于探索、严谨细致、实事求是的科学态度。这对学生的一生都将产生巨大的影响,无疑是十分有益的。 3 创设探究性学习环境,培养学生的严谨的科学探究能力
科学探究是人们探求知识、解决问题,理解科学思维和方法的重要途径、手段和方法。科学探究过程包括提出问题、做出假设、设计实验、进行实验、分析结果得出结论、表达交流和进一步探究等。科学探究过程可以涉及到所有的环节,也可以只涉及部分环节。充分挖掘教材中进行科学探究教育的素材,让学生亲身体验科学结论得出的方法,可以使学生了解探索科学知识的方法。我把本节课设计成探究式课堂,学生在预习的基础上,通过小组内的讨论提出本节课最希望知道(学习)的问题,小组间再汇总、交流讨论,形成本节课的探究问题:a.孟德尔怎样设计豌豆杂交实验?b.孟德尔实验后发现什么问题?c.你可以如何解析实验现象(假设是什么)?如何验证假设?通过探究式学习,学生体会到了孟德尔的研究过程中,隐含着非常科学严谨的研究方法,他的实验结果非常可靠,是他实验成功的一个重要原因。同学们既获得了科学知识,而且记忆深刻,又培养了严谨的科学探究能力。
创设探究式教学环境,既可以在新课教学中进行,也可以在习题训练中进行,还可以布置在课外进行。例如在高考经典习题训练中也可以创设探究性学习环境:“已知牛的有角与无角为一对相对性状,分别由常染色体上的等位基因A与a控制。在自由放养多年的一群牛中(无角的基因频率与有角的基因频率相等),随机选出1头无角公牛和6头有角母牛分别,每头母牛只产了1头小牛。在6头小牛中,3头有角,3头无角”。我把这个题目设计成探究式教学,让学生通过小组讨论确定要研究的问题。有2组提出“无角和有角,哪一种是显性性状?”,有2组学生提出“是否能确定显性性状是什么?”,有6组提出“1头无角公牛和6头有角母牛分别,再生一只无角牛(或有角牛)的概率是多少?”。后一种问题是我预先没有想到的,原来学生是直接把有角当成显性性状。所以,把高考题改成探究式试题,还是需要一些条件限制的。确定了探究问题后,学生进一步讨论如何做出假设,演绎推理的结果是什么?等等。学生在这一过程中体会到探究式科学研究的方法、过程。初步学会了提出问题、做出假说、演绎推理、实验设计等科学探究能力。
4 开展科技活动,培养科学实践能力和创新能力
课外可以开展多种生物科技活动,强化科学能力的培育和发展,增强学生科学实践能力。如指导动物饲养小组,捕捉和培养果蝇,然后做观察果蝇唾腺染色体的实验。又如指导植物栽培小组种植玉米,做“白玉米与黄粒玉米的杂交实验”,观察和统计实验结果。在“孟德尔豌豆杂交实验”课堂上,请同学介绍实验过程,分析实验结果,并演示收获的成果。再如学习了遗传规律后,组织我校高一全体学生到福建省亚热带植物研究所参观学习,听引种园育种教授的有关报告,实地参观各种实验室和苗圃基地。再比如发动学生利用学到的知识在课外调查当地遗传病的种类、特征、病人的数量以及他们的家族中发病的情况等,画出遗传系谱图,写出调查报告。这样可以使学生明确近亲结婚的危害,自觉地宣传婚姻法。在这过程中,学生通过调查、访问、观察、分析、总结、查阅有关资料,撰写生物科学小论文等,能使学生的科学探究能力得到培养。通过科技活动的开展,一方面可以激发学生的学习兴趣,更加明确生物科技与人类息息相关,从而产生献身生物科学的责任感;另一方面,可以使学生把课内的理论知识应用于科技实践活动,尝试做小科研工作者,从中体会科研的方法,增强创新能力、实践能力。