有丝分裂的遗传学意义范文

导语：如何才能写好一篇有丝分裂的遗传学意义，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

针对社会对人才培养质量的要求，结合地方院校的实际，对遗传学实验教学改革进行了探索．通过优化实验内容，丰富实验材料，运用现代教育技术，开放遗传学实验室，建立实验评价体系等途径，培养学生的专业实践技能和创新能力，提高学生的综合素质．

关键词：

地方院校；遗传学实验；教学改革

遗传学实验是高等学校生物类专业的必修课．通过遗传学实验教学，对于培养学生动手能力、遗传研究能力，以及学生发现问题、分析问题和解决问题能力［1］，具有重要的作用．但是，现行的遗传学实验教学中，普遍存在以验证遗传的基本规律为主，缺乏综合性、研究性实验；多数遗传学实验经历时间长，一次实验课仅有约3学时，许多实验操作不得不由教师代替完成，学生真正动手操作时间较少，很难对学生开放实验室；教学手段上以一台显微镜打天下，实验内容多局限于细胞遗传学范围内；实验成绩评定上，不管实验过程和结果，只要实验报告写得好，实验成绩就高．这些问题制约了学生发现问题、分析问题、解决问题能力和动手能力的培养［2－5］．面对这些困难和挑战，必须改变实验教学的传统思想和观念，开辟实验教学新思路，构建适应新形势的新型实验教学模式．为此，我们针对社会对人才培养质量的要求，结合地方院校的实际，对遗传学实验教学改革进行了探索，取得了一些成效．

1优化实验内容，构建合理的知识体系

遗传学科的不断发展和研究领域的不断扩大，遗传学实验与生物专业中的很多学科的实验相互渗透、相互联系．在遗传学实验教学中，我们对实验体系和教学内容做了如下改革．

1．1实验教学体系的建立

遗传学实验教学既要符合人才培养的目标要求，又要尽可能反映本学科的特点．对遗传学实验的课程结构进行了调整，建立了“验证性→综合性→研究性”逐层递进的实验教学体系，从生物的个体水平、细胞水平、分子水平和群体水平等方面确立了5个教学模块，有利于系统培养学生的遗传研究技能，拓宽学生对遗传学知识的理解，提高学生的动手能力、综合实验设计能力和创新能力［6－7］．

1．2实验内容优化整合

将遗传学实验内容整合为以下5个教学模块：经典遗传学实验模块．以果蝇或玉米杂交实验为基础，在教师的指导下，学生完成从实验方案的制定、杂交组合的选择，到实验操作、观察和记录、显著性分析等全过程．目的在于验证和分析遗传的基本规律，学习杂交技术．该模块实验项目有果蝇杂交综合性实验，玉米杂交综合性实验．细胞遗传学实验模块．以根尖、花蕾或骨髓等细胞制片技术为基础，学习实验材料的培养和处理方法，细胞制片技术，有丝分裂和减数分裂观察，核型分析方法．该模块实验项目有植物核型分析，动物核型分析等综合性实验，花粉母细胞减数分裂的制片技术，果蝇唾腺染色体的制片技术和人类X染色质观察等．分子遗传学实验模块．通过动植物、细菌DNA的提取、纯化、扩增和电泳，得到DNA标本，为进一步研究DNA的功能奠定基础．该模块实验项目有DNA提取及纯化，PCR扩增技术，DNA电泳技术等研究性实验．遗传毒理学实验模块．运用蚕豆根尖微核技术检测环境中的有毒有害物质的遗传毒性把对比试验法、假说演绎法等科研方法运用于实验中；人工诱发多倍体，为多倍体育中奠定基础．该模块实验项目有诱变物质的微核检测技术，植物多倍体诱导技术等设计性试验等．群体遗传学实验模：通过人类ABO血型或PTC尝味调查和分析，计算其基因频率和基因型频率，经假设性检验，判断是否达到遗传平衡．该模块实验项目有人类ABO血性分析，群体遗传平衡分析（PTC尝味）等．在上述5个教学模块中，验证性实验占40％，综合性和研究性实验各占30％．要求学生以实验小组为单位，在每个模块中至少选1～2个实验项目．这5个教学模块的特点是：从不同层次、不同角度学习研究生物遗传的方法；除个别实验项目开成单独实验外，其余大部分实验均开成综合性或研究性实验，把几个内容上联系紧密的实验开成1个综合性或研究性实验．如把根尖制片技术、有丝分裂观察、核性分析3个实验综合为植物的核型研究．综合性或研究性实验要求学生完成从选题、收集和分析资料、设计实验方案，到动手操作到结果分析和论文撰写全过程．在实验结束后，学生汇报实验成果，请有关老师参加实验成果汇报答辩，对实验进行总结，提出建议［8－9］．最后，根据实验报告、答辩情况综合评出实验成绩．实践结果表明，综合性或研究性实验不仅可以加深学生对基本知识的理解，而且还可以掌握更多的实验操作技术，锻炼学生的实践动手能力，提高学生的学习兴趣，还能培养学生的科学分析方法、独立操作和解决实际问题的能力，极大地激励了学生的积极性［10－12］．

2丰富实验材料，提高实验教学的创新性

传统的遗传学实验，由于实验材料的局限性，常常选择操作方便、容易得到实验结果的果蝇或洋葱做实验材料．选择单一的实验材料，不仅影响学生对遗传规律的普遍性的全面理解，而且也不利于创新精神的培养．因此，在实验中，要求每次实验至少准备3～5种不同的材料供学生选择，学生也可以自己采集实验材料．有了丰富的实验材料，要求学生分组观察不同的材料，甚至有的学生另外选择材料进行观察．如核型分析实验，实验室提供的材料是植物材料如蚕豆、大蒜、洋葱、黑麦，动物材料小鼠、牛蛙，有3组同学还分别选择了铁皮石斛、川贝、宽体沙鳅等经济价值很高的材料做核型分析．丰富的实验材料，不仅能完成实验任务，达到实验目的，而且能拓宽学生视野，培养学生发现问题、主动探索新知的创造能力［13］．

3运用现代教育技术，提高实验教学效果

遗传学实验从材料准备到实验结果，时间长，有的几天，有的几十天，学生很难通过讲解理解实验的全过程．有些实验现象、仪器操作等用讲解的方式教学，不直观、不形象，学生难以理解．现代教育技术能图文声像并茂，动静结合，使教学内容直观形象，很容易使学生理解．因此，在遗传学实验教学中，充分应用现代教育技术，能使复杂问题简单化，抽象问题具体化，帮助学生加深理解，提高实验效果．

3．1录像技术在遗传学实验教学中的应用

采用数码摄像机或稍好一点的手机等记录整个实验过程，再对实验全过程进行编辑处理，制成视频报告．学生提交的视频报告，既能反映实验全过程，突出重要的实验现象，又不失实验的真实性．例如，蚕豆根尖微核技术实验，从蚕豆发根，染毒处理和对照处理，恢复培养，根尖固定、解离、制片，以及实验结果，都让学生定期拍摄实验过程和实验现象，制成视频资料提交．视频资料不仅记录了从学生自己亲自动手准备实验，到观察到实验结果的全过程，而且实验结果客观真实，还能发现一些容易被忽略的问题，有利于提高教学效果［14］．

3．2多媒体技术在遗传学实验教学中的应用

在观察动植物细胞有丝分裂、减数分裂实验中，学生难以观察到各时期的分裂细胞，对细胞分裂的动态过程缺乏整体认识．充分利用计算机强大的计算及数据处理功能，将文本、图像、声音、动画及视频等多媒体信息结合在一起，将细胞分裂的各时期图像按先后顺序制成Flas，连续播放全过程，增强了学生对染色体动态变化的理解，为学生创造了全方位的学习途径［15－16］．通过应用多媒体技术，可以充分调动学生的学习兴趣，更有利于学生理解有丝分裂、减数分裂过程，掌握有丝分裂、减数分裂各时期的特点，使他们在较短的时间内全面、系统地掌握实验原理和实验过程［14］．

3．3数码显微互动系统在遗传学实验教学中的应用

数码显微互动系统由数码显微镜、局域网、投影仪实物展示平台等组成，不仅能展示每个学生显微镜下观察到的内容，进行及时的显微摄影，记录实验结果，将实验效果好的展示在投影屏幕上，让全体同学都能观察到．而且还能进行师生交流，及时解决学生的问题．例如用数码显微系统做多线染色体观察实验，实验难点是不易辨认立体显微镜下的唾液腺，将显微镜下的果蝇唾液腺和唾液腺染色体图像及时投影在大屏幕上，让学生看到实在的唾液腺和唾液腺染色体，增加感性认识，互相学习，大大提高实验的成功率．

4开放遗传学实验室，培养学生的实际工作能力

开放式实验教学是培养学生实验操作技能、创新意识、综合分析问题和解决问题能力的重要途径．根据遗传学实验室的开放对象：综合性、设计性实验，大学生科研，毕业论文等实验项目．开放程序：学生根据教学和科研要求，自己查阅资料，设计实验方案，提出实验申请，经指导教师和实验员同意，实验室主任批准后方可进入开放性实验室．在教师的指导下，从实验材料的培养和准备，药品的配置，方案的实施，到最后写出实验报告等全过程均由学生独立完成．在整个过程中，充分体现以教师为主导，学生为主体．在核型分析、果蝇杂交和蚕豆根尖微核技术实验中，实验周期较长，过去由教师准备实验材料，学生实验只是进行结论的验证和练习操作技术，很难完成整个实验过程．在植物细胞核型分析的开放式实验教学中，从资料查阅，方案的制定，根尖的培养、固定、解离、制片、观察、摄影，染色体图片分析等操作过程，都让学生自己去处理，教师只起指导作用．又如果蝇的杂交实验中，学生参与培养基的配制、果蝇的饲养、果蝇的分瓶及果蝇形态的初步观察，杂交组合的设计，处女蝇的收集，观察记录，数据处理等过程都由学生自主完成［14，17］．实践证明，在遗传学实验教学中，开放实验室，积极开设综合性和研究性实验，教师做好学生学习的引导者［13］．学生通过自主选择喜欢的实验内容，自己查阅资料，设计实验方案，以科技论文的格式提交实验报告，既增强了学生的科研能力、自主学习能力和合作共事能力，为今后毕业论文和独立开展科学研究奠定了良好的基础．

5以量化考核为重点，建立实验评价体系

遗传学实验效果评价是否客观、科学，直接影响着学生的学习动力、学习态度、学习效果和教学效果．目标是评价的依据，又是评价所致力于达到的终极结果．通过多年的实践，根据教学目标将遗传学实验效果评价分为形成性评价和终结性评价．

5．1形成性评价

评价的内容包括实验预习、实验过程、实验结果、实验报告与考勤等环节进行评价．每一次实验满分100分，实验预习占10％，实验设计方案占20％，实验材料、仪器、药品的准备占10％，实验检测、观察、记录等实验过程占20％，实验结果及分析占20％，实验报告占20％．实验预习要求学生在实验报告上写出实验目的、原理、操作步骤和注意事项等，实验前抽查．实验过程包括材料准备、药品配置、仪器使用和操作程序等．实验结果是交玻片标本、图片或数据及处理等．实验报告要求工整、规范，内容包括实验预习内容、操作步骤修正部分、实验结果照片或绘图、实验数据及其处理、分析与讨论、心得与建议．考勤上，每次实验进行中按桌点名，不参加实验者无实验成绩，必须补做实验后才有成绩．一期内实验缺3次者，不得参加期末考试．研究性实验要进行报告和答辩的实验，报告和答辩各占20％，其余环节占60％．

5．2终结性评价

遗传学实验作为一门独立课程单独考核，实行满分百分制，形成性评价占50％，其中基础实验占20％，综合性实验和研究性实验各占15％；期末考试占50％，二者合起来作为这门课的终结性评价．这种评价体系不仅强调过程，突出动手能力，结果真实，而且能促使学生主动参与，培养学生科研素质、创新能力．在遗传学实验教学中，加大考核力度，对培养学生的综合能力和科学方法具有重要作用［5，18－19］．期末考核试题内容涉及实验目的、原理，药品配置，材料培养和处理，操作程序，仪器使用方法，实验设计，实验操作（实验室独立完成）等方面．在遗传学实验教学中，应以学生的创新能力培养为目标，改革遗传学实验教学内容，开放式的遗传学实验教学，多样化的考核方式，这对培养生命科学领域中的创新人才具有重要意义．

作者：唐正义 李兴霞 单位：内江师范学院生命科学学院

参考文献：

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［16］胡绍彬，赵明国，罗云．石油工程实验现代化教学模式探索［J］．实验室科学，2009（4）：54－55．

［17］魏俊杰．高等院校遗传学实验教学改革初探［J］．安徽农学通报，2012，18（2）：120－122．

篇2

1.真核细胞的有丝分裂（C：理解）。

2.真核细胞有丝分裂的细胞周期的概念和特点(B：识记)。

3.无丝分裂方式的过程和特点(A：知道)。

三、重点和难点

1.教学重点

(1)真核细胞有丝分裂的细胞周期的概念和特点。

(2)真核细胞有丝分裂的过程。

2.教学难点

真核细胞有丝分裂过程中，各个时期染色体的变化特点。

四、教学建议

本节教学内容可安排2课时，包括讲课和学生实验。第1课时讲述植物细胞的有丝分裂；第2课时做观察植物细胞有丝分裂的实验。通过对比动植物细胞有丝分裂的异同，总结有丝分裂的特征。最后，简述无丝分裂和减数分裂，概括细胞增殖的意义。讲课内容和实验的内容应有机结合。

本节教学手段的运用，要考虑到关于细胞增殖知识的特点，可运用自制的剪贴图、投影片、录像等手段，体现细胞有丝分裂过程的连续变化，把染色体的行为变化直观地表现出来。

本节教学内容的引入，可以讲述以下几点：①多细胞生物一般是由一个细胞(受精卵)，经过细胞的分裂和分化，最终生长发育成一个新个体的；②单个细胞和多细胞生物体的生命期都是有限的，多细胞生物体内衰老、死亡细胞的补充，以及生物种族的繁衍，都是以细胞分裂为基础的；③细胞分裂的方式有三种，本节主要学习细胞有丝分裂的知识。

在讲述细胞周期时，可从分析一个新细胞(子细胞)的诞生开始，分析它的两种发展方向：一是随着生长、分化而成为具有特定形态、结构和功能的细胞，直至衰老、死亡；二是保持连续分裂的能力，通过分裂产生新的子细胞，开始它的新的生命周期，周而复始。受精卵、植物分生组织细胞、动物的一些上皮细胞等就属于这种具有连续分裂能力的细胞。分析细胞周期时，要注意分析分裂间期是一个周期的开始，是为分裂期作准备的时期。另外，应让学生注意，间期要比分裂期的时间长得多，要引起学生对间期的重视。

在分析细胞分裂间期时，要引导学生思考：间期应为分裂期准备什么才能使分裂后的子细胞继承母细胞的特性?在讲述DNA分子复制和有关蛋白质合成时，要联系染色质结构的知识。使学生理解这种复制与合成最终表现在染色质细丝的倍增上。每条染色质细丝(将来的染色体)都产生出另外一条跟自己完全一样的染色质，由于着丝点连在一起，而没有分开。

在分裂期的教学中，教师应注意以下几点：①利用剪贴图显示各分裂期的主要变化；②注意把核膜、染色体、纺锤丝的行为变化和染色体最终平分复制的知识紧密地联系起来，使学生理解这些变化的协调性和合理性；③为了突出染色体的平均分配，可用模型模拟染色体的平分过程；④注意强调两个子细胞间及子细胞与母细胞间染色体(内部的DNA)的数目和种类相同；⑤在讲述细胞板形成时，要联系高尔基体的作用。

在讲述动物细胞有丝分裂时，可把动植物细胞有丝分裂全过程图呈现出来。让学生观察对比，归纳出相同点和不同点。在这里，教师可进一步强调动植物细胞有丝分裂的共同特征，使学生理解这些特征对生物的重要意义。

对无丝分裂和减数分裂的处理，按教材内容讲述即可，不必过多发挥。

五、参考答案

复习题一、1.(D)；2.(C)；3.(D)；4.(D)。

二、1.染色质、核仁、核膜、中心体等结构发生了明显的变化。具体的变化是：

染色质复制后的DNA缩短变粗，由染色质成为染色体。

核仁逐渐解体。

核膜逐渐消失。

中心体由一组中心粒变成两组中心粒，两组中心粒分别位于两极，每组中心粒周围发射出放射状星射线，纺锤体形成。

2.这是因为在细胞周期中，分裂间期所需要的时间大大长于分裂期。

3.有丝分裂中期的细胞，主要特点是全部染色体排列在赤道板上。可以根据染色体的这个变化特点找到分裂中期的细胞。

4.全部染色体平均分配到细胞两极时，是在有丝分裂的后期。由于染色体上有遗传物质，因此，全部染色体平均分配到细胞的两极的行为，可以使亲代和子代之间保持遗传性状的稳定性，对生物的遗传有重要意义。

实验讨论题实验三制作好洋葱根尖有丝分裂装片的关键有以下几点：(1)剪取洋葱根尖材料时，应该在洋葱根尖细胞一天之中分裂最活跃的时间；(2)解离时，要将根尖细胞杀死，细胞间质被溶解，使细胞容易分离；(3)压片时，用力的大小要适当，要使根尖被压平，细胞分散开。

六、参考资料

细胞的增殖周期细胞从前一次分裂结束开始，到下一次分裂结束为止，这样一个周期叫做细胞增殖周期。

20世纪50年代以前，人们把细胞增殖周期划分为分裂期和静止期两个阶段。当时认为分裂期是细胞增殖周期中的主要阶段。近年来，由于放射自显影和细胞化学等技术的迅速发展，对于细胞增殖过程的动态研究也日趋深入。现在了解到，过去一直被忽视的所谓“静止期”却是细胞增殖周期中极为关键的一个阶段，因为与DNA分子复制有关的一系列代谢反应，都是在这个阶段进行的。所以现在都把“静止期”叫做间期。

现在，一般把细胞增殖周期分为两个阶段：间期和分裂期。细胞在前一次分裂结束之后就进入间期，这时就是新的细胞周期的开始。间期一共分为三个分期。间期结束就进入有丝分裂期。根据目前的认识，整个细胞增殖周期可以分为G1、S、G2、M四个小分期，如下表：

细胞增殖周期中的各个分期，各有其，全国公务员共同天地不同的特点。

(一)G1期的特点G1期是从上次细胞增殖周期完成以后开始的。G1期是一个生长期。在这一时期中主要进行RNA和蛋白质的生物合成，并且为下阶段S期的DNA合成做准备，特别是合成DNA的前身物质、DNA聚合酶和合成DNA所必不可少的其他酶系，以及储备能量。

(二)S期的特点从G1期进入S期是细胞增殖的关键时刻。S期最主要的特征是DNA的合成。DNA分子的复制就是在这个时期进行的。通常只要DNA的合成一开始，细胞增殖活动就会进行下去，直到分成两个子细胞。

(三)G2期的特点G2期又叫做“有丝分裂准备期”，因为它主要为后面的M期做准备。在G2期中，DNA的合成终止，但是还有RNA和蛋白质的合成，不过其合成量逐渐减少。特别是微管蛋白的合成，为M期纺锤体微管的组装提供原料。

(四)M期的特点细胞一旦完成了细胞分裂的准备，就进入有丝分裂期。细胞分裂期是一个连续的过程，为了研究的方便，可以人为地将它分成前、中、后、末四个时期。M期的细胞有极明显的形态变化。间期中的染色质(主要成分是DNA和蛋白质)，在M期浓缩成染色体形态。染色体的形成、复制和移动等活动，保证了将S期复制的两套DNA分子平均地分到两个子细胞中去。

有丝分裂过程中两个重要的细胞器

1.中心粒

中心粒的结构通常是一对互相成直角的圆筒状小体，直径0.25μm，长度不定，位于邻近核模的细胞质中。筒壁由9组大约呈30°倾斜排列的三联微管组成，从横断面看像一个风车。在一对中心粒的周围是一团透明的电子密度高的中心粒周围物质，这个复合物称为中心体。

中心粒要经过一个复杂的发育周期，才能达到成熟并且具有微管组织中心的作用。DNA合成前期(G1期)的细胞有一对互相垂直的中心粒。到DNA合成期(S期)时，两个中心粒稍有分离，在距母中心粒的一定距离(约50～60nm)处，与其垂直的方向复制出一个子中心粒。DNA合成后期(G2期)的晚期到有丝分裂期(M期)，子中心粒不断长大，逐渐分离，移到两极的两对中心粒形成晕，并且组成纺锤体及星体。到分裂期末期，每个子细胞各获得一对中心粒──一个母中心粒和一个子中心粒。

2.着丝点

长期以来，着丝粒和着丝点这两个术语是作为染色体上纺锤体附着区域的同义语使用的。遗传学文献中多用着丝粒一词，而细胞学家多用着丝点一词。后来，在电镜下研究哺乳类染色体超微结构时发现，主缢痕两侧是一对三层结构的特化部位，认为是非染色质性质物质的附加物，称为着丝点(图2-10)。在主缢痕区存在着丝粒，由此把染色体分成二臂。着丝粒的两侧各有一个蛋白质构成的三层的盘状或球状结构，称为着丝点。着丝点与纺锤体的纺锤丝连接，与染色体移动有关。在分裂前期和中期，着丝粒把两个姐妹染色单体连在一起，到后期两个染色单体的着丝粒分开，纺锤丝把两条染色单体拉向两极。并非有丝分裂各个时期，或各种生物的染色体，都有这种分化的结构。

图2-10中期染色体上的着丝点

(示着丝点分为内、中、外三层，上面附着有微管)

细胞质分裂广义说来，有丝分裂应该包括细胞质分裂。但是，也可以把细胞质分裂看做是一个单独的阶段。

大多数真核生物的细胞质分裂是与核分裂协调进行的，细胞质分裂起始于中后期。细胞质分裂面一般总是和纺锤体的赤道面一致，其方向约在核分裂中期就已确定。如果在中期时用离心法改变细胞的纺锤体的正常位置，细胞分裂面方向并不随之改变。但是，如果在中期之前改变纺锤体的位置，细胞质分裂面的方向也就随着发生改变。

动物细胞在进行细胞质分裂时，先是在要形成分裂面处的细胞质收缩，环细胞表面出现一条窄的凹沟，这条沟叫做分裂沟。分裂沟环绕细胞表面一圈，使细胞呈哑铃状。它的形成和细胞膜下方的细胞质微丝有关系。

植物细胞因为有细胞壁，它的分裂方式不同于动物细胞(有花植物的花粉粒的成熟分裂与动物细胞一样，形成分裂沟)，最主要的差别是植物细胞在进行细胞质分裂时，有细胞板的形成。细胞板产生于晚后期或早末期。

无丝分裂关于无丝分裂的问题，长期以来就有不同的看法。有些人认为无丝分裂不是正常细胞的增殖方式，而是一种异常分裂现象；另一些人则主张无丝分裂是正常细胞的增殖方式之一，主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等。

无丝分裂是最早发现的一种细胞分裂方式，早在1841年就在鸡胚的血细胞中看到了。因为分裂时没有纺锤丝出现，所以叫做无丝分裂。又因为这种分裂方式是细胞核和细胞质的直接分裂，所以又叫做直接分裂。

无丝分裂的早期，球形的细胞核和核仁都伸长，然后细胞核进一步伸长呈哑铃形，中央部分狭细。最后，细胞核分裂，这时细胞质也随着分裂，并且在滑面型内质网的参与下形成细胞膜。在无丝分裂中，核膜和核仁都不消失，没有染色体的出现，当然也就看不到染色体复制的规律性变化。但是，这并不说明染色质没有发生深刻的变化，实际上染色质也要进行复制，并且细胞要增大。当细胞核体积增大一倍时，细胞核就发生分裂，核中的遗传物质就分配到子细胞中去。至于核中的遗传物质DNA是如何分配的，还有待进一步的研究。

原核细胞的DNA复制和细胞质分裂原核细胞的分裂包括两个方面：(1)细胞DNA的复制和分配，使分裂后的子细胞能得到亲代细胞的一整套遗传物质；(2)细胞质分裂，把细胞基本上分成两等份。

原核细胞的DNA分子是环状的，无游离端。在一系列酶的催化下，经过解旋和半保留式复制，形成了两个一样的环状DNA分子。复制常是由DNA附着在细胞膜上的部位开始(图2-11)。在DNA分子复制完成之后，便开始了细胞质分裂。当然，在开始分裂之前需要细胞生长，细胞的生长反映了细胞内按比例地合成一定量的结构蛋白酶。

图2-11细菌细胞DNA的复制和细胞分裂

细胞分裂时，先由一定部位开始。复制好的两个DNA分子仍与细胞膜相连；随着连接处的生长，把DNA分子拉开。在细胞中部，细胞膜环绕细胞发生内褶，褶中产生了新的壁物质，形成了隔(图2-12)。隔不断向中央生长延伸，最后形成了将细胞隔为两部分的完整的隔。隔纵裂为二，把母细胞分成了大致相等的两个子细胞。

篇3

实验方案包括实验题目、实验的理论依据、实验的基础要求、详细的实验步骤、可能遇到的困难及解决方案、预期的实验结果、老师的评审意见。实验方案经老师讨论批准后，学生按实验方案所需的材料、试剂和仪器等用品申请单，主管教学老师审批签字后，交实验带教老师购买，领取实验用品后按照实验方案开始实施实验，对实验过程中存在的问题及时调整，小组内讨论，必要时请老师帮助解决。认真做好原始数据的记录，对实验结果进行统计分析，最后完成实验报告。

在专业课的自主设计性实验中，我们综合细胞生物学、遗传学、生物化学等系统理论基础，利用组织细胞培养技术、形态学技术、生物化学检验技术、分子生物学技术，结合临床检验基础、临床血液学检验、临床免疫学检验及临床微生物学检验等其他医学检验专业课的知识，设计实验方案，遵循“科学性、自主创新性、可行性、实用性”的原则，设计了一系列实验，如人外周血淋巴细胞的培养及染色体G－显带制备方法、成纤维细胞生长因子21影响因素、烯霉毒素诱导卵巢癌细胞凋亡的实验研究、新生豆芽中酶含量的测定、洗涤剂中磷含量的测定、维生素C及抗生素对血液及尿液生化物质测定的干扰、竹纤维物品抑菌作用、林蛙油对肝纤维化的影响的组化免疫，这些自主设计性实验无论是在临床检验工作中还是在医学科学研究中都是一些基础实验，同时也贴近生活，富有意义。自主设计实验不仅激发了我们主动参与实验的热情，培养创新意识，提高动手操作和独立思考的能力，把所学的知识运用到实践中，融会贯通，而且通过小组内成员的团结协作、相互配合，培养了团队意识，增强了医学检验专业学生的责任感和主人翁意识，在整个实验过程中，小组内的每个成员都努力完成自己的任务，这一点对于我们今后的学习工作有着重要的意义。

在自主设计性试验中，我们充分利用已掌握的知识和技能对自己感兴趣的题目自主设计，亲自动手，从平时被动地按照实验指导机械地完成实验操作转变为主动设计实施实验，最终得到实验结果，分享实验成功的喜悦。同时我们将实验结果发论文形式报告并向杂志投稿，有的一个实验小组发表了4篇文章。我们小组在自主设计性实验中，选择了“人外周血淋巴细胞的培养及染色体G－显带制备方法”这个题目，确定了实验题目后，我们通过查阅文献资料，初步拟定了实验方案，经指导老师的审阅和修改后，进一步完善实验方案。这个实验主要利用细胞培养技术和形态学技术，而且所需的实验器材与试剂、仪器设备实验室都能够提供。染色体显带技术在临床中对于遗传性疾病和恶性血液病的诊断举足轻重，临床上已用于疾病的诊断、分型、治疗方案的选择，在预后判断和微小残留病灶的检测方面发挥着越来越重要的作用，然而在遗传学和临床血液学检验实验课中却没有安排这一实验，所以我们选择本实验来补充我们检验专业的基础技能实验。在充分完成实验准备(包括试剂的配制、器材的清洗和高压灭菌)后，分别采集小组成员的静脉血加入植物凝集素在体外培养，72h后加入秋水仙碱应用液后经离心、低渗处理、固定、Giemsa染色后在显微镜下观察淋巴细胞有丝分裂中期的染色体。当小组成员在显微镜下看到自己的染色体时，兴奋、自豪和喜悦的心情无以言表。

21世纪是生命科学的世纪，而分子生物学是当今生命科学研究领域的前沿与核心，在分子水平上揭示生命现象的本质有力地推动了生命科学向前发展。分子生物学研究的基础就是染色体中的遗传物质，之前的许多课程都已经接触到了染色体，但一直都停留在感性认识，通过这次实验我们有了切身的体会:一条小小的染色体竞包含了庞大的遗传信息，控制着复杂而精细的生命活动，生命的奥秘如此神奇。在这一实验中，我们没有采用先经过淋巴细胞分离后再进行培养这一步骤，大胆创新，直接将静脉全血在体外培养以获得有丝分裂中期的细胞，考虑到淋巴细胞占外周血的比例非常少，而且分离步骤繁琐，尚需要分离液，分离效果不佳，容易丢失，最终导致实验失败。通过简化实验步骤，节约了实验成本，取得了预期的实验结果。自主设计性实验以学生为主体，在老师的指导下，设计并实施自己的实验方案。通过自主设计性试验，丰富了我们专业实验课程，充分调动了我们学习的积极性和主动性，培养创新思维，提高我们的综合素质和团队协作精神，使我们初步具备了科研能力和科学素养，让每一个同学都获益匪浅。

作者：霍毅 明盛金 李俊 尹彬彬 郝峰 王杰 李艳 单位：吉林医药学院检验学院

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【关键词】高三生物；遗传学复习；图形变式

中图分类号：G633.91 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2016）33-0091-03

《普通高中生物课程标准（实验）》提出了“善于利用纸笔测验，检测学生知识性目标的达成”的评价建议，并进一步指出，命题时应强调核心内容；具有良好结构的知识；生物学概念、原理的理解和应用；对分析、综合等思维能力的考查。这些理念在历年的《江苏省高考生物考试说明》中都得到了充分体现。图形题是江苏省高考生物试卷的一大亮点，占有较大比例，旨在考查学生综合分析问题的能力和整合迁移知识的能力。该题型虽是教材中一些基本图形的变式，但其形式的灵活多变、情境的错综复杂、知识的综合运用，学生应对有一定难度。细胞分裂和可遗传变异是图形题的主要来源，其中细胞分裂的重点是有丝分裂、减数分裂中染色体行为和数目及DNA数量的变化，可遗传变异的重点是基因突变、基因重组和染色体变异中的基因和染色体的变化。所以这两方面知识的整合，在遗传学复习中占有很重要的地位。下面结合教学案例，就图形变式复习法的运用作初步的探索与实践。以增强学生对图形题的适应、理解、辨析和解答能力，现学生生物科学素养发展和高考成绩提高的双赢。

一、重建概念图。理清基础概念

可遗传变异产生的3个原因是基因突变、基因重组和染色体变异，主要发生在细胞分裂过程中。因此，复习时必须先理清细胞分裂与可遗传变异这两个核心概念及其相互间的联系。

1.构建细胞分裂与可遗传变异联系的概念图

细胞分裂与可遗传变异两者间的联系可见概念图1，通过填充与连线练习，可强化学生对三种可遗传变异本质及区别的认知。基因突变常发生在细胞分裂间期，有丝分

【巩固延伸】

老师活动：下面谚语或诗句反映了哪些锋面系统的天气特征？一场秋雨一场寒（冷锋）；一场春雨一场暖（暖锋）；八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅（冷锋）；贵阳“天无三日晴”（准静止锋）。

学生活动：结合所学知识回答问题，做到学以致用。

设计意图：反馈学生本节课的学习情况。

六、教学反思

本节课通过角色扮演、模拟实验等方法调动学生学习的积极性，激发他们探索生活中地理现象的热情，充分发挥学生的主体性。教学过程中层层深入，由易到难，培养了学生的逻辑思维能力。教学的难点在于利用气团的物理性质分析过境前、过境时、过境后的天气变化，借助生动形象的动画化难为易。教学过程中对比分析冷、暖锋的异同，以学生说为主，教师适当补充引导，培养学生的综合思维能力。时间有限，内容较多，没安排好时间让学生画冷暖锋面系统，指导学生充分利用图形。对于冷暖锋的俯视图、侧视图需要进行必要的板书板画，培养学生的空间思维能力。边画边讲，培养学生勤于动手的学习习惯。课上对于生活中的实例没有详细说明，只是点到为止，不够全面。

（编辑：杨迪）裂和减数分裂都可能发生：染色体变异在各分裂期都有可能发生：只有基因重组只能发生在减数分裂的交叉互换和自由组合期，即只有在控制不同性状的非等位基因间才会发生基因重组。强化这些核心概念，能为辨识图形变式打下扎实基础。

2.整合减数分裂与可遗传变异知识的概念图

在细胞分裂中，减数分裂是重难点，也是图形题的重要来源。通过填空与连线练习，有利于学生整合减数分裂分期图与可遗传变异类型的知识，强化两者间的联系，意义建构典型减数分裂分期图解的心理表象，加深理解三种可遗传变异发生的不同时期，为辨识图形变式创造有利条件。

二、构建变式图，突出重点难点

【案例1】基因突变和基因重组

①分析变式图3：甲图形成的最可能原因是______；乙图形成的最可能原因是______。

②分析变式图4：①和②的变异类型分别是______。

【辨识1】结合减数分裂全过程，可从不同视角构建不同情境的变式图，从而引导学生熟悉理解、全面解析图形题。例如，变式图3中，甲乙两图都应用了四分体时期的情境图，只是基因不同而已。通过比较，学生较易判断出甲图形成的最可能原因是基因突变，致使姐妹染色单体上本应相同的两个A基因突变为一个A和一个a基因：乙图中，只要辨识到非姐妹染色单体上发生了A和a基因的交换，故可判断其形成的最可能原因就是基因重组中的交叉互换。又如，变式图4中，图①和②看似相同，仔细辨认可发现图①是一对同源染色体的非姐妹染色单体之间的片段交换。属于基因重组，图②则是非同源染色体之间的片段交换，属于染色体变异。

【案例2】基因重组（正向推理）

①分析变式图5：甲图所代表的生物，产生配子的基因型有______；乙图代表的生物，产生配子的基因型有______。

②自由组合的实质是______。

【辨识2】图5中的甲和乙都运用了自由组合定律，虽没呈现减数第一次分裂后期的细胞图像，但这更能考查学生对该定律实质的理解：在减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体而发生的自由组合。图甲的两对基因位于两对同源染色体上，其代表的生物产生的配子基因型有AB、Ab、aB、ab；图乙中增加了一对D和d的等位基因，与A（a）基因位于同一对同源染色体上，其代表的生物产生的配子基因型有ABD、AbD、aBd、abd。该类图形变式要求正向推出变异类型及配子的基因型，难度适中，如对基本图形能扎实掌握就能顺利辨识。但如要求逆向推理，难度就加大不少。

【案例3】基因重组（逆向推理）

蜜蜂蜂王是由受精卵发育而来的二倍体雌性蜂（2N=32），雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来的单倍体。变式图6为蜜蜂体内的某一细胞图（N=16，只画出部分染色体）。

①该细胞若为次级卵母细胞或极体，可能发生____；

②该细胞若为雄蜂的精母细胞，可能发生了____。

【辨识3】图6的细胞中是两条非同源染色体，由此判断可能是雄蜂的体细胞，或是雌蜂的次级卵母细胞或第一极体。若是雄蜂，则只考虑有丝分裂中姐妹染色单体上的等位基因是基因突变产生的：若是雌蜂，则可能是基因突变或交叉互换。所以在变式图中，特别要关注基因的变化。无论图形变式如何，只要对最基本图形进行了扎实理解，并由图形联想到文字内容，就能迎刃而解。

【案例4】染色体变异

①图7产生的原因是____；画出同时产生的其余3个配子图____。

②D8产生的原因是____；画出同时产生的其余3个配子图____。

【辨识4】在此类变式图中，重点关注的是染色体数量的变化。图7的配子中存在同源染色体1号和2号，而图8的配子中存在两条相同的染色体1号。由此可判断都属于染色体变异，但变异的时期不同。图7是因减数第一次分裂后期，1和2号同源染色体没有分离导致的，图8的原因表述要谨慎，认为是减数第二次分裂后期着丝点没有分裂是错误的，应表述为减数第二次分裂后期两条1号染色体没有分开，同时进入同―个配子中。

【案例5】分析图9中后代产生的原因（无正常染色体的雄配子不育）

【辨识5】变式图9中，不能根据染色体来判断变异的原因，这时必须回到对基因的判断上。通过和双亲基因型的比对，可发现后代产生的原因是父方产生了基因型为Tt的雄配子。那么，是否可能因母方产生了基因型为tt的雌配子呢？显然是不可能的！因为题意中告知无正常染色体的雄配子不育，即基因型为T的雄配子不育。由此可引导学生深刻理解染色体变异和减数分裂的关系。

三、教学后反思，积累教学经验

在高三遗传学二轮复习中，重点要理清三大核心内容：基因在世代之间的传递规律，基因表达的规律，遗传信息与生物学功能之间的关系。这些知识抽象而深奥。因此，合理构建图形及变式图形会起到事半功倍的作用。在复习中要注意以下几个细节：

1.构建图形时，要从最基本的概念出发，由简入繁，层层推进，图形变式要恰当合理，关键是引导学生利用基本概念逐一剖析。学生只有在对基本概念深刻掌握后，才能有效地整合知识点，抓住重难点，更灵活地应对图形辨析题。如易位与交叉互换图形变式的区别，是建立在掌握同源染色体概念的基础上，并结合等位基因和非等位基因的概念，才能真正理解图形的含义。

2.教师在平时的教学中，要多采用自主合作探究性学习方式，让学生在分组讨论中自主构建图形，在思维碰撞中理解图形变式，养成不断归纳总结的好习惯，提高自主学习的能力。如在染色体变异中，产生三体的原因是因父方（或母方）在产生配子的过程中出错而引起的，这时就要引导学生通过思考与讨论来辨析具体情况：是减数第一次分裂后期还是减数第二次分裂后期出错。通过集思广益，共同提高。

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一、注意生命的物质性，掌握规律

生物有自身的规律，如结构与功能相适应、生物与环境相协调，以及简单复杂、低等高等、水生陆生的进化等。掌握这些规律将有助生物知识的理解与运用，如线粒体学习就应紧抓结构与功能相适应：(1)外有双层膜，将其与周围细胞质分开，使有氧呼吸集中在一定区域内进行；(2)内膜向内折迭成嵴，扩大了面积，有利于基粒、酶在其上有规律地排布，使各步反应有条不紊地进行；(3)内膜围成的腔内有基质、酶；(4)基粒、基质、内膜上有有氧呼吸所需的很多酶，因而线粒体是有氧呼吸的主要场所。这样较易理解并记住其结构与功能。 遵循认识规律、掌握规律，如人的认识都是由浅入深，由少到多，逐步积累、逐步深入。学习不能急于求成、一步到位，要脚踏实地，由点到面的学习。如减数分裂过程的学习，开始只要弄清两次分裂起止、染色体行为、数目的主要变化，而不能在上新课时对于染色体行为、染色体、染色单体、DNA数目与遗传三定律关系，与有丝分裂各期图相区别等一并弄清。后者只能在练习与复习中慢慢把握。

二、用比较的观点学习，善于思考

观察是一种有目的有计划的感知，不仅可以获得新知，也能验证已知。生物学是实验科学，观察是获得生物知识的重要环节。如观察生物的形态结构、生活习性、生长发育等等，有效地发挥观察在生物学学习中的作用。如观察生物群落，目的是了解群落的成员、数量及其关系，顺序从植物到动物再到微生物。

比较是认识事物的重要方法，有比较才有鉴别，生物中能比较的东西很多，如动物细胞与植物细胞、光合作用与呼吸作用、有丝分裂与减数分裂。比较时应注意对比较对象全面了解，然后确定比较项目，并做到简明扼要，如光合作用与呼吸作用这类生理过程，可从场所、条件、过程、结果、意义等进行全面了解。确定比较项目时过程不能太具体，而是物质变化、能量变化的反应前后变化，抓住此重点，有利于理解光合作用，呼吸作用的实质。中学生物概念多，易混难记，比较是有效的方法之一。

三、突破重难点，抓住关键

复杂问题简单化。生物知识中，有许多难点存在于生命运动的复杂过程中，难以全面准确地掌握，而抓主要矛盾、抓矛盾的主要方面，能使知识一目了然。例如细胞有丝分裂，各时期染色体、纺锤体、核仁、核膜的变化，我们若将其总结为“前期两现两消，后期两消两现”，则其他过程就容易记住了。动物体内三大物质代谢过程复杂，可总结为“ 一分（分解）二合（合成）三转化”。对一些复杂的问题，如遗传学解题，可将其化解为几个较简单的小题，依次解决。 抽象问题形象化。思维越离开具体事物，就越抽象。有些知识与现实联系少，理解起来困难。这时，要尽量借助某种方式，使之与实际联系起来，以便于理解，如DNA的空间结构复杂，老师很难讲清楚，但出示一个DNA模型，几分钟即可解决问题。因此，学习生物常常需借助图形、表格、模型、标本、录像等形象化的手段来帮助理解一些抽象的知识。要听老师分析本节课的重点、难点、考点和疑点；听自己在预习过程中所未能理解的内容；听老师对一类问题（或习题）是如何分析的；不仅要认真听，还要做好必要的笔记。笔记如何做也有一定的讲究，有些同学喜欢将老师的板书一字不漏地记下来，其实大可不必。我们只要将老师补充的一些重要的知识点、结论或习题做一些笔记，对于习题也只需记一些主要的分析过程，课后再进行必要的完善即可；万万不可顾此失彼，因为忙着做笔记而忽略了听课。

四、积极参与，勇敢表达

在新的教学理念下我们要突出学生的主体作用，要鼓励同学们积极地参与到教学过程中来，课堂上对一些问题的分析和解决，不要总是依靠于老师的讲，每一位同学都应该积极思考，我怎么解决这个问题？这种思维方法好吗？哪种表达更为准确？不妨将自己的思维在课堂上向老师和同学们展示出来，听听大家的意见。也可以对老师和其他同学的解法提出自己不同的看法，不要害怕会出错，即使出错了或出现问题，老师和同学们也一定会帮你把问题纠正过来，还会帮你找到出错的原因。要以积极的心态投入到思考和学习中，只有这样才能有利于成绩的提高，思维的拓展，以轻松的状态投入学习。在今年的高考说明中明确提出了对学生的分析综合能力和表达能力的要求，学会敢想敢说才有助于提高自己这方面的能力，体现自己优势，在高考中取得满意的成绩，来验证自己的做法。

五、做到思考和训练的有机结合

我们都熟悉“学而不思则罔，思而不学则殆”的道理，这里提醒我们在学习的过程中要经常进行反思。其实，学习生物知识最关键的是学会其中的学科思想和答题方法，学会思维。因而，同学们在看书或做题时，要多想想为什么这样做，此类习题有何规律，这种方法或表述好吗。在反思中提高自己的生物思维模式和答题能力。在训练中加强对于知识的掌握，从而在以后的学习中更好思考。高中生物的基础知识和答题技能相对不多，要想熟练地掌握它，就得进行一定的训练。同学们要在练习中加深对知识的理解和答题技能的掌握，同时这也是提高同学们解答生物试题能力的一种有效手段。

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关键词：生物教学；遗传学；教学法

遗传学是一门探究生物遗传和变异规律的学科，是高等师范院校生命科学专业基础学科之一[1]。随着生命科学研究领域不断深入，遗传学的教学内容也在不断更新，知识点难度加大，信息量显著增加，这些使得学生在学习该门课程时，困难也成倍增加[2-4]，如何解决这一问题是遗传学教学工作者当前研究的重要课题[5-8]。

1阅读专业论文，巩固课本知识

随着遗传学学科迅猛发展，遗传学领域的新研究、新技术和新成果层出不穷。为了更好地了解本学科最前沿的研究方法、操作技术和试验成果，这就需要学生在学习课本知识之余，广泛查阅本学科最新研究报告和学术论文。论文的形式可以多种多样，或是较长篇幅的学术论文，或是短小精悍的科学简报。可以选择本学科相关专业领域内具有影响力的学术期刊论文。学生文献阅读环节可以与理论课堂教学过程穿行，即每讲完一个完整的专题之后开展相关文献阅读课。如在讲授完“基因工程和基因组学”这一章时，可以开展一系列关于重组DNA分子的构建、功能基因的定位与克隆、基因组测序等文献的阅读。通过阅读学术论文，学生不但能够更加深刻地理解书本上的理论知识、专业术语和最新研究成果，而且对双语的训练也有很好的作用。还可以帮助学生了解课题的开展流程和模式，以便后期更好地完成毕业设计。在文献阅读所有课程结束后，教师必须开展调查问卷，其主要目的是掌握学生在文献阅读环节中遇到的困难是什么、怎么解决的、有何收获等，以及对文献阅读环节的意见和建议，以便教师总结教学经验，达到教学相长的最终目标。

2借助科教视频，培养学习兴趣

多媒体教学一般主要以PPT形式授课，其最大的优点是信息量大，枯燥的知识点可以以各种生动形象的图片形式呈现出来，便于教师讲解和学生理解，有利于提高教学质量，受到高校教师和大学生的普遍认可。然而，这仅仅是多媒体教学的一种形式。另外还有一种更为生动的教学方式——视频教学，这是一种更为灵活的授课方式。视频教学具有趣味性、艺术性和知识性，能够较为生动地向学生传递知识信息和开发学生创新思维。科教视频不但能够将生硬的书本知识变得有趣、活泼，而且可以将语言文字无法表达的原理、规律和微观抽象的知识等非常形象地展示在学生面前。如“细胞减数分裂”、“蛋白质翻译”、“人类基因组计划”等章节，利用视频资料，可以将该过程非常生动、有趣地展示出来。短短的几分钟视频能够超过教师的千言万语。相比于丰富的科教视频资料的理工科类课程教学中由于视频素材匮乏，且单一，利用科教片辅助教学的研究也比较少。目前，科普视频主要有英国广播公司和美国探索频道拍摄的大量生物领域纪录片，还有一些网络上简短的视频资料。这一课题还需进一步挖掘。

3鼓励学生备课，锻炼综合能力

遗传学教学内容丰富，知识点有难有易，如“染色体变异”、“基因表达与调控”、“数量性状遗传”等章节是教学难点，需要教师精讲。也有部分章节教学内容较简单，容易掌握，如“孟德尔豌豆杂交试验”，即“分离规律”和“独立分配规律”，该章节为经典遗传学内容，也是遗传学课程的教学重点，但并不是教学难点，可以尝试让学生来备课并讲解这部分内容。教师可以先给同学列好提纲，布置学生按照提纲准备课件内容。学生上完课后，老师再进行讲解和点评，包括对学生课件的连贯性、外延知识的拓展，甚至是教态（师范生课堂教学是培养方案中重要环节）等方面进行评价。教师点评时，要注意保护学生的积极性，以表扬为主。若有些知识点学生没有讲解清楚，教师可以补充讲解。这种教学模式不但可以让学生吃透课本，掌握学习重点，还能充分锻炼学生总结归纳、语言表达及临场发挥和应变能力。

4自主选择实验，注重学生实践

遗传学不但是一门理论逻辑性很强的学科，还是一门实践性很强的学科。新的高等教育发展规划纲要指出，高校不但要培养出具有知识性、学历型这种单一人才，还要培养出具有创造性和应用型的综合素质人才。而理科实践课程动手能力的培养是综合型人才不可或缺的环节。如何让学生在掌握理论知识的同时，又培养其实际操作和动手能力，是摆在遗传学实验教学工作者面前的重要课题。目前，大部分高校已经完成对实验课程进行的模块型改革，即实验教学内容包括基础性实验、综合性实验和设计性实验3个模块。实验项目往往是老师限定的，不论学生是否感兴趣。有的教师甚至把实验材料都准备齐全，学生只要进行简单的观察和记录数据即可。这种实验教学模式，没有挑战性，全班只设定一个实验课题，往往造成学生的实验报告都是抄袭的，达不到既定的教学目标。自主选择，就是让学生在大纲范围内，自行分组，自选课题，如基础性实验中，学生可以选择自己感兴趣的课题，“植物有丝分裂观察”或“减数分裂”或植物花粉母细胞染色体制片技术或果蝇的观察、性别鉴定与培养方法等多项课题，不同的实验项目可以根据完成的难易程度设置不同的学分，学生只需完成教师规定的实验学分即可。学生或选择一项或选择两项实验课题进行，教师不必帮助学生设计实验过程，但要辅助学生完成实验材料和药品的收集。整个实验过程只有学生参与，教师只从旁协助。综合性实验和设计性实验也同样设计。这种创新的实验教学模式，遵从以人为本、以生为本，不但可以激发学生学习积极性，还能让学习变被动为主动，将课本知识直观地应用于实践，提高创新能力。

5结束语

遗传学是生命科学本科专业必修课程，因教学内容冗繁，教学课时有限，导致学生学习过程中困难重重。我们在传统教学模式的基础上，结合现代教学手段和教学方法，借助阅读文献、多媒体教学、科教片、视频资料、自主选题等形式，形成了一套较为完善的遗传学课程教学模式，效果显著，亦可应用于生命科学其他课程的教学。该方法对于培养学生自主学习、提高学习效果、锻炼综合能力具有重要意义。

参考文献：

[1]孙智杰，李勤，邓玉林.构建生命科学实验教学体系与创新人才培养[J].高效生物学教学研究，2012,2(1):43-46.

[2]杨宏羽.浅析生物遗传学教学改革的“教”与“学”[J].湖北科技学院学报,2014,34(4):93-94.

[3]肖建富,石春海.激发学生对遗传学实验学习兴趣的教学方法探索[J].遗传，2014,36(2):181-187.

[4]何风华，黎杰强，朱碧岩，等.“三自”教学模式提高遗传学综合性实验的教学效果[J].遗传，2015,37(4):396-401.

[5]吴娟.PBL模式在遗传学教学改革中的应用[J].吉林省教育学院学报，2012,28(1):117-118.

[6]HUANGJM,LINZQ,CHENDS.Electrochemicallysupporteddeoxygenationofepoxidesintoalkenesinaqueoussolution[J].OrganicLetters,2012,14(1):22-25.

[7]汪琛颖.基于问题的学习策略在遗传学实验教学中的应用-以16srRNA基因探讨叶绿体的起源为例[J].生物学通报，2015,50(9):40-43.

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1　明确目标的决定意识

教学目标决定教学内容、教学策略、教学方法、教学过程、教学模式、教学评价等教学的各个方面。它既是教学的出发点，也是归宿，或者说，它是教学的灵魂，支配着教学的全过程，并规定教与学的方向；同时，教学目标也是最终检验课堂教学效度的标准。顾泠沅教授指出：“现代教学研究中，教学目标占据的地位日益重要，几乎成了全部教学活动的依据。”钱梦龙也指出：“目标的提出，是教学活动的起点。目标明确集中，学生达成度高，是有效教学的最重要的标志。”教师只有明确目标在课堂教学中的决定作用，才能真正做到心中有目标，过程实施目标，使课堂教学有效展开。

2　提升目标的整体意识

2.1　目标研究的层次意识

教师首先要研究课程。按照“课程总目标(即课标)模块目标单元目标(包括省教学要求)课时目标”的线路展开确定教学目标，使每课时目标为课程总目标服务，成为其最小的分支和依托。

其次要研究学生。一是关注学生的即时目标与终极目标的关系，体现认知的螺旋式上升的过程；二是确立学生的基础性目标与发展性目标的关系，依据学生性质(必修与选修)确定不同程度的目标要求；三是确定学生的身心状况、知识背景(包括生活地、见闻等)、知识水平、学习习惯、学习方法以及兴趣爱好。

再次要认真研究教材。教材是课程专家对课程标准解读的智慧结晶，是为实现目标提供的有效资源之一，是教师可利用的主要素材。教师在上新课前，弄清本课的教学目标、教学用书上提示的教学步骤，反复钻研教材，明确教学目标，确定每课的重点和难点。

2.2　目标确定的整体意识

美国著名心理学家布鲁姆把人类学习分为三个主要的领域，即认知领域、情感领域和动作技能领域。我国中小学生新课标的教学目标分类，也主要是据此来分类的。在目标的表述上，都包括知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个领域，也称“三维目标”。三维目标作为一个整体，不可分割，这是由教学活动本身决定的。每一个活动都有其过程与特定的方法，在活动过程中掌握知识，提升能力，形成一定的情感体验，所以过程与方法应该是三维目标的逻辑主线。

2.3　目标表述的精准意识

进行教学目标设计时，教师必须对学生通过每一项知识和技能的学习以后应达到的行为要求作出具体、明确的表述，再将这些表述进行层次化处理。如知识目标、能力目标、情感态度与价值观目标等。规范的教学目标应该包含4个要素：

行为主体―一必须是学生而不是教师，因为判断教学有没有效益的直接依据是学生有没有获得具体的进步，而不是教师有没有完成任务。如“举例说出生物多样性的意义”、“描述生态系统的平衡”，这样写法的行为主体是学生，“拓宽学生的知识面”、“培养学生的概括能力”等，这些写法都将教师作为目标行为的主体，而不是学生。

行为动词――必须是可测量、可评价、具体而明确的，否则就无法操作和评价。目前教学中不少教学目标的编写不够合理，如使用“了解”、“认识”、“学习”、“欣赏”等。这些动词都是比较笼统和含糊的，是抽象的内在感觉，不具备可观察、可测量的特性，故不宜用来表述具体的行为，应避免使用。而“说出、提出、写出、找出、解释、复述、读准、默写、背诵、划分、使用”等行为动词，对学习结果能做出明确具体的规定，可操作性强，便于观察和测量。可见，行为动词的准确性是课堂教学有效性的测量标准。

行为条件――是指影响学生产生学习结果的特定的限制或范围，为评价提供参照的依据。陈述教学目标的语句当然要尽可能简洁精练，但是必要的影响学生产生学习结果的特定的范围限制性词语是不可少的，它们为评价提供参照的依据。如“能用曲线描绘细胞有丝分裂中染色体、DNA的数量变化”，“利用能量传递效率计算自然生态系统中生物量的变化”等，其中的“用曲线”、“利用能量传递效率”、“自然生态系统中”即为行为条件。行为条件的确定使课堂教学更具针对性。

表现程度――指学生学习后预期达到的最低表现水准，用以评量学习表现或学习结果所达到的程度。如“说出实验的各种变量，能设计简单的对照实验”。目标表述的是基本的、共同的、可达到的教学标准，而不是无法实现的最高要求。表现程度的要求不能太高，应在学生原有水平上提升，否则会使课堂教学失效。

3　坚持目标的导向功能

在教学调研中，笔者发现，许多教师的教学目标意识淡薄，存在着实际教学活动游离教学目标的现象。提高课堂教学的有效性，必须坚持以教学目标导学，充分发挥教学目标的导向作用。教学目标应贯穿课堂活动的始终，其导向功能可从以下几个方面实施。

3.1　目标导趣

皮亚杰指出：“儿童是个有主动性的人，他的活动受兴趣和需要的支配。”根据目标，创设新颖别致的情境，化抽象为形象，化深奥为浅显，启发学生思维和想象，使课堂教学丰富、新颖、多面、立体，让学生在课堂中仿佛徜徉于知识信息园林之中，尽得愉悦之趣。如为了达成“阐明生态系统的稳定性”这一目标，特级教师蒋超英老师创设了这样的情境：向蒸馏水中不断加人食盐。学生对生物课堂做化学实验感到新奇，关注度较高，通过观察和分析现象，明确了出现晶体时，其溶解与析出也是同步的。由此引出溶解度的稳态，再迁移到生态系统中，使学生对生态系统的稳定性有了初步的认同。

3.2　目标导思

赵占良老师说：“聚焦课堂关键是聚焦思维。”而学生的思维过程往往是从问题开始的。因此教学中，教师要精心设计课堂提问，创设问题情景，引发思维冲突，点燃学生思维的火花，使提问成为联系师生思维活动的纽带、开启学生智慧大门的钥匙。

如在“遗传因子的发现”一节教学中，根据目标――认同孟德尔遗传实验的科学性及其在近代遗传学上的地位――设置了如下问题：

①F1没有出现当时流行的融合遗传的现象，你觉得可能的原因是什么?

②该怎样去探究矮茎性状的去向?

③F2中表现型出现3：1是偶然的吗?是普遍的吗?

④当实验现象与主流观点不符合时，你如何突破?通过一连串的问题层层深入，在学生思维冲突处设疑，这样使学生真正认同孟德尔提出四点假说的伟大。

3.3　目标导活

学生活动是达成目标的有效途径之一，也正因为此，活动的展开必须以实现教学目标为前提，不能游离于教学目标之外，如果将活动当成了游戏，而又不从教学目标出发，不为达成教学目标服务，那么这样的活动就变成了“游戏学生”了，整个教学活动也因此变得空洞无效。在“细胞的有丝分裂”一节中，为突破难点――有丝分裂过程中染色体行为和数目的变化，实现目标――准确描述细胞有丝分裂各时期的重要特征，笔者设计了以下活动：在白纸上画出植物细胞壁，以剪好的纸带作为染色体或染色单体，以橡皮泥为着丝点，分组模拟出细胞有丝分裂各时期的图像。

3.4　目标导练

训练是课堂教学的重要内容，也是课堂教学有效性的检测手段。教师要切实根据教学目标的要求，科学地配置训练内容，切忌不管三七二十一，什么题目都拿出来让学生分析解答；同时要遵循因材施教的原则，对不同学力的学生要有不同的训练要求，体现教学目标的层次性，使学生在训练中都有收获，增强学习的自信心，提高课堂教学效度。

4　关注目标的生成意识

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关键词： 新课改 高中生物教学 学习兴趣 生活情境 教学方式

提高学生的生物学素养，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系等是高中生物课程的基本理念。下面我就新课改下如何实施高中生物课堂教学谈谈心得体会。

一、巧设导入创设悬念，激发学生学习兴趣

当代著名的教育家叶圣陶先生说：“教师不仅要教，而且要导。”一段好的引言能使学生很快进入最佳学习状态，并能激发学生的学习兴趣和强烈的求知欲，使之全神贯注于本节课的教学活动中[1]。如在学习《伴性遗传》时，老师可结合农村重男轻女的现象，给学生讲述这样的故事：在某山区，一个妇女连续生了四个女孩，邻居、婆家人都瞧不起她，她自己也看不起自己，以为自己没本事，生不了儿子，无奈之下，她便自杀了。故事讲完后老师可提问：她为何要自杀，生女孩是女人的错吗？人的性别是如何决定的？用这样一个实例引入新课，抓住了学生的好奇心，激发了学生的学习兴趣，引发了学生对学习遗传学知识的渴望。

二、创设生活情境，引导学生提问

现在的高中学生大都习惯于接受式学习，而老师则习惯于“照本宣科”，部分学生对学习生物提不起兴趣。如何使学生“有兴致，多关注，乐意学”，是生物教师必须探究的课题。事实上，生物学知识与日常生活联系密切，选择与实际相联系的话题，创设与生活相关的情境让学生学会思考、学会提问，师生互动是一种可行的方法。因为有实际生活的体验，学生参与的积极性都很高。例如在讲授“细胞的癌变”这一内容时，可不急于介绍课本书面知识，而是创设这样的情境：在你的周围，在你认识的人当中有癌症患者吗？你和癌症患者接触过吗？觉得癌症可怕吗？你知道多少有关癌症的知识？学生的情绪一下子被调动起来，各抒己见，畅所欲言。然后引导学生提出自己最感兴趣的癌症相关问题。学生的问题五花八门，有问“怎么样会患癌症”、“如何预防癌症”的，也有问“为何白血病的患病率会呈上升趋势”，等等。这样，一方面可使学生感受生物科学对人类生活的作用和意义，另一方面可帮助学生养成关心生活、关心实际问题的习惯，善于在实际生活中发现问题。同时教师不断创设“因疑而学，因学而疑”的问题情境，促使学生积极思维、探索，让学生在这样的学习情境中获取知识，发展能力，培养情操。

三、改变传统的教学观念，创设实例式教学情景

在传统的教学中，老师教给学生多少知识，几乎就要求学生掌握多少知识。学生所学的知识是死的知识，学生掌握的技能是没有创新的技能。教师在授课过程中，要改变“满堂灌”的授课方式，不再做教学的主角，学生才是教学主体。传统教学方式把教师作为教学过程中的主角，忽视学生的地位。生物学科是一个实验科学，这就要求在学科教学中，教师要创设各种问题情境，引导学生探究、合作式学习。不能忽视学生创造性地学习，不要限制学生思维的发展，不要忽视学生在学习过程中的闪光之处[2]。高中生物教学中有很多设计实验的题目，教师要让学生大胆去设计，发散自己的思维。教师可以组织学生对每位学生的设计思路进行分析比较，找出不足之处，进行改正，教师在整个学习过程中是指导者和辅导者。实验、观察、参观和实习都是很好的实例式教学情景方法。在做好教材要求的实验的同时，有计划、有组织地让学生多观察，用自己所学的知识解释生活的生命现象，把观察到的生命现象用所学的知识进行解释，这样更能激发学生研究生命科学的热情。

四、应用现代教育技术完善教学方式

生物学是一门实际性、实践性、社会性很强的自然学科，所包括的内容十分广泛，采用传统的教学手段不能满足学生对知识的需求。多媒体技术拥有多样信息，它所展现的图、文、声、像并茂，生动形象，具有很强的感染力和吸引力，能激起学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性。运用多媒体技术，能变笼统为形象、变微观为宏观、变静态为动态[3]。例如，在讲述“减数分裂”时，运用课件，把细胞减数分裂的全进程动态地呈现在学生面前，让学生把握每个时期染色体和DNA的变化特点这一重点内容。如何打破有丝分裂和减数分裂不同这一难点？教师可以播放有丝分裂的动画，将其栩栩如生地表现出来。再加以说明，归纳总结，这样学生很容易把握重点内容。因此生物教师要努力创造条件，充分利用现代化教学手段，依据本学科的特点拓宽教学思路，完善教学方式，从而使生物课堂生动有趣。

总之，高中生物教师应注重学生多方面综合能力的提高，注重提高学生生物科学素养和学习生物知识的能力。还应加强对新教材教学方法的探索和尝试，不断总结经验，积极引导学生，提高学生学习兴趣，从而全面落实新课改，促进学生综合素质的提高，更好地完成教育教学任务。

参考文献：

[1]邬恒梅.新课程理念下高中生物研究性学习的探索[J].考试周刊，2011（50）：34-38.

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【关键词】 端粒；端粒酶；癌症

端粒(telomere) 和端粒酶(telom erase) 是近年来生命科学研究的热点之一，正常细胞在分裂过程中，因其染色体末端(端粒)DNA 不能完全复制而缩短，细胞经多次分裂后，端粒缩短达到危机点(crisis)，促发某一信号，使细胞逐渐失去增殖能力而衰老死亡。端粒酶可延长染色体末端DNA，端粒酶的活化使细胞获得无限增殖能力。基于此，有少数细胞(如永生细胞系) 及绝大多数恶性肿瘤细胞(85%) 可逃逸这一危机点。因为在这些细胞中含有活化的端粒酶系统，从而使细胞获得无限增殖能力，使之永生化和恶变，因此，对端粒和端粒酶系统的研究，有助于阐明细胞衰老和恶变机制，对肿瘤的诊断、治疗以及抗衰老都具有重要的理论和实际意义。一般认为，癌症是由多种突变的积累，破坏了细胞正常的生长调控而引起的，除了一些明确的病因外，有许多实验结果支持这样一种假说，即端粒酶的激活对许多恶性肿瘤细胞的形成是必需的，且肿瘤细胞与端粒酶活动增加之间存在相互激发的关系［1］。这种显著的相关性提示: 在肿瘤细胞恶性状态的进展和维持中，端粒酶可能起到关键性的作用。本文就端粒与端粒酶研究的最新进展作一综述，具体讨论了端粒的结构与功能，端粒酶在端粒合成与稳定中的作用，介绍了端粒酶活性的测定方法，细胞永生与端粒酶激活的关系，提出了通过抑制端粒酶活性来治疗癌症的可能性。 　　1 端粒(telomere)

1.1 端粒(telomere) 的概念

端粒是指真核细胞线性染色体末端的蛋白质-DNA特殊结构，即染色体末端DNA 序列的多个重复，其作用是保护和稳定染色体的末端，它由2～20kb 串联的短片段重复序列(TTAGGG) n 及一些结合蛋白组成。四膜虫(单细胞生物) 端粒的结构是6 个核苷酸5′- TTGGGG - 3′序列的多次重复。人类为5′-TTAGGG- 3′序列的多次重复。随着细胞不断分裂，染色体复制次数增加，端粒DNA 序列进行性缩短。故粒端长度决定了细胞寿命，至一定长度时，细胞停止分化，并出现程序性死亡(细胞凋亡，Apoptosis) 。端粒作为细胞的“有丝分裂钟”(mitosis clock) 调节细胞分裂。早衰的端粒长度明显低于正常人，而人精原细胞的端粒长度比体细胞长数千kb，并不随年龄增长而递减［2］。

1.2 端粒的结构、功能

1978年，Blackbum发现一种单细胞池塘生物四膜虫的染色体端粒DNA 为一种简单核苷酸序列的大量重复，即(TTGGGG)n，后来证明人和脊椎动物的端粒均为含有丰富鸟嘌呤(G) 的重复DNA 序列，人类端粒DNA 由5′TTAGGG3′的重复单位构成，细胞中端粒DNA 总是和非组蛋白成分的蛋白质结合成一个复合体，其结构虽不清楚，但它有重要的作用，可以保护染色体末端不被核酸酶降解，防止染色体末端丢失、融合，并参与染色体在核内定位及基因表达调控的作用，从而保持遗传系统的稳定性。

2 端粒酶

2.1 端粒酶的概念

端粒酶为一种RNA 依赖性DNA 聚合酶，为一种核糖核蛋白酶，是合成端粒必需的酶。端粒的合成是以一段RNA为模板，端粒酶通过反转录过程合成端粒片段，并使其连接于染色体的端粒末端。端粒酶的发现，解释了生物细胞“末端复制问题”，并将两个看似不相关的研究领域—衰老和癌症紧密地联系在一起。Kim等(1994) 建立了能稳定、成批、快速分析各组织端粒酶活性的Trap 法，这是Kim 等巧妙引用了PCR 技术形成的粒端重复扩增分析法。端粒酶活性的调节所知甚少，调节细胞凋亡的存活因子Bcl-2可能对端粒酶的激活有正相调节功能。

2.2 端粒酶结构、功能

端粒酶是一种依赖于RNA的DNA聚合酶，目前认为它由三部分组成：端粒酶RNA组分、端粒酶相关蛋白、端粒酶催化亚基。人类端粒酶基因定位在5P15·33，其编码了1132 个氨基酸的多肽，它是以RNA 为模板的逆转录酶，通过识别端粒单链的富G区引物，合成多个端粒重复序列到3′端，所以端粒酶有端粒再生的作用。人类胚胎发育的早期，很多组织可检测到端粒酶活性，但随着人类组织和细胞的分化，端粒酶活性迅速降低，到成人，仅有包括生殖细胞在内的少数细胞或细胞系仍具端粒酶活性，大多体细胞已检测不到。

3 端粒酶活性的测定方法

最初采用的标准检测端粒酶的方法是：分析细胞提取液在引物3′ 2末端上合成重复序列的能力，通过放射性核苷酸标记、聚丙烯酰胺凝胶电泳和放射自显影的观察，结果端粒酶酶促反应呈现出6 个核苷酸合成的脉冲性，因而形成典型的间隔6 个核苷酸的端粒酶条带模式图谱。尽管用这种方法检测原代肿瘤样本中的端粒酶较为困难，但还是有两个研究小组设法用该项技术证实了卵巢上皮癌与恶性造血细胞癌的提取物中有活化的端粒酶［3］。此外，亦有人用放射性标记的特异性探针进行原位杂交，通过检测组织细胞中RNA 表达水平来反映端粒酶的有无［4］。人类细胞中正常的46 条染色体，即有92个端粒。通过检测不同组织类型细胞中染色体端粒的平均长度，可以间接地检测端粒酶。端粒DNA 长度的测定，一般采用染色体末端限制片段分析法，以(TTA GGG) 4 为探针的Southern 杂交进行分析，该法的缺陷在于永生细胞中端粒长度并不能真正反映端粒酶的活性。目前，测定端粒酶活性主要采用Kim 等建立的端粒重复序列扩增法。该法采用了两项革新技术，极大地提高了端粒酶分析的敏感性(提高了104倍)。首先是对抽提物的准备和预处理，使用去污剂裂解细胞，从少量的细胞中提取有效的端粒酶(旧法采用的是低渗裂解)；最主要的突破是允许一个端粒酶反应的产物以倍增指数方式进行扩增。这种扩增是通过应用一个端粒酶催化的引物，延伸反应产物作模板进行PCR，通过连续的以寡聚核苷酸为引物的DNA 合成，扩增产物进行电泳，以此来反映端粒酶的活性。该法涉及到的两对引物是: 正向引物为5′ 2AA TCCGTCGA GCA GA GTT2 3′和反向引物为5′ 2 ( CCCTTA ) 3 CCCTAA 2 3′。本法具有敏感、快速、高效的特点，但易受各种外来因素的干扰和同位素污染。最近Iwama 等对TRA P 法又进行了改进，采用内部端粒酶测定标准的荧光端粒重复扩增法，可克服此点之不足，且可进行半定量分析，是检测端粒酶活性较为理想的方法。

转贴于 　　4 端粒酶与肿瘤诊断和治疗

由于端粒酶活性见于绝大多数恶性肿瘤，而人正常体细胞中未见该酶活性，端粒酶活性为恶性肿瘤的诊断和治疗带来了希望。首先，端粒酶活性的检测有希望成为早期恶性肿瘤诊断和判断肿瘤预后的标志物。例如端粒酶活性的检测可作为筛选早期恶性肿瘤的标志物，若能将转移癌细胞与外周血细胞分开亦可作为早期转移癌的标志物。大约20%～30%乳腺癌不伴有腋窝淋巴结转移的病例未见有端粒酶活性，同时伴有腋窝淋巴结转移的乳腺癌病例其端粒酶活性的检出率超过95%，表明端粒酶可作为独立的判断乳腺癌预后及复发的指标［5］。术前对组织进行端粒酶分析可给外科医生提供更多的信息，敏感的端粒酶分析法可用于细针穿刺组织使得术前判断病人预后成为可能。其次，由于端粒酶活性是保持绝大多数恶性肿瘤细胞继续生长必须之酶，抗癌药物建立在抑制端粒酶活性的基础上可能会得到高效治疗效果和最低的副作用。端粒酶在生殖细胞和其它永久存活细胞内的功能是保持端粒长度，使细胞能不断地分裂。目前看来该酶是治疗癌症比较特异和明确的目标［6～9］。虽然要考虑到抑制肿瘤细胞端粒酶活性的同时也抑制了生殖细胞和造血干细胞端粒酶活性，但是此治疗设想比现用治疗的毒性和副作用低，通常的化疗除了对干细胞有作用外，对所有增生的细胞均起作用。用端粒酶抑制剂会减轻或避免常规化疗所引起的恶心、脱发等副作用。应该考虑到端粒酶抑制剂一定在端粒缩短到一定程度端粒酶被激活后，才能发挥效应，所以可能需要一段时间。设计用该酶抑制剂治疗肿瘤首先应设法加快肿瘤细胞端粒的缩短速度，以尽快使抑制剂发挥作用达到治疗肿瘤的目的。

5 端粒酶的基因研究初步概况

编码端粒酶全酶的整个基因仍未被人们所认识。但目前认为，端粒酶为RNA 依赖性DNA 聚合酶，端粒酶的亚单位工作是以RNA 为模板合成端粒DNA 片段。在许多生物中包括人类编码端粒酶的这段RNA 模板基因已被克隆。除此之外，还确定了与激活端粒酶有关的3种相关蛋白：P80、P95 和TP1。P80和P95蛋白已从纤毛四膜虫中纯化。编码与P80 相似的哺乳动物的TP1 蛋白的基因已克隆成功。迄今为止这些蛋白在端粒酶中所起的确切功能尚不得而知 。哺乳动物TP1 蛋白与四膜虫P80蛋白的氨基酸顺序极为相似。TP1 蛋白表现出与哺乳动物端粒酶RNA 的特异性结合。TP1 的抗血清与有端粒酶活性的细胞提取液显免疫沉淀反应，提示TP1 在体内与端粒酶密切相关。

综上所述，近几年，端粒及端粒酶的研究引起分子生物学家的浓厚兴趣，在酶的三维结构预测、基因的克隆、种系的发生，都取得一定进展［10～12］。在对影响端粒长度的各种分子之间相互作用机制阐清的基础上，相信端粒及端粒酶的研究必将在延长细胞寿命、肿瘤检测与诊治、基因治疗等方面取得广泛的应用前景。

参考文献

1 郑伟，石一复，王升启，等.端粒酶RNA和端粒酶活性在人生殖道癌细胞株中的表达.细胞生物学杂志，1998，20：25.

2 杨泽.衰老与长寿的遗传机制探讨.国外医学·遗传学分册，2002，23(4):2111.

3 邓铭.端粒、端粒酶和肿瘤发生的关系.国外医学·遗传学分册，2002，23(4):2171.

4 胡云清.端粒、隐性嵌合体、杂合性丢失与多基因病.国外医学·遗传学分册，2000，23(1):48.

5 胡桂英.端粒、端粒酶与妇科肿瘤.国外医学·遗传学分册，2000，23(6):300.

6 王伟.端粒、端粒酶及其生物学功能的研究进展.山西大学学报(自然科学版)，1998，21 (4):389-393.

7 刘鸿禧.端粒、端粒酶活性的研究与癌症.汕头大学医学院学报，1997，10(增刊)：100.

8 黄志勇.端粒、端粒酶与癌症.中国医师杂志，2001，3(11)：809.

9 阮晓峰.端粒、端粒酶与癌症治疗进展.临床肿瘤学杂志，1999，4(2)：73.

10 胡建.端粒、端粒酶研究的最新进展.生命科学，2001，13(3)：150.

篇10

关键词:高中 生物教学 数学建模

生命科学是自然科学中的一个重要的分支。在高中学习阶段,有部分学生把生物学科当作是文科来学,认为只要会背、会记、能理解就可以了。其实并非如此,在现行的高中生物学科中涉及的知识,要求学生应具备理科的思维方式。学会构建合理的模型并运用相关的模型方法进行科学探究,已成为现代高中学生必备的科学素养。本文在此探讨一下在高中生物教学中数学模型的构建及其应用。

一、关于数学模型的认识

数学模型就是用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式以及图表、图象、框图等描述客观实物的特征及其内在联系的数学结构表达式。数学模型在生物学中也越来越表现出强大的生命力,通过数学建模可以用数量关系描述生命现象,再运用逻辑推理、求解和运算等达到对生命现象进行研究的目的,最终运用数学模型提供的解答来指导解决现实问题。引导学生建构数学模型,有利于培养学生透过现象揭示本质的洞察能力。同时,通过科学与数学的整合,有利于培养学生简约、严密的思维品质,提高其综合性分析探究的能力,也丰富了学生阐述和呈现生物学现象、特征、生命规律的表达形式。

二、高中生物教学中的数学建模

数学是一门工具学科,在高中的物理与化学学科中被广泛地应用。由于高中生物学科以描述性的语言为主,学生不善于运用数学工具来解决生物学上的一些问题。这就需要教师在平时的课堂教学中给予提炼总结,并进行数学建模。所谓数学建模,就是把现实世界中的实际问题加以提炼,抽象为数学模型,求出模型的解,验证模型的合理性,并用该数学模型所提供的解答来解释现实问题,我们把数学知识的这一应用过程称为数学建模。在生物学科教学中,构建数学模型,对理科思维培养也能起到一定的作用。

三、数学建模思想在生物学中的应用

1.数形结合思想的应用

生物图形与数学曲线相结合的试题是比较常见的一种题型,它能考查学生的分析、推理与综合能力。这类试题从数形结合的角度,考查学生用数学图形来表述生物学知识,体现理科思维的逻辑性。

例1.下图1表示某种生物细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系;图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。以下说法正确的是( )

A.图2中甲细胞处于图1中的BC段,图2中丙细胞处于图1中的DE段

B.图1中CD段变化发生在减数Ⅱ后期或有丝分裂后期

C.就图2中的甲分析可知,该细胞含有2个染色体组,秋水仙素能阻止其进一步分裂

D.图2中的三个细胞不可能在同一种组织中出现

解析:这是一道比较典型的数形结合题型:从图2上的染色体形态不难辨别甲为有丝分裂后期、乙为减Ⅱ后期和丙为减Ⅱ中期;而图1中的AB段表示的是间期中的(S期)正在进行DNA复制的过程,BC段表示的是存在姐妹染色单体(含2个DNA分子)的染色体,DE段表示的是着丝点断裂后的只含1个DNA的染色体。此题的答案是B。

2.排列与组合的应用

排列与组合作为高中数学的重要知识。在减数分裂过程中,减Ⅰ分裂(中期)的同源染色体在细胞中央的不同排列方式,在细胞两极出现不同的染色体组合,最终形成不同基因组成的配子,这是遗传的分离定律与自由组合定律细胞学证据。同样,遗传信息的传递与表达过程中,也涉及碱基的排列与密码子的组合方式。

例2.果蝇的合子有8个染色体,其中4个来自母本(卵子),4个来自父本()。当合子变为成虫时,成虫又产生配子(卵子或,视性别而定)时,在每一配子中有多少染色体是来自父本的,多少个是来自母本的()

A.4个来自父本,4个来自母本

B.卵子中4个来自母本,中4个来自父本

C.1个来自一个亲本,3个来自另一亲本

D.0、1、2、3或4个来自母本,4、3、2、1或0来自父本(共有5种可能)

解析:染色体在形成配子时完全是独立分配的,因为在同源染色体发生联会后,染色体在赤道板上的排列方位是完全随机的,因此每个配子所得到的4个染色体也是完全随机的。每个配子所得到的一套染色体有可能是五种组合中的一种,实际上每种组合又会有不同的情况。如将这4对染色体分别命名为m1(母源来的第一染色体)以及m2、m3、m4和p1(父源来的第一染色体)、p2、p3和p4。那么上述情况下,配子有可能是:m1 m2 m3 m4;m1 p2 p3 p4;m2 p1 p3 p4;m3 p1 p2 p4 ……p1p2 p3 p4。因此,当我们不仅考虑数量,而且也考虑到质量时,4对染色体的配子组合数应为24=16。在只考虑数量时,此题答案为D。

3.数学归纳法的应用

教师通过对一些实例分析,协助学生归纳出一般的规律并构建数学模型。学生通过学习,把数学中的相关知识融入到生物学科中来,做到举一反三。

例3.若让某杂合子连续自交,能表示自交代数和纯合子比例关系的是()

解析:假设此杂合子的基因型为Aa、采用数学归纳法对杂合子自交的后代概率进行推算(一般学生都会)。自交第一代的杂合子概率为1/2,纯合子的概率为1/2(显、隐性纯合子),自交第二代的杂合子概率为(1/2)2……自交第N代的杂合子概率为(1/2)N,而纯合子则为1-(1/2)N,然后再构建数学曲线模型。本题答案为D。

4.概率的计算

高中生物的遗传几率的计算是教学的难点,教师通过对具体实例的解析,协助学生构建概率相加与相乘原理。比如:分类用概率相加原理;分步用概率相乘原理。

例4:A a B b×A a B B相交子代中基因型a a B B所占比例的计算。

解析:因为A a×A a相交子代中a a基因型个体占1/4,B b×B B相交子代中B B基因型个体占1/2,所以a a B B基因型个体占所有子代的1/4×1/2=1/8。(由概率分步相乘原理,可知子代个别基因型所占比例等于该个别基因型中各对基因型出现概率的乘积。)

5.生态系统的数学模型

生态学的一般规律中,常常求助于数学模型的研究,理论生态学中涉及大量的数学模型构建的问题。在高中生物学中有种群的动态模型研究,如:“J”与“S”型曲线,另外,种间竞争及捕食的数学模型等等。

例5.在实验室中进行了两类细菌竞争食物的实验。在两类细菌的混合培养液中测定了第Ⅰ类细菌后一代(即Zt+1)所占总数的百分数与前一代(即Zt)所占百分数之间的关系。在下图中,实线表示观测到的Zt+1和Zt之间的关系,虚线表示Zt+1=Zt时的情况。从长远看,第Ⅰ类和第Ⅱ类细菌将会发生什么情况?( )

A.第Ⅰ类细菌与第Ⅱ类细菌共存

B.两类细菌共同增长

C.第Ⅰ类细菌把第Ⅱ类细菌从混合培养液中排除掉

D.第Ⅱ类细菌把第Ⅰ类细菌从混合培养液中排除掉

解析:两类细菌在实验条件下,同一环境中不存在其他生物因素的作用时,竞争的结果是一种生物生存下来,另一种被淘汰的现象。从上述图形的对角线(虚线)上可以看出在虚线上任取一点作横坐标与纵坐标得到的是相同的数据,这说明了同种细菌后一代与前一代在混合培养液中的比例没有变化,说明它们之间是共存的,不是竞争关系。而实线位于虚线下方,用同样的方法不难得出,第Ⅰ类细菌的后一代含量比前一代含量减少了,在竞争中是劣势的种群。本题答案为D。

6.生物作图及曲线分析

生物作图在近些年的高考试题中经常出现,对能力要求比较高,要求学生会从数形中提炼出有用的信息。教师在平时的教学中,可以结合生物学知识解决一些难以理解的、比较抽象的图形和曲线。

例6.有一种酶催化反应P+QR,右图中的实线表示没有酶时此反应的进程。在t1时,将催化此反应的酶加入反应混合物中。图中的哪条线能表示此反应的真实进程(图中[P]、[Q]和[R]分别代表化合物P、Q和R的浓度)?()

A.ⅠB.ⅡC.ⅢD.Ⅳ

解析:A、B和D都不对。酶作为催化剂不能改变化学反应的平衡点即平衡常数(Keq=[R]/[P][Q]),只能缩短达到平衡的时间。图中实线平行于横坐标的线段延长相交于纵坐标的那个交点即为此反应的Keq。Ⅰ,Ⅱ和Ⅳ三条线显然都改变了此平衡点。C正确:线Ⅲ反映了加酶后缩短了达到平衡点的时间而不改变原反应的平衡点。

四、生物教学中数学建模的意义

生命科学作为一门自然科学,实际问题是复杂多变的,数学建模需要学生具有一定的探索性和创造性。在教学过程中,充分地运用它,能很好地解决一些生物学实际问题,使学生对生物学产生更大的兴趣。其理论的深入研究必定会涉及很多数学问题。构建数学模型正是联系数学与生命科学的桥梁。如何将生物学理论知识转化为数学模型,这是对学生创造性地解决问题能力的检验,也是理科教育的重要任务。

总之,数学建模,不论对提高学生的学习效率还是对提高教师的教学效果来说,都是一个有效和富于创造性的好方法。

参考文献:

1.陆敏刚著.《教材精析精练》生物高考总复习用书.延边教育出版社,2006

2.韩清海著.《导与练-生物》.陕西人民教育出版社

3.王亚馥著.《遗传学》.高等教育出版社

4.孙儒泳著.《普通生态学》.高等教育出版社