啟發(fā)式教學(xué)在分子生物學(xué)中的運用與實踐

摘要:分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有生物大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征極其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)[1]。它不僅是生物學(xué)的前沿與生長點,具有理論性強、抽象等特點。因此,如何能引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極思考問題的能力,提高授課質(zhì)量,使學(xué)生綜合素質(zhì)得到全面提高是擺在分子生物學(xué)教師面前亟待解決的問題。本文運用啟發(fā)式教學(xué)的一些手法,從直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等幾個方面對分子生物學(xué)教學(xué)進(jìn)行了一些改革,取得了一些成效。

關(guān)鍵詞:啟發(fā)式教學(xué)分子生物學(xué)實踐

中圖分類號:Ｇ434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)04(c)-0178-02

20世紀(jì)90年代起,隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和普及,多媒體教學(xué)以直觀,信息量大為突出優(yōu)點已經(jīng)逐步取代了大學(xué)以往的板書、掛圖以及多種教學(xué)媒體綜合使用的地位。由于分子生物學(xué)不僅是生物學(xué)的前沿與生長點,它與生物學(xué)的幾乎所有學(xué)科都有交叉。因此,分子生物學(xué)所涵蓋的內(nèi)容非常豐富,信息量也足夠大。而多媒體教學(xué)的優(yōu)點正好符合分子生物學(xué)的特點,而且還可以針對分子生物學(xué)中理論性強,抽象和不可視等導(dǎo)致的教學(xué)“難點”,通過多媒體教學(xué)的直觀、生動的媒體動畫展現(xiàn)出來,取得了可喜的成績。但是,幾年的教學(xué)實踐也發(fā)現(xiàn)一些問題,比如由于授課信息量過大,使學(xué)生在學(xué)習(xí)時主動性減小、從而導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極思考問題的能力有所減弱,對授課質(zhì)量也有一定的影響[2]。針對這一問題,通過直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等啟發(fā)式教學(xué)法的嘗試,并與多媒體教學(xué)有機結(jié)合,取得了較好的效果。

1 直觀性啟發(fā)法 引導(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)

分子生物學(xué)中有一些概念屬于文字簡單,含義抽象。對于這種概念的講解,如果忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)過程的客觀規(guī)律、理解能力、知識水平,不調(diào)動學(xué)生開動腦筋、積極思考,而是把現(xiàn)成的概念直接灌輸給學(xué)生,學(xué)生只學(xué)到一些死知識,只會死記硬背,學(xué)習(xí)處于一種完全被動的狀態(tài)。如果采取直觀性啟發(fā)教學(xué)法,就可達(dá)到對概念的深入理解和對多個知識點的融會貫通的效果。什么是直觀性啟發(fā)教學(xué)法呢？所謂直觀性啟發(fā)教學(xué)法就是通過展示與知識點密切相關(guān)的實物、數(shù)學(xué)模型、教具等具體事物,有計劃、有目的、有順序、有組織、認(rèn)真仔細(xì)地進(jìn)行觀察、記憶,從而使學(xué)生從形象思維逐步過渡到抽象思維的一種方法[3]。比如在講解基因家族概念時,不直接給出基因家族的概念,而是通過多媒體展示一組組蛋白(組蛋白1、組蛋白2A、組蛋白2B、組蛋白3和組蛋白4)的結(jié)構(gòu)和功能相關(guān)圖片,并通過具體的例子(幾種生物的組蛋白在DNA中排列方式)進(jìn)行引導(dǎo),讓學(xué)生從組蛋白的來源、功能和結(jié)構(gòu)幾方面思考,從中得出這一組組蛋白規(guī)律性的內(nèi)涵:其來源相同、結(jié)構(gòu)相似、功能相關(guān)。同時,指出像這一組組蛋白的基因就是一個基因家族。這樣,學(xué)生通過積極思維不僅對基因家族概念有了深刻理解,同時還掌握了組蛋白的結(jié)構(gòu)和在DNA上排列方式等有關(guān)的知識,以及這些知識之間的相互關(guān)系,還學(xué)會了對問題進(jìn)行歸納總結(jié)。

2設(shè)疑啟發(fā)法,引起和強化學(xué)生興趣

設(shè)疑啟發(fā)法在啟發(fā)式教學(xué)中是應(yīng)用最廣泛的一種方法,設(shè)疑啟發(fā)法,又稱問題啟發(fā)或質(zhì)疑啟發(fā)法,是運用一定的教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的疑問,激起學(xué)生求知的要求,從而調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性[4,5]。分子生物學(xué)的教學(xué)過程中運用設(shè)疑啟發(fā)法也可起到非常好的效果。例如,B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)是沃森和克里克1953年提出的,從此,分子生物學(xué)成為一門獨立的學(xué)科。在講解B型DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)時,會講到它是由10對核苷酸組成一個螺距,每個螺距高為3.4nm等。如果這時直接講DNA的長度計算這時,同學(xué)們只能被動的聽,可能會顯得平鋪直敘,枯燥！如果采用設(shè)疑啟發(fā)法,教師通過提出問題:如果有一個1000個核苷酸對的DNA片段,請問你可以計算出它的長度嗎？同學(xué)們這時會由被動變主動,主動的思考問題,并根據(jù)已經(jīng)講過的10對核苷酸的長度為3.4nm,計算出兩個核苷酸之間的距離為0.34nm。知道了兩個核苷酸之間的距離就很容易得出任何DNA分子的長度了！此時,再進(jìn)一步提問:接下來同學(xué)們能計算1000個核苷酸的DNA的分子量是多少嗎？同學(xué)們思考后回答:不能！教師問:為什么？同學(xué)回答:單個核苷酸的分子量不知道！教師答:這個問題回答的非常好,如果老師告訴你們4種核苷酸的平均分子量為330Da,你們可以計算嗎？同學(xué)們馬上回答:能！這樣,同學(xué)們就在,“生疑—質(zhì)疑—釋疑”的過程中掌握了DNA的結(jié)構(gòu)、長度和分子量之間的關(guān)系,學(xué)的靈活、記得牢固。為了進(jìn)一步強化同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)一步設(shè)疑:當(dāng)先給某一DNA的分子量時,同學(xué)們能否計算出其長度、核苷酸對數(shù)和轉(zhuǎn)數(shù)(螺距數(shù))呢？同學(xué)們有了前面學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),通過思考后很自信地回答:能！通過設(shè)疑啟發(fā)法的應(yīng)用,同學(xué)們自然達(dá)到觸類旁通,舉一反三的效果,整個過程中不僅很好的引起了學(xué)生的興趣,而且還進(jìn)一步強化了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3程序啟發(fā)法[6]的運用,調(diào)動學(xué)生解決問題

與基因家族概念不同,由于生命活動的復(fù)雜性,有些知識并不是運用一般規(guī)律就可以解釋的。例如,我們都知道,蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的,通常一個氨基酸是由三個核苷酸組成的一個密碼子進(jìn)行編碼的,也就是說DNA片段有多少核苷酸組成,意味著其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸的最大容量為核苷酸的數(shù)目除以3。但是,也有例外,ΦX174是一種噬菌體,其基因組為單鏈DNA,本身只有5375個核苷酸,按3個核苷酸編碼一個氨基酸計算,基因組全部的核苷酸都用來編碼氨基酸,最多也只能編碼1792氨基酸的蛋白質(zhì),如果按氨基酸的平均分子量為110Da計算。該分子編碼的蛋白質(zhì)的總分子量為19.7萬；但是,當(dāng)ΦX174感染大腸桿菌后共合成11個蛋白質(zhì)分子,總分子量為25萬左右,相當(dāng)于6078個核苷酸所容納的信息量。是什么原因?qū)е吕碚撏评砼c實際情況之間的差異呢？要解決這個知識難點,采用啟發(fā)式教學(xué)中的程序啟發(fā)可以得到較好的結(jié)果。所謂程序啟發(fā)法也稱“有序啟發(fā)”,按課題內(nèi)容的規(guī)律性和教學(xué)過程的規(guī)律性,設(shè)計一套符合學(xué)生認(rèn)識規(guī)律的程序,也可設(shè)計程序性練習(xí),把復(fù)雜問題分解,分散難點,降低思維梯度,用前一問題啟發(fā)后一問題,用后一問題深化前一問題,層層剖析、環(huán)環(huán)相扣,最后實現(xiàn)整體突破。因此,對于上面問題可以先從學(xué)生已經(jīng)掌握的遺傳密碼這一知識入手。遺傳密碼是將DNA或RNA序列以三個核苷酸為一組的密碼子轉(zhuǎn)譯為蛋白質(zhì)的氨基酸序列,以用于蛋白質(zhì)合成。在教學(xué)過程中先進(jìn)行這樣的啟發(fā):對DNA或RNA的閱讀方式不同時,會導(dǎo)致什么結(jié)果？同學(xué)們自然會得出“用不同方式去閱讀DNA或RNA序列時,導(dǎo)致編碼的蛋白質(zhì)大小和數(shù)量都可能是不同的”！接著教師可進(jìn)一步啟發(fā):按不同方式閱讀DNA或RNA序列,同一序列上有沒有可能編碼兩種或兩種以上的蛋白質(zhì)？這時,可能有兩種回答,教師可以請回答正確的一組同學(xué)陳述他們的理由,最后給出例子進(jìn)行論證。最后得出:按不同方式閱讀DNA或RNA序列,同一序列上有可能編碼兩種或兩種以上的蛋白質(zhì),這就是導(dǎo)致ΦX174噬菌體能夠編碼超出自身容量的更多的蛋白質(zhì)的原因。進(jìn)而導(dǎo)出重疊基因的概念。在這個教學(xué)過程中還可以請一些同學(xué)論述自己的觀點,從中發(fā)現(xiàn)同學(xué)們對這一知識理解的正確與否,以便教學(xué)過程中更有針對性。

4討論啟發(fā)法的運用,激發(fā)學(xué)生的智慧

為了啟發(fā)學(xué)生的智慧,活躍課堂氣氛,還可引入啟發(fā)式教學(xué)中的討論啟發(fā)法。所謂討論啟發(fā)法是以問題為中心,以討論為形式,可收到互相啟發(fā)、集思廣益之效果。討論的問題最好是無標(biāo)準(zhǔn)答案的開放型的問題,學(xué)生的思維引發(fā)的越新穎越獨特越好,問題應(yīng)具有代表性、典型性和啟發(fā)性[7]比如:先有雞還是先有蛋?這是一個千古難解的哲學(xué)和科學(xué)之謎。同樣,在生命起源時,究竟是先有蛋白質(zhì)還是先有核酸呢？這也是科學(xué)領(lǐng)域中還未徹底解決難題！這是因為從現(xiàn)在的生命現(xiàn)象中,既可以找到先有蛋白質(zhì)的例子:DNA復(fù)制過程和RNA轉(zhuǎn)錄過程都有大量的酶(蛋白質(zhì))參與,換句話說:沒有酶(蛋白質(zhì)),DNA的復(fù)制是不可能進(jìn)行的；同時,又可以找到先有核酸的證據(jù):核酶是一種RNA,它可以在沒有蛋白質(zhì)和DNA存在的情況下進(jìn)行自我剪切,自我催化作用。因此,在學(xué)習(xí)了一定分子生物學(xué)基礎(chǔ)知識之后,可以將這個命題交給同學(xué)們,讓同學(xué)們在討論的過程中回顧已學(xué)DNA復(fù)制過程、RNA轉(zhuǎn)錄過程、蛋白質(zhì)合成、RNA及核酶相關(guān)的知識,互相啟迪、互相印證、互相碰撞集思廣益,進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)智慧。

5避免走進(jìn)誤區(qū)

前面我們用到了直觀性啟發(fā)、設(shè)疑啟發(fā)、程序啟發(fā)、討論啟發(fā)等幾個方面,都涉及到“提問”這一環(huán)節(jié),但要注意的是,“提問”并不是啟發(fā)式教學(xué)方法的簡單內(nèi)涵,“提問”并不完全等于啟發(fā),啟發(fā)的效果也不取決于提問的次數(shù)。所以,我們要善用提問又不可濫用提問,更要杜絕那種“三句半式”的問題,回答是簡單的“是”與“不是”,這種絕不是啟發(fā)式教學(xué),徒有其形而無其實,沒有任何可取之處。因此,教師要經(jīng)常運用啟發(fā)式教學(xué),還要運用得法,就可以使全體學(xué)生的思維都處于警戒的敏銳狀態(tài),甚至閃出智慧的火花。從這一點看,教師更要做到思想活躍、思想解放,只有這樣的教師才能培養(yǎng)思維敏捷而深刻的學(xué)生。這種教學(xué)方法與素質(zhì)教育的目標(biāo)是一致的。

參考文獻(xiàn)

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