例談生物技術(shù)流程圖的信息加工學(xué)習(xí)方式
——以“動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)”為例

宋光麗

（江蘇省南京市第十三中學(xué) 江蘇南京 210008）

高中生物《選修3·現(xiàn)代生物科技專題》包括了基因工程、細(xì)胞工程、胚胎工程等生物技術(shù)，每項(xiàng)技術(shù)都涉及了具體的操作過程，一般以流程圖的形式展現(xiàn)。流程圖概括性強(qiáng)、知識(shí)容量大、隱含信息多，學(xué)生需要通過識(shí)圖、析圖、質(zhì)疑、釋疑等信息加工活動(dòng)，才能理解操作原理，掌握生物技術(shù)的操作步驟。這一過程不僅僅是對(duì)知識(shí)的學(xué)習(xí)，更重要的是對(duì)學(xué)生思維的訓(xùn)練，因此，讀圖和析圖至關(guān)重要。教師需要選擇合適的信息加工學(xué)習(xí)方式，不斷激發(fā)學(xué)生的思考，使學(xué)生從流程圖中提取信息，經(jīng)過整理和歸納，自主構(gòu)建知識(shí)框架。筆者以“動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)”為例，談?wù)勆锛夹g(shù)流程圖的信息加工學(xué)習(xí)方式。

1 聯(lián)系已有知識(shí)，降低學(xué)習(xí)難度，合作識(shí)圖

生物技術(shù)流程圖的識(shí)圖首先應(yīng)是提取操作基本過程的信息，然后從圖中總結(jié)出技術(shù)原理、本質(zhì)和關(guān)鍵步驟，最后審視全圖，關(guān)注操作細(xì)節(jié)。

如“動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)”，其基本流程為“取供體體細(xì)胞核→去卵母細(xì)胞核→構(gòu)建重組細(xì)胞→胚胎移植→產(chǎn)出克隆動(dòng)物”。學(xué)生識(shí)圖后，首先應(yīng)能流利地說出這一操作過程；然后在問題引導(dǎo)和分析討論中，總結(jié)出該技術(shù)原理是動(dòng)物細(xì)胞核具有全能性，本質(zhì)是無性生殖，關(guān)鍵步驟是將供體體細(xì)胞核移入去核卵母細(xì)胞。學(xué)生在基本了解該技術(shù)的基礎(chǔ)上，最后去關(guān)注操作細(xì)節(jié)，如卵母細(xì)胞如何選擇和去核，重組細(xì)胞構(gòu)建的方法等。

生物技術(shù)屬于生物學(xué)的應(yīng)用層面，涉及的知識(shí)較多，但學(xué)生沒有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此完成以上的識(shí)圖過程有一定難度。其實(shí)，生物技術(shù)的相關(guān)概念和原理都已在必修模塊中出現(xiàn)，學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ)，甚至有一些熱點(diǎn)技術(shù)學(xué)生初中也學(xué)習(xí)過。所以，教師在教學(xué)中可以充分利用學(xué)生已有的知識(shí)，設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生交流討論，自主或合作分析流程圖，梳理操作步驟，總結(jié)原理本質(zhì)，關(guān)注操作細(xì)節(jié)，為后面對(duì)圖的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。關(guān)于“動(dòng)物體細(xì)胞核移植技術(shù)”，學(xué)生初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過克隆羊多莉，教師可以由此引入課題，引導(dǎo)學(xué)生回憶舊知，從而聯(lián)系已有知識(shí)來降低識(shí)圖的難度。

具體教學(xué)過程如下：教師以克隆羊多莉?qū)?，學(xué)生討論和交流，嘗試說出克隆羊多莉的培育過程。學(xué)生閱讀高產(chǎn)奶牛的體細(xì)胞核移植過程流程圖，初步認(rèn)識(shí)其與克隆羊多莉的培育過程基本相同。教師設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)識(shí)圖得到的信息，并進(jìn)一步認(rèn)識(shí)圖中的隱含信息：（1）該技術(shù)的名稱和概念是什么？基本流程是什么？（2）多莉羊和母羊A、B、C在遺傳上有什么關(guān)系？（3）該技術(shù)的原理是什么？（4）該技術(shù)屬于有性生殖，還是無性生殖？（5）動(dòng)物體細(xì)胞為什么不能表現(xiàn)出全能性？……還可以利用什么細(xì)胞進(jìn)行核移植，降低技術(shù)難度？教師引導(dǎo)學(xué)生從細(xì)胞分化和個(gè)體發(fā)育的角度進(jìn)行分析。

2 利用問題串，挖掘隱含信息，激發(fā)學(xué)生質(zhì)疑和釋疑

流程圖中有很多隱含信息，如具體操作方法和原理、操作注意事項(xiàng)等，學(xué)生自主識(shí)圖很難主動(dòng)注意到，但這又是生物技術(shù)在實(shí)踐中必須要考慮的問題。所以在初步識(shí)圖后，教師可以設(shè)置相關(guān)問題，以問題串的形式激發(fā)學(xué)生的思考，使其關(guān)注到這些細(xì)節(jié)，從而產(chǎn)生疑問，并在解決一系列遞進(jìn)問題的過程中找到答案。

例如，在學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)培育高產(chǎn)奶牛的流程圖時(shí)，教師設(shè)置以下兩個(gè)問題：（1）選什么時(shí)期的細(xì)胞作為受體細(xì)胞？（2）將什么注入到去核卵母細(xì)胞中？這樣可以引起學(xué)生關(guān)注“受體細(xì)胞選擇的是卵母細(xì)胞以及實(shí)際操作中注入的并不是細(xì)胞核而是完整的供體細(xì)胞”，從而產(chǎn)生疑惑。

教師補(bǔ)充展示卵母細(xì)胞去核和注入供體細(xì)胞兩張顯微操作圖片，繼續(xù)提出一系列問題：（1）從操作上來看，選擇卵母細(xì)胞的優(yōu)點(diǎn)是什么？（2）為什么將動(dòng)物細(xì)胞核注入到去核卵母細(xì)胞，就能表現(xiàn)出全能性？（3）為什么將整個(gè)供體細(xì)胞，而不是取核注入到去核卵母細(xì)胞？（4）注入供體細(xì)胞后，就形成一個(gè)新細(xì)胞嗎？還需要哪些操作？教師利用這些問題，不斷引導(dǎo)學(xué)生觀察圖片，思考并找出選擇卵母細(xì)胞和注入整個(gè)供體細(xì)胞的原因。

3 設(shè)置情境，提高學(xué)習(xí)興趣，自主用圖

生物技術(shù)在生活和生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，也是生物學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，生物技術(shù)流程圖就是現(xiàn)實(shí)的技術(shù)操作過程簡(jiǎn)化后繪制的。

學(xué)生經(jīng)過識(shí)圖和質(zhì)疑的過程，已經(jīng)對(duì)生物技術(shù)有了一定的認(rèn)識(shí)，但是對(duì)于使用該技術(shù)的意義和情境并不是很清楚，靈活運(yùn)用圖的能力較差。若學(xué)生真正掌握生物技術(shù)，就應(yīng)該能自主繪制出該技術(shù)的流程圖，并知道在何種情境下去使用。

理解后繪圖、用圖是學(xué)生科學(xué)思維得到發(fā)展的體現(xiàn)。因此，教師可以設(shè)置聯(lián)系技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)實(shí)情境，使學(xué)生的角色從生物技術(shù)的學(xué)習(xí)者轉(zhuǎn)變?yōu)椴僮髡撸瑥亩ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用流程圖的興趣，讓學(xué)生自主完成對(duì)圖的理解和運(yùn)用。

例如，筆者在本節(jié)教學(xué)中設(shè)置情境：美國(guó)有一頭叫做“盧辛達(dá)”的奶牛，是名副其實(shí)的高產(chǎn)奶牛，年產(chǎn)奶量為30.8 t，可以用什么方法繁殖盧辛達(dá)的后代，得到更多高產(chǎn)奶牛？如果將該任務(wù)交給你，你將如何操作？在這一情境下，學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)培育高產(chǎn)奶牛的流程圖，結(jié)合之前復(fù)習(xí)的克隆羊多利的培育過程，討論交流并繪出克隆高產(chǎn)奶牛的操作過程。

4 應(yīng)用思維導(dǎo)圖，加工、整合圖中信息

學(xué)生對(duì)流程圖的學(xué)習(xí)，從表觀梳理操作步驟、到內(nèi)在理解操作原理、深入思考操作中存在的問題以及解決方案，是一個(gè)不斷思維的過程。而思維導(dǎo)圖正是一種將知識(shí)和思維可視化的思維工具，從一個(gè)中心主題開始，通過聯(lián)想、邏輯、分類等思維過程將原本雜亂的知識(shí)條理清晰、層次分明的展現(xiàn)于眼前，不僅可以提高認(rèn)知效率，還可以呈現(xiàn)出個(gè)人的思維過程和思考結(jié)果。繪制思維導(dǎo)圖可以激發(fā)并整理思維，學(xué)生利用思維導(dǎo)圖可以主動(dòng)對(duì)流程圖中的信息進(jìn)行加工整合，提取關(guān)鍵詞，構(gòu)建知識(shí)框架，讓知識(shí)間的聯(lián)系不再松散，學(xué)習(xí)更加高效。

應(yīng)用思維導(dǎo)圖加工、整合生物技術(shù)流程圖中的信息，首先應(yīng)確定中心主題，也就是技術(shù)名稱。然后提煉圖中信息，得出一些圍繞中心主題的關(guān)鍵詞，如流程、原理、本質(zhì)等，再分別將這些關(guān)鍵詞所包含的內(nèi)容分類并以一定的邏輯順序排列，如并列或遞進(jìn)。繪制思維導(dǎo)圖的過程可以順著課堂內(nèi)容的開展而分步進(jìn)行，也可以整節(jié)課結(jié)束后統(tǒng)一繪制。學(xué)生可以在教師的示范和指導(dǎo)下逐步繪制，也可以在學(xué)習(xí)過程中自由繪制。

由于學(xué)生對(duì)于思維導(dǎo)圖的使用并不熟練，教師可以先示范思維導(dǎo)圖的繪制，讓學(xué)生模仿練習(xí)。例如，復(fù)習(xí)克隆羊多莉的培育過程時(shí)，在學(xué)生展示和回答問題的過程中，教師就可以以思維導(dǎo)圖的形式將所涉及的知識(shí)逐步展示出來，如圖1所示。

當(dāng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)高產(chǎn)奶牛的培育過程時(shí)，教師可以讓學(xué)生在繪制流程圖之后，再嘗試以思維導(dǎo)圖的形式繪出克隆高產(chǎn)奶牛的操作過程。教師利用軟件，拍攝并上傳學(xué)生繪制的圖進(jìn)行展示。在展示過程中，學(xué)生可以修改或重繪其思維導(dǎo)圖。如果學(xué)生繪制得不理想，教師也可以在學(xué)生展示后再示范思維導(dǎo)圖，如圖2所示。

綜上所述，教師可以選擇多種信息加工學(xué)習(xí)方式幫助學(xué)生完成對(duì)生物技術(shù)流程圖的學(xué)習(xí)，使學(xué)生積極參與圖的學(xué)習(xí)過程，以主角的身份去思考生物技術(shù)的原理、流程、出現(xiàn)的問題以及可能的解決方案等知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率，提升思維品質(zhì)。