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        美國(guó)高中生物“自然選擇與等位基因頻率”實(shí)驗(yàn)探析

        2018-01-03 12:54:22張純
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)

        張純

        [摘 要]著重介紹美國(guó)高中生物主流教材《生物·生命的動(dòng)力》中“自然選擇與等位基因頻率”的實(shí)驗(yàn)過(guò)程,并從實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)三個(gè)方面分析其特點(diǎn),試圖給我國(guó)高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)新的啟示。

        [關(guān)鍵詞]美國(guó)生物教材;自然選擇;基因頻率;實(shí)驗(yàn)

        [中圖分類(lèi)號(hào)] G633.91 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 16746058(2017)32009402

        一、問(wèn)題提出

        “自然選擇對(duì)種群基因頻率變化的影響”是我國(guó)高中生物人教版教材必修2《現(xiàn)代生物進(jìn)化理論》一章的重要內(nèi)容。在教材中,創(chuàng)設(shè)了數(shù)字化的問(wèn)題情境:工業(yè)發(fā)展導(dǎo)致樹(shù)干變黑,不利于淺色樺尺蠖的生存,使得種群中淺色個(gè)體(ss))每年減少10%,黑色個(gè)體(SS,Ss)每年增加10%。問(wèn):第2~10年間,該種群每年的基因型頻率是多少?每年的基因頻率是多少?然后引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)計(jì)算填寫(xiě)表1。

        從以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,通過(guò)案例探究,雖然學(xué)生容易理解這個(gè)結(jié)論,但是缺少對(duì)自然選擇過(guò)程的體驗(yàn)。下面以美國(guó)高中生物主流教材《生物·生命的動(dòng)力》中“自然選擇與等位基因頻率”網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)為例,分析美國(guó)高中生物模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn),以期我國(guó)高中生物教學(xué)帶來(lái)新的啟示。

        二、美國(guó)高中生物“自然選擇與等位基因頻率”實(shí)驗(yàn)的過(guò)程

        1.研究背景

        自然選擇會(huì)對(duì)特定的表現(xiàn)型產(chǎn)生壓力,導(dǎo)致產(chǎn)生這種表現(xiàn)型的等位基因頻率發(fā)生變化。本次活動(dòng)中,你將模擬實(shí)驗(yàn)探究鷹捕獵對(duì)兔子種群的影響。兔子基因型GG為純合子,表現(xiàn)型為灰色兔毛;Gg為雜合子,表現(xiàn)型也是灰色兔毛;gg是白色兔毛的純合子。

        2.實(shí)驗(yàn)步驟

        (1)將數(shù)據(jù)表(表2)復(fù)制到本子上。

        三、美國(guó)高中生物“自然選擇與等位基因頻率”實(shí)驗(yàn)的特色

        1.過(guò)程模擬更直觀

        由于自然選擇具有微變性和長(zhǎng)期性,在生活中很難觀察到,導(dǎo)致學(xué)生對(duì)這一過(guò)程的理解浮于表面,缺乏感性認(rèn)知作為支撐。用不同顏色的豆子模擬自然選擇的過(guò)程,可操作性和趣味性更強(qiáng),而且材料簡(jiǎn)單,可以重復(fù)操作。

        實(shí)驗(yàn)步驟清晰,看似簡(jiǎn)單的操作,蘊(yùn)含著豐富的思維推理。去掉25%的灰色兔子和100%的白色兔子,類(lèi)比自然選擇的過(guò)程,讓學(xué)生經(jīng)歷從抽象的自然選擇對(duì)兔子毛色的選擇,到具體地去掉雜色豆和白色豆子,再到G和g基因頻率的改變的過(guò)程,感悟和理解自然選擇對(duì)種群中個(gè)體的表現(xiàn)型的直接選擇,導(dǎo)致基因型頻率的改變,最終影響種群基因頻率,有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。

        2.數(shù)據(jù)分析更全面

        現(xiàn)代社會(huì),由于電腦、智能手機(jī)的普及,越來(lái)越多的人能夠非常方便地接入到互聯(lián)網(wǎng)。利用互聯(lián)網(wǎng)交流數(shù)據(jù),獲取信息也是美國(guó)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)。在本實(shí)驗(yàn)中,有明確的網(wǎng)址公布數(shù)據(jù),并要求學(xué)生將自己的數(shù)據(jù)與網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。另外,要求學(xué)生將表格的數(shù)據(jù)繪制成折線圖,讓實(shí)驗(yàn)結(jié)果更清晰。重視數(shù)據(jù)的采集、交流、匯總,有助于引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是、嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)合作的科學(xué)精神。

        3.素養(yǎng)培養(yǎng)更專(zhuān)業(yè)

        本實(shí)驗(yàn)用到了豆子,豆子易滾到地上,如果有人踩到容易摔跤,教材中“安全警示注意:散落到地上的豆要立即清理干凈”透露出濃濃的人文關(guān)懷。實(shí)驗(yàn)步驟的最后“清潔與整理:將所有材料放回原處”提醒學(xué)生物歸原處,透露出對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注和對(duì)基本實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)。

        考慮到不是每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)都是成功的,在交流數(shù)據(jù)之后,教材設(shè)置了誤差分析:將你的數(shù)據(jù)與網(wǎng)上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,它們有差別嗎?如果有,差別是怎樣產(chǎn)生的?采集大量的數(shù)據(jù)有什么好處?利用網(wǎng)上的數(shù)據(jù)可能存在什么問(wèn)題?一系列問(wèn)題的提出,有助于幫助學(xué)生分析錯(cuò)誤的原因,讓錯(cuò)誤成為寶貴的學(xué)習(xí)資源。重視實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),關(guān)注結(jié)果分析,有助于訓(xùn)練學(xué)生的邏輯推理能力。

        [ 參 考 文 獻(xiàn) ]

        [1]奧爾頓·比格斯.生物·生命的動(dòng)力[M].廖蘇梅,曾立,等,譯.杭州:浙江教育出版社,2008.

        [2]劉學(xué)廷.美國(guó)高中教材《生物·生命的動(dòng)力》網(wǎng)絡(luò)生物實(shí)驗(yàn)研究[J].中學(xué)生物學(xué),2016,32(3).

        [3]蔣晨康.中美高中生物教材“葉綠素提取和分離”實(shí)驗(yàn)的比較研究[J].中學(xué)生物學(xué),2016,32(11).

        (責(zé)任編輯 黃春香)

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