浅谈生物学科素养的形成

1 元素示踪法

元素示踪法又叫放射性同位素标记法, 利用放射性探测仪器可以追踪放射性元素在生物体内的动态变化。该方法是核物理技术在生物生理代谢途径研究方面的重要应用。通常用3H标记胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸用于研究细胞增殖过程中DNA复制出现在“S”期;用3H标记尿嘧啶核糖核苷酸, 用于研究R N A的合成;用35S标蛋白质, 3 2 P标记核酸, 用于确定某种生物的遗传物质是蛋白质还是核酸。

2 摘除法

该方法一般用于动物内分泌腺的生理研究, 摘除动物的某个器官或腺体后, 该器官或腺体的生理功能会消失, 受这些器官或腺体影响的其他器官、腺体或相应生理功能都要下降或消失。常见的有摘除某动物的垂体, 则垂体产生的各类促激素、垂体后叶分泌抗利尿激素以及垂体产生生长激素的功能都要停止, 进而引起一系列的相关激素生理功能的缺失。也可以通过注射法或饲喂某种激素使试验动物发生异常生理变化来验证某些激素的生理功能。

3 溶液培养法

植物必需的矿质元素有1 4种, 其中N、P、K、S、C a、M g属大量元素;F e、M n、B、Zn、Cu、Mo、Cl、Ni属微量元素。作为植物必需的矿质元素, 必须具备三个条件: (1) 如缺乏该元素, 植物发育发生障碍, 不能完成生活史。 (2) 除去该元素, 则植物表现出专一的缺乏症, 而这种缺乏症是可以预防和恢复的。 (3) 该元素在植物营养生理上应表现直接的结果, 绝不是因土壤或培养基的物理、化学、微生物条件的改变而产生的间接效果。

根据溶液培养法的原理, 在除去某一种矿质元素时, 植物的生长发育不正常, 再补充上这种矿质元素后, 植物的生长发育又恢复正常, 则这种元素就是必需元素。通过溶液培养法, 可以定性、定量地对植物水分代谢、矿质元素代谢、光合作用、呼吸作用等生理过程进行研究, 正是通过溶液培养法, 证明了植物根系对水分的吸收和对矿质元素的吸收是两个相对独立的过程这一生物学事实, 同时溶液培养法也是验证性实验和探究性实验题型首选的方法之一, 通过这种方法能灵活的考查学生对实验过程中诸如对照原则、单因子变量等原则的应用, 符合以知识为载体, 突显能力考查的高考理念。更有利于学科素养的形成。

4 纸层析法

叶绿体色素的层析分离原理, 既不同色素在层析液中溶解度不同, 随层析液在滤纸上的扩散速度不同, 溶解度大, 扩散速度快, 反之, 扩散速度慢。叶绿体中色素的提取和分离, 通过纸层析法分析了存在于叶绿体中的色素分为两类四种, 叶绿素包括叶绿素a和叶绿素b, 类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。也解释了自然界大多数植物呈绿色的主要原因是由于叶绿素呈绿色。该知识点内涵不是太多, 但由于色素与光合作用这一自然界绝大多数生物赖以生存的基础代谢有着直接的关系, 因此可以说其外延在深度和广度上都有重要的拓展价值, 也是教学大纲和考试大纲重点强调的内容。比如色素与所吸收的光谱红橙光和蓝紫光之间的关系;各类色素在光能→电能→活跃的化学能转变中所起的作用;色素存在的位置与光反应;色素与光合速率的关系等。进而延伸到研究影响光合速率的因素, 从而掌握分析影响光合速率内外因素的方法和规律;学会使用暗处理的条件和方法;学会区分C 3植物和C 4植物的结构特征与代谢特点;准确分析曲线和图表信息, 构建扎实的基础知识平台, 提升综合生物学科素养。

5 人工合成法

基因工程也叫基因拼接或D N A重组技术, 是在生物体外, 通过对D N A分子进行人工“剪切”和“拼接”, 对生物的基因进行改造和重新组合, 然后导入受体细胞内进行无性繁殖, 使重组基因在受体细胞内表达, 生产出人类所需要的基因产品, 这种技术可以实现人类对生物性状的定向改造。在基因工程中常用质粒作为运载体运载目的基因, 除了需要限制性内切酶和D N A连接酶以外, 为了便于筛选获得目的基因的受体细胞, 所用的质粒通常具有标记基因。同时将目的基因导入受体细胞, 目的基因准确表达后才能获得人类所需要的细胞、细胞产品或生物体。所以这项生物技术具有极其广阔的开发潜力和应用前景, 其中获取目的基因是基因工程中最为关键的一个环节, 由于利用“鸟枪法”获取目的基因盲目性很大, 因而科学家常常以人工合成法获取目的基因。

6 物质鉴定方法

物质鉴定法主要用于糖类、脂肪、蛋白质、D N A等物质和某些生物如大肠杆菌的鉴定与区分研究中, 属于实验题型中非对照型实验, 这类题的一般特点是通过某种处理出现某种现象就能得出某种结果, 需要考生对于鉴定蛋白质用双缩脲试剂显紫色;鉴定D N A用二苯胺显蓝色;鉴定脂肪用苏丹Ⅲ时显橘黄色;用苏丹Ⅳ时显红色;鉴定麦芽糖、果糖、葡萄糖等还原性糖用斐林试剂显砖红色;以及鉴别大肠杆菌用伊红—美蓝试剂显紫色并有金属光泽等基础知识要熟练掌握, 同时对于在D N A和还原性糖鉴定中必须水浴加热、脂肪鉴定时必须使用显微镜, 鉴定大肠杆菌时是针对其菌落等细节知识进行充分地延伸。值得注意的是在蛋白质的鉴定中, 试题往往通过某种蛋白类激素、蛋白质类酶、干扰素、抗毒素或白细胞介素—2等物质来隐藏解题条件。

7 育种方法

生物通过繁殖传递遗传信息, 细胞核遗传正反交结果一致, 而细胞质遗传表现为母系遗传, 正反交结果不同。正确地选择试验材料是实验成功的关键因素之一, 孟德尔选择了豌豆, 向世人揭示出基因分离定律和自由组合定律。摩尔根选择了果蝇, 连锁互换定律被广泛应用于遗传育种实践。果蝇, 四次飞进诺贝尔殿堂, 先后成就了七位科学家诺贝尔大奖的梦想, 这不得不说是人类科学研究史上的一个奇迹。真核生物核基因和质基因所控制的生物性状是杂交育种、单倍体育种、多倍体育种、诱变育种、转基因工程育种的物质基础, 这些育种方法正是遗传定律在科研、生产和生活方面的集中应用, 所以育种方法是历年来高考命题人员关注的焦点, 我们要特别予以重视。

8 生命调节方法

动物生命调节方式主要有神经调节、神经—体液调节、反馈调节机制。

在生命调节方式中, 植物生命调节强调多种激素的综合作用。动物生命调节以神经调节占主导地位, 微生物生命调节中以酶活性调节方式所具有的快速、精细而在发酵工程中经常使用, 是进行发散思维练习形成学科素养的很好材料。

9 植物组织培养法

植物组织培养是根据植物细胞全能性理论发展起来的一项无性繁殖新技术, 以外植体、脱分化、愈伤组织、再分化、根芽胚状体为内涵的植物组织培养技术, 广泛应用于试管苗的快速繁殖、无病毒植物的培养。

综上所述, 生物学基本知识和基本方法是研究生命科学的立足点。因此, 在教学过程中, 既要加强对生物学基础知识的学习和积累, 因为离开了知识的积累, 就很难有能力的形成, 更要注重研究生物学基本方法的归纳和梳理。随着我国科教兴国及可持续发展战略的实施, 生命科学所处的地位也越来越重要。生物学教学更应该突出以教师为主导学生为主体的双边活动, 通过激发兴趣→启发质疑→探究奥秘→联系实际→培养能力这一重要环节, 对知识进行有效迁移, 使同学们在“悟”中获取知识, 提高能力, 同时渗透科学的思想、创新的意识、合作的品质, 最终达到提高学生的科学素质, 培养创新精神的目的。

摘要：生物学研究经历描述生物学、实验生物学、分子生物学三个阶段的发展, 突出体现了生物学是实验科学这一特征。就中学生物学涉及的方法列举几例, 以期与各位老师和同学共同学习。

关键词：研究方法,学科素养