生物科学师范生核心素养教学研究 本文关键词：师范生，教学研究，素养，生物科学，核心
生物科学师范生核心素养教学研究 本文简介：［摘要］以“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”教学为例，探讨将生物科学核心素养的培养渗透于师范生的实验教学的具体对策。具体体现在遵循理论来源于实践并指导实践的规律，重视生命观念的形成，以丰富师范生的文化底蕴；优化实验教学内容和设计教学过程，指导师范生体会科学思维在教学艺术和教学方法形成中的作用；强
生物科学师范生核心素养教学研究 本文内容：
［摘要］以“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”教学为例，探讨将生物科学核心素养的培养渗透于师范生的实验教学的具体对策。具体体现在遵循理论来源于实践并指导实践的规律，重视生命观念的形成，以丰富师范生的文化底蕴；优化实验教学内容和设计教学过程，指导师范生体会科学思维在教学艺术和教学方法形成中的作用；强化师范生的训练实验模式，沉淀科学探究的科研素养。通过实验过程中的团结协作与实践结合，形成社会责任感，以养成终身学习的良好品德。
关键词生物科学；核心素养；细胞凋亡；实验教学
核心素养是指学生拥有符合社会发展和自身发展所要求的关键能力和重要品格，其体系已被贯彻到课程改革研究和人才培养方案修订的教学管理中。生物科学专业学生的核心素养包括4个关键表现，即：生命观念、科学思维、科学探究和社会责任，具有很强的育人价值。生物科学师范专业的学生不仅需要具备生物科学专业学生核心素养所体现的重要品格和关键能力，更需要具备较强的教育能力，具体表现在文化底蕴、教学艺术与方法及社会参与等方面。培养生物科学专业师范生生物学科核心素养，是通过学生课堂上的有效学习来实现的［1-2］。2016年初，《中国学生发展核心素养（意见稿）》公布，要求教学工作需要围绕、关注、服务师范生，即满足学生全面发展的需求。生物科学专业师范生核心素养的培养尚处于初始阶段，新时代下的生物学科教学中师范生发展需求与不平衡、不充分的教学环境之间存在矛盾，教学设计、教学方法及生物科学实验课程研究亟待发展。近年来，淮南师范学院生物科学（师范）专业细胞生物学实验课程所选用的教材是2013年高教出版社出版的《细胞生物学实验指南》，其中实验16中的内容“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”是淮南师范学院生物工程学院王顺昌博士的创新科研成果。本文以这节细胞生物学实验课为例，探析细胞生物学实验在培养生物科学师范生的实验技能、加深对理论知识的理解与巩固以及积累学生生物学文化底蕴的同时，还可以通过对老师教学示范的有效学习，培养学生课堂教学技能，协同操作学习能力，加强社会参与意识，勇于承担社会责任。
1创新实验，积累并丰富生物科学文化底蕴，形成生命观念
秀丽线虫机体结构简单，繁殖速度快，易于在实验室进行保种和培养；雌雄同体个体仅有959个体细胞，拥有对称排列的U形生殖腺臂，每一端都包含被隔离带隔离的有丝分裂区和减数分裂区两个部分（见图1），可在显微镜下直接观察。在线虫发育过程中，为了维持稳定的生殖发育，减数分裂区的生殖细胞生理性凋亡可达50%左右，而环境胁迫条件下的凋亡的生殖细胞会明显增多。秀丽隐杆线虫凋亡的生殖细胞的DNA片段可用简便的吖啶橙荧光染料检测到（如图2），可创新性地代替单个细胞的凋亡实验，更可以直观显示不同胁迫环境下的凋亡细胞的情况，从定性和定量两个方面反应出线虫在分子、细胞水平对环境的适应性，体现了环境适应观的生命观念。“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”是细胞生物学中验证细胞凋亡的重要实验，师范生在有效复习细胞凋亡理论知识的同时，更认识了一种新的具有特殊机体结构的模式生物秀丽线虫，丰富并积累了学生生物学的文化底蕴，从而对细胞凋亡核心内容“染色体凝结并片段化”有了更直观的认识，在加深了对细胞凋亡理论知识的理解与巩固同时，突出强调了结构与功能相适应的生命观念的形成。
2培养教学艺术和方法，注重发展科学思维
从教学实验流程设计、实验内容的语言描述，到本实验方案的总结，无不渗透着教学的艺术和方法。这些教学艺术和方法合理地印证了事物发展的科学思维：结构与功能相适应，从简单到复杂的认知心理，稳定和平衡的关系［3］；感性认识与理性认识的有机结合，知识性与趣味性的有效统一。细胞凋亡的相关知识是理论课中一个重点内容。教师引导学生回答“什么是细胞凋亡？”及“成年线虫的哪一部分细胞可以作为细胞凋亡的观察对象？”来导入新课“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”实验。由于细胞是透明的，显微镜下观察比较模糊，所以无法区分凋亡细胞和正常细胞，从而引发思考：怎样才能在显微镜下清晰地观察到有机体的凋亡细胞？可不可以通过颜色差异来区分正常细胞和凋亡细胞？可提醒学生依据凋亡细胞的细胞体积缩小，染色体凝集并片段化，核被膜崩解，细胞骨架消失等特点来解释颜色差异，并合理引入吖啶橙荧光染料检测法；激发学生利用已学知识积极主动去解决实际问题的动机，引导学生思考有没有其他方法来更清晰地观察凋亡细胞的存在，介绍携带CED-1::GFP转基因线虫的荧光染料鉴定法。通过以上师生互动式讨论“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”实验原理，并对上述3种方法进行比较，进而引导学生设计实验教学的方法和步骤，培养学生科学思维，同时构建问题引导式的科学思维教学模式。如此构建科学思维的发展，可使学生清晰的认识到实验中每一个步骤的目的，保证实验顺利进行［4］的同时，激励学生利用所学知识尝试解决实际问题，并从发展创新的角度寻求解决问题的新途径新方法。教师要引导学生就实验原理中的核心问题进行充分讨论，对学生提出的各种解决方案进行预判、评价、修正，从而进一步巩固学生的创新科学思维。
3强化科学探究，沉淀独立开展实践探究素养
从形式上来看，实验教学是按照一定的模式实施的，同一门课程实验模式基本统一。“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”实验模式为［5］（P152-156）：简介实验目的、导入实验背景和原理、展示实验器材和详解实验方法和步骤（图3）、引申实验现象的分析、结论的描述及实验报告的撰写。首先提出问题：观察线虫生殖腺细胞应选择发育至什么时期的线虫，并如何确定？应该选择何种特殊的颜料对凋亡细胞进行标记？又如何解释凋亡细胞与正常细胞颜色的不同？讲述线虫相关的知识后，结合上述的师生讨论结果，引出本实验观察目标是线虫的生殖腺凋亡细胞。学生可以通过亲手操作预实验来寻找不同发育时期生殖腺细胞的凋亡情况，明确应该选择发育时期是成虫的线虫。为了保证线虫发育时期相同，应对线虫进行同步化发育处理；为了清晰地观察到凋亡细胞，可比较不同颜料对现象的影响来确定使用吖啶橙荧光染料对生殖腺细胞进行染色，用荧光显微镜可清晰地观察到呈现亮黄色或亮橙色的凋亡细胞，而未凋亡细胞呈现均匀的暗绿色；凋亡细胞与正常细胞颜色的不同是因为凋亡细胞染色质浓缩并片段化，这样就能使与DNA进行嵌合的吖啶橙荧光染料聚集浓缩。吖啶橙荧光染料密度大，在荧光显微镜下呈现出更加明亮的颜色。对实验过程及结果进行评价，并在实验结束时进行恰如其分的总结，如再次强调实验流程中的同步化处理和染色环节，以及显著的亮黄色凋亡细胞实验现象。最后以两个思考题进行巩固和强化：①根据本次实验结果讨论caspase在细胞凋亡中的作用，②比较讨论细胞凋亡、细胞自噬及细胞坏死的异同。科学探究的强化是以扎实的实验背景和原理为依据，以巧妙深刻的实验方法步骤为基础，以清晰明确的实验现象（图2）为寄托，以准确的实验结论为目标。通过实验目的可以使学生明确本实验所要解决的问题，从而强化了本次实验的意义；通过对本次实验背景与原理的导入，让学生在复习了相关理论知识的同时，可以进一步深入并巩固相关知识在本实验中的指导作用；通过对本次实验所用到的材料、仪器和试剂的展示，使学生明确它们在本次实验中的作用，为实验实施做好充分准备；通过对实验方法和步骤的详细描述，使学生能够深刻领悟到每一步骤和不同方法的实际作用，将理论知识合理地贯穿起来，最终可以获得较为理想的实验结果。通过不断进行实验模式的强化训练，尤其对实验流程，以及实验方法和内容的凝练，可以有效提高生物科学师范生科学探究素养，切实做到通过实验教学培养学生科学探究的品格和能力。
4结合实验协作，促进社会参与，形成社会责任
本实验是小组合作实验，小组成员相互协作是完成本实验的前提。小组的每位同学分别使用不同的检测方法分析细胞的凋亡，并进行及时的交流和讨论。所以，这个实验最后的结果是否完整与每个小组成员的表现密切相关，既突出整体性、又缺一不可。从而突出强调了每个同学的责任和团体协作的重要性，以期能够潜移默化地加强学生的社会参与意识。
5细胞生物学实验对生物科学师范生毕业情况的意义调查
利用细胞生物学实验对生物师范生生物学科核心素养进行培养，可以反映在毕业生的考研占比和教师资格证认定情况上（表1）。表1数据显示细胞和生物科学教育研究生录取人数占总录取人数的比例逐年上升。究其原因，可能是细胞生物学实验教学及所有生物学科师范专业实验课程教学内容与方法的改进和完善，对获得教师资格证比例的显著提高、对研究生录取率以及对生物学科师范生核心素养的培养，尤其是细胞生物学专业及与细胞生物学紧密相关的生物科学师范专业人数占比的显著增加等诸多方面都有着积极的影响。总之，生物科学属于开放型自然科学范畴，在其发展过程中，会不断有新的内容和方法添加进来。细胞生物学实验中“秀丽隐杆线虫生殖细胞的细胞凋亡检测”这一内容正是科研工作者从终身学习中获得的突出成果，也是不同领域科研工作者协同工作的结果，乃至于细胞生物学实验所有实验项目，以及生物科学所有实验无不经历由新到旧的发展历程，这就要求我们勇于承担社会责任，牢固树立终身学习、终生为人民服务的思想，并贯彻到实际教学中［6］，为切实提高生物科学师范专业学生核心素养发挥其积极的推动作用。
参考文献：
［1］刘东杰.高中生物学探究技能中核心素养的培养［J］.生物学教学,2016,41(7):49-50.
［2］余文森.从三维目标走向核心素养［J］.华东师范大学学报(教育科学版),2016(1):11-13.
［3］褚宏启.核心素养的概念与本质［J］.华东师范大学学报(教育科学版),2016(1):1-3.
［4］欧阳媛,朱晓燕.基于生物学科核心素养凝练的实验教学策略［J］.生物学教学,2017,42（6）：53-54.
［5］丁明孝,苏都莫日根,王喜忠,等.细胞生物学实验指南［M］.北京：高等教育出版社，2015.
［6］孙建和,王恒安,严亚贤.微生物学课程教学中的创新思维、人文素养、科学精神和社会责任的培养［J］.高等农业教育,2016(4):100-102.
作者：罗勋 涂俊芳 鲁先文 王顺昌 单位：淮南师范学院 生物工程学院
生物科学师范生核心素养教学研究 来源：网络整理
免责声明：本文仅限学习分享，如产生版权问题，请联系我们及时删除。
相关文章