教材中的分離技術(shù)

1、談?wù)勑抡n標(biāo)生物教材中的分離技術(shù) 楊浩東【摘要】：學(xué)習(xí)生物學(xué)知識，除了記住生物學(xué)原理和結(jié)論以外，更重要的是學(xué)習(xí)科學(xué)研究的方法和技術(shù)，能利用這些方法和技術(shù)解決實(shí)際問題，并養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)。本文以教材實(shí)驗(yàn)中的分離技術(shù)為例，挖掘出教材中有關(guān)分離技術(shù)的講解和應(yīng)用實(shí)例，提出如何實(shí)施實(shí)驗(yàn)技術(shù)的教學(xué)和該課程內(nèi)容教學(xué)的具體特點(diǎn)。通過對教材的第二次加工，對教材內(nèi)容的重組、拓展和深化，使教材更加“校本化”。使我們的教學(xué)更能滿足學(xué)生的需求?！娟P(guān)鍵詞】：分離技術(shù) 新教材 實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué) 在生物科學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)中，常需要采用各種物理、化學(xué)、生物等方法技術(shù)，以解決定性、定量問題。按目的來看，可以包括分離技術(shù)、鑒定技術(shù)、定量技

2、術(shù)、生物活性測定技術(shù)等。按研究對象來看，可以包括個體、器官、組織、細(xì)胞學(xué)研究技術(shù)、遺傳學(xué)研究技術(shù)、分子生物學(xué)研究技術(shù)等。而在本文中所提到的生物學(xué)研究技術(shù)，只是教材中提到的某一些易學(xué)易掌握的常用技術(shù)。并以分離技術(shù)為例，談?wù)勅绾瓮诰蚪滩?，進(jìn)行關(guān)于實(shí)驗(yàn)技術(shù)的教學(xué)。一、 進(jìn)行“生物科學(xué)研究常用技術(shù)”教學(xué)的必要性 普通高中課程方案指出：高中課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)掌握必需的經(jīng)典知識及靈活運(yùn)用的能力；注重培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣、旺盛的求知欲；注重培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。為適應(yīng)社會對多樣化人才的需求，各學(xué)科分類、分層次設(shè)計多樣、可供不同發(fā)展?jié)摿Φ膶W(xué)生選擇課程內(nèi)容，以滿足不同學(xué)生的需求。而新課程理念將全面提高學(xué)生的

3、科學(xué)素養(yǎng)放在重要的地位。要求通過生物課程的學(xué)習(xí)，能促進(jìn)每一個學(xué)生的發(fā)展。要求教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會運(yùn)用比較系統(tǒng)的科學(xué)探究方法和生物科學(xué)知識分析和解決與生產(chǎn)、生活密切相關(guān)的實(shí)際問題，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)和步入社會做好準(zhǔn)備。具體到普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)中也提倡學(xué)校盡量完善學(xué)生實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、儀器設(shè)備和用具的配置，生物教師也應(yīng)該創(chuàng)造條件，開設(shè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、重視定量實(shí)驗(yàn)，提供機(jī)會學(xué)習(xí)量的測定，記錄、分析實(shí)驗(yàn)資料，表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在課程標(biāo)準(zhǔn)中，也提倡教師挖掘各種課程資源，開發(fā)校本課程，了解生物科學(xué)信息，激發(fā)學(xué)生興趣，掌握一些生物科學(xué)研究的常用技術(shù)。通過教學(xué)實(shí)踐，本人也體會到：挖掘教材中常用的生物科學(xué)研究技術(shù)，以一定的方式

4、呈現(xiàn)給學(xué)生，使學(xué)生學(xué)會方法、能解決實(shí)際問題，既符合新課標(biāo)對學(xué)生的要求，又能激發(fā)學(xué)生興趣，提升學(xué)生能力，更能適應(yīng)社會需求。二、如何進(jìn)行“生物科學(xué)研究常用技術(shù)”的教學(xué)與老教材相比，在新教材的必修、選修課本中，特別注重呈現(xiàn)科學(xué)家們采用了許多巧妙的實(shí)驗(yàn)研究得出了許多重要的生物學(xué)結(jié)論和規(guī)律。我們要重視學(xué)生對實(shí)驗(yàn)結(jié)論的學(xué)習(xí)，也要注重實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)方法的學(xué)習(xí)，同時也要加強(qiáng)對學(xué)生情感態(tài)度的教育。從另一個層面上看，我們還可以挖掘到許多生物學(xué)研究的技術(shù)，特別是生物學(xué)發(fā)到今天的細(xì)胞、分子生物學(xué)領(lǐng)域時，這些研究技術(shù)既是解決實(shí)驗(yàn)研究中的基礎(chǔ)方法技術(shù)，又是探索前沿生物科學(xué)熱門問題的重要手段。 如何進(jìn)行“生物科學(xué)研究常用技

5、術(shù)”的教學(xué)呢？本人做了如下思考：1、 從教材中“提煉”出常用的生物學(xué)研究技術(shù)。（以分離技術(shù)為例：） I分離技術(shù)之離心技術(shù) 差速離心 利用高速離心機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下離心，不同的離心速度必然產(chǎn)生不同的離心力，將各種成分分離開來。起始的離心速度較低，讓較大的顆粒沉降到管底，小的顆粒仍然懸浮在上清液中。收集沉淀。改用較高的離心速度離心懸浮液，將較小的顆粒沉降，以此類推，達(dá)到分離不同大小顆粒的目的。密度梯度離心 用一定的介質(zhì)在離心管內(nèi)形成一連續(xù)或不連續(xù)的密度梯度，將細(xì)胞混懸液或勻漿置于介質(zhì)的頂部，通過重力或離心力場的作用使細(xì)胞分層、分離的方法。密度梯度離心常用的介質(zhì)為氯化銫、蔗糖和多聚蔗糖。教材呈現(xiàn)方式教

6、材中的具體章節(jié)位置實(shí)驗(yàn)：體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法。在試管中，細(xì)胞破裂后，還需用什么方法才能獲得較純的細(xì)胞膜？必修一教材分子與細(xì)胞第3章第一節(jié)：細(xì)胞膜系統(tǒng)的邊界。在信息框中直接介紹如何用差速離心的技術(shù)將細(xì)胞器分離。必修一教材分子與細(xì)胞第三章第二節(jié)：細(xì)胞器系統(tǒng)內(nèi)的分工合作。艾弗里及同事對S型細(xì)菌中的物質(zhì)進(jìn)行分離、提純，分別加入R型細(xì)菌的培養(yǎng)基中。必修二教材遺傳與變異第三章第一節(jié)：DNA是主要的遺傳物質(zhì)。被35S或32P標(biāo)記的噬菌體與細(xì)菌混合培養(yǎng)后，需攪拌離心。必修二教材遺傳與變異第三章第一節(jié)：DNA是主要的遺傳物質(zhì)。15N標(biāo)記的大腸桿菌轉(zhuǎn)移到14N的培養(yǎng)基中，在不同時刻收集DNA，并進(jìn)行密度梯度離心。

7、必修二教材遺傳與變異第三章第三節(jié)：DNA的復(fù)制。II 分離技術(shù)之凝膠電泳技術(shù)作用：用于分離蛋白質(zhì)和核苷酸鏈。 作用原理： 聚丙烯酰胺凝膠是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有分子篩效應(yīng)。在電泳的過程中，蛋白質(zhì)能夠保持完整狀態(tài)，并依據(jù)蛋白質(zhì)的分子量大小、蛋白質(zhì)的形狀及其所附帶的電荷量而逐漸呈梯度分開。（對核苷酸鏈同理。）教材呈現(xiàn)方式：課后讀中的DNA指紋技術(shù)，電泳分離DNA片段。摘自必修二遺傳與變異第三章 第四節(jié)：基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段蛋白質(zhì)的分離，摘自選修一生物技術(shù)實(shí)踐 專題五 課題3：血紅蛋白質(zhì)分離。目的基因的分離、提取、鑒定中需要用到該技術(shù)。選修三，未明確指出。課后拓展視野讀物基因芯片技術(shù) ，選修三 專題

8、一 1.3 基因工程的應(yīng)用。III 分離技術(shù)之層析技術(shù) 層析：基于不同物質(zhì)在流動相和固定相之間的分配系數(shù)不同而將混合組分分離的技術(shù)。當(dāng)流動相(液體或氣體)流經(jīng)固定相(多孔的固體或覆蓋在固體支持物上的液體)時，各組分沿固定相移動的速度不同而分離。能用于微量樣品的分析和大量樣品的純化制備。 教材呈現(xiàn)方式：綠葉中的色素的分離 摘自教材必修一分子與細(xì)胞第五章 第四節(jié) 能量之源光與光合作用。IV 分離技術(shù)的其它技術(shù) 將物質(zhì)分離還有許多其它技術(shù)，特別是在選修一生物技術(shù)實(shí)踐中，還談到了DNA的分離提取用到的鹽析技術(shù)，蛋白質(zhì)分離的凝膠色譜法，玫瑰精油提取的蒸餾技術(shù)，胡蘿卜素提取的萃取技術(shù)等。在本文中就不一一詳

9、細(xì)說明。 另外，還有個體水平的分離，如水稻抗病與易感植株的分離；細(xì)胞水平的分離，如癌細(xì)胞與普通細(xì)胞的分離、單克隆抗體技術(shù)中不同雜交細(xì)胞的篩選、不同的微生物菌株分離的技術(shù)等，在本文中也不詳細(xì)說明。2、實(shí)施生物學(xué)研究技術(shù)教學(xué)的途徑。由上述情況看出，每種實(shí)驗(yàn)技術(shù)在教材中都有一定的呈現(xiàn)方式，在新課教學(xué)時就可以實(shí)施教學(xué)。但這些技術(shù)又不止在某一處得到體現(xiàn)，因此又可以在高三復(fù)習(xí)中以專題的形式進(jìn)行綜合提升。另外，這些技術(shù)涉及到物理、化學(xué)等技術(shù)原理，還需利用其它學(xué)科知識、以及網(wǎng)絡(luò)知識進(jìn)行理論鋪墊。第三，某些技術(shù)只適合部分感興趣、有需求的學(xué)生掌握，可以通過校本選修課，進(jìn)行額外補(bǔ)充?？梢杂孟聢D簡單概括：新課教學(xué)實(shí)驗(yàn)

10、技術(shù)專題復(fù)習(xí)理化生知識鋪墊網(wǎng)絡(luò)研修校選研修實(shí)驗(yàn)課實(shí)踐3、實(shí)施生物學(xué)研究技術(shù)教學(xué)的幾點(diǎn)建議。第一：有條件的學(xué)校盡量建設(shè)好現(xiàn)代生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，比如組培室。添置一些常用的儀器、設(shè)備。盡量要想盡一切辦法把能夠開設(shè)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)開足。讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，熟悉設(shè)備儀器的操作。第二：強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主、探究和合作。學(xué)生第一次接觸某個實(shí)驗(yàn)技術(shù)時，老師可以幫助學(xué)生了解技術(shù)的原理和操作過程。但以后在新的情境中，要盡量引導(dǎo)學(xué)生用已學(xué)的技術(shù)來解決新的問題。可以開展探究和合作學(xué)習(xí)。第三：適時地、有選擇地開展實(shí)驗(yàn)技術(shù)的教學(xué)，有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的教學(xué)要面向全體學(xué)生，而有的技術(shù)可以只針對有興趣、學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)。第四：教師可以適當(dāng)設(shè)

11、計一些課后練習(xí)，創(chuàng)設(shè)情境，測試學(xué)生運(yùn)用已學(xué)技術(shù)解決實(shí)際問題的能力，做出恰當(dāng)評價。習(xí)題舉例：在低溫下，將葉片置于研缽中研磨后，將葉細(xì)胞勻漿分級離心，結(jié)果如下圖所示。請用S1S4，P1P4回答問題。（1）DNA含量最多的是_。（2）在_中，主要存在合成蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)。（3）給P2照光有氧生存，說明P2主要是_。三、實(shí)施“生物科學(xué)研究常用技術(shù)”教學(xué)的特點(diǎn)1、基礎(chǔ)性根據(jù)普通高中課程方案的要求，應(yīng)該是使學(xué)生掌握生物學(xué)基本知識和基本實(shí)驗(yàn)方法和技能，并能解決一定的生產(chǎn)、生活中的問題。因此，實(shí)施常用生物科學(xué)研究技術(shù)的教學(xué)，不是把所有理論、所有技術(shù)全部，特別是高深技術(shù)、沒有條件實(shí)施的技術(shù)都教給學(xué)生，那樣就脫離了教

12、學(xué)實(shí)際，也違反了學(xué)生的認(rèn)知不規(guī)律。不但不能激發(fā)學(xué)生興趣，反而會適得其反。在開展教學(xué)過程中，我們應(yīng)當(dāng)注意教學(xué)實(shí)際的需要，考試的需要，也要注意學(xué)生的學(xué)習(xí)的需要，和認(rèn)知能力的限度前提。因此，我們要有選擇地學(xué)習(xí)，注重學(xué)習(xí)內(nèi)容的基礎(chǔ)性特點(diǎn)。才能有效開展教學(xué)活動。2、時代性 高中模塊式新教材，特別是選修教材，給予了教學(xué)更大的靈活性，也把高中生物知識推向了許多前沿生物科學(xué)技術(shù)。讓學(xué)生更貼近現(xiàn)代生物科學(xué)研究的各種方法技術(shù)手段，以及取得的各種成就；更能深刻體會到這些科學(xué)技術(shù)帶來的重大理論突破和社會效益。具有鮮明的時代性。在開展生物科學(xué)研究技術(shù)教學(xué)時，我們要注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，注重技術(shù)與生產(chǎn)、生活實(shí)際相結(jié)合，突

13、顯這些技術(shù)的時代性。本人在關(guān)于基因工程、細(xì)胞工程技術(shù)教學(xué)過程中，不僅使學(xué)生掌握這些技術(shù)的理論基礎(chǔ)和操作過程，也彰顯了這些技術(shù)對現(xiàn)代社會的生產(chǎn)和生活帶來的重大影響。并激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性思維。有學(xué)生向我提出了許多大膽的猜想。比如：讓動物細(xì)胞與植物細(xì)胞融合；讓癌細(xì)胞與卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)重組等。還有些學(xué)生想自己將來研究某一基因工程技術(shù)，生產(chǎn)某種產(chǎn)品并推廣，申請專利，成為老板；還有些學(xué)生想借助這些技術(shù)攻克某些生物學(xué)疑難，拿到諾貝爾獎。所以，這是新教材給我們教師帶來了一個很好的契機(jī)，我們要把握好新教材的時代性，培養(yǎng)符合新時代要求的學(xué)生，使學(xué)生收獲成功的喜悅；激發(fā)學(xué)生探索新知識的欲望。3、選擇性 普通高中課程方案指出，為適應(yīng)社會對多樣化人才的需求，滿足不同學(xué)生的發(fā)展需要，在保證每個學(xué)生達(dá)到共同基礎(chǔ)的前提下，各學(xué)科分類別、分層次設(shè)計多樣的、可供不同發(fā)展?jié)撃軐W(xué)生選擇的課程內(nèi)容，以滿足學(xué)生對課程的不同需求。因此，實(shí)施實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)時，應(yīng)當(dāng)分清楚哪些是所有學(xué)生必須掌握的，哪些是有興趣的同學(xué)可以額外補(bǔ)充的。針對不同的學(xué)生群體，選擇不同難度、不同需要的技術(shù)進(jìn)行教學(xué)，使每一位同學(xué)都有“吃飽”的感