例谈生物技术流程图的信息加工学习方式<br/>——以“动物体细胞核移植技术”为例

例谈生物技术流程图的信息加工学习方式
——以“动物体细胞核移植技术”为例

2019-03-12宋光丽

中学生物学 2019年1期

宋光丽

（江苏省南京市第十三中学江苏南京 210008）

高中生物《选修3·现代生物科技专题》包括了基因工程、细胞工程、胚胎工程等生物技术，每项技术都涉及了具体的操作过程，一般以流程图的形式展现。流程图概括性强、知识容量大、隐含信息多，学生需要通过识图、析图、质疑、释疑等信息加工活动，才能理解操作原理，掌握生物技术的操作步骤。这一过程不仅仅是对知识的学习，更重要的是对学生思维的训练，因此，读图和析图至关重要。教师需要选择合适的信息加工学习方式，不断激发学生的思考，使学生从流程图中提取信息，经过整理和归纳，自主构建知识框架。笔者以“动物体细胞核移植技术”为例，谈谈生物技术流程图的信息加工学习方式。

1 联系已有知识，降低学习难度，合作识图

生物技术流程图的识图首先应是提取操作基本过程的信息，然后从图中总结出技术原理、本质和关键步骤，最后审视全图，关注操作细节。

如“动物体细胞核移植技术”，其基本流程为“取供体体细胞核→去卵母细胞核→构建重组细胞→胚胎移植→产出克隆动物”。学生识图后，首先应能流利地说出这一操作过程；然后在问题引导和分析讨论中，总结出该技术原理是动物细胞核具有全能性，本质是无性生殖，关键步骤是将供体体细胞核移入去核卵母细胞。学生在基本了解该技术的基础上，最后去关注操作细节，如卵母细胞如何选择和去核，重组细胞构建的方法等。

生物技术属于生物学的应用层面，涉及的知识较多，但学生没有实践经验，因此完成以上的识图过程有一定难度。其实，生物技术的相关概念和原理都已在必修模块中出现，学生有一定的理论基础，甚至有一些热点技术学生初中也学习过。所以，教师在教学中可以充分利用学生已有的知识，设置问题，引导学生交流讨论，自主或合作分析流程图，梳理操作步骤，总结原理本质，关注操作细节，为后面对图的进一步学习打好基础。关于“动物体细胞核移植技术”，学生初中已经学习过克隆羊多莉，教师可以由此引入课题，引导学生回忆旧知，从而联系已有知识来降低识图的难度。

具体教学过程如下：教师以克隆羊多莉导入，学生讨论和交流，尝试说出克隆羊多莉的培育过程。学生阅读高产奶牛的体细胞核移植过程流程图，初步认识其与克隆羊多莉的培育过程基本相同。教师设置问题，引导学生总结识图得到的信息，并进一步认识图中的隐含信息：（1）该技术的名称和概念是什么？基本流程是什么？（2）多莉羊和母羊A、B、C在遗传上有什么关系？（3）该技术的原理是什么？（4）该技术属于有性生殖，还是无性生殖？（5）动物体细胞为什么不能表现出全能性？……还可以利用什么细胞进行核移植，降低技术难度？教师引导学生从细胞分化和个体发育的角度进行分析。

2 利用问题串，挖掘隐含信息，激发学生质疑和释疑

流程图中有很多隐含信息，如具体操作方法和原理、操作注意事项等，学生自主识图很难主动注意到，但这又是生物技术在实践中必须要考虑的问题。所以在初步识图后，教师可以设置相关问题，以问题串的形式激发学生的思考，使其关注到这些细节，从而产生疑问，并在解决一系列递进问题的过程中找到答案。

例如，在学生进一步学习培育高产奶牛的流程图时，教师设置以下两个问题：（1）选什么时期的细胞作为受体细胞？（2）将什么注入到去核卵母细胞中？这样可以引起学生关注“受体细胞选择的是卵母细胞以及实际操作中注入的并不是细胞核而是完整的供体细胞”，从而产生疑惑。

教师补充展示卵母细胞去核和注入供体细胞两张显微操作图片，继续提出一系列问题：（1）从操作上来看，选择卵母细胞的优点是什么？（2）为什么将动物细胞核注入到去核卵母细胞，就能表现出全能性？（3）为什么将整个供体细胞，而不是取核注入到去核卵母细胞？（4）注入供体细胞后，就形成一个新细胞吗？还需要哪些操作？教师利用这些问题，不断引导学生观察图片，思考并找出选择卵母细胞和注入整个供体细胞的原因。

3 设置情境，提高学习兴趣，自主用图

生物技术在生活和生产中应用广泛，也是生物学研究的热点问题，生物技术流程图就是现实的技术操作过程简化后绘制的。

学生经过识图和质疑的过程，已经对生物技术有了一定的认识，但是对于使用该技术的意义和情境并不是很清楚，灵活运用图的能力较差。若学生真正掌握生物技术，就应该能自主绘制出该技术的流程图，并知道在何种情境下去使用。

理解后绘图、用图是学生科学思维得到发展的体现。因此，教师可以设置联系技术应用的现实情境，使学生的角色从生物技术的学习者转变为操作者，从而激发学生学习和运用流程图的兴趣，让学生自主完成对图的理解和运用。

例如，笔者在本节教学中设置情境：美国有一头叫做“卢辛达”的奶牛，是名副其实的高产奶牛，年产奶量为30.8 t，可以用什么方法繁殖卢辛达的后代，得到更多高产奶牛？如果将该任务交给你，你将如何操作？在这一情境下，学生进一步学习培育高产奶牛的流程图，结合之前复习的克隆羊多利的培育过程，讨论交流并绘出克隆高产奶牛的操作过程。

4 应用思维导图，加工、整合图中信息

学生对流程图的学习，从表观梳理操作步骤、到内在理解操作原理、深入思考操作中存在的问题以及解决方案，是一个不断思维的过程。而思维导图正是一种将知识和思维可视化的思维工具，从一个中心主题开始，通过联想、逻辑、分类等思维过程将原本杂乱的知识条理清晰、层次分明的展现于眼前，不仅可以提高认知效率，还可以呈现出个人的思维过程和思考结果。绘制思维导图可以激发并整理思维，学生利用思维导图可以主动对流程图中的信息进行加工整合，提取关键词，构建知识框架，让知识间的联系不再松散，学习更加高效。

应用思维导图加工、整合生物技术流程图中的信息，首先应确定中心主题，也就是技术名称。然后提炼图中信息，得出一些围绕中心主题的关键词，如流程、原理、本质等，再分别将这些关键词所包含的内容分类并以一定的逻辑顺序排列，如并列或递进。绘制思维导图的过程可以顺着课堂内容的开展而分步进行，也可以整节课结束后统一绘制。学生可以在教师的示范和指导下逐步绘制，也可以在学习过程中自由绘制。

由于学生对于思维导图的使用并不熟练，教师可以先示范思维导图的绘制，让学生模仿练习。例如，复习克隆羊多莉的培育过程时，在学生展示和回答问题的过程中，教师就可以以思维导图的形式将所涉及的知识逐步展示出来，如图1所示。