合理构建知识结构提高生物评论效率_染色体结构变异论文

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纵观近几年的高考生物试题,主要考查学生对学科主干知识掌握情况的命题思路一直没有改变。以能力测试为主导的理科综合能力考试,主要考查学生的理解与表达能力、实验与探究能力、获取与处理信息的能力和综合运用能力。要培养上述能力,必须具备扎实的知识功底、合理的知识结构和良好的知识素养。所以,复习时要回归教材,对照《考试说明》的知识范围,全面系统地回顾和再现所学的知识,并将知识进行疏理,通过构建知识结构来记忆和理解知识、发展思维能力。高三复习中,许多学生会有这样的困惑:知识内容纷繁复杂,不能有效地提取知识分析解决具体问题。这是因为这些学生积累的知识处于“散装”状态,他们往往将知识通过机械识记堆积在大脑中,没有建立完整的知识结构。

所谓“知识结构”就是生物学科知识体系中的各种要素的构成形式及其内在关系。如“细胞的结构”,其体系是“细胞概述——细胞壁——细胞膜——细胞质——细胞核”,这里包含了许多知识要素,学习时必须将这些知识要素通过一定的方式整合起来,才能形成完整的知识体系。

建立知识结构的主要方式有:将所学的内容提纲挈领,提炼出知识要点,对知识要点进行串联整合;将头绪纷繁的各部分知识按其内在联系,运用简明扼要的文字、数字、符号等构成网络图。

一、提炼知识,整合章节性知识结构

课本中的知识结构体系是高考复习中最基本、最重要的知识结构。现行的浙科版教科书采用章、节体系编写,标题高度准确地反映了研究对象的不同层次,是中学生物学科体系的基本框架结构,统领着学科的全部内容。如“动物生命活动的调节”包括内环境与稳态(第一节)、神经系统的结构与功能(第二节)、高等动物的内分泌系统与体液调节(第三节)。这三节内容提炼出的知识点经整合的知识结构是:动物要适应外部环境的变化,同时必须维持内部环境的相对稳定。动物的神经系统与内分泌系统负责调节动物的生命活动,使之能适应外部环境的变化,并维持内部环境的相对稳定。而神经系统由亿万个神经元构成,其受到刺激后产生兴奋,通过传导和传递来调节生命活动。内分泌系统包括能分泌不同激素的腺体和细胞,这些腺体和细胞分泌的激素调节身体的生长发育和多种活动,内分泌系统也受神经系统的调节控制。

整合章节性知识结构,有助于提高学生概括、分析、综合和归纳等方面的思维能力。

二、整理“复合型”知识,提升知识结构

生物本身是一个复杂的系统,在这个系统中各个要素都在发展变化并相互制约影响,进而共同控制了生物的活动。因此,研究生物的过程从某种意义上说就是概念和原理不断被揭示、不断被解释的过程。在这个过程中,随着研究的深入,许多知识结构之间发生了联系,形成了跨度大、容量多的“复合型”知识结构。在高考中,这些“复合型”知识结构也成为考查理解运用能力的重要载体。在复习过程中,可以运用画图、对比等方法将前后关联的知识串联起来,达到知识结构的重组提升。如:

从上述可以看出,细胞有丝分裂与减数分裂中DNA的变化和染色体行为的变化可以使细胞中的遗传物质相应发生改变(这是原理),进而使生物发生了各种变异(形成概念),这些变异不仅为生物多样性提供了丰富的物质基础,也为人类的生产育种提供了丰富的材料(产生实际应用价值)。从这样的角度进行分析理解,就形成了“细胞增殖—生物变异—科学育种”三个层次的“复合型”知识结构。

建立“复合型”知识结构,使学生头脑中的知识在散乱中逐步走向完整,在单纯中渐渐变得丰富,学生遇到实际问题时就能从纷繁复杂的知识中找到相互联系的纽带,正确分析,做出选择并解决问题。

三、利用背景资料,深化知识结构

分析近几年来的高考试卷,不难发现非选择题大多是从某一问题入手,多角度设问,涉及面广,跨度大。这体现了高考“注重现实及实践”的特色。同时,命题情景与生产生活及最新科技发展相联系,试题立意新,重点考查了学生的思维能力。

(一)以课本资源为载体,深化知识结构

建构主义者布洛非认为,知识是围绕着关键概念的网络结构所组成的。建构主义学习理论认为,知识并非教师传授得到,而是学习者在一定情景下,借助他人的帮助,利用必要的学习资料,通过意义构建方式获得的。在学生身边最基本的学习资料就是教科书,它包含的丰富知识就是考试内容的一种具体体现形式。教科书中涉及的许多经典实验和研究方法都可以成为提高学生的分析能力、理解和表达能力的素材。我们可以将教科书中不同章节的相关知识点综合起来,使各个知识点之间相互照应,融合为新的主题,以帮助学生深化知识结构。

如“大肠杆菌”的相关内容学生最早是在课本中第二章的细胞种类中接触到的。因此以它为载体可以考查细胞结构的相关知识。它的细胞质中有质粒,是最常见的运载体之一,而体内的限制性核酸内切酶也与基因工程形成了联系点,它本身也是较常用的受体细胞,因此以它为载体可以考查基因工程的相关知识。它的拟核区有DNA,这也是它在自然状态下发生可遗传变异的唯一来源,科学家还利用它研究DNA的复制方式,这些知识都可以以“大肠杆菌”为背景建立联系。课本中“噬菌体侵染细菌(大肠杆菌)”的实验可以通过改变标记元素、延长实验时间等条件让学生对实验结果进行预测分析。同时,这一侵染过程涉及了“中心法则”的相关内容,因此,教学中利用“大肠杆菌”这一课本资源作为情景,借助一定的习题设置,可以使知识间的联系更加突出、更加具体形象,也使学生意识到知识前后的相关性,在复习时有助于他们建立知识网络,深化知识结构。

(二)以学科研究新进展为资源,深化知识结构

许多学科研究热点和新的进展成为高考的试题背景,旨在考查学生是否利用所学的知识原理去解决不熟悉的问题,这也是高考能力考查的内容之一。另一方面,学生对于科学的发展有浓厚的兴趣,他们乐于在新的情景中尝试解决问题。因此,复习时,教师可以将这些新的研究进展作为背景,通过编制相关试题分析蕴涵的问题,帮助学生掌握分析思路和解题方法,从而达到深化知识结构的目的。

如2008年两个科研小组从不同疾病的患者身上提取细胞重新编程,使其“变身”为干细胞。另一个科研小组跳过胚胎阶段,把胰腺的外分泌细胞直接改造成了另一种类型细胞——贝塔细胞。这些细胞重新编程领域的相关发展,都可以考查学生的相关知识储备。2009年,诺贝尔生理学奖颁给了研究“引发衰老和癌变的端粒酶”的三位科学家。不难看出,在这些领域的研究都与“细胞的生命历程”有着密切关联,以此为背景构建试题既可拓展学生的知识视野,又可以在新情景中深化学生该部分的知识结构,加强知识间的联系。

例1端粒(下页图染色体末端所示)通常是由富含鸟嘌呤核苷酸的重复序列组成。它们能防止不同染色体末端发生错误融合。但细胞每分裂一次,端粒就会丢失一部分。端粒酶可利用某段RNA序列作为模板合成端粒DNA,对端粒有延伸作用。下列有关推理不合理的是()

A.染色体末端发生错误融合属于染色体变异

B.细胞的衰老与端粒的减小有关

C.端粒的延伸是转录的过程

D.细胞分裂次数越多,其染色体上的端粒就越小

例2德国科学家豪森是2008年诺贝尔生理学奖获奖者之一。他的研究证实宫颈癌和人乳头状瘤病毒HPV之间有联系,为研究疫苗奠定了基础。

(1)HPV有100多种亚型,其繁多的变异株的变异来源是___,这种变异的特点是___。

(2)理论上说,将纯化的HPV在___中培养、增殖。收获病毒后用灭活剂杀死,但要确保灭活HPV的___不被破坏,并且能被人的免疫细胞识别,这样就能得到有效预防宫颈癌的疫苗了。

(3)当人体感染HPV时,___细胞将它们吞噬消化,使其抗原分子降解为多肽,然后与该细胞的___结合,形成复合体,移动到细胞表面呈递出来。这些复合体的作用之一是能活化___,使其分泌白细胞介素-2以促进细胞分裂分化成___,从而帮助机体顺利进行免疫应答,保护自身。

(4)HPV疫苗的作用是使一部分淋巴细胞在反应阶段形成___,当___病毒再次入侵时,机体能产生更强的特异性免疫反应,包括___。再次感染时的免疫反应所具有的显著特点是___。

(三)利用高考真题强化模拟,深化知识结构

高考试题都是经过精心构思、科学加工产生的,它能较好地考查学生的知识结构,又能考查学生的学科能力,因此也可以利用高考题将蕴涵的知识进行整理归纳,从而深化学生的知识结构。

例3(2008年北京卷)白菜、甘蓝均为二倍体,体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本,经人工授粉后,将白菜的雌蕊离体培养,可得到“白菜-甘蓝”杂种幼苗。请回答问题:

(1)白菜和甘蓝是两个不同的物种,存在___隔离。自然条件下,这两个物种间不能通过___的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜-甘蓝”杂种幼苗,所依据的理论基因是植物细胞具有___。

(2)为观察“白菜-甘蓝”染色体数目和形态,通常取幼苗的___做临时装片,用___染色。观察、计数染色体的最佳时期是___。

(3)二倍体“白菜-甘蓝”的染色体数为___。这种植株通常不育,原因是减数分裂过程中___。为使其可育,可通过人工诱导产生四倍体“白菜-甘蓝”,这种变异属于___。

这是以育种为背景的一道高考试题,要求学生对实验的选材、处理及变异原理等进行分析,体现了对“生物学概念及原理”进行考查的目的。通过题干信息可知它是由白菜的卵细胞(n=10)和甘蓝的精子(n=9)结合而成,由于这样的细胞内没有同源染色体,在减数分裂时联会紊乱,不能形成正常的配子,所以通常是不育的。可用秋水仙素处理使染色体数目加倍得到可育的四倍体“白菜-甘蓝”。幼苗中细胞分裂活动最旺盛的是根尖的分生区,在有丝分裂的中期染色体形态固定、数目清晰可数,是对染色体进行观察和计数的最佳时期。

例4(2006年北京卷)用标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链,再将这些细胞转入不含的培养基中培养,在第二次细胞分裂的中期、后期,一个细胞中的染色体总条数和被标记的染色体条数分别是()

A.中期20和20、后期40和20

B.中期20和10、后期40和20

C.中期20和20、后期40和10

D.中期20和10、后期40和10

此题考查的是DNA复制及细胞有丝分裂过程中染色体、DNA的变化。由于DNA是半保留的复制方式,所以复制2次后,有1/2的子代DNA含标记元素。中期由于着丝粒未分裂,因此带标记元素的DNA和不带标记元素的DNA在同一条染色体上,即20条染色体都含标记元素。后期由于着丝粒分裂,染色体增加到40条,则有20条中的DNA含标记元素,因此答案为A。借用本高考试题可以巩固细胞增殖的相关知识,包括各时期DNA数目和染色体数目、行为的变化,DNA复制的过程,蛋白质合成的过程等。

在复习时,为了使试题的解答能更好地巩固知识结构,可以对它进行改造,如对例4进行改编,以“小鼠的精原细胞在减数第一次或减数第二次分裂的后期”作为背景,再与原题进行对照,可以将有丝分裂与减数分裂进行对比归纳,加强知识间的联系,以检测学生是否真正掌握了细胞分裂的知识结构。

复习中,通过利用教材、学科进展、高考试题等资源创设学习背景,能帮助学生适当地拓展知识的广度和深度,并在新情景中将知识以相互联系的形式保存在大脑中,使知识结构得到了进一步的优化提升。

知识是能力的载体,任何能力的考查都是以对知识结构的考查作为基石的。学生如果没有构建好知识结构就无法形成相应的学科思维能力,面对新的试题自然也就无法从容应答。因此,复习时教师要利用各种方法引导学生对知识进行梳理、优化、重组,将各个散落的知识按内在联系合理构建成完整的知识结构。只有这样,学生才能在加工整理知识的过程中温故而知新,更重要的是通过不断地概括、比较、思考,发展了学科思维能力,逐渐形成正确的学习方法,从而提高学习的效率。

附:本文所举例题参考答案

例1C

例2(1)基因突变突变率低,不定向性

(2)哺乳动物的活细胞抗原决定簇

(3)吞噬MHC蛋白辅助T细胞致敏B淋巴记忆B细胞和效应B细胞

(4)记忆细胞HPV体液免疫和细胞免疫产生抗体数量多且速度快

例3(1)生殖杂交(有性生殖)全能性

(2)根尖(茎尖)醋酸洋红(龙胆紫、碱性)有丝分裂中期

(3)19没有同源染色体配对的现象(染色体联会紊乱)染色体变异

例4A

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