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北京市-北京市第一零九中學

發布時間:2015-08-24 發布人:北京川布蘭生物技術開發有限公司 中學生物實驗整體解決方案 瀏覽次數:1157次
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導讀:

    

開啟心靈之美,探尋生命之美


——北京第一零九中學引領尋美教學之路

一、創建理念


    作為21世紀世界科學發展的前沿學科,生命科學不可避免的成為創新教育主陣地,而創新也是生命科學教育的一個永恒主題。從灌輸式、封閉式、應試式的教學方式向開放式、啟發式、互動式的教學方式轉變,敞開心靈,探究生命科學的奧秘。

    北京一零九中學的教育以“創新”為突破口,以“發現生命的美”為動力,發展“以學生為主體,以教師為主導”的教學方式,真正把提高學生素質、促進學生健康成長作為教師工作的出發點和落腳點,促進學生主動地、生動活潑地發展,勇于開拓,扎實工作。激發學生帶著審美的視角,發現學習中的美,以一顆愛美之心探究生命科學的美。


 二、基本建設


    依托“北京市開放重點實驗室”項目應用而生的生物實驗室,川布蘭精心設計配備了高端的實驗設備和前沿的科學實驗內容,與學校半個世紀以來秉承的“致力發展、不斷革新、融合先進教學經驗、注重特色化教學”的辦學理念完美契合。生物實驗室的建成為師生打開了“分子生物學實驗”的神秘之門、“熒光定量PCR”實驗的順利進行,使一零九中學成為眾多高中學校中的一顆耀眼明星。

    北京第一零九中學的生物實驗室建設是由分子生物學實驗室、植物組織培養實驗室構成。

1.分子生物學實驗室

    配備智能食品安全快速檢測系統、熒光定量PCR儀、酶標儀、核酸蛋白檢測儀、實時電泳觀察儀、全溫振蕩培養箱、超聲波破碎儀及萃取儀等等設備儀器。配置齊全、高端、安全環保,可展開多種課內課外實驗探究。依托分子生物學實驗室這個新型教學平臺,學校真正的實現了寓教于樂的素質教育。

 

圖1分子生物學實驗室


圖4 顯微觀察室

2. 植物組織培養實驗室

    配備人工氣候箱、超凈工作臺、光照培養架、小型無土栽培系統、超純水系統等儀器設備,運用實驗室提供的環境,展開創新實踐活動,培養學生組培技術,真正做到“研究、探索、實踐”相結合。讓學生經歷和體驗系統、完整的科學學習方法,感受到科學研究的魅力,從而培養學生優秀的思維品質,提高科學與創新素養。


圖5 實驗準備室


圖6組培凈化室


圖7組織培養室   


三、相關課程設計


    北京第一零九中學生物實驗室的建設,使學生在完成教學內容外,還可體驗最新的科研技術——熒光定量PCR,探究生物組成等科學知識。使學生了解生命科學的最新進展,感受生命科學的發展、激發學生科技創新的熱情。

1、分子生物學實驗室

(1)基礎型實驗課程

    基礎型實驗課程著眼于學生基本素質的形成和發展,在基礎實驗過程(高中生物必修、選修)中提高學生生命科學實驗有關的技能。學生能完成較復雜的觀察、測定、驗證等試驗,初步學會設計實驗的基本方法。

    在基礎型實驗課程的基礎上,教師通過改進、完善、拓展、設計一些實驗,使學生在現有的基礎上有所提高。

表1提高型實驗課程


序號



實驗



課程目的



1



不同富含蛋白材料的蛋白含量測定



提取、純化、檢測技術的熟練掌握



2



植物葉片黃酮、多酚等抗氧化活性成分提取、純化及檢測



3



人性別鑒定



普及PCR技術在實際生活中的廣泛應用



4



質粒DNA的提取及聚合酶鏈式反應和瓊脂糖凝膠電泳



5



轉基因大豆、真假羊肉鑒定



6



分解脂肪酶微生物的篩選與培養



初步掌握微生物的篩選、鑒定方法



7



實驗環境和人體表面微生物的檢測



8



即食食品中亞硝酸鹽含量測定



食品安全知識及食品檢測技術的普及



9



人體ABO血型系統的基本類型及其鑒定



復等位基因遺傳地了解、學習


 

(2)拓展型實驗課程

    拓展型實驗課程著眼于培養、激發學生對科學的興趣愛好,體現科學知識的擴展、延伸與綜合能力的深入發展,開發學生的潛能。教師根據學校自身的條件優勢,在利用先進儀器的同時,開設多元化的拓展型實驗課,根據學生的個人愛好、個人興趣點進行選修。

表2 拓展型實驗課程



序號



課題



課程目的



1



感受態細胞制備



了解細胞學,掌握細胞融合原理;



2



觀察生物切片、生物細胞、細菌以及流質沉淀等的觀察和研究



掌握人工氣候儀的正確操作;


熟練掌握顯微技術及顯微鏡的正確操作;



3



酸奶中乳酸菌的分離與計數



4



食品(水產品)質量安全快速檢測



深入學習各種檢測技術;


了解食品安全的重要性;



5



使用調味料中谷氨酸鈉含量測定



6



蔬菜農藥殘留及有害物質檢測



7



抗衰老葡萄酒或果醬的制作



普及發酵知識及微生物知識,為大學細化學習打下堅實的基礎



8



口香糖(嚼過)和煙頭DNA的提取鑒定



擴展、延伸PCR技術及實際應用



9



血斑、唾液斑DNA提取鑒定



10



分子雜交實驗



擴展深化分子雜交知識



11



薄荷精油手工皂的制作



擴展、延伸實驗結果,激勵學生創新意識



12



玫瑰精油唇膏的制作


 

2、植物組織培養實驗室

(1)基礎型實驗課程

    讓學生在掌握植物組培的基本概念、操作的同時,能了解植物組培技術在生產、生活中的應用。同時使學生具有一定的科學探究和實踐能力,養成科學思維的習慣。激發學生對自然的熱愛及保護。

    在初步了解植物組織培養技術基礎上,教師通過增加、拓展、設計一些實驗,使學生在現有掌握的基礎上更深入的了解,開發學生的探究精神。

表3植物提高型課程


序號



實驗



課程目的



1



植物開放性組培



說明無菌操作技術的重要性



2



愈傷組織懸浮培養



研究細胞、組織培養方式



3



光周期和光譜對植物生長的影響



研究植物生長微環境變化對植物生長的影響



4



植物生長激素用量對植物生長的影響



5



微量元素對植物生長的影響



6



水質對植物生長的影響



7



酸堿度對植物生長影響



8



組培無菌苗移栽



與微生物學進行交叉講解


(2)拓展型實驗課程

    拓展型實驗課程主要是通過植物組培實驗,研究植物生命活動的規律,進一步了解組培原理,或解決一個問題。實施過程中,體現學生的主體性、選擇性和合作性。

表4植物組培拓展型課程


序號



課題



課程目的



1



名貴花卉、中草藥的組織培養



選擇學生感興趣的、有觀賞價值或實用價值的植物



2



植物離體保存(常溫、低溫、超低溫)



研究植物生長微環境變化對植物生長的影響



3



草莓或櫻桃的脫病毒培養



掌握珍稀植物保種技術



4



香蕉轉入耐寒基因研究



將轉基因技術與植物組培技術相結合



5



磁場對煙草苗生長的影響



研究植物生長微環境變化對植物生長的影響



6



藥材、木材、建材的老化及使用壽命測試



將植物組培技術與檢測技術相結合



7



水體分析的BOD的測定


 


四、創新實踐活動


    基于生命的創新活動,決定了創新的質量。而基于生物應用技術環境下的學生創新活動,培養了帶有時代特征的創新思維品質。

    以應用為目的,引導學生進行創新實踐活動,在活動中讓更多學生學習專業的科學內容,引導學生培養專業興趣,進行專業的選擇,與大學教育相銜接;為大學培養有一定創新能力,有專業規劃并初步掌握一定專業技能與技術的杰出人才。

1、提高型課題

    針對全體學生開設的《生物技術實驗》這門課程,立足于學生的發展,精心選擇科學性、趣味性、實用性兼顧的實驗設計,通過在教師指導下的動手實踐,激發學生學習生命科學的興趣,鞏固課堂所學知識,完善生命科學知識體系結構,提高學生的科學素養。每次以實驗報告的形式記錄實驗過程和結果,學期末在全校范圍進行展示。在普及的同時,可以激發學生學習“生命科學”的興趣。也可以為學生今后的學習打下基礎。

2、社會實踐類課題

    通過選修拓展型課程的學習,結合學校組織的社會實踐活動,對生物學感興趣的學生組成興趣學習小組,自主設計研究課題,在老師的指導下實施并完成課題研究,并在全校進行匯報。

3、創新研究型類課題

    實驗室采取導師制的模式,而向在課題研究中表現優秀又對生物極為感興趣的學生,利用課余、周末、假期的時間,在教師的指導下,獨立進行自主課題研究,必要時請大學或研究所專家進行指導,為未來生命科學研究提供優秀的后備力量。進行課題的研究,必要時請大學專家進行指導。


五、案例與成果


水質對植物的影響研究及不同水質的BOD/COD檢測

    我們知道。因地域差異、地區水源的差異,不同的地方水質會有很大的差異,且因工業廢水的排放等原因,同一水域的水質也會有很大的差異。一般,井水中所含的硝酸鹽和鐵鹽成分較高,而城市水源中含有較高含量的鈉、氯化物或氟化物。在一些蓄水池中含有較高含量的肥料、農藥和鹽類物質。因此,不同的水質會對植物生長發育造成很大的差異影響,具體表現在:

1、影響種植介質的結構,阻礙介質的透氣性和透水性;

2、對植物的葉根系產生直接危害;

3、導致某種元素缺乏或過量;改變種植介質的pH值,降低植物對肥料的吸收能力,從而造成輕度或重度缺乏癥;

4、造成某種或多種微生物增加,導致病態生長等。

 

                             紫外分光光度計                                                                                                              人工氣候儀

    在高中生物課中學習了水對生命體征的重要性后,我校一個生物學習小組的同學對水質安全產生濃厚的興趣。在老師的指導下,在查閱一定的文獻資料后,利用學校實驗室的儀器人工氣候箱,酶標儀等,分別對自來水和純化水的水質進行檢測。利用BOD和COD這兩個水質安全檢測重要指標進行指導檢測。通過反復取樣,重復檢測制作變化曲線圖。同學們不僅可以熟練地使用多種高端檢測儀器,鍛煉了縝密的科學研究思維,還提高了學生的環境保護意識。


 不同取樣地BOD曲線                                                                                   同一河流BOD曲線


自來水進出口COD曲線

微生物的培養探究實驗

    微生物對人類最重要的影響之一是導致傳染病的流行。在人類疾病中有49.877%是由病毒引起。世界衛生組織公布資料顯示:傳染病的發病率和病死率在所有疾病中占據第一位。微生物導致人類疾病微生物的歷史,也就是人類與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預防和治療方面,人類取得了長足的進展,但是新現和再現的微生物感染還是不斷發生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療藥物。一些疾病的致病機制并不清楚。大量的廣譜抗生素的濫用造成了強大的選擇壓力,使許多菌株發生變異,導致耐藥性的產生,人類健康受到新的威脅。 

    在學習了微生物相關知識后,我校同學對微生物的存在進行討論,并在生物老師的指導下,利用微生物培養技術對實驗環境和人體表面的微生物進行培養、觀察。結果表明,微生物這種不可見生物,存在于生活中的方方面面,且種類繁多,菌落表現形式多樣,生命力頑強。同時,在對各個環境的微生物檢測的過程中,明顯地提高了學生的縝密的科研思維。

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