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生物选修内容如何学

来源:北京新东方中小学全科教育一对一高中生物组

作者:余浩源

  十二月底,临近期末,多数学校的高二年级和高三年级的学员现在应跟着老师学习或复习选修内容。选修内容包括选修一的发酵工程、微生物工程,选修三的基因工程、动植物细胞工程和胚胎工程,另外包含凝胶电泳、PCR、分子杂交技术、DNA粗提取和鉴定等技术和实验的介绍。我给学员授课时,学员普遍认为多数学校提供的教案、讲义非常细致,除了基因工程,整个选修内容的知识难度并不高,记忆量也不大,听懂没有问题。但记忆点却非常零碎,相对必修一更难以找到记忆逻辑,部分步骤或名称也比较拗口(例如:对氨基苯磺酸和N-1-萘基乙二胺盐酸盐)。

  选修内容明明已经降低了知识难度,为何多数学员还是在不断丢分?本应该是趣味满满贴近生活的知识内容,为何会让学生被迫回归低效的死记硬背学习法?

  在必修一、必修二和选择性必修教材中,我们介绍并解答了很多“是什么,为什么”的问题。例如细胞的亚显微结构中存在多种细胞器,每个细胞器分别有什么作用,而这些细胞器的又是通过内部所含的分子来发挥功能的,在提供合适的原材料以及能源物质时,激活相应分子的功能即可激活细胞器的功能。

  选修内容可以看作从知识结构走向知识应用的桥梁,在学员知道“是什么,为什么”的前提下,就可以去探究“有何应用前景,如何实现这个应用前景”的问题。选修一的知识贴近生活,人们直接得益于微生物生产的药品、食物和工业制品。选修三的知识注重高新技术,探索未知,赋予生物原本不存在的性状和能力为人类造福。学员往往知道某些生物或技术有哪些应用前景,但对如何实现这个前景多是“死记硬背”下来的。追本溯源,很多学员在新学这些知识时,可能就没有去想这些步骤的原理,或者,学员对三本必修教材的知识储备不足以进行符合要求的思考。

  学员在进行课下复习或课外补课时,可以从以下几点对选修知识进行优化:

  1. 必修一和选修同步学习。

  发酵工程和微生物工程基本可看作“培养微生物”的系列实验,发酵工程注重获得产物,而微生物工程倾向于无菌操作和获得优良菌种。至于动植物细胞工程,虽然培养基同样可以合并为碳源、氮源、水、无机盐和生长因子,但具体成分和培养环境又和微生物存在区别。培养某种微生物或细胞,首先需要了解该种细胞类型、同化作用类型、异化作用类型以及增殖方式,进而设计对应的培养基和培养环境。这些知识都是必修一内容,推荐在复习时尽可能去构建必修一和选修的知识联系,提升对知识的理解深度。当然,将必修二和基因工程联系在一起、生态模块和生态工程进行同步也是相似的学习方法。

  以此表格为例,通过代谢类型来辅助记忆发酵工程的操作细节,避免了通氧/密封等操作上的混淆。

  2. 熟悉原理,随时积累,随时反思。

  以果酒为例,取材上可以有去蒂留梗的葡萄和葡萄汁,葡萄可细分为去皮和不去皮;容器可以选发酵罐、玻璃瓶和塑料瓶;发酵前可以选择是否额外加入酵母菌种或额外加糖;发酵时间以及酒精浓度也不同。微生物基因工程表达载体的构建可以分为单标记单酶切、单标记双酶切、双标记单酶切和双标记双酶切等。很多内容在教材上并不涉及,完全依靠题目和老师的扩展,直接记忆或者一次性讲清全部细节及背后的原理肯定是不现实的,而且选修内容在试卷中占比甚少,技术也在随时更新,耗费大量精力实在是不划算。推荐遇到类似问题时以自己熟悉的步骤和原理为蓝本,通过必修内容熟悉操作上的差异可能导致的结果或效率差异,并及时记录和积累。

  如果我们已知做果酒时酵母菌来源于葡萄皮或葡萄梗,那么用葡萄汁发酵就推荐额外加入酵母菌以防在种间竞争中处于劣势;如果已知酒精对菌体有害,那么就可知道酵母菌最终也会因酒精积累而死,发酵时间再长,葡萄酒也不可能达到白酒的浓度;如果知道限制酶的操作原理,就了解合理的双酶切不会产生自身环化以及反接,进而省去一些筛选方法......这些方法的改进,都是在我们熟悉已知途径的原理上进行的,不论题目如何变化,我们都可快速理解这些新知识,进而扩展自己的知识面。

  3. 身体力行。

  发酵工程的操作相对简单,但在原料准备、腌制操作、容器选择、温度控制上都是帮助发酵菌取得竞争优势的细节,这些很多就是学员头疼的“零碎的知识点”。自己操作一次的体会远比纸上谈兵好得多,但出于卫生安全考虑,自己制作的发酵产物尽量不要吃,另外,考虑到时间问题,高三的学员不推荐此方法。

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