乐学、求索——北京市第二十四中学“大同生态”新型教学模式

 

一．         
创建理念

生命科学对人类的文化思想、伦理价值、社会经济等多方面产生着至深且巨的影响。在基础教育阶段普及生命科学，不仅利于科学素养的培养，而且能让学生在了解、探究生命奥秘的过程中，感悟生命的伟大珍贵，进而尊重生命、敬畏生命、热爱生命。

科学的发展离不开实验，实践性和应用性相结合的产物——生物实验室应运而生。北京市第二十四中生物实验室，依托川布兰得天独厚的专业力量，从课程设计、实验设计的构建等方面借鉴大学本科的生物实验课的教学经验，以灵活多变的学习环境，为学生提供多种学习模式，锻炼学生的多角度、多模式的思维能力，提高学生的综合分析和创新能力，结束“教师讲实验，学生听实验”的教学窘境，同时加强学生的“实战”能力，为高校优秀人才的培养、储备打下坚实基础。

二．         
基本建设

北京市第二十四中学的生物实验室建设是个系统工程，取名大同生物实践基地，由生物技术实验室、植物组织培养实验室、大同生态园和标本展厅构成。

 

1.     
生物技术实验室

特色：与传统的实验室相比，除了符合教学内容的需求外，师生活动空间明显扩大，便于分组及老师进行指导。侧面边台的设计也考虑到公用仪器的合理摆放。依托生物技术实验室这个新型教学平台，学校真正的实现了寓教于乐的素质教育。

配备PCR仪、DNA和蛋白质电泳系统、高速冷冻离心机和低速自动平衡离心机等设备仪器。配置齐全、高端、安全环保，可展开多种课内课外实验探究。

 图1 生物技术实验室

 图2 实验准备室

2.     
植物组织培养实验室

特色：是北京市第二十四中学乃至整个北京市的一大亮点。自建成以来，不仅作为大同生态园的苗木供应基地，还是学生进行能力拓展的科学天地。两届植物组培大赛的顺利开展，印证了实验室存在的意义；节日里教师收到学生自制植物礼品，也为实验室增添了浓浓的师生情谊。

配备立式高压蒸汽灭菌器、超净工作台、电子分析天平、光照培养架、智能植物培养系统等仪器设备，运用实验室提供的环境，开展创新实践活动，使学生掌握植物组织培养技术，懂得创新、“团队合作”的意义，真正做到学以致用、用以促学、学用相长。

 

图3 组培净化室

 图4植物培养室

    

 图5炼苗室                   

3.     
大同生态园

特色：是具有科技感的生态活动空间，彻底颠覆传统的实验室布局，仅利用有限的实验场地，打造一个安全、可控、全天全时段运行，涵盖环境控制、无土栽培、植物组培、生态、昆虫和水生动物培养等模块的生命科学实验环境。在设计上完美演绎现代创新型实验室的内涵，在运营上解决学校后顾之忧，为学校实现“施教于人，学有所用，培养创新实践型人才”提供最便捷高效的模式。

北京市第二十四中学
“大同生态园”于2013年正式落成，被中国农科院设施农业环境工程研究中心挂牌，作为校外“实验示范基地”。因其设施齐全，功能强大，不仅作为多种植物的繁育基地，更是学生进行能力拓展的实验基地。

 

 

图8植物无土栽培

 

 图9中国农科院研究中心挂牌

 图10学生进行选种播种操作

三．         
相关课程设计

北京市第二十四中学大同生物实践基地的建设，除了使学校在完成日常教学内容外，还可亲手种植蔬菜瓜果，在欢声笑语中领悟植物生长发育、矿质营养吸收、生态系统等科学知识。

1、生物技术实验室

除教学内容外，还增设“转基因植物培养”、“日常生活食材的安全检测”等理论与实验相结合的拓展型课程，给与学生必要的知识铺垫，使学生了解生命科学的最新进展，感受生命科学的发展、激发学生科技创新的热情。

表1生物技术实验室课程

2、植物组培实验室

课程目标

a、掌握植物组培的基本概念，关注植物组培技术在生产、生活中的应用。

b、初步掌握植物组培的基本操作，锻炼科学探究能力。

c、激发学生对自然的热爱及保护。

表2植物组培实验室课程

3、生物园地

生物园地是集成多模块、多元素的室内模拟生态圈，真正做到将大自然带入校园，搬进实验室。因此，该模块的课程设计就相对的比较多元化、丰富化，灵活性比较强。

表3生物园地课程

1、营养液使用前后物质检测 2、薄荷无土和有土栽培种植差异及精油含量测定 3、探究植物生长激素对生根和发芽的影响 4、光周期和光谱对植物生长的影响 5、植物开放性组培 6、植物标本书签的制作 7、中草药的种植活动

8、水质对植物白色花瓣的影响 9、植物营养成分和水分的运输途径 10、野外捕捉动物进行标本的制作 11、蚂蚁工厂讲解和制作 12、多种叶菜无土栽培 13、多种果菜无土栽培 14、小型生态系统构建

 

四．         
创新实践活动

将学生领进生命科学的大门后，如何让学生在运用生物技术开展活动的同时，能有所获、有所长，是生物教学的关键。根据学生的掌握程度、年级、课时长短、材料储备等情况，可展开形式多样的研究活动。

1、普及类。面向全体学生，利用基础课和拓展课，每周到实验室接受一次培训。根据实验课的特点，以小组的形式开展。以教师讲解、演示，学生操作、实践为主，并以实验报告的形式记录每次实验。对学生的评价重在学生的参与、跟踪记录学生实验的情感、态度和价值观的变化。学期末在学生自评、互评的基础上，教师根据三维目标给与量化评价和描述性评价。

2、提高类。面向部分学生，利用特色课，到实验室进行进一步的深入培训，培养兴趣，加深现代生命科学在各领域应用的认识，对相关工艺的掌握。培养和提高学生的创新意识和能力。

3、创新类。面向选择生物实验课题开展创新研究的学生，利用课余、周末、假期的时间，在教师的指导下进行课题的研究，必要时请大学专家进行指导。

五、案例与成果

*快乐的科学之旅——记我校科学课展示活动

2015年1月26日，我校举办了自主研发校本课程“科学课”的展示活动。4位教师带领学生们展示了内容交叉、风格迥异的3个不同主题。他们将严谨的科学知识融入到有趣的实验中，带学生愉快地迈进科学殿堂。贺念慧老师让学生认识能源危机的严重性，并通过植物种子吸水膨胀实验，启发大家寻找身边的清洁能源；刘畅、孔宁老师带学生测试身边物品的酸碱度，将生物检测知识应用于学生实际生活中；郭宇虹老师则通过教孩子们现场制作泡菜，展现了微生物学与人类不可分割的密切关系。

本次活动既展现了我校教师在校本课程成果验收形式上的创新，也鼓励了我校学生亲近科学、研究科学的热情与兴趣。

 

*自来水中的细菌从何而来

 “全国普查自来水合格率仅50%”、“自来水中含有避孕药”的新闻一再进入大众视野。我们可以不吃发霉大米，可以不喝毒牛奶，可以不选择地沟油烧烤，但是，水是生命之源，我们离不开水！

 

在城市中，供水公司采用管网供水，管网究竟会对水质造成什么影响呢?带着问题，白同学在老师的指导下通过查阅文献和咨询相关专家，发现了造成水中细菌滋生的原因。

首先，管网生锈：有铁锈，水变浊、有异味，重金属含量增加，对人体造成危害。锈蚀的管道内壁有结垢，滋生细菌。且某些锈蚀物会和氯反应、消耗氯，从而使余氯量不够杀灭细菌。

其次，水中存在大量不可培养的细菌：这些细菌处于不良生存环境如自来水氯化消毒后，可以进入非培养状态，用目前国标进行常规水质检查（培养的方法），不能使其生长繁殖，无法进行有效计数，但其仍具有代谢活性。处于活的非培养状态的细菌，进入人体后会在一定的条件下复苏，对人体健康造成危害。

 

白同学经过多次探究，采用活菌直接荧光计数法，用荧光染料和DNA抑制剂，在荧光显微镜下对水样中的细菌进行直接观察并计数。结果表明，采用荧光直接观察计数法可以有效地观察到水样中大量的不可培养状态的细菌。并完成课题报告《饮用水中受抑制且不可培养状态细菌的观察》。

*阿司匹林对植物开花凋谢作用的研究

培养基为植物提供营养，基本培养基能保证植物的生存与最低生理活动，但只有配合适当的外源激素才能绣导细胞分裂启动、愈伤组织生长以及根、芽的分化等合乎理想的变化。

 

杨同学在植物组培选修课的学习中，初步掌握了组培操作技能。了解组培基本程序后，她开始思考组培的一些原理，她认识到植物组培受到激素的影响，不同的激素对植物生长影响比较大。因此，指导教师建议她从日常生活的实用性和实际使用的便利性等因素上考虑，开展养花的课题，于是经过一系列资料的查询和市场调查，杨同学最终完成了《阿司匹林对植物开花凋谢作用的研究》课题。