开启心灵之美，探寻生命之美

 

——北京第一零九中学引领寻美教学之路

一、创建理念

 

    作为21世纪世界科学发展的前沿学科，生命科学不可避免的成为创新教育主阵地，而创新也是生命科学教育的一个永恒主题。从灌输式、封闭式、应试式的教学方式向开放式、启发式、互动式的教学方式转变，敞开心灵，探究生命科学的奥秘。

    北京一零九中学的教育以“创新”为突破口，以“发现生命的美”为动力，发展“以学生为主体，以教师为主导”的教学方式，真正把提高学生素质、促进学生健康成长作为教师工作的出发点和落脚点，促进学生主动地、生动活泼地发展，勇于开拓，扎实工作。激发学生带着审美的视角，发现学习中的美，以一颗爱美之心探究生命科学的美。

 

 二、基本建设

 

    依托“北京市开放重点实验室”项目应用而生的生物实验室，川布兰生物精心设计配备了高端的实验设备和前沿的科学实验内容，与学校半个世纪以来秉承的“致力发展、不断革新、融合先进教学经验、注重特色化教学”的办学理念完美契合。生物实验室的建成为师生打开了“分子生物学实验”的神秘之门、“荧光定量PCR”实验的顺利进行，使一零九中学成为众多高中学校中的一颗耀眼明星。

    北京第一零九中学的生物实验室建设是由分子生物学实验室、植物组织培养实验室构成。

1.分子生物学实验室

    配备智能食品安全快速检测系统、荧光定量PCR仪、酶标仪、核酸蛋白检测仪、实时电泳观察仪、全温振荡培养箱、超声波破碎仪及萃取仪等等设备仪器。配置齐全、高端、安全环保，可展开多种课内课外实验探究。依托分子生物学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。

 

图1分子生物学实验室

图4 显微观察室

2. 植物组织培养实验室

    配备人工气候箱、超净工作台、光照培养架、小型无土栽培系统、超纯水系统等仪器设备，运用实验室提供的环境，展开创新实践活动，培养学生组培技术，真正做到“研究、探索、实践”相结合。让学生经历和体验系统、完整的科学学习方法，感受到科学研究的魅力，从而培养学生优秀的思维品质，提高科学与创新素养。

图5 实验准备室

图6组培净化室

图7组织培养室   

 

三、相关课程设计

 

    北京第一零九中学生物实验室的建设，使学生在完成教学内容外，还可体验最新的科研技术——荧光定量PCR，探究生物组成等科学知识。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。

1、分子生物学实验室

（1）基础型实验课程

    基础型实验课程着眼于学生基本素质的形成和发展，在基础实验过程（高中生物必修、选修）中提高学生生命科学实验有关的技能。学生能完成较复杂的观察、测定、验证等试验，初步学会设计实验的基本方法。

    在基础型实验课程的基础上，教师通过改进、完善、拓展、设计一些实验，使学生在现有的基础上有所提高。

表1提高型实验课程

 

（2）拓展型实验课程

    拓展型实验课程着眼于培养、激发学生对科学的兴趣爱好，体现科学知识的扩展、延伸与综合能力的深入发展，开发学生的潜能。教师根据学校自身的条件优势，在利用先进仪器的同时，开设多元化的拓展型实验课，根据学生的个人爱好、个人兴趣点进行选修。

表2 拓展型实验课程

序号	课题	课程目的
1	感受态细胞制备	了解细胞学，掌握细胞融合原理；
2	观察生物切片、生物细胞、细菌以及流质沉淀等的观察和研究	掌握人工气候仪的正确操作； 熟练掌握显微技术及显微镜的正确操作；
3	酸奶中乳酸菌的分离与计数
4	食品（水产品）质量安全快速检测	深入学习各种检测技术； 了解食品安全的重要性；
5	使用调味料中谷氨酸钠含量测定
6	蔬菜农药残留及有害物质检测
7	抗衰老葡萄酒或果酱的制作	普及发酵知识及微生物知识，为大学细化学习打下坚实的基础
8	口香糖（嚼过）和烟头DNA的提取鉴定	扩展、延伸PCR技术及实际应用
9	血斑、唾液斑DNA提取鉴定
10	分子杂交实验	扩展深化分子杂交知识
11	薄荷精油手工皂的制作	扩展、延伸实验结果，激励学生创新意识
12	玫瑰精油唇膏的制作

 

2、植物组织培养实验室

（1）基础型实验课程

    让学生在掌握植物组培的基本概念、操作的同时，能了解植物组培技术在生产、生活中的应用。同时使学生具有一定的科学探究和实践能力，养成科学思维的习惯。激发学生对自然的热爱及保护。

    在初步了解植物组织培养技术基础上，教师通过增加、拓展、设计一些实验，使学生在现有掌握的基础上更深入的了解，开发学生的探究精神。

表3植物提高型课程

（2）拓展型实验课程

    拓展型实验课程主要是通过植物组培实验，研究植物生命活动的规律，进一步了解组培原理，或解决一个问题。实施过程中，体现学生的主体性、选择性和合作性。

表4植物组培拓展型课程

 

 

四、创新实践活动

 

    基于生命的创新活动，决定了创新的质量。而基于生物应用技术环境下的学生创新活动，培养了带有时代特征的创新思维品质。

    以应用为目的，引导学生进行创新实践活动，在活动中让更多学生学习专业的科学内容，引导学生培养专业兴趣，进行专业的选择，与大学教育相衔接；为大学培养有一定创新能力，有专业规划并初步掌握一定专业技能与技术的杰出人才。

1、提高型课题

    针对全体学生开设的《生物技术实验》这门课程，立足于学生的发展，精心选择科学性、趣味性、实用性兼顾的实验设计，通过在教师指导下的动手实践，激发学生学习生命科学的兴趣，巩固课堂所学知识，完善生命科学知识体系结构，提高学生的科学素养。每次以实验报告的形式记录实验过程和结果，学期末在全校范围进行展示。在普及的同时，可以激发学生学习“生命科学”的兴趣。也可以为学生今后的学习打下基础。

2、社会实践类课题

    通过选修拓展型课程的学习，结合学校组织的社会实践活动，对生物学感兴趣的学生组成兴趣学习小组，自主设计研究课题，在老师的指导下实施并完成课题研究，并在全校进行汇报。

3、创新研究型类课题

    实验室采取导师制的模式，而向在课题研究中表现优秀又对生物极为感兴趣的学生，利用课余、周末、假期的时间，在教师的指导下，独立进行自主课题研究，必要时请大学或研究所专家进行指导，为未来生命科学研究提供优秀的后备力量。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

 

水质对植物的影响研究及不同水质的BOD/COD检测

    我们知道。因地域差异、地区水源的差异，不同的地方水质会有很大的差异，且因工业废水的排放等原因，同一水域的水质也会有很大的差异。一般，井水中所含的硝酸盐和铁盐成分较高，而城市水源中含有较高含量的钠、氯化物或氟化物。在一些蓄水池中含有较高含量的肥料、农药和盐类物质。因此，不同的水质会对植物生长发育造成很大的差异影响，具体表现在：

1、影响种植介质的结构，阻碍介质的透气性和透水性；

2、对植物的叶根系产生直接危害；

3、导致某种元素缺乏或过量；改变种植介质的pH值，降低植物对肥料的吸收能力，从而造成轻度或重度缺乏症；

4、造成某种或多种微生物增加，导致病态生长等。

 

                             紫外分光光度计                                                                                                              人工气候仪

    在高中生物课中学习了水对生命体征的重要性后，我校一个生物学习小组的同学对水质安全产生浓厚的兴趣。在老师的指导下，在查阅一定的文献资料后，利用学校实验室的仪器人工气候箱，酶标仪等，分别对自来水和纯化水的水质进行检测。利用BOD和COD这两个水质安全检测重要指标进行指导检测。通过反复取样，重复检测制作变化曲线图。同学们不仅可以熟练地使用多种高端检测仪器，锻炼了缜密的科学研究思维，还提高了学生的环境保护意识。

 

 不同取样地BOD曲线                                                                                   同一河流BOD曲线

 

自来水进出口COD曲线

微生物的培养探究实验

    微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有49.877%是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病微生物的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。 

 

    在学习了微生物相关知识后，我校同学对微生物的存在进行讨论，并在生物老师的指导下，利用微生物培养技术对实验环境和人体表面的微生物进行培养、观察。结果表明，微生物这种不可见生物，存在于生活中的方方面面，且种类繁多，菌落表现形式多样，生命力顽强。同时，在对各个环境的微生物检测的过程中，明显地提高了学生的缜密的科研思维。