朱莉老师和那些精灵古怪的女生
这段时间我在波士顿的哈德逊高中访学。哈德逊高中每天四节课,每节课90分钟。这两周每天的第一节课,我都去听高级基因课程,教师叫朱莉(Julie),韩裔。
上课后的第一件事是宣誓,然后是广播通知,讲今天的午饭吃什么。
教室里有六张实验桌,第一节课有9名学生过来上课:8名女生,1名男生。
高级基因课程是一门以实验为主的课程,整整一个学期就是做几个实验。这一周做基因重组和细菌转化实验,下周做果蝇杂交实验。今天,老师主要做些准备工作,和学生谈论有关实验的情况,以明确接下来要做的事情。
学生们总喜欢跟老师闲聊。
他们谈论上周音乐会上那位苏丹的黑人歌手,说亚洲人都很能干,而很多黑人不那么勤劳。
看到我,学生问朱莉:“你也是中国人吗?”朱莉说:“我是韩国人。”学生说:“都是人。”
他们跟朱莉讨论精子、卵子,谈论伴性遗传问题,谈论下周的果蝇杂交实验。女孩子们聊得火热,那名叫约翰(John)的男生却一言不发。
谈到交配的问题,女孩子们拿那名男生打趣:“这里有个John!”John一言不发,不过他的脸由白转红,一直红到耳根。
接下来她们跟朱莉老师谈论性的问题……那般自然而轻松。这些女孩子,她们可是哈德逊高中的尖子生啊。
谈着谈着,朱莉老师说:“打住”,学生立刻提出抗议:“你想说的时候我们跟你说,我们谈兴正浓的时候你让我们打住,这不公平。”
“做中学”
莉让我看她的实验室,堆满了瓶瓶罐罐。她说这里的课没有现成的结论,都要靠实验做出来。
设计并实施实验比记住结论要难得多,花费也很昂贵。他们跟麻省理工学院的实验室有很好的合作关系,下周的实验用品就是从那里买的,在那里有一层楼都是用来做果蝇实验的。
瓶瓶罐罐里面蓝色的是培养基,睡着果蝇的幼虫。学生要辨认雌果蝇和雄果蝇,记下果蝇眼睛的颜色(红眼或白眼)和翅膀的特征(灰翅或黑翅,长翅或残翅),然后让果蝇交配,看生下的小果蝇基因重组的情况,多少是像爸爸的,多少是像妈妈的,多少红眼的,多少白眼的……如果实验效果不理想那就明天再做,有时一个实验甚至持续好几周。
他们不着急。
测验、实验
今天,他们用pGLO质粒转化大肠杆菌,用CaCl2溶液做诱导剂,称为细菌转化实验。 做实验之前,先有个小测验。
朱莉首先要求所有学生把手机交上来,放在这个大盒子里,防止作弊。这个盒子是朱莉老师让学生在木工课上特别制作的。看,就是它。
小测验的题目,是朱莉现场写的,目的是看学生是否预习了实验要求。
实验准备测试(Starter Quiz):
1.实验的目的是什么?( What is the objective ofthe lab?)2.写出实验步骤。( Write out the procedure.)
3.你需要什么样的培养皿,每种需要几个?(What are the type of the plates youneed ? How many of each?)
4.pGLO是指什么?( What does the pGLO mean?)
女孩子们抗议说,问题太细了!朱莉老师却一脸淡定。
做完后交卷,实验开始。
首先要求准备好所需的东西:培养皿、培养基、试管、冰块、水、温度计、受体菌、pGLO质粒、转化液(CaCl2)……都整整齐齐地摆在每一张实验桌上。
老师发了实验步骤:
1.准备感受态细胞,在试管上编号。
2.在两个试管中各放入2.5ml转化液(CaCl2)。
3.将上述两试管于冰上放置几秒钟。
4.置于42度水浴加热。
……
学生们忙碌了起来。
小心翼翼地加入转化液(CaCl2);为了保证水温42度,一点点地加热水……那样一丝不苟,是科学的态度,让我这个习惯了“教”学的老师心生佩服。
这个实验,我们的很多高中生不会做。准备实验是精细、昂贵而且耗费时间的,我们总是忙着赶进度,忙着复习,我们没有时间慢慢来,我们也不会为此花那么多钱。
做完实验,清理桌子,一切都条理而规范。
你看,他们有时很松散,也爱玩,可是他们做事的时候,却是那般认真规范。在扔掉饮料杯的时候,那名女生先把杯子洗了一下,这个动作是那么熟悉——在我俄亥俄的住家弗吉尼亚家,所有瓶瓶罐罐都要洗净才回收的!环境教育已经内化到每个人的生活习惯中了。
接下来,学生们等待明天看实验结果,这种有期待的学习是多么幸福!
实验总结报告
第二天,盒子里的细菌培养很成功,学生惊呼,跟老师击掌,有个女生甚至跳起了舞!
这些女生学习好,长得漂亮,又多才多艺,她们可以肆无忌惮地调侃那个憨憨的男生,还可以跟亚裔的顶尖教师斗智斗勇……我开始羡慕那些四处飘扬着的青春了。
这节课学生分小组记录、总结实验结果,上交实验报告。实验总结报告的要求规范科学,令人对教师教学的专业素养肃然起敬。下面是实验报告的要求:
要求:把答案写在一张带横线的白纸上,第9题要重画四个培养皿和实验条件(Directions: Put allanswers on a separate white lined paper, for #9 redraw the fourplates and conditions )。细菌转化实验检测:(总分42分,除第9题8分外,其余每题2分) [Bacterial transformationlab test (42 total points,2pts each except for #9 which is8pts)]
1.怎样的细菌细胞是可用的?(What is meant by if a bacterial cell iscompetent?)
2.加转化液(CaCl2)的目的是什么?【What is the purpose ofthe transformation solution (CaCl2)】?
3.热击(生物学术语)的目的是什么,请解释。(What is the purpose of heatshocking? Explain.)
4.加LB培养基的目的是什么?[What was the purpose of the LB broth(Luria and Bertani)?]
5.什么是质粒?(What is a plasmid?)
6.什么是抗生素?(What is an antibiotic?)
7.如果质粒有氨苄青霉素抗性基因会发生什么?解释这个基因是如何起作用的。(What happens if thisplasmid has Ampicillin Resistant Gene? Explainhow this gene works?)
8.当有阿拉伯糖时,GFP基因为什么能表达为GFP蛋白质?请解释。(Why does the GFP geneexpress the GFP protein in the presence of Arabinose?Explain.)
9.在下面画出培养皿里预期的结果。(Draw the expected results in the Petridishes below.)
a.画出应有的实验现象! (Draw what should have happened!)
b.在每个培养皿对应的栏目下面,解释为什么会出现这样的结果。(Below each Petri dish, explain whythese results should have occurred.)
加质粒、LB培养基、氨苄青霉素(+plasmid LB/amp) | 加质粒、LB培养基、氨苄青霉素、阿拉伯糖( +plasmidLB/amp/ara) | 不加质粒、加LB培养基和氨苄青霉素( -plasmidLB/amp) | 不加质粒、加LB培养基( -plasmid LB) |
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10.BLA基因的功能是什么?(What is the function of the BLAgene?)
11.在第9题的表中,如果在添加质粒、LB培养基、氨苄青霉素的培养皿中和添加质粒、LB培养基、氨苄青霉素、阿拉伯糖的培养皿中没有长出菌落,可能的解释有哪些?后面两个培养皿呢?(Whatare some plausible explanations for if you had no growth in the+plasmid plates LB/amp and +plasmid LB/amp/ara? The last two plateson the table on question 9?)12.如果除了最后一个只有质粒的LB培养基的培养皿长了菌落,其余的都没长,可能的解释是什么?( What aresome plausible explanations for : if you had no growth on any ofthe plates except for the last plate-plasmid LB?)
13.不加质粒只加LB培养基的培养皿的目的是什么?(What was the purpose of the-plasmid LB plate?)
14.不加质粒只加LB培养基和氨苄青霉素的培养皿的目的是什么?(What was the purpose ofthe -plasmid LB/amp plate?)
15.加质粒、LB培养基和氨苄青霉素的培养皿的目的是什么?(What was the purpose of the+plasmid LB/amp plate?)
16.加质粒、LB培养基、氨苄青霉素和阿拉伯糖的培养皿的目的是什么?(What was the purposeof the +plasmid LB/amp/ara plate?)
17.pGLO质粒包括什么结构?(What does the pGLO plasmidcontain?)
18.通常阿拉伯糖C基因的功能是什么?本实验中在pGLO质粒中呢?(What is the function ofthe araC gene normally and now in this pGLO plasmid?) 我拍下了一名学生的实验报告,把实验报告还给那名女生并说了句“谢谢”,她用中文回了句“不用谢”,这让我吃惊。我问:“你会说中文?”她说:“我的前男友是中国人。”
看到女孩子们总是谈笑,朱莉不断地说“打住”。
朱莉问我知不知道“dilly dally”,我说不知道。女孩子们一起给我解释,说是开着车四处逛,什么也不做,慢吞吞。我问:“是做白日梦或者浪费时间的意思吗?”她们说:“Yeah !You got it! (你说对了)”
朱莉用这个词的意思是批评学生松散。亚洲人喜欢转弯抹角,可这些女孩子却装作不懂,依然谈笑风生。
朱莉拿出印有有毒标志的袋子,让学生把那些实验用品放在袋子里,密封,然后洗手。离下课还有十分钟,一名女生弹起了吉他,另外两名女生唱起了歌,所有的人都停下来静听。天籁之音!
果蝇杂交实验
从这一周开始,他们做果蝇杂交实验,这个实验要持续一个月的时间。 今天是果蝇实验的开始,观察果蝇眼睛的颜色(红眼或白眼),翅膀发育的情况(长翅或残翅)。在这个小瓶子中,随着生长,果蝇会不断向上爬,当爬到瓶子的顶端时,就变成成年的果蝇了。只要打开瓶子,它们就能展翅飞翔了。
女孩子们告诉我,大尾巴的是雌果蝇,尾巴黑而且小的是雄果蝇,肚子大的是怀孕的果蝇……
他们要让不同眼色和翅膀的雌雄果蝇交配,观察后代的眼色,然后让第二代中不同眼色的雌雄果蝇杂交,观察第三代果蝇眼睛颜色、翅膀的形状比率,以找出遗传的规律。
其中一项技术活是把十几天前开始培养的成年果蝇放入新瓶子中,让第二代杂交。当女孩子们成功地把成年雌雄果蝇放入另一个瓶子的时候,她们开心地跟我击了一下掌。
我问了一个很傻的问题:这符合伦理学吗?朱莉老师认为我很幽默,我们禁不住哈哈大笑。
关于考试
两周以来,我发现女孩子们之间相处很融洽。学习拔尖的是她们,多才多艺的是她们,爱漂亮善打扮的是她们,活泼开朗的是她们,落落大方彬彬有礼的是她们,不停地向老师提问的是她们,严谨的是她们,喜欢闲聊和消磨时间的还是她们。
今天她们谈论SAT考试,因为她们明年毕业。
朱莉老师问我:“你们怎么升大学?”我说:“我们通过三天的高考来决定上什么大学。”
她们很吃惊。
一名女生问我:“你通过了三天的考试吗?”我说是的,她过来跟我击掌。她常在班上做舞蹈动作,一脸阳光,是一名特聪明活泼的女孩。
今天又考试,是关于昨天的实验。
考试期间有学生提问,老师很酷地说:“只管做。”学生做题的过程中,老师在准备实验,声音很响,有学生提出抗议,老师依然我行我素。空气里传来隔壁班化学试剂的味道,化学老师说话的声音也很快很高,大家都无可奈何地笑了。
考试期间,女孩子们谈约男孩子的问题(因为还有一两个月就是高三的毕业舞会),谈学校的主流体育项目,谈论那些体育特别棒的男生和学校音乐会上的摇滚歌手,谈各自比较谈得来的男朋友……朱莉老师说:“打住,他们只是人(Theyare just people)。”有个女生说:“但他们是超人!(But they are superpeople!)”
过不了一两分钟,女生们又开始谈笑,只有那名男生John,坐在最前排的角落里,一声不响地答着题。
愚人节的大雪和豌豆杂交实验
今天是4月1日,愚人节。落雪纷纷,天地一片苍茫。
当天气不好时,电视上的早间新闻会统一发布放假通知,可是今天没有。路上,司机贝蒂说:“可怜的孩子们,可能都以为今天不上学呢。”
可对我来说,情况就不同了。今天是我在哈德逊高中的最后一天,世界文化课的展示,高级基因课的实验,愚人节……我都不想错过。
来到高级基因课程教室,已经上课五分钟了,只来了三名学生,其中就有沉默的约翰。
女孩子们告诉我,除了他们三个,其他学生和老师都还没来,都是雪天惹的祸。
师生陆陆续续地来了。学生两星期前种的豌豆苗已经长成了小丛林。种的时候是一样的种子,长出来的豌豆苗的茎却有紫色的,绿色的,还有少数白色的。这个实验是关于性状表现的显隐性比例和白化苗概率的研究。
今天的任务是分组数出所有豌豆苗的数量,看有多少是紫色茎,有多少是绿色茎,有多少是白色茎,然后在黑板上汇总,算出比率。
整整一节课,就是数出结果,把结果在黑板上汇总。每个小组都做得一丝不苟。提前完成了的女孩在跟老师交流。
最后结果:共有559棵豌豆苗,有365棵是紫色茎,191棵是绿色茎,3棵白化苗。
美国的科学教育是围绕着实验展开的,他们会给予学生充分的时间,让学生去一点一点地体验、积累、建构,所以美国学生动手、操作、记录、做出解释的能力很强。像基因重组,我们会让学生知道当温度骤变、化学环境变化或者宇宙射线影响时,基因就可能重组。可是在这里老师要准备那么多实验用品,让学生提出假设,精心地设计实验,一丝不苟地通过实验探究出结论,我们三分钟“讲完”的结论他们居然要做一个月的时间。
老师不必赶进度,不必为讲不完某些知识而被认为效率低,这恰恰应了那句“少即是多”的教育哲理,也启发我们思考这样一个问题:“什么样的学习最有效?”是灌输知识、重复的练习更有效,还是一步一个脚印地建构起自己探究、解决实际问题的能力体系更为有效呢?
生命科学,在“玩”中学,在“做”中学。