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反思我區10年來的初中生物學教學,在實施課改的教學實踐中,對課程標準理念和精神的解讀,初中生物學教師一直在研讀著、實踐著。但在細化分解課程標準、有效落實課程目標上,研究得不夠,達成度不高。在課堂觀察和與教師的研討中獲知,教師們的困惑主要有兩類:一類困惑源自沒有正確理解“目標”的含義與意義。“目標”應是“看得見的靶心”,即預期的學習結果,課程標準中的目標相對來說比較概括、抽象,對教師而言,許多目標是“看不見的靶心”,故需要教師像專家一樣地思考,通過分解使之成為“看得見的靶心”,即成為清晰的、可檢測的學習結果,這才是課程標準分解的目的。另一類困惑源自沒有正確理解“課程標準分解”的含義與意義。課程標準分解旨在使后續的教學更有方向感,也便于一以貫之地教學,即課程標準、教材處理、教學與評價的一致性。用最通俗的話說,身為教師應該清楚:我要把學生帶到哪里?(先要明確學習目標)怎么知道已經把學生帶到了那里?(考慮如何作出評價)我怎樣把學生帶到那里?(通過怎樣的教學準備和教學活動實施來達成目標)
義務教育生物學課程標準(2011年版)在第四部分的教學建議中指出:“生物學課程目標涵蓋的生物學知識、能力以及情感態度與價值觀等方面的基本要求,是要通過每節課或每項活動來逐步完成的。在制訂每節課(或活動)的教學目標時,要充分考慮課程目標的體現和貫徹。同時,根據不同的教學內容,在制訂教學目標時其側重點也應該有所不同。”教學目標是課程目標在教學中的具體體現,是生物學教學的出發點和歸宿,教學目標的設計是教學設計的一項十分重要的任務。全面體現科學素養的三維目標,教師應根據具體教學內容的特點和學生的實際來確定,切忌生硬照搬,防止教學目標的制訂流于形式;應關注學生的學習過程和學習活動,使單元或課時教學目標的設計具有更強的指向性。可見,分解課程標準為具體的學習目標是基于課程標準的教學實踐的重要內容。因而,在結合新版課程標準的頒布而開展的教師培訓中,筆者把引導教師學會分解課程標準作為新版初中生物學課程標準教師培訓的首選內容。
通過培訓,讓教師掌握課程標準分解的技能。課程標準分解的技術,可以用這四句話來概括:① 用具體可描述的知識性名詞呈現籠統的整體知識。如“通過觀察和閱讀課本材料及其他材料,能舉例說明動物的運動依賴于一定的結構。”,說明是用簡明扼要的語言,把事物的實際情況,恰如其分地表述出來。說明方式有:舉例子、列數字、作比較、分類別、打比方、下定義、作詮釋、畫圖表等。在課程標準分解時就要用具體可描述的知識性名詞來呈現。② 用外顯的可觀察的行為動詞,呈現認知心理動詞。在義務教育生物學課程標準(2011年版)中,有一些認知心理動詞,像“了解、理解、應用”,這些詞語不可觀察、測量,沒有具體的程度標準,這就需要分解或解析認知心理動詞,用外顯的、可觀察的行為動詞來呈現。例如:可以把“了解”分解為“說出、識別、列出、列舉、舉例說出、描述”等行為動詞。③ 用與行為動詞相匹配的行為條件呈現教學活動。行為條件是指影響學生產生學習結果的特定的限制或范圍等,教師應結合學情(學生狀況、學校條件等)來確定行為條件。如“觀察實驗”“借助表格”“閱讀課文”“觀察多媒體演示”等。初中生物學課堂上認知條件主要有三種:一是教師的講解、指導、提供材料、利用多媒體創設情境等;二是自主學習,主要指閱讀課文,觀察圖片與實驗、課外探究等;三是交互學習,如小組討論、合作探究、師生對話等。④ 用先于教學活動的評估任務去驗收目標達成的情況。要讓學生做到哪一步?準確無誤嗎?怎樣評估檢查?教師都要做到心中有數,這樣,課堂上學習目標的落實、達成度才會比較高。
通過培訓,要讓教師掌握課程標準分解的程序。課程標準分解的程序比較復雜,培訓中通過“描述種子萌發的條件和過程”這一課程標準內容的分解過程,引導教師掌握課程標準分解的具體步驟。這些步驟通常包括:① 尋找關鍵詞。從一條課程標準中找出行為動詞和這些動詞所指向的核心概念(名詞),或修飾它們的形容詞、副詞等修飾詞和規定性條件,作為關鍵詞,并予以分類。如“描述種子萌發的條件和過程”的動詞是描述、說出,動詞指向的核心概念是“(種子的)結構、(種子萌發需要的)外界條件、(種子萌發的)過程”,它們都是這一標準的關鍵詞。② 擴展或剖析關鍵詞。將上述關鍵詞予以擴展或剖析,如上述內容標準中的關鍵詞剖析:種子的結構――植物種子基本一致的結構、植物種子形態結構上的差異;種子萌發需要的條件――種子萌發的必要條件、種子萌發的外界條件;種子萌發的過程――萌發過程中胚各部分的變化。描述――說出、敘述。③ 形成剖析圖(圖1)。④ 敘寫學習目標。
在培訓中再通過一個范例呈現,讓教師鞏固分解課程標準的技能和步驟。
例:說明單細胞生物可以獨立完成生命活動(課程標準表述)。
① 尋找關鍵詞。
其中行為動詞為說明,行為動詞所指向的核心概念是單細胞生物生命活動。
② 擴展和剖析核心概念。
單細胞生物:單細胞生物的常見種類和分布,草履蟲是常見的單細胞生物。
生命活動:運動、取食與消化、排泄、呼吸、生殖、對環境變化的反應等。
③ 擴展和剖析行為動詞。
說明:說出,識別,概述,探究(表1)。
④ 確定行為條件(表2)。
⑤ 確定行為程度(表3)。
⑥ 寫出學習目標。
(1) 閱讀課本能說出單細胞生物的種類和分布,單細胞生物生命結構的特點;
(2) 觀察草履蟲的形態結構圖,識別草履蟲的形態結構,重點是與運動、消化、呼吸、排泄等生命活動相關的結構名稱;
(3) 在閱讀和分析的基礎上,概述草履蟲的運動、取食與消化、排泄、呼吸、生殖和對環境變化的反應等生命活動,說出單細胞生物可以獨立完成生命活動的特點;
1 教學目標及重難點的確立
“草履蟲對外界刺激的反應”是蘇教版初中生物學七年級上冊第二單元“生物體的結構層次”第四章“生物體的組成”第一節“單細胞生物”中一個重要概念,也是一個重要的探究活動。作為七年級上冊生物課本中學生學習科學探究的一般方法后正式遇到的第二個探究實驗,該實驗的實踐不僅可以激發學生的探究興趣,還可以鞏固與提升學生的探究能力。“探究草履蟲對外界刺激的反應”以學生認識單細胞生物可以獨立完成生命活動為基礎,是學生解釋生物體生命活動現象和舉例說出生物體生命活動特征的實例,為學生建構“細胞是生命活動的基本單位”這一重要概念提供了依據。在分析《義務教育生物學課程標準(2011版)》和《生物學》教材后,筆者將本探究實驗的教學目標以及重、難點確立如下。
1.1 教學目標
知識目標:舉例說出單細胞生物對外界刺激能產生的反應。
能力目標:運用科學探究的一般方法,探究草履蟲對外界刺激的反應;使用顯微鏡觀察草履蟲對外界刺激的反應。
情感、態度與價值觀目標:參與觀察、探究、討論,體驗探究的樂趣,形成嚴謹的科學態度。
1.2 教學重點
① 舉例說出單細胞生物對外界刺激能產生的反應;② 運用科學探究的一般方法,探究草履蟲對外界刺激的反應。
1.3 教學難點
運用科學探究的一般方法,探究草履蟲對外界刺激的反應。
2 學情分析及設計理念
由于單細胞生物個體微小,用肉眼不易觀察。在探究草履蟲對外界刺激的反應活動中,需要學生制定探究計劃,由于學生已有了科學探究的基礎,但是仍然處于初步掌握階段,因此,教師在進行教學過程中要善于一步步設疑,引導學生制定出草履蟲對外界刺激可能產生反應的實驗方案,幫助學生實施方案并分析實驗結果,得出實驗結論。實驗中教師讓學生直觀感受草履蟲對外界刺激的反應,幫助學生理解單細胞生物對環境變化的反應。探究時要借助顯微鏡觀察,由于學生使用顯微鏡不夠熟練,所以需要教師適時指導,并提倡加強學生之間的合作。
本實驗是依據《義務教育生物學課程標準(2011版)》中“倡導學生主動地獲取生物學科學知識,體驗科學過程,形成一定的科學探究能力和科學態度與價值觀”的理念而設計,由于理解科學探究和科學探究能力的形成需要學生親歷探究性學習過程,因此采用問題解決法和探究實驗法,通過教師的引導,讓學生進行合作學習、自主探究、完成實驗,學生通過質疑、嘗試、摸索、探究、實踐、分析等一系列的思維與活動過程,體驗科學探究的過程。
3 教學過程與策略
3.1 準備教學,親自實踐
本實驗是一個探究性實驗。在備課過程中,教師應進行預實驗,實踐在前,杜絕紙上談兵,親自嘗試與體驗探究草履蟲對外界刺激的反應的實驗。在預實驗過程中,首先要采集和培養好草履蟲,牛肉汁或稻草培養液可作為培養草履蟲的材料。溫度較低時,可將裝有草履蟲培養液的容器放入恒溫箱培養。在嘗試探究草履蟲對外界刺激的反應過程中,選擇了食鹽、糖、牛肉汁三種刺激物。經過實驗,筆者發現草履蟲對糖、牛肉汁的趨向性不是很明顯,而食鹽一旦放入載玻片上培養液的一側,兩滴培養液中的草履蟲會因濃度過高而死亡。經過多次嘗試后,筆者發現選擇生理鹽水代替食鹽作為刺激物,既能刺激草履蟲,又不會傷害到草履蟲,而且對生理鹽水的刺激,草履蟲會避開,實驗效果較明顯。
3.2 創設情境,激發興趣
為了能激發學生的探究興趣,教師需創設一個能引發學生主動思考、質疑、探索的教學情境。以學生曾經做過的探究實驗的對象――“鼠婦”受到光或者觸碰的刺激蜷縮成球的圖片引出生物能對刺激作出一定的反應的生命現象,設置由一個細胞構成的單細胞生物能否對刺激作出反應的疑問,激發學生的求知欲。
3.3 回憶方法,作出假設
想要知道單細胞生物能否對外界刺激作出反應,需要借助科學探究的一般方法,教師引導學生回顧科學探究一般方法的步驟:提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達和交流。在提出“單細胞生物能對外界刺激作出反應嗎”的探究問題后,進一步引導學生作出合理的假設。假設并不是無端的猜測,而是對問題合理的解釋,所以在引導學生作出假設的過程中,要充分了解學生的想法。教師通過提問“草履蟲可能對哪些外界刺激作出反應呢?”或者“你想給草履蟲提供什么外界刺激呢”,讓學生主動、大膽地說出自己的猜想。學生在學習過“生態因素”概念的基礎上,可以提出很多的猜想,比如有的學生可能會提出“光”,有的學生可能會提出“溫度”,有的甚至會提出“酒精、醋”……教師要及時肯定并鼓勵學生大膽地將自己的猜想應用于課外探究。
教師出示課堂上給學生準備的刺激物――生理鹽水,解釋使用生理鹽水作為刺激物的原因,引導學生就生理鹽水作為刺激物作出假設。由于有了具體的刺激物,學生作出假設的難度也降低了,可以作出“草履蟲會趨向生理鹽水”或者“草履蟲會避開生理鹽水”的假設,為下一步制定實驗計劃提供了具體的材料,也讓實驗設計更有針對性。
3.4 依據原則,制定計劃
科學探究過程中,設計實驗應依據三個原則:對照實驗原則、單一變量原則和科學性原則。這三個原則是學生設計實驗的前提。教師友情提醒學生明確該對照實驗的實驗變量――生理鹽水,變量不同,其他條件都要相同。教師將探究實驗推薦器材呈現給學生:草履蟲培養液、載玻片、蓋玻片、滴管、顯微鏡等,這些是課本中原本提供的實驗器材,教師根據實驗需要,增加兩個器材:生理鹽水、牙簽。然后學生以4人一小組的合作探究形式,借助于課本中草履蟲對外界刺激反應的實驗設計參考圖(圖1),制定出小組的實驗計劃,并將實驗方案寫在學案上。
在小組討論過程中,由于課本中并沒有詳細地用文字的方式提出實驗設計建議,只有一幅實驗參考圖,所以學生對于材料的選擇和使用、對照實驗的設置以及圖示理解的能力欠缺,可能會有“丈二和尚摸不著頭腦”的瓶頸期,比如為什么要滴兩滴草履蟲培養液?生理鹽水到底滴一側還是兩側都要滴?牙簽用來干什么的?中間的通道有什么作用?小組進行思考交流的過程中,教師可以巡視了解各個小組的合作情況和商討結果,有針對性地并適時地提出指導建議。小組討論結束后,教師選取一些代表性小組在全班匯報制定的實驗計劃,依據他們匯報的結果及時進行點評,并可鼓勵其他小組針對匯報組提出疑問,讓匯報組進行解答。最終,各小組在小組討論、全班交流的基礎上完善各自的實驗方案,并為實施計劃做準備。
3.5 實施計劃,得出結論
實驗方案是實施計劃的依據,在制定好實驗方案的基礎上,小組的合作探究有了重要的依據。以2人一小組的形式,按照計劃,實施實驗,教師要求學生細心操作,細致觀察,秉持嚴謹的科學態度,實事求是地記錄結果,并建議多次重復實驗,比較觀察得到的現象和結果是否一致。教師在學生實驗的過程中,巡視、指導,善于發現各組學生實驗中的優點與不足,在學生完成實驗后,由“觀察到什么現象”的問題,以“看誰描述地最清楚”激發競爭的意識,開始組織學生交流、分享小組的探究成果。
通過小組競相交流,大部分小組的實驗結果與預期相吻合或接近。學生觀察到“草履蟲會避開生理鹽水”的現象,由此可得出“單細胞生物能對外界刺激作出反應”的結論。
3.6 分析個案,倡導拓展
全班以2人一小組為單位的探究實驗小組,進行探究后未必都能成功,教師要鼓勵學生實事求是,勇于交流,大膽說出自己所觀察到的實驗現象。教師通過巡視,發現個別小組實驗的不足,“某些小組探究的結果與我們預期的有差距,請該小組的同學來說說他們如何進行操作的吧,看一看我們其他小組的同學能不能幫助他們分析一下,是什么原因導致失敗呢?”教師以這樣的表述,鼓勵學生交流互助,不要因為失敗而喪失信心,及時發現問題,揚長避短,為今后的探究活動積累經驗的同時也提升自己的探究能力。
其實草履蟲不僅可以避開有害刺激,也能趨向有利刺激。由于課堂探究的時間和場地是有限的,而課外探究的平臺是教師通過努力可以為學生搭建的。學生可以以個人或者小組的形式嘗試課外探究,不僅可以嘗試不同的刺激物對草履蟲的刺激,也可以觀察到有利的刺激會使草履蟲趨向。生物教師可以與實驗員做好溝通,約定時間和場地,提供實驗器具和材料,鼓勵學生積極參與,倡導學生課外拓展。
4 教學設計優點與創新
4.1 設計優點
《義務教育生物學課程標準(2011版)》明確提出科學探究是學生積極主動地獲取生物科學知識、領悟科學研究方法而進行的探究活動。教師應積極提供機會讓學生親自嘗試與實踐,并將科學探究的內容盡可能滲透到各主題內容的教學活動中。教師在引導學生參與科學探究活動時,不僅應讓學生參加科學探究的某些方面的活動,也應該注意讓學生有機會參與若干完整的探究活動。在本實驗設計中,在引導學生探究前,教師親自實踐,認真進行預實驗,通過預實驗,將探究實驗中所可能出現的問題及時發現并采取措施解決,從而選取合理的實驗材料,節約課堂時間,有效地引導、組織學生進行探究活動;在引導學生制定探究方案過程中,教師步步設疑,及時引導,點到為止;在教學中教師不包辦代替,激發學生思考,發揮其主體性,鼓勵學生大膽想、大膽說;以小組合作形式,以全班交流形式,進行師生互動的同時,進行生生互動;并倡導學生進行課外探究,以課堂的探究方法為例,舉一反三,將探究草履蟲對外界刺激作出反應的探究活動進行地更加完整。
【關鍵詞】高中生物;細胞;功能;結構
相信大家對于生物都不陌生,因為生物與人們的生活息息相關,人本身就是一種動物,存在于生物研究的領域,生物從最為基本的結構,最基礎的生命物質細胞開始研究,讓人們清楚的了解現在的世界上的生命組成的物質,更加透徹的了解自己,了解世界,這就是生物的學習存在的意義。
生命之中充滿無窮的奧秘,而生物的探索就為我們大家揭開了這些神秘的面紗,讓我們能夠看清生命的本質,了解花草樹木,魚蟲,甚至是人類生命的意義。人是由無數個分工明確的細胞組成的,這些細胞無時無刻不在為人類的活動而運轉,就算是人在睡覺的時候,還有很多的細胞都在不停的運轉,有些細胞會在人死了之后停止運轉,而有些細胞就算是失去了供養,還是能夠繼續生存下去。
生物根據細胞的多少可以分為單細胞,多細胞。單細胞生物一般都是結構極其的簡單,憑著一個細胞就能夠進行攝食,排泄,運動等活動,最為普遍的就是草履蟲,草履蟲是一種簡單的單細胞生物,主要是生活在水中,現代生物學中經常通過研究草履蟲來研究單細胞生物的特性。人是多細胞的生物,那人的細胞每天都在做什么,又是怎樣分工明確的來讓人實現學習,工作,吃飯等事情的。筆者結合高中生物的教材,為大家進行詳細,通俗易懂的解答。
一、細胞是生物體結構和功能的基本單位,一切生命活動都離不開細胞
如果大家有高中生物的教材,打開目錄的第一章就會看到這句話。細胞在生命中起著不可缺少的作用,生物體結構和功能都離不開細胞的實現,生命的活動更加不能夠離開細胞。沒有細胞就沒有生命,而那些不具有細胞結構的病毒,也要依賴于宿主細胞才能夠生存,可想而知,細胞對于生命的活動是多么的重要。
一個細胞就可以構成一種簡單的生物體。在上億萬年前,據說地球上都是海洋的時候,人類還沒有存在在這個世界上,那時地球上唯一的生命物質就是最簡單的單細胞,現在在各大博物館都可以找尋這些地球祖先的身影,雖然她們已經在地球的舞臺上失去了身影,但是對于人們對細胞的研究有不可或缺的價值,她們是現代生命的基礎,是想要了解細胞的科學家們的研究對象,而這些簡單的細胞對于地球的發展,人們的出現和進步都有極其重要的作用。
二、細胞的組成,動物細胞植物細胞的區別
經過了上億年的發展,地球上的恐龍滅絕了,活躍在地球上面的是具有高智商的人類。曾經的地球上都是海洋,存在的也只有海洋里面極為簡單的單細胞生物,但是如今,地球仍是被海洋覆蓋,但是幾塊陸地上面物種豐富,動物和植物都有千百萬種,構成各種動物和植物的細胞也存在差異,但是因為具有相同的起源,動物細胞和植物細胞的差異也就不是很大。
動物細胞和植物細胞的主要區別在于植物細胞含有細胞壁,而動物細胞沒有細胞壁,只有細胞膜,另外動物細胞中多了很多的細胞器,這些細胞器的存在是為了讓動物能夠更好的進行生活,而植物細胞的細胞構造相對簡單,植物的生活就是進行光合作用和呼吸作用,因此植物細胞存在高爾基體,內質網,線粒體等為光合作用和呼吸作用而存在的細胞器。
而動物細胞則因種類不同,相對構造也就存在差別,比如說是動物紅細胞,動物紅細胞在動物的生命中起著不可或缺的作用,紅細胞會根據動物體內進行自己的調節,這都是通過細胞器才能夠實現的,因此動物細胞中含有不同的細胞器,但是無論是動物細胞還是植物細胞都含有固定的結構,比如說是細胞質,細胞膜,中心體等。
三、細胞構成的大世界
生命的結構層次是從細胞開始了,接下來是組織,器官,系統,進而到了個體,個體之后又是種群,多個種群生活在一起形成群落,群落組成生態系統,最后形成生物圈。細胞是最為基礎的物質,單細胞的生物既可以說是細胞這個生命系統的,又可以說是個體這個系統。
生物中存在很多不可思議的現象,而人們如果不通過研究,僅憑主觀臆斷的話,就會出現很多的錯誤,比如說血液其實是屬于組織的這個層次,很多的同學都喜歡把血液歸為系統,而皮膚是器官,這也是同學們經常會犯錯誤的地方,皮膚是由組織構成的器官,而不是一個系統。種群的概念也是極易混淆,種群是一定區域內,同種生物個體的總和,而很多時候,人們總是會以為,在不同區域的同一種生物也是一個種群,因為生活的環境不同,所以物種產生的變異也就不同,就算是基因相同,形狀也會發生詫異,因此就不可以再說是同一個種群了。
群落中包含了更多的物種,在一個群落之中,微生物也是屬于這個群落,因此如果說一個池塘中的所有生物的話,就不能說是一個池塘中的所有的魚,因為池塘中的生物還有微生物,懸浮生物,還有很多的小蝦米之類的,這些都算是池塘中的生物,都含有在池塘這個群落之中。
四、人由無窮細胞構成
人是高等的生物,由無數個分工明確的細胞共同組成,這些細胞協調工作,構成了人的思考,學習,工作,娛樂等多項技能。而人所區別于其他的低等生物最為顯著的特征就是人類有語言,人類可以憑借語言,憑借文字進行溝通,而其他的動物就不會出現這個特征,就算是和人比較接近的猿猴等,多無法寫字。