走进高中生物新课程

提高全体国民的科学素养和培养大批的科技人才后备军应从基础教育抓起 加强中学理科实验教学和开展青少年科技创新活动，是培养学生的生物科学素养的主要途径一、中学生物实验研究资料的来源 ㈠国外研究 ⒈[英]Michael.J.Dunkin主编：“国际教学与教师 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 百科全书”，英国培格曼出版公司于1987年出版，教育与科普研究所编译，学苑出版社于1989年6月出版 有关理科实验教学资料来自于30多位学者于1968～1986年的研究成果，E.赫加蒂.黑兹尔编著20世纪70年代，克洛普弗（Klopfer）等学者认为，在中学理科实验室进行的教学活动主要有： ——按既定程序练习、实验操作和验证活动 ——聆听科学方法的讲座 ——以个性发展为目标的技能训练 ——多媒体辅助的实验教学 ——通过实验的发现活动 ——方案设计活动 ——学生参与的研究活动等他们将上述实验室教学活动目标概括为： a获得知识和培养理解能力； b训练专项动作技能； c参与科学探究过程，包括观察、测量、分析数据、提出问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 和解决问题的方法； d了解科学家的研究方法和思维方式； e培养对科学知识的兴趣和科学态度； f提高对科学知识及方法的应用能力。 大多数学生参加的实验室教学活动，主要是达到a、c、d、e的目标。 1971年，赫伦（Herron）以探究设计为依据，将中学理科实验分为4个级别：0、1、2、3，其中，0级为技能训练，1级为验证已知，2级和3级提供科学探究的机会。 1978年，赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)又将2级（教师提出问题、学生设计实验）分为2A级和2B级，2B级为教师引导下的学生自主探究。总之，从0至2B级学生对教师的依赖性减少，而小组合作程度增加。 ㈡国内研究 ⒈1987年，陈浩兮教授编者的《中学生物学教学法》一书指出，生物实验因目的之不同而有探索性实验和验证性实验的区分 ——验证性实验对巩固基础知识和掌握实验技能很有好处，但学生比较被动。为此应逐步增加实验的探索研究成分，提高学生的积极主动性，加强实验能力的培养。 ——生物实验教学的组织形式主要有3种：边讲边实验、分段并进式和独立作业式。 ⒉1988年，赵锡鑫先生在《生物学教学论》一书中将生物学实验从两个维度分类： ——按其知识类别分为：①形态解剖实验；②分类实验；③生理生化实验；④生态学实验；⑤生殖发育与遗传实验；⑥生产实验；⑦工具操作性实验；⑧野外观察实验 ——按其实验目标的不同，他将实验分别列入发现教学法和复习教学法，前者的实验可分为：观察性实验、引导发现实验、独立发现实验，后者的实验为巩固和验证实验 ⒊1992年，周美珍教授在《生物教育学》一书中，按实验教学方式的不同将其分为：演示实验、学生实验和课外实验。 ——学生实验分为：验证型实验和探索型实验，前者达到巩固和验证已有知识，以及进行实验技能训练；后者将获取新知识、训练基本技能和培养独立探索能力三者统一 ——课外实验不受课堂45分钟的限制，广开实验途径，学生亲自动手操作，扩大视野和知识面，培养独立工作能力。这就是1996年以后发展起来的研究性学习 ⒋1996年叶佩珉和赵占良两位专家的实验分类探索性实验观察判决实验析因实验定性实验定量实验验证性实验调查模拟探究提供方法自我设计 类别类例 Ⅰ Ⅱ 观察实验 生理生化分析 模拟探究 调查研究 验证实验 探究实验 判断 析因 定性 定量 部分 全程 鉴定组织内可溶性糖… √ √ √ 高倍镜观察叶绿体 √ √ 探索酶及其作用特性 √ √ √ 探究影响酶活性的因素 √ √ √ 质壁分离及复原 √ √ √ 植物向性运动实验设计… √ √ √ √ 类别类例 Ⅰ Ⅱ 观察实验 生理生化分析 模拟探究 调查研究 验证实验 探究实验 判断 析因 定性 定量 部分 全程 性状分离比率的模拟实验 √ √ √ 调查人群中遗传病 √ √ 种群密度的取样调查 √ √ √ 设计、制作生态瓶… √ √ √ 调查环境污染对生物的影响 √ √ √ √二、高中生物新课程的实验规划和落实 ㈠学生活动分类和实验分级 ⒈活动类别演示实验学生实验技能性实验探索性实验验证性实验：动作技能训练：获得新知：检验已知信息处理参观、实习调查研究文献资料的搜集实践活动资料整理和分析饲养或栽培 ⒉生物新课程的实验分级 分级 实验目标 例证性实验 观察或鉴别 观察对象“是什么”，或鉴别实验材料中“有什么” 观察线粒体和叶绿体检测细胞内还原糖、脂肪和蛋白质 验证 为阐明“为什么”或“怎么样”提供实验依据，或证实物质或结构动态变化 观察细胞有丝分裂观察质壁分离及复原 引导式探究 教师提出实验结构或程序，学生参与“干什么”和“发现什么”的探究 探究生物膜的透性提取和分离叶绿体色素 分级 实验目标 例证性实验 自主式探究 学生自主探究，设计和执行实验方案来检验对“有什么”和“为什么”的解释 探究影响酶活性的因素探究低温诱导染色体加倍 模拟或制作 设计和制作实验研究的某种对象，或人为条件下模拟研究对象的动态变化 制作DNA双螺旋结构模型模拟性状分离的杂交实验 ㈡生物新课程《 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 》的实验内容建议 ⒈必修模块 模块 序号 实验课题 类别 级别 Ⅰ 1-081-091-101-111-121-131-14 探究酶作用特性探究影响酶活性的因素提取和分离叶绿体色素探究影响光合作用的环境因素探究酶母菌的呼吸方式模拟研究细胞表面积与体积的关系观察细胞有丝分裂 探究探究探究探究探究探究验证 ⅢⅣⅢⅣⅢⅢⅡ 模块 序号 实验课题 类别 级别 Ⅱ 2-012-022-032-042-05 观察细胞减数分裂模拟减数分裂过程中染色体的变化制作DNA分子双螺旋结构模型模拟植物或动物性状分离的杂交实验低温诱导植物细胞染色体加倍 验证验证技能验证探究 ⅡⅡⅤⅡⅣ 模块 序号 实验课题 类别 级别 Ⅲ 3-013-023-033-043-053-063-073-08 探究生长素对插条生根的作用利用计算机辅助模拟人体内稳态的维持模拟尿糖的检测尝试建立数学模型解释种群数量动态探究培养液中酵母菌群的数量动态变化研究土壤动物类群丰富度探究水族箱中的群落演替设计并制作生态瓶 探究验证验证探究探究探究探究技能 ⅣⅡⅡⅣⅢⅢⅣⅤ ⒉选修模块 主要实验内容 微生物的利用 ⒈平面培养和分离大肠杆菌菌落⒉用土壤浸提液进行细菌培养（仅以尿素为氮源），并测定菌群的生长状况⒊分离并观察土壤中纤维素分解菌，讨论这类微生物的应用价值。 酶的应用技术 ⒋检测果胶酶活性，观察其对果汁形成的作用⒌尝试在适宜温度、pH等条件下，用脂肪酶、蛋白酶洗涤衣物上的油渍、汗渍、血渍⒍尝试制备和应用固相化乳糖酶，并检测牛奶中乳糖的分解状况 主要实验内容 生物技术与食品加工 ⒎设计简单装置并用于提取某种芳香油色素等⒏制作米酒，再由酒酿醋，设计并安装生产果汁酒或醋的装置⒐制作腐乳并分析影响腐乳品质的条件⒑制作泡菜并用比色法测定其亚硝酸盐含量 生物技术的其他利用 ⒒用植物组织培养法培养花卉幼苗，并进行露地栽培⒓提取血清中乳糖脱氢酶、并分离其同工酶⒔将某个DNA片段进行PCR扩增 基因工程 ⒕DNA的粗提取和鉴定 ㈢选择实验内容的依据 ⒈新课程的理念和目标 《标准》倡导探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，引导学生主动参与探究过程，勤于动手和动脑，培养和发展学生的科学探究能力。对发展学生的科学探究能力提出的具体要求是： ——客观地观察和描述生物现象 ——通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的科学问题 ——分析问题，阐明与该问题相关的知识 ——确认变量（包括调节变量和应变量） ——作出假设和预期 ——设计可行的实验方案（或调查方案） ——实施 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 ，搜集数据 ——利用数学方法整理和解读数据 ——根据实验或调查提供的证据作出合理判断 ——用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点 ——听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改 ⒉根据学生知识基础、心理特点和认知规律 ——高一学生迫切希望通过自主学习进一步认识生命的本质，以及生物与环境之间相互作用的实质 ——他们的思维活动正在完成由形象思维为主向抽象思维为主的过渡 ——新课程的实验内容注重动作技能训练对思维发展的促进作用，在完成必要的实验操作技能训练的前提下逐步开展验证性和探究性实验教学 3.根据课程内容的性质 新课程必修模块有近30个学生实验内容，教学选择完成其中的20个左右，基本上保证每两周至少有一项学生实验活动。 ——“分子与细胞”模块的实验数目多且有各种类型，原因是该模块知识便于安排一些适合学生观察、测定、验证或探究的实验活动。 ——“遗传与进化”模块主要是从细胞水平和分子水平阐述生命的延续性，适合学生在课堂上完成的实验课题偏少。⒋根据实验条件和教师能力水平 还有许多实验对于达到高中生物教学的预期目标是十分必要的，如制备生物膜、观察细胞质流动、探究细胞核的功能、DNA粗提取和鉴定、果蝇的饲养与雌雄鉴别、果蝇的杂交实验、观察果蝇唾液腺染色体等，但这些实验对设备条件要求较高，一些教师暂时还难以完成这些实验的操作。三、高中生物实验的教学组织 ——广义上包括：选择实验课题和确定实验内容、确定实验教学目标、营造实验教学环境、制定实验活动计划、调控学生实验进程、评价实验活动结果等。 ——狭义上专指按照导学计划推进的学生实验活动体系，如引导探究实验依次为：创设问题情境、学生确认问题、诱发实验探究、分析-结论、交流-反思等活动，其中，学生完成实验操作是教学组织的核心㈠技能性实验 ⒈实验教学目标 ——技能性实验分为动作认知和动作技能 ——前者指对实验对象进行操作的运动规则，包括实验内容、实验目的、实验原理、材料用具、药品试剂、方法步骤、实验结果、分析结论等认知成分 ——后者指对实验对象进行的准确、连贯、协调、自动化的操作性动作⒉动作认知和动作技能 1972年，A.J.哈罗和E.J.辛普森出版《教育目标分类学-第三分册：动作技能领域》，提出技能目标分类的原则。 辛普森系统的技能目标分类 ——知觉和定势是观察不到的学习行为，属于认知成分； ——模仿和习惯性操作两个层次是学习者处于连续学习某种特定动作技能的过程中动作技能表现，也包含一定的认知成分； ——熟练、应变和创造三个行为是可观察的学习者的动作技能水平。 3.项伯衡等(2001年)在《生物学教育与评价》中对实验动作技能目标分类如下： 分类层次 基本要求 见习 知觉 知道原理要领，形成动作表象 定势 明确程序方法，产生模仿心理 练习 模仿操作 仿照示范进行不连贯操作 独立操作 独立、准确、连贯性操作 熟练 自动化 迅速、协调、技巧性操作 创造性 设计并完成有创意性操作教学案例——观察细胞中DNA和RNA的分布 见习（原理、要领或方法步骤） 模仿操作 独立操作 自动化 创造性 ⒈取血 ⑴麻醉蛙体⑵趾端皮肤伤口取血 √√ ⒉制片 ⑴稀释血液⑵涂布法制片⑶水浴法酸解⑷冲洗血涂片⑸吡咯红-甲基绿染色 √√√√√ ⒊观察 ⑴低倍镜观察⑵高倍镜观察 √ √ ⒋结论 ⑴DNA的分布⑵RNA的分布 ㈡探究性实验 ⒈探究实验的基本程序及界定 盖拉格和施帝芬(Gallagher&Stepien，1995)等认为，对科学问题的探究最好像科学家那样完整地履行6个探究步骤： ——想出或鉴别一个有趣、重要并可以解决的问题 ——学习与问题有关的大量信息 ——确定有助于解决这个问题的实验、观察、计算 ——进行实验、观察或计算 ——确定结果是否能帮助解决问题…… ——交流研究结果 义务教育《生物课程标准》的内容标准部分对探究实验的基本程序解说如下： 探究程序 基本要求 提出问题 尝试发现与生物学相关的问题；尝试书面或口头表述这些问题；描述已有知识与这些问题的冲突所在 作出假设 应用已有知识和经验对问题答案提出可能的设想估计假设的可检验性 探究程序 基本要求 制定计划 列出所需要的材料、用具和试剂；拟订探究方案；选出控制变量，设计对照实验；预测实验结果并作出解释 实施计划 进行观察、调查和实验；收集数据；评价数据的可靠性 分析结论 描述实验现象；整理和解读数据；论证并得出结论 表达交流 撰写探究 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ；交流探究过程和结论 ⒉引导探究和自主探究 探究实验分为引导探究和自主探究两类，源于1978年赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)将2级分为2A级和2B级 ——2A级由教师提出问题、学生作出假设和设计实验方案，检验假设的必要资料和设备也由教师准备 ——2B级的实验过程由学生合作学习小组独立完成，教师以学习者身份参与探究过程，也是学生自主探究的辅助者、组织者 ——多数探究实验仅仅关注探究程序的第二和第四个步骤，简略其他几个步骤。因此，探究实验又有部分探究和全程探究之分 ⒋生物科学探究模式 乔伊斯（B.Joyce）等编著的《教学模式》（荆建华等译）一书中，专门介绍了生物科学探究模式，并列举“种子的发芽”“肌肉结构和功能”等实验活动，阐明这种教学模式的体系、组织结构、教师作用、支持系统，以及教育和教学效果等 ⒊探究实验的设计策略 ——目标准确。符合实验教学的预期目标 ——课题适用。实验对象的自身特点适用于探究活动过程 ——方案可取。用科学理论指导实验程序或实验技术的设计 ——方法可行。实验过程遵循科学探究的基本程序且具有可操作性 ——结果可信。实验操作过程体现出利用生物学技术解决生物学问题教学案例——酵母菌的呼吸方式 程序 教师行为 学生活动及目标 创设问题情境 ⒈启发学生思考细胞内ADP转化成ATP时所需能量的主要来源？⒉细胞呼吸是否需要氧气？酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存，其呼吸方式一样吗？ ⒈回忆ATP生成途径和条件，明确细胞呼吸与ATP生成的关系⒉确认实验对象和探究的课题任务 学生提出问题 ⒈提示学生回忆酵母菌细胞的基本结构⒉以酵母菌在食品加工或发酵方面的应用实例诱导学生分析酵母菌的可能呼吸方式 ⒈思考和讨论酵母菌细胞内有无线粒体？⒉分析典型实例，针对酵母菌呼吸方式提出探究问题 程序 教师行为 学生活动及目标 引导学生探究 ⒈提醒学生用规范的陈述本组作出的假设⒉提示学生设计的实验方案应包括：细胞结构观察和生理生化分析实验⒊提供实验材料、器具和参考资料，检验学生组装的实验装置⒋辅助学生完成实验操作 ⒈讨论并作出假设⒉制定本组的实验探究计划⒊阅读参考资料，明确生理生化分析实验的原理，在教师辅导下组装好实验装置⒋观察生活在不同供氧条件下酵母菌细胞有无线粒体；完成控氧下酵母菌代谢实验操作 学生分析-结论 ⒈启发学生分析不同供氧条件下酵母菌细胞的结构和代谢产物，得出相应结论⒉让学生比较说明酵母菌的不同呼吸方式 ⒈讨论酵母菌细胞内线粒体的有无与呼吸作用的关系⒉分析说明酵母菌每种呼吸方式的条件和产物 略 ㈢验证性实验 ⒈实验目标 ——认识到习得的科学知识的真实性，可以通过相关的实验活动来检验 ——以实验结果为论据的论证过程，有利于学生的思维方法的训练 ⒉基本程序 ——确定论题。论题是真实性需要检验的命题，也就是将用论据推出的结论。命题是由一系列相关概念组成的判断 ——获得论据。论据是推理的前提，是用于确定论题真实性的命题，如实验数据、调查材料、文献资料等都可以作为论据。 ——进行论证。论证是论据与论题之间的推理过程和推理形式。论证方式分为演绎论证和归纳论证。科学研究的论证通常是演绎论证，有直接论证和间接论证两种，反证法是常用的间接论证方式之一 ——得出论点。论点是论证的结果，论点与论题之间可能相符或相悖，然后作出恰当的结论结论 ⒊教学案例——细胞膜的通透性 “细胞的代谢”单元的具体内容标准，要求学生能够“说明物质进出细胞的方式”，并建议安排两个学生活动：一是通过模拟实验探究膜的透性，二是观察植物细胞的质壁分离和复原。相应的学生活动目标是： ——实验探究物质通过半透膜的扩散原理 ——观察植物细胞质壁分离和复原现象，论证细胞膜具有选择通透性，成熟的植物细胞是一个渗透系统Ⅰ-探究细胞膜的通透性 ⑴模拟探究半透膜的通透性 ——试解说漏斗细管内液面升高的原因 ——陈述水分子通过膜的运动方向 ——蔗糖分子是否通过这个模拟膜？ ——根据水分子和蔗糖分子跨膜运转的差异性，请表述模拟膜的通透性 ⑵引导探究细胞膜的通透性 ——提出问题：成熟的植物细胞是否一个渗透系统呢？ ——作出假设：成熟的植物细胞若是一个渗透系统，那么，细胞膜就相当于半透膜 ——实验设计：学生初步讨论的基础上，教师给出一个继续探究的方案 ——执行计划：学生完成植物细胞质壁分离及复原的实验操作过程，通过亲自观察得到相应的实验结果（数据渗透细胞吸水原理的验证论题：成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗透作用论据：在蔗糖溶液诱导下，细胞发生质壁分离；在清水处理条件下，质壁分离复原论证方式: ⑴用演绎推理论证原生质层的透性 ——直接论证：液泡体积变小而紫色变深的实验现象表明，水分子通过原生质层能够渗出细胞 ——间接论证（即反证）：由此可以推测蔗糖分子没有进入液泡。如果蔗糖分子进入液泡，由于原生质层两侧呈等渗状态则不会发生质壁分离 ⑵用归纳推理论证水分子运动方向决定于溶液浓度差（即顺分子梯度）论点： ⑴原生质层具有选择透性，相当于半透膜 ⑵原生质层两侧溶液浓度差决定水分子运动方向结论：成熟的植物细胞是一个渗透系统（与论题相吻合）正常细胞液泡体积缩小质壁分离细胞液泡体积增大水分渗出水分渗入原生质层回缩大原生质层扩展外液浓度高外液浓度低 ⑶水分子通过膜的扩散机理（概念模型）细胞壁液泡膜细胞质细胞膜清水细胞液（全透性）原生质层（选择透性）（低浓度）（高浓度） Ⅱ-教学模式的灵活多样 ⑴观察玉米胚细胞吸收物质的特性 ——玉米子粒的纵剖面结构 ——探究实验设计 ⑵探究植物细胞吸水和失水 ——观察细胞的渗透现象 ——实验分析：水分子自由进出细胞，其运动方向取决于屏障两侧水分子浓度 Ⅲ-国外教学设计一瞥 ⑴演示水分子通过膜的扩散 ——透析膜是一种半透性膜 ——物质通过半透膜的扩散是顺浓度梯度 ——水分子通过半透膜的扩散称为渗透低浓度水分子碘、葡萄糖淀粉半透膜高浓度 ⑵推断渗透作用对细胞的影响 ——动物细胞的渗透现象 ——植物细胞的渗透现象 ⑶实验探究活细胞膜的通透性 ——演示哺乳动物红细胞的渗透作用——植物细胞的质壁分离及复原⑷分析结论 ——水分子能够自由通过细胞膜，蔗糖分子不能够通过细胞膜 ——活细胞的各种膜结构具有选择通透性结束语——实验教学面临的问题 ——实验教学理论研究滞后，传统的实验教学观念成为改革实验教学的最大阻力 ——设备不足对实验教学有暂时的制约性 ——教学资源紧缺及其开发速度缓慢 ——多数教师的实验教学经验和实验操作能力有限，分期分批地培训任务繁重 ——高考既对中学生物学实验的开展有促进作用，又对其有极大地冲击作用 ——如何发挥中学生物学科竞赛的促进作用