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反思我区10年来的初中生物学教学,在实施课改的教学实践中,对课程标准理念和精神的解读,初中生物学教师一直在研读着、实践着。但在细化分解课程标准、有效落实课程目标上,研究得不够,达成度不高。在课堂观察和与教师的研讨中获知,教师们的困惑主要有两类:一类困惑源自没有正确理解“目标”的含义与意义。“目标”应是“看得见的靶心”,即预期的学习结果,课程标准中的目标相对来说比较概括、抽象,对教师而言,许多目标是“看不见的靶心”,故需要教师像专家一样地思考,通过分解使之成为“看得见的靶心”,即成为清晰的、可检测的学习结果,这才是课程标准分解的目的。另一类困惑源自没有正确理解“课程标准分解”的含义与意义。课程标准分解旨在使后续的教学更有方向感,也便于一以贯之地教学,即课程标准、教材处理、教学与评价的一致性。用最通俗的话说,身为教师应该清楚:我要把学生带到哪里?(先要明确学习目标)怎么知道已经把学生带到了那里?(考虑如何作出评价)我怎样把学生带到那里?(通过怎样的教学准备和教学活动实施来达成目标)
义务教育生物学课程标准(2011年版)在第四部分的教学建议中指出:“生物学课程目标涵盖的生物学知识、能力以及情感态度与价值观等方面的基本要求,是要通过每节课或每项活动来逐步完成的。在制订每节课(或活动)的教学目标时,要充分考虑课程目标的体现和贯彻。同时,根据不同的教学内容,在制订教学目标时其侧重点也应该有所不同。”教学目标是课程目标在教学中的具体体现,是生物学教学的出发点和归宿,教学目标的设计是教学设计的一项十分重要的任务。全面体现科学素养的三维目标,教师应根据具体教学内容的特点和学生的实际来确定,切忌生硬照搬,防止教学目标的制订流于形式;应关注学生的学习过程和学习活动,使单元或课时教学目标的设计具有更强的指向性。可见,分解课程标准为具体的学习目标是基于课程标准的教学实践的重要内容。因而,在结合新版课程标准的颁布而开展的教师培训中,笔者把引导教师学会分解课程标准作为新版初中生物学课程标准教师培训的首选内容。
通过培训,让教师掌握课程标准分解的技能。课程标准分解的技术,可以用这四句话来概括:① 用具体可描述的知识性名词呈现笼统的整体知识。如“通过观察和阅读课本材料及其他材料,能举例说明动物的运动依赖于一定的结构。”,说明是用简明扼要的语言,把事物的实际情况,恰如其分地表述出来。说明方式有:举例子、列数字、作比较、分类别、打比方、下定义、作诠释、画图表等。在课程标准分解时就要用具体可描述的知识性名词来呈现。② 用外显的可观察的行为动词,呈现认知心理动词。在义务教育生物学课程标准(2011年版)中,有一些认知心理动词,像“了解、理解、应用”,这些词语不可观察、测量,没有具体的程度标准,这就需要分解或解析认知心理动词,用外显的、可观察的行为动词来呈现。例如:可以把“了解”分解为“说出、识别、列出、列举、举例说出、描述”等行为动词。③ 用与行为动词相匹配的行为条件呈现教学活动。行为条件是指影响学生产生学习结果的特定的限制或范围等,教师应结合学情(学生状况、学校条件等)来确定行为条件。如“观察实验”“借助表格”“阅读课文”“观察多媒体演示”等。初中生物学课堂上认知条件主要有三种:一是教师的讲解、指导、提供材料、利用多媒体创设情境等;二是自主学习,主要指阅读课文,观察图片与实验、课外探究等;三是交互学习,如小组讨论、合作探究、师生对话等。④ 用先于教学活动的评估任务去验收目标达成的情况。要让学生做到哪一步?准确无误吗?怎样评估检查?教师都要做到心中有数,这样,课堂上学习目标的落实、达成度才会比较高。
通过培训,要让教师掌握课程标准分解的程序。课程标准分解的程序比较复杂,培训中通过“描述种子萌发的条件和过程”这一课程标准内容的分解过程,引导教师掌握课程标准分解的具体步骤。这些步骤通常包括:① 寻找关键词。从一条课程标准中找出行为动词和这些动词所指向的核心概念(名词),或修饰它们的形容词、副词等修饰词和规定性条件,作为关键词,并予以分类。如“描述种子萌发的条件和过程”的动词是描述、说出,动词指向的核心概念是“(种子的)结构、(种子萌发需要的)外界条件、(种子萌发的)过程”,它们都是这一标准的关键词。② 扩展或剖析关键词。将上述关键词予以扩展或剖析,如上述内容标准中的关键词剖析:种子的结构――植物种子基本一致的结构、植物种子形态结构上的差异;种子萌发需要的条件――种子萌发的必要条件、种子萌发的外界条件;种子萌发的过程――萌发过程中胚各部分的变化。描述――说出、叙述。③ 形成剖析图(图1)。④ 叙写学习目标。
在培训中再通过一个范例呈现,让教师巩固分解课程标准的技能和步骤。
例:说明单细胞生物可以独立完成生命活动(课程标准表述)。
① 寻找关键词。
其中行为动词为说明,行为动词所指向的核心概念是单细胞生物生命活动。
② 扩展和剖析核心概念。
单细胞生物:单细胞生物的常见种类和分布,草履虫是常见的单细胞生物。
生命活动:运动、取食与消化、排泄、呼吸、生殖、对环境变化的反应等。
③ 扩展和剖析行为动词。
说明:说出,识别,概述,探究(表1)。
④ 确定行为条件(表2)。
⑤ 确定行为程度(表3)。
⑥ 写出学习目标。
(1) 阅读课本能说出单细胞生物的种类和分布,单细胞生物生命结构的特点;
(2) 观察草履虫的形态结构图,识别草履虫的形态结构,重点是与运动、消化、呼吸、排泄等生命活动相关的结构名称;
(3) 在阅读和分析的基础上,概述草履虫的运动、取食与消化、排泄、呼吸、生殖和对环境变化的反应等生命活动,说出单细胞生物可以独立完成生命活动的特点;
1 教学目标及重难点的确立
“草履虫对外界刺激的反应”是苏教版初中生物学七年级上册第二单元“生物体的结构层次”第四章“生物体的组成”第一节“单细胞生物”中一个重要概念,也是一个重要的探究活动。作为七年级上册生物课本中学生学习科学探究的一般方法后正式遇到的第二个探究实验,该实验的实践不仅可以激发学生的探究兴趣,还可以巩固与提升学生的探究能力。“探究草履虫对外界刺激的反应”以学生认识单细胞生物可以独立完成生命活动为基础,是学生解释生物体生命活动现象和举例说出生物体生命活动特征的实例,为学生建构“细胞是生命活动的基本单位”这一重要概念提供了依据。在分析《义务教育生物学课程标准(2011版)》和《生物学》教材后,笔者将本探究实验的教学目标以及重、难点确立如下。
1.1 教学目标
知识目标:举例说出单细胞生物对外界刺激能产生的反应。
能力目标:运用科学探究的一般方法,探究草履虫对外界刺激的反应;使用显微镜观察草履虫对外界刺激的反应。
情感、态度与价值观目标:参与观察、探究、讨论,体验探究的乐趣,形成严谨的科学态度。
1.2 教学重点
① 举例说出单细胞生物对外界刺激能产生的反应;② 运用科学探究的一般方法,探究草履虫对外界刺激的反应。
1.3 教学难点
运用科学探究的一般方法,探究草履虫对外界刺激的反应。
2 学情分析及设计理念
由于单细胞生物个体微小,用肉眼不易观察。在探究草履虫对外界刺激的反应活动中,需要学生制定探究计划,由于学生已有了科学探究的基础,但是仍然处于初步掌握阶段,因此,教师在进行教学过程中要善于一步步设疑,引导学生制定出草履虫对外界刺激可能产生反应的实验方案,帮助学生实施方案并分析实验结果,得出实验结论。实验中教师让学生直观感受草履虫对外界刺激的反应,帮助学生理解单细胞生物对环境变化的反应。探究时要借助显微镜观察,由于学生使用显微镜不够熟练,所以需要教师适时指导,并提倡加强学生之间的合作。
本实验是依据《义务教育生物学课程标准(2011版)》中“倡导学生主动地获取生物学科学知识,体验科学过程,形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观”的理念而设计,由于理解科学探究和科学探究能力的形成需要学生亲历探究性学习过程,因此采用问题解决法和探究实验法,通过教师的引导,让学生进行合作学习、自主探究、完成实验,学生通过质疑、尝试、摸索、探究、实践、分析等一系列的思维与活动过程,体验科学探究的过程。
3 教学过程与策略
3.1 准备教学,亲自实践
本实验是一个探究性实验。在备课过程中,教师应进行预实验,实践在前,杜绝纸上谈兵,亲自尝试与体验探究草履虫对外界刺激的反应的实验。在预实验过程中,首先要采集和培养好草履虫,牛肉汁或稻草培养液可作为培养草履虫的材料。温度较低时,可将装有草履虫培养液的容器放入恒温箱培养。在尝试探究草履虫对外界刺激的反应过程中,选择了食盐、糖、牛肉汁三种刺激物。经过实验,笔者发现草履虫对糖、牛肉汁的趋向性不是很明显,而食盐一旦放入载玻片上培养液的一侧,两滴培养液中的草履虫会因浓度过高而死亡。经过多次尝试后,笔者发现选择生理盐水代替食盐作为刺激物,既能刺激草履虫,又不会伤害到草履虫,而且对生理盐水的刺激,草履虫会避开,实验效果较明显。
3.2 创设情境,激发兴趣
为了能激发学生的探究兴趣,教师需创设一个能引发学生主动思考、质疑、探索的教学情境。以学生曾经做过的探究实验的对象――“鼠妇”受到光或者触碰的刺激蜷缩成球的图片引出生物能对刺激作出一定的反应的生命现象,设置由一个细胞构成的单细胞生物能否对刺激作出反应的疑问,激发学生的求知欲。
3.3 回忆方法,作出假设
想要知道单细胞生物能否对外界刺激作出反应,需要借助科学探究的一般方法,教师引导学生回顾科学探究一般方法的步骤:提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流。在提出“单细胞生物能对外界刺激作出反应吗”的探究问题后,进一步引导学生作出合理的假设。假设并不是无端的猜测,而是对问题合理的解释,所以在引导学生作出假设的过程中,要充分了解学生的想法。教师通过提问“草履虫可能对哪些外界刺激作出反应呢?”或者“你想给草履虫提供什么外界刺激呢”,让学生主动、大胆地说出自己的猜想。学生在学习过“生态因素”概念的基础上,可以提出很多的猜想,比如有的学生可能会提出“光”,有的学生可能会提出“温度”,有的甚至会提出“酒精、醋”……教师要及时肯定并鼓励学生大胆地将自己的猜想应用于课外探究。
教师出示课堂上给学生准备的刺激物――生理盐水,解释使用生理盐水作为刺激物的原因,引导学生就生理盐水作为刺激物作出假设。由于有了具体的刺激物,学生作出假设的难度也降低了,可以作出“草履虫会趋向生理盐水”或者“草履虫会避开生理盐水”的假设,为下一步制定实验计划提供了具体的材料,也让实验设计更有针对性。
3.4 依据原则,制定计划
科学探究过程中,设计实验应依据三个原则:对照实验原则、单一变量原则和科学性原则。这三个原则是学生设计实验的前提。教师友情提醒学生明确该对照实验的实验变量――生理盐水,变量不同,其他条件都要相同。教师将探究实验推荐器材呈现给学生:草履虫培养液、载玻片、盖玻片、滴管、显微镜等,这些是课本中原本提供的实验器材,教师根据实验需要,增加两个器材:生理盐水、牙签。然后学生以4人一小组的合作探究形式,借助于课本中草履虫对外界刺激反应的实验设计参考图(图1),制定出小组的实验计划,并将实验方案写在学案上。
在小组讨论过程中,由于课本中并没有详细地用文字的方式提出实验设计建议,只有一幅实验参考图,所以学生对于材料的选择和使用、对照实验的设置以及图示理解的能力欠缺,可能会有“丈二和尚摸不着头脑”的瓶颈期,比如为什么要滴两滴草履虫培养液?生理盐水到底滴一侧还是两侧都要滴?牙签用来干什么的?中间的通道有什么作用?小组进行思考交流的过程中,教师可以巡视了解各个小组的合作情况和商讨结果,有针对性地并适时地提出指导建议。小组讨论结束后,教师选取一些代表性小组在全班汇报制定的实验计划,依据他们汇报的结果及时进行点评,并可鼓励其他小组针对汇报组提出疑问,让汇报组进行解答。最终,各小组在小组讨论、全班交流的基础上完善各自的实验方案,并为实施计划做准备。
3.5 实施计划,得出结论
实验方案是实施计划的依据,在制定好实验方案的基础上,小组的合作探究有了重要的依据。以2人一小组的形式,按照计划,实施实验,教师要求学生细心操作,细致观察,秉持严谨的科学态度,实事求是地记录结果,并建议多次重复实验,比较观察得到的现象和结果是否一致。教师在学生实验的过程中,巡视、指导,善于发现各组学生实验中的优点与不足,在学生完成实验后,由“观察到什么现象”的问题,以“看谁描述地最清楚”激发竞争的意识,开始组织学生交流、分享小组的探究成果。
通过小组竞相交流,大部分小组的实验结果与预期相吻合或接近。学生观察到“草履虫会避开生理盐水”的现象,由此可得出“单细胞生物能对外界刺激作出反应”的结论。
3.6 分析个案,倡导拓展
全班以2人一小组为单位的探究实验小组,进行探究后未必都能成功,教师要鼓励学生实事求是,勇于交流,大胆说出自己所观察到的实验现象。教师通过巡视,发现个别小组实验的不足,“某些小组探究的结果与我们预期的有差距,请该小组的同学来说说他们如何进行操作的吧,看一看我们其他小组的同学能不能帮助他们分析一下,是什么原因导致失败呢?”教师以这样的表述,鼓励学生交流互助,不要因为失败而丧失信心,及时发现问题,扬长避短,为今后的探究活动积累经验的同时也提升自己的探究能力。
其实草履虫不仅可以避开有害刺激,也能趋向有利刺激。由于课堂探究的时间和场地是有限的,而课外探究的平台是教师通过努力可以为学生搭建的。学生可以以个人或者小组的形式尝试课外探究,不仅可以尝试不同的刺激物对草履虫的刺激,也可以观察到有利的刺激会使草履虫趋向。生物教师可以与实验员做好沟通,约定时间和场地,提供实验器具和材料,鼓励学生积极参与,倡导学生课外拓展。
4 教学设计优点与创新
4.1 设计优点
《义务教育生物学课程标准(2011版)》明确提出科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的探究活动。教师应积极提供机会让学生亲自尝试与实践,并将科学探究的内容尽可能渗透到各主题内容的教学活动中。教师在引导学生参与科学探究活动时,不仅应让学生参加科学探究的某些方面的活动,也应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动。在本实验设计中,在引导学生探究前,教师亲自实践,认真进行预实验,通过预实验,将探究实验中所可能出现的问题及时发现并采取措施解决,从而选取合理的实验材料,节约课堂时间,有效地引导、组织学生进行探究活动;在引导学生制定探究方案过程中,教师步步设疑,及时引导,点到为止;在教学中教师不包办代替,激发学生思考,发挥其主体性,鼓励学生大胆想、大胆说;以小组合作形式,以全班交流形式,进行师生互动的同时,进行生生互动;并倡导学生进行课外探究,以课堂的探究方法为例,举一反三,将探究草履虫对外界刺激作出反应的探究活动进行地更加完整。
【关键词】高中生物;细胞;功能;结构
相信大家对于生物都不陌生,因为生物与人们的生活息息相关,人本身就是一种动物,存在于生物研究的领域,生物从最为基本的结构,最基础的生命物质细胞开始研究,让人们清楚的了解现在的世界上的生命组成的物质,更加透彻的了解自己,了解世界,这就是生物的学习存在的意义。
生命之中充满无穷的奥秘,而生物的探索就为我们大家揭开了这些神秘的面纱,让我们能够看清生命的本质,了解花草树木,鱼虫,甚至是人类生命的意义。人是由无数个分工明确的细胞组成的,这些细胞无时无刻不在为人类的活动而运转,就算是人在睡觉的时候,还有很多的细胞都在不停的运转,有些细胞会在人死了之后停止运转,而有些细胞就算是失去了供养,还是能够继续生存下去。
生物根据细胞的多少可以分为单细胞,多细胞。单细胞生物一般都是结构极其的简单,凭着一个细胞就能够进行摄食,排泄,运动等活动,最为普遍的就是草履虫,草履虫是一种简单的单细胞生物,主要是生活在水中,现代生物学中经常通过研究草履虫来研究单细胞生物的特性。人是多细胞的生物,那人的细胞每天都在做什么,又是怎样分工明确的来让人实现学习,工作,吃饭等事情的。笔者结合高中生物的教材,为大家进行详细,通俗易懂的解答。
一、细胞是生物体结构和功能的基本单位,一切生命活动都离不开细胞
如果大家有高中生物的教材,打开目录的第一章就会看到这句话。细胞在生命中起着不可缺少的作用,生物体结构和功能都离不开细胞的实现,生命的活动更加不能够离开细胞。没有细胞就没有生命,而那些不具有细胞结构的病毒,也要依赖于宿主细胞才能够生存,可想而知,细胞对于生命的活动是多么的重要。
一个细胞就可以构成一种简单的生物体。在上亿万年前,据说地球上都是海洋的时候,人类还没有存在在这个世界上,那时地球上唯一的生命物质就是最简单的单细胞,现在在各大博物馆都可以找寻这些地球祖先的身影,虽然她们已经在地球的舞台上失去了身影,但是对于人们对细胞的研究有不可或缺的价值,她们是现代生命的基础,是想要了解细胞的科学家们的研究对象,而这些简单的细胞对于地球的发展,人们的出现和进步都有极其重要的作用。
二、细胞的组成,动物细胞植物细胞的区别
经过了上亿年的发展,地球上的恐龙灭绝了,活跃在地球上面的是具有高智商的人类。曾经的地球上都是海洋,存在的也只有海洋里面极为简单的单细胞生物,但是如今,地球仍是被海洋覆盖,但是几块陆地上面物种丰富,动物和植物都有千百万种,构成各种动物和植物的细胞也存在差异,但是因为具有相同的起源,动物细胞和植物细胞的差异也就不是很大。
动物细胞和植物细胞的主要区别在于植物细胞含有细胞壁,而动物细胞没有细胞壁,只有细胞膜,另外动物细胞中多了很多的细胞器,这些细胞器的存在是为了让动物能够更好的进行生活,而植物细胞的细胞构造相对简单,植物的生活就是进行光合作用和呼吸作用,因此植物细胞存在高尔基体,内质网,线粒体等为光合作用和呼吸作用而存在的细胞器。
而动物细胞则因种类不同,相对构造也就存在差别,比如说是动物红细胞,动物红细胞在动物的生命中起着不可或缺的作用,红细胞会根据动物体内进行自己的调节,这都是通过细胞器才能够实现的,因此动物细胞中含有不同的细胞器,但是无论是动物细胞还是植物细胞都含有固定的结构,比如说是细胞质,细胞膜,中心体等。
三、细胞构成的大世界
生命的结构层次是从细胞开始了,接下来是组织,器官,系统,进而到了个体,个体之后又是种群,多个种群生活在一起形成群落,群落组成生态系统,最后形成生物圈。细胞是最为基础的物质,单细胞的生物既可以说是细胞这个生命系统的,又可以说是个体这个系统。
生物中存在很多不可思议的现象,而人们如果不通过研究,仅凭主观臆断的话,就会出现很多的错误,比如说血液其实是属于组织的这个层次,很多的同学都喜欢把血液归为系统,而皮肤是器官,这也是同学们经常会犯错误的地方,皮肤是由组织构成的器官,而不是一个系统。种群的概念也是极易混淆,种群是一定区域内,同种生物个体的总和,而很多时候,人们总是会以为,在不同区域的同一种生物也是一个种群,因为生活的环境不同,所以物种产生的变异也就不同,就算是基因相同,形状也会发生诧异,因此就不可以再说是同一个种群了。
群落中包含了更多的物种,在一个群落之中,微生物也是属于这个群落,因此如果说一个池塘中的所有生物的话,就不能说是一个池塘中的所有的鱼,因为池塘中的生物还有微生物,悬浮生物,还有很多的小虾米之类的,这些都算是池塘中的生物,都含有在池塘这个群落之中。
四、人由无穷细胞构成
人是高等的生物,由无数个分工明确的细胞共同组成,这些细胞协调工作,构成了人的思考,学习,工作,娱乐等多项技能。而人所区别于其他的低等生物最为显著的特征就是人类有语言,人类可以凭借语言,凭借文字进行沟通,而其他的动物就不会出现这个特征,就算是和人比较接近的猿猴等,多无法写字。