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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。
提出問題、作出假定、制定方案、實施方案、得出結論、表達交流
2、生物的特征
1)生物的生活需求營養:絕大多數植物經過光協作用制造有機物(自養);動物則從外界獲取現成的營養(異養)。
2)生物能進行呼吸。
3)生物能排出身體內的廢物。
動物排出廢物的方式:出汗、呼出氣體、排尿。
植物排出廢物的方式:落葉。
4)生物能對外界撫慰做出反響——應激性。例:斑馬發現敵害后迅速奔逃。含羞草對撫慰的反響。
5)生物能生長和繁衍。
6)除病毒以外,生物都是由細胞構成的。
3、生物圈的范圍:大氣圈的底部、水圈的大部和巖石圈的表面。
4、生物圈為生物的生活提供的基本條件:營養物質、陽光、空氣和水、合適的溫度和一定的生活空間。
5、影響生物的生活的環境要素:
6、生物對環境的順應和影響:
7、生態系統的概念和組成
概念:在一定地域內生物與環境所構成的一致全體叫做生態系統。
組成:包括生物部分和非生物部分。生物部分包括生產者、消費者和分解者。非生物部分包括陽光、水、空氣、溫度等
8、食物鏈和食物網:
9、羅列不同的生態系統:
森林生態系統、草原生態系統、海洋生態系統、淡水生態系統、農田生態系統等,生物圈是的生態系統。
第二單元
10、利用顯微鏡觀察裝片
11、細胞是生物生命活動的基本結構和功用單位。
12、植物細胞特有的結構:細胞壁、葉綠體和液泡。
13、洋蔥表皮細胞裝片的制造和觀察
14、口腔上皮細胞裝片的制造和觀察
15、細胞膜的功用:讓有用的物質進入細胞,把其他物質擋在細胞外面,同時,還能把細胞內產生的廢物排到細胞外。
16、線粒體和葉綠體是細胞里的能量轉換器
17、細胞核在生物遺傳中的作用
18、細胞經過火裂產生新細胞:分裂時,細胞核先由一個分紅兩個,隨后,細胞質分紅兩份,每份各含有一個細胞核。最后,在原來的細胞的中央,構成新的細胞膜,植物細胞還構成新的細胞壁。于是,一個細胞就分裂成為兩個細胞。
19、細胞分化構成組織。
20、人體的結構層次:細胞組織器官系統人體
21、植物體的結構層次:細胞組織器官植物體(植物體無系統)
22、綠色開花植物的六大器官:根、莖、葉(屬于營養器官)、花、果實、種子(屬于生殖器官)
23、只需一個細胞的生物體
酵母菌、草履蟲、衣藻、眼蟲、變形蟲等都是單細胞生物,能獨立生活,有一切生理活動。
赤潮構成的緣由:水體富營養化,單細胞生物大量繁衍。
24、病毒的外形結構和生命活動的特點
(1)種類:按寄生細胞分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒(噬菌體)
(2)結構:有蛋白質外殼和遺傳物質(核酸)組成。沒有細胞結構。
生活:必需寄生在活細胞中。
第三單元
27、區分稀有的藻類、苔蘚和蕨類植物。
28、區分稀有的裸子植物和被子植物
29、種子的主要結構(菜豆種子和玉米種子的異同點)
相同點 不同點
菜豆種子 有種皮和胚 無胚乳,營養物質貯藏在子葉里。子葉兩片。
玉米種子 有種皮和胚 有胚乳,營養物質貯藏在胚乳里。子葉一片。
在玉米剖面上滴一滴碘液,胚乳被染成藍色
30、種子萌發的條件
31、種子萌發的進程:先吸收水分(運輸營養物質的需求),胚根打破種皮,構成根,胚軸伸長,胚芽發育成莖和葉。
32、植株的生長:
33、桃花的結構:花柄、萼片、花瓣、雌蕊(柱頭、花柱、子房)、雄蕊(花藥、花絲)。
34、果實和種子的構成
35、根適于吸水的特點:根吸水的部位主要是根尖的成熟區。成熟區生有大量的根毛。
導管的功用:運輸水分和無機鹽。
水是由導管從下往上運輸,營養物質由篩管從上往下運輸。
36、蒸騰作用:氣孔是植物蒸騰失水的門戶,也是氣體交流的窗口。氣孔由一對保衛細胞組成。
蒸騰作用的意義:促進植物體對水分的吸收;促進植物體對水分和無機鹽的運輸;降溫。
37、光協作用:
38、植物的呼吸作用
第四單元
39 現代類人猿和人類的共同祖先是森林古猿。
40男性和女性生殖系統的結構和功用
男性:——產生,分泌雄性激素
女性:卵巢——產生卵細胞,分泌雌性激素
子宮——胚胎發育的場所,胎兒與母體物質交流的場所是胎盤
輸卵管——受精的場所
41青春期的身體變化
(1)身高突增,神經系統以及心臟和肺等器官功用也清楚增強。
(2)性器官迅速發育:男孩出現遺精,女孩會來月經。
42人體需求的主要營養物質
六類營養物質:糖類、脂肪、蛋白質、水、無機鹽和維生素。
44人體消化系統的組成:
45食物的消化和營養物質的吸收進程
口腔 糖類末尾消化的地方 唾液淀粉酶
胃 蛋白質末尾消化的地方 胃蛋白酶
小腸 糖類、蛋白質、脂肪都能消化 消化糖類、脂肪、蛋白質的酶
46關注食品安全。
47人體呼吸系統的組成
七年級生物上知識點第一單元 生物和生物圈
生物的特征:1、生物的生活需要營養 2、生物能進行呼吸 3、生物能排出體內產生的廢物4、生物能對外界刺激做出反應 5、生物能生長和繁殖 6、由細胞構成(病毒除外)
調查的一般方法
步驟:明確調查目的、確定調查對象、制定合理的調查方案、調查記錄、對調查結果進行整理、撰寫調查報告
生物的分類
按照形態結構分:動物、植物、其他生物
按照生活環境分:陸生生物、水生生物
按照用途分:作物、家禽、家畜、寵物
生物圈是所有生物的家
生物圈的范圍:大氣圈的底部:可飛翔的鳥類、昆蟲、細菌等
水圈的大部:距海平面150米內的水層
巖石圈的表面:是一切陸生生物的“立足點”
生物圈為生物的生存提供了基本條件:營養物質、陽光、空氣和水,適宜的溫度和一定的生存空間
環境對生物的影響
非生物因素對生物的影響:光、水分、溫度等
光對鼠婦生活影響的實驗P15
探究的過程:1、提出問題 2、作出假設 3、制定計劃 4、實施計劃 5、得出結論 6、表達和交流
對照實驗 P15
生物因素對生物的影響:
最常見的是捕食關系,還有競爭關系、合作關系
生物對環境的適應和影響
生物對環境的適應P19的例子
生物對環境的影響:植物的蒸騰作用調節空氣濕度、植物的枯葉枯枝腐爛后可調節土壤肥力、動物糞便改良土壤、蚯蚓松土
生態系統的概念:在一定地域內,生物與環境所形成的統一整體叫生態系統。一片森林,一塊農田,一片草原,一個湖泊,等都可以看作一個生態系統。
生態系統的組成:
生物部分:生產者、消費者、分解者
非生物部分:陽光、水、空氣、溫度
如果將生態系統中的每一個環節中的所有生物分別稱重,在一般情況下數量做大的應該是生產者。
植物是生態系統中的生產者,動物是生態系統中的消費者,細菌和真菌是生態系統中的分解者。
食物鏈和食物網:
食物鏈以生產者為起點,終點為消費者,且是不被其他動物捕食的“最高級”動物。
物質和能量沿著食物鏈和食物網流動的。
營養級越高,生物數量越少;營養級越高,有毒物質沿食物鏈積累(富集)。
生態系統具有一定的自動調節能力。
在一般情況下,生態系統中生物的數量和所占比例是相對穩定的。但這種自動調節能力有一定限度,超過則會遭到破壞。
例如:在草原上人工種草,為了防止鳥吃草籽,用網把試驗區罩上,結果發現,網罩內的草的葉子幾乎被蟲吃光,而未加網罩的地方,草反而生長良好。原因是:食物鏈被破壞而造成生態系統平衡失調。
生物圈是最大的生態系統。人類活動對環境的影響有許多是全球性的。
生態系統的類型p29
森林生態系統、草原生態系統、農田生態系統、海洋生態系統、城市生態系統等
生物圈是一個統一的整體p30
注意DDT的例子 (富集)課本26頁。
課本27頁1題33頁生物圈2號
生物的生存依賴于環境,以各種方式適應環境,影響環境。
七年級生物上知識點第二單元 生物和細胞
顯微鏡的結構
鏡座:穩定鏡身;
鏡柱:支持鏡柱以上的部分;
鏡臂:握鏡的部位;
載物臺:放置玻片標本的地方。中央有通光孔,兩旁各有一個壓片夾,用于固定所觀察的物體。
遮光器:上面有大小不等的圓孔,叫光圈。每個光圈都可以對準通光孔。用來調節光線的強弱。
反光鏡:可以轉動,使光線經過通光孔反射上來。其兩面是不同的:光強時使用平面鏡,光弱時使用凹面鏡。
鏡筒:上端裝目鏡,下端有轉換器,在轉換器上裝有物鏡,后方有準焦螺旋。
準焦螺旋:粗準焦螺旋:轉動時鏡筒升降的幅度大;細準焦螺旋。
轉動方向和升降方向的關系:順時針轉動準焦螺旋,鏡筒下降;反之則上升
顯微鏡的使用 P37-38 的圖要掌握
觀察的物像與實際圖像相反。注意玻片的移動方向和視野中物象的移動方向相反。
放大倍數=物鏡倍數X目鏡倍數
放在顯微鏡下觀察的生物標本,應該薄而透明,光線能透過,才能觀察清楚。因此必須加工制成玻片標本。
觀察植物細胞:實驗過程P43-44
切片、涂片、裝片的區別 P42
植物細胞的基本結構
細胞壁:支持、保護
細胞膜:控制物質的進出,
細胞質:液態的,可以流動的。細胞質里有液泡,液泡內的液泡內溶解著多種物質(如糖分)
細胞核:貯存和傳遞遺傳信息
葉綠體:進行光合作用的場所,
液泡:細胞液
觀察口腔上皮細胞實驗P47
動物細胞的結構
細胞膜:控制物質的進出
細胞核:貯存和傳遞遺傳信息
細胞質:液態,可以流動
植物細胞與動物細胞的相同點:都有細胞膜、細胞質、細胞核
植物細胞與動物細胞的不同點:植物細胞有細胞壁和液泡,動物細胞沒有。
細胞的生活需要物質和能量
細胞是構成生物體的結構和功能基本單位。
細胞是物質、能量、和信息的統一體。細胞通過分裂產生新細胞。
細胞中的物質
有機物(一般含碳,可燒):糖類、脂類、蛋白質、核酸,這些都是大分子
無機物(一般不含碳):水、無機物、氧等,這些都是小分子
細胞膜控制物質的進出,對物質有選擇性,有用物質進入,廢物排出。注意課本52頁圖叫什么
細胞內的能量轉換器:
葉綠體:進行光合作用,是細胞內的把二氧化碳和水合成有機物,并產生氧。線粒體:進行呼吸作用,是細胞內的“動力工廠”“發動機”。
二者聯系:都是細胞中的能量轉換器
二者區別:葉綠體將光能轉變成化學能儲存在有機物中;
線粒體分解有機物,將有機物中儲存的化學能釋放出來供細胞利用。
動植物細胞都有線粒體。
細胞核是遺傳信息庫,遺傳信息存在于細胞核中
多莉羊的例子p55,
57頁1題
細胞核中的遺傳信息的載體——DNA
DNA的結構像一個螺旋形的梯子
基因是DNA上的一個具有特定遺傳信息的片斷
DNA和蛋白質組成染色體
不同的生物個體,染色體的形態、數量完全不同
同種生物個體,染色體在形態、數量保持一定
染色體容易被堿性染料染成深色
染色體數量要保持恒定,否則會有嚴重的遺傳病
細胞的控制中心是細胞核
細胞通過分裂產生新細胞
生物的由小長大是由于:細胞的分裂和細胞的生長
細胞的分裂
1、染色體進行復制
2、細胞核分成等同的兩個細胞核
3、細胞質分成兩份
4、植物細胞:在原細胞中間形成新的細胞膜和細胞壁
動物細胞:細胞膜逐漸內陷,便形成兩個新細胞
新生命的開端---受精卵
經細胞分化形成的各種各樣的細胞各自聚集在一起才能行使其功能,這些形態結構相似、功能相同的細胞聚集起來所形成的細胞群叫做組織。
不同的組織按一定的次序結合在一起構成器官。
動物和人的基本組織可以分為四種:上皮組織、結締組織、肌肉組織、神經組織。
四種組織按照一定的次序構成,并且以其中的一種組織為主,形成器官。
能夠共同完成一種或幾種生理功能的多個器官按照一定的次序組成在一起構成系統。
系統:運動系統、消化系統、呼吸系統、循環系統、泌尿系統,神經系統、內分泌系統、生殖系統。
動物和人的基本結構層次(小到大):細胞→組織→器官→系統→動物體和人體
植物結構層次(小到大):細胞→組織→器官→植物體
P65題3
第二節 植物體的結構層次
綠色開花植物的六大器官
營養器官:根、莖、葉 ;
生殖器官:花、果實、種子
第三節 只有一個細胞的生物體
單細胞生物:草履蟲、酵母菌、、衣藻、眼蟲、變形蟲
【關鍵詞】初中生物學 重要概念 概念引入 概念建立 概念傳遞
一、概念及概念教學
《義務教育生物學課程標準(2011 年版)》與《義務教育生物課程標準(實驗稿)》相比,最大的變換是在課程內容中增加或修改了50個生物學重要概念。概念是把客觀對象的特點加以概括,在人腦中形成的對事物本質屬性的反映。概念是人類對一個復雜的事物或過程的理解,它隨著人類實踐和認識的變化而不斷的發展。根據不同的標準,概念有不同的類型,如實物概念和抽象概念,日常概念和科學概念等。
作為培養學生科學素養的一種途徑,同時也是當前研究的一個熱門話題,概念教學經過一段時間的實踐,成為一條通向真知的重要途徑。概念教學以完善和糾正學生的前科學概念、幫助學生構建科學概念為根本任務,把單純的教知識變為教知識結構,加強前后知識間的內在聯系,使學生形成一個最佳的認知結構,從而為學生后續的學習、生活奠定堅實的基礎。
二、一般概念和生物學重要概念的引入
生物學是研究生命現象、揭示生命活動規律的科學,它建立的基礎是對生物學概念的認識、理解和應用。作為生物學領域基本的語言單位和思維單位,生物學概念是生物學課程內容的重要組成部分,它是對生物形態結構、生理特征、原理及規律本質的闡述,也是對迅猛發展的生物科學的基本認識。從某種程度上講,生物學概念是對事實信息或事實知識的一種直觀體現。
一般概念與生物學重要概念之間是怎樣的關系?英國教育家溫?哈倫在《科學教育的原則和大概念》一書中提出,科學教育具有多方面的目標,科學教育應該致力于理解一些科學上有關的大概念,包括科學概念以及關于科學在社會中所起作用和科學本身的概念。所有科學的課程活動都應該致力于深化學生對科學大概念的理解。美國課程專家埃里克森認為,核心概念是指居于學科中心,具有超越課堂之外的遷移價值和持久價值的關鍵性概念。這些概念源于學科中的一般概念、原理和解釋體系。無論是溫?哈倫提出的大概念,還是埃里克森認為的核心概念,其實都不約而同地指向了生物學重要概念這一中心議題。
對于一般概念或生物學事實信息,學生可以通過觀察測量獲得,有時受到時間或技術限制不能觀察測量的,往往只能是被動告知,記憶和復述是其檢測的主要形式。例如植物光合作用的發現過程即范?海爾蒙特實驗以及普利斯特萊實驗,綠葉在光下產生淀粉和氧氣的實驗,植物的光合作用需要二氧化碳的討論,植物呼吸作用產生二氧化碳消耗氧氣的實驗等。而生物學核心概念需要學生對大量的事實知識進行分析加工,歸納推理,抽象概括得到,這是主動獲取的過程,檢測評價時一般需要在新的情境中應用。例如通過科學史的學習、探究活動、操作演示、實驗討論等系列事實知識的鋪墊,學生再消化綜合后得出:光合作用的實質即綠色植物利用太陽光能,把二氧化碳和水合成了儲存能量的有機物,同時釋放氧氣;呼吸作用的實質即在生物體活細胞內,細胞分解有機物生成二氧化碳和水,同時釋放能量等重要概念。
傳統教學往往強調對一般概念的記憶和背誦,而要達到深層次的理解,必然涉及到對重要概念的組織。埃里克森則強調,課程與教學應該超越事實。課程內容的選擇應以事實作為鋪墊,圍繞學科的重要概念進行。教學中心應從講授事實轉移到運用事實,學習中心應從記憶事實到重建知識結構。研究證明,學習者的知識結構越清晰,越利于學習新知,越利于知識的遷移運用。由此可見,生物學重要概念教學應該建立在事實知識的基礎之上進行。區分事實信息和重要概念,對教學重難點的把握、教學方法的選擇、教學質量的提高以及教學水平的提升等方面具有重要意義。
三、生物學重要概念的建立
《義務教育生物學課程標準(2011 年版)》在教學建議中認為,生物學重要概念處于生物學科的中心位置,包括對生命基本現象、規律、理論等的理解和解釋,對學生學習生物學及相關科學具有重要的支撐作用。學生要“獲得生物學基本事實、概念、原理和規律等方面的基本知識,了解并關注這些知識在生活、生產和社會發展中的應用”。這盡管是課程目標提出的明確要求,但對于中學生物教學來說,學生能否準確、牢固地建立起反映生物學思想的、反映社會和時代需求的生物學核心概念,這才是教學的主要目標。換言之,引入并學好生物學重要概念是學好生物學的關鍵,我們應該將生物學核心概念教學放在知識教學的首要位置。
如何幫助學生對事實進行抽象和概括,建立生物學重要概念,進而為學生在新情境下解決相關問題?重要概念從引入到形成,本質就是知識從感性到理性的上升過程。《義務教育生物學課程標準(2011年版)》指出,針對學生的年齡特點和認知能力的深度和廣度,用描述概念內涵的方式來傳遞概念,有助于學生對知識的深入理解和遷移應用,從而實現重要概念的螺旋式發展。概念的內涵是概念的基本特征之一,包括所有組成該概念的事物特性和關系。例如細胞是生物體機構和功能的基本單位這一重要概念,它的內涵包括:細胞是生命活動的基本單位,除病毒外,一切有機體都由細胞構成。細胞膜的結構特點和功能特性與細胞的物質交換等有密切關系,它是理解水、無機鹽吸收的基礎。葉綠體和線粒體等細胞器的結構和功能是學習光合作用和呼吸作用的基礎。細胞核能控制生物體的生長;細胞核中染色體的形態變化對理解細胞分裂有重要作用,有利于對生物遺傳變異知識的學習。
教者應圍繞重要概念,精選恰當的教學方法,設計巧妙的教學活動,弄清上位概念和下位概念,區分具體概念和定義性概念,充分挖掘概念內涵,形成概念框架。在實踐過程中,創設問題情境也是進行初中生物學重要概念教學的有效手段。概念的教學依賴一定的情境,把重要概念嵌入具體問題情境之中,以問題教學驅動概念的教與學,可以充分激發學生學習概念的興趣,利于概念的形成。例如在建立單細胞生物重要概念時,教者在展示單細胞圖片、播放草履蟲生活的視頻、觀察培養液中的草履蟲等情景材料之后,提出問題:單細胞生物能獨立完成營養、呼吸、生殖等生命活動嗎?學生帶著疑問,展開探究和討論,大大縮短了概念的形成過程。這種“創設情境提出問題活動探究教師啟發、學生思考形成概念”的操作模式,既吸引了學生的注意力,又啟發了學生的思維。但在創設問題情境時,我們應注意情景要符合學生的認知結構,要來源于學生日常生產、生活經驗,事例要鮮明突出,問題不要過多、過難。
四、生物學重要概念的轉變、傳遞
對于多個生物學重要概念的關系,我們可以借助概念圖的形式來呈現。例如:介紹性狀和遺傳時,細胞核、染色體、DNA和基因等重要概念的聯系可以畫概念圖;介紹花的結構時,雌蕊和雄蕊等重要概念的關系也可以畫概念圖。利用概念圖可以形象地展示學生原有的知識結構和完整的思維過程,促進了概念的理解。當然,概念除了內涵外,另外一個基本特征就是概念的拓展。概念的傳遞實際上就是概念的推廣和應用過程。例如通過生物與環境關系的重要概念學習,我們知道任何生物的生存都依賴一定的環境,同時生物對周圍的環境能產生影響。教學中,教者除了強調人類活動對環境的破壞,不妨從植樹造林、自然保護區等角度談談人類活動對環境的正面作用,從而達到知識從課內到課外延伸的目的。
概念是不斷變化與發展的,在探索生物學重要概念教學的過程中還有許多問題需要解決,例如前概念的利用、概念的拓展、錯誤概念的消除等。我們有理由相信,隨著科技的進步、研究的深入、實踐的證明,這些問題終會得到合理的解釋。
【參考文獻】
[1]《義務教育生物學課程標準(2011 年版)》,北京:北京師范大學出版,2012.1.
[2] 林靜. 義務教育生物學課程標準(2011年版)案例式解讀,《初中生物學》,北京:教育科學出版社,2012.3.
[3] 汪忠. 新版課程標準解析與教學指導,《初中生物》,北京:北京師范大學出版,2012.3.
關鍵詞:細菌;細菌的染色體;檢驗
細菌(英文:germs;學名:bacteria),是微生物的主要類群之一,屬于細菌域。廣義的細菌即為原核生物是指一大類細胞核無核膜包裹,只存在稱作擬核區(nuclear region)(或擬核)的DNA的原始單細胞生物,包括真細菌(eubacteria)和古生菌(archaea)兩大類群。人們通常所說的即為狹義的細菌,狹義的細菌為原核微生物的一類,是一類形狀細短,結構簡單,多以二分裂方式進行繁殖的原核生物,是在自然界分布最廣、個體數量最多的有機體,是大自然物質循環的主要參與者。細菌的個體非常小,目前已知最小的細菌只有0.2微米長,因此大多只能在顯微鏡下看到它們。細菌一般是單細胞,細胞結構簡單,缺乏細胞核、細胞骨架以及膜狀胞器。
1 檢驗準備
1.1 儀器:普通光學顯微鏡、超凈工作臺、恒溫培養箱。
1.2 實驗菌:枯草芽孢桿菌,為24~48h營養瓊脂培養物;腸膜狀明串珠菌,為24h營養瓊脂培養。
1.3 普通變形桿菌:為營養瓊脂培養基(瓊脂用量0.8%)連續轉接培養4~5代,每代
培養18~22h。
1.4 染色液:無菌水(10mL分裝于試管中)、孔雀綠染色液、沙黃染色液、結晶紫染色液、20%硫。
酸銅溶液、95%乙醇溶液、硝酸銀染色液。
1.5 其他:香柏油、二甲苯、擦鏡紙、吸水紙、載玻片、蓋玻片、酒精燈、接種環、鑷子、燒杯、玻璃棒。
2 細菌原理:
2.1 芽孢:
芽孢是某些細菌生長到一定階段后在菌體內形成的休眠體,通常呈圓形或橢圓形。細
菌能否形成芽孢以及芽孢的形狀、芽孢在芽孢囊內的位置、芽孢囊是否膨大等特征是鑒
定細菌的依據之一。
芽孢具有厚而致密的壁,通透性低,對各種不利因素如高溫、冷凍、射線、干燥、化
學藥品和染料等具有很強的抵抗力。
芽孢染色法是根據芽孢具有難以染色而一旦染色后又難以脫色的特點而設計的,所以
芽孢染色法都基于同一原則:選用著色力強的染料進行染色。
2.2 芽孢染色法的操作步驟為:
涂片――在潔凈的載玻片中央加一小滴無菌水,用滅菌的接種環取少許枯草芽孢桿菌置于水滴中并和水滴充分混勻,并涂成極薄的菌膜。
干燥固定――涂片在空氣中干燥后,手持載玻片一端,有菌膜一面向上,通過酒精燈的微火三次。注意用手指觸摸載玻片反面,以不燙手為宜。冷卻。
染色和加熱――在涂菌處滴加孔雀綠染色液,并在微火上加熱至染料冒蒸汽開始計時,加熱染色l0min。注意加熱時要不斷補充孑L雀綠染色液,以免燒干。
水洗――傾去染色液,冷卻后用水沖洗。
復染――用沙黃染色液染色1min。
水洗、干燥、鏡檢――結果:芽孢被染成綠色,營養體呈紅色。
2.3 莢膜:
莢膜是包圍在某些細菌細胞外的一層黏液狀或膠質狀的物質,其成分為多糖、糖蛋白或多肽。莢膜與染料的親和力弱,不易著色,再有莢膜物質溶于水,用水沖洗時易被除去。
Anthony染色法是先以結晶紫作為初染劑,加于未經加熱固定的菌膜上,菌體和莢膜均被染成深藍紫色,然后用20%硫酸銅溶液為脫色劑。
2.4 莢膜Anthony染色法的操作步驟:
涂片――在潔凈的載玻片的一端加2~3滴結晶紫染色液,用滅菌的接種環取l環菌與玻片上的結晶紫染色液充分混勻。用一塊潔凈的載玻片的窄邊將混勻的菌液刮開涂成極薄的菌膜,放置5~7min。
干燥――在空氣中自然干燥。注意切勿用酒精燈加熱。
脫色――用20%硫酸銅溶液沖洗脫色后,在空氣中干燥或用吸水紙吸干。
鏡檢――結果:莢膜淺藍色或灰白色,菌體深藍紫色。
2.5 鞭毛:
細菌的鞭毛很細,直徑為10~20nm,用電子顯微鏡可以清楚觀察到。但是若采用特殊染色方法使鞭毛加粗,在普通光學顯微鏡下也可以看到鞭毛。鞭毛染色方法很多。本實驗采用銀染法進行鞭毛染色。
2.6 銀染法進行鞭毛染色的操作步驟:
載玻片清洗――選擇新的光滑無劃痕的載玻片,浸泡于洗潔精充分溶解的水中,煮沸20min,稍冷后取出用自來水沖洗干凈并瀝干,然后浸泡于95%乙醇溶液中。用時取出,在酒精燈火焰上燒去酒精后即可使用。
菌液制備――將分裝于試管中的無菌水緩慢地倒人經4~5代轉接培養的斜面培養物中,不要搖動試管,讓菌體在水中自行擴散。注意蒸餾水預先在恒溫培養箱中保溫,使之于與菌種同溫。置于恒溫培養箱中保溫10min。目的是讓沒有鞭毛的老菌體下沉,而具有鞭毛的菌體在水中松開鞭毛。
涂片――用吸管從菌液上端吸取菌液于潔凈的載玻片一端,稍稍傾斜玻片,使菌液緩慢地流向另一端。
干燥――在空氣中自然干燥。
染色――滴加硝酸銀染色液A液,染色4~6min;用蒸餾水輕輕地充分洗凈A液。用B液沖去殘水,再加硝酸銀染色液8液于玻片上。用酒精燈微火加熱至有蒸汽冒出,維持1mm左右。注意加熱時應隨時補充B液,不可使玻上B液蒸干。用蒸餾水沖洗,干燥。
鏡檢――結果:菌體和鞭毛呈深褐色至黑色。
3 檢驗步驟:
對枯草芽孢桿菌進行芽孢染色,鏡檢,并繪圖和描述菌體、芽孢特征。
對腸膜狀明串珠菌進行莢膜染色,鏡檢,并繪圖和描述菌體、莢膜特征。
對普通變形桿菌進行鞭毛染色,鏡檢,并描述鞭毛著生方式。
4 檢驗結果
通過光學顯微鏡的觀察,了解細菌芽孢、莢膜和鞭毛染色的原理和意義,學會芽孢、莢膜和鞭毛染色的方法。
參考文獻
[1] 陳菊滟,陳文娟,趙桂芳. 教學用細菌染色方法的改進. 微生物學通報, 1999,26,02.