文本探究教学策略

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,文本探究教学的策略,高中生物课堂教学中,南京市梅园中学 丁征,1,教师应该用探究的方式展现科学知识，学生应该用探究的方式学习科学内容，,探究式教学作为一种理念，应该贯穿于教学过程的始终,。,教育家施瓦布提出：,2,1,学习者围绕,科学性问题,展开探究活动；,2,学习者获取可以帮助他们解释和评价,科学性,问题,的证据；,3,学习者要根据事实证据形成解释，对,科学性,问题,做出回答；,4,学习者通过比较其他可能的解释，特别是那,些体现出科学性理解的解释，来评价他们自,己的解释；,5,学习者要交流和论证他们所提出的解释。,一,、探究,学习的特征,3,确定教学目标确定教学内容收集整理有关信息资料,探究学生的思维和认知基础设计问题摸索探究点,设计课堂具体的探究过程,提出问题阅读教师提供相关知识和背景材料,分析、讨论得出结论验证结论展示交流,教师备课流程,学生学习流程,探究主线：,提出问题分析问题解决问题,二、,文本,探究的,教学模式,4,二、,文本,探究的,教学模式,创设情境，提出问题,提供资料，组织探究,分析资料，解决问题,表达交流，得出结论,延伸拓展，学以致用,5,1.,创设情境，提出问题,创设符合教学内容要求的情境是开展思维探究的核心。该,环节,在于引出教学任务，将学生的注意力吸引到学习任务中来。教师把将要学习的生物学知识通过一定的问题，情境或事件呈现给学生，并通过这一活动把学生过去的活动和将来的活动联系在一体，造成学生认知结构与周围环境的不平衡，引起学生对学习目标的注意和兴趣。,6,1.1,联系生产、生活，铺设情境,例,1,：种,群增长的“,S,”型曲线的意义,创设问题情境：,在渔业生产上，人们常常被这样的问题所困惑：不捕捞或捕捞很少，鱼类资源可能得不到充分利用；捕捞过多，又会导致鱼类资源的枯竭。那么，在什么时候捕捞才合适呢？,例,2,：人体的稳态,创设问题情境：,剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会有酸痛的感觉，这是因为,细胞无氧呼吸产生了乳酸。为什么一段时间以后这种酸痛感会消失？,如果仅靠血液中的葡萄糖供能，运动员只能跑,24,36s,，事实并非如此，绝大多数运动员都能跑完全程，血糖如何补充？血糖浓度怎样维持？,7,1.2,展示图片、视频，创设情境,例如，,细胞膜的流动性教学,在学生的原有经验中，细胞膜就像气球的外层，或者包裹生鸡蛋的那层膜状物，应该是固定的结构。吞噬细胞吞噬病菌、变形虫运动的动画课件进行演示，引发学生的知识冲突，细胞膜怎么会是流动的呢？,8,1.3,利用实验现象本身，构成情境,例,1,：,探究光合作用的条件,为什么柳苗增加的重量超过了土壤的减少量？增加的重量除了来自水之外，还可能来自什么物质？通过什么实验来证明？,9,实验情境：,用小刀将数十只荧火虫的发光器割下，干燥后研磨成粉末，取两等份分别装入两支试管，各加入少量水使之混合，置于暗处，可见试管内有淡黄色荧光出现，约过,15,分钟荧光消失。,15,分钟后,医用葡萄糖溶液,2ml,ATP,注射液,2ml,置于暗处观察,无荧光出现,有荧光出现,说明,ATP,能直接被生物体利用，而葡萄糖不能。,例,2,：,ATP,是直接能量来源,10,1,4,选用生命科学史，设置情境,例，遗传密码的破译,科学史,1,：,上世纪,50,60,年代，,DNA,分子结构的发现者克里克研究表明：在,T4,噬菌体的相关碱基序列中增加或者删除一个碱基，无法产生正常功能的蛋白质；增加或删除两个碱基，也不能产生正常功能的蛋白质；但是，当增加或者删除三个碱基时，却合成了具有正常功能的蛋白质。,科学史,2,：,1961,年，尼伦贝格和马太利用大肠杆菌的破碎细胞溶液，建立了一种利用人工合成的,RNA,在试管里合成多肽链的实验系统，其中含有核糖体等合成蛋白质所需的各种成分。利用这个实验系统，尼伦贝格和马太设计了一个巧妙的实验，破译了第一个遗传密码，即,UUU-,苯丙氨酸。,科学史,3,：,1966,年科学家霍拉纳发明了一种新的,RNA,合成方法，通过这种方法合成的,RNA,可以是,2,个、,3,个或,4,个碱基为单位的重复序列，例如,:,将,A,、,C,两种核苷酸缩合为,ACACACACAC,长链，以它作人工信使进行蛋白质合成，结果发现产物是苏氨酸和组氨酸的多聚体，说明苏氨酸的密码子可能是,ACA,，也可能是,CAC,；同样，组氨酸的密码子可能是,CAC,，也可能是,ACA,。,11,2,提供资料，组织探究,积极思维,知识海洋,放眼社会,边做边学,课题研究,拓展视野,继续探究,12,资料,：,细胞膜结构的发现史,实验,1,：,1885,年，奥弗顿在研究各种未受精卵细胞的透性时，发现,脂溶性物质 容易透过细胞膜,，不溶于脂质的物质透过细胞膜十分困难。,实验,2,：,1925,年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气 水界面上铺展成,单层分子,，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积 的,2,倍,。,实验,3,：,Danielli,和,Harvey,分别于,1931,年和,1935,年发现细胞膜的表面张力显著 低于油水界面的表面张力，已知,脂滴表面如吸附有蛋白质成分 时，表面张力则降低,。,例,1,：,建构细胞膜分子结构模型,1.1,文献型资料,资料,1,：,生命垂危的病人有的需要器官移植，但植入的器官有的被病人排斥，,即,病人的细胞认出了“非己成分”，面对“非己成分”发起进攻，导致植,入器官坏死，为什么细胞能识别出异己成分？,资料,2,：,取两种不同的海绵动物，使其细胞分散成单个的，然后将这些细胞掺在,一起混合培养，发现只有同种的细胞才能结合。后来对细胞表面的糖蛋,白进行分析，结果表明，这两种海绵细胞表面糖蛋白的氨基酸成分相同，,而糖类的成分不同。,13,例,2,：,探究缓冲物质对血液,pH,稳态的调节,创设问题情境：,剧烈运动后上肢和下肢骨骼肌往往会有酸痛的感觉，这是因为,细胞无氧呼吸产生了乳酸。为什么一段时间以后这种酸痛感会消失？,资料探究,：,材料,1,：,细胞代谢会产生许多酸性物质，如乳酸、碳酸等，人和动,物吃的食物经消化吸收并代谢后，会产生一些酸性或碱性物,质，如碳酸钠。这些酸性或碱性的物质进入内环境，常使,pH,发生偏移。但一般情况下，机体能使,pH,稳定在一定范围内,。,材料,2,：,缓冲液是由一种弱酸和一种该弱酸的强碱性盐组成，如,NaH,2,PO,4,/ Na,2,HPO,4,、,NaHCO,3,/H,2,CO,3,、醋酸,/,醋酸钠等。在加入酸,或碱时，能使,pH,的变化减弱。,材料,3,：,化学分析得知，生物体内存在,NaHCO,3,、,H,2,CO,3,、,NaH,2,PO,4,、,Na,2,HPO,4,、,KH,2,PO,4,、,KHCO,3,等盐类和一些金属离子、带负电的生,物大分子。,解决问题,：,这些物质对维持生物体,pH,稳定有什么作用？尝试对缓冲物质维持,pH,稳定的机制进行解释。,14,例,1,：,建构细胞膜的结构特点,2,2,图文并茂型资料,磷脂分子的两链转速达,10,16,次,/,秒,磷脂分子与周围分子互换达,10,6,次,/,秒。,绿色荧光素,标记的抗体,红色荧光素,标记的抗体,细胞融合,人细胞,鼠细胞,人鼠杂交细胞,细胞融合初期,37,40min,细胞融合,15,例,2,：,细胞器之间的相互配合,1.,提出探究问题：,细胞能正常完成各项生命活动的前提条件是什么？,2.,资料探究：,细胞内“膜”的联系图解；,细胞核,细胞膜,内质网,高尔基体,囊泡,16,黑点代表未被标记的分泌蛋白，红点代表被标记的分泌蛋白。,2.,资料探究：,科学家对豚鼠胰腺腺泡细胞分泌物形成的研究过程；,17,运输,高尔基体,氨基酸,核糖体,线粒体,（供能）,内质网,合成,细胞膜,加工,分泌蛋白,分泌,2.,资料探究：,分泌蛋白运输到细胞外的过程示意图。,3.,建构概念：,生物膜系统,18,例,3,：,染色体变异在育种上的应用,1.,创设问题情境：,大家都爱吃无子西瓜，知道它是如何培育成的吗？吃过无子西瓜的同学，有没有注意过西瓜瓤里依然有一些白色的软软的“子”，知道那是什么吗？,19,探究问题：,1.,为什么将一定浓度的秋水仙素溶液滴在二倍体西瓜幼苗的芽尖？,2.,获得的四倍体西瓜为什么要和二倍体杂交？,3.,三倍体西瓜为什么没有种子？真的一颗都没有吗？,4.,每年都要制种很麻烦，有没有别的替代方法？,20,例,4,：,兴奋在神经元之间的传导,1,.,对科学家的结论质疑,：,高尔基认为神经元构成神经系统类似血管构成 循环系统，是完全贯通的，那么，事实是否如此呢？,2.,科学家研究资料,：,拉蒙,卡哈尔在高尔基工作的基础上发现了突触结构。,3.,提出探究问题：,从结构上看神经元之间有间隙，,电信号不能通过，那兴奋如何传导？,4.,自主探究,：,积极思维活动：兴奋在神经元之间的传导,21,1.,兴奋在神经元与神经元之间是通过什么传递的？,2.,什么叫突触？指图说出突触的结构。,3.,突触小体长在轴突上，还是树突上？,4.,神经递质存在哪里？递质是怎样传递兴奋的？,5.,突触小体内有较多的线粒体， 说明什么？,6.,神经冲动如何从前膜经间隙传到 后膜？,7.,兴奋为何不能从树突传到轴突,?,8.,突触传递的特点怎样？,读图指导思考链,：,22,2,3,数据型资料,例：基因的自由组合定律,1.,提出探究活动,：,如何解释两对相对性状的遗传实验现象及出现的比例？,2.,设计探究思考题：,F,1,中有几对等位基因？能产生几种配子？为什么,F,1,产生配,子时不同对的基因会自由组合呢？其细胞学基础是什么？,F,2,中为什么出现新的性状组合？,自主完成教材中“豌豆,2,对相对性状的杂交实验图解”，,学会用“棋盘式”书写遗传图解。,F,1,自交，为什么,F,2,会出现,9,：,3,：,3,：,1,的性状分离比？根据,孟德尔对分离定律的假说，尝试解释两对相对性状杂交,实,验的现象。,从数学角度分析,9,：,3,：,3,：,1,与分离定律出现的,F,2,表现型,3,：,1,的关系。,23,表现型,基因型,基因组合数,基因型数,在,F,2,中比例,黄圆,1YYRR,、,2YyRR,、,2YYRr,、,4YyRr,9,4,9/16,黄皱,1YYrr,、,2Yyrr,3,2,3/16,绿圆,1yyRR,、,2yyRr,3,2,3/16,绿皱,1yyrr,1,1,1/16,根据实验图解分析,F,2,基因型和表现型及比例，归纳填写表格。,3.,质疑：,通过分析我们发现两对性状的遗传是彼此独立，互不干扰的。如果再把两对性状联系在一起研究，还能发现什么吗？,4.,学生思考发现：,一对性状的基因可彼此分离，不同对的性状可自由地组合，通过计算就可以直接得到各种表现型所占的比例。,黄色圆粒,3/4,3/4,9/16,黄色皱粒,3/4,1/4,3/16,绿色圆粒,1/4,3/4,3/16,绿色皱粒,1/4,1/4,1/16,24,亲代等位基因对数,F,1,配子种类数,F,2,基因,型种类数,F,2,表现型种类数,F,2,型表现型分离比,1,2=2,1,3=3,1,2=2,1,3:1=(3:1),1,2,4=2,2,9=3,2,4=2,2,9:3:3:1=(3:1),2,3,2,3,=8,3,3,=27,2,3,=8,(3:1),3,=27:9:9:9:3:3:3:1,n,2,n,3,n,2,n,(3:1),n,5.,继续探究：,位于非同源染色体上的非等位基因，遗传时遵循自由组合定律。从下表可以得出什么规律，如果是,3,对，,4,对，一直到,n,对相对性状的遗传呢？请尝试总结规律。,25,2,4,实验型资料,例,1,：细胞膜的制备,探究问题：,如果给你以下材料：植物叶片、猪肝、哺乳动物的血液,你会选择哪种材料制备细胞膜？为什么？根据什么原理来做呢？,实验探究是生物学研究的重要方法，在教学中要培养学生的实验素养。教师要充分挖掘教材中蕴含的实验探究素材，通过质疑设障，进行活化和优化处理，改编成探究实验，使之成为学生的学习材料。,26,实验材料：,（,1,）枪乌贼的巨大神经纤维 （轴突直径可达,1,毫米）,（,2,）一个玻璃微电极 （能直接插入神经纤维内部）,（,3,）一个电流表,例,2,：,兴奋在神经纤维上的传导,1,.,提出,问题：,在静止的时候神经纤维的电位是怎样的？接受刺激时会引 起什么样的变化？为什么会出现这种变化呢？,2.,实验探究,：,请设计实验探究神经纤维在未受刺激时膜内外是否存在电位差？,27,3,分析资料，解决问题,学习过程实际是一个不断处理信息、形成知识网络、并用来处理问题的内化过程。学生在信息加工的过程中，体验科学探究过程，通过思维探究，领悟并建构知识。教师在此过程中要对学生进行指导，在看图、阅读过程中学会提取有效信息，在激活学生思维的同时，引导学生发现问题。,28,资料,：,细胞膜结构的发现史,实验,2,：,1925,年两位荷兰科学家用丙酮从人的红细胞膜中提取脂质，在空气 水界面上铺展成,单层分子,，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积 的,2,倍,。,例,：,建构细胞膜分子结构模型,探究,：,你认为细胞膜中的这两层磷脂分子会怎样排列？请尝试设计并画出。,3,1,文献型资料的分析,29,3,2,图群资料的分析,例,1,：,DNA,的复制方式,背景知识,1,：,在氮源为,14,N,的培养基中生长的大肠杆菌，其,DNA,分子均为,14,N -DNA,；在氮源为,15,N,的培养基中生长的大肠杆菌，其,DNA,分子均为,15,N -DNA,。将,15,N,标记的细菌放入,14,N,培养，即,DNA,复制所需原料全部含,14,N,，由含,14,N,的原料合成的多核苷酸链为,14,N,链。,背景知识,2,：,密度梯度离心是使不同重量的,DNA,分开，分布于离心管不同位置的方法。,15,N-DNA,比,14,N-DNA,密度大，所以离心后,15,N-DNA,形成的位置比,14,N-DNA,低，若一条链含,15,N,，另一条链含,14,N,的,DNA,离心后位置位于两者之间。,30,例,1,：,DNA,的复制方式,思考题,1,DNA,是肉眼看不见的，如何才能分辨,DNA,？,思考题,2,用,CsCl,密度梯度离心后重带、中带、轻带表示的,DNA,分子,的双链构成是怎样的？,思考题,3,离心处理后，为什么子一代,DNA,只有杂合链带？子二代,DNA,出现了轻链带和杂合链带，说明了什么？,例题,：,已知某一条全部,N,原子被,15,N,标记的,DNA,分子（,0,代），转移到,含,14,N,的培养基上培养,n,代，其结果如下：,（,1,）分子总数,_,（,2,）只含,15,N,的分子,_,（,3,）含,15,N,、,14,N,的分子,_,（,4,）只含,14,N,的分子,_,（,5,）脱氧核苷酸链总数,_,（,6,）含,15,N,的链为,_,（,7,）含,14,N,的链为,_,31,1,.,提出,问题：,如果仅靠血液中的葡萄糖供能，运动员只能跑,2436s,，事实并非如此，绝大多数运动员都能跑完全程，血糖如何补充？血糖浓度怎样维持？,2.,提供资料,：,血糖的来源和去向的,简图、,血糖平衡调节示意图,3.,分析问题：,马拉松比赛过程中，运动员的血糖不断被消耗， 但它的含量仍维持在,0.9g/L,左右。,饭后，大量的葡萄糖吸收到体内，但是正常人的 血糖含量只有短暂的升高，很快就恢复正常。,从糖尿病人“尿糖”的症状推断糖尿病的病因。 糖尿病人为什么会出现“三多一少”的病症？糖 尿病人的治疗为什么是注射胰岛素而不能口服？,4.,解决问题：,建立血糖调节的模型,例,2,：,血糖平衡的调节,32,血 糖 浓 度 升 高,下丘脑另一区域,胰岛,B,细胞,胰高血糖素分泌增多,肾上腺素分泌增多,胰岛素分泌增多,胰岛,A,细胞,肾上腺髓质,下丘脑某一区域,血 糖 浓 度 降 低,血糖平衡的调节的模型建构：,神经体液调节,33,3,3,实验资料的分析,例,1,：,渗透作用产生的必备条件,传统式教学：,34,探究实验设计：,A,组和,C,组对比说明半透膜两侧的溶液必须具有,浓度差,。,蔗糖溶液,清水,半透膜,全透膜（如纱布）,A,组,B,组,半透膜,同浓度蔗糖溶液,C,组,（漏斗内液面上升）,（漏斗内液面无变化）,（漏斗内液面无变化）,实验结论：,A,组和,B,组对比说明渗透作用要有,半透膜,；,35,例,2,：,探索遗传物质的过程,1.,对实验设计思路的探究,：,“如果让你继续研究，进一步证明什么是遗传物质，你觉得关键的设计思路是什么？如何设计并实施实验？”,2.,对实验的严密性提出质疑：,能使,R,型细菌发生转化，看来,S,型细菌,DNA,并没有被加热“杀死”，那加热会不会导致,DNA,分解？请对实验设计进行补充完善。,36,3,4,数据资料的分析,例如：,生长素,的特性,促进,抑制,不促进也不抑制,任何一条曲线分析,都可以得出：随着生长素浓度的增加，对器官的促进作用逐渐加强，达到最适浓度后随着生长素浓度的增加，对器官的促进作用逐渐减弱，之后生长素浓度再增加，对器官的抑制作用逐渐加强。,生长素的作用特点,1,（两重性）：,低浓度促进生长、高浓度抑制生长,37,生长素浓度（,mol,）,根,芽,茎,10,11,10,7,10,3,促 进,O,抑 制,器官生长的效应,针对三,条曲线分析,，又可以得出：根、芽、茎三种器官对生长素需要的最适浓度是不同的，,根为,10,10,mol/L,、,芽为,10,8,mol/L,、,茎为,10,4,mol/L,。,三者对生长素的敏感性是根芽茎。,生长素的作用特点,2,：,同一植物不同器官对生长素浓度的反应不同，其中根需要的生长素浓度相对最低，而茎相对最高。,38,0,时间,种群数量,K,1/2K,值,K,值,例：研究种群数量变化的意义,K,值,1/2K,值,39,3,5,分析过程中发现问题,例如：,三倍体无子西瓜的培育过程,学生提出问题：,（,1,）为什么不能用四倍体植株做父本，二倍体做母本？,（,2,）既然三倍体植株在减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成生殖细胞，那就没有必要用二倍体植株传粉处理，为什么还要这样做呢？,知识拓展,四倍体做母本，二倍体做父本，胚是三,倍体，种皮是母本发育的，是四倍本，所以胚的发育时间比种皮的发育时间短，当胚发育完全时，种皮尚未发育完全，帮种皮较薄，利于播种。如果用四倍体做父本，二倍体做母本，胚是三倍体，种皮是二倍体，种皮发育完全时胚尚未发育完全，等胚最终发育完全时，种皮,已发育过盛，此时种皮较厚，播种时不利于发芽，,另吃起来种子虽无胚，但种皮厚，影响口感。,40,4,表达交流，得出结论,学生在自主探究之后，将各自的探究结果进行交流与讨论，通过自主学习而获得对某生物学主题的意义建构。当然可能并不全面或正确，这就需要在一个相互协作的学习群体中对各自的观点、假设进行批判性的考察、协商和辩论，使不同的观点得以交锋、碰撞，从而加深、补充、修正每个学生对当前问题的理解。多给学生提供表达的机会，培养他们的语言表达能力。,41,例：,减数分裂中生殖细胞的形成,精原细胞,(2n),初级精母细胞,(2n),次级精母细胞,(n),精细胞,(n),精子,(n),卵原细胞,(2n),初级卵母细胞,(2n),次级卵母细胞,(n),极体,(n),卵细胞,(n),极体,(n),42,5.,延伸拓展，学以致用,教材文本是编写者依据课程标准结合编者自身的理解而选择的生物学材料，现行不同版本的教,材,，其编排体系各不相同，对同一知识点的呈现各有详略，教师对教材应该有自己的见解，将自己的思考融入教学之中。因此要根据生物学科固有的知识体系，对教材进行合理的延伸和拓展，创设问题情境，让学生在课堂中积极地将所学知识运用到新的学习情境中，学以致用。,43,课后安排一个资料收集活动，要求学生根据已有的生物知识或生活经验，寻找可以证明细胞膜具有流动性的证据。,白细胞吞噬细菌和过程；变形虫的伪足运动现象；草履虫取食；受精时细胞的融合过程；动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程；酵母菌的出芽生殖中长出芽体；白细胞通过狭窄毛细血管的变形；精子细胞形成精子的变形；,例,1,：细胞流动性的例证,44,从理论上讲，标记,DNA,的实验中， 放射性只应出现在沉淀物中，标记 蛋白质的实验中，放射性只应出现 在上清液中。但在实际操作中却发 现存在误差，上清液中测到了少量,32,P,；沉淀物中测到了少量,35,S,，如 何解释这些现象？,本实验能证明,DNA,是遗传物质，能,否证明蛋白质不是遗传物质？,例,2,：,噬菌体侵染细菌的实验,45,例,3.,“探索烟草花叶病毒的遗传物质”,“探索烟草花叶病毒的遗传物质”,请尝试设计实验证明,RNA,是,TMV,和,HRV,的遗传物质。,烟草花叶病毒蛋白质,车前草病毒蛋白质,烟草花叶病毒,RNA,车前草病毒,RNA,重建,TMV,重建,HRV,TMV,病斑,HRV,病斑,病毒子代,TMV,病毒子代,HRV,46,细胞学说建立的过程；,生物膜结构的探索历程；,酶本质的探索；,光合作用的探究历程；,探索遗传物质的过程；,DNA,的分子结构；,遗传密码的破译过程；,中心法则的提出与发展；,生长素的发现过程,三,、,文本,探究的,教学内容,1.,科学史的探究学习：,47,分泌蛋白的合成与运输；,光合作用和有氧呼吸；,细胞癌变的发生；,有丝分裂与减数分裂；,染色体结构变异；,染色体变异在育种上的运用；,DNA,分子的复制方式；,蛋白质的合成；,镰刀型贫血症的病因；,血浆、组织液、淋巴之间的物质交换；,体温、渗透压、水盐、血糖等稳态的调节；,细胞、体液免疫,过程,；,神经元之间的兴奋传导；,生物圈中的碳、氮循环,2,图与图群的探究学习：,48,植物细胞的吸水与失水；,影响酶活性的环境条件；,酵母菌细胞呼吸方式；,环境因素对光合作用的影响；,生长素的极性运输,；,植物生长调节剂对插条生根,的影响,3,实验的探究学习：,49,影响光合作用的环境因素；,遗传定律中对杂交实验结果的分析；,基因频率和基因型频率的关系；,生长素的两重性；,种群的增长曲线；,能量流动图解,4,数据与曲线的探究学习：,50,谢谢！,教学的艺术不在于传授本领，而在于激励、唤醒和鼓舞。,第斯多惠,51,