高中生物课堂教学中文本探究教学的策略-南京教研室

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：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。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？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？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？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2mlATP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。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。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NaH2PO4/Na2HPO4、NaHCO3/H2CO3、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NaHCO3、H2CO3、NaH2PO4、Na2HPO4、KH2PO4、KHCO3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。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1016次/秒,磷脂分子与周围分子互换达106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：①细胞内“膜”的联系图解；细胞核细胞膜内质网高尔基体囊泡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：②科学家对豚鼠胰腺腺泡细胞分泌物形成的研究过程；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：③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？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？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：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：①F1中有几对等位基因？能产生几种配子？为什么F1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？②F2中为什么出现新的性状组合？③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。④F1自交，为什么F2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。⑤从数学角度分析9：3：3：1与分离定律出现的F2表现型3：1的关系。表现型基因型基因组合数基因型数在F2中比例黄圆1YYRR、2YyRR、2YYRr、4YyRr949/16黄皱1YYrr、2Yyrr323/16绿圆1yyRR、2yyRr323/16绿皱1yyrr111/16⑥根据实验图解分析F2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亲代等位基因对数F1配子种类数F2基因型种类数F2表现型种类数F2型表现型分离比12=213=312=213:1=(3:1)124=229=324=229:3:3:1=(3:1)2323=833=2723=8(3:1)3=27:9:9:9:3:3:3:1n2n3n2n(3:1)n5.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。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。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？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。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①②③④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14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA；在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA。将15N标记的细菌放入14N培养，即DNA复制所需原料全部含14N，由含14N的原料合成的多核苷酸链为14N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。15N-DNA比14N-DNA密度大，所以离心后15N-DNA形成的位置比1