逍遥学能 2014-06-04 10:57
一、教学建议
《标准》是高中阶段生物学教学的基本依据。《标准》旨在全面提高学生的科学素养，倡导探究性学习，重视生物科学与学生生活和社会的联系。因而，教师应在认真学习和领会《标准》的基础上，结合地区、学校和学生的实际，创造性地进行教学。为此提出如下教学建议。
（一）深化对课程理念的认识
《标准》确定的课程理念是：提高生物科学素养，面向全体学生，倡导探究性学习，注重与现实生活的联系。按照课程理念，教学中要注意更新课程内容，增强课程内容与社会发展、科技进步、现实生活的联系；优化学习方式；改进评价方法；增强课程与学生自我发展的联系，帮助学生规划人生，促进学生全面发展。在这种变革中，教师作为学习活动指导者的作用比以往更显重要。教师要认真学习相关的课程文件和《标准》，理解新的课程理念和课程要求，更新教学观念。
（二）全面落实课程目标
课程目标包括知识、能力、情感态度与价值观三个方面。例如，对生态环境的保护，既要学习生态环境保护的知识，又要培养相关的能力，还要养成积极的态度和参与意识。这三个方面的要求对科学素养的形成都同样重要，缺一不可。教师要在重视知识教学的同时，更加重视情感态度与价值观和能力目标的实现，在每个模块的教学中，全面落实三个方面目标的要求。
（三）组织好探究性学习
科学探究作为发现科学事实、揭示科学规律的过程和方法，在科学教育中有重要的意义。教学不仅要使学生获取一定的知识，还要使学生习得获取知识的方法，提高解决问题的能力。在教学中，教师应该让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。只有这样，《标准》规定的目标才能落到实处。教师在组织探究活动时应注意以下几个方面。
1．探究活动要有明确的教学目标
强调学生的学习过程，并不是忽视学习成果，而是对学习成果有更高的要求，探究是达成这些成果的重要途径。每一次探究活动都要有明确的教学目标。教学目标应使用行为动词来表达，以便有针对性地完成活动过程的设计，也便于在活动之后检验教学成果。
2．要有值得探究的问题或研究任务
每个探究活动应有学生未知答案的问题。如果学生已经知道答案，就不可能经历真正的探究。
除了教科书中的案例外，教师可以用多种方式创设问题情境，鼓励学生提出自己感兴趣的问题，并选择其中最有探究价值的问题作为小组或全班共同研究的课题。
3．要有民主的师生关系和求真求实的氛围
科学探究活动的开展需要民主的师生关系和求真求实的氛围。教师要鼓励学生，并给每个学生以尽可能多的机会来提出个人的想法、见解、问题，并运用证据和逻辑展开讨论。讨论问题时，教师和所有学生应处于平等的地位。教师在组织教学的过程中，应注意保护学生勇于探究的精神和自信心。
4．探究性学习是重要的学习方式，但不应成为惟一的方式
不同的学习方式有各自的特点、优势和适用的条件。教师应根据不同的教学内容注意采用多样化的教学方式，如演示、讲授、辩论、模拟、游戏、角色扮演、专题讨论、项目设计、个案研究等。
案例1 寻找疯牛病的病原体
生物学教学中探究有不同的方式。除了实验探究，通过对资料的分析进行探究也是一种常用的学习方式。基于资料的探究活动，关键在于教师对素材的选择和组织。通常，社会关注的、学生关注的与生物学相关的问题是教师选择的内容之一。教师可充分利用这些素材，设计好教案。教学中教师要引导学生深入思考，领悟科学家如何提出问题，寻找证据，不断深入解决问题的思路和方法。本案例中，教师通过一系列提问，引导学生经历了与原始研究十分相似的过程。学生充分思考，寻找疯牛病的病原体，得出了朊病毒是一种蛋白质的科学结论。这种“探究式教学”旨在培养学生像科学家那样不断深入思考问题的思维方法和解决问题的能力。
在一段时间内，各种媒体大量报道了有关疯牛病的消息，“疯牛病”已成为老幼皆知的名词。石老师通过图书馆、科学院和网络，收集了许多关于疯牛病和朊病毒的研究资料，他将在课堂上和同学们一起探讨这个问题。
“为什么国家要严格控制牛肉的进口？这说明疯牛病有什么特点？”
“因为疯牛病会传染，它是一种传染病。”学生不假思索地回答。
“那么哪些病原体会导致传染病呢？”
同学们和石老师一起回顾了以往所学到的传染病种类，归纳出病原体有寄生虫、细菌、真菌以及病毒等。石老师没有马上告诉同学们疯牛病的病原体是什么，而是提出了更具挑战性的问题。
“如果有一种原因不明的传染病，如何着手寻找它的病原体呢？”
在此之前的生物课中，同学们曾讨论过分离病原体的步骤。石老师希望同学们能够将这一知识应用起来。果然，一个同学想到了解决问题的办法。
“从被感染的动物提取病原体，再用健康动物进行实验。”
“很好”石老师进一步追问：“现在我们要寻找疯牛病的病原体，应该从病牛的哪些（个）部位提取病原体呢？”
同学们纷纷提出了自己的看法，有的认为应该抽取血液，有的认为应该从肌肉中提取病原体。这时，石老师向同学们展示了描述疯牛病、疯羊病症状的资料。通过对资料的分析，同学们达成了共识：疯牛病主要表现为神经系统遭到破坏，最好从神经组织中提取病原体。
石老师告诉学生，科学家与同学们的选择是一致的。用抽取的患病动物的脑组织或脊髓液注射给健康动物后，健康动物最终患病。
接下来，石老师让同学们讨论如何鉴别疯牛病病原体的性质。交流过程中，石老师发现一组同学想到了用陶瓷纤维过滤器。在学习病毒的时候，同学们已经了解到陶瓷纤维过滤器可以滤去寄生虫、细菌等，但会让病毒和化合物通过，大家集中对这一方案讨论之后，石老师向同学们展示了科学家实际的实验结果（如下图）。实验中，未滤过的神经组织和滤过液都可以使健康动物感染该病。
石老师又提出了问题：“根据实验结果，我们可以对该病原体的性质和大小做出什么判断呢？”
“病原体可以通过陶瓷纤维过滤器，说明体积很小，应该是病毒。”一个学生肯定他说。
另一个学生补充说：“经过滤的液体不可能含有细菌、真菌或寄生虫的整体，所以一定是病毒。而且报纸上也说了，是朊病毒导致了疯牛病。”
石老师并不着急纠正同学们的说法，他让同学们考虑一下，能否根据这一项实验结果就断定是病毒？会不会还有其他的可能？如果你认为是病毒，能不能设计方案进一步证实你的想法？
教室里出现了一段时间的沉默。终于，有一个小组的同学提出了他们的假设：“我们可以将滤过液中的病毒破坏，使之不能增殖。再用健康动物实验，如果动物不再患病，说明病原体就是病毒。”
“你们准备怎样阻止病毒的增殖呢？”石老师追问道。
“只要破坏病毒的DNA或RNA，病毒将不能复制。加热或用福尔马林处理过滤液可以使DNA或RNA变性。”
石老师高度赞扬了这一组同学的设计方案，然后出示了图片（如下图）。“实际实验的结果是处理后的滤过液仍然具有感染性！这说明了什么？”
同学们感到非常吃惊，“看来，实验结果否定了我们的假设。病原体不是病毒！”
“病原体还存在于滤过液中，下一步，我们怎样去寻找它呢？”石老师继续启发学生。
“滤过液中除了病毒，还有化合物，我们可以鉴定化合物的感染性。”
“非常好！”石老师感到很满意，进一步提示：“化合物的种类有很多，我们可以从最基本的生物大分子着手，用什么可以破坏蛋白质、脂肪和淀粉呢？”
这个问题对同学们来说很轻松。很快，同学们设计好了一组实验，用不同的酶分别检验这三种大分子化合物。石老师适时地展示图片（如下图），并请同学们对实验结果进行分析。
“原来病原体是一种蛋白质。”同学们高兴地报告自己的结论。
至此，石老师总结：疯牛病的病原体是一种结构改变了的蛋白质，由于这种蛋白质能像病毒一样传播疾病，因而称为“朊病毒”。在石老师的指导下，同学们认识了朊病毒这种新的病原体，了解到朊病毒的蛋白质本质。下课前，石老师还向同学们提供了一些有关朊病毒研究的网址，鼓励有兴趣的同学通过查阅资料对朊病毒有更多的了解。
（四）加强实验和其他实践活动的教学
教师应尽可能多地让学生参与实验和其他实践活动。在同时拥有现实环境的实验条件和虚拟环境的模拟条件时，教师应首选现实环境，使学生身临其境，亲自动手。通过实验和其他实践活动，不仅可以帮助学生更好地理解和掌握相关的知识，有利于他们在观察、实验操作、科学思维、识图和绘图、语言表达等方面能力的发展，也能促进学生尊重事实、坚持真理的科学态度的形成。
1．学校应逐步完善生物学实验室的建设、仪器设备和用具的配置，保证实验教学经费的投入。生物学教师也应创造条件，就地取材、因陋就简地开设好生物学实验。
2．增加低成本实验或其他实践活动。我国地域辽阔，生态环境和物种分布差异很大，课程标准提供的活动建议难以适应各地学校的条件。教师要根据实际情况，尽可能采用比较规范的实验仪器设备完成实验，条件不具备时，要充分利用当地常见的材料或废弃材料设计低成本实验，提高实验或其他实践活动的开出率。
3．在重视定性实验的同时，也应重视定量实验，让学生在量的变化中了解事物的本质。教师应向学生提供机会学习量的测定，实事求是地记录、整理和分析实验资料、定量表述实验结果等。
4．要注意实验安全教育。安全使用实验器具和实验药品是生物学实验的基本技能，教师应强化安全教育，增强学生自我保护意识。
（五）落实科学、技术、社会相互关系的教育
要充分认识到科学、技术、社会相互关系教育的重要性，并在教学中注意以下几个方面。
1．了解科学、技术、社会的相互关系，关注和参加与生物科学技术有关的社会问题的讨论和决策，是生物科学素养的重要组成部分，也是培养学生对自然和社会的责任感的重要途径。教师应该重视渗透科学、技术、社会相互关系的教育，通过具体事例帮助学生认识生物科学与社会发展的紧密联系。
2．科学、技术、社会相互关系的问题涵盖面很广，包括全球性的、国家的、地区的科学技术与社会生活、生产、发展相关的问题。教师要引导学生关注我国和学校所在地区的、与学生现实生活相关的问题，使学生积极思考与生物学有关的社会问题，尝试参与社会决策，培养学生的社会责任感。生物学教学还应注意介绍相关的职业现状和发展趋势，为学生选择学习和职业方向奠定必要的基础。
3．生物科学技术和社会关系密切，内容丰富。教师应引导学生通过图书、报刊、音像和网络等了解更多的信息，开展调查、研究、讨论等活动，理解生物科学技术对社会发展的作用，同时也了解科学技术可能带来的负面影响。
（六）注意学科间的联系
自然界是一个统一的整体，自然科学中的物理学、化学、生物学等各门学科，其思想方法、基本原理、研究内容有着密切的联系。同时，生物科学和数学、技术科学、信息科学相互作用，共同发展。此外，生物科学与人文社会学科也是相互影响的。加强学科间的横向联系，有利于学生理解科学的本质、科学的思想方法和统一的科学概念和过程，建立科学的自然观，逐步形成正确的世界观。
（七）注重生物科学史的学习
科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路，理解科学的本质和科学研究的方法，学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的。例如，对于《标准》中的“概述植物生长素的发现和作用”、“总结人类对遗传物质的探索过程”等包含科学史的内容应认真完成。对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用。
案例2 生长素的发现
利用生物学史的材料进行探究，是生物学教学中常用的一种方法。教师应根据课程标准中相关内容的要求，对科学史的材料进行适当的选择和组织，设计好教案。在教学中，教师应着重引导学生深入思考科学家的工作过程，领悟科学家是如何发现问题、寻找证据、合理推理的，体验科学家不断深化对问题认识的过程和科学探索的精神。在本案例中，教师利用信息技术媒体，通过揭示生长素发现的过程，引导学生沿着科学的逻辑思维路线，从提供的材料中去主动发现问题，进行分析、推测和探究，最终得到符合逻辑的结论。这不仅有助于学生理解植物激素的概念，而且有助于培养学生提出问题、运用科学方法解决问题的能力，以及体验科学认识是一个不断深化的过程。
谢老师搜集了有关生长素发现的科学史的材料，并制作了计算机辅助教学软件，他计划在课堂上利用科学史的材料组织学生学习生长素发现的内容。
在日常生活中，我们时常能观察到植物向光性生长的现象，如窗台上的花卉。什么样的光线能引起植物朝向光的方向生长呢？”
“固定方向的光线。”学生很快就作出了回答。
“怎样才能证明这一点呢”
“做实验！”学生不假思索地回答。
“这个实验应该怎样做？”
学生开始热烈地讨论，并提出了各种想法，谢老师没有对学生的想法作出评价，而是告诉学生早在1880年，达尔文曾用一种多年生单子叶草本植物研究过植物向光性生长，后来其他科学家用胚芽鞘又进行类似的研究。
接着谢老师呈现了这位科学家的研究过程（图1，图2），并提出下面的问题：“比较这两个实验的条件有何不同？从实验中我们能得出什么结论？”
同学们和谢老师一起讨论，归纳出两个实验的条件只有一点不同，即有无单侧光照射；通过实验可得出单侧光能引起胚芽鞘两侧生长不均衡的结论。
谢老师又提出了一个问题：“我们知道有单侧光照射，植物就会向着光的方向生长。那么，植物的向光性生长与植物体的哪个部位有关？”
“既然是胚芽鞘的上端发生弯曲，那么这种弯曲就可能与它的尖端有关。”有学生很快就作出了假设。
“很好！”谢老师进一步追问：“怎样才能证明这种猜想？”
同学们纷纷提出自己的设想，有的提出切去胚芽鞘的尖端，观察其生长情况；有的提出是否可以用遮光的办法，分别遮住胚芽鞘的不同部分，再比较各自的生长情况。
此时，谢老师适时地向学生介绍：“历史上，有位科学家也采用了遮光的方法进行研究。”并呈现了这位科学家的研究方案和实验结果（图3，图4）。谢老师接着说：“这个实验结果恰好与同学们的假设吻合，即胚芽鞘的弯曲生长与尖端有关，尖端是感受光刺激的部位。但如果没有图4的实验，我们能否得到这样的结论呢？为什么？”
“不能。因为没有图4的实验作为对照，就不能肯定只有尖端与弯曲生长有关。”
“很好！我们已经知道尖端是接受光刺激的部位，尖端在单侧光的照射下会影响其他部位的生长。为什么会这样呢？”
在接下来的讨论中，学生的意见分歧很大。谢老师发现一组学生想到：是不是因为胚芽鞘的尖端产生了某种物质，这种物质对胚芽鞘下面的部分产生某种影响呢？谢老师向学生展示了胚芽鞘结构方面的资料，引导学生讨论所提出的各种猜测中哪种可能性更大。最后，大多数的学生认同了上述猜测的可能性更大，但仍有同学坚持自己的想法。谢老师在表扬那些坚持自己想法的同学的同时，指出多数同学认同的假设正与当时科学家所作的猜想一样。
接着谢老师又提出：“要判断是否因为胚芽鞘尖端产生了某种物质，向下传导，从而引起弯曲生长的，我们该怎么做？”
“切断一个胚芽鞘的尖端与下方的联系，另一个不切断。然后比较它们在单侧光照射下的生长情况。”有一小组的学生经讨论后，非常明确地回答。
“非常好！”谢老师十分满意学生能深刻地理解对照实验的作用，同时适时地呈现了1910年丹麦生物学家鲍森·詹森所做的实验（图5，图6），并组织学生讨论实验结果。
“原来确实是尖端通过产生的物质影响下部生长的。”学生高兴地报告自己的讨论结果。
此时，谢老师进一步提示：“鲍森·詹森所做的实验存在一定的缺陷，你们认为在哪里？”
“他的对照实验存在问题。”有学生抢着回答。
“最好在尖端和下部间放上一块不透水的塑料薄片。”有学生补充说。
“很好！”接着，谢老师又呈现了匈牙利科学家拜耳在1914年所做的更为深入的研究（图7）。
“拜耳为什么要将切下的尖端放在胚芽鞘的一侧？这个实验说明了什么？”
有同学得出了结论：“胚芽鞘放尖端的那侧，尖端所产生的物质分布较多。”
“尖端产生的物质较多的一侧，生长得更为迅速。”有同学补充说。
经过讨论和交流，所有同学达成了共识：胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端所产生的物质不均匀分布的结果！
“那么，单侧光所起的作用又是什么？”
“那一定是它造成了尖端所产生的物质在尖端下部不均匀地分布。”学生肯定地回答。
“非常好！”谢老师继续说：“科学家并不满足，在1928年荷兰生物学家温特提出了新的假设‘如果尖端确实通过产生某种物质来影响下部生长，那么这种物质应该可以转移到一种载体里面，从而使该载体具有与尖端同样的效力’。”接着就展示了温特的实验（图8）。
“从这个实验能得出什么结论？”
“这个琼脂块与胚芽鞘的尖端具有相同的效果。”
谢老师高兴他说：“很好！但尖端所产生的这种物质到底是什么？生物学家花费了大量的时间去研究，直到1934年荷兰人郭葛从人尿中分离出了一种有机化合物——吲哚乙酸，将其混入琼脂中后做了下面的实验（图9）。”
“分析这个实验结果，能得到什么结论？”
“吲哚乙酸也能促进植物的生长。”学生很快地作出了回答。
“混有吲哚乙酸的琼脂块与温特实验中的琼脂块具有相同的作用。”另一位学生进一步作了说明。
“是的，这两者很相似。后来，人们发现胚芽鞘尖端所产生的物质就是吲哚乙酸，它能促进植物的生长发育，人们将它命名为生长素。”
至此，谢老师总结：“像生长素这样在植物体内一定部位合成的，并且对植物体的生命活动产生显著调节作用的微量有机物，就统称为植物激素。同时我们从人类对生长素的认识历程可以看出，科学上的每个认识都凝聚了许多科学家的智慧和踏实细致的研究。”下课前，谢老师还提出一个要求：希望同学们能为温特先生的实验设计一个对照实验。