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2010年諾貝爾生物醫學獎授予英國生理學家羅伯特•愛德華茲,以表彰他在“體外受精”技術領域做出的開創性貢獻。
1978年,羅伯特•愛德華教授和同事一起成功地使第一例試管嬰兒誕生,從此開創了生殖醫學領域的新紀元。試管嬰兒在20多年前也曾被世界輿論界視為洪水猛獸而大加抨擊,但時至今日,這項技術已經被全世界絕大多數國家承認,堪稱醫學史上的一大奇跡。迄今為止,全球已有上百萬試管嬰兒誕生。
被譽為“試管嬰兒之父”的英國劍橋大學教授羅伯特•愛德華說:“克隆單純從技術上講非常簡單,就是把卵細胞中DNA去掉,然后將體細胞中的DNA移入其中。這在世界上任何一個試管嬰兒實驗室中都可以完成,困難在于如何降低克隆的危險?!?/p>
本文以此熱點問題作為命題材料,對2011年高考生物試題進行單項預測。預測材料及其涉及的知識、試題如下:
1.試管嬰兒
【知識鏈接】要做好有關“試管嬰兒”的試題,除了書本上的知識外,還要掌握“試管嬰兒”技術的有關知識?!霸嚬軏雰骸奔夹g是通過將不孕夫婦的和卵細胞取出在試管中完全受精,并在試管中培養使其發育到囊胚期,再將胚胎移入女性子宮內使其發育成胎兒。
體外受精步驟包括:的采集與培養、卵母細胞的獲取與培養、體外受精等操作技術。具體過程如下圖:
哺乳動物胚胎發育的過程大體概括如下圖:
例1 下列關于關試管嬰兒的說法,不正確的是()
A. 從良種母牛體內采集的卵母細胞都需要進行體外培養
B. 從良種公牛采集的需進行獲能處理
C. 早期胚胎移植的意義在于提高優良母畜的繁殖率
D. 早期胚胎指的是由受精卵發育至原腸胚時期的胚
解析:本題考查了試管嬰兒的相關知識。根據體外受精和胚胎發育過程圖解可知,早期胚胎指的是由受精卵發育至囊胚時的胚。
答案:D
例2 據2008年1月17日《干細胞》雜志報道,某科學家使用了進行試管受精的年輕女性捐獻的卵子,以及2名志愿者的皮膚成纖維細胞,成功克隆出了5個人體胚胎,進而可以開發出有研究價值的干細胞。請回答:
(1)上述過程中主要應用到的兩項動物細胞工程技術為;若將某經過修飾的基因導入其中的部分胚胎干細胞,常用的方法是。
(2)在使用合成培養基進行胚胎干細胞培養時,通常需要加入等天然成分;在細胞培養時,要保證被培養的細胞處于一定的氣體環境,所需要的氣體主要有 。
(3)科學家欲進行胚胎分割移植,則應該選擇發育良好、形態正常的或囊胚,將其移入盛有操作液的培養皿中,然后用分割針進行分割。
答案:(1)動物細胞培養、細胞核移植顯微注射技術(法)
(2)血清(血清、血漿) 氧氣和二氧化碳 (3)桑葚胚
2.克隆人研究
【知識鏈接】克隆人的基本原理是動物細胞核的全能性,包括胚胎細胞核移植和體細胞核移植。其基本過程為:
細胞核移植技術中注入去核卵母細胞中的不是供體細胞核,而是整個細胞,伴隨著兩細胞融合,體現細胞膜的結構特點:具有一定的流動性。該技術形成重組細胞繼而發育成一個新個體,體現了細胞核的全能性而非動物細胞的全能性。
例3 下圖為克隆人的示意圖,據圖回答:
(1)圖中所涉及的現代生物技術有、和
等。
(2)下列有關胚胎移植的敘述正確的有()
A.沖卵指的是從子宮中沖出胚胎,而非沖出卵子
B.只有供、受體生理環境高度一致,移入受體的胚胎才能被接受,并繼續發育
C.供體和受體要進行免疫檢查,防止發生免疫排斥反應
D.不同動物其胚胎移植的時間不同,人的胚胎移植最好在四個細胞階段進行
(3)圖中兩個嬰兒長大后,外貌、性格和其他特征與原型男人相同,這說明 具有全能性。
(4)使用培養基進行胚胎干細胞培養時,通常要加入等天然成分,除了保證被培養細胞處于無菌、無毒及充足氧氣的環境中,還需要保證細胞生活所需的;早期胚胎發育在階段以前的細胞是全能細胞。
(5)圖中從“內細胞團到胚胎干細胞”的培養過程中,必須用處理內細胞團,使之分散成單個細胞。干細胞形成組織、器官必須要進行 和 。
(6)在體外培養胚胎干細胞能否獲得動物器官?
。為什么?
解析:(1)該圖利用了細胞核移植、動物細胞培養、胚胎分割移植等技術。(2)沖卵一般是指是胚胎收集中的沖卵――胚胎、早期胚胎。供體和受體只有保證具有相同的生理狀態,才能保證胚胎的正常發育。(3)克隆過程說明動物細胞核具有全能性。(4)動物細胞培養液的成分包括葡萄糖、氨基酸、無機鹽、維生素和動物血清等。動物細胞培養的條件:無菌、無毒的環境;營養物質(合成培養基);溫度和pH(36.5±0.5℃,7.2~7.4);氣體環境(氧氣和二氧化碳)等。(5)動物細胞培養過程常用胰蛋白酶處理組織,以使之分散成單個細胞。(6)胚胎干細胞在體外培養條件下一般只能增殖進行細胞分裂,不能發生細胞分化。
答案:(1)核移植 胚胎移植 細胞培養(另外寫細胞融合、胚胎分割也對,寫了三個則給滿分)(2)ABD(3)動物體細胞核 (4)血清 溫度和pH 桑葚胚(5)胰蛋白酶 細胞的分裂 分化 (6)不能 胚胎干細胞在體外培養條件下可以增殖而不發生分化
3.生物技術中的倫理問題
【知識鏈接】生物技術引發的倫理問題包括克隆技術引發的倫理問題、試管嬰兒引發的倫理問題、基因檢測引發的倫理問題。中國政府對于克隆技術的態度是禁止生殖性克隆人,不反對治療性克隆人;對于試管嬰兒的態度,中國衛生部的規定是實施體外受精、胚胎移植及衍生技術必須獲得衛生部的批準證書。
例4下圖所示為人類“治療性克隆”的大致過程。請回答下列問題:
(1)圖中①為 細胞,過程A是目前實現體細胞克隆的關鍵技術,該技術稱為 。
(2)圖中③能誘導分化出神經細胞、血細胞、肌肉細胞,其根本原因是 的結果。這樣培育得到的組織器官進行自體移植的最大好處是 。
(3)若應用轉基因技術治療遺傳性糖尿病,可將健康人的控制胰島素合成的基因導入結構④中的
,原因是這些細胞 。
(4)在用PCR技術擴增胰島素基因時,緩沖溶液中必須加入的物質有:、分別與兩條模板鏈結合的兩種引物、 以及四種脫氧核苷酸。DNA的合成方向總是從子鏈的延伸。
(5)我國政府禁止生殖性克隆,但不反對治療性克隆研究。為什么要反對生殖性克?。纯寺∪耍┠??請你寫出一條理由: 。
解析:從圖可以看才出,治療性克隆是將患者的體細胞的核與卵細胞的細胞質進行重組, 形成重組細胞,將重組細胞經過培養得到囊胚,取囊胚內細胞團培養得到不同組織器官,可用于進行自體移植,不會產生免疫排斥反應。
答案:(1)次級卵母(卵) 核移植
(2)基因選擇性表達不會產生排異(免疫排斥)反應
(3)內細胞團分化程度極低(或具有全能性),可使外源基因在相應組織細胞表達
關鍵詞: 生物教學 “突況” 解決方法
一、順水推舟――把“突況”轉化成有效的課堂教學資源
“善戰者,因其勢而利導之”。(《史記》)“因勢利導”是一項重要的教學原則,也是衡量教師應變能力和教學機智的反映。這里強調的就是時機的把握與引導。
1.教師要充分肯定學生的“想法”與“見解”。
教育心理學研究表明:在課堂上始終洋溢彼此寬容、不存戒心的氣氛,形成沒有心理壓力的環境,有利于學生創造能力的培養。因此,課堂上教師要善待每一位學生的“疑問”,讓每個學生都有提出問題的機會、時間和場所,即使某些問題是可笑的、某些觀點是錯誤的、某些嘗試是失敗的,教師切忌挖苦諷刺,而是要積極保護好這份好奇心,使學生思想中產生的微弱即逝的創造火花得以燃燒;對于學生的每個問題要精心、耐心地作好解答與指導,切不可“一棒子打死”。在一節公開課教學中,我引入課題:爬行動物是真正的適應陸生生活的脊椎動物,如壁虎、蜥蜴、蛇、龜、鱉等等,這時班上的一名同學十分不解地舉手提問道:“老師我不明白:龜和鱉都是水生的,為什么他們還屬于爬行動物呢?爬行動物應該是真正的陸生動物才對呀?!蔽覜]想到會有學生提出這個問題,如果按照原來的教學思路往下講,則很難解答這個問題。于是我先對這名同學積極思考、勇于質疑的態度給予肯定,然后調整思路,讓同學們共同思考蜥蜴、壁虎等在外表形態、習性等都不相同的爬行動物有什么共同特征。不但成功地解決了這次“突況”,而且激發了同學們的學習興趣,更加積極思考問題了。
2.善于在學生的“突況”中捕捉教學良機。
學生在課堂中表現出來的善意的“突況”,往往最能反映和暴露學生的思維過程,這也是課堂教學最要解決的核心問題,此刻教師應“順藤摸瓜”,沿著學生的思維過程,把教與學推向。課后,學生展開想象,展示較多的設計方法:有的將蚯蚓的口用凡士林密封;有的將蚯蚓置于水中;還有的用面粉裹住蚯蚓全身,后來,我指導學生將自己設計本實驗的想法、實施過程、實驗結論等形成文字,撰寫的科技小論文在省科技創新大賽中獲獎……我鼓勵學生自己想辦法證明自己的觀點,結果出現許多設想:也許可以剝掉細胞壁,看細胞內的物質是否失掉。也許可以讓細胞壁和細胞膜不要貼得那么緊,讓它們分離開來。也許換一臺精密一點的顯微鏡可以看到。也許……這樣,長此以往,學生思維要開闊得多,創新的“種子”在這樣的“土壤”里,生根、發芽……
二、創設認知沖突――讓學生在“突況”中獲得突況的收獲
1.“錯講”與概念形成。
譬如,學生對“密碼子”、“遺傳信息”這兩個概念經?;煜以谡n堂上提出,請同學們對照“密碼子表”,查一下“CAT”編碼什么氨基酸?學生對照“密碼子表”,認真查,結果滿是“疑惑”,在“疑惑”中自己悟出:原來“CAT”不能編碼氨基酸。我追問:為什么不能編碼?學生在回答時強化、鞏固了“密碼子”這個重要概念。又如,在學生預習了細胞亞顯微結構的基礎上,我在黑板上掛起了動物細胞亞顯微結構圖,要求學生從圖中找出葉綠體和液泡的結構。錯誤的問題提出后,學生被導入“歧途”(引入問題),找了很久,最后才豁然開朗(鞏固知識),發現上了老師的“圈套”――動物細胞是沒有葉綠體和液泡結構的。而這比簡單地給學生比較動物細胞和植物細胞細胞器的不同掌握知識要快一些,深刻一些。
2.巧妙利用學生的思維慣性,讓學生在“突況”中悟理。
思維定勢造成認知障礙和思維錯位,是學生的通病??朔季S定勢的有效方法,就是讓學生自主在“突況”中悟理,讓他們有一種“恍然大悟”的收獲。如在“生態系統中的能量流動的相關計算”這一難點教學時,我投影了這樣兩道思考題。
1.大象是植食動物,有一種蜣螂則專門以象糞為食,設一頭大象在某段時間內所同化的能量為107kJ,則這部分能量中可流入蜣螂體內的約為( )
A.0 B.106 C.5×106 D.106~2×106
2.在由草、兔、狐組成的一條食物鏈中,兔經同化作用所獲得的能量,其去向不應該包括( )
A.通過兔子呼吸作用釋放的能量
B.通過兔子的糞便流入到分解者體內
C.通過狐貍的糞便流入到分解者體內
D.流入到狐貍體內
【關鍵詞】紅細胞 生物教學
紅細胞又稱紅血球或紅血細胞,是血液中最多的一種血細胞。紅細胞分為兩類,一是哺乳動物的紅細胞;另一類是非哺乳動物(鳥類、兩棲類、魚類)的紅細胞。下面著重介紹與這兩個方面相關的知識內容。
1.哺乳動物的紅細胞
1.1 基因突變的實例。正常人的紅細胞呈雙凹圓餅狀,中央較薄,周緣較厚,而鐮刀型細胞貧血癥患者的紅細胞卻是彎曲的鐮刀狀,這種細胞形狀上的改變用光學顯微鏡是可以觀察到。究其原因,鐮刀型細胞貧血癥屬于基因突變的結果。而基因突變是染色體的某一位點上基因的改變,這種改變在光學顯微鏡下是無法直接觀察到的。所以講到基因突變就經常提及鐮刀型細胞貧血癥。
1.2 制備細胞膜。哺乳動物成熟的紅細胞,它沒有細胞核和眾多的具膜細胞器,即除細胞膜外無其他的膜結構,因此可以獲得較純凈的細胞膜,加之取材方便。故在 “體驗制備細胞膜的方法” 實驗中,被認為是最理想的材料。
1.3 研究動物細胞的吸水和失水。正常狀態下紅細胞內的滲透壓與血漿滲透壓大致相等,這對保持紅細胞的形態甚為重要。加之動物細胞沒有細胞壁,將紅細胞置于等滲溶液(NaCl/0.9%)中,它能保持正常的大小和形態;將紅細胞放在低滲溶液中,水分將進入細胞,紅細胞容易吸水膨脹變成球形,可至膨脹而破裂;相反,將紅細胞放在高濃度溶液中,水分將逸出細胞外,紅細胞將因失水而皺縮。這些變化在光學顯微鏡都很容易觀察到。所以,它又是研究“動物細胞的吸水和失水”的好材料。
1.4 真核細胞并非都有細胞核。真核細胞與原核細胞的區別就是前者有真正的細胞核,但并不是所有的真核細胞都有細胞核。如哺乳動物成熟的紅細胞就無核,這樣一來,就成了除哺乳動物成熟的紅細胞等少數細胞以外,真核細胞都有細胞核。
1.5 細胞只有保持完整性才能完成各項生命活動。哺乳動物成熟的紅細胞無核,所以一般不能存活多久,即壽命都很短。紅細胞與健康紅細胞平均壽命為120天,每天都有一定數量的紅細胞進行更新。原因是細胞的各個部分不是彼此孤立的,而是互相緊密聯系、協調一致的,細胞只有保持完整性,才能夠正常地完成各項生命活動。這也有力地說明細胞完整性的重要意義。
1.6 體細胞并非都存在等位基因。哺乳動物成熟的紅細胞無核,故不含DNA(DNA主要存在細胞核中),進而也不存在染色體,當然也就不存在等位基因。
1.7 故衰老的紅細胞沒有核體積變化。衰老的細胞,細胞核的體積增大,核膜內折,染色質收縮、染色加深。哺乳動物成熟的紅細胞無核,故衰老的紅細胞沒有核體積變化這個特征。
1.8 人體的細胞并非都進行有氧呼吸的。哺乳動物成熟的紅細胞中沒有線粒體,也就是說沒有有氧呼吸的場所,所以只能進行無氧呼吸。這也說明人體的細胞并不都是進行有氧呼吸的。
1.9 紅細胞跨膜運輸的方式。哺乳動物成熟紅細胞內無線粒體,通過無氧呼吸釋放能量,因能量的利用效率較低,所以葡萄糖進入紅細胞為協助擴散;而其他細胞有線粒體能進行有氧呼吸,能量的利用效率較高,故葡萄糖進入其他細胞則為主動運輸。
1.10 提取血紅蛋白。血液由血漿和各種血細胞組成,其中紅細胞最多。在紅細胞的組成中,除水分以為,約90%是血紅蛋白。故用哺乳動物成熟的紅細胞提取血紅蛋白。
1.11 血紅蛋白和血漿蛋白。紅細胞的主要功能是運輸O2和CO2,此外還在酸堿平衡中起一定的緩沖作用。這兩項功能都是通過紅細胞中的血紅蛋白來實現的。如果紅細胞破裂,血紅蛋白釋放出來,溶解于血漿中,即喪失上述功能。血紅蛋白是紅細胞內部的成分,不在細胞外液(相對人體外部環境來說,又稱為內環境),即血紅蛋白不屬于人體內環境組成成分;血漿是血細胞直接生活的環境,血漿中的蛋白質稱血漿蛋白,它屬于人體內環境組成成分。
2.非哺乳動物的紅細胞
2.1 無絲分裂。無絲分裂是最早發現的一種細胞的分裂方式,早在1841年就在雞胚的的血細胞中看到了。因為在分裂開過程中核膜、核仁不消失,無染色體和紡錘絲的變化,所以叫無絲分裂,它是真核細胞的一種分裂方式,如蛙的紅細胞分裂方式就是這樣。
2.2 提取DNA。非哺乳動物的紅細胞仍然有核,含DNA。對雞血細胞來說是一種低滲液體,水分子可以大量進入血細胞,使血細胞脹裂,同時用玻璃棒攪拌,就加速了雞血細胞的破裂,從而釋放DNA,過濾后收取濾液即可。
1. 下列哪些是有絲分裂和減數分裂共有的現象( )
①染色體復制一次 ②著絲點的分裂 ③紡錘體的出現 ④同源染色體的聯會 ⑤同源染色體的分離 ⑥能進行基因重組 ⑦著絲點排列在赤道板上
A. ①②③⑥ B. ①③④⑤
C. ①②③⑦ D. ④⑤⑥⑦
2. A和a為控制果蠅體色的一對等位基因,只存在于X染色體上。在細胞分裂過程中,發生該等位基因分離的細胞是( )
A. 初級精母細胞 B. 初級卵母細胞
C. 次級精母細胞 D. 次級卵母細胞
3. 牛的初級卵母細胞分裂期間發生的特征性變化是( )
A. 同源染色體不分開,著絲點分裂
B. 同源染色體分開,著絲點不分裂
C. 同源染色體分開,著絲點分裂
D. 同源染色體不分開,著絲點不分裂
4. 雄性果蠅有8條染色體,它產生的有4條染色體,這4條染色體來自該雄性果蠅親代的情況是( )
A. 都來自父方 B. 2條來自父方,2條來自母方
C. 都來自母方 D. 無法確定
5. 右圖為某正常高等動物的一個精原細胞,若該細胞僅是在減數第一次分裂時,A、B未分開,則其形成的異常和正常的比例為( )
A. 0:4 B. 1:1
C. 4:0 D. 3:1
6. 右圖是某正常動物細胞分裂模式圖,下列說法正確的是( )
A. 該細胞是次級精母細胞或極體
B. 該細胞中1與3,2與4為同源染色體
C. 如果1上含有A基因3上含有a基因,則一定了發生基因突變
D. 如果1、3是Y染色體,那么2、4為X染色體
7. 下圖為高等動物的一組細胞分裂圖像,下列分析判斷正確的是( )
A. 甲、乙、丙三個細胞中,只有甲中含同源染色體
B. 甲細胞形成乙細胞和丙細胞過程中都發生了同源染色體分離
C. 乙產生的子細胞基因型為AaBbCC,丙產生的細胞基因型可能為ABC和aBC
D. 丙細胞產生子細胞的過程中發生了等位基因的分離和非等位基因自由組合
8. 下列有關受精作用的敘述,錯誤的是( )
A. 受精時,和卵細胞雙方的細胞核相互融合
B. 受精卵中的細胞質,來自父母雙方的各占一半
C. 受精卵中的染色體數與本物種體細胞中的染色體數相同
D. 受精卵中的染色體,來自父母雙方的各占一半
9. 下圖表示一個細胞進行細胞分裂過程中,細胞核內染色體數目及染色體上的DNA數目的變化,則下列敘述正確的是( )
A. 上圖表示的是減數分裂的全過程
B. 圖中兩曲線重疊的各段所在時期,每條染色體都不含有染色單體
C. 人體內CE段、IJ段和KL段細胞中染色體形態均為23種
D. 在CF段和IJ段都會發生基因自由組合
10. 下圖一表示某動物精原細胞中的一對同源染色體。在減數分裂過程中,該對同源染色體發生了交叉互換,結果形成了①~④所示的四個精細胞:
這四個精細胞中,來自同一個次級精母細胞的是( )
A. ①與② B. ①與④
C. ①與③ D. ②與④
二、非選擇題
11. 右圖為某高等生物細胞局部結構示意圖,請據圖回答下列問題:
(1)該細胞處于_______分裂?_______期,該細胞繼續分裂形成的子細胞有_______種類型。
(2)已知基因A位于①上,基因b位于②上,則該生物體體細胞可能的基因型有______________; 這些基因型產生Ab配子的可能性不可能是_______(100%,50%,25%,12.5%)。
(3)若將圖中①放入含有胰液和小腸液的試管中,在適宜的條件下充分處理,最先得到的應該是_______。實驗后期還得到了脫氧核苷酸,這說明______________。
(4)如果對此細胞的某細胞器的組成成分進行分析,發現它含有A、T、C、G、U五種堿基,那么主要由該細胞器完成的生理活動應是_____________________。
12. 下圖表示基因型為AaBb的動物細胞所處的兩種時期,依圖回答:
(1)若甲細胞中染色體1上存在著基因A,則染色體1′上相應位置上的基因為_______,若1′上相應基因為a,原因是_____________________;染色體4上相應基因為______________。
(2)若乙細胞中染色體1存在著基因A,而染色體1′相應位置卻為a,其原因可能是______________。
13. 右圖為高等生物細胞分裂過程中某時期示意圖。
(1)該細胞名稱為_____________________,處于______________時期。
(2)該生物體細胞中,染色體最多是有_______條,生成的配子最多有_______種。
(3)若4號染色體上有A基因,則9號染色體同一位置上基因最可能為______________,原因為____________________________。
(4)若1號~5號分別存在A、b、D、F、g基因,且與該細胞同時產生的另一細胞中無顯性基因,則該生物測交后代的基因型有______________種。
14. 圖甲是高等動物(2N=4)細胞分裂的6個示意圖;圖乙表示人類生殖和發育過程中細胞的染色體數目變化曲線。請分析回答下列問題:
(1)圖甲A~G中,多數情況下,不可能在同一個個體內進行的圖像是______________。
(2)圖乙中D~E發生的現象是_____________________。
(3)減數分裂過程中,基因自由組合發生在圖乙中的時間段是_____________________,E~F段表示的細胞分裂方式是_____________________。
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。
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。
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,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,注意事項以及各步驟的作用
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,注意事項以及各步驟的作用
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、無機鹽、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。
細胞內的能量轉換器:
葉綠體:進行光合作用,將光能轉化為化學能,儲存在它所制造的有機物中。線粒體:進行呼吸作用,將有機物中的化學能轉化為細胞生命活動所需的能量,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,課本57頁最后一段
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。
各組織的功能
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
植物的組織:分生組織、保護組織、營養組織、
輸導組織等
根的結構
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
草履蟲見課本70頁圖,71頁2題
單細胞生物與人類的關系:有利也有害
第三單元
生物圈中的綠色植物
蕨類植物出現根、莖、葉等器官的分化,而且還具有輸導組織、機械組織,所以植株比較高大。
孢子是一種生殖細胞。
蕨類植物的經濟意義在于:①有些可食用;②有些可供藥;③有些可供觀賞;④有些可作為優良的綠肥和飼料;⑤古代的蕨類植物的遺體經過漫長的年代,變成了煤。
苔蘚植物的根是假根,不能吸收水分和無機鹽,而苔蘚植物的莖和葉中沒有輸導組織,不能運輸水分。所以苔蘚植物不能脫離開水的環境。
苔蘚植物密集生長,植株之間的縫隙能夠涵蓄水分,所以,成片的苔蘚植物對林地、山野的水土保持具有一定的作用。
苔蘚植物對二氧化硫等有毒氣體十分敏感,在污染嚴重的城市和工廠附近很難生存。人們利用這個特點,把苔蘚植物當作監測空氣污染程度的指示植物。
藻類植物的主要特征:結構簡單,是單細胞或多細胞個體,無根、莖、葉等器官的分化;細胞里有葉綠體,能進行光合作用;大都生活在水中。
藻類植物通過光合作用制造的有機物可以作為魚的餌料,放出的氧氣除供魚類呼吸外,而且是大氣中氧氣的重要來源。
藻類的經濟意義:①海帶、紫菜、海白菜等可食用②從藻類植物中提取的碘、褐藻膠、瓊脂等可供工業、醫藥上使用
第四章
沒有細胞結構的生物——病毒
病毒的種類
以寄主不同分:動物病毒、植物病毒、細菌病毒(噬菌體)
病毒結構:蛋白質外殼和內部的遺傳物質
種子植物
種子的結構
蠶豆種子:種皮、胚(胚芽、胚軸、胚根)、子葉(2片)
玉米種子:果皮和種皮、胚、子葉(1片)、胚乳
胚是幼小的生命體,包括胚芽、胚軸、胚根和子葉。
種子植物比苔蘚、蕨類更適應陸地的生活,其中一個重要的原因是能產生種子。
記住常見的裸子植物和被子植物。
課本84頁表和85頁圖,課本88頁2題
種子的萌發環境條件:適宜的溫度、一定的水分、充足的空氣
自身條件:具有完整的有生命力的胚,已度過休眠期。
測定種子的發芽率(會計算)和抽樣檢測
種子萌發的過程
吸收水分——營養物質轉運——胚根發育成根——胚芽胚軸發育成莖、葉,首先突破種皮的是胚根,食用豆芽的白胖部分是由胚軸發育來的
植株的生長
根尖的結構和各部分的功能
幼根的生長
生長最快的部位是:伸長區
根的生長一方面靠分生區增加細胞的數量,一方面要靠伸長區細胞體積的增大。
枝條是由芽發育成的,植株生長需要的營養物質:氮、磷、鉀
花由花芽發育而來
花的結構(課本102)
傳粉和受精(課本103-104)
果實和種子的形成
子房——果實
受精卵——胚
胚珠——種子
子房壁----果皮(與生活中果皮區別)
課本105頁1題
人工受粉
當傳粉不足的時候可以人工輔助受粉。
被子植物的生命周期包括種子的萌發、植株的生長發育、開花、結果、衰老和死亡。
生物圈中的綠色植物包括藻類、苔蘚、蕨類和種子植物。`
綠色植物的生活需要水
水分在植物體內的作用
水分是細胞的組成成分
水分可以保持植物的固有姿態
水分是植物體內物質吸收和運輸的溶劑
水分參與植物的代謝活動
水影響植物的分布
植物在不同時期需水量不同
P109
水分進入植物體內的途徑
根吸水的主要部位是根尖的成熟區,成熟區有大量的根毛。
根的結構
從外到里:樹皮:韌皮部(有篩管)、形成層;木質部(有導管)
運輸途徑
導管:向上輸送水分和無機鹽
篩管:向下輸送葉片光合作用產生的有機物
綠色植物參與生物圈的水循環
葉片的結構
表皮(分上下表皮)、葉肉、葉脈、氣孔
氣孔的結構:保衛細胞吸水膨脹,氣孔張開;保衛細胞失水收縮,氣孔關閉。
白天氣孔張開,晚上氣孔閉合。
蒸騰作用的意義:
可降低植物的溫度,使植物不至于被灼傷
是根吸收水分和促使水分在體內運輸的主要動力
可促使溶解在水中的無機鹽在體內運輸
可增加大氣濕度,降低環境溫度,提高降水量。促進生物圈水循環。
綠色植物是生物圈中有機物的制造者
綠色植物通過光合作用制造有機物
天竺葵的實驗
暗處理:把天竺葵放到黑暗處一夜,目的:讓天竺葵在黑暗中把葉片中的淀粉全部轉運和消耗。
對照實驗:將一片葉子的一半的上下面用黑紙片遮蓋,目的:做對照實驗,看看照光的部位和不照光的部位是不是都產生淀粉。
脫色:幾個小時后把葉片放進水中隔水加熱,目的:脫色,溶解葉片中葉綠素便于觀察。
染色:用碘液染色
結論:淀粉遇碘變藍,可見光部分進行光合作用,制造有機物
光合作用概念:綠色植物利用光提供的能量,在葉綠體中合成了淀粉等有機物,并且把光能轉變成化學能,儲存在有機物中,這個過程叫光合作用。
光合作用實質:綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存能量的有機物(如淀粉),并且釋放出氧氣的過程。
光合作用意義:綠色植物通過光合作用制造的有機物,不僅滿足了自身生長、發育、繁殖的需要,而且為生物圈中的其他生物提供了基本的食物來源、氧氣來源、能量來源。
綠色植物對有機物的利用
用來構建之物體
為植物的生命活動提供能量
呼吸作用的概念:細胞利用氧,將有機物分解成二氧化碳和水,并且將儲存在有機物中的能量釋放出來,供給生命活動的需要,這個過程叫呼吸作用。
呼吸作用意義:呼吸作用釋放出來的能量,一部分是植物進行各項生命活動(如:細胞分裂、吸收無機鹽、運輸有機物等)不可缺少的動力,一部分轉變成熱散發出去。
光合作用和呼吸作用的區別和聯系(見課本最后)
光合作用(130頁)和呼吸作用(125頁)公式
綠色植物與生物圈中的碳—氧平衡
綠色植物通過光合作用,不斷消耗大氣中的二氧化碳,產生氧氣,維持了生物圈中的碳氧平衡。
呼吸作用與生產生活的關系:中耕松土、及時排澇都是為了使空氣流通,以利于植物根部進行呼吸作用。植物的呼吸作用要分解有機物,因此在儲存植物的種子或其他器官時,要設法降低呼吸作用,降低溫度、減少含水量、降低氧氣濃度、增大二氧化碳濃度等都可抑制呼吸作用。
光合作用與生產生活關系:要保證農作物有效地進行光合作用的各種條件,尤其是光。合理密植。使作物的葉片充分地接受光照。
光合作用與呼吸作用的區別和聯系
光合作用
呼吸作用
區別
部位
含有葉綠體的細胞
所有的活細胞
條件
光
有光無光均可
原料
二氧化碳,水
有機物,氧
產物
有機物,氧
二氧化碳,水
能量變化
合成有機物,貯存能量
分解有機物,釋放能量
聯系
相互依存
愛護植被,綠化祖國
我國主要的植被類型
草原、荒漠、熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、針葉林
我國植被面臨的主要問題
植被覆蓋率低,
森林資源和草原資源破壞嚴重
我國森林覆蓋率16.55%,
我國每年3月12日為植樹節
熱帶雨林-----地球的肺,
據國外媒體報道,蠑螈是“太陽能脊椎動物”?科學家首次發現在蠑螈體內存在著光合作用生物體。
科學家長期以來認為僅有植物、藻類、細菌和部分無脊椎動物能夠利用光合作用,它們能夠直接將太陽光轉變為能量。但是目前他們首次發現一種光合作用脊椎動物,這種神秘生物正是普通的斑點鈍口螈(學名為:Ambystoma maculatum)。有趣的是,對于研究人員而言斑點鈍口螈并不是一支新物種,并且人們長期以來都知道該生物的胚胎與光合作用藻類存在著共生關系,然而之前科學家僅認為這種共生關系存在于身體之外,蠑螈與藻類分別交換能量。
原來之前研究人員并未細致深入分析,達爾豪斯大學科學家賴安-克奈伊(Ryan Kerney)在研究一批斑點鈍口螈胚胎時發現這與之前的觀點存在著差距,并認為一種亮綠色物質源自細胞內部。
這種亮綠色指示了葉綠素的存在,它是一種吸收光線可能進行光合作用的綠色素??四我琳f:“在實驗中我對即將孵化的斑點鈍口螈胚胎進行長時間曝光呈現熒光圖像,通過使用透射電子顯微鏡法,我證實了自己的觀點,藻類的確共生存在于這種蠑螈的細胞中?!?/p>
事實上,自然界生物共生關系經常存在于可生成細胞能量的線粒體、細胞器,因此很可能線粒體直接收獲氧氣和碳水化合物,這是藻類進行光合作用的副產物。
這項發現之所以令人驚奇是由于所有脊椎動物都擁有適應性免疫系統,能夠自然摧毀它們細胞中的異質生物物質,然而斑點鈍口螈細胞中的藻類如何避開這種防御性仍是一個未知謎團。
更具有吸引力的是,克奈伊同時發現成年雌性斑點鈍口螈的輸卵管中也存在著藻類,在這里胚胎體形成于它們的液囊中。這意味著很可能共生藻類是在繁殖期從母體遺傳給后代。
美國加利福尼亞州大學伯克利分校的大衛-沃克(David Wake)稱,我想知道是否藻類能夠進入胚芽細胞,但這是一項真實的挑戰,之前觀點認為脊椎動物細胞能夠處理異質生物物質。
雖然這是首次發現脊椎動物與光合作用微生物存在共生關系,但這項發現將開辟新的研究視野,讓科學家未來探索是否其他動物也存在著類似的特征。
在動物王國中,有著上百萬的動物,我們能真正認識的只是冰山一角,有時,我們會在某一瞬間突然被一種動物吸引眼球,同時,我們也好奇地去窺探它們的奧妙所在。例如,什么是動物?它與植物有哪些不同?動物是如何進行分類的?動物有著怎樣的進化歷程?全世界十大瀕危珍稀動物有哪些……,相信每個人都想知道答案。那么,就讓我們一起來探索動物的奧妙世界吧!
動物學家告訴我們:動物是自然界生物中的一大類,與植物相對。人類已知的動物種類大約有140多萬種,主要分為無脊椎動物和脊椎動物,其中90%為無脊椎動物。所謂動物,就是能進行攝食、消化、吸收、呼吸、循環、排泄、感覺、運動和繁殖等生命活動的生物。
動物本能通常是指發育完全的正常動物,不需經過學習、練習、適應、模擬和經驗等行為,就能表現出某種協調一致的復雜固定性的行為活動。如蜘蛛織網、蜜蜂采蜜、鳥類遷徙等等,這些都是動物的本能行為。它是動物在種族進化過程中逐漸形成的行為,隨后固定下來并遺傳給后代的自身反射活動。
動物植物大不同
在知道了什么是動物和本能的概念之后,讓我們一起來了解一下動物與植物有哪些不同:首先細胞的構成不同,植物細胞結構中有細胞壁,而動物細胞沒有細胞壁;植物細胞中有葉綠體,動物細胞中沒有葉綠體卻有中心體;二是結構層次不同,植物體有細胞、組織、器官、植物體4個層次,動物方面有細胞、組織、器官、系統和動物體5個層次;三是生殖方式的不同,植物體的生殖方式有營養繁殖、孢子生殖和種子繁殖,而動物體的生殖方式有分裂生殖、卵生、卵胎生和胎生哺乳等等;四是新陳代謝的類型不同,植物體能利用光能進行光合作用,動物體不能進行光合作用,只能從外界攝取現成的有機物及營養物質來儲存能量;五是生態系統中營養結構上的地位不同,在生態系統中,植物是生產者,人類和動物的食物大多來自光合作用制造的有機物;動物在生態系統中是消費者,直接或間接以植物為食;六是動植物的生存位置不同,所有植物從小到大都在同一地方生長、發育、開花、結果,不離原土,而動物覓食則跑來跑去,沒有固定場所,遇敵還要提速狂奔。
生命的起源歷程
長久以來,生命起源一直是人們激烈爭論的主題,達爾文生物進化論的問世,揭示了動物界的歷史,就是動物起源、分化和進化的漫長歷程。達爾文最早證明了生物界并不是一成不變的,而是在不同生活條件下,緩慢地發生變化著。換句話說,地球上所有的生命都是相互聯系著,都是逐漸演變進化而來的。
遠古時代,地球最早出現的單細胞通過進化升級為多細胞的無脊椎動物,這時期逐漸出現了海綿動物、腔腸動物、扁形動物、紐形動物、線形動物、環節動物、軟體動物、節肢動物、棘皮動物。當無脊椎動物進化到了一定程度時,便開始出現了脊椎動物,而且從水生轉移到了陸生。
最早登上陸地的脊椎動物是兩棲動物。兩棲動物雖然已經能夠登上陸地了,但它們還沒有完全擺脫水域環境的束縛,它們還是必須在水中產卵繁殖,并且度過自己的童年時代。就拿青蛙來說吧,它的卵產在水里,并且在水里出生長成小蝌蚪,經過成長歷程后小蝌蚪才慢慢地成長為青蛙。隨著原始兩棲動物的繼續進化,逐漸出現了爬行動物,進而又分化出更高級的鳥類和哺乳類動物,當哺乳動物再往前發展時,人類終于脫穎而出。由于水中動物、兩棲動物、爬行動物、哺乳動物等不同物種我們會逐一分別介紹,這里就不再贅述了。總之,生物的進化歷程可以概括為:由簡單到復雜,由低等到高等,由水生到陸生;某些兩棲類進化成爬行類,某些爬行類又進化成鳥類和哺乳類;多種動物的生活環境逐漸由水中到陸地,最終完全適應了陸上生活。
動物種類知多少
接下來,我們再看看動物如何分類。動物的分類是根據自然界動物的形態、身體內部構造、胚胎發育的特點、生理習性、生活的地理環境等特征進行的,即自然分類法,由此我們可將動物依次分為:界、門、綱、目、科、屬、種等7個主要等級。舉例說明:馬屬于動物界,脊索動物門,哺乳綱,奇蹄目,馬科,馬屬,馬種;驢屬于動物界,脊索動物門,哺乳綱,奇蹄目,馬科,驢屬,驢種;犀牛屬于動物界,脊索動物門,哺乳綱,奇蹄目,犀牛屬,犀牛種;牛屬于動物界,脊椎動物門,哺乳綱,偶蹄目,???,牛屬,牛種;斑馬屬于動物界,脊索動物門,哺乳綱,奇蹄目,馬科,馬屬,斑馬種。由上可知,馬與斑馬同屬,馬與驢同科,犀牛與牛同綱,斑馬與犀牛同目。綱、目、科、屬中屬最小,因此同屬的馬與斑馬的親緣關系最近,相似程度最大。
全球十大瀕危動物
所謂瀕危動物,是指所有由于物種自身的原因或受到人類活動或自然災害的影響,而有滅絕危險的野生動物物種。從廣義上講,瀕危動物泛指珍?;蛳∮械囊吧鷦游?。目前,全世界十大瀕危珍稀動物有:
蘇門答臘虎:在野生狀態下只有20只,人們預計這一物種在不久的將來也將在地球上消失;
剛果白犀牛:國家公園擁有世界僅存的不足25只北部白犀牛,不久也將難尋蹤跡;
大熊貓:大熊貓是一種以食竹為主的食肉目動物,是世界上最珍貴的動物之一,在我國有“國寶”之稱;
斑鱉:現地球上僅存4只,極其珍貴。在我國蘇州動物園有一對班鱉“夫妻”,承載著延續香火的使命;
奧里諾科鱷魚:南美洲體形最大的食肉動物,也是地球最瀕臨滅絕的物種之一;
小嘴狐猴:世界最小的猴類,生活在馬達加斯加,因生存環境的破壞和人們捕捉,它已成為瀕危物種;
紅狼:一種生存在北美洲的犬科動物,由于數目稀少,紅狼常找不到同類繁殖,令紅狼的數量下降;
斯比克斯鸚鵡:在野生狀態下,斯比克斯鸚鵡雖沒有完全滅絕,但已經少得不能再少;
微型豬:世界上最小的豬,現在僅印度阿桑地區的瑪納斯國家公園擁有為數不多的幾頭;
白暨豚:別名白暨,由于數量奇少,是我國一級保護野生動物,亟待加強保護。
人和動物天生就是好朋友,人與動物的親近感是一種與生俱來的天性。衷心希望能有越來越多的人都關注生態、保護動物,做到人與動物之間真正的和諧共處。
op:0pt; margin-bottom:0pt; " >[雕甍?繡檻]
畫棟朝飛南浦云,珠簾暮卷西山雨。
越來越多的人意識到這樣的事實:我們的學生隨著年級的遞升,知識量的擴大,學生的想象力萎縮,問題意識變得平直、淡漠,對老師和書本的依賴、迷信程度也越來越嚴重;我們的學生在國際奧林匹克競賽中頻繁拿大獎,而中國本土卻從來沒有培養出一位諾貝爾獎獲得者,由于這些學生不善于發現和提出有價值的問題,所以發展后勁不足。作為一名教育工作者,我不禁反思著、追問著:我們的教學病在哪里?教學究竟缺點什么?怎樣的教學能承載起培養學生問題意識的責任?我的答案是:自主問題教學。
1. 自主問題教學模式 問題是思維的起點,創新的先導,對“問題意識”的重要性人們早有認識。現代科學之父愛因斯坦較為深刻地闡述了這個道理:“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。因為解決問題也許就是一個數學上的或實驗上的技能而已,而提出新的問題、新的可能、從新的角度去看舊的問題,卻需要有創造性的想象力,而且標志著科學的真正進步。”
自主問題教學是以問題為中心的教學。它是把教學內容問題化,由學生提出問題、自主選擇學習內容或老師創設情景,引導學生發現問題、提出問題、解決問題、反思追問、明晰問題的一種教學模式。自主問題教學的特征是以學生為主體。我認為自主問題教學模式主要包括:問題型問題教學,發現型問題教學、問題解決型問題教學型、研究型問題教學。
1.1 問題型問題教學:學生閱讀教材,以問題的形式提出本節學習內容,最感興趣、最困惑的問題?;締栴}可通過生生對話得以解答。學生選出的困惑性問題、爭議性問題,則通過師生共同討論化解。例:“動物細胞的培養”,學生提出:①動物細胞的培養基成分有哪些?植物培養基是固態,加蔗糖;而動物細胞的培養基是液態,加葡萄糖,這是為什么?血清有何作用?②為什么要取幼齡動物器官或胚胎作材料?③用胰蛋白酶處理的目的是什么?④胰蛋白酶可以用胃蛋白酶替代嗎?⑤細胞為什么會貼壁生長?貼壁生長的細胞為什么有要用胰蛋白酶處理?學生對③④⑤問題感到疑惑,選出作為重點討論的主題。問題型問題教學能訓練學生對問題的捕捉力,提高提問質量。
1.2 發現型問題教學:老師引導學生在知識的建構過程中,通過對已有知識的整理、比較、判斷,發現問題、提出新問題,形成新的個性化觀點。例:“目的基因的提取”,學生在比較“鳥槍法”與“人工合成”的目的基因在結構上的差異后,有學生提出:①人工合成的目的基因的不完整性影不影響它的表達?如果影響,怎么彌補?②如果目的基因是真核基因,當它的受體細胞也是真核細胞時,可不可以用“鳥槍法”提取?③既然mRNA可作反轉錄的模板,那么用它尋找目的基因行嗎?學生在發現知識的旅途中,以自己獨特的方式解讀著教材,不唯書唯上,因循守舊。知識在學生鮮活的問題中流淌,教材顯露著新的意義。
1.3 問題解決型問題教學:老師創設問題情景,學生圍繞著需要解決的問題提出種種解決方案,學生論證方案的可行性,選出具代表性的方案加以討論,預測實施中可能遇到的種種問題,提出化解問題的策略,達到問題的最終解決。例:“單克隆抗體”,老師設置問題:重慶生物技術工程公司欲獲得大量的,純度高的破傷風抗體,你能用所學的生物知識幫他們達成這個目的嗎?在問題的驅動下,學生展開了熱烈的討論,提出了三個解決的方案:①不斷朝動物體內注射破傷風桿菌,再從血清中不斷提取抗體。②朝動物體內注射破傷風桿菌,提取效應B細胞進行動物細胞培養。③應用基因工程技術,將效應B細胞基因導入大腸桿菌。經論證后,學生認為①③可行,③最好,②不可行,因為效應B細胞分裂能力不強,不可能培養到細胞系。一位同學迅速地從討論中捕捉到智慧的火花,提出:何必非要把效應B細胞培養到細胞系呢,直接把效應B細胞和癌細胞融合就成了。多有創意的想象啊,同學們為之而瘋狂。在師生肯定該方案的可行性后,老師鼓勵學生乘勝追問該方案在實施中可能遇到的技術問題有哪些?是否有化解的策略?策略是什么?“單克隆抗體”的原理和過程,在接踵而致的一個個問題中得到了明晰。本節課我最大的感觸是:只要老師敢于放開你那呵護的雙手,你會發現學生也是一個發現者,探索者。他們充滿智慧,能問,會問,善問。
1.4 研究型問題教學:老師創設真實的問題情景,學生提出該現象出現的可能性原因,并對原因提出大膽的假設,引導學生收集材料或設計實驗驗證假設,最后得出結論或修正假設。例“莖的背重力性”,老師展示光下橫臥且又向上生長的蠶豆植株,要求學生就此提出問題,作出假設,設計實驗證明假設。學生提出:橫臥的蠶豆植株為什么向上生長?假設由光引起。學生準備增加一個無光的對照組來驗證假設。老師繼而展示黑暗中橫臥仍向上生長的蠶豆植株。學生在觀察出沒有光的植株仍向上生長后,多數學生是否感到假設不再成立,開始動搖。在比較兩個裝置的共性之后,于是有同學提出新的假設:①植株的向上生長可能與重力有關;②植株的向上生長可能由重力和光共同引起。但又有同學質疑:這樣的假設不成立。因為重力方向與生長方向相反。最后只有少數幾位同學仍堅持假設①,他們認為不要被表象迷惑,重力有可能對生長素實施了某種影響,造成植株向相反方向生長。一陣“唇槍舌劍”“刀光劍影”之后,老師引導學生尋找資料——看書,學生們恍然頓悟莖的背重力性原由,教室一遍雀躍。
2. 自主問題教學實施中的策略
2.1 自主問題教學必須體現健康的人格觀。傳統的教學,學生的思維受控于教師,老師講,學生聽;老師問,學生答。學生的思維總在別人腦子走過的路上活動。習慣了這種教學文化,學生變得不再思考,不再懷疑,沒有問題,只有答案,簡單模仿,人云亦云。學生的人格表現出依賴性、服從性、統一性。自主問題教學充分尊重學生:放手讓學生獨立思考、獨立提問、獨立判斷。倡導“我思,故我在”,我不是蕓蕓眾生中的標準件,我是有合理自我意識的人。這種教學模式培育出的學生人格表現出:獨立性、自主性、賦有獨特個性。這樣的學生在未來世界、陌生領域里能獨當一面,發展后勁更足。
2.2 創設寬松的課堂氛圍。老師的權威、嚴厲、獨斷會扼殺學生的問題意識。因此,在自主問題教學,老師要貫徹“民主原則”、“無錯原則”、“激勵原則”, 倡導“人人提問”的思想、培養“人人善問”的習慣,提供“人人開口”的條件,激發“人人創新”的欲望,給予“人人成功”的機會。在這樣寬松的課堂氛圍中,學生思維敏捷,敢問、會問、善問、標新立異地問,自主問題教學才會由點上開花到面上結果。
2.3 自主問題教學應體現開放性。老師創設的情景盡可能真實,呈現的材料內容盡可能開放。材料內容的開放能一石擊起千層浪,致使學生問題設計角度的開放、問題解決方式的開放,問題答案的開放。因此,老師可多選些需不斷完善的生物理論、評價性材料、角色性題材;此外,老師對待自主問題教學的心態也應該是開放的。老師要能笑納學生不著邊際幼稚的問題;笑納費時長效率低的事實,笑納教學中的種種責難。因為這些是一個人學習、成長、生存、創新途中不可避免的歷程,要看到自主問題教學過程的末端是一種不可量化的長效而豐厚的回報——問題意識強,具有創新精神和實踐能力的時代型人才。
2.4 開展多種模式的自主問題教學。在教學中,老師可根據不同教學內容、不同教學對象,選擇實施不同的模式。避免模式的單一化,刻板化,力求多樣化。
3. 自主問題教學反思
3.1 開展自主問題教學后,學生反應最直接、最強烈的變化是:被動學習轉為主動學習;從過去不善于提問,提的問不扣內容,到能根據內容提問了,有時還提出些精彩令老師吃驚的問題,甚至開始反詰教師、質疑教材;學生問題意識明顯被喚醒,學生變聰明了,自信了。學習能力得到發展,習慣意識得以養成。
3.2 學習興趣高漲,生物成績提升。原來課堂沉悶,學生渾渾欲睡,多數學生能熟背知識倒背如流就是作不來題,作不對幾個題。經自主問題教學教學后,由于學生成了課堂真正的主人,積極踴躍,學習興趣高漲;由于學生參與了知識的建構、改進、重組、拓展,所以知識在學生那兒能得到邏輯性的使用。
3.3 老師開始一堂課下來,精神高度緊張,疲憊不堪,因為首先不知學生會提什么問題、自己該怎么應對,需要臨場發揮。這對老師的知識儲備、教學藝術、課堂駕御能力是一個新的挑戰。這也迫使老師要不斷充電求索,才能構筑一條“寬度發展、深度開拓、向度開啟”大家風范的老師之路。
自主問題教學與學生問題意識培養之路艱辛而漫長,我愿上下而求索。
參考文獻
[1] 鄭金洲 《問題教學》 福建教育出版社
關鍵詞:探究性學習 教學質量
正文:
運用探究性學習方法,可以幫助開放教育的學生與教學內容間進行有效的相互作用,保持并激勵學生對教學內容學習的興趣及其學習動力,幫助學生綜合利用學習資源,指導他們自主學習,通過豐富多彩的學習活動,對學生進行開放的、創造的、自主的、綜合的學習引導,實現開放教育教學由"教學"向"導學"轉變,從而培養學生自主學習的良好習慣,最終促進其終身學習能力的形成。
第一,激發學習興趣。
①學生缺乏自主學習、獨立思考的時間和空間;學生的自主學習能力不強,特別是不能創造性地進行科學學習。
②教學空間狹窄,只局限于課堂與教材。長期以來,科學教育過多地關注知識的傳授,這直接導致教師用教案去“教教材”,把學生的思維活動框在課堂和教材的狹小空間,教師和學生都不能創造性地進行教和學的活動。這非常不利于學生自主學習和富有個性的學習能力的培養
③忽視對學生個性化的培養,漠視學生的個體差異,用統一的標準去要求學生“千人一面”。重視對兒童的個性化傾向的培養,對于培養創新精神和實踐能力,培養更多樣化、個性化的人才,無疑具有十分重要的意義。而在實際教學中,教師或為完成教學任務而教、為分數而教,或曲解“人的全面發展”理論,以同樣的評價標準去要求所有的學生都達到所謂優秀,是違背教育規律的。
馬克思關于人的主體性和全面發展的理論指出“人始終是主體”、“活動是人的特性,自由自在的活動是全面發展的人的的根本特征”。依據這樣的觀點,教育作為特殊的認識活動,學生必須是認識的主體,實踐的主體,自由發展的主體。自主學習作為主體教育的重要組成部分,越來越受到國內外教育領域的重視。在國外,從杜威領導的“進步教育運動”中“指導”教學概念的誕生,到贊可夫的“教學與發展”實驗,從布魯納的“發現法”原理,到布魯姆的“掌握學習理論”,都把兒童視作“學習之主動者”。日本自1971年持續至今的以“科技立國”為指針的第三次教育改革,是日本面向未來發展的基本戰略,強調多樣化和個性化,是日本這次教育改革的最顯著特點。[1]在我國,“自主學習”的理論淵源已久,近現代的許多知名教育家更進一步發展了這一思想?,F在,我國正全面推行以培養創新精神和實踐能力為重點的素質教育,基礎教育課程改革也轉向以學生發展為本的方向,“個性”、“創新精神”和“創造能力”成為目前課程改革的主流詞匯。同時一批教改開拓者,在這一領域進行了積極有益的探索。個性發展的課堂教學模式,研究促進學生自主、富有個性學習的指標和教學策略。通過研究,充分發揮學生學習的積極性、主動性和創造性,使每個孩子在自身基礎上最大限度地得到發展,并且對“科學課程標準”進行實踐上的探索和詮釋。[2]
不少開放教育的學習者都把學習當作一個被動接受的過程,這是培養自主學習能力的第一個關口,也是一個亟待解決的難題。探究性學習方法講求從激發學習興趣人手,讓學生獲得親自參與研究探索的積極情感,逐步形成一種在日常學習與生活中喜愛質疑、樂于探究、努力求知的心理傾向,讓學生從"讓我學"徹底轉變為"我要學"。新穎的學習模式是吸引學習者參與學習的有利前提,在此基礎上,要注重以學生自主、積極、創造性為特點開展教學活動,著眼于學生主體參與活動,通過調動學生的學習興趣,激發和保持其學習動機。
初中學生學習細胞吸水原理的知識,僅限于對植物細胞吸水或失水的了解,而動物細胞吸水的原理是否與植物細胞一樣,對學生來說仍是一未知領域。以此為出發點,設立研究課題——研究動物細胞的吸水原理。讓學生通過提出猜想,設計實驗進行驗證,總結結論,然后讓學生自己得出動物細胞的吸水原理,使學生從中掌握一些科學的研究方法。
教師在介紹植物細胞吸水原理的演示實驗時,可做如下引導:
教師:從這個實驗可以看出,白菜葉柄的質量變化和外界水溶液的濃度有關,這種質量變化,是因細胞吸水或失水引起的。如果這個實驗用的不是植物細胞,而是動物細胞,那么實驗現象會有什么不同嗎?
學生:也會發生放在清水中的一份質量增加,放在鹽水中的另一份質量減少的現象,不同的是在相同的時間內所增加或減少的質量可能與植物細胞不同。
教師:這里同學們會想到這樣一個問題,動物細胞是否可以吸水或失水?假若可以,動物細胞的吸水原理是否與植物細胞一樣?它們的吸水能力哪個更強?請同學們提出猜想,然后設計一個實驗來證實你的猜想。
第二,轉變學習觀念。
探究性學習強調從關注人的發展和遵循學生學習規律的角度變革現行的學習方式,要求改變現行單純接受式學習、機械訓練式學習的學習方式,在學習過程中,學生有明確的主動權和選擇權。
因此,從入學教育開始,我們就應該讓學生認識到,學習提倡學生自主的學習,學習不僅是接受知識的過程,更是探索知識、創新知識的過程。學生可在教師的有效指導和幫助下,根據自己的學習目標、學習能力、學習興趣、學習環境等自主選擇開展活動方向,將個別化自主學習與完成平時作業、研究討論以及工作實踐有機聯系起來。盡力做到讓學生選擇內容,明確目標;讓學生參與過程發現知識:讓學生探究疑難掌握方法;讓學生自我檢查。要在教學過程中創設一種類似科學研究的情境和途徑,讓學生通過主動的探索、發現和體驗,學會對大量信息的收集、分析和判斷;通過與教學內容的相互作用,逐步實現其知識體系的轉化和擴展,逐步實現其自身認知結構的改變。
在學習根的結構之前,我首先請學生觀察小葉榕上的氣生根,再去查閱資料或上網查詢氣生根的作用。在學習植物生長所需無機鹽時,我要求學生到商店、農村去調查作物生長經常使用的肥料的名稱、成分、作用。 “空氣流動會影響蒸騰作用嗎?”“葉片正面和背面的氣孔一樣多嗎?”等問題,不僅使學生在活動過程中感受到與人交流的樂趣,以及通過親自實踐獲得信息后的興奮,更重要的是使學生學會了科學探究的方法:觀察、調查、實驗、收集和分析資料。[3]
又如,在“解決實驗數據’”的訓練中,不僅使學生了解到小麥生長發育的不同時期對水的需要量,而且可以使學生在今后的學習和生活中能解讀類似的數據記錄,了解有關的內容。而“推理”的訓練則訓練了學生邏輯思維能力、推理能力,使他們認識到科學的嚴密性。
通過各種技能的學習,最終自行設計探究過程。在進行該探究過程設計中,學生們積極性很高,所設計實驗中變量控制方式多樣,實驗結果的檢測方法也各有不同,學生思維開闊。學生的探究活動有很多設計非常完美科學,探究的過程非常完整。特別是設計的對照實驗對變量的控制非常好,而且實驗步驟的設計,以及已有知識的應用又非常恰當,實驗結果具有非常強的說服力,具有高度的科學嚴密性。通過這個探究活動的設計,我們已經看到了學生科學素養在不斷地提高,在獲得親身體驗的基礎上,形成喜愛質疑、樂于探究的心理傾向,積極培養學生的創新意識、創造性思維能力和動手實踐能力,為以后各種創新打下牢固的基礎。
探究性學習在對現有教學互動觀反思的基礎上,認為教學過程是一個信息互動的過程,這種互動大致呈現為四種類型:一是單向型,教師是信息發出者,學生是信息接受者;二是雙向型,視教學為師生之間相互作用獲得信息的過程,雖調雙邊互動,及時反饋;三是多向型,視教學為師生之間、生生之間相互作用的過程,強調多邊互動,共同掌握知識;四是成員型,視?教學為師生平等參與和互動的過程,強調教師作為小組中的普通一員與其他成員共同活動,不再充當唯一的信息源。
在開放教育中,學生的信息意識和主動收集、處理信息能力的培養是關鍵。教學過程應成為教師與學生之間、學生與學生之間、學生與社會之間互動的學習過程,學生不僅要學會自主學習,也要學會合作學習。強調"合作"學習,既可以彌補個別化自學缺少人際交流、信息反饋等的不足,也是對開放教育規模宏大、往往不能配備足夠的教師的一種補救措施。同時,強調學生自主與合作,提供了有利于人際溝通與合作交往的良好空間,對成人學習者而言,一方面,在這個過程中能發展樂于合作的團隊精神,學會交流和分享研究的信息、創意和成果。為了達到共同的學習目標,成員之間必須學會相互理解、彼此尊重和信任,學會互相幫助和支持,并能使同學之間建立一種融洽、友愛的伙伴關系。另一方面,在合作學習中,學會怎樣協調工作關系、人際關系和人事關系,怎樣調動每個人活動的積極性,管理和協調能力會在學習過程中得以形成,得到發展。
交流探究活動的過程和結果,在整個探究活動中占有極其重要的地位,對培養學生反思、質疑能力,提高思維深刻性是十分關鍵的,也是探究活動是否有效的重要標志之一。由于學生在前面環節是用了心、動了腦筋的,所以在這個階段他們很想把自己的創意表現出來,為此教師應該十分用心地組織表達和交流的環節。
從學生角度,對學生提出的整體要求為:A.認真傾聽別人的發言;B.學會品評,既要找出不足,又要善于發現閃光點;C.使自己的發言能夠引起聽者的關注;D.虛心聽取別人的意見,又敢于為自己辯說;E.嘗試從討論交流中總結出規律。
從教師角度,應該注意:A.認真傾聽學生的發言,真誠地分享學生的探究成果;B.延遲評價,先組織學生之間的質疑和評價;C.教師參與討論,適時引導和回應,把學生思維引向深入;D.根據學生的討論從知識、方法、感受等方面做小結。在這個階段,教師還應該既重視正式評價,又重視非正式評價,有時教師的一個眼神,一句看似不經意的話語就可使學生得到激勵或者忠告。