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中学生物科学知识的组建

2013/03/12 阅读:

教师引导学生分析实验,通过讨论、引导分析,学生明确液面上升的原因是水分跨物理半透膜从相对含量高的一侧向相对含量低的一侧运输。其次,教师引导学生结合扩散的知识逐步分析,要求学生思考问题④、⑤,得出渗透作用发生的条件:一是要有半透膜,二是半透膜两侧溶液要有浓度差。最后,结合上述问题串,引导学生概括渗透作用的概念,即渗透作用是溶剂分子(如,水分子)跨半透膜的扩散。

综上所述,通过演示渗透实验引入新课,学生的注意力很容易被吸引;通过问题①,激发学生的好奇心,驱动他们探求引起现象的原因分析;通过问题④、⑤引起学生进一步地思考与讨论,找到物理渗透现象发生的条件。显然,结合已有情境设置问题串利于激发学生求知欲,有助于引导学生进行知识建构。

联系生活经验,驱动知识建构

“注重与现实生活的联系”是高中生物课程的基本理念之一,倡导教学要密切生活、生产经验,激发学生的学习兴趣,促使学生头脑中发生新知识与原有经验之间的联系,完成知识的建构。同时让学生在解决实际问题的过程中获取生物科学知识,实现抽象知识的形象化理解。

学习“生命活动的主要承担者———蛋白质”一节时,教师通过列举富含蛋白质的食品,如大豆制品、瘦肉、蛋类等学生熟知的食品,导入本节内容的学习。结合“与生活的联系”栏目,让学生明白有些氨基酸是人体细胞不能合成的,必须从外界环境中直接获取,引导学生进一步认识合理膳食的重要性,通过“以玉米为主食的人群需额外补充赖氨酸”等生活实例的进一步讨论,帮助学生建立合理的膳食结构,渗透健康生活方式的教育理念,让学生认识蛋白质的重要作用,更深刻的理解“一切生命活动都离不开蛋白质,蛋白质是生命活动的主要承担着。“细胞的癌变”一节教学时,教师可从西方生活中常见的日光浴引入,帮助学生分析晒太阳的利弊,正确处理日光浴与预防紫外线过度辐射之间的关系。

同时引导学生思考“为什么臭氧层破坏会导致皮肤癌患者增多”,以此引入本节内容的学习。进行“如何预防癌症”这一环节的教学时,教师可事先呈现资料分析“健康的生活方式与防癌”,让学生分析吸烟和不健康的饮食是诱发癌症的主要原因。一方面,结合学生刚学习的致癌因子的相关知识,引导学生认识防癌应远离烟草及避免接触物理的、化学的和病毒的各种致癌因子;另一方面,根据学生的生活经验,引导学生归纳总结养成健康的生活方式,例如少吃油炸食品和腌制食品、多吃水果蔬菜和谷物等,以降低患某些癌症发病率的机会。

这些来源于生活的素材,激发了学生学习的兴趣,并将抽象知识化为形象,促进学生主动地建构知识并理解所学知识的价值;学生学会更多地将所学知识运用于实际生活中,解决现实生活中与生物学相关的问题。

体验科学历程,促进知识建构

科学的思维和方法会影响学生知识的建构,特别是科学史的学习。《普通高中生物课程标准(实验)》指出:科学是一个发展的过程。生物科学史的学习能让学生置身于科学发现的情境中,激发学生的学习动机,促使学生学习科学探究的思维和方法,实现知识的主动建构,最终在探究性学习中获取新知识。在“降低化学反应活化能的酶”一节中的酶本质的探索,教师可以对学生进行科学思维能力训练,促进学生知识的建构。首先,微生物学家巴斯德首次把显微镜应用到研究中来,结合他在研究中获得的线索———高温时,L型酒石酸转化为D型的酒石酸,作为霉菌的食物来源,通过上百次实验实践以及非逻辑思维中的联想思维,大胆质疑并提出“发酵是由活酵母引起的”。

其次,与巴斯德有所不同,化学家李比希更偏向从化学角度思考发酵的原因。他认为酵母菌是发酵产物而不是发酵起因,因而对巴斯德的研究抱有轻视的态度,以致他推出的结论也是错误的。巴斯德与李比希的争论焦点成为毕希纳等科学家的研究课题,这也说明了争论是推动科学研究的动力源泉。再次,毕希纳认为,发酵是酵母细胞的物质在起作用。他设置对比实验,将酵母菌分成两等份,一组直接加入葡萄糖,一组在对活酵母进行研磨,加压过滤得到提取液中进行。两者结果一致,说明发酵是酵母细胞的物质在起作用。实验中选用活酵母进行处理是为了推翻李比希的观点“酵母菌是死后裂解的物质在起作用”,加压过滤是为了排除没被磨碎的细胞;但由于技术水平的限制,无法将提取液中物质进行提纯,更无法进行鉴定;他提出以“酿酶”一词概括提取液中起作用的物质,这也为后续科学家研究“酿酶”提供了方向。最后,萨姆纳提出假说,脲酶是蛋白质,以酶是蛋白质的原理设计实验。

通过调查研究的方法获悉,刀豆种子富含脲酶,于是选用刀豆种子作为实验材料;采用有机溶剂抽提有机物(蛋白质等)的科学方法,成功将脲酶从提取液中分离出来;采用多种科学方法证明脲酶是蛋白质,体现了实验的重复性原则。后来,其他科学家从动物体内获得了许多酶的结晶,并证明这些酶都是蛋白质,体现了实验的随机性原则。

从而,科学家们通过归纳推理得出“酶是蛋白质”这个结论。20世纪80年代,美国科学家切赫和奥特曼在研究四膜虫时发现“少数RNA具有生物催化作用”。通过科学史例的学习,使学生认识到科学观念的形成是一个不断发展和修正的过程,通过探索酶本质的思维全程性,有助于学生理解酶的本质。在“能量之源———光与光合作用”一节中的萨克斯实验,一方面它是科学史的的一个局部,另一方面它涉及选材、方法、原理等实验设计训练。首先,教师引导学生分析天竺葵具有叶片柔韧、角质层比较薄等特点,故选其作为实验材料。其次,教师引导学生根据实验原理设计实验,依据淀粉遇碘变蓝以及黑暗条件下只进行呼吸作用的原理,对天竺葵首先进行了暗处理,目的是消耗叶片中的营养物质,实现对无关变量的控制;然后设置对照实验,通过将其叶片一半曝光一半遮光处理,实现对实验变量的控制。最后,用碘蒸气处理天竺葵叶片,实验现象是未遮光部分变蓝色,遮光部分没有变色。教师通过科学史教学,使学生认识到淀粉是光合作用的产物。

因此,通过体验科学历程,首先可以激发学生的学习兴趣,吸引学生深入思考科学发现过程中不断出现的问题,其次可帮助学生在学习知识的过程中自主建构科学知识,加深学生对生物知识的理解,再者可帮助学生领悟科学发现的态度和科学精神,利于学生理解科学知识、体会科学家的思维过程。

作者:傅秀荣单位:长汀第一中学福建师范大学生命科学学院

中学生物科学知识的组建

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