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1 教学目标及重难点的确立
“草履虫对外界刺激的反应”是苏教版初中生物学七年级上册第二单元“生物体的结构层次”第四章“生物体的组成”第一节“单细胞生物”中一个重要概念,也是一个重要的探究活动。作为七年级上册生物课本中学生学习科学探究的一般方法后正式遇到的第二个探究实验,该实验的实践不仅可以激发学生的探究兴趣,还可以巩固与提升学生的探究能力。“探究草履虫对外界刺激的反应”以学生认识单细胞生物可以独立完成生命活动为基础,是学生解释生物体生命活动现象和举例说出生物体生命活动特征的实例,为学生建构“细胞是生命活动的基本单位”这一重要概念提供了依据。在分析《义务教育生物学课程标准(2011版)》和《生物学》教材后,笔者将本探究实验的教学目标以及重、难点确立如下。
1.1 教学目标
知识目标:举例说出单细胞生物对外界刺激能产生的反应。
能力目标:运用科学探究的一般方法,探究草履虫对外界刺激的反应;使用显微镜观察草履虫对外界刺激的反应。
情感、态度与价值观目标:参与观察、探究、讨论,体验探究的乐趣,形成严谨的科学态度。
1.2 教学重点
① 举例说出单细胞生物对外界刺激能产生的反应;② 运用科学探究的一般方法,探究草履虫对外界刺激的反应。
1.3 教学难点
运用科学探究的一般方法,探究草履虫对外界刺激的反应。
2 学情分析及设计理念
由于单细胞生物个体微小,用肉眼不易观察。在探究草履虫对外界刺激的反应活动中,需要学生制定探究计划,由于学生已有了科学探究的基础,但是仍然处于初步掌握阶段,因此,教师在进行教学过程中要善于一步步设疑,引导学生制定出草履虫对外界刺激可能产生反应的实验方案,帮助学生实施方案并分析实验结果,得出实验结论。实验中教师让学生直观感受草履虫对外界刺激的反应,帮助学生理解单细胞生物对环境变化的反应。探究时要借助显微镜观察,由于学生使用显微镜不够熟练,所以需要教师适时指导,并提倡加强学生之间的合作。
本实验是依据《义务教育生物学课程标准(2011版)》中“倡导学生主动地获取生物学科学知识,体验科学过程,形成一定的科学探究能力和科学态度与价值观”的理念而设计,由于理解科学探究和科学探究能力的形成需要学生亲历探究性学习过程,因此采用问题解决法和探究实验法,通过教师的引导,让学生进行合作学习、自主探究、完成实验,学生通过质疑、尝试、摸索、探究、实践、分析等一系列的思维与活动过程,体验科学探究的过程。
3 教学过程与策略
3.1 准备教学,亲自实践
本实验是一个探究性实验。在备课过程中,教师应进行预实验,实践在前,杜绝纸上谈兵,亲自尝试与体验探究草履虫对外界刺激的反应的实验。在预实验过程中,首先要采集和培养好草履虫,牛肉汁或稻草培养液可作为培养草履虫的材料。温度较低时,可将装有草履虫培养液的容器放入恒温箱培养。在尝试探究草履虫对外界刺激的反应过程中,选择了食盐、糖、牛肉汁三种刺激物。经过实验,笔者发现草履虫对糖、牛肉汁的趋向性不是很明显,而食盐一旦放入载玻片上培养液的一侧,两滴培养液中的草履虫会因浓度过高而死亡。经过多次尝试后,笔者发现选择生理盐水代替食盐作为刺激物,既能刺激草履虫,又不会伤害到草履虫,而且对生理盐水的刺激,草履虫会避开,实验效果较明显。
3.2 创设情境,激发兴趣
为了能激发学生的探究兴趣,教师需创设一个能引发学生主动思考、质疑、探索的教学情境。以学生曾经做过的探究实验的对象――“鼠妇”受到光或者触碰的刺激蜷缩成球的图片引出生物能对刺激作出一定的反应的生命现象,设置由一个细胞构成的单细胞生物能否对刺激作出反应的疑问,激发学生的求知欲。
3.3 回忆方法,作出假设
想要知道单细胞生物能否对外界刺激作出反应,需要借助科学探究的一般方法,教师引导学生回顾科学探究一般方法的步骤:提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流。在提出“单细胞生物能对外界刺激作出反应吗”的探究问题后,进一步引导学生作出合理的假设。假设并不是无端的猜测,而是对问题合理的解释,所以在引导学生作出假设的过程中,要充分了解学生的想法。教师通过提问“草履虫可能对哪些外界刺激作出反应呢?”或者“你想给草履虫提供什么外界刺激呢”,让学生主动、大胆地说出自己的猜想。学生在学习过“生态因素”概念的基础上,可以提出很多的猜想,比如有的学生可能会提出“光”,有的学生可能会提出“温度”,有的甚至会提出“酒精、醋”……教师要及时肯定并鼓励学生大胆地将自己的猜想应用于课外探究。
教师出示课堂上给学生准备的刺激物――生理盐水,解释使用生理盐水作为刺激物的原因,引导学生就生理盐水作为刺激物作出假设。由于有了具体的刺激物,学生作出假设的难度也降低了,可以作出“草履虫会趋向生理盐水”或者“草履虫会避开生理盐水”的假设,为下一步制定实验计划提供了具体的材料,也让实验设计更有针对性。
3.4 依据原则,制定计划
科学探究过程中,设计实验应依据三个原则:对照实验原则、单一变量原则和科学性原则。这三个原则是学生设计实验的前提。教师友情提醒学生明确该对照实验的实验变量――生理盐水,变量不同,其他条件都要相同。教师将探究实验推荐器材呈现给学生:草履虫培养液、载玻片、盖玻片、滴管、显微镜等,这些是课本中原本提供的实验器材,教师根据实验需要,增加两个器材:生理盐水、牙签。然后学生以4人一小组的合作探究形式,借助于课本中草履虫对外界刺激反应的实验设计参考图(图1),制定出小组的实验计划,并将实验方案写在学案上。
在小组讨论过程中,由于课本中并没有详细地用文字的方式提出实验设计建议,只有一幅实验参考图,所以学生对于材料的选择和使用、对照实验的设置以及图示理解的能力欠缺,可能会有“丈二和尚摸不着头脑”的瓶颈期,比如为什么要滴两滴草履虫培养液?生理盐水到底滴一侧还是两侧都要滴?牙签用来干什么的?中间的通道有什么作用?小组进行思考交流的过程中,教师可以巡视了解各个小组的合作情况和商讨结果,有针对性地并适时地提出指导建议。小组讨论结束后,教师选取一些代表性小组在全班汇报制定的实验计划,依据他们汇报的结果及时进行点评,并可鼓励其他小组针对汇报组提出疑问,让汇报组进行解答。最终,各小组在小组讨论、全班交流的基础上完善各自的实验方案,并为实施计划做准备。
3.5 实施计划,得出结论
实验方案是实施计划的依据,在制定好实验方案的基础上,小组的合作探究有了重要的依据。以2人一小组的形式,按照计划,实施实验,教师要求学生细心操作,细致观察,秉持严谨的科学态度,实事求是地记录结果,并建议多次重复实验,比较观察得到的现象和结果是否一致。教师在学生实验的过程中,巡视、指导,善于发现各组学生实验中的优点与不足,在学生完成实验后,由“观察到什么现象”的问题,以“看谁描述地最清楚”激发竞争的意识,开始组织学生交流、分享小组的探究成果。
通过小组竞相交流,大部分小组的实验结果与预期相吻合或接近。学生观察到“草履虫会避开生理盐水”的现象,由此可得出“单细胞生物能对外界刺激作出反应”的结论。
3.6 分析个案,倡导拓展
全班以2人一小组为单位的探究实验小组,进行探究后未必都能成功,教师要鼓励学生实事求是,勇于交流,大胆说出自己所观察到的实验现象。教师通过巡视,发现个别小组实验的不足,“某些小组探究的结果与我们预期的有差距,请该小组的同学来说说他们如何进行操作的吧,看一看我们其他小组的同学能不能帮助他们分析一下,是什么原因导致失败呢?”教师以这样的表述,鼓励学生交流互助,不要因为失败而丧失信心,及时发现问题,扬长避短,为今后的探究活动积累经验的同时也提升自己的探究能力。
其实草履虫不仅可以避开有害刺激,也能趋向有利刺激。由于课堂探究的时间和场地是有限的,而课外探究的平台是教师通过努力可以为学生搭建的。学生可以以个人或者小组的形式尝试课外探究,不仅可以尝试不同的刺激物对草履虫的刺激,也可以观察到有利的刺激会使草履虫趋向。生物教师可以与实验员做好沟通,约定时间和场地,提供实验器具和材料,鼓励学生积极参与,倡导学生课外拓展。
4 教学设计优点与创新
4.1 设计优点
《义务教育生物学课程标准(2011版)》明确提出科学探究是学生积极主动地获取生物科学知识、领悟科学研究方法而进行的探究活动。教师应积极提供机会让学生亲自尝试与实践,并将科学探究的内容尽可能渗透到各主题内容的教学活动中。教师在引导学生参与科学探究活动时,不仅应让学生参加科学探究的某些方面的活动,也应该注意让学生有机会参与若干完整的探究活动。在本实验设计中,在引导学生探究前,教师亲自实践,认真进行预实验,通过预实验,将探究实验中所可能出现的问题及时发现并采取措施解决,从而选取合理的实验材料,节约课堂时间,有效地引导、组织学生进行探究活动;在引导学生制定探究方案过程中,教师步步设疑,及时引导,点到为止;在教学中教师不包办代替,激发学生思考,发挥其主体性,鼓励学生大胆想、大胆说;以小组合作形式,以全班交流形式,进行师生互动的同时,进行生生互动;并倡导学生进行课外探究,以课堂的探究方法为例,举一反三,将探究草履虫对外界刺激作出反应的探究活动进行地更加完整。
提出问题、作出假定、制定方案、实施方案、得出结论、表达交流
2、生物的特征
1)生物的生活需求营养:绝大多数植物经过光协作用制造有机物(自养);动物则从外界获取现成的营养(异养)。
2)生物能进行呼吸。
3)生物能排出身体内的废物。
动物排出废物的方式:出汗、呼出气体、排尿。
植物排出废物的方式:落叶。
4)生物能对外界抚慰做出反响——应激性。例:斑马发现敌害后迅速奔逃。含羞草对抚慰的反响。
5)生物能生长和繁衍。
6)除病毒以外,生物都是由细胞构成的。
3、生物圈的范围:大气圈的底部、水圈的大部和岩石圈的表面。
4、生物圈为生物的生活提供的基本条件:营养物质、阳光、空气和水、合适的温度和一定的生活空间。
5、影响生物的生活的环境要素:
6、生物对环境的顺应和影响:
7、生态系统的概念和组成
概念:在一定地域内生物与环境所构成的一致全体叫做生态系统。
组成:包括生物部分和非生物部分。生物部分包括生产者、消费者和分解者。非生物部分包括阳光、水、空气、温度等
8、食物链和食物网:
9、罗列不同的生态系统:
森林生态系统、草原生态系统、海洋生态系统、淡水生态系统、农田生态系统等,生物圈是的生态系统。
第二单元
10、利用显微镜观察装片
11、细胞是生物生命活动的基本结构和功用单位。
12、植物细胞特有的结构:细胞壁、叶绿体和液泡。
13、洋葱表皮细胞装片的制造和观察
14、口腔上皮细胞装片的制造和观察
15、细胞膜的功用:让有用的物质进入细胞,把其他物质挡在细胞外面,同时,还能把细胞内产生的废物排到细胞外。
16、线粒体和叶绿体是细胞里的能量转换器
17、细胞核在生物遗传中的作用
18、细胞经过火裂产生新细胞:分裂时,细胞核先由一个分红两个,随后,细胞质分红两份,每份各含有一个细胞核。最后,在原来的细胞的中央,构成新的细胞膜,植物细胞还构成新的细胞壁。于是,一个细胞就分裂成为两个细胞。
19、细胞分化构成组织。
20、人体的结构层次:细胞组织器官系统人体
21、植物体的结构层次:细胞组织器官植物体(植物体无系统)
22、绿色开花植物的六大器官:根、茎、叶(属于营养器官)、花、果实、种子(属于生殖器官)
23、只需一个细胞的生物体
酵母菌、草履虫、衣藻、眼虫、变形虫等都是单细胞生物,能独立生活,有一切生理活动。
赤潮构成的缘由:水体富营养化,单细胞生物大量繁衍。
24、病毒的外形结构和生命活动的特点
(1)种类:按寄生细胞分为动物病毒、植物病毒和细菌病毒(噬菌体)
(2)结构:有蛋白质外壳和遗传物质(核酸)组成。没有细胞结构。
生活:必需寄生在活细胞中。
第三单元
27、区分稀有的藻类、苔藓和蕨类植物。
28、区分稀有的裸子植物和被子植物
29、种子的主要结构(菜豆种子和玉米种子的异同点)
相同点 不同点
菜豆种子 有种皮和胚 无胚乳,营养物质贮藏在子叶里。子叶两片。
玉米种子 有种皮和胚 有胚乳,营养物质贮藏在胚乳里。子叶一片。
在玉米剖面上滴一滴碘液,胚乳被染成蓝色
30、种子萌发的条件
31、种子萌发的进程:先吸收水分(运输营养物质的需求),胚根打破种皮,构成根,胚轴伸长,胚芽发育成茎和叶。
32、植株的生长:
33、桃花的结构:花柄、萼片、花瓣、雌蕊(柱头、花柱、子房)、雄蕊(花药、花丝)。
34、果实和种子的构成
35、根适于吸水的特点:根吸水的部位主要是根尖的成熟区。成熟区生有大量的根毛。
导管的功用:运输水分和无机盐。
水是由导管从下往上运输,营养物质由筛管从上往下运输。
36、蒸腾作用:气孔是植物蒸腾失水的门户,也是气体交流的窗口。气孔由一对保卫细胞组成。
蒸腾作用的意义:促进植物体对水分的吸收;促进植物体对水分和无机盐的运输;降温。
37、光协作用:
38、植物的呼吸作用
第四单元
39 现代类人猿和人类的共同祖先是森林古猿。
40男性和女性生殖系统的结构和功用
男性:——产生,分泌雄性激素
女性:卵巢——产生卵细胞,分泌雌性激素
子宫——胚胎发育的场所,胎儿与母体物质交流的场所是胎盘
输卵管——受精的场所
41青春期的身体变化
(1)身高突增,神经系统以及心脏和肺等器官功用也清楚增强。
(2)性器官迅速发育:男孩出现遗精,女孩会来月经。
42人体需求的主要营养物质
六类营养物质:糖类、脂肪、蛋白质、水、无机盐和维生素。
44人体消化系统的组成:
45食物的消化和营养物质的吸收进程
口腔 糖类末尾消化的地方 唾液淀粉酶
胃 蛋白质末尾消化的地方 胃蛋白酶
小肠 糖类、蛋白质、脂肪都能消化 消化糖类、脂肪、蛋白质的酶
46关注食品安全。
47人体呼吸系统的组成
七年级生物上知识点第一单元 生物和生物圈
生物的特征:1、生物的生活需要营养 2、生物能进行呼吸 3、生物能排出体内产生的废物4、生物能对外界刺激做出反应 5、生物能生长和繁殖 6、由细胞构成(病毒除外)
调查的一般方法
步骤:明确调查目的、确定调查对象、制定合理的调查方案、调查记录、对调查结果进行整理、撰写调查报告
生物的分类
按照形态结构分:动物、植物、其他生物
按照生活环境分:陆生生物、水生生物
按照用途分:作物、家禽、家畜、宠物
生物圈是所有生物的家
生物圈的范围:大气圈的底部:可飞翔的鸟类、昆虫、细菌等
水圈的大部:距海平面150米内的水层
岩石圈的表面:是一切陆生生物的“立足点”
生物圈为生物的生存提供了基本条件:营养物质、阳光、空气和水,适宜的温度和一定的生存空间
环境对生物的影响
非生物因素对生物的影响:光、水分、温度等
光对鼠妇生活影响的实验P15
探究的过程:1、提出问题 2、作出假设 3、制定计划 4、实施计划 5、得出结论 6、表达和交流
对照实验 P15
生物因素对生物的影响:
最常见的是捕食关系,还有竞争关系、合作关系
生物对环境的适应和影响
生物对环境的适应P19的例子
生物对环境的影响:植物的蒸腾作用调节空气湿度、植物的枯叶枯枝腐烂后可调节土壤肥力、动物粪便改良土壤、蚯蚓松土
生态系统的概念:在一定地域内,生物与环境所形成的统一整体叫生态系统。一片森林,一块农田,一片草原,一个湖泊,等都可以看作一个生态系统。
生态系统的组成:
生物部分:生产者、消费者、分解者
非生物部分:阳光、水、空气、温度
如果将生态系统中的每一个环节中的所有生物分别称重,在一般情况下数量做大的应该是生产者。
植物是生态系统中的生产者,动物是生态系统中的消费者,细菌和真菌是生态系统中的分解者。
食物链和食物网:
食物链以生产者为起点,终点为消费者,且是不被其他动物捕食的“最高级”动物。
物质和能量沿着食物链和食物网流动的。
营养级越高,生物数量越少;营养级越高,有毒物质沿食物链积累(富集)。
生态系统具有一定的自动调节能力。
在一般情况下,生态系统中生物的数量和所占比例是相对稳定的。但这种自动调节能力有一定限度,超过则会遭到破坏。
例如:在草原上人工种草,为了防止鸟吃草籽,用网把试验区罩上,结果发现,网罩内的草的叶子几乎被虫吃光,而未加网罩的地方,草反而生长良好。原因是:食物链被破坏而造成生态系统平衡失调。
生物圈是最大的生态系统。人类活动对环境的影响有许多是全球性的。
生态系统的类型p29
森林生态系统、草原生态系统、农田生态系统、海洋生态系统、城市生态系统等
生物圈是一个统一的整体p30
注意DDT的例子 (富集)课本26页。
课本27页1题33页生物圈2号
生物的生存依赖于环境,以各种方式适应环境,影响环境。
七年级生物上知识点第二单元 生物和细胞
显微镜的结构
镜座:稳定镜身;
镜柱:支持镜柱以上的部分;
镜臂:握镜的部位;
载物台:放置玻片标本的地方。中央有通光孔,两旁各有一个压片夹,用于固定所观察的物体。
遮光器:上面有大小不等的圆孔,叫光圈。每个光圈都可以对准通光孔。用来调节光线的强弱。
反光镜:可以转动,使光线经过通光孔反射上来。其两面是不同的:光强时使用平面镜,光弱时使用凹面镜。
镜筒:上端装目镜,下端有转换器,在转换器上装有物镜,后方有准焦螺旋。
准焦螺旋:粗准焦螺旋:转动时镜筒升降的幅度大;细准焦螺旋。
转动方向和升降方向的关系:顺时针转动准焦螺旋,镜筒下降;反之则上升
显微镜的使用 P37-38 的图要掌握
观察的物像与实际图像相反。注意玻片的移动方向和视野中物象的移动方向相反。
放大倍数=物镜倍数X目镜倍数
放在显微镜下观察的生物标本,应该薄而透明,光线能透过,才能观察清楚。因此必须加工制成玻片标本。
观察植物细胞:实验过程P43-44
切片、涂片、装片的区别 P42
植物细胞的基本结构
细胞壁:支持、保护
细胞膜:控制物质的进出,
细胞质:液态的,可以流动的。细胞质里有液泡,液泡内的液泡内溶解着多种物质(如糖分)
细胞核:贮存和传递遗传信息
叶绿体:进行光合作用的场所,
液泡:细胞液
观察口腔上皮细胞实验P47
动物细胞的结构
细胞膜:控制物质的进出
细胞核:贮存和传递遗传信息
细胞质:液态,可以流动
植物细胞与动物细胞的相同点:都有细胞膜、细胞质、细胞核
植物细胞与动物细胞的不同点:植物细胞有细胞壁和液泡,动物细胞没有。
细胞的生活需要物质和能量
细胞是构成生物体的结构和功能基本单位。
细胞是物质、能量、和信息的统一体。细胞通过分裂产生新细胞。
细胞中的物质
有机物(一般含碳,可烧):糖类、脂类、蛋白质、核酸,这些都是大分子
无机物(一般不含碳):水、无机物、氧等,这些都是小分子
细胞膜控制物质的进出,对物质有选择性,有用物质进入,废物排出。注意课本52页图叫什么
细胞内的能量转换器:
叶绿体:进行光合作用,是细胞内的把二氧化碳和水合成有机物,并产生氧。线粒体:进行呼吸作用,是细胞内的“动力工厂”“发动机”。
二者联系:都是细胞中的能量转换器
二者区别:叶绿体将光能转变成化学能储存在有机物中;
线粒体分解有机物,将有机物中储存的化学能释放出来供细胞利用。
动植物细胞都有线粒体。
细胞核是遗传信息库,遗传信息存在于细胞核中
多莉羊的例子p55,
57页1题
细胞核中的遗传信息的载体——DNA
DNA的结构像一个螺旋形的梯子
基因是DNA上的一个具有特定遗传信息的片断
DNA和蛋白质组成染色体
不同的生物个体,染色体的形态、数量完全不同
同种生物个体,染色体在形态、数量保持一定
染色体容易被碱性染料染成深色
染色体数量要保持恒定,否则会有严重的遗传病
细胞的控制中心是细胞核
细胞通过分裂产生新细胞
生物的由小长大是由于:细胞的分裂和细胞的生长
细胞的分裂
1、染色体进行复制
2、细胞核分成等同的两个细胞核
3、细胞质分成两份
4、植物细胞:在原细胞中间形成新的细胞膜和细胞壁
动物细胞:细胞膜逐渐内陷,便形成两个新细胞
新生命的开端---受精卵
经细胞分化形成的各种各样的细胞各自聚集在一起才能行使其功能,这些形态结构相似、功能相同的细胞聚集起来所形成的细胞群叫做组织。
不同的组织按一定的次序结合在一起构成器官。
动物和人的基本组织可以分为四种:上皮组织、结缔组织、肌肉组织、神经组织。
四种组织按照一定的次序构成,并且以其中的一种组织为主,形成器官。
能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定的次序组成在一起构成系统。
系统:运动系统、消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统,神经系统、内分泌系统、生殖系统。
动物和人的基本结构层次(小到大):细胞→组织→器官→系统→动物体和人体
植物结构层次(小到大):细胞→组织→器官→植物体
P65题3
第二节 植物体的结构层次
绿色开花植物的六大器官
营养器官:根、茎、叶 ;
生殖器官:花、果实、种子
第三节 只有一个细胞的生物体
单细胞生物:草履虫、酵母菌、、衣藻、眼虫、变形虫
【关键词】初中生物学 重要概念 概念引入 概念建立 概念传递
一、概念及概念教学
《义务教育生物学课程标准(2011 年版)》与《义务教育生物课程标准(实验稿)》相比,最大的变换是在课程内容中增加或修改了50个生物学重要概念。概念是把客观对象的特点加以概括,在人脑中形成的对事物本质属性的反映。概念是人类对一个复杂的事物或过程的理解,它随着人类实践和认识的变化而不断的发展。根据不同的标准,概念有不同的类型,如实物概念和抽象概念,日常概念和科学概念等。
作为培养学生科学素养的一种途径,同时也是当前研究的一个热门话题,概念教学经过一段时间的实践,成为一条通向真知的重要途径。概念教学以完善和纠正学生的前科学概念、帮助学生构建科学概念为根本任务,把单纯的教知识变为教知识结构,加强前后知识间的内在联系,使学生形成一个最佳的认知结构,从而为学生后续的学习、生活奠定坚实的基础。
二、一般概念和生物学重要概念的引入
生物学是研究生命现象、揭示生命活动规律的科学,它建立的基础是对生物学概念的认识、理解和应用。作为生物学领域基本的语言单位和思维单位,生物学概念是生物学课程内容的重要组成部分,它是对生物形态结构、生理特征、原理及规律本质的阐述,也是对迅猛发展的生物科学的基本认识。从某种程度上讲,生物学概念是对事实信息或事实知识的一种直观体现。
一般概念与生物学重要概念之间是怎样的关系?英国教育家温・哈伦在《科学教育的原则和大概念》一书中提出,科学教育具有多方面的目标,科学教育应该致力于理解一些科学上有关的大概念,包括科学概念以及关于科学在社会中所起作用和科学本身的概念。所有科学的课程活动都应该致力于深化学生对科学大概念的理解。美国课程专家埃里克森认为,核心概念是指居于学科中心,具有超越课堂之外的迁移价值和持久价值的关键性概念。这些概念源于学科中的一般概念、原理和解释体系。无论是温・哈伦提出的大概念,还是埃里克森认为的核心概念,其实都不约而同地指向了生物学重要概念这一中心议题。
对于一般概念或生物学事实信息,学生可以通过观察测量获得,有时受到时间或技术限制不能观察测量的,往往只能是被动告知,记忆和复述是其检测的主要形式。例如植物光合作用的发现过程即范・海尔蒙特实验以及普利斯特莱实验,绿叶在光下产生淀粉和氧气的实验,植物的光合作用需要二氧化碳的讨论,植物呼吸作用产生二氧化碳消耗氧气的实验等。而生物学核心概念需要学生对大量的事实知识进行分析加工,归纳推理,抽象概括得到,这是主动获取的过程,检测评价时一般需要在新的情境中应用。例如通过科学史的学习、探究活动、操作演示、实验讨论等系列事实知识的铺垫,学生再消化综合后得出:光合作用的实质即绿色植物利用太阳光能,把二氧化碳和水合成了储存能量的有机物,同时释放氧气;呼吸作用的实质即在生物体活细胞内,细胞分解有机物生成二氧化碳和水,同时释放能量等重要概念。
传统教学往往强调对一般概念的记忆和背诵,而要达到深层次的理解,必然涉及到对重要概念的组织。埃里克森则强调,课程与教学应该超越事实。课程内容的选择应以事实作为铺垫,围绕学科的重要概念进行。教学中心应从讲授事实转移到运用事实,学习中心应从记忆事实到重建知识结构。研究证明,学习者的知识结构越清晰,越利于学习新知,越利于知识的迁移运用。由此可见,生物学重要概念教学应该建立在事实知识的基础之上进行。区分事实信息和重要概念,对教学重难点的把握、教学方法的选择、教学质量的提高以及教学水平的提升等方面具有重要意义。
三、生物学重要概念的建立
《义务教育生物学课程标准(2011 年版)》在教学建议中认为,生物学重要概念处于生物学科的中心位置,包括对生命基本现象、规律、理论等的理解和解释,对学生学习生物学及相关科学具有重要的支撑作用。学生要“获得生物学基本事实、概念、原理和规律等方面的基本知识,了解并关注这些知识在生活、生产和社会发展中的应用”。这尽管是课程目标提出的明确要求,但对于中学生物教学来说,学生能否准确、牢固地建立起反映生物学思想的、反映社会和时代需求的生物学核心概念,这才是教学的主要目标。换言之,引入并学好生物学重要概念是学好生物学的关键,我们应该将生物学核心概念教学放在知识教学的首要位置。
如何帮助学生对事实进行抽象和概括,建立生物学重要概念,进而为学生在新情境下解决相关问题?重要概念从引入到形成,本质就是知识从感性到理性的上升过程。《义务教育生物学课程标准(2011年版)》指出,针对学生的年龄特点和认知能力的深度和广度,用描述概念内涵的方式来传递概念,有助于学生对知识的深入理解和迁移应用,从而实现重要概念的螺旋式发展。概念的内涵是概念的基本特征之一,包括所有组成该概念的事物特性和关系。例如细胞是生物体机构和功能的基本单位这一重要概念,它的内涵包括:细胞是生命活动的基本单位,除病毒外,一切有机体都由细胞构成。细胞膜的结构特点和功能特性与细胞的物质交换等有密切关系,它是理解水、无机盐吸收的基础。叶绿体和线粒体等细胞器的结构和功能是学习光合作用和呼吸作用的基础。细胞核能控制生物体的生长;细胞核中染色体的形态变化对理解细胞分裂有重要作用,有利于对生物遗传变异知识的学习。
教者应围绕重要概念,精选恰当的教学方法,设计巧妙的教学活动,弄清上位概念和下位概念,区分具体概念和定义性概念,充分挖掘概念内涵,形成概念框架。在实践过程中,创设问题情境也是进行初中生物学重要概念教学的有效手段。概念的教学依赖一定的情境,把重要概念嵌入具体问题情境之中,以问题教学驱动概念的教与学,可以充分激发学生学习概念的兴趣,利于概念的形成。例如在建立单细胞生物重要概念时,教者在展示单细胞图片、播放草履虫生活的视频、观察培养液中的草履虫等情景材料之后,提出问题:单细胞生物能独立完成营养、呼吸、生殖等生命活动吗?学生带着疑问,展开探究和讨论,大大缩短了概念的形成过程。这种“创设情境提出问题活动探究教师启发、学生思考形成概念”的操作模式,既吸引了学生的注意力,又启发了学生的思维。但在创设问题情境时,我们应注意情景要符合学生的认知结构,要来源于学生日常生产、生活经验,事例要鲜明突出,问题不要过多、过难。
四、生物学重要概念的转变、传递
对于多个生物学重要概念的关系,我们可以借助概念图的形式来呈现。例如:介绍性状和遗传时,细胞核、染色体、DNA和基因等重要概念的联系可以画概念图;介绍花的结构时,雌蕊和雄蕊等重要概念的关系也可以画概念图。利用概念图可以形象地展示学生原有的知识结构和完整的思维过程,促进了概念的理解。当然,概念除了内涵外,另外一个基本特征就是概念的拓展。概念的传递实际上就是概念的推广和应用过程。例如通过生物与环境关系的重要概念学习,我们知道任何生物的生存都依赖一定的环境,同时生物对周围的环境能产生影响。教学中,教者除了强调人类活动对环境的破坏,不妨从植树造林、自然保护区等角度谈谈人类活动对环境的正面作用,从而达到知识从课内到课外延伸的目的。
概念是不断变化与发展的,在探索生物学重要概念教学的过程中还有许多问题需要解决,例如前概念的利用、概念的拓展、错误概念的消除等。我们有理由相信,随着科技的进步、研究的深入、实践的证明,这些问题终会得到合理的解释。
【参考文献】
[1]《义务教育生物学课程标准(2011 年版)》,北京:北京师范大学出版,2012.1.
[2] 林静. 义务教育生物学课程标准(2011年版)案例式解读,《初中生物学》,北京:教育科学出版社,2012.3.
[3] 汪忠. 新版课程标准解析与教学指导,《初中生物》,北京:北京师范大学出版,2012.3.
关键词:细菌;细菌的染色体;检验
细菌(英文:germs;学名:bacteria),是微生物的主要类群之一,属于细菌域。广义的细菌即为原核生物是指一大类细胞核无核膜包裹,只存在称作拟核区(nuclear region)(或拟核)的DNA的原始单细胞生物,包括真细菌(eubacteria)和古生菌(archaea)两大类群。人们通常所说的即为狭义的细菌,狭义的细菌为原核微生物的一类,是一类形状细短,结构简单,多以二分裂方式进行繁殖的原核生物,是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体,是大自然物质循环的主要参与者。细菌的个体非常小,目前已知最小的细菌只有0.2微米长,因此大多只能在显微镜下看到它们。细菌一般是单细胞,细胞结构简单,缺乏细胞核、细胞骨架以及膜状胞器。
1 检验准备
1.1 仪器:普通光学显微镜、超净工作台、恒温培养箱。
1.2 实验菌:枯草芽孢杆菌,为24~48h营养琼脂培养物;肠膜状明串珠菌,为24h营养琼脂培养。
1.3 普通变形杆菌:为营养琼脂培养基(琼脂用量0.8%)连续转接培养4~5代,每代
培养18~22h。
1.4 染色液:无菌水(10mL分装于试管中)、孔雀绿染色液、沙黄染色液、结晶紫染色液、20%硫。
酸铜溶液、95%乙醇溶液、硝酸银染色液。
1.5 其他:香柏油、二甲苯、擦镜纸、吸水纸、载玻片、盖玻片、酒精灯、接种环、镊子、烧杯、玻璃棒。
2 细菌原理:
2.1 芽孢:
芽孢是某些细菌生长到一定阶段后在菌体内形成的休眠体,通常呈圆形或椭圆形。细
菌能否形成芽孢以及芽孢的形状、芽孢在芽孢囊内的位置、芽孢囊是否膨大等特征是鉴
定细菌的依据之一。
芽孢具有厚而致密的壁,通透性低,对各种不利因素如高温、冷冻、射线、干燥、化
学药品和染料等具有很强的抵抗力。
芽孢染色法是根据芽孢具有难以染色而一旦染色后又难以脱色的特点而设计的,所以
芽孢染色法都基于同一原则:选用着色力强的染料进行染色。
2.2 芽孢染色法的操作步骤为:
涂片――在洁净的载玻片中央加一小滴无菌水,用灭菌的接种环取少许枯草芽孢杆菌置于水滴中并和水滴充分混匀,并涂成极薄的菌膜。
干燥固定――涂片在空气中干燥后,手持载玻片一端,有菌膜一面向上,通过酒精灯的微火三次。注意用手指触摸载玻片反面,以不烫手为宜。冷却。
染色和加热――在涂菌处滴加孔雀绿染色液,并在微火上加热至染料冒蒸汽开始计时,加热染色l0min。注意加热时要不断补充孑L雀绿染色液,以免烧干。
水洗――倾去染色液,冷却后用水冲洗。
复染――用沙黄染色液染色1min。
水洗、干燥、镜检――结果:芽孢被染成绿色,营养体呈红色。
2.3 荚膜:
荚膜是包围在某些细菌细胞外的一层黏液状或胶质状的物质,其成分为多糖、糖蛋白或多肽。荚膜与染料的亲和力弱,不易着色,再有荚膜物质溶于水,用水冲洗时易被除去。
Anthony染色法是先以结晶紫作为初染剂,加于未经加热固定的菌膜上,菌体和荚膜均被染成深蓝紫色,然后用20%硫酸铜溶液为脱色剂。
2.4 荚膜Anthony染色法的操作步骤:
涂片――在洁净的载玻片的一端加2~3滴结晶紫染色液,用灭菌的接种环取l环菌与玻片上的结晶紫染色液充分混匀。用一块洁净的载玻片的窄边将混匀的菌液刮开涂成极薄的菌膜,放置5~7min。
干燥――在空气中自然干燥。注意切勿用酒精灯加热。
脱色――用20%硫酸铜溶液冲洗脱色后,在空气中干燥或用吸水纸吸干。
镜检――结果:荚膜浅蓝色或灰白色,菌体深蓝紫色。
2.5 鞭毛:
细菌的鞭毛很细,直径为10~20nm,用电子显微镜可以清楚观察到。但是若采用特殊染色方法使鞭毛加粗,在普通光学显微镜下也可以看到鞭毛。鞭毛染色方法很多。本实验采用银染法进行鞭毛染色。
2.6 银染法进行鞭毛染色的操作步骤:
载玻片清洗――选择新的光滑无划痕的载玻片,浸泡于洗洁精充分溶解的水中,煮沸20min,稍冷后取出用自来水冲洗干净并沥干,然后浸泡于95%乙醇溶液中。用时取出,在酒精灯火焰上烧去酒精后即可使用。
菌液制备――将分装于试管中的无菌水缓慢地倒人经4~5代转接培养的斜面培养物中,不要摇动试管,让菌体在水中自行扩散。注意蒸馏水预先在恒温培养箱中保温,使之于与菌种同温。置于恒温培养箱中保温10min。目的是让没有鞭毛的老菌体下沉,而具有鞭毛的菌体在水中松开鞭毛。
涂片――用吸管从菌液上端吸取菌液于洁净的载玻片一端,稍稍倾斜玻片,使菌液缓慢地流向另一端。
干燥――在空气中自然干燥。
染色――滴加硝酸银染色液A液,染色4~6min;用蒸馏水轻轻地充分洗净A液。用B液冲去残水,再加硝酸银染色液8液于玻片上。用酒精灯微火加热至有蒸汽冒出,维持1mm左右。注意加热时应随时补充B液,不可使玻上B液蒸干。用蒸馏水冲洗,干燥。
镜检――结果:菌体和鞭毛呈深褐色至黑色。
3 检验步骤:
对枯草芽孢杆菌进行芽孢染色,镜检,并绘图和描述菌体、芽孢特征。
对肠膜状明串珠菌进行荚膜染色,镜检,并绘图和描述菌体、荚膜特征。
对普通变形杆菌进行鞭毛染色,镜检,并描述鞭毛着生方式。
4 检验结果
通过光学显微镜的观察,了解细菌芽孢、荚膜和鞭毛染色的原理和意义,学会芽孢、荚膜和鞭毛染色的方法。
参考文献
[1] 陈菊滟,陈文娟,赵桂芳. 教学用细菌染色方法的改进. 微生物学通报, 1999,26,02.