高中生物新课程探究能力目标解析.ppt

高中生物新课程探究能力目标解析,课程目标,课程目标,1. 知识 获得生物学基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识，知道生物科学和技术的主要发展方向和成就，知道生物科学发展史上的重要事件。 了解生物科学知识在生活、生产、科学技术发展和环境保护等方面的应用。 积极参与生物科学知识的传播，促进生物科学知识进入个人和社会生活。 获得适应现实生活所需要的人体生理知识，促进身心健康,课程目标,2. 情感态度与价值观 初步形成生物体的结构与功能、局部与整体、多样性与共同性相统一的观点，生物进化观点和生态学观点，树立辩证唯物主义自然观，逐步形成科学的世界观。* 关心我国的生物资源状况、对我国生物科学和技术发展状况有一定的认识，更加热爱家乡、热爱祖国，增强振兴中华的使命感与责任感。*,课程目标,认识生物科学的价值，乐于学习生物科学，养成质疑、求实、创新及勇于实践的科学精神和科学态度。 * 认识生物科学和技术的性质，能正确理解科学、技术、社会之间的关系。能够运用生物科学知识和观念参与社会事务的讨论。 热爱自然、珍爱生命，理解人与自然和谐发展的意义，树立可持续发展的观念。* 确立积极的生活态度和健康的生活方式,课程目标,3. 能力 能够正确使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能。* 能够利用多种媒体搜集生物学的信息。学会鉴别、选择、运用和分享信息。 *,课程目标,发展科学探究能力，初步学会： (1)客观地观察和描述生物现象；(2)通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；(3)分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；(4)确认变量；(5)作出假设和预期；(6)设计可行的实验方案；(7)实施实验方案，收集证据；(8)利用数学的方法处理、解释数据；(9)根据证据作出合理判断；(10)用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；(11)听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。,对11条探究能力目标的解析,第1条 客观地观察和描述生物现象,1.1 客观地观察生物现象,科学探究中的观察（即科学观察）与日常生活中的观察不尽相同。日常生活中的观察是指人们通过自己的感觉器官对周围事物进行的察看；科学观察是指在自然发生的条件下，通过自身感觉器官或仪器设备，有目的有计划地对研究对象进行观察。科学观察是搜集科学事实的基本途径，是生物学研究的基本方法之一。,1.1客观地观察生物现象,科学观察必须遵循客观性原则。 由于观察者总是在一定的知识背景、生活经验和思维方式下进行观察的，因此，观察结果容易受到观察者主观因素的影响。为了保证观察结果的客观性，观察者一定要克服先入为主的观点，不能以主观臆测代替客观事实。此外，还必须认真仔细，不能马虎，必要时要进行多次重复观察。,1.2 客观地描述生物现象,对观察到的现象还要进行客观的描述，包括及时、如实、清楚的记录，用生物学术语描述自己的观察结果等。,第2条 通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题,观察固然很重要，但是没有引出问题的单纯的观察，即使是观察到了新的现象，也并不能引发真正的科学探究。科学探究的逻辑是：提出问题解决问题提出新问题。可以说，提出问题是科学探究的逻辑起点。,要高度重视培养学生发现问题提出问题的能力。,2.1为什么课标重视提出问题的能力?,李政道：求学问，先学问；只学答，非学问 杨振宁：“中国学生普遍学习成绩出色，特别在运算和推理方面比国外学生有明显优势，但中国学生最大的缺撼，就是不善于提出问题，缺乏创新精神。”,名人箴言,孔子：“敏而好学，不耻下问。” 宋朝朱熹：“读书无疑者须教有疑，有疑者却要无疑，到这里方是长进。” 清朝学者陈献章：前辈所谓学贵有疑，小疑则小进，大疑则大进；疑者，觉悟之机也。 陶行知在每事问一诗中写道：“发明千千万万，起点是一问。禽兽不如人，过在不会问。智者问的巧，愚者问的笨。人力胜天工，只在每事问。”,名人箴言,爱因斯坦 ：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 英国科学哲学家波普尔： “科学和知识的增长永远始于问题，终于问题越来越深化的问题。” 数学家希尔伯特：“只要一门科学分支能提出大量问题，它就充满生命力；而问题的缺乏则预示着独立发展的衰亡或中止。”,2.2 提什么样的问题?,2.2.1 问题的分类,角度1 物理问题 科学的问题 化学问题 生物问题 艺术的问题 非科学的问题 经济的问题 宗教的问题 ,三人面对一棵枝繁叶茂的松树的三个问题： 科学家：这棵树树龄有多长？有没有病虫害？ 诗人：（感叹）它经历了多少风霜？ 商人：这棵树值多少钱？ 不科学的问题:虚假问题,2.2.1 问题的分类,角度2 可以探究的问题可以通过科学探究来回 答，需要证据和逻辑 不能探究的问题不能通过科学探究来回 答，不需要证据和逻辑 例如：（1）播放音乐是否有助于奶牛产奶量提高？ （2）奶牛是否爱听音乐？,2.2.1 问题的分类,角度3 真实问题问题指向的解的应答域是真实的。所谓应答域是指预设的解答的存在范围，指示着解答者到哪个域限中去寻找答案。 虚假问题问题指向的解的应答域是虚假的。 例：“学不会气功的人是由于心不诚吗？”“天堂的玫瑰有没有刺？”问一个很久不生病的人“你的病好了吗？”“长生不老药真得能让人长生不老吗？”都是虚假问题 例：“怎样延长发动机的使用寿命？”是真实问题，“怎样制造一部永动机”则是虚假问题。,2.2.1 问题的分类,角度4 有探究价值的问题 无探究价值的问题 例如：见下页。,2.2.1 问题的分类,角度5 具体问题问题指向的应答域较小，清晰明确 抽象问题应答域较大，抽象笼统。 例如：见下页。,2.2.1 问题的分类,角度6 低层次的问题知识了解或理解层面的问题。 高层次的问题受好奇心驱使，发现现象与已 有知识的矛盾、冲突或差距， 导致新知识产生的问题。 例1：这个植物叫什么？ 同一种植物为什么这些开花，那些不开花？ 例2：见下页。,2.2.2 较高水平问题的特征,较高的知识关联度 较高的预设明确度 较高的信息综合度 较高的思维激活度,2.2.2.1 较高的知识关联度,知识关联度所提出的问题与已有知识发生联系的程度 仅靠观察不能产生问题。一个问题要与科学发现发生必然联系，就必须对现有知识提出质疑。提高提出问题的水平，必须使问题与已有知识联系起来，使问题从现象的直接描述转化为具有某种抽象性、渗透一定理论知识、有所知又有所不知的问题。 例如：见下页。,“苹果为什么会落向地面？” 这是对现象的直接描述，知识关联度差。 可以转化为以下问题： （1）苹果本来静止于树上，使什么力使它运动？ （2）苹果不会向上运动，也不会向左或向右运动，总是落向地面，是不是受到一个总是指向地面的力的作用？ （3）使苹果总是落向地面的是一种什么力？,2.2.2.2 较高的预设明确度,预设明确度问题指向的对象和应答域明确程度。 例如：“苹果为什么会落向地面？”其应答域到底是植物学范畴还是物理学范畴，不清楚。回答“因为它长熟了”似乎也是可以的。 （1）为什么苹果长熟了才会掉下来？ （2）是什么力使苹果总是落向地面？,2.2.2.3 较高的信息综合度,信息综合度问题中反映信息的多少（广度）以及信息间联系的程度。 “为什么树上的苹果会落向地面，而天上的月亮不会掉下来？”,2.2.2.4 较高的思维激活度,思维激活度逻辑思维、联想、想像、求异思维等参与的程度 如果只是无知带来的困惑，没有思维的调动，所提出的问题就会是低水平的。 例如：见下页。,小结：提什么样的问题,从问题的类型看：要提科学的问题、真实的问题、具体的问题、可以探究的问题、有探究价值的问题、较高层次的问题。 较高水平的问题具有以下特征：较高的知识关联度、较高的预设明确度、较高的信息综合度、较高的思维激活度。 不能停留在“疑问词+现象描述+？”的水平。要通过较低层次问题的训练，逐步提高提出问题 的水平。,2.3 怎样提问题?,2.3.1 问题产生的途径,在科学探究中，问题的来源主要有三个途径：一是来自已有理论或知识同经验事实（来自观察）的矛盾，二是来自理论本身存在的逻辑困难或悖论，三是来自不同理论的论争。就高中学生而言，问题主要来自已有知识同他们所观察到的现象的矛盾。,2.3.2 发现问题,保持强烈的好奇心 具有怀疑精神 思维品质具有灵活性、发散性、深刻性。 善于观察 具有问题意识 例如:弗莱明发现青霉素(见下页),2.发现问题,其实弗莱明并不是第一个遇到这种情况的人.著名的微生物学家斯科特和日本细菌学家古在由直都在此前遇到过这种情况,但他们都把它当作由于操作不慎引起的意外事件而未深究.可见问题意识是多么重要!,2.3.3 表述问题,表述问题将发现的问题用疑问句表述出来. 例如：（见下页）,问题表述案例,表述1：猫和兔的眼睛着生位置不一样，猫的在头部两侧，兔的在头部正前方。 表述2：我觉得猫和兔的眼睛着生位置不一样，这可能与它们的食性不同有关系。 表述3：为什么猫和兔的眼睛着生位置不一样？ 表述4：猫和兔的眼睛着生位置不一样，这与它们的食性不同有关吗？,对表述案例的分析,表述1和表述2都不是疑问句，因此不是问题。 表述3和表述4都是疑问句，因此都是合格的问题。表述4问题的应答域更加明确、具体，信息综合度更高，因此，质量更高。,问题的表述要明确、具体,问题的表述要明确、具体，从发现问题到提出问题，这中间往往要经历逻辑思维和组织语言的过程。 例1：“明天天气怎样？” “明天下不下雨呢？” 例2： “植物细胞为什么有细胞壁呢？” “植物细胞的细胞壁是怎么形成的？” “植物细胞的细胞壁有什么作用？”,第3条 分析问题，阐明与研究该问题相关的知识,3.1 分析问题,分析所提出的问题是不是科学问题，是不是可以探究的问题，是不是有探究价值的问题，这样可以不断提高学生提出问题的能力 分析问题的表述是否明确、具体，是否可以从多个角度去回答，是否很明确地预示探究的方向 分析问题的指向是定量的要求还是定性的要求，其解决的途径大致是观察还是实验或其他途径，等等。这样的分析有助于问题的进一步明确，有时，通过这样的分析还可以对问题作适当的修改。,3.2 阐明与该问题相关的知识,例如，在探究影响酶活性的条件一节课上，某小组的同学提出的问题是：“温度高低是不是对酶的活性有影响？”，经过讨论，他们阐明了以下与研究该问题相关的知识：酶是生物催化剂，酶之所以能够起催化作用，是因为它能显著降低化学反应的活化能；酶的活性是指酶在特定的化学反应中的催化效率；酶具有高效性和专一性；细胞中的酶促反应一般是在常温常压下进行的；绝大多数酶是蛋白质；蛋白质具有复杂的结构，不同的蛋白质具有不同的功能，蛋白质之所以具有特定的功能与它的结构有关；高温能使蛋白质变性，也就是使蛋白质的结构发生改变。,为什么要阐明相关知识？,同学1：“既然高温能使蛋白质变性，而酶是蛋白质，因此，温度过高肯定对酶的活性有影响。我看我们的问题应该修改一下，改为温度过低是不是对酶的活性有影响？” 同学2：提出了新的问题：“温度过高肯定会影响酶的活性，但是，到底多高才算过高呢？在温度升高到过高之前，温度升高会不会对酶的活性有影响呢？我们主张设置一系列温度梯度来做实验”可见，“阐明与研究该问题相关的知识”这一环节，在科学探究中确有必要。,3.3 怎样评价学生的问题,对初中学生来说，从三个方面去评价就可以了。（1）看是不是一个科学问题；（2）看问题的表述是否明确、具体；（3）看问题的探究价值高不高。 对高中生来产说，在此基础上要求要更高一些。如调动知识和经验的丰富程度、想象空间的广阔程度、思维的活跃程度等。 例如：老师，为什么秋天树叶会变颜色呢？ 对此问题我们该怎样评价？,3.4 充分利用教材中的素材,建议：教材在技能训练、练习、问题探讨、探究及正文中提出的关于提出问题的要求，一定要发挥学生的自主性，鼓励他们自己提出问题，并进行适当的评价。,第4条 确认变量,4确认变量,很多问题的探究都涉及控制变量。要控制变量首先要确认变量，其次要知道如何测定变量。实验中的变量包括自变量（亦称实验变量）、因变量（亦称反应变量）和无关变量（亦称干扰变量）。自变量是指实验中根据实验目的需要人为改变的因素，因变量是指随着自变量的变化而变化的因素，无关变量是指除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些对实验结果造成影响的因素。例如，在“温度对酶活性的影响”实验中，温度是自变量，酶活性是因变量，反应物的浓度、ph、酶的剂量、反应时间等就是无关变量。,确认变量一定要在设计实验之后吗？,例如，对于“光照强度是否影响光合作用强度呢？”这一问题，光照强度是自变量，光合作用强度是因变量。 设计实验之前往往要对自变量和因变量进行自定义： 同样波长的光照射时间长短不同，是否意味着光照强度不同？如果以白炽灯作光源，是以同样功率的灯泡不同距离照射来定义光照强度的不同，还是以不同功率的灯泡等距离照射来定义光照强度的不同？是以一定时间内淀粉生成量来定义光合作用强度，还是以一定时间内氧气生成量来定义光合作用强度？这些关于确认变量的问题明了之后，才能更好地作出假设和预期，才能更好地设计可行的实验方案。,第5条 作出假设和预期,51 作出假设,作出假设是指根据已有的知识和生活经验，对提出的问题作出尝试性的回答。,“做假设”应注意的问题,（1）作假设要有科学根据，而不是无端地猜测。对中学生而言，这里所说的科学根据主要是指他们已经掌握的科学知识和生活经验。作出假设也离不开逻辑思维、联想和想像等。例如，关于二氧化碳浓度是否影响光合作用强度的问题。 （2）作出的假设应该是可以通过科学探究来检验的。 （3）作出假设通常是科学探究的重要环节，但不一定是所有的探究所必需的环节。例如，调查某种双子叶植物的种群密度这一探究。,5.2 作出预期,预期是指根据假设对实验结果所做的符合逻辑的推论。 例如，根据“增加二氧化碳浓度能够提高光合作用强度”这一假设，可以作出“环境中二氧化碳浓度增加后，植物的放氧量会随之增多”这一推论，这就是预期。实际上通过实验直接检验的往往是预期而不是假设。,第6条 设计可行的实验方案,6设计可行的实验方案,作出假设和预期后，就需要设计实验来检验。 “可行”至少包含两方面的要求：一是实验设计是在科学性上是合理的、严谨的，二是实验方案在现有条件下是可以进行的。,实验设计在科学性上的合理、严谨体现在实验原理的厘定、实验材料的选择、变量的控制、实验装置的设计、实验步骤的筹划、实验结果的观测手段等许多方面,实验设计应遵循的原则,（1）控制性原则 （2）对照性原则 ：大多需设置对照 （3）重复性原则,6.1 控制性原则,实验本质上也是观察。同单纯的观察不同的是，实验是在人为控制的条件下进行的观察。这里所说的控制既包括对研究对象的控制，如孟德尔豌豆杂交实验中的人工去雄和授粉，也包括对各种相关因素的控制，如对自变量和无关变量的控制。 必须对研究对象及相关因素进行控制，控制的准确与否直接关系到实验的成败。例如，做温度对淀粉酶活性的影响的实验时，将盛有淀粉酶溶液的三支试管分别放入60 、100 和0 的水中，保持5 min，再向这三支试管中分别加入1 ml淀粉酶溶液，充分摇匀，保持5 min仅这两步操作就体现了四个方面的控制：温度、时间、酶的用量、使酶与底物充分接触（摇匀）,6.2 对照性原则,生物学实验大多为对照实验。设置对照的目的是为了排除自变量以外的其他因素对因变量的影响。例如，上面的例子中第一支试管（水温为60 ）即对照组，可以用它来排除淀粉酶制剂变质或浓度过低等因素对实验结果的影响。 哪些实验不需要设置对照？,6.2.1 实验组和对照组,实验的目的是探索仅靠观察所看不到的未知。为了探索这样的未知，必须以对研究对象进行人为控制或施加某种影响。在对照实验中，经过这样的控制处理的一组事物称为实验组。为了确证实验组的结果是由人为进行的这种处理引起的，需要用同样的研究对象另外设置一组不作上述处理的事物进行观察，这样的未作实验处理的一组事物称为对照组。,6.2.2 加法原理和减法原理,针对具体的实验区分实验组和对照组时，需要清楚实验控制的原理。实验控制的原理不外乎加法原理和减法原理两种：与常态相比，人为增加某种影响因素即加法原理，人为去除某种因素即减法原理。,对天竺葵进行“饥饿”处理后，让叶片的一半曝光，一半遮光，过一段时间后用碘蒸气检验。叶片在自然状态下总是要见光的，人为地将一半叶片遮盖起来，让光照（实质是光合作用）这一因素处于缺失状态，这实际上就是运用的减法原理，这一组应当属于实验组，曝光的一半叶片则属于对照组。有人认为结论是相反的，原因有二：一是被“饥饿”处理所迷惑，二是遮光的一半叶片缺少实验因素。其实，“饥饿”处理只是为了使实验效果容易检测，与实验中的变量控制是无关的；遮光的一半叶片并非缺少实验因素，而是对实验因素进行的一种控制（即去除）。,6.3 重复性原则,实验过程中难免存在偶然的因素，操作不当或其他原因造成的误差也在所难免。因此，在实验设计中体现重复是必要的。当然，在中学生物学实验中，因时间和实验室条件所限，组内不做重复实验或在实验中不设重复组，组间做相同的实验也可视为一种重复,第7条 实施实验方案，收集证据,7实施实验方案，收集证据,实施实验方案对于培养学生的动手能力和观察能力至关重要 做实验前，该当先检查所需要的材料用具，商定小组内的分工，成员都应当对自己要做的工作烂熟于心。操作过程中要严格遵守实验室安全规则，动作要准确，态度要认真仔细。同学之间要密切配合。实验过程中经认真观察，如实记录，从而获得实验证据。,第8条 利用数学方法处理、解释数据,8利用数学方法处理、解释数据,数学方法的引入是使生物学跻身精确科