提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务

走进高中生物新课程 选修模块教学研讨 提高每个高中学生的生物科学素养是本课程标准实施中的核心任务 综述 选修 选修 教学目标教学内容教学要求 实验课题的选择实验探究的组织动手与动脑的结合 内容标准的具体化互动式探究学习策略STS教育的落实 提纲 一 选修模块的综述 选修模块的教学目标标准指出 高中生物课程是普通高中科学学习领域中的一个科目 将在义务教育基础上 进一步提高学生的生物科学素养 尤其是发展学生的科学探究能力 帮助学生理解生物科学 技术和社会的相互关系 增强学生对自然和社会的责任感 促进学生形成正确的世界观和价值观 生物科学素养与教学目标的关系如下 科学素养 科学知识科学方法科学技能科学本质S T S 知识维度 技能维度 情感维度 教学目标 科学方法和技能属于科学过程能力范畴 具体如下 包括应用时空关系 应用操作性定义 正确使用有效数据的技能 对科学本质的诠释如下 选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的 其学习群体的大多数是生物学爱好者 以拓展学生的生物科技视野 增进学生对生物科学 技术和社会关系的理解 提高学生的科学探究和实践能力为宗旨 选修模块的体系 学习内容和实作活动具有一定的弹性和灵活性 以利于实施和发展学生的爱好和特长 各部分的教学目标如下 选修模块的教学内容选修 生物技术实践 DNA的粗提取与鉴定为选修 基因工程部分的实验内容 选修 生物科学与社会 选修 现代生物科技专题 选修模块的教学要求 结合本地区 学校和学生的实际 适当安排和整合选学内容和选做活动 与本地区的社会经济 科学技术的发展和建设生态文明相适应 考虑学校现有的生物实验室的建设 仪器设备和用具的配置 根据绝大多数学生的个人兴趣和志向 选修 实验或实践内容对设备条件的要求大体如下 制定切实可行的教学计划 力争开足选修模块的教学活动 每个选修模块为2学分 每个学分18学时 共36学时 每周安排两个学习单元 每个学习单元90 100min 2学时连排 共9周 文理不分科情况下 学生通常选修两个模块 选修 或选修 共72学时 18周 根据地区的具体情况不同 开课方式主要有两种 必修 从高一下学期后7周开始 选修模块从高二上学期期中考试后开始 努力创造条件 为促进学生有个性地发展开好选修课 以达到预期教学目标 二 选修 的教学实施 实验课题的选择本模块包括12 1个专项实验 其中 有的利于学生获得基础知识和基本技能训练 有的侧重于实际应用 按照课程标准的要求 教师应根据本校条件 指导学生选做本模块中的5 7个实验 微生物的利用 和 其他现代生物技术 两部分的实验 对实验设备和实验空间条件的要求较高 但与选修模块 的关系密切 酶技术和食品加工技术的实验内容 在学校现有实验室条件下能够完成 具备基本条件的学校可考虑下列实验 实验探究活动的组织1 因陋就简地开展微生物的实验室培养活动 无菌接种和培养的空间和设备 普通培养基的营养成分和配制 高压蒸汽灭菌和消毒 倒平板和平板接种操作2 调整实验内容或方法步骤 将条件要求高的实验内容更换 如将纤维素分解菌的筛选改为圆褐固氮菌 同一实验选取步骤简单的操作程序 如细菌分离与计数 3 将课上的实验探究与课后的继续研究活动有机结合 微生物培养少则12 24h 4 6周 微生物发酵的一个流程约需2 3d 植物组织培养需要20 30d4 积极地创造条件 鼓励学生在完成必选实验的同时 独立完成一些教师推荐的自选实验 如制作腐乳和泡菜 探究加酶洗衣粉的洗涤效果 植物有效成分的提取等 学生动手与动脑的结合1 将选修模块 与必修模块的相关内容整合成一个知识体系 DNA粗提取与鉴定2 将选修模块 与模块 中的相关内容加以整合 纳入同一教学过程 如DNA片段的PCR扩增 植物组织培养 提取和分离某种蛋白质3 启发学生从实验设计原理和实验操作提示中捕捉基础知识的踪迹4 让学生关注生物技术在实践中的应用 例 DNA片段的PCR扩增 与基因工程操作步骤中获取目的基因的相关内容整合 启发学生回忆必修课习得的有关DNA复制的过程 条件和方式等基础知识 结合图解引导学生领会PCR反应的原理和步骤 尤其是DNA聚合酶和引物的性质和作用 组织学生完成DNA片段的PCR扩增 例 植物组织培养 阐述植物组织培养的实验原理 结合流程图或实验样品解说植物组织培养的基本程序 解说植物组织培养中的激素利用 准备矮牵牛 非洲紫罗兰 菊花等实验材料 组织学生配制相应的MS培养基 发芽培养基和生根培养基 并将其分装好高压蒸汽灭菌 完成外植体消毒和接种 参与诱导愈伤组织形成 丛芽和生根的培养活动 参与组培苗的移栽 三 选修 的教学实施 将内容标准具体化高中新课程的 内容标准 中指出 模块的每个主题由具体内容标准和活动建议组成 具体内容标准规定了单元课题及其应达到的基本学习目标 活动建议列举了有利于目标达成的多种学习活动方式将内容标准具体化主要是指以内容标准为依据 从学生实际出发 参照选用的课本 确定相应的学习内容 制定具体的学习目标 实例 基因工程 基因工程专题的主干内容 预期学习目标1 知识目标 简述DNA是遗传物质的实验证据 明确DNA双螺旋结构和半保留复制的机理 以及遗传密码破译是催生基因工程的理论基础 明确限制酶 连接酶 克隆载体的发现为基因工程提供技术保证 简述它们的来源 分类和作用机理 举例说出基因工程的基本步骤 简述化学法合成和从基因文库获取目的基因的方法 以及PCR扩增技术的原理和方法 说出构建表达载体的目的及构建组件的作用 简述将目的基因导入受体细胞的常用方法 以及检测目的基因与测定表达产物的方法 列举转基因植物 转基因动物和基因工程菌的应用及发展前景 说出基因治疗的原理 说出蛋白质工程崛起的缘由 简述蛋白质工程的原理 2能力目标 学会从植物材料中进行DNA的粗提取与鉴定的实验方法 用表格 概念图或流程图呈示基因工程的基本步骤和方法 图解限制酶 连接酶的作用机理 结合基因工程的流程图解说其基本操作程序 运用基因工程的原理和方法解释基因工程菌 转基因动物 转基因植物的培育过程 3情感性目标 从基因工程诞生的历程中 体会科学发展的曲折性和必然性 领悟科学发展离不开理论指导和技术创新的道理 从基因工程飞速发展和在实际应用领域的发展前景 体验生物科学的重要价值 关注各国为保证转基因食物安全性实施的监控和预防措施 运用相关知识客观公正地宣传转基因食品的安全性评价 实例 胚胎工程 胚胎工程专题的主干内容 预期学习目标1 知识目标 复述胚胎工程的建立和发展史 明确胚胎工程的研究对象和内容 说出哺乳动物的配子发生过程及其激素调节 说出体内受精的过程 以及实现受精的必要条件 简述早期胚胎发育各个阶段的主要特征 简述从动物生殖腺中采集 培养卵母细胞和精子的操作技术及原理 以及人工受精的操作步骤 说出早期胚胎体外培养的基本条件 阐明胚胎移植的基本程序及其生理学基础 举例说出胚胎分割的操作方法 以及分割胚的培养和应用 说出胚胎干细胞的分离 培养和抑制的方法 列举胚胎工程在生产上应用的实例 列举试管婴儿技术的成功实例 列举胚胎干细胞在胚胎工程中的应用 2能力目标 能够解说体内受精和胚胎发育是胚胎工程的理论基础 懂得胚胎工程各项操作技术的原理 进一步增强理解能力 图解胚胎工程的基本流程 搜集和整理有关胚胎干细胞研究与进展的资料 图解增强获取新知识和信息处理的能力 3情感性目标 关注哺乳动物胚胎学知识在胚胎工程上的应用 认同胚胎工程的各项技术手段在生命基础科学 畜牧学和生殖医学领域的重要作用 积极参与利用互联网搜集有关胚胎干细胞研究进展的资料 领悟胚胎干细胞的研究价值及其在组织工程领域的应用前景 创新意识实践能力 目标预设与生成 学习兴趣与行为 保证 教师的主导性 学生的主体性 决定因素 制定互动式探究学习策略 1 创建一个和谐的互动式探究学习情境 要立足于充分发挥学生的主体性和教师的主导性 促进师生互动和教学相长 2 在互动式探究学习过程中 教师要善于创设适当的教学情境 引导学生从已有的认知结构出发发现和提出问题 主动地查阅 整理和解读相关资料的信息 尝试用获得的新知识解决问题 练习撰写综述性专题报告 并组织学生开展口头交流 辩论等活动 3 胚胎工程的理论基础部分的教学策略大体如下 精原细胞2n 初级精母细胞2n 精子n 启发学生回忆配子发生的过程 师生共同用思维导图将精子和卵细胞的生成过程加以概括 精原细胞2n 次级精母细胞n 精细胞n 卵细胞的生成过程中蕴含许多学生未知的知识 尤其是精子入卵与卵子成熟的顺序关系等 从而激发学生的探究兴趣 哺乳动物的受精作用要阐明受精的场所 准备和过程 包括精子获能与排卵 以及顶体反应 透明带反应 精子入卵 卵黄膜封闭 卵子成熟和原核融合等生理性变化 组织学生按小组选择某个探究问题 利用课余时间搜集和整理相关资料 利用上课时间进行小组交流 在充分交流的基础上 引导学生总结哺乳动物受精过程的流程图 胚胎发育的教学 可以先播放蛙或其它动物胚胎发育过程的视频或动画片 然后让学生复述胚胎发育的大体过程 教师重点讲述桑椹胚和囊胚细胞特征 从而为继续学习胚胎移植和胚胎分割等技术奠定理论基础 落实科学 技术 社会相互作用的教育在标准的 课程性质 和 课程目标 中都明确提出 要帮助学生认识生物科学和技术的性质 正确理解生物科学 技术和社会的相互关系 以及人与自然的相互关系 增强学生对自然和社会的责任感 促进学生形成正确的世界观和价值观 在标准的 教学建议 中强调 要充分认识到科学 技术 社会相互作用教育的重要性 并在教学中具体落实 1 STS教育的主要内容 关系律 科学 技术与社会之间具有相互渗透和相互促进的关系 这种关系具有整体性 任何一部分都不能从中分离出来 科学技术是第一生产力 是社会经济可持续发展的内在动力 引领和支撑经济社会发展的各个方面 科学技术以经济社会发展服务为宗旨 建设创新型国家要求科学技术增强自主创新能力 并为推动科技发展提供重要依据 必要基础和政策保障 价值律 科学 技术与社会之间具有价值关系 每一部分对其它部分都有价值 例如 科学对社会有价值 技术对社会有价值 社会对科学和技术有价值 科学对技术有价值 技术对科学有价值 价值具有两重性 即正价值和负价值 而且总有不可预见的负价值 和谐律 科学 技术与社会之间具有和谐关系 对科学 技术与社会关系的评价 调节 选择和处理都要依据和谐原则 和谐包含差别 对立和斗争 是在实践和观念上不断变革 发展的过程 科学 技术与社会之间的和谐关系代表人类的根本利益 2 STS的一般研究方法及程序 在STS关系律的指导下 确定需要解决或研究的STS问题 利用各种资料搜集方法 如社会调查方法 科学计量方法 文献研究和内容分析法 人类学方法等 广泛获取与该STS问题有关的信息 进行经验水平上研究 应用STS价值律 对获取的各种经验信息加以价值分析 逻辑分析和情景 建构分析等 进行理论水平上的研究 运用STS和谐律 对获取的信息和认识 进行评估 权衡 得出研究结论 或做出决策 并加以实施 上述步骤并非绝对严格的 在一定程度上会有所交叉 这个过程是循环往复 不断深化的 3 生态工程的教学策略大体如下 组织学生搜集当地近年来发生的洪水 雪灾 地震等灾害的有关资料 讨论分析引发这些自然灾害的主要原因 以及灾害发生的自然因素与人为因素的关系 认识当地经济发展模式存在的生态问题 组织学生参观或调查本地区存在的生态环境问题 搜集当地解决这些问题的规划和措施 思考这些问题解决方案的可行性 在参与决策的活动中理解生态工程的概念 引导学生分析我国实施几千年的鱼类混合放养 无