高二生物：《稳态与环境》教学指导课件 浙科版必修3.ppt

模块3 稳态与环境 浙科版 嘉善高级中学江生 二 把握模块内知识间的逻辑联系 一 本模块在高中生物课程中的地位与内容构建的基本思路 三 生物科学方法体系 四 生物学方法论 五 生物学思想 六 体现哲学观点 七 教学建议 重在提升学生的生物学理解力 一 本模块在高中生物课程中的地位与内容构建的基本思路 第1 本模块对学生理解生物学至关重要 生命世界从细胞到个体 从个体到群体 以至生态系统 都是不同层次的生命系统 生命系统有着自身的物质基础和结构基础 有着自身的发生 发展和衰亡的规律 分子与细胞 模块侧重于使学生在细胞水平认识生命系统的物质基础和结构基础 遗传和进化 模块侧重于使学生在基因水平认识生命系统的发生和发展 本模块则侧重于使学生在个体和群体水平认识生命系统内部的调节机制以及与环境 内外环境 的关系 本模块中关于这种调节机制 在个体水平上主要阐述动物体和植物体的生命活动的调节 在群体水平上主要阐述生态系统的自动调节 可见 就理解生命活动的本质和规律来说 本模块具有其他模块不可取代的价值 第2 本模块对于学生了解生物学在生活和生产中的应用十分重要 人体的许多疾病都与内环境稳态的失调有关 例如 血糖的稳定是稳态的重要方面 它是通过胰岛素等激素的调节而实现的 胰岛素分泌失调就会导致糖尿病 注射胰岛素就会使这类糖尿病患者得到治疗 生产中应用或产生的激素类似物若大量释放到环境中 又会对人体产生不良影响 本模块还安排了人体的体温调节 免疫调节等内容 这些内容都与人体健康密切相关 植物激素在农业生产以及现代生物技术中都有着广泛的应用 种群数量的变化 群落的演替 生态系统的稳定性 生物多样性的保护等内容 更是与人类的经济生产活动和社会的可持续发展密切相关 第3 本模块对于学生认识生物与环境是一个统一的整体 进而树立人与自然和谐发展的观点十分重要 可以为学生形成环境保护意识打下理性的基础 第4 本模块对于学生全面领悟科学方法十分重要 分子与细胞 模块和 遗传与进化 模块 可以帮助学生领悟观察 归纳 假说 演绎等方法 本模块可以帮助学生领悟系统分析 建立数学模型 取样调查等方法 本模块内容设计的基本思路本模块内容包括生命活动的调节和生物与环境两大方面 但是 它并不是这部分内容的简单合并 而是由稳态这一核心概念统领的个体和群体两个研究水平的内容 本模块内容构建的基本思路是 将生物的个体和群体看作不同层次的生命系统 它们都在与外界环境的相互作用中 通过自身的调节机制维持稳态 内容 生命系统调节机制科学方法生活和生产思路 不同层次的生命系统是如何维持稳态 稳态与环境目标体系构成 稳态与环境 细胞层次 个体水平 种群 群落层次 生态系统层次 人体的内环境与稳态 动物和人体生命活动的调节 植物的激素调节 细胞生活的环境 内环境稳态的重要性 通过神经系统的调节 通过激素的调节 免疫调节 植物生长素的发现 生长素的生理作用 其他植物激素 种群的特征 种群数量的变化 群落的结构 群落的演替 生态系统的结构 生态系统的功能 生态系统的稳定性 稳态 二者关系 系统内的相互作用 系统与环境相互作用 能量流动 物质循环 信息传递 生态系统的保护 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 二 把握模块内知识间的逻辑联系 中学生物学教学强化知识之间逻辑联系的必要性 分析了章与章之间 节与节之间知识上的逻辑联系 从导入 展开和小结三个环节提出了强化知识间逻辑联系的教学策略 思想上重视 内容上把握 课堂上落实 1 强化知识内容之间逻辑联系的必要性 生物课程是理科课程 理科应讲理 理 其实就是逻辑和逻辑联系 1 从课程标准的要求看 必修模块的具体内容标准中 知识性内容的学习目标分为了解 理解 应用三个水平 其中理解水平的内容占大多数 而所谓理解水平就是要学生能够 把握内在联系 学生只有在认识和把握了概念之间的内在逻辑联系后 才能真正理解所学知识 才能将知识内化形成一定的知识结构 1 植物的垂直结构成因 森林植物的分层与对光的利用有关乔木层 接受全光照灌木层 利用全光照的10 草本层 利用1 5 的光照苔藓地衣层 仅利用微弱的光照 动物的分层与其食物和栖息场所有关 植物的分层决定了动物的分层现象 猫头鹰 森林上层大山鹰 灌木层鹿 野猪 地面活动蚯蚓及部分微生物 落叶层和土壤 动物的垂直结构成因 为什么要研究群落 从细胞到个体 从个体到群体 种群与群落 以至生态系统 都是不同层次的生命系统 它们之间有内在逻辑联系 在群落结构上为什么要研究上垂直 水平 时间结构 因为生物生活变化与时空有关 即f h s t y 2 从学习心理学的角度看 学科的内容结构并不等同于学生的知识结构 换言之 学科的内容结构不能直接强加于学生的心理结构中 要让学生形成良好的知识结构 一方面要保证教学内容具有良好的结构性 为学生形成 完善和扩展自己的知识结构打下良好的基础 另一方面要把握好内容结构与学生的认知结构 知识结构 认知能力结构等 之间的关联性 使学科的内在逻辑与学生的心理逻辑统一起来 以便让学生通过同化和顺应等心理过程 使二者实现有效的对接 如学习了第一二章为什么还要学习第三章 免疫系统与免疫功能 这均与稳态有关 3 从科学和科学教育的性质看 强化知识内容间的逻辑联系也是生物学教育的应有之义 生物学无疑属于科学 生物学教育无疑属于科学教育 科学意味着以理性的态度和理性的思维来认识客观世界的本来面目 弄清楚一个接一个的 what how 和 why 英国科学哲学家波普尔说过 科学和知识的增长永远始于问题 终于问题 愈来愈深化的问题 4 从美学和美育的角度看 生物学的美绝不仅仅表现在形形色色的生物身上 更蕴涵在艰难曲折又精彩绝伦的研究过程中 蕴涵在从问题到结论再到新问题 从建构概念 探明原理和发现规律到建构整个学科知识体系的内在逻辑联系中 2 知识上的逻辑联系 在知识方面 内在 本模块的核心概念是稳态和反馈 系统的稳态是通过反馈调节机制而实现的 在一个系统中 系统本身工作的效果 反过来又作为信息调节该系统的工作 这种调节方式叫做反馈调节 人体内血糖含量升高时 刺激胰岛b细胞 促进它分泌胰岛素 同时作用于胰岛a细胞 使之减少胰高血糖素的分泌 当胰岛素随血液运输到肝和肌肉等器官或组织时 能促进细胞对葡萄糖的摄取和利用 还可促进肝细胞和肌肉细胞将葡萄糖合成为糖原储存起来 从而使血糖含量下降 当血糖含量降低到一定程度时 就会抑制胰岛素的分泌 增加胰高血糖素的分泌 从而促进肝糖原的分解 形成较多的葡萄糖 使血糖含量升高 可见胰岛素的作用结果会反过来影响胰岛素的分泌 胰高血糖素也是如此 这就是反馈调节 在生态系统中 当气候适宜时 植物生长茂盛 为植食性动物提供了充足的食物 植食性动物的数量会增加 植食性动物数量的增长 会吃掉大量的植物 同时也会使肉食性动物数量增加 这两方面的变化又都导致植食性动物数量的增长趋势得到遏制 这也是反馈调节 这只是两个关于反馈调节的简化的例子 在生物体和生态系统内部 实际上都存在复杂的反馈调节网络 稳态是通过网络化的反馈调节而实现的 学生要建构稳态和反馈的概念需要一定的生物学事实做基础 与此有关的生物学事实内容很多 课程标准在内容的选取上有主有次 在个体水平上 本模块重点是人体的稳态 动物生命活动的调节也大都以人体为例 在群体水平上 本模块重点是生态系统的稳态 知识内容之间外在的逻辑联系从个体 种群 群落 生态系统 生物圈的内容来说明 研究合理的捕获量 害虫发生规律等 仅在个体水平上研究是不够的 必须将种群作为一个整体来研究 研究一个水体中放养的鱼类的种类和数量 物种入侵等问题 仅研究种群就不够了 必须要考虑种间关系 不同种群的空间分布 种类丰富度等因素 即需要在群落水平上去研究 同理 生态系统和生物圈的研究也是非常必要的 教学时如果能将这些外在的逻辑联系凸显出来 就能强化知识内容与现实生活的联系 让学生认识到所学知识的价值 进而强化学习动机 激发学习兴趣 系统的组成和结构 稳态 系统内的相互作用 系统与环境的相互作用 自我调节 环境 个体水平 以人体为主 机体细胞 内环境 神经调节 体液调节 免疫调节 稳态与健康 群体水平 种群 群落 生态系统 人类活动与生态环境 稳态与环境 生产和生活 结构与功能 稳态 稳态与环境 的主线 主线 生物个体 种群 群落和生态系统各个层次系统的稳态 或稳定性 的维持突出生命系统稳态与环境的关系 同时强化人体稳态的调控和健康 以及人类活动对生态系统稳定性的干扰和保护两个方面 三 科学方法体系 新课程十分注重培养学生的科学探究能力 科学探究能力的培养离不开三个要素 知识 方法和过程技能 教科书在着力构建知识体系的同时 也力图构建符合高中学生探究能力发展需要的科学方法体系和技能体系 下面对教材中的科学方法体系作简要的分析 科学研究的方法大致包括三个层次 第一层次是学科内的特殊的方法 如生物学研究中的同位素标记示踪法 分离细胞器的方法 解剖的方法等 第二层次是科学研究的一般方法 这些方法是从物理 化学 生物学等自然科学研究中概括出来的适用于各门自然科学研究的共同方法 第三层次是最具有普遍意义的哲学方法 如唯物辩证法 矛盾分析法等 这些方法适用于自然科学 社会科学和思维科学 教材中强调的科学方法主要指科学研究的一般方法 因为这些方法对所有学生的发展都具有重要价值 科学研究的一般方法包括获取经验性材料的方法和理性思维的方法两大方面 1 观察法观察法是指人们在自然发生的条件下 通过感官或借助于仪器 有目的有计划地考察研究对象 从而获得有关经验性材料的方法 2 实验法在科学研究中 经验性材料的获取仅靠观察法是不够的 许多情况下还要通过实验 关于实验法 初中生物学教科书中已经作了初步介绍 高中教材中又进一步结合具体实验作了阐述 包括 控制变量 对比实验 等 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不作上述处理的一组事物进行观察 这样的未作实验处理的一组事物称为对照组 这里之所以强调 一组 主要是考虑到平行重复的问题 简单地说 进行了实验处理的事物是实验组 自然状态 未加处理 的事物称为对照组 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 设置对照的必要性生物学中大多数实验需要设置对照 换言之 并非所有的实验都必须设置对照 例如 孟德尔的豌豆杂交实验就未设对照 因为在自然状态下豌豆都是自花受粉的 其后代都是纯种 做杂交实验时当然就没有必要设置对照了 是否设置对照组 关键要分析设置对照的必要性 单因子实验和多因子实验教材在介绍 控制变量 时有这样一句话 在对照实验中 除了要观察的变量外 其他变量都应当始终保持相同 不少老师对这句话反复强调 甚至推而广之 所有的生物学实验都要保证自变量只有一个 其实 这句话只是就单因子实验来说的 对双因子实验或多因子实验来说 这句话就显得过于简单和绝对了 例如 生物选修1生物技术实践 中的 果胶酶在果汁生产中的作用 这一课题 要求学生将温度和ph作为同时存在的因素 探究果胶酶活性发挥作用最佳所需的温度和ph 因为果胶酶在不同温度下会有不同的最适ph 在不同ph下也会有不同的最适温度 因此 这就是一个双因子实验 它是由一系列单因子实验所组成的 每一个单因子实验可以看做只有一个自变量的对比实验 3 调查法 如 用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度 土壤中小动物类群丰富度的研究 调查当地农田生态系统中的能量流动情况 等 4 模拟法 在科学研究中 有时不能对研究对象直接进行控制或干预性的操作 需要设计和构想出研究对象的替代物 通过对替代物的实验来获取经验性材料 这种方法称为模拟法 例如 必修1教材中 细胞大小与物质运输的关系 实验 必修2教材中 性状分离比的模拟实验 必修3教材中活动 模拟尿糖的检测 建议活动 人体内血糖水平与胰岛素 不作要求 活动 模拟用标志重捕法进行种群密度的调查 不作要求 所采用的都是模拟法 5 逻辑思维科学重视证据和逻辑 上面所述4种方法主要是用于获取证据的 下面对逻辑思维的方法作简要说明 1 归纳和演绎归纳和演绎是一对思维方向相反的推理形式和思维方法 归纳是从特殊事实中概括出一般原理或规律的的推理形式和思维方法 演绎是从一般到特殊 根据一类事物都有的一般属性 关系 本质来推断这类事物中的个别事物所具有的属性 关系和本质的推理形式和思维方法 如 种群的指数增长和逻辑斯谛增长两种方式 2 分析和综合分析是把研究对象的整体分解为一个个部分分别加以研究的方法 综合是指把研究对象的各个部分或各个方面联系起来考察 从整体上去认识和把握研究对象的思维方法 分析是综合的基础 综合是分析的发展 二者是相互依存 相互渗透甚至是相互转化的 例如 关于生态系统结构和功能 教材先采取分析的方法 引导学生认识种群 群落的结构和功能 这就是分析 接不来引导学生认识生态系统内各种成分的协调配合 作用的系统 从整体上认识生态平衡 这就是综合 3 类比类比是指根据两个研究对象的相同或相似方面来推断它们在其他方面一致性的一种思维方法和推理形式 与归纳和演绎不同的是 类比是从特殊到特殊 从一般到一般的推理 例如 教材中介绍的萨顿的推理 根据基因和染色体行为之间的平行行为 推断基因位于染色体上 就是类比推理的范例 在科学研究中 类比推理是提出假说的重要途径 往往可以导致新发现 新理论 但是 应当注意的是 类比推理的结论具有或然性 可能是正确的 也可能是错误的 其证实或证伪还需要通过观察或实验 6 形象思维形象思维是借助头脑中的形象材料来思考问题的一种思维方法 形象思维包括表象的再现 想像和联想 例如 在 免疫调节 中的非特异性免疫和特异性免疫部分 让学生联想城墙和城市中巡逻的警察 关于激素调节和神经调节的关系 让学生联想人类社会的两种通讯方式 广播和打电话 在群落的结构部分 让学生想像森林群落通过自然选择形成分层结构的大致过程 7 直觉和灵感8 数学方法教材中需要运用数学方法学习的主要内容有 孟德尔的遗传规律 dna中遗传信息的多样性 遗传密码 种群基因频率的变化 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 土壤中小动物类群丰富度的研究 生态系统的能量流动特点 资料分析 分析和处理数据 技能训练 9 模型方法 模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述 这种描述可以是定性的 也可以是定量的 有的借助于具体的实物或其他形象化的手段 有的则通过抽象的形式来表达 模型可以是物理模型 概念模型或数学模型 数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式 如 j 型种群增长的数学模型nt n0 t 应该指出 物理模型既包括静态的结构模型 又包括动态的过程模型 如教材中学生动手构建的减数分裂中染色体变化的模型 血糖调节的模型等 就是动态的物理模型 在营养和生存空间没有限制的情况下 某种细菌每20分钟就通过分裂繁殖一代 1 n代细菌数量的计算公式是 nn 2n n 60min 72h 20min 216nn 2n 2216 问题探讨 2 72小时后 由一个细菌分裂产生的细菌数量是多少 3 请将公式nn 2n变成曲线图 将数学公式 n 2n 变为曲线图 248163264128 数学模型的表现形式 公式法曲线图法 nn 2n 准确直观 数学模型 用来描述一个系统或它的性质的数学形式 建立数学模型一般包括以下步骤 观察研究对象提出问题 在资源和空间无限的环境中 细菌种群的增长不受影响的情况下 提出合理的假设 nn 2n 根据实验数据 用适当的数学形式对事物的性质进行表达 观察 统计细菌数量 对自己建立的模型进行检验或修正 通过进一步实验或观察等对模型进行检验或修正 细菌每20分钟分裂一次 理想条件下细菌数量增长的推测 自然界中有此类型吗 实例1 澳大利亚本来并没有兔子 1859年 一个叫托马斯 奥斯汀的英国人来澳定居 带来了24只野兔 放养在他的庄园里 供他打猎取乐 这些野兔发现自己来到了天堂 因为这里有茂盛的牧草 却没有鹰等天敌 这里的土壤疏松 打洞做窝非常方便 于是 兔子开始了几乎不受任何限制的大量繁殖 奥斯汀绝对没有想到 一个世纪之后 野兔的数量达到6亿只以上 遍布整个大陆 实例2 凤眼莲 凤眼莲原产于南美 1901年作为花卉引入中国 由于繁殖迅速 又几乎没有竞争对手和天敌 我国目前有184万吨 它对其生活的水面采取了野蛮的封锁策略 挡住阳光 导致水下植物得不到足够光照而死亡 20世纪30年代 环颈雉引入美国的一个岛屿 在5年的时间种群增长了数倍 环颈雉种群数量增长曲线 环颈雉 实例3 环颈雉 种群在什么条件下呈指数增长 资源无限 空间无限 不受其他生物制约 指数增长 2000年宁波城区常住人口约为201万人 2001年宁波城区常住人口约203 1万 根据这种增长方式 假设在10年内均不变 能预测出 010宁波城区常住人口多少吗 大约223万人 我们建立的数学模型公式是什么 n0为起始数量 t为时间 nt表示t年后人口的数量 为年均增长倍数 nt n0 t 指数增长 数学模型公式及曲线是什么 高斯 gause 1934 把5个大草履虫置于0 5ml的培养液中 每隔24小时统计一次数据 经过反复实验 结果如下 高斯对大草履虫种群研究的实验 请绘制大草履虫的种群增长曲线 生态学家高斯的实验 大草履虫种群的增长曲线 思考 种群的增长呈该型曲线的原因有哪些 食物等资源和空间总是有限的 种内竞争不断加剧 捕食者数量不断增加 导致该种群的出生率降低 死亡率增高 当出生率与死亡率相等时 种群的增长就会停止 有时会稳定在一定的水平 逻辑斯谛增长 k值 在环境条件不受破坏的情况下 一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量 逻辑斯谛增长 增长条件 资源有限空间有限受其他生物制约 种群数量 s 型增长曲线 数学模型 k值 在环境条件不受破坏的情况下 一定空间中所能维持的种群最大数量称为环境容纳量 增长的特点种群起始呈加速增长k 2时增长最快此后便减速增长到k值便停止或在k值上下波动 思考 从环境容纳量 k值 的角度思考 1 对濒危动物如大熊猫应采取什么保护措施 2 对家鼠等有害动物的控制 应当采取什么措施 建立自然保护区 改善大熊猫的栖息环境 提高环境容纳量 可以采取措施降低有害动物种群的环境容纳量 如将食物储藏在安全处 断绝或减少它们的食物来源 室内采取硬化地面等措施 减少它们挖造巢穴的场所 养殖或释放它们的天敌 等等 10 系统分析方法 标准 在 课程设计思路 中指出 生物3 稳态与环境 模块有助于学生领悟系统分析 建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用 可见 系统分析的方法是必修3科学方法的侧重点之一 在科学方法方面 本模块重在系统分析和建构模型的方法 系统分析是明确系统的边界后 在分析系统组成要素 层次结构的基础上 分析系统各组分间相互影响的定量关系 建立系统的数学模型 并对系统结构优化 使系统具有功能整合作用的问题分析方法 一般包括四个阶段 第一阶段是定性分析 包括划分系统边界 确定系统组分 分析系统层次 明确问题及研究目标 第二阶段为定量研究阶段 包括定量研究各组分间的影响关系 建立系统数学模型 第三阶段为模型分析阶段 是在认识系统动态规律的基础上 确定系统模型的参数 进行模型试验 优化系统功能 第四阶段为系统结构优化阶段 是通过模拟分析 优化系统结构 实行系统调控 使系统具有系统功能整合特性 实现优化的系统功能 限于高中学生的发展水平和需要 本模块并不要求学生掌握如此完整的系统分析方法 而是重在领悟系统方法的思想 初步学会从系统的整体出发 分析整体与局部 部分与部分 整体与外部环境之间的相互关系 在进行有关系统分析的探究活动时 主要做系统分析的第一阶段的工作 有些活动可深入到第二阶段 比如建立种群增长的数学模型 三个必修模块教材的科学方法教育侧重点上述科学方法的内容广泛分布在每个必修模块的教材中 但是 每个必修模块教材的科学方法教育又有不同的侧重点 从研究问题的思路上来说 必修1教材侧重在观察 归纳法 必修2教材侧重在假说 演绎法 必修3教材侧重在系统分析法 从具体的研究方法来说 必修1教材侧重在观察法和实验法 必修2教材侧重在演绎推理的方法 必修3教材侧重在调查法和数学模型的方法 四 生物学方法论 方法与方法论 方法论是以方法为研究对象的科学体系 它主要研究方法建立的原则 方法之间的关系以及如何正确应用方法等等 方法是运用一定的世界观处理事物 现象的手段 方式 我们在处理生活中的方方面面问题时都需要运用一定的方法 简单来说 研究方法讲的是方法 方法论是关于方法的理论如同认知与元认知 生物学方法论1一般系统论例 生态系统的结构和功能不同生物种群甚至生物个体都是生态系统中的一个元素 它不能独立与这个系统起作用 在生态系统中它有特殊的结构地位和营养级别 也有它的生态位 某一种群的变化 都会在整个系统内产生扰动 直到系统通过自身的调节产生新的平衡 2信息论例如 遗传密码的破译正是nirenberg和matthei等人在莫尔斯发电报的信息转换中得到灵感 通过信息的转换把dna中特有的遗传信息以蛋白质的形式表达出来 又如遗传信息的携带者 核酸 生态系统的信息传递 3控制论例如 生命活动的调节中 稳态的控制 免疫调节 体液中的反馈调节 细胞核 系统的控制中心 都体现了控制论的思想 五 生物学思想 现代汉语词典中说到 客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果 什么是科学思想科学思想的内容十分丰富 一般可分为两个层次 科学思想的第一个层次是人们在各种科学理论的基础上 进一步提炼出来的关于自然界和人类社会存在与发展最一般规律的合理观念 如爱因斯坦的狭义相对论是一个现代物理学的理论 体现了物质及其运动与时间 空间相关联的相对时空观 又如达尔文的进化论是一个现代生物学的理论 自然选择 生存竞争 体现了整个生物界的物种不断由低级向高级进化的思想 科学思想的第二个层次是人们在科学研究 技术发明和产业创新活动中体现出来的科技意识和科学精神 科技意识包括 科学技术是第一生产力的思想 生态意识和可持续发展的思想 等等 科学精神包括求实精神 求真精神 创新精神等等 1整体性思想 如 细胞器的分工合作 激素的协同和拮抗作用 稳态与环境 生命系统的稳态 这一模块分析了不同生物受到外界刺激 或称为扰动 时 怎么样通过自身的调节来维持自身的稳态 这样就把环境和生物作为一个整体来研究 生物生活的环境包括内环境和外环境 两者都是生命系统的一部分 我们不能割裂他们单独来分析 而生物的平衡 不仅仅是体内稳态的平衡 也包括生物群落和生态系统的平衡 2结构和功能相适应 如 细胞膜的结构与它的物质交换 分泌 排泄 免疫等功能 生态系统的结构与功能相适应 免疫细胞与功能相适应 3 物质和能量守恒 能量的输入通过绿色植物吸收太阳能 转化为有机物中的化学能 再通过呼吸作用释放能量 一部分储存在atp中 一部分以热能形式转化为内能散失 在生态系统的特点 物质循环与能量流动 4 科学分类的思想5 层次结构的思想6 进化论思想7 实验是科学认识基础的思想8 系统论的思想9 热爱自然 珍爱生命的思想10 辩证唯物主义思想 六 哲学观点 1联系的普遍性2发展的客观性例1 个体的生殖与发育 生物体是不断发展和变化的 从受精卵卵裂开始 通过细胞分裂 分化形成成熟的个体 直至细胞衰老和死亡以及生物体的衰老和死亡 都是一个变化发展的过程 群落演替 3对立统一的观点例1 光合作用和呼吸作用既是对立的 又是统一的 一方面 光合作用合成有机物 储存能量 呼吸作用分解有机物 释放能量 另一方面 光合作用制造的有机物可以为呼吸作用提供物质和能量来源 抗原与抗体血糖平衡的调节 胰岛素与胰高血糖素 4辨证思维归纳和演绎分析和综合抽象和具体逻辑和历史的统一例如 神经调节和体液调节的关系 神经调节控制体内大多数内分泌腺的作用 而内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的功能 如甲状腺分泌的甲状腺激素是神经系统的生长发育所必需的 他们两者是共同协调 相辅相成的 七 教学建议 重在提升学生的生物学理解力 1 从基因的视角看生命 就要求中学生物课程和教材中有比较多的内容深入到分子水平或基因水平 遗传和变异自不待言 细胞 进化和生态等也不例外 个体的生长和发育是实质上就是来自受精卵的基因在不同的时空条件下按一定的程序选择性表达的过程 遗传从现象上看是性状表现 本质上是基因的传递 进化从现象上看是物种的更迭 本质上是种群中基因频率在自然选择作用下的定向改变 生物多样性本质上是基因的多样性 每一个物种的基因库都是几十亿年的基因突变与环境选择相互作用的结晶 已经有许多基因库在选择过程中被淘汰 其价值不可估量 这样的理解不仅有助于学生形成进化观点 而且有助于认识保护生物多样性的重要意义 形成科学的价值观 2从系统的视角看生命1945年 美籍奥地利生物学家贝塔朗菲发表 关于一般系统论 指出生命机体是一个复杂的有机整体 生命机体整体属性不等于部分属性的机械总和 生命机体部分不能离开整体而存在 那种用部分求解整体的机械论思想方法不能科学解释生命机体本质 贝塔朗菲还指出 生物体是一个多层次 自组织的开放系统 在这一时期 还有不少学者发表过与此相近的观点 从系统的视角看生命 生命世界从细胞到组织 器官 系统和完整的生物体 乃至种群 生物群落 生态系统 生物圈 都是不同层次的系统 系统的 整体大于部分之和 作为系统的整体的特性 并不是其组分性质的线性叠加 而是在各组分相互作用的基础上 突现出一些全新的特质 这些新特质是无法从低层组成的特性中预测得知的 从系统的视角看生命 有助于学生认识生物学规律的特点 正是由于生命系统的复杂性以及系统与环境之间的相互作用 使生物界的现象和规律既有因果决定性的 又有非因果决定性的 生物学规律大都表现为统计意义的规律 都有例外 这与经典物理学和化学规律明显不同 3从历史的视角看生命从历史的视角看生命 生物所有的特征都反映着历史 生物的发生 行为和其他种种活动 都是受到累积有整个生命史讯息的遗传程序的控制 邻近因果指发生学上的因果关系 最终因果指进化上的因果关系 例如 许多生物的雌性和雄性个体具有不同的形态特征 从邻近因果来看 可以解释为性激素 性别决定基因的作用 从最终因果来看 则可以解释为性选择或其他选择因素的影响 引导学生对生物学现象做这两个层面的分析 有助于提升对生物学的理解 4 从统一的视角看生命 有助于深入理解生命的本质再比如关于死亡 这是以往中学生物教材很少涉及的问题 生物学只讲生不讲死 其实没有死就没有生 没有死 生态系统的物质循环就不能正常进行 生态系统会崩溃 每个生物体的一生中 基因组成都相当稳定 如果没有死与生环环相扣 种群基因库就宛如一潭死水 不能时时更新 生物就不能适应不断变化的环境 最后就会走向绝灭 又比如先有鸡还是先有蛋 从基因的视角看 简直可以借用佛家的说法 鸡亦是蛋 蛋亦是鸡 因为鸡和鸡蛋的基因是一样的 从历史的视角看 鸡和蛋是在遗传和变异的基础上 通过长期的自然选择加人工选择逐渐形成的 无所谓先后 从统一的视角看生命 生物才成其为活的生物 生物学才是活的生物学 1 系统分析 内环境 外环境 无机环境 信息 物质能量 信息 物质能量 细胞 个体 生物群落 刺激 反应 系统 结构和功能 2 稳态模型 刺激 系统 结构和功能 刺激 系统 结构和功能 刺激 反应 系统 结构和功能 刺激 必修3稳态与环境 该模块有助于学生认识发生在生物体内部和生物与环境之间的相互作用 理解生命系统的稳态 认识生命系统结构和功能的整体性 领悟系统分析 建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用 形成生态学观点和可持续发展的观念 第一章植物生命活动的调节 一 课标内容1 概述植物生长素的发现和作用 2 列举其他植物激素 3 评述植物激素的应用价值 第一节植物激素 章节编排体系 以文本原有的呈现顺序为教学线索以科学发现的时间顺序为教学线索以学生认知过程为线索以生活问题为背景构建教学线索以学生探究活动为主线构建教学线索 植物生长素的发现过程发现向光性 分析原因 提出假设 设计实验 分析结果 得出结论 第二节环境信号 建议 指导学生阅读 因为通过实例 可以进一步加深植物与环境的关系的理解 拓宽学生视野 第二章动物生命活动的调节 第一节内环境与稳态 1 说出单细胞动物与多细胞动物进行物质交换的区别 说出 能够用语言文字或图象资料来表达意思 图1 图2 生活在血浆中 生活在水环境中 血细胞 草履虫 单细胞与多细胞生物体内细胞的比较 水环境中 直接从水中获得所需要的养料和氧气 并把代谢的废物直接排到水中 血浆中 间接 细胞外液 如 说明酶在代谢中的作用 要对酶的性能特点及在代谢中的作用解释明白 酶是活细胞所产生的具有催化作用的一类有机物 绝大多数属于蛋白质 少数属于rna 可以通过降低化学反应的活化能来提高反应速度 具有高效性 专一性和作用条件比较温合等特性 说明 对事物的性能和特点等各种情况解释明白 2 说明内环境的含义及内环境保持相对稳定的意义 讨论怎样维持内环境的稳定 形成新陈代谢与内环境稳定之间相互联系 相互作用的辩证观点 代谢终产物 代谢终产物co2 体 体 外 外 食物 营养物质 尿液 消化系统 呼吸系统 泌尿系统 循环系统 淋巴 组织液 血浆 空气 气体 营养物质 o2 co2 o2 细胞 o2营养物质 皮肤 汗液 co2 代谢终产物 为什么内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介 体外 内环境 体外 细胞内液 体外 体外 呼吸系统 消化系统 泌尿系统 皮肤 营养物质 营养物质 代谢废物 o2 co2 代谢废物 代谢废物 o2 co2 重吸收 血浆 组织液和淋巴之间的关系 内环境的概念 内环境是指机体内的细胞生存的液体环境 也就是指细胞外液 不必补充 2 说明内环境的含义及内环境保持相对稳定的意义 讨论怎样维持内环境的稳定 形成新陈代谢与内环境稳定之间相互联系 相互作用的辩证观点 意义 因为细胞的代谢活动基本上是由多种多样的酶所促成的反应 这些反应要求有最合适的温度 ph值 要求有一定的离子浓度 底物浓度等 失去了这些条件 代谢活动就不能正常进行 细胞的生存就会出出危机 概述 对事物或事件大略地叙述 稳态 概念 稳定及相对稳定 调节 列举血液中葡萄糖的浓度的调节 知道神经系统和内分泌系统参加稳态的调节机制不作过深过细的拓展 是由于后续还会学到 1 第一节 内环境与稳态 的教学重点是内环境的含义及内环境保持相对稳定的意义 教学难点是稳态及其调节 从单细胞动物与多细胞动物进行物质交换的区别 引出多细胞动物中的内环境 由于多细胞动物的细胞与外部环境之间的物质交换比较复杂 必须借助于学生初中已学过的消化 呼吸 循环与泌尿的知识 在必要复习的同时 可以人体为例进行阐述 或用多媒体课件进行动态模拟 增强对这方面知识的理解与掌握 关于稳态及其调节 教材列举的是到第三节才学的血糖的调节 可通过教师的简单介绍 为学生以后的学习打基础 着重明白稳态是一种可变却又相对稳定的状态 要维持这种状态 必须依靠神经系统和内分泌系统的活动来完成 从而为下面的学习作好铺垫 第二节神经系统的结构与功能 辨别 根据不同事物的特点 在认识上加以区别 1 辩别神经调节与体液调节的 2 简述神经系统的作用 简述 措辞简要精练地叙述 没有多余的内容 如 简述核酸的结构和功能 dna rna的基本组成单位 核苷酸的具体组成 dna的平面结构 碱基互补配对原则的应用和计算 dna的空间结构及特点 功能 结构与功能的关系 dna rna的分布 rna的分类 p18 神经系统能感受体内 外环境的变化 并相应地调节人和动物多方面的活动 对内能协调各器官 各系统的活动 使它们相互配合形成一个整体 对外使人和动物能适应外部环境的各种变化 神经元 细胞体 细胞突起 树突 轴突 髓鞘 神经纤维 神经纤维 神经 神经细胞 膜 结缔组织 3 简述神经元及其主要结构 4 说明神经冲动的产生及其在神经纤维上的传导和在神经元之间的传递 产生 传导 为什么刺激神经会产生动作电位 为什么在神经细胞膜上会出现极化状态 动作电位是怎样产生的 动作电位是怎样传导的 在神经元之间的传递 教材上列举的是在神经元与肌细胞之间的传递 突触的概念指的是神经元与神经元 神经元与肌细胞 神经元与其它等的联系 兴奋在神经元之间的传递 5 阐明神经系统活动的基本形式 反射 阐明 讲明白道理 如 阐明细胞核的结构与功能 要讲清楚细胞核的结构与功能 让大家明白核主要由核膜 核仁 染色质组成 核膜上有核孔 是某些大分子的运输通道 染色质是由dna和蛋白质组成的 dna是主要的遗传物质 在分裂期形成染色体 染色体和染色质是同一种物质在不同时期的两种表现形式 细胞核是遗传信息库 是细胞代谢和遗传的控制中心 神经系统活动的基本形式 反射 请同学们阅读p24内容回答 1 神经调节的方式是 2 什么是反射 反射是指在中枢神经的参与下 机体对内外环境变化作出的规律性反应 三个要点 高等动物 刺激 反应 反射 反射 条件反射 非条件反射 完成反射的结构基础是 反射弧 反射弧的组成有 感受器 传入神经 神经中枢 传出神经 效应器 7 描述体温调节 描述 对事物或事件进行形象地描写叙述 2 第二节 神经系统的结构与功能 的教学重点 神经系统的结构及其功能 神经冲动的产生与传导 体温调节 教学难点是神经冲动的产生和传导 虽然在初中已学过神经系统的有关结构 但由于相关的概念比较多 教学时通过回忆及学习教材的内容 理清各种概念之间的关系 更好地为理解神经冲动在神经纤维上的传导与神经元之间的传递打好基础 兴奋传导既是本节的重点又是难点 知识比较抽象 难度较大 可制作多媒体课件加以直观演示 通过讨论 分析得出兴奋在神经纤维上的传导和突触传导的过程 特点以及关系 针对 大脑皮层的功能 这部分知识 只是一般性地了解人脑的运动区 体觉区及特有的语言区 其它内容不要作过多地拓展 体温调节 可以通过结合学生自身实际的分析 明白体温调节的关键是产热与散热的平衡 第三节高等动物的内分泌系统与体液调节 体液调节 某些化学物质 如激素 co2 通过体液的传送 对人和动物体的生理活动所进行的调节 激素调节是体液调节的主要内容 激素调节由内分泌器官 或细胞 分泌的化学物质进行调节 这就是激素调节 2 举例说出下丘脑与垂体的关系以及它们所分泌的部分激素的作用 建议 把表2 1与表2 2要求的几类激素联系起来 参照 人教版 举例说出下丘脑与垂体的关系以及它们所分泌的部分激素的作用 学生较易懂 甲状腺素分泌的分级调节 垂体调节和管理其他内分泌腺 下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽 1 微量和高效2 通过体液运输3 作用于靶器官 靶细胞 激素调节的特点 3 简述甲状腺激素对发育与代谢的调节 教材实质上只有作用 而没有阐明调节机制 4 解释胰岛素与胰高血糖素在调节血糖水平中所起的作用 树立质量互变的唯物辩证观 建议帮助学生用图示表示反馈作用 p39 3 第三节 高等动物的内分泌系统与体液调节 的教学重点 甲状腺激素对发育与代谢的调节 血糖调节 难点是血糖调节 通过对人体的内分泌系统及下丘脑与垂体的学习 对内分泌系统的各种结构建立一个整体印象 理解体液调节中有关腺体之间的关系以及作用的特点 甲状腺激素分泌的调节中 通过分析 理解并掌握甲状腺激素的功能以及不正常分泌对人体带来的疾病 血糖平衡的调节是一个难点 教材的阐述思路不是很清晰 应让通过讨论分析血糖的来源和去向 人在不同时候如饭前 饭后 剧烈运动时的血糖变化以及相关激素的调节 了解维持血糖水平的机制及其意义 关于 性腺分泌性激素 可结合青春期的特点进行教育