高三生物探究式学习 人民教育出版社生物室 课件.ppt

探究式学习 吴成军人民教育出版社生物室wucj 010 58758363 o 一般步骤 提出问题 作出假设 制订计划 实施计划 得出结论 表达和交流 一 重温课标 初中课标1 课程具体目标 发展学生提出问题 作出假设 制订计划 实施计划 得出结论 表达和交流的科学探究能力 2 内容标准 1 意识到提出问题是科学探究的基础 2 提出问题的基本要求是 尝试从日常生活 生产实际或学习中发现与生物学相关的问题 尝试书面或口头表述这些问题 描述已知科学知识与所发现问题的冲突所在 关于提出问题 高中课标1 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 2 教学建议 教师可以用多种方式创设问题情境 鼓励学生提出自己感兴趣的问题 并选择其中最有探究价值的问题作为小组或全班共同研究的课题 教师要鼓励学生 并给每个学生以尽可能多的机会来提出个人的想法 见解 问题 并运用证据和逻辑展开讨论 关于提出问题 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 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 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 尝试发现与生物学相关的问题 如 苹果落地现象引力的原因还是生物成长的原因尝试书面或口头表述这些问题 描述已有知识与这些问题的冲突所在 二 基本要求 关于提出问题 角度1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 三 问题的分类 关于提出问题 角度2有探究价值的问题无探究价值的问题 关于提出问题 角度3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 这个植物叫什么 同一种植物为什么这些开花 那些不开花 关于提出问题 角度4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 关于提出问题 角度5 有效性和无效性有效性 提出的问题还应根据已有的知识和经验进行 并且具有可以通过实验或其他方式得以解决或证实例 见下页 关于提出问题 例 检测生物组织中的糖类 脂肪和蛋白质 加热 提供实验材料 苹果或梨匀浆 马铃薯匀浆 花生种子 豆浆 小麦粒 有探究价值的问题 苹果中含有可溶性还原性糖吗 马铃薯中还有淀粉吗 花生种子中含有脂肪吗 关于提出问题 三 问题的呈现方式 表述1 猫和兔的眼睛着生位置不一样 兔的在头部两侧 猫的在头部正前方 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 问题表述案例 关于提出问题 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 关于提出问题 例如 细胞中的元素和化合物 一节课 有的老师花很长的时间讲细胞中各种各样的元素和各种化合物 为什么不让学生自己看书 然后提出还不太清楚的问题呢 同样的事情也发生在其他章节中 四 应重视提问题的教学 2 给学生提出问题的机会 关于提出问题 1 教师自己要有问题意识 老师要营造提问题的氛围 创设提问题的情景 对学生提出的问题要进行分析和评估 宽松和民主的氛围非常重要 学生头脑中往往有一些自以为是的错误概念或者说前概念 老师要事先了解这些不正确但对于学习过程有重要意义的概念 针对这些概念创设问题情景 引发认知冲突 避免 好吧 现在你们提问题吧 2 营造氛围 创设情境 关于提出问题 实验探究是从提出一个科学问题开始的科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题提出的问题能够具有针对性和可操作性 即具有探究价值应根据已有的知识和经验结合矛盾冲突提出想要解决的问题 关于提出问题 总结 关于作出假设 为什么要作出假设 假设可以指导下一步具体行动 是设计实验步骤的思路是不是每个问题必须作出假设 关于作出假设 三 什么是假设 背景 人们在捕获鼠妇做实验时 经常会在黑暗潮湿的地方捕捉到鼠妇 问题 为什么总是在黑暗潮湿的地方才能捕捉到鼠妇 假设1 鼠妇可能喜欢黑暗潮湿的环境假设2 鼠妇可能喜欢明亮干燥的环境 关于作出假设 讨论 假设是不是事物的正反两个方面 例2 背景 小明同学说 我爸爸说在他小时候 村边的小河里有许多鱼 虾 稻田中也有不少黄鳝和泥鳅 现在河里和稻田中几乎没有鱼 虾了 这与环境的变化有什么关系吗 假设1 鱼 虾 黄鳝和泥鳅等动物的减少可能与环境污染有关 假设2 鱼 虾 黄鳝和泥鳅等动物的减少可能与环境污染无关 关于作出假设 关于作出假设 假设 是根据已有的知识 经验或科学结论对问题进行的一种尝试性解释 也就是说 假设应该有一定的事实根据 假设的真实性一般能够被检验 有一位同学说他知道酵母菌能使葡萄糖产生酒精 但是不清楚这一过程是在有氧条件下而是在无氧条件下进行的 另一位同学说他知道酵母菌的细胞呼吸会产生co2 但是不知道不同条件下产生co2的是否一样多 下面为这两位同学作出的四种假设 酵母菌在有氧的条件下产生酒精 产生的co2比在无氧条件下要多 酵母菌在无氧的条件下产生酒精 产生的co2比在有氧条件下要多 酵母菌在有氧的条件下产生酒精 产生的co2比在无氧条件下要少 酵母菌在无氧的条件下产生酒精 产生的co2比在有氧条件下要少针对以上的假设 不同的同学有不同看法 以下为四种看法 你认为最合理的是 a 上述四种假设都成立 因为是假设 是未知结果 无所谓好坏b 上述四种假设中只有 和 成立 因为我们知道在有氧的条件下酒精会进一步分解c 上述四种假设中只有 和 成立 因为我们知道在有氧的条件下葡萄糖中的碳会与氧气反应生成co2 因此生成的co2多d 上述四种假设中只有 成立 因为只有 是建立在已有的知识的基础之上作出的 答案 d 关于作出假设 假设还应该具体些 例如 探究影响酶活性的条件背景 唾液的ph为6 2 7 4不好的假设 ph可能影响酶的活性好的假设 ph可能影响唾液淀粉酶的活性 过高或过低的ph都可能降低唾液淀粉酶的活性 唾液淀粉酶的适宜ph值为中性 可高或过低的ph都可能降低唾液淀粉酶的活性 关于制定计划 列出所需要的材料 用具和试剂 拟订探究方案 选出控制变量 设计对照实验 预测实验结果并作出解释 一 基本要求 二 区分对照组和实验组 绿叶在光下制造有机物的实验 图17 影响种子萌发的环境条件的实验 二氧化碳是光合作用原料的实验 关于制定计划 1 如设置a组为对照 a内应加 b c分别加入蒸馏水和添加了甲状腺激素制剂的河水 2 培养缸内放有水草的目的是利用其光合作用 给蝌蚪提供氧气 3 若b组内加入的是蒸馏水 其内蝌蚪的发育状况是迟迟不能变态 4 在缺碘地区儿童呆小症发病率较高 这是因为甲状腺激素具有促进幼小动物的个体发育功能 例为研究甲状腺激素的功能 设计了如下实验 实验材料 蝌蚪15只 新鲜水草 3只培养缸 普通河水 蒸馏水 添加了甲状腺激素制剂的河水 不含碘的饲料等 关于制定计划 例 2005年北京春季高考 为验证光是植物生长发育的必要条件 设计如下实验 选择生长状况一致的小麦幼苗200株 随机均分为实验组和对照组 分别处理并预期结果 下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合 其中正确的是 实验组 对照组 黑暗中培养 在光下培养 生长良好 生长不良a b c d 关于制定计划 对照组 一般来说 是指保持原有状态 未做处理 或已知影响因素所造成结果的一组实验 实验组 人为改变条件 人为特别处理 或未知实验结果的一组实验 注意 对照组和实验组要依据研究的问题和作出的假设来确定 关于制定计划 在中学中大多数实验需要设置对照实验 但也有例外 如孟德尔杂交实验 鉴定或检测实验 可不用对照 如检测细胞中的有机物 证明食物中确定含有能量 关于制定计划 三 区分对比实验和对照实验 例 探究温度影响酶活性的实验1 已知 淀粉酶的适宜温度为55 75 现需要探究其他温度对该酶活性的影响 组1 60组2 0组3 100 关于制定计划 再例著名的科学家希尔设计了一个实验 用同位素c18o2研究绿色植物的光反应过程 他的实验示意图如下 图中容器内为小球藻悬液 并置于阳光下 甲乙 关于制定计划 逻辑关系 研究的问题 针对研究的问题 确定在实验中需要控制的因素 控制的因素就是变量 实验中可以变化的因子 四 学会控制变量 关于制定计划 自变量 人为改变的变量 要研究的变量 因变量 因 随 自变量的变化而发生变化的变量 无关变量 实验过程可能还会存在一些可变因素 对实验的结果造成影响 这些可变因素为无关变量 一 变量的类型 关于制定计划 例 探究温度影响酶活性的实验 已知 淀粉酶的适宜温度为55 75 现需要探究其他温度对该酶活性的影响 组1 60组2 0组3 100 自变量 因变量 无关变量 控制自变量 以形成对照或对比 观察分析因变量 以得出实验结果或结论 无关变量保持一致 不同的温度 酶的活性 仪器 酶用量 淀粉用量 浓度 等等 需要严格控制 以形成对照或对比 需要认真观察 测量 记录或分析 是得出实验结果的重要依据 需要严格控制 在实验中保持一致 自变量 有无二氧化碳 需要严格控制 如通过氢氧化钠或氢氧化钙吸收空气中的二氧化碳以形成对照或对比 因变量 叶片通过碘液处理后的颜色反应 需要认真观察 测量 记录或分析 是得出实验结果的重要依据 无关变量 容器的大小 氢氧化钠溶液的浓度和体积 植物的大小和生长状况 碘液等 需要严格控制 在实验中保持一致 例 探究二氧化碳是光合作用必需的原料吗 y ax b 二 变量的表现方式 关于制定计划 加法原理或减法原理来控制自变量 三 控制自变量的原理 关于制定计划 加法原理 与常态相比 人为增加某种影响因素的原理 例 探究不同酸碱度对唾液淀粉酶的影响实验 加酸和加碱的一组为实验组 减法原理 与常态相比 人为去除某种因素即减法原理 例 验证光合作用产生淀粉的实验 常态是对照组 运用加法或减法原理的一组为实验组 关于制定计划 例 实验比较过氧化氢在不同条件下的分解p78 常态是对照组 运用加法或减法原理的一组为实验组 关于制定计划 p79 关于制定计划 四 举例 高考试题 关于制定计划 例为验证 镁是植物生活的必需元素 三位同学进行了实验设计 下列是实验的基本思路 请分别指出三个实验思路能否达到实验目的 为什么 再写出你的实验思路 实验一 取生长状况一致的大豆幼苗 用符合实验要求的容器进行培养 对照组容器内只盛有蒸馏水 实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液 两组置于相同的适应条件下培养 并对溶液通气 观察比较两组植物的生长发育情况 实验二 取生长状况一致的大豆幼苗 栽培在盛有砂性土壤的容器中 砂性土壤肥力均匀 容器符合实验要求 对照组浇以蒸馏水 实验组浇以用蒸馏水配制的镁盐溶液 两组置于相同的适应条件下培养 观察比较两组植物的生长发育情况 自变量的控制出现问题 没有严格控制无关变量 同时自变量的控制也出现问题 控制自变量 加法原理或减法原理 以形成对照或对比 确定1只鼠为实验鼠 腹腔注射胰高血糖素溶液 另一只鼠为对照鼠 腹腔注射等量生理盐水 4分 观察分析因变量 以得出实验结果或结论 将两支试管分别编号为1号和2号 各加入等量的班氏糖定性试剂 4分 给药1小时后 对两只小白鼠采尿液 实验鼠尿液放入1号试管内 对照鼠尿液放入2号试管内 4分 将两支试管摇匀后 放入盛有开水的烧杯内加热煮沸 待冷却后 观察两支试管溶液颜色的变化 4分 实验步骤 实验提示 采用腹腔注射给药 给药剂量不作实验设计要求 给药1小时后 用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液 实验结果的预测 解释和结论 1号试管中应该出现砖红色沉淀 表明实验鼠尿液中有葡萄糖 2号试管中仍为蓝色溶液 表明对照鼠尿液中无葡萄糖 4分 实验结论 实验鼠血糖升高 超过一定数值而出现糖尿 是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的 4分 预期结果对可能的现象和结果做出相应的预期和说明 关于制定计划 3 从突变植株中还获得了显性高蛋白植株 纯合子 为验证该性状是否由一对基因控制 请参与实验设计并完善实验方案 步骤1 选择和杂交 预期结果 步骤2 预期结果 观察实验结果 进行统计分析 如果与相符 可证明该性状由一对基因控制 高蛋白 纯合 植株 低蛋白植株 后代 或f1 表现型都是高蛋白植株 测交方案或自交方案 后代高蛋白植株和低蛋白植株的比例分别为1 1或3 1 实验结果 预期结果 06北京高考 例题 已知标记基因有抗四环素基因和抗氨苄青霉素的基因 现探讨某细菌的质粒中有无标记基因或标记基因是什么 请设计实验 预期实验结果 并得出相应的实验结论 既含有抗四环素基因也含有抗氨苄青霉素基因 只含有抗四环素基因 只含有抗氨苄青霉素基因 既不含有抗四环素基因也不含有抗氨苄青霉素基因 作出预期和说明时要根据已有的知识和经验客观地进行 例 探究光是光合作用的条件 问题 光是光合作用的条件吗 假设 光是光合作用的条件设计实验 预期结果 同学一 关于实施计划 进行观察 调查和实验 收集数据并对数据进行处理 评价数据的可靠性 基本要求 表达和交流 描述实验现象 整理和解读数据 得出实验结果和结论 撰写探究报告 交流探究过程和结论 基本要求 对现象 结果和结论的简单区别 影响种子萌发的环境条件的实验 小麦种子 1号现象 种子没有萌发 对客观事实的具体描述 即对因变量的描述 1号和2号的结果 小麦种子萌发需要适量的水 如果只以1号得出的结果不是我们需要的 针对具体实验得出一个相对明确的判断 1号和2号的结论 种子萌发需要适量的水 这个结论并不严谨 因为只从一个实验中得出 上述实验的结论 种子萌发需要适量的水 充足的空气和适宜的温度 从众多的事实 现象或结果中总结或推断出来的判断 有一个相对的高度 伞藻由 帽 柄和假根三部分构成 细胞核在基部 现有两种类型的伞藻 一种伞帽为伞形帽的伞藻 另一种为菊花形帽的伞藻 为了探究细胞核在细胞中的作用 某人用伞藻做了如下实验 a 将两种伞藻的伞帽和柄分别剪掉 留下假根 b 将伞形帽伞藻的柄嫁接到菊花形帽伞藻的假根上 c 放在适宜的条件下培养一段时间 结果发现 在伞形帽伞藻的柄上长出了菊花形伞帽 综合考题检测 针对以上实验 请回答下列问题 1 该实验为一个不完整的实验 应该设计一个对照实验 该对照实验为 2 预测实验现象 为了更清楚地说明细胞核的作用 除上述实验外 还可以通过移植细胞核来完成 如下 a组 将菊花形帽伞藻假