【高中生物论证式教学模式与教学案例分析6200字】

–PAGE28–高中生物论证式教学模式与教学案例分析1.1论证式教学模型的建构科学思维的培养应该贯穿高中生物课程的教学过程中，而其中一种被研究者证明行之有效的重要策略就是通过科学论证来发展学生的演绎推理技能，并促进他们思维的发展。培养学生的论证技能，可以让学生学会如何根据已掌握的科学事实，通过判断提出自己的主张，然后进行必要的推理论证寻求能够支撑自己主张的证据，再参与到讨论或辩驳中进行验证，并在验证的过程中建立或修正模型，为研究的问题构建合理的解释。基于此本研究所建构的论证教学模型如下图所示：图3-1本研究建构的论证式模型1.2基于论证式教学模式的教学设计案例1.2.1《遗传信息的携带者——核酸》教学设计一、教材分析“遗传信息的携带者——核酸”是高中生物新教材人教版必修1第2章第5节的内容，本节知识点主要包括核酸的种类、核酸的结构层次和功能、DNA与RNA的区别等。它承接上一节关于蛋白质的学习，也是必修2“基因本质”一节内容学习的基础。该节内容含有丰富的科学史素材，能提供作为论证的事实依据，且该内容体现了结构与功能相适应的生物学观点。学生通过阅读、探究并搭建核苷酸长链模型，在实践操作过程中使学生掌握相应的生物学观念以及归纳、概括和建模等思维能力。二、教学目标生命观念目标：能够说出核酸的种类、简述核酸的分子结构和功能。科学探究目标：通过对科学史资料的解读和小组合作搭建模型，探究核酸的结构层次及核苷酸聚合成长链的形成过程，培养合作探究的能力。科学思维目标：通过对科学史材料的分析，归纳总结出核酸的组成成分和基本单位，并通过论证推理出核酸的结构层次及核苷酸聚合成长链的形成过程，培养科学思维。社会责任目标：通过对DNA相关技术和核酸分子成分与结构的了解，认同结构与功能相适应的观点；通过认识生物遗传信息多样性的原因体会生物学的魅力，同时培养科学精神，形成社会责任。三、教学重难点教学重点：核酸、核苷酸的概念和组成结构。教学难点：根据资料推理形成核苷酸长链的过程，概述核酸的功能。四、教学过程1.创设情境，导入新课教师通过介绍生活中利用DNA进行亲子鉴定、利用DNA技术侦察案件等生活化情境，吸引学生注意。并在课件上播放“公安机关利用DNA指纹技术侦破案件”的视频，接着抛出问题：为什么通过相关的DNA技术能协助确定犯罪嫌疑人的身份呢？设计意图：将问题融于生活化情境，激发学生兴趣的同时建立起新知识与已有经验之间的联系，让学生感受到学习生物学知识的魅力。2.基于科学史资料，论证探究核酸发现历程教师提问：核酸作为生物大分子，它的基本组成有哪些？它的结构如何？教师在课件上展示资料：米舍尔在1868年分析细胞核中各种化学物质的时候，发现细胞核中存在着磷酸；1896年“五碳糖”这种糖类存在于酵母核酸中为科学家汉默所发现；在其之后科赛尔和列文发现核酸中还含有含氮碱基，且确认嘌呤和嘧啶碱基加起来共五种，另外还知道了核酸中的五碳糖有两种：即脱氧核糖和核糖。学生分析资料，得出：核酸实际上有两种：即脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。而磷酸、五碳糖、含氮碱基这三者便是构成核酸的基本成分。教师提出问题：这三种成分又是如何组成核酸的呢？教师给出资料：德国生物学家列文于1934年发现核酸可以水解成多个片段，每个这种片段含有磷酸、脱氧核糖或核糖和碱基的比例为1：1：1，并把这个组合称为“核苷酸”。教师进行引导：核苷酸其实是核苷与磷酸的反应产物。五碳糖的第一位碳原子与碱基连接就形成了核苷，而连接在五碳糖第五位碳原子上的是生物体内核苷酸的磷酸分子。学生分析新的资料，完善主张，并画出示意图：为了让学生自我检查画出的示意图是否有误，教师补充资料：五碳糖环的第一个位置是氧原子，而第五个碳原子不位于环中。学生分析画出新的示意图：探究核酸分子的组成成分和结构过程可概括为图3-2。图3-2探究核酸分子的组成成分和结构教学流程1.小组分工合作，探究核苷酸聚合形成核酸的过程教师提问：我们已经知道了核苷酸是核酸的基本单位，那么核苷酸又是通过什么连接方式才能构成大分子的核酸的呢？教师给出资料：托德成功合成了核酸分子，并提出了核苷酸分子之间的化学连接方式，此存在于核苷酸间的连接键之所以被称为磷酸二酯键是因为其第三位碳原子上的羟基可以和相邻核苷酸的磷酸分子通过脱水缩合方式相连[36]。学生根据资料提出：核酸是由多个核苷酸连接而成的长链，核苷酸之间通过与磷酸形成磷酸二酯键相连，并画出核苷酸聚合成单链的示意图。教师提供资料：富兰克林在1952年成功拍摄到了DNA分子的X射线衍射照片，帮助沃森和克里克研究出了DNA是由2条长链组成的双螺旋结构，双链之间通过碱基互补配对，且碱基间以氢键连接。学生A小组根据资料，画出核苷酸聚合成DNA的示意图（如图3-3）。学生B小组提出质疑：将五碳糖中碳原子的位置按顺序标上去，双链应遵循五碳糖的第一位碳原子与碱基连接，第五位碳原子与磷酸连接，第三位碳原子上的羟基和相邻核苷酸的磷酸通过磷酸二酯键相连。学生A小组根据遵循的原则发现矛盾点，修正示意图（如图3-4）。图3-3学生修正前模型图3-4学生修正后模型探究核苷酸聚合成核酸过程可概括为图3-5。图3-5探究核苷酸聚合成核酸教学流程4.通过结构理解核酸的功能教师提出问题：构成核酸的碱基只有五种，核酸分子储存大量遗传信息的功能是如何实现的呢？亲代与子代的部分性状表现为何会不一样呢？各学生小组随机列出几种碱基的排列顺序，小组间进行对比分享，师生一起归纳碱基数目与排列顺序种类的关系，总结出核酸分子的多样性就是碱基排列顺序或核苷酸的排列顺序，而核酸分子的多样性决定了生物的多样性、特异性。教师在多媒体上展示相关的核酸结构模型、分享相关的文学作品。设计意图：引导学生观察构建的核酸结构模型，并与自己的模型对比，同时进行深入思考，从结构上理解核酸在遗传、变异和蛋白质合成等方面中具有的重要作用。通过欣赏相关文学作品来体会结构与功能的适应观，理解生命的奥秘，也深切感受生命的珍贵。1.2.2《检测生物组织中的蛋白质的实验》的教学设计一、教材分析本案例选自人教版高中生物必修1《分子与细胞》中第二章第一节“细胞中的元素和化合物”中的内容，以本节中的一个片段“检测生物组织中的蛋白质的实验”为例开展论证式教学，该案例属于论证式实验教学。该实验的探究安排在认识具体的蛋白质的结构和功能之前，有利于激发学生的学习兴趣，先通过探究活动发现生物组织中所含有的蛋白质，再进一步了解其结构和功能，符合从现象到本质的科学认知规律。新课标中要求教师应改变教学理念和方法，重视教学过程中学科核心素养目标的达成。为落实培养学生科学思维和科学探究的目标，在本节课的实验教学环节中使用论证式教学模型来帮助达成实验教学目标。二、教学目标生命观念目标：能够解释检测生物组织中的蛋白质的方法及原理。科学探究目标：通过论证推理检测蛋白质的原理，设计并参与检测蛋白质的探究活动，培养相应的实验动手操作能力。科学思维目标：通过依据证据进行推理论证并得出主张，同时结合检测蛋白质的实验操作检验所提出观点的合理性，在推理过程中使学生的思维能力得到锻炼与提升。社会责任目标：通过推理论证和蛋白质鉴定的实验操作过程体验科研的求实、严谨、执着和快乐。三、教学重难点教学重点：运用论证推理理解检测生物组织中的蛋白质的方法及原理。教学难点：通过论证推理得出双缩脲试剂鉴定蛋白质的原理。四、教学过程1.创设情境，导入新课教师在多媒体课件中播放一段关于“2020年湖南奶粉事件”的视频，引导学生讨论社会热点。使学生思考：为什么长期饮用蛋白质饮料会使婴儿生病？从而引出主题:探究生物组织中的蛋白质[37]。2.分析资料，论证实验原理教师提出问题：如何检测奶粉中的蛋白质？如利用我们学过的颜色反应，需要用什么试剂鉴定？教师出示相关物质结构的资料图（如图3-6）。图3-6相关物质的结构学生以小组合作形式讨论，分析图3-5可得出蛋白质的鉴定试剂为双缩脲试剂，并提出主张：蛋白质在含有Cu2+的碱性溶液中显紫色。教师请学生小组代表用言语表达其推理出的鉴定原理，过程中其他小组可提出补充或质疑，论证过程如图3-7。图3-7蛋白质鉴定原理论证过程图1.学生自主探究实验活动教师将提前准备好的0.1g/mL的NaOH溶液、0.01g/mL的CuSO4溶液和奶粉发给各学生小组做蛋白质鉴定试验，结果发现装有奶粉的试管颜色确实变紫色了。教师提问：这能否说明奶粉中就含有蛋白质呢？学生提出质疑：奶粉中有多种营养成分，除蛋白质外应该还含有其他成分，所以还需增加对照组，用纯净的蛋白质溶液作为对照组进行鉴定，再与奶粉对比颜色变化是否一致。教师提供提前准备好的酪蛋白溶液，分发给学生继续进行实验操作，结果与出现同样的紫色现象，从而使学生信服。教师将提前准备好的其他实验材料（如豆浆、苹果、土豆等）提供给学生自主设计探究实验，实验过程中组内和组间可相互交流评价。学生小组间比较实验结果是否有差异。教师进行点评并鼓励学生提出可供继续探究的课题或实验创新想法，然后让学生以小组为单位填写论证主张表（见附录5）。4.课堂小结，思考提升教师总结此环节：以上鉴定方法的原理，无法对蛋白质的含量做出判断，如果想明确某物质中蛋白质的含量，还需要怎么设计实验来进行定量的研究？同时鼓励学生积极创新，拓展思维，寻找其他更方便有效的方法进行物质的测定，不必要仅仅参照教材中介绍的方法。1.2.3《病毒的发现历程》教学设计一、教材分析本节以病毒的发现历程为单独一节的内容是为高一年级开展的生物特色拓展课，虽在必修一第一章走进细胞章节中有涉及病毒，但在教材中未列出单独一节内容。因考虑到2020届入学的高一新生在初中衔接高中之际遭遇了从春季开始爆发的新冠肺炎疫情，对新冠病毒对人们生活造成的影响深有感触，也激发了他们对病毒了解的好奇心，并且学生在初中阶段已初步了解过病毒，在进行本节内容学习前已建构了核酸、蛋白质等生物学概念。在这样特殊的背景下，可以充分利用本节课，带领学生一起探究病毒的发现历程，在此过程中培养和训练科学思维，同时体会科学研究对人类生活和健康的重要性。二、教学目标生命观念目标：能简述病毒的组成、特征和生活方式。科学探究目标：通过病毒发现历程相关科学史的分析与整理，论证推理出病毒的实质组成结构，体会科学家进行科学探究的一般过程。科学思维目标：通过依据科学史资料进行推理论证并得出主张，培养归纳与总结、演绎推理等科学思维习惯。社会责任目标：通过对病毒发现历程的探究，了解并增强对传染病的防范意识和应对措施，提升社会责任感。三、教学重难点教学重点：病毒的组成成分、结构与特征。教学难点：病毒结构与细胞结构的区分；病毒的生活方式。四、教学过程1.课前准备教师提前分好6个学习小组，分别为A、B、C、D、E、F六组，交代每个学习小组需要课前通过网络、查阅书籍等途径自行搜集关于病毒发现的科学史料，组内先分享、整理好各个小组搜集的资料，以备上课讨论交流。2.创设情境，导入新课教师铺设情境：2020年年初新冠肺炎传染病在全球范围内的迅速蔓延，危害人民群众生命安全和身体健康。世界卫生组织网站数据显示，截至2020年12月31日，全球新冠肺炎确诊病例超8000万例，其中死亡病例超179万例。人类受病毒折磨已有三千多年，但从病毒发现至今却只有百余年的时间[38]。那么病毒是怎么发现的呢？设计意图：将问题融于生活化情境来引出本节内容，主题鲜明，通过摆事实数据震撼心灵，激发学生兴趣的同时建立起新知识与已有经验之间的联系，让学生感受到学习生物学知识的魅力。通过科学史资料探究烟草花叶病毒的发现历程教师提问：哪个小组可以查阅到第一种病毒被发现的过程？学生A组分享通过查阅找到的史料：1879年科学家麦尔发现了第一种病毒，即烟草叶上出现花叶症状，生长陷于不良状态，叶常呈畸形，看来斑驳污损。于是他开始研究烟草出现的这种病症，并将其命名为“烟草花叶病”。教师提问：请各小组发挥想象，推测烟草出现这种病症的原因？学生讨论，个别同学初步提出设想：可能是受土壤、气候或品种的影响导致。教师补充材料：麦尔通过同一区域两块农田的烟草观察比较，发现经常一边得病而另一边正常，这说明什么问题呢[39]？学生思考后认为：土壤和气候可能都不是病因。教师肯定学生的想法并告知当时麦尔的假设：烟草花叶病可能是一种传染病。提问：你们能否通过设计实验证明，这种病症是否是传染病呢？学生交流后派代表分享，教师点评，随后呈现麦尔设计的实验：通过提取染病叶片的汁液涂抹到健康叶片上的方法将烟草花叶病转移，长出来的新叶几乎也都出现了此病症。教师提问：通过这个实验能得出什么结论呢？学生推测提出：这种病应该是传染病。教师追问：如果是传染病，那病原体应该是什么呢？（随机提问）学生提出：应该是细菌或真菌。学生E组提出反驳，并提供搜集到的证据：伊凡诺夫斯基于1892年发现在细菌滤器中过滤了病烟草叶子汁液，滤液依然有感染性。于是E组同学提出主张：病原体应是比细菌更小的物质，可能是细菌分泌的毒素导致了烟草花叶病。学生B组根据搜集到的资料对E组提出反驳：科学家贝叶林克通过一系列实验证实，过滤液中的病原体是可以复制的，实际上它只在感染的活的植物体内中复制。教师肯定学生搜集到的资料：用当时最先进的光学显微镜也未观察到细菌或真菌。贝叶林克发现这种病原体并不像细菌一样能够在有营养物的培养皿或试管中培育，他把这种致病因子称为“virus（病毒）”，因此他被公认为是第一个提出病毒概念的科学家。探究病毒发现过程可概括为图3-8。图3-8病毒发现过程论证过程4.关于病毒组成成分和结构的深入探究教师提问：那么病毒的“真面目”到底是什么呢？有小组搜集到关于病毒组成成分的发现吗？学生D组提供资料：斯坦利于1935年证实贝叶克林的猜测，他提纯了病毒结晶，并鉴定出其成分是蛋白质。教师提出思考：联系我们所学的生命系统的知识，如果仅仅是蛋白质，能实现病毒增殖吗？学生讨论：蛋白质不属于生命系统结构层次，不能实现增殖