高中生物教学中动态知识观的培养_蛋白质结构论文

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高中生物学中许多概念、规律、观点、结论、学说等,不都是尽善尽美的。在教学过程中,应注意其“真”以外的其他意蕴,注意它的某种可信赖性和历史阶段性。在用词方面要注意留有余地;从而培养学生动态的知识观,也培养学生的理性思维、科学怀疑精神,提高他们的科学评价能力。

一、创设冲突情境,达成概念的准确性

学生学习知识主要是掌握概念及由概念形成的知识体系。能力、技能的形成都以概念为基础,思维也是依赖概念而展开的,对概念的准确掌握和运用是中学生物学教学的核心问题。但是,概念是对知识的高度概括,有普遍性和特殊性。所以,高中生物学课本中有许多概念出现“主要”、“多数”等模糊性词语。对这些概念教学时,教师特别要把握好概念的外延。不要忽略“主要”等词的存在。如“细胞外液主要包括血浆、组织液、淋巴”中的“主要”不能缺省;否则,学生会误认为细胞外液只有这三者。

在教学时,可通过创设冲突情境,促进认知结构的同化与顺应,让学生主动建构概念中模糊性词存在的必要性,达到对概念的准确理解。如“同源染色体”的概念,在教“减数分裂”时,主要解释“大小和形状相同,一条来自父方,一条来自母方”。但上“性别决定”时,就可以问:“X和Y染色体大小和形态相同吗?它们是同源染色体吗?”此时,“X和Y染色体的大小形态不同”与学生原认知结构中的“同源染色体大小形态相同”产生冲突,这样的冲突情境能引起“认知不平衡”。

此时,引导:减数分裂时X和Y染色体能配对联会吗?再进一步分析X和Y染色体有同源区段和非同源区段,使学生理解概念中“形状和大小一般都相同”中的“一般”不能省略。

二、联系新旧知识,理解定律的适用性

生命运动是复杂的,但又有一定的规律。许多科学家在实验的基础上总结出许多规律。有些规律性的知识也可以由老师或学生自己总结。若学生理解并掌握了规律,就能建立起模型,从而运用规律去解决实际问题。但是,许多规律都有其适用条件。如:孟德尔总结的自由组合定律是有其适用条件的,即“涉及两对及两对以上的等位基因分别位于两对及两对以上的同源染色体上”。若学生不明白这一限定条件,则对任何涉及两对以上的等位基因的题目都会用自由组合定律的方法解题。

当代教育的知识观认为,个体的经验是形成个人知识的必要支持。当原有知识激活后,则通过同化或顺应过程重建新知识与原有知识结构之间的联系,使认知发展从一个平衡状态进入另一个更高的发展平衡状态。

教学时,应引导学生联系旧知识,理解规律的适用性。如学习自由组合定律时要联系减数分裂的内容,并且要对这种联系加以认真的思考。首先,让学生画出F[,1]减数分裂过程初级精(卵)母细胞四分体时期、初级精(卵)母细胞第1次分裂中期(各种情况)、次级精(卵)母细胞(各种情况)、精(卵)细胞内染色体和基因组成图。从而使学生明白:减数分裂过程中同源染色体分离,非同源染色体自由组合的行为导致了相应基因的行为。在总结自由组合定律实质时,画出图1,引导学生联系旧知识,问:“1个,2个、很多个这种精(卵)母细胞分别能产生多少种精(卵)细胞?”然后依次变为图2、图3、图4,再问相同的问题。最后变为图5,问:“同一条染色体上2个基因互称为什么基因? 同源染色体不同位置上的基因互称为什么基因?”让学生明白同源染色体和同1条染色体上有非等位基因。再问:“若只考虑这对染色体,产生配子情况如何?同源染色体上和同一条染色体上的非等位基因自由组合吗?”再联系减数分裂时学习的“交叉互换”解决这一问题。从而使学生明白:并非任何涉及两对相对性状的遗传都遵循自由组合定律,非同源染色体上的非等位基因才会自由组合。在解决以上问题时,教师积极帮助学习者把经验组织起来,形成解决问题的适宜结构,使学习者在形成科学理解的最近发展区上得到及时的支撑,主动完成知识的建构。

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三、剖析发现过程,培养观点的发展性

生物学课本许多观点仅是目前情况下的观点,可能随着生物科学的发展将会不断变化。如遗传信息的流动方向,原来认为是:DNA→DNA,DNA→RNA→蛋白质;后来又发现了:RNA→RNA,RNA→DNA等情况。再如,植物必需的矿质元素,原来认为是13种,后来认为是14种,并且表述为:“目前已知是14种”;这里的“目前”就表明还可能会发现其他元素也是植物生活的必需元素。

教学时,可剖析科学家的发现过程。如关于酶概念的教学,我注重剖析了酶的发现过程,让学生参与到该过程中,接受酶的概念在不断发展的观点。具体过程:先动画展示1783年斯帕兰札尼的实验→问:该实验的设计有何巧妙之处?你能得出什么结论?→媒体展示:1836年施旺提取出该物质;1926年萨姆纳从刀豆种子提取出脲酶结晶,证明是蛋白质;20世纪30年代,更多科学家相继提取出多种酶证明都是蛋白质→问:你能否给酶下一个定义?→学生下定义:酶是有催化作用的蛋白质→媒体展示:20世纪80年代,切赫和奥特曼发现少数RNA具有催化作用→问:至此,应给酶下一个怎样的定义?→学生下定义:酶是有催化作用的蛋白质或RNA→问:课本中酶的定义是什么?→学生回答:活细胞产生的具有催化作用的有机物→问:目前发现的酶不是蛋白质就是RNA,概念中的“有机物”为什么不用“蛋白质或RNA”来代替呢?→有些学生提出:这是为将业可能发现既不是蛋白质也不是RNA的酶“预留”的。通过剖析科学发现过程,让学生真切地感受到科学在不断发展,观点也在不断发展;对培养动态的知识观有重要作用。

四、组织交流讨论,认识结论的局限性

结论是在一定历史条件下通过研究得出的,有一定的历史局限性。生物学课本中许多结论也要注意它的局限性,不能随意地推广之。如学生通过做练习发现:细胞分裂、主动运输、肌肉收缩、神经传导等的直接能源都是ATP,就会很自然地推理出:任何生命活动的直接能源都是ATP。而这是错误的结论。因为细胞内的UTP、CTP、GTP等也可作为直接能源,如:细胞内合成糖元的过程有UTP作为直接能源。GTP直接参与糖异生过程,CTP直接参与磷脂合成过程。

所以,教师应在可能的条件下组织协作学习(开展讨论与交流),并对协作学习过程进行引导使之朝有利于意义建构的方向发展。在讨论过程中,学习小组成员的思维成果为整个学习群体所共享,是达到意义建构的重要手段之一。教学时,可以通过提出适当的问题以引起学生的思考和讨论;在讨论中设法把问题一步步引向深入以加深学生对所学内容的理解;从而自己去纠正和补充错误的或片面的认识。如教“DNA是主要的遗传物质”时,教师动画演示了T[,2]噬菌体侵染细菌实验后,让学生讨论得出结论。学生往往不注意结论的局限性。而得出:①“DNA是主要的遗传物质”;②“DNA是生物的遗传物质而蛋白质不是”等错误的结论。此时,针对第1种结论,可反问:既然DNA只是主要的遗传物质,那么,T[,2]噬菌体的遗传物质还有什么呢?是蛋白质吗?此结论将不攻自破。对第2种结论,可问:T[,2]噬菌体能代表所有的生物吗?学生马上能悟出:此实验只能证明T[,2]噬菌体的遗传物质是DNA,要想知道其他生物的遗传物质是什么,仍需实验。再让学生讨论:该实验能否证明蛋白质不是遗传物质?学生讨论得出:如果要证明蛋白质不是遗传物质还要做一个对比实验,即让蛋白质进入细菌而DNA留在外面。这样才能够证明蛋白质不是T[,2]噬菌体的遗传物质。而且这个实验也不能够说明蛋白质不是其它生物的遗传物质这个结论。然后总结:科学家通过很多实验发现很多生物的遗传物质都是DNA,而有少数生物的遗传物质是RNA,从而推论得出:DNA是主要的遗传物质的结论。这样能培养学生实事求是的科学态度,从而得出恰当的结论。

五、引导批判质疑,明白学说的可信性

上课时不要把学生的思维限定在某些学说的观点上,应鼓励学生对学说质疑,甚至提出自己的观点。如“衰老”的原因,课本介绍了“自由基学说”,“细胞程序死亡学说”,应给学生指明:衰老的真正原因目前还没有清楚,这些学说只是有一定的证据,有一定的说服力而已。

科学总是在怀疑中进步、在批判中发展,怀疑批判是科学进步的保障和原动力,批判是科学的生命。正是对“神造论”的怀疑,才有后来的“进化论”;正是有怀疑、批判的精神,才使达尔文从原来“神造论”的忠实信徒变为“自然选择学说的创立者”。后现代主义者认为,现代教育的目的是培养“完人”,在个人发展方面,着重于追求以知识的鉴赏力、判断力与批判力为标志的“内在发展”。因此,教学时要在培养怀疑、批判精神的同时,让学生明白学说的可信性。

如学习“进化学说”时,可先介绍达尔文“自然选择学说”的内容要点,并让学生用其学说解释“长颈鹿的进化过程”,“克尔格伦岛上昆虫翅膀的进化”。当学生认为达尔文自然选择学说就是“真理”时,再让学生解释:“1984年在我国云南澄江发现了化石群,这些化石群向人们展示了各种各样的生物在寒武纪呈大爆发地立即出现。”之后,让2组同学辩论“先有鸡还是先有蛋?”此时,学生会发现无法用达尔文的学说解释这些现象,使学生对自然选择学说开始质疑,再引导学生:达尔文的自然选择学说在解释生物进化的某些方面也遇到了挑战,不能说其学说是完全正确的,从而自然地过渡到对达尔文自然选择学说的评价。

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