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材料:某版本高中生物教科书中有“细胞大小与物质运输关系”的模拟实验,实验原理为“将含有酚酰且大小不同的琼脂块放入氢氧化钠溶液中,在相同的时间内,观察、测定和计算琼脂块紫红色体积占琼脂块总体积的比例,从而得出细胞大小与物质运输效率的关系”。有教师认为该模拟实验存在不足,他做了如下实验。一、材料用具透明大塑料瓶、透明小塑料瓶、透明容器、纸杯、水、红墨水 二、模拟细胞内物质运输到细胞外的方法和步骤(图6)1.将透明大塑料瓶和透明小塑料瓶固定到塑料瓶固定器上。2.在水中加少许红墨水。3.分别向瓶底的注水孔中快速加水,直至超过小孔区的上缘。4.当水位与小孔区上缘平齐时开始计时,水位下降到小孔区下缘时停止计时。该时间模拟细胞内物质运输至细胞外所用的时间,时间越短表示细胞物质运输效率越高。三、模拟细胞外物质运输到细胞内的方法和步骤(图7)1.将透明容器装上适量的水,滴加少许红墨水。2.将透明大塑料瓶和透明小塑料瓶瓶盖拧紧、倒置',垂直压入水中,5s后同时取出。3.测量大、小两个塑料瓶中已进水的体积。4.细胞外物质进入细胞内的运输效率=(水的体积4•模拟的细胞体积)X100%。问题:(1)分析该实验与教科书中模拟实验相比有哪些优点。(12分)(2)结合上述材料,简要说明利用模拟实验进行教学的不足。(8分)
材料:“翻转式教学”越来越广泛地应用于生物学课堂教学。某教师在“生态系统和生物圈”和“探索遗传物质的过程”的教学中对微视频的制作进行了如下思考并开展教学。1.在“生态系统和生物圈”一节的教学中,该教师最先直接使用亚马逊的纪录片进行导入,发现不能在2min内展示尽可能多的物种及它们之间的捕食关系,同学们也认为亚马逊离自己比较遥远,兴趣不大。针对这些问题,该教师决定采用“穿越”策略,借助卫星地球软件和录屏软件录制了一段空中俯视地面的动画视频。视频一开始展示的是学校的卫星俯视图,学生一眼就能看出是自己学校,然后视角迅速上升至远离地球的太空,最终降落到南美洲亚马逊雨林。教师再使用录屏软件将亚马逊密林中动物猎食的视频片段进行剪辑和拼接,同时以游览亚马逊的解说词为基础设计生动形象的旁白,在短短2min左右的时间内展现了尽可能多的物种,并在视频播放结束后,组织学生讨论微视频中涉及的捕食关系。2.“探索遗传物质的过程”一节所涉及的三大实验年代跨度较大,每一个实验都是在前人的基础上进一步所做的研究。教材呈现给学生的是实验过程、实验结果以及结论,学生无法深入了解各个科学家的探究过程,因此该教师制作了微视频“时光隧道”带着学生穿越时空,来到19世纪。微视频以时间轴为主线,将时间轴设计成一条公路的形象,时间沿公路向前行,同时,在下方标记出美国内战、明治维新、甲午战争、一战、罗斯福新政、二战等11个著名的历史节点,与“时间公路”上方的科学史时间节点相对应,促使学生将新知识和熟悉的历史事件联系。每前行一段,“时间公路”上就会竖起一个路牌,每一个路牌就是一个时间点,路牌上标注了年代、科学家头像、科学家姓名、探究事迹等,按照时间的先后形象地展示了在探究历史的道路上,科学家是如何一步一步在前人的基础上获得突破的。实际教学中,教师课前将上述微视频、本节课涉及的所有学习内容的微视频以及反馈评测题等其他相关数字化学习资源上传至网络,学生根据自身情况有选择地点播,学习过程中记录自己的问题和学习难点,学习后完成反馈评测题。在课堂上教师针对学生学习过程中呈现的问题进行精讲,对重要的共性问题组织讨论。由于学习形式新颖,教与学针对性更强,学生学习兴趣浓厚,学习效果好。(1)结合材料举例分析微视频的优点。(12分)(2)结合材料分析生物教学中开展翻转式教学的优点。(8分)
材料:以下是某教师设计的“观察植物细胞的质壁分离和复原”的课堂教学实录片段。师:今天这节课我们就来做“观察植物细胞质壁分离和复原”的实验。课前我已经布置给同学们设计实验方案的任务,现在我们一起来复习细胞膜的结构和特点,并讨论一下各小组的实验方案。(师生共同交流,复习细胞膜的结构特点,教师对原生质层的概念和质壁分离所发生的现象进行描述)(一)分析学生的实验方案师:现在让我们将各小组针对不同问题的实验设计方案进行交流。生(小组1):我们的问题是植物细胞发生质壁分离的原因是什么,是水分子从细胞内排出到细胞外还是溶液从细胞内排出细胞外?所以我们的实验设计方案是……生(小组2):我们想知道不同浓度的溶液对质壁分离的影响,所以我们的实验设计方案是……生(小组3):我们研究的问题也是不同浓度的溶液对植物细胞质壁分离产生的影响,所以我们的实验设计方案是…………(8分钟)师:同学们说得都很好,说明大家在课前的预习是有效的,但有些小组的实验设计方案还是有点小问题,刚才别的小组都帮你们纠正了,一会儿做实验时还要注意。师:(简要说明实验关键步骤)好!现在开始按各小组设计的实验方案进行实验。(二)学生独立实验教师在学生进行实验时,在各小组之间与学生进行交流讨论。(18分钟)(三)实验结果汇报和交流……(10分钟)(四)师生共同总结归纳……(5分钟)问题:(1)从教学活动特点来看,该教师采取了哪种教学策略?(4分)(2)根据该教师的做法,简单谈谈在中学生物学实验的准备及组织实施过程中,教师应该注意哪些方面的问题。(16分)
材料:设计并制作小生态瓶目的要求:设计和制作不同组分的小生态瓶,尝试观察和分析封闭的微型生态系统的结构及其稳定性。实验原理:生态系统发展到一定阶段,均能够达到一定的稳定状态。但是,由于生态系统复杂程度的不同,其稳定性也不相同,持续的时间也会不一样。根据不同小生态瓶中生物的变化情况,来探索生态系统稳定性与其复杂程度的关系。材料用具:显微镜,大广口瓶若干,山坡阳面树下腐殖土若干。操作过程:(1)取土样少许置于表面皿中,用镶子将其摊开,观察并拣出其中的土壤动植物,记录其种类和数量。(2)将该土样置于烧杯中,加少许水,充分搅拌,经沉淀后,取一滴上清液于载玻片上,盖上盖玻片,制成临时装片,放在显微镜下观察,记录其中的微生物种类和数量。(3)取该土样置于不同广口瓶中,改变其中动植物的种类和数量,将广口瓶编号密封后,放在不同条件下。(4)定期取广口瓶内土样观察,记录其中动植物及微生物的生存状况。讨论:(1)设计表格,将记录结果填入其中。(2)根据不同广口瓶中生物种类和数量的变化情况,讨论生态系统的结构及其稳定性与各种因素的关系。问题:(1)根据实验的作用来看,本实验属于哪种类型的学生实验?简要说明这种实验教学的一般步骤和方法。(12分)(2)概述这种实验教学方法的优点。(8分)
材料:学情分析“酶在细胞代谢中的作用”是某版本高中生物教材必修一第五章第1节“降低化学反应活化能的酶”中,“酶的作用和本质”的第1课时的教学内容。此前教材安排的实验或活动多定位在观察水平,学生对于实验设计、变量的控制、定量实验等了解不够。教学环节(1)导入:教师表演“小魔术”,将两个外表看起来一样的气球分别连接两支注射器,注射器内装有等量的H2O2溶液,同时将两支注射器内的液体推入气球。结果,有一个气球鼓了起来(教师在鼓起的气球里提前加了2滴猪肝研磨液)。教师让学生思考“小魔术”的玄机是什么,学生带着疑问进入下一环节的教学活动。(2)实验探究:指导学生进行“比较H2O2在不同条件下的分解”实验。教师引导学生根据导入环节的疑问确定实验目的,分析实验思路;引导学生根据实验思路和实验结果,分析实验的自变量、因变量、无关变量,以及如何严格控制变量,学会实验设计的科学方法。教师与学生一起根据实验结果构建H2O2在不同条件下的分解曲线模型,得出结论。(3)进一步实验探究:教师指导学生运用数字化实验装置,探究过氧化氢酶与FeCl3的催化效率,定量测定酶促反应的速率,绘制曲线图,得出结论,进一步理解酶的作用。(4)归纳总结:教师揭示“小魔术”的玄机,引导学生分析细胞代谢与酶的关系,说明酶的作用机理,总结酶在代谢中的作用。问题:(1)请写出环节(1)的导入类型与设计意图。(8分)(2)针对学情分析中的“学生对于实验设计、变量的控制、定量实验等了解不够”的情况,材料中的教师是采用哪种教学策略以促进学生发展的?(12分)
材料:某教师在做“生长素的生理作用”一节的教学设计时,通过对本节教学内容的分析,认为生长素的生理作用是本节课的重点。生长素作用的两重性学生不易理解,课程标准中的要求是“概述植物生长素的发现和作用,列举其他植物激素,评述植物激素的应用价值”。据此,该教师设定了如下教学目标。(1)知识目标:举例说明植物生长素的生理作用及其在农业生产中的应用。(2)能力目标:进行生长素类似物促进插条生根的最适浓度的探究,通过分析图表总结生长素发挥作用时的特点,提高分析和处理数据的能力。(3)情感态度与价值观目标:认同合作对于科学探究的重要性。在学习完“植物生长素的发现”后,学生能解释植物向光性的原因,但对于生长素作用的认识存在一个很大的误区——大多数学生认为生长素的作用就是促进生长。为了纠正学生这一错误的概念并加深学生对生长素作用的理解,该教师决定采用科学探究的方式来证明生长素不仅能促进生长,也能抑制生长。由于“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”这一活动的组织和实施对于学生的能力要求较高,同时实验过程较长,想要在一节课内达到预期的效果有较大的难度。所以,该教师决定带领学生在课前进行实验,并制成录像,利用多媒体在课堂上播放;学生通过小组讨论思考相关问题,提高实验设计和分析能力。在具体的教学过程中,该教师拟通过复习旧知识导入新课,播放探究视频并展示课前实验所得到的实验数据,让学生绘制柳树的茎切段在不同生长素浓度下的生根数量柱形图,判断图中不同生长素浓度对茎生根的影响。通过同样的实验方法,画出不同浓度生长素对茎、芽的生长的影响曲线。结合三幅图,总结生长素对同一植物不同器官的作用与其浓度的关系及生长素对同一器官的作用与其浓度的关系,得出生长素作用的“两重性”,并解释身边的生活现象。最后设置如下的思考问题以检测学生的掌握情况:(1)选取的插条有何要求?为什么?(2)实验的自变量、因变量、无关变量各是什么?如何控制?(3)曲线呈现下降趋势是否代表抑制?如何判断是促进还是抑制?问题:(1)根据材料,分析该教师的教学设计包含哪几个方面。(12分)(2)分析该教学设计的优点。(8分)
材料:教师在“生态系统的能量流动”一节的教学实录如下。一、导入新课师:请大家欣赏一段动画,并讨论后面的问题。大屏幕出示情景动画:鲁滨逊流落到一个荒岛上,那里除了有能饮用的水以外,几乎没有任何可供人或鸡食用的食物,他随身尚存的只有一只活母鸡、15kg玉米。教师提问:你认为以下哪种生存策略能让他维持更长时间来等待救援?试说明理由。策略1:先吃鸡,再吃玉米。策略2:先吃玉米,同时用一部分玉米喂鸡,吃鸡产下的蛋,最后吃鸡。学生分组讨论,并交流讨论结果。师:看来大家的意见各不相同,到底哪个策略才是合理的呢?通过今天的学习,我们就能解决这个问题。投影展示学习课题“生态系统的能量流动”。二、新课教学……1.播放课件:生态系统中食物链(网)的示意图。2.教师提问:生态系统能量流动的源头是什么?3.学生回答:生态系统中能量的源头是太阳能。4.引导启发:不是所有的太阳能都参与生态系统中的能量流动,只有被生产者固定的太阳能才能流动。5.师生谈话:生产者是如何固定太阳能的?生产者(绿色植物)通过光合作用固定的太阳能在生态系统中逐级流动的具体过程。6.分组讨论:能量在流动过程中将发生怎样的变化呢?你能发现什么规律吗?7.播放课件:生态系统能量流动的调查数据。(推荐一个同学归纳其中心内容,其他同学补充,教师点拨指导)8.师生交流:在能量流动的过程中,每个营养级中能量的具体走向,总结得出生态系统能量流动逐级递减的规律。……问题:(1)分析出本教学片段所涉及的教学目标。(10分)(2)分析该教师为达成教学目标所运用的具体教学措施。(10分)
材料:“DNA是遗传物质”的教学片段一、课件展示很早以前,大家一致认为,被视为生命中心分子的蛋白质是遗传物质,理由是蛋白质一方面对于生命是极其重要的,另一方面蛋白质不仅有二十种基本组成单位,并且形状和大小多样。简单地说,蛋白质是复杂的,这正是作为遗传物质的必要条件。直到1928年,英国的医学细菌学家格里菲思发现了肺炎双球菌的转化现象,为人类认识遗传物质的本质奠定了基础。二、教师呈现问题1.分析教材,格里菲思的实验最重要的是哪一步?为什么?2.格里菲思是否已经找到遗传物质的证据?为什么?三、教师展示格里菲思实验,组织学生展开讨论四、学生汇报讨论结果组1:我们认为第四组实验最重要,因为这组实验中,无毒性的R型菌与已杀死的有毒性的S型菌混合,可以转变成有毒的S型活菌,这是本实验的最大发现。组2:我们也认为最重要的是第四组实验,因为这组实验说明已杀死的有毒性的S型菌体内的遗传物质还有活性。组3:我们同意前两组的意见。同时,我们认为,R型菌由于某种原因稳定地转化成了S型菌。五、教师归纳总结,进行追问师:大家说的都有道理,格里菲斯当初做这个实验时也发现了这个现象,他认为已经杀死的S型菌里的某种因子促使R型菌转变成了S型菌,他把这种物质称为转化因子。格里菲思认为只要找到了构成转化因子的化学物质,也就等于找到了生物的遗传物质。他找到了吗?生:还没有找到遗传物质的证据,细菌体内不仅含有DNA,还有糖类、蛋白质等物质。师:对!格里菲思的实验确实还不能找到遗传物质的证据,但是,在那个寻找遗传物质方面没有显著进展的年代,这无疑已经是一个重大的突破,它给其他科学家的进一步研究提供了科学的思路和方法。请大家继续阅读材料,思考:艾弗里实验的巧妙之处是什么?它体现出怎样的科学方法?……师:所以说,格里菲思发现了转化现象,而艾弗里找到了转化因子。六、教师展示噬菌体侵染细菌的实验艾弗里与同伴的研究结果发表后并没有得到学术界的认可,许多学者质疑,由于技术的限制,他提纯的DNA样品中带入了很微量的蛋白质。直到1952年,噬菌体侵染细菌的实验成果发表后,艾弗里的观点才被人认可。师:看了这份资料,同学们有什么体会?生1:科学研究过程是一条漫长曲折的道路。生2:科学研究需要科学的研究方法。……七、教师总结师:看来同学们收获很大,确实,科学研究是一条漫长曲折的道路,现在人类对遗传物质的研究并没有停止,而是随科学技术的进步更加深入。问题:(1)分析材料,指出该教师为本教学片段设计了怎样的教学目标。(10分)(2)材料中该教师是如何突破本片段教学难点的?(10分)
以下是某教师关于“基因突变与基因重组”一节的教学过程设计。一、创设情境,导入新课教师展示整容及杂交水稻的实例。提问:整容后的美丽能遗传给后代吗?杂交水稻的高产能够遗传给后代吗?通过两种变异的对比,得出变异的类型分为可遗传变异(遗传物质改变引起的)和不可遗传变异(单纯由环境引起的)。可遗传变异包括基因突变、基因重组和染色体变异。今天我们来学习基因突变和基因重组。二、通过活动及材料分析,构建基因突变的概念1.设计游戏活动,帮助学生初步理解基因突变。进行首尾“传话”游戏。教师向每组的第一位同学展示一句英文(只有第一个同学能看到这句话),第一位同学书写该句子并向该组的第二位同学传递这句话(每次传递只有一个人能看到句子)。按照顺序,同学之间依次传递这句英文。但是每个小组的最后一位学生汇报的结果千奇百怪。教师将该游戏中的句子比作DNA片段,英文字母比作碱基对,从而引导学生初步认识基因突变。2.案例分析,进一步理解基因突变。教师依次展示镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病及白化病的案例,引导学生自主分析三种疾病的形成原因。通过三种病的案例分析,使学生明确基因突变的概念及基因突变导致基因结构的改变。3.消除概念误区,深化理解。教师提问:基因突变后,基因的数目变化了吗?基因突变的结果是什么?基因突变一定会引起生物性状的改变吗?基因突变一定会遗传给后代吗?通过一系列问题,帮助学生消除概念上的误区,从而深入理解基因突变。4.联系社会热点问题,拓展知识广度。教师指导学生自主阅读教材,以结肠癌发生的原因为例,思考探讨细胞癌变与基因突变的关系,帮助学生形成完整的知识体系。通过社会热点问题的讨论,对学生进行情感态度与价值观方面的教育,使学生形成关爱生命、珍爱生命的态度。三、联系生活实际,分析基因突变的原因及特点课件展示有关基因突变的生活情境,如强烈的日光下涂抹防晒霜、做X射线透视的医务人员要穿防护衣、化疗患者的头发脱落等。通过生活情境的展示,引导学生分析总结基因突变的原因。指导学生阅读教材,自主总结基因突变的特点。教师进行纠正补充。四、分析基因重组的概念及意义图片展示基因重组的实例,引导学生理解其概念,分析其意义。(具体过程略)五、通过表格将基因突变与基因重组进行对比要求:(1)根据材料写出本节课的生命观念维度的教学目标,并分析教师为达成该教学目标采用了哪些教学方法。(15分)(2)根据该教师的教学过程设计,为本节课“基因突变与基因重组”设计一个提纲式的板书,并简要说明板书设计的要点。(15分)
24.案例:下面是两位化学教师关于“二氧化硫”的教学设计片段。设计一环节1:依据SO2对环境的污染资料认识SO2的物理性质。情景:播放一段有关SO2形成酸雨及酸雨对人类危害的视频资料。学生根据视频资料以及已有的生活经验预测:SO2易溶于水,是一种无色、有毒、有刺激性气味的气体。学生设计实验验证:将一试管SO2倒扣于水槽中,观察到水几乎充满整个试管,说明SO2易溶于水。环节2:依据烟气脱硫原理并结合化学反应规律推测SO2的化学性质。情景:介绍广东台山电厂采用烟气脱硫技术减少SO2排放的原理; 学生推测性质:SO2可与碱反应生成相应的盐,说明具有酸性氧化物的通性,CaSO3与SO2中的S元素均为+4价,价态居中,根据氧化还原反应规律,SO2既有氧化性又有还原性。学生设计实验验证SO2具有酸性氧化物的通性,以及氧化性和还原性。环节3:从生活实例中了解SO2的漂白性。情景1:2004年12月2日,中国质量报刊登一则题为“白木耳白得稀奇消费者小心上当”的报道。上海市质量技监局对银耳产品质量专项监督抽查中,21种银耳产品均被检测出含有“二氧化硫”,其原因是生产商和经销商为了迎合消费者“银耳越白越好”的心理,使用大剂量SO2熏蒸银耳,使之由天然的淡黄色变为白色。学生推测:SO2具有漂白性。情景2:生活中SO2漂白的纸张、草帽日久又变黄,尤其是见光、受热发黄越快。学生推测:SO2的漂白性是不稳定的。学生通过实验验证推测。环节4:应用SO2的性质探讨酸雨的形成与防治。学生根据SO2的性质分析猜测酸雨形成过程,讨论酸雨的危害及治理酸化了的湖泊的措施。设计二环节1:SO2的物理性质。学生观察集气瓶中SO2的颜色、状态,扇闻气味,做水溶性实验,总结SO2的物理性质。环节2:SO2的化学性质。(1)学生从物质类别的角度、化合价的角度预测SO2的性质。教师演示实验,学生书写落实相关反应方程式。(2)教师演示SO2与品红溶液反应的实验,讲解SO2的漂白性。环节3:酸雨的危害及其防治。教师讲解SO2形成酸雨的途径,学生讨论酸雨的危害。问题:(1)说明两个教学设计片段的特点。(10分)(2)根据上述设计片段,说说情境教学的好处,以及在化学教学中应如何选取素材。(10分)
案例:下面是某教师针对同一化学学习任务设计的三种不同的教学活动。【学习任务】探究温度和催化剂对化学反应速率的影响。【教学活动1】教师通过讲授告诉学生,温度和催化剂会影响化学反应速率。一般情况下,温度越高,化学反应速率越快。催化剂分为正催化剂和负催化剂,正催化剂可以加快化学反应的速率,负催化剂可以减慢化学反应的速率,但是生活中我们用到的大多数是正催化剂。【教学活动2】教师进行演示实验。实验1:在两支大小相同的试管中,装入2〜3mL约5%的H2O2溶液,再分别滴入1〜2滴1mol·L-1的FeC13溶液,待试管中均有适量的气泡产生时,将它们分别放入5℃和40℃的水中,观察现象。实验2:在3支大小相同的试管中各装入2〜3mL约5%的H2O2溶液,再向其中两支试管中分别加入少量MnO2粉末、1〜2滴1mol·L-1的FeC13溶液,观察现象。教师总结,温度升高,化学反应速率加快;加入催化剂,化学反应速率加快。教师补充催化剂分为正催化剂和负催化剂。正催化剂可以加快化学反应的速率,负催化剂可以减慢化学反应的速率,但是生活中我们用到的大多数是正催化剂。【教学活动3】让学生根据生活经验推断温度和催化剂对化学反应速率的影响。学生依据假设设计实验进行验证根据上述材料,回答问题:(1)对比三个教学活动,评价各自的优缺点。(9分)(2)结合案例谈谈高中化学课堂教学中处理教师讲授与学生活动关系时应注意的问题。(6分)(3)在教学活动2中,为什么要“待试管中均有适量的气泡产生时”,再将它们分别放入5℃和40℃的水中?谈谈化学教学中教师做演示实验时的注意事项。(5分)