1、从科学探究到科学实践从科学探究到科学实践以高中生物学为例以高中生物学为例一、科学探究第二次世界大战（19391945）以来美国一直居于世界科技领先地位经济发展深受其惠20世纪80年代美国科技领先地位江河日下（自我感知）在国际竞争中没有优势没有自信一、科学探究美国决意从根本上改变科学教育不如人意的局面开始“2061计划”国家计划1985年开始此时：哈雷彗星飞临地球在2061年哈雷彗星再度光顾地球之前使每个人都具有良好的科学素养一、科学探究哈雷彗星 the Halley Comet 每76.1年环绕太阳一周的周期彗星，肉眼可以看到 因英国物理学家爱德蒙哈雷（1656-1742）首先测定其轨道数据并
2、成功预言回归时间而得名 上一次回归是在1986年2月9日（过近日点），下次过近日点时间为2061年7月28日 唯一能用裸眼直接从地球看见的短周期彗星，也是人一生中唯一以裸眼可能看见两次的彗星一、科学探究1989年发表面向全体美国人的科学1996年推出美国国家科学教育标准以“科学探究”作为科学教育的核心理念让学生在“做科学”中理解科学、发展探究能力科学教学标准以“探究”为基础的科学大纲的编制专业进修标准通过“探究”来学习科学内容科学内容标准以“探究”为特点的科学一、科学探究2001年“初中生物课程标准”课程理念1.面向全体学生；2.提高生物科学素养；3.倡导探究性学习。2003年“高中生物学课程
3、标准”课程理念1.提高生物科学素养；2.面向全体学生；3.倡导探究性学习；4.注重与现实生活的联系。一、科学探究倡导探究性学习的目的1.促进学生学习方式的变革；2.引导学生主动参与探究过程；3.勤于动手和动脑；4.培养多种能力：搜集和处理科学信息的能力、获取新知识的能力、批判性思维的能力、分析和解决问题的能力、交流与合作的能力、创新精神和实践能力。一、科学探究你看到了什么颜色？蓝色和黑色相间？白色和金色相间？蓝色和棕色相间？为什么不同的人看到的是不同的颜色？视细胞视锥细胞 其外节为圆锥状，故名视锥细胞 是感受强光和颜色的细胞，对弱光和明暗的感知不如视杆细胞敏感；而对强光和颜色，具有高度的分辨能
4、力视杆细胞 其外节呈细杆状，故名视杆细胞 对光线的强弱反应非常敏感，对不同颜色光波反应不敏感回应：该连衣裙原色为蓝黑 视锥细胞密集分布在视网膜中间，有较强的色彩感知能力，可以自动排除干扰光，使人观察到真实的颜色。而视杆细胞分布在视网膜周边部，对暗光比较敏感，但是分辨能力差，没有色觉。如果在相同环境下，两个人看到同一事物颜色不同，可能是因为两人视锥细胞和视杆细胞兴奋程度优势存在差异 如果视网膜中对色彩敏感的视锥细胞占优势，那看到的应该是蓝黑色；如果是视杆细胞占优势，那么应该看到的是色彩单一的白金色二、科学实践2011年，美国国家研究理事会（NRC）K12科学教育框架：实践、跨学科概念、核心概念提
5、出“科学实践”的概念处于科学教育中的首要地位取代了之前的“科学探究”scientific inquiryscientific practice二、科学实践取代的原因1.对“科学探究”的理解不统一科学家的研究过程学生的学习方式教师的教学策略课程目标研究者和教师对“科学探究”的理解缺乏统一的认识，衍生了“探究学习”“探究教学”“科学探究”等多种偏差二、科学实践取代的原因2.“科学探究”未达到预期的效果几乎所有的国家在学校开展的科学探究都没有达到预期的目标教师将其作为学生学习科学的唯一方式等同于科学实验重过程轻结论学校不具备支撑条件很多教师没有经历真正的科学探究二、科学实践取代的原因3.“科学探究”
6、本身的特点科学探究重视完整的研究过程导致将科学探究分解成固定的步骤 提出问题作出假设制订计划实施计划得出结论表达、交流探究等同于传授和套用步骤教条化引发悲剧二、科学实践实际上K12科学教育框架：实践、跨学科概念、核心概念改用“实践”一词，不是为了取代为“探究”正名更好地阐述探究在科学中的含义二、科学实践 普通高中生物学课程标准（2017年版）二、科学实践我国高中生物学课标中的“实践”仍然突出和强调“科学探究”二、科学实践我国高中生物学课标中的“实践”课程的基本理念二、科学实践我国高中生物学课标中的“实践”P11二、科学实践我国高中生物学课标中的“实践”P2722模拟：DNA重组技术现实中的问题
7、全世界糖尿病患者：1亿多人有效药物：胰岛素从猪的胰脏中提取1位病人、1年需要3500头猪副作用：过敏反应、产生抗体（失效）23模拟：DNA重组技术生物科学技术的发展1978年把人胰岛素基因导入大肠杆菌中，大肠杆菌合成人胰岛素10立方米的发酵罐培养生产一次，可供1位病人1年之需24模拟：DNA重组技术1.提取目的基因人的胰岛素基因2.目的基因与运载体结合将目的基因与运载体结合的过程，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程3.将目的基因导入受体细胞重组DNA分子引入受体细胞中进行扩增4.目的基因的检测和表达重组DNA分子进入受体细胞后，受体细胞必须表现出特定的性状25DNA重组技术DNA重组的模拟
8、操作两种颜色的纸条彩色：目的基因白色：运载体，环状剪刀（代表EcoRI)透明胶带（代表DNA连接酶）26用彩纸打印目的基因27用A4白纸打印大肠杆菌质粒28裁纸刀裁开，用胶水粘成环状29DNA重组技术DNA重组的原理30DNA重组技术31DNA重组技术32DNA重组技术问题1：目的基因一定与质粒重组吗？不一定；例如：同一种限制酶切开的目的基因两侧黏性末端是相同的，它可自体环化；33DNA重组技术问题2：经一种限制酶剪切后，被切开的质粒与被切开的目的基因以DNA连接酶形成的环状重组有哪些？有碱基序列正向重组也有反向重组其他34DNA重组技术问题3：意外环状重组DNA都能表达吗？根据基因表达载体的
9、要求，必须具备复制原点、标志基因、启动子、终止子、目的基因五个部分，并且五个部分需按照特定的次序排布，目的基因才能正常表达。因此，在基因工程中，虽然会产生非常多的意外环状重组，但大部分是不会表达的，实际对基因工程影响不太大。三、模型建构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。（人教版高中生物学教材1P54）模型是与真实物体、单一事件或一类事件对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。模型可以帮助科学家和工程师了解事物的运作方式。模型有很多形式，包括物理物体、计划、思维构造
10、物、数学方程式和计算机模拟。（美国国家科学教育标准）三、模型建构依存在形式的不同 物质模型 真实模型：摩尔根以果蜾为模型研究遗传规律 替代模型：以小白鼠代替人研究药物的作用 人工模型：生物圈II号 思维模型 物理模型：实物或图画 概念模型：用图示、文字、符号组成的流程图 数学模型：公式、函数式、曲线图、柱形图 软件模型：应用程序372017年版高中生物学课标P18三、模型建构DNA双螺旋结构模型38DNA双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构1.多核苷酸链的两个螺旋围绕着一个共同的轴旋转；2.多核苷酸链通过磷酸和戊糖的3，5碳相连而成；3.嘌呤碱和嘧啶碱在双螺旋内部，而磷酸和核糖则在外部；4.右手螺
11、旋；39DNA双螺旋结构模型螺旋左手螺旋右手螺旋40DNA双螺旋结构模型螺旋左手螺旋右手螺旋41DNA双螺旋结构模型螺旋左手螺旋右手螺旋42DNA双螺旋结构模型生物细胞中所有DNA二级结构都是右手螺旋吗？绝大多数生物尤其是高等生物都是右手螺旋仅有极少数病毒具有罕见的左手螺旋43DNA双螺旋结构模型 DNA双螺旋结构5.螺旋的直径约为2nm，相邻的碱基之间相距0.34nm并沿轴旋转36度；每个螺旋每隔10个碱基之后，即相距3.4nm之后，又转回原位置6.两条链是由碱基对之间的氢键连在一起的：AT，GC；7.多核苷酸中碱基的序列不受任何限制。44DNA双螺旋结构模型 DNA平面模型45DNA双螺旋
12、结构模型 DNA平面模型46DNA双螺旋结构模型 DNA立体模型47DNA双螺旋结构模型用编绳法制作DNA模型用三根鞋带编结的48DNA双螺旋结构模型用其他材料编结的（编中国结的线）哪个正确？（哪一个是右手螺旋）49用折纸法制作DNA模型50DNA双螺旋结构模型开始：尺、笔画 费时费力后来：打印（半张纸）软，不成形改进：一张纸 对角线不重合再改进 正面：实线 背面：虚线 两面重合51DNA双螺旋结构模型 陕西师大研究生制作的DNA模型52DNA双螺旋结构模型53DNA双螺旋结构模型5455普通高中生物学课程标准（2017年版）P1重申了“科学课”的课程性质 生物学是自然科学中的一门基础学科，是
13、研究生命现象和生命活动规律的科学。生物学有关与其他自然科学相同的性质。高中生物学课程是科学领域的重要学科课程之一。生物学的学科属性是生物学课程性质的重要决定因素。四、模拟实验、虚拟实验56课标P30四、模拟实验、虚拟实验四、模拟实验、虚拟实验高中生物课标P59四、模拟实验、虚拟实验Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipisicing elit,sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua.Ut enim ad minim veniam,quis nostrud
14、exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat.细菌繁殖的速度细菌繁殖的速度种群的指数增长细菌繁殖的速度种群的指数增长细菌繁殖的速度黄豆模拟细菌的繁殖细菌繁殖的速度黄豆模拟细菌的繁殖第20个玻璃杯中有多少粒黄豆？月工资的计算雇佣一名员工，每月（30天）工资的付法有两种（1）每天10万元（2）第1天1分，第2天2分，第3天4分，总是前1天的2倍您认为哪一种酬劳更高？月工资的计算雇佣一名员工，每月（30天）工资的付法有两种（1）每天10万元，3030天，共天，共300300万万（2）第1天1分，第2天2分，第
15、3天4分，总是前1天的2倍您认为哪一种酬劳更高？四、模拟实验、虚拟实验进行虚拟实验四、模拟实验、虚拟实验虚拟实验购买、安装高中生物34个虚拟实验有密钥者可以使用五、角色扮演角色扮演（Role-playing），也叫扮装游戏。是一种人与人之间社交活动，可以以任何形式进行（游戏、治疗、培训）。角色扮演式教学是指教师在教学中提供一个真实的、涉及价值争论的问题情境,让学生扮演其中的人物角色,尝试用不同的方法解决问题,从而使学生逐步学会解决各种价值冲突,树立正确的价值观念,并且养成良好社会行为的教学过程。五、角色扮演角色扮演的形式游戏娱乐表演实景练习心理引导自我思考五、角色扮演价值和作用1.对真实问题情
16、境的切身体验,帮助学生感知不同行为的表征与特点；2.完全投入的角色扮演,激发高级思维活动；3.对角色表演的自我分析,可以反省内隐的心理过程,促进价值认识的调整；4.角色扮演者之间的相互配合,能够唤起激情,引发内心深处的真情实感；5.对表演情境的讨论和评价,促进整个班级的群体互动和彼此指导,形成正确的价值内化。五、角色扮演教学保障条件1.合适的问题情境；2.娴熟的教学技能；3.良好的课堂氛围。动物细胞工程动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已经去掉细胞的卵母细胞中，使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。73克隆动物策略1：原型原型：就是最佳实例。概念、原理要
17、有案例的支持正例特例反例74克隆动物策略2：科学史教育l 多莉只活了7岁，而普通羊的寿命是12岁l 克隆多莉的母羊当时6岁l 肺部感染：典型的高龄羊病症l 多利的染色体端粒长度比同龄普通绵羊短l 为什么要对多莉实施安乐死？l 多莉患有严重的进行性肺病：所谓“进行性”疾病是指患者病情不断发展恶化，生命危在旦夕。实在不忍眼睁睁地看着多利郁郁而终，希望这只曾经享受过生命的快乐、并且为全世界带来过无数惊喜的可爱的小绵羊平静安详地离开人世75克隆人策略3：拓展、迁移克隆人已经不是科幻小说里的梦想美国肯塔基大学的扎沃斯教授正在与一位名叫安提诺利的意大利专家合作，计划在两年内克隆出一个人来由于克隆人可能带来
18、复杂的后果，一些生物技术发达的国家，现在大都对此采取明令禁止或者严加限制的态度中国也明确表示反对进行克隆人的研究，而是主张把克隆技术和克隆人区分开来。科学从来都是一把双刃剑。76克隆动物策略4：角色扮演六、微课1.微课 微课的第一层含义，也是微课的直接表现形态，把微课视为一种短小精悍的视频资源。类似于微讲座（Micro-lecture）六、微课微课的特征 知识碎片化，短小精悍 主题突出，指向明确 资源多样，情境真实 获取方便，移动学习六、微课2.微课程微课的第二层含义“微课程”（Micro-lesson;Micro-course）关注教学活动的全过程微课程不只是呈现，还提供有效的互动和辅助支持
19、六、微课“微课程”的特征 教学资源做结构化的组合微视频、微教案、微练习、微课件、微反思、微点评、微反馈 交互性强，关注学生体现在师生、生生之间的在线同步、异步的交流；学习者的提问会得到反馈；学习者做的练习题均能得到答案反馈。六、微课优秀微课短于6分钟的视频最吸引人面向中小学生的微课以不超过10分钟为宜，面向大学生和成人学习的微课以不超过20分钟为宜要有一对一的感觉提高教学效率不要只停留在竞赛和功利的层面微课不是教学视频切片微课不是课堂实录“技艺”要精湛，“内容为王”是本质“教、学、研、专业发展”四位一体说课中运用微课陕西师大学生制作的微课 杨东瑾：DNA是怎么样被证明是遗传物质的 高洁：人体呼
20、吸系统 赵玲：细胞器 魏巍：精卵结合 AA343 受精作用 A463陕西师大新区植物82我开发制作的微课人教版生物必修3P77我开发制作的微课例题：螟蛉有子，蜾（gu）蠃（lu）负之这两种生物之间存在的种间关系是 古人错误地认为，蜾蠃只有雄性没有雌性，无法进行交配生产，没有后代；于是捕捉螟蛉当作义子喂养，并不断向螟蛉叫唤说“像我，像我”，叫得时间长了，螟蛉就变成了蜾蠃了，以此传宗接代；这是其本义。在古汉语中，螟蛉即为养子的代称。赢ying螟蛉是鳞翅目的一种青色细小幼虫（螟蛾的幼虫），蜾蠃是一种能够掘土作巢的细腰蜂，是一种寄生蜂，属于细腰蜂科。蜾蠃既有雄性，也有雌性；蜾蠃捕捉螟蛉，用毒刺刺杀使其
21、半死不活，成为长期新鲜而不能活动的食物；然后掘土作巢，雌蜾蠃将卵产在半死的螟蛉身上。之后，封闭穴口。一段时间后，巢中的蜾蠃卵孵化成蛆状幼虫，幼虫以螟蛉为食，后化为蛹，蛹化为带翅的蜾蠃在巢壁开孔飞出七、录屏技术问题1网上视频，能够在线观看，但是不能下载问题2有的教师，不愿意给你PPT问题3制作微课：只讲，谁也学不会；必须得看操作例如：Inspiration概念图软件的制作七、录屏技术解决办法录屏软件超级录屏（要有解压缩软件）七、录屏技术选择录屏的区域七、录屏技术保存位置、视频格式、录制声音七、录屏技术开始录制七、录屏技术配套软件名称：狸窝全能视频转换器作用：切割、合并视频掐头去尾剪切接合七、录屏技术好的软件会声会影谢谢！谢谢！敬请批评指正！敬请批评指正！93
