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专题二：生物学核心概念教学

花匠小妙招
2024-12-31 01:07

专题二：生物学核心概念教学
  第一讲（上）：生物学核心概念教学
刘恩山教授北京师范大学生命科学院
荆林海特级教师北京101中学
0
  第一讲（下）：生物学核心概念教学
刘恩山教授北京师范大学生命科学院
荆林海特级教师北京102中学
0
  第一讲（下）：生物学核心概念教学
刘恩山教授北京师范大学生命科学院
荆林海特级教师北京102中学
0
  第一讲（下）：生物学核心概念教学
刘恩山教授北京师范大学生命科学院
荆林海特级教师北京102中学
0
第二讲（上）：文字版
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各位老师
大家好
我们继续收看
高中生物课程
远程研修项目
那么我们这是第二个专题
关于概念教学的
那么在第一讲里面
我们通过老师的这个访谈
老师们对什么是事实
什么是概念
进行了一下区分
老师们还谈到了
多种有效的概念教学的一些策略
那么在上一讲
结束的时候
我们观看了安军老师的
这个兴奋传导
那么这个教学案例
实际上给我们展示了一个
通过电脑动画
这样一种策略
来进行概念教学
那么在老师访谈过中
有效的概念教学
还有很多很多种策略
那么下面
我们第二讲的研修
围绕着如何有效的进行概念教学
我们通过课堂实例
来看一看
更多的概念教学的策略
好我们接下来看的是
老师通过课堂上
创设情境
层层深入
然后概念的建立
到学生这儿
基本上是一个水到渠成的
这么一个课例
那么这个课例
就是高中生物里面
关于一个染色体组
如何认识染色体组
这样一个概念的教学
好
我们还是来看这个视频
看完视频以后
我们请两位专家
来针对这个视频
再进行一个点评
那么什么是染色体组
什么是染色体组
什么是染色体组呢
这是什么
扑克
扑克牌
上课咱可不打牌
咱们就练习分组
对吧
我这副牌有多少张牌
54
好看着啊
大毛
拿走了啊
小毛拿走了啊
还剩多少张
52
52张
这52张牌
如果我想按花色分组的话
分几组
四组
哪四组
有好多种专业呢
是这四个吧
好
你这一组里头有多少张牌
13
几张
13
13张
13张牌
是这样的吧
那我问大家了
你对这组里的13张牌
有什么特点
从小到大
从小到大
多少个数
13
13个数
还怎么着
不重复
还不重复
说得好
不可能说有俩二没三
是这样的吧
是13个不同的数
是吧
还有什么特点
除了数字还有英文
还有英文
英文也代表着什么
数字
是吧
咱这副牌里头
一共有多少种数字
13种
13种数字
那么你看我这一组里的数字
是不是每一种都有啊
我们同学组分的好
你看
每一组我都是13个不同的数字
而且每一组的数字
都包含了我这副牌里
全部的数字的什么
种类
是这样的吧
好了
现在大家就要
把这52张牌
想象成细胞中的52条染色体
如果这样的话
那一组中的13张牌
就应该代表13条
染色体
是这样的吧
这是13张不同的牌
要是13条染色体
他们的形态大小应该
不一样
那功能也应该
不一样
而你一组中的13张牌
是不是还包含了我这副扑克中
全部的数字种类呀
那要是13条染色体呢
是不也应该包含了我这个细胞
我这个物种
全部的遗传信息
能理解吗
我们于是就把形态功能
各不相同
但是它又包含了
这个物种生长发育
所必须的全部的遗传信息
我们把这样的一套染色体
叫做一个染色体组
这52个数太大了
我要换个小点的
这昆虫爱吃水果
咱把它起名字叫果蝇
看看它的染色体
咱数数
多少条
这是一吧
这儿二
这儿
很小的四
这儿五六
这七八
几条啊
八条
几对呢
四对
好这一条
这一条
他们因此他们俩什么关系呀
这一条
还有两个是特别小的呀
特小的两个
给它找出来
这一个
找几个了
六个了
几对呀
三对了
那么这三对染色体
他就不参与果蝇性别决定的
我们应该叫
常染色体
常染色体
他么你说剩下那对
应该叫什么
性染色体
你说这是什么性的果蝇呢
雌性的
什么性的
雌性的
肯定吗
因为它的性染色体是一样的
是同型的
是吧
好嘛
到了生殖季节
这雌果蝇
要产生生殖细胞了
产生卵细胞了
那产生卵细胞
这里的染色体会将发生什么变化
这个卵细胞里的染色体
将包含了是什么样的染色体呢
同学们摆一摆
卵细胞里头
将会什么样的染色体组成
往前来
咱们把它从哪
谁放到这里头来的呢
卵细胞呢
好摆完了
摆好了
大家一起来看看
对吗他摆的
对
那在生殖细胞中
大家看还剩几条染色体
四条
你说这四条形状大小怎么样
不一样
我们按照结构和
功能相适应的原理
他们的功能应该怎么样
不一样
但是它当初和它是什么关系
同源
要是同源的话
他们携带的遗传信息
是不是应该互补
是同一类性状呢
所以虽然只有四条
但是这四条染色体
就应该包含了
果蝇生长发育过程中
所需要的
也就是说全套的什么
遗传信息
那我们把这样的一套染色体呢
就叫一个染色体组
那么这要是一组的话
大家说这是一组吗
是吗
是
它分的怎么这么好看呢
这个怎么都黄的
那个怎么都是红的呀
那么还有没有别的可能啊
有
那么能不能把这个换个颜色
有可能吗大家说
有
为什么有可能
自由组合
谁自由组合呀
那些染色体
那同源染色体呢
分离
那这个生理过程
发生在什么时候啊
减数分裂
刚才
我们看到的是
北京十一学校
王春易老师的这个
染色体组这样一节课
老师在讲这个染色体组
这个概念之前
他出示了一副扑克牌
把其中的大小王给去掉了
分成了四组
由这儿
引入到老师要讲的染色体组
这么个概念
当然这是其中的一部分
我们一会儿会接着看
这堂课的其他部分
那么二位老师
对这样一个
几分钟的课堂教学的一个视频
做一个点评
王老师这节课
实际上是染色体变异里面
抽出来的一个片段
大约有14分钟左右
咱们现在只看到它的前半部分
就是我在看到这节课的感觉
他对染色体组教学
并不是说把染色体组概念
给学生就完了
他实际上在引出染色体组的时候
就是用一个还类似类比的方法
用扑克牌做类比
然后引出染色体组的概念
但是讲到这儿的时候
并没有算讲完
他又从这个
真实的生物就是果蝇
让学生到黑板上去把雌性果蝇
它产生的配组的情况
然后从这里面
从另一个角度去来描述
染色体组应该是什么样的
所以我觉得他是从不同的角度
不同的层次
来让学生全面的了解染色体组
刚才王老师这一课
还是一个很有代表性的课
因为在高中的教学当中
很多内容都是跟这个内容
都是比较相近的
相关的对
如果说教学策略的选择上来看
王老师选择了最基本的教学策略
就是讲授
他用两个具体的这种手法
扑克牌这个教具使用
实际上它不仅仅是让学生
给学生一个直观的一个展示
实际上他用到了
学生的生活的这种经验
生活的经历
用这种学生熟悉的生活情境
然后类比生物学
一个微观的一个情况
然后让他们对抽象的这个概念
有更好的这种理解
所以这个材料
选择还是花了一些心思的
然后实际上是帮助学生
理解一些抽象的概念
然后后面又用一个
直观的教具
就是用贴画的
在黑板上贴画的
对对对
这是一个就是
我们其实用多年的这样一个教具
但是在这个内容上
蛮贴切的
就是非常实用
非常实用
而且这个教具可以重复使用
花费也不低
但是学生
包括学生亲自上台
跟着一起来摆放
然后让学生参与和讨论
实际的教学效果
能够很好的去完成教学的目标
就是通过刚才的视频
我还发现一个问题
这个王老师
在无论是在介绍扑克牌的时候
还是果蝇的那个
摆这个剪贴画的过程中吧
都强调一个问题
就是其实就是染色组
染色体组的一个核心的本质
主要含有本物种的
全套的遗传信息
对
他说那个扑克牌
你看从1到K13个
黑桃有这13个
红桃还是13个
他强调这样一个东西
实际上是潜移默化的
让孩子对这样一个扑克牌
和真实的一个染色体组之间的
一个类比是吧
一个类比
对
好
接下来我们再看看
紧接着这后面的
王老师怎么进一步的
让学生加深
对这个染色体组概念的这个理念
我们接下来再看这个教学片段
好
这是把它分好了
我们看这染色体组
谁来呢
这个是什么性别的果蝇啊
雄性的
雄性的
那么雄性果蝇
将来他性成熟以后
产生的生殖细胞
我们名字变了
叫精子
那么这里头
又有是什么样的染色体组成呢
赵成上来
给大家摆一摆
还告诉我们可以换
那经这一说
你说这是一个什么呀
染色体组吗
是吗
是
那这是一个染色体组吗
是
是吗
也是
那么好了
那同学们
如果那这是的话
你看看我这个
这还是一个染色体组吗
不是了
怎么就不是了
缺失了
缺失什么了
染色体
缺了是染色体
实际上什么丢了
遗传信息
所以我们说一个染色体组里
包含的遗传信息
是它的全部的呀
我再给他换一换
那这还是吗
不是了
怎么就不是了
重复了
重复了
就意味着我一组当中
一个染色体组当中
那染色体的形态功能
应该怎么样
都不一样
是这样子吧
那染色体组的概念
大家理解了吗
我可以问有几条染色体
还可以问有几对同源染色体
我还可以问有几个染色体组
大家能解答吗
染色体几条
八条
大家可以看
他给你标了号了呀
罗马字母两个2
这两个3
那两个4
这对是什么呀
性染色体
那么问你
同源染色体有几对呢
四对
哪四对呀
二二
三三
四四
还有什么
XY
好
有几个染色体组呢
两个
那我还想问大家
一个染色体组中
有几条染色体呢
四条
哪四条
我就请同学说
哪四条
董凡
给大家说说
用那个数字来表达
哪四条
二三
我写这儿啊
二三三四
四
X
或者是Y
那这里只有Y吗
括号加上四Y
这括号里是二三四 Y
是这样的吧
那这是一个染色体组
是这又是一个染色体组
那果蝇的体系当中
有几个染色体组
两个
大家理解这个重要概念了吗
你说
任何生物都有一对同源染色体
只能分成两组
这就有一个问题
说任何生物是不是
只有两个染色体组
是这样的吧
咱们作为一个问题
来一点点解答他好吗
那大家先看看
我们刚才通过这几个小问题
你对染色体组这个概念
你还有问题吗
有吗
没了
那没了的话
大家再
咱们看看这两个染色体组
你说它们含的遗传信息
是完全相同的
不是
谁那可能有差异啊
性染色体
还是有点差异的
但是它们虽然有差异的话
它们并不是异型的
它们是也会有同源的序列
也会有什么呀
非同源的序列
是这样的吧
如果说我们真是要想测这个果蝇
它所包含了多少遗传信息的话
那我们应该测多少条染色体中
所携带的遗传信息呢
应该测几条呢
四条
哪四条啊
二三四
X
X 二三四
这已经三条了
X
或Y
那要是或Y的话
意味着X和Y还是怎么样的
你说有区别的
没区别
有区别吗
测几条啊
测五条
哪五条
二三四 X
还得有和Y
是这样的吧
那么是不是还有问题啊
那XY咱们倒要说说
X和Y它们俩是不是异型的啊
应该是有同源序列的对不对
是不是还有点非同源序列
是吧
功能和形态上
是不是还有点差异啊
我们看看
对吗
所以要说全部的遗传信息
是不是X和Y
加上那三个常染色体
是不是都得测出来啊
即使这样的话
大家也说
那这也是一组
这也是一组
这两个里头
果蝇生长发育
所必须的遗传信息
是不是这里头有
这里也有
行不行
可以吗
行啊
要行的话
当然下面就是说有几个空
也是刚才的问题
说像果蝇这样
生殖细胞里头有几个染色体组
两个
生殖细胞里头
一个
体细胞的呢
两个
我们把这样的生命体
就叫做二倍体
这样的生命体叫做二倍体
刚才我们看到是王春易老师
染色体组这一课的
另外一段视频
在这里面呢
实际王老师已经
把这个染色体组的概念
跟减数分裂
雌雄配子联系起来了
对
好
荆老师
您谈谈这一段教学
这段教学
他就有用以这个雄性果蝇为例
然后让学生提出来一些问题
就跟雄性果蝇产生配子的过程中
相应的一些问题
比如它有多少个染色体组啊
然后就是这样的一些问题
完了以后
由于这个他选用的是雄性的果蝇
所以雄性的果蝇的配子中
有两种
涉及到了那个X和Y这两种
两种性染色体
这个时候呢
就回到最开始
染色体组概念
不是说是包含了
全套的遗传信息嘛
而这个对于每一个
每一种配子来讲
不管是X型的果蝇的配子
还是Y型的配子
它都是不能
都不能代表是全部的遗传信息
正常的配子
要不X 要不Y
对对对
所以他最后
就给学生提出一个问题嘛
就是如果要测这个果蝇的
基因全序列的话
应该测哪些染色体
等于让学生更加深入的理解
就是染色体组和全套的遗传信息
之间的一个关系
在整个这个过程中
在一起进行这个染色体的
教学过程中
他还利用雄性果蝇的这些图片
然后做了一些相应的一些
小的问题的一些反馈
可以加深对染色体组
概念的一个理解
到最后
咱们这个视频就没有显示出来了
当他进到多倍体
讲到四倍体的时候
实际上他又回过来
回到那个开始的扑克牌上来了
开始的扑克牌那个地方
然后等于回应了
如果要是扑克对于这个
就是扑克牌不是有四种花色嘛
它对应的
就是对于生物来讲
它对应的是类似于四倍体
这样的一个个体
所以就是说那个
扑克牌这样一个情境
又一次用了
多倍体呢了一个回应
等于就前后就呼应在一起
说到刚才的这个案例
我想补充一句
其实这个课的主要的任务
是染色体组
这样一个教学的
知识的这个任务
教学主要是这样一个任务
但是我们可以看到
这个片段当中
老师还注意把像减数分裂
这样的内容和这样的概念跟
建立联系
建立联系
跟这样的这个教学来
很适当的
很融洽的就结合在一起了
我感觉他的这些情景的设置上
非常的自然
然后让学生一步一步
越来越深入
去了解染色体组的概念
而不是说举一个例子
让学生就是知道了
染色体组什么样的
他是从不同的方向
不同的侧面
不同的角度
给学生不同的一些问题
让学生去更加全面的
了解染色体组的概念
在理解这个概念的同时
他还注意建立概念之前的联系
帮助学生形成一个知识框架
我觉得这一点也非常好
所以就感觉他的这个
染色体组的概念的构建
觉得是水到渠成
对
也就是通过染色体组的
概念明确以后
后面再讲染色体组
染色体变异
或者染色体组多倍体
单倍体啊
就很轻松了
对
好
这是我们看到的一个
第二种策略
就是通过情境
然后层层深入
让学生来对概念进行理解
那么在我们的教学过程中
老师还谈到很多种策略
比如说
比如讲到光合作用的时候
老师们更愿意怎么样
选择科学家在研究
光合作用过程中的
一些重要的科学史
来引导我们的课堂教学
好
下面我们是不是
看另外一个课例
光合作用的课例
第一个问题
叶绿体中的色素
与光合作用有没有关系
我们来看一个实验
这个实验早在1913年的时候
是由德国的布尔斯泰克来完成的
布尔斯泰克呢
对叶绿体中的色素
进行了深入的研究
特别是对叶绿素
研究的非常的透彻
他阐明了叶绿素的化学性质
然后就研究了叶绿素与
光合作用的关系
我们来看他所做的实验
找到的一个规律
他发现在光下
叶绿素的含量较高时
二氧化碳转化成糖类的
反应速度也较快
根据这个实验现象
我们可以做一些什么结论呢
得到什么推论呢
回答刚才这个问题
色素和光合作用有没有关系
有关系吗
很明显是有关系
但是有什么关系
这个实验能不能告诉我们
有什么关系
还不能是吧
我们只知道
色素的确和光下
合成有机物的反应是相关的
而且很明显是一个正相关
是吧
但是怎么起作用
并不太清楚
叶绿素它应该在光合作用中
有重要的作用
那如果我们现在
咱们以图解的方式
来把光合作用的过程
表示出来的话
那就可以放心的
把色素放在一个
非常重要的位置上来了
他是可以吸收光能
并且用于合成反应的
光能被叶绿体中的色素吸收
那么接下来的问题就是
这色素吸收来的光能
在光合作用这些反应里面
怎么起作用的
光合作用在合成反应
是简单的一步反应
还是复杂的多步反应呢
很多人都想
它可能是复杂的多步反应
因为这个反应是很难进行的
那如果是复杂的多步反应的话
是不是所有的反应都需要光呢
这就是我们要研究的第二个问题
光在光合作用的过程中
如何起作用
什么反应在光下发生了
是不是所有的反应
都在光下进行
我们再来看相关的实验
这是1937年
英国剑桥大学的希尔
他用离体的叶绿体做实验
我们来看希尔选用的是
离体的叶绿体
这个研究一下就进入到了
细胞器水平上了
他将离体的叶绿体加入到
具有氢受体的水溶液中
来解释一下
什么是氢受体
它是一种化学物质
这种物质是可以和氢结合的
所以就把它称为氢受体
我们来看他给的反应条件
在没有二氧化碳的条件下
给予光照
发现叶绿体有氧放出
得出一个什么结论呢
在光下什么反应进行了
有什么反应进行了呢
来
同学来说一下
什么反应进行了呢
水
由水到氧是吧
那由于没有二氧化碳参与
那这个反应的原料应该是水
水分解产生了氧
那另外
那那个氢哪去了呢
和氢受体结合
氢和氢受体结合以后
形成的这种化学物质
具有很强的还原性
所以我们把它称为还原态氢
那我们也可以说
在光下叶绿体应该是
把水分解成了氧和还原态氢
我们注意到还原态氢的表示方法
是在氢外面加一个中括号
这是光下进行的一个反应
水的分解
我们再来看一下
在光下还有其他反应进行吗
这是1954年的时候
美国的科学家阿尔农
他也用离体的叶绿体做实验
我们来看他怎么做的
他所做的实验一
是在给叶绿体照光的时候发现
向这种反应体系里面供给
ADP磷酸基和氢受体时
体系中就会有ATP等
还原态氢产生
这个实验和希尔实验
有什么不同呢
它接着在光下
还有什么反应可以进行呢
同学们考虑一下
什么反应可以进行呢
考虑一下
来说一下
还有什么反应进行
ADP它要反应的话还需要什么
这个反应是需能的
ADP在有能量输入情况下
就转化成ATP了
原料上是不是还有
还差一个什么呀
磷酸基
需要还有磷酸基
ADP和磷酸基在光下
可以形成ATP
这个反应需能
需要的能量呢是从哪来的
应该是光能
好
另外这个还原态氢
显然是这两个实验
都检测到的一个产物
在光下
叶绿体中生成了ATP和还原态氢
那这样一来呢
我们就把这两个实验得出的结论
综合在一起
同学们来考虑一下
在光下
到底什么反应发生了呢
是几个反应
有什么反应进行
来总结一下呢
同时把这两个结论
再回头都看一下
这是阿尔农实验的结论
这是希尔实验的结论
请一位同学来说一下啊
肖志东来说说
在光下有几个反应发生了
光下有水的分解
有水的光解
非常好请坐
在光下有这样两个反应并列
一是ATP的形成
二是水的光解
ADP和磷酸基
在有能量输入的情况下
形成了ATP
水分解产生了氧
另外产生的氢
和氢受体结合
形成还原态氢
那我们现在
就把这两个重要的反应
也在图解上把它表示出来
由于这两个反应
都需要在光下进行
那我写的时候
就一定要和叶绿体的
色素相关上了
水在光下分解
也可以叫水光解
我们注意到光下进行的反应
生成的产物有这么三个
氧气还原态氢
还有ATP
咱们这种
我们现在研究的
这两个化学反应
没有二氧化碳参与
也没有糖类生成
那二氧化碳转化成糖类的实验
需要不需要光呢
阿尔农也对这个问题展开了研究
我们来开阿尔农的第二个实验
在对叶绿体照光的时候
还发现
只要共计了ATP和还原态氢
即使在黑暗中
叶绿体也可以将
二氧化碳转变成糖
这个反应需光吗
不需要
不需要光
在黑暗条件下都能进行
那在黑暗条件下
这个反应进行的
必要条件是什么呢
必须供给什么呀
必须供给ATP和还原态氢
ATP和还原态氢
是二氧化碳转化成糖的必要条件
那现在我们就要来研究研究
这两种化学物质了
它们有什么重要的作用呢
ATP这种高能磷酸化合物
它在生物体内
应该是直接能源物质
它非常容易生成
在有能量输入的情况下
可以生成
也非常容易分解
分解以后呢
就可以释放出来能量
供应到一些需能反应里面去
那二氧化碳转化成糖
需要ATP
应该是就用到了ATP分解
释放出来的能量
再来看一下还原态氢
还原态氢它最重要的特点
当然就是强的还原性
对吧
刚才我们说了二氧化碳
转化成糖的过程中
是需要能量输入
还需要
应该还需要还原剂的
那正好ATP和还原态氢呢
都满足了这个要求
它们可以参与到二氧化碳
把二氧化碳合成为糖类的
反应里面去
这个也是需要同一个计划的
那这么以来呢
人们对光合作用的认识
就人们都明白的
光合作用
原来它应该是大致分两个阶段的
一个阶段呢
是需要在光下进行
另外一个阶段呢
是不需要光的
那就把必须在光下进行的反应
称为光反应阶段
显然这ATP
ATP以及还原态氢参与的这反应
应该就是二氧化碳
转化成糖的暗反应阶段
刚才我们看到
人大附中闫新霞老师的
光合作用这堂课
其实我们看的这一段
讲的是光合作用的光反应
那么这一段教学视频
两位老师看看它有什么特点
那我先来说一下
反正我
我看了这个严老师这节课以后
感觉耳目一新
实际上他就是把光合作用的
咱们现在看的
只是他讲的光反应这一段
那么他只是
他利用的就是科学史上
生物研究过程中
对光反应的一些
一些现象
首先他是从色素开始提起的
那实际上光合作用
光反应确实在生物
在整个生物界
是非常神奇的一种过程
其实我在给学生讲课的时候
我就跟学生说
其实光合作用神奇在哪
就是普普通通的自然光
它打在水上
假设我给你一碗水
你放在桌面上
就是这个自然光
打在水上
能够把水中的氧打出来
这种现象是不可思议的
那学生在初中的时候
就了解到过水的电解
电解水
但是电解水它需要很多的能量
消耗电能
电能
但是现在就是一个普普通通的
我就跟学生说
如果真要是
光合作用为什么觉得很神奇
就是一碗普通的水
结果自然光打在水上
哗哗哗冒氧气
这不可思议的
但是这种现象
在植物体中就完成了
那么这个在什么情况下
需要叶绿体
然后这里面去引入了
就是色素的一些
一些观念
那么闫老师呢也是
我觉得她也是
给学生一个非常好的一种
觉得这个生物体确实很神奇
她实际上从讲色素的时候
她提到了威尔斯泰德的工作
实际上威尔斯泰德
他研究叶绿素非常的成功
因为由此他获得诺贝尔奖
那么通过那个威尔斯泰德
对叶绿素的研究
那么他里面有些现象
那么让学生通过这些现象的分析
他了解到光合作用
确实是需要色素的
然后她又提到了那个
希尔的反应
那么从这里面
他实际上也是给学生一些
希尔做工作的一些
一些实验现象
而这些实验现象
他肯定通过经过了
他的加工和处理
让学生能够看懂
完了以后
让学生从这些
实验现象里面得出来
其实希尔反应
其实就是一个水的光解的过程
产生了氧气
氧气是怎么来的
然后他又紧接着又说到
阿尔农的工作
阿尔农的实验
实际上就是在光合作用的过程中
也是给
给学生阿尔农做的实验的现象
让学生分析出来
光合作用还可以产生ATP
这就是能量转化的
一个重要的反应的工作
对对
所以我觉得
我也听到过有的老师
对这节课的一个
感觉觉得是不是太难了
但是我看了这节课以后
我的感觉
闫老师对这些
这些素材做了
非常好的处理和加工
能让高中的学生能够接受
而且能够通过这些实验现象
分析出来应该得到的一些
就是他这个水平
能够得到的一些结论
所以我就感觉
确实是老师在设计课的时候
做了很大的
这个花了很大的心思
你像至少收集这些资料
收集这些信息
然后对这些信息和资料
再做一些自己的处理和加工
然后变成学生能够使用
在课上能够使用的
这本身就很不容易
就是说那个重视科学史的
在课堂教学中应用
大家可能都明白
但是有的时候
拿科学史原班的搬过来
肯定学生们接受不了
学生不能接受
这样他进行了一个
比较合理的这个加工
学生能接受
而且这些
这些工作在全
在在等于在植物生理里面
都是非常
经典的
非常经典的工作
我觉得确实我看到光反应这个
这个教学过程
我觉得确实是
挺受启发的
就是说学生理解光合作用之后
这个核心的这个概念
至少他学生知道这是怎么来的
这是一个重要的过程
水光解
怎么光解
这些人们是怎么知道的
至少给学生个
当然不能多深入
但是至少给学生
把这个关于氧气怎么来的
ATP怎么么发现它产生ATP
这个过程
至少学生大致有了一个
比较浅层次的了解
说到了这节课的教学策略呢
我觉得把内容的这个选择
和教学策略的选择
两个结合的比较好
从这节课的内容来说
实际上还是有一定难度的
光合作用的内容
本身是在高中必修模块里边的
一个很核心的一个内容了
然后这个内容
本身有一定难度
但是如果从策略的这个角度来看
像这样的知识
我们如果去直接探究
学生能做的实际上很少很少
没法做
实际上没法做
没法做
它是一个很抽象的这样一个过程
所以显然那样的策略
就不大适合
直接观察
或者是直接去探究
不大适合
然后理解上又比较抽象
所以老师选用了
科学史的这样一个策略
啊正好呢
这一段内容上
在科学史上
又有许多比较经典的
这样的一个故事
所以老师在从内容和策略的考虑上
两者结合起来
选择上
我觉得还是抓的满好的
从这个策略的这个使用上来说
老师做了
刚才说了做了
一些很好的处理加工
和这样一些处理
这样的这种效果
会帮助学生
能够最终更深入的认识
理解光合作用
而且在这样一个基础上
实际上老师还会产生
这个教学会产生另外一个效果
它会帮助学生理解科学是什么
这个也是我们重要的教学目的
就是利用这些科学史
不断的探究的过程
科学的这样的一个特征
最基本的特征
其实这么一个
对人类多年的这样一个奥秘
他不是一下子一个人就解决了
是不断解决的
这个前人不断的为后人
这个提供一个一个台阶垫上去
然后不断的去深入认识
这样一个生命的这样一个过程
解释这样的一个现象
所以他在这样一个
生物学史的科学史的
这样一个交代当中
也让一定程度上
去帮助理解科学的
一些本质和这样一些特点
这也是我们所期待的
所以在这个教学目标的实现上
既有科学概念
又能够帮助学生去理解生物学
理解科学的一些特征
我觉得这个也是
这个课可以实现的
好
这是闫老师的光反应这么一段
那么暗反应
其实更是一系列的生物化学反应
里面更有更多的一些奥秘
那么这块
我们看看闫老师怎么进行的
我们接着往下看这个
这堂课的教学视频
那么现在这个结果一出来
非常的振奋人心
那我们就想了
那在实验室里面
是不是我提供了ATP
然后再提供还原态氢
往这个反应体系里面
充点二氧化碳
我们就可以造有机物了
我可以在实验室里面
制造粮食了是吧
在实验里制造粮食
这多么诱人呐
有这么简单吗
实际上在实验室还进行不了
那也就是说
叶绿体内部
除了通过光反应阶段
合成ATP和还原态氢之外
叶绿体内部还有把二氧化碳
转化成糖类这个反应
必不可少的一些条件
那比如说的
咱们刚才也说
一说这个反应
就是一步和多步
大家都会想可能是多步反应
那如果是多步反应的话
每步反应要进行
都需要特定霉催化的
是吧
那这应该是叶绿体
可以提供的条件
好
那现在咱们是不是
问题就出来了
将二氧化碳合成为
有机物的反应
究竟是如何进行的呢
对于这个问题
给出明确答问的
是美国的卡尔文
那我们来看一下
卡尔文的实验
从1946年开始
经历了十多年的时间
美国的卡尔文和他的同事
研究了小球藻等植物
进行光合作用的时候
二氧化碳转化成糖类的路线
卡尔文这么想
二氧化碳到糖类
是应该是复杂的多步反应
这草图我们就换一个颜色笔来写
是多步反应
因为二氧化碳的化学性质
非常的稳定
是不容易被还原的
那不容易被还原的话
应该是二氧化碳的碳
先进入到一种
先进入到一种有机物中去
比如说是X
进入到这个有机物中去之后
这个有机物
再参与到一些还原反应中
那他就把进入有机物这个过程
实际上就是固定了
然后之后再有还原过程
比如这个还原过程
也有可能很复杂
要一步一步
经过很多的中间步骤
有很多中间产物的出现
最终形成了糖类
他推测是这样的一个路线
但是在叶绿体里面
这么多各种物质都是存在的
如果有这么多中间步骤
这么多中间产物的话
都在叶绿体中存在
他怎么样能看到这个步骤呢
怎么样展开研究呢
他必须使用什么方法
才能把这条路线
清晰的给揭示出来呢
得用什么技术啊
同位素标记技术
由于碳是组成有机物的基础元素
所以卡尔文
选择了标记碳
他就使用碳14来标记二氧化碳
然后接下来去研究这个放射性
出现在那些化合物中
这样推出一条反应路线
他的这个思路非常的好
那也就是说
除了这个同位素标记技术以外
他那这个实验要进行
还必须有分子鉴定技术
好我们来看一下他的实验
向反应体系中充入一定量的碳14
标记的二氧化碳
光照30秒以后检测反应
卡尔文是在
现在是要对
碳反应阶段中的反应进行一个
他干吗还要给光照呢
这个反应不是不需要光吗
它需要ATP和还原态氢是
那这个还原态氢应该是
光反应阶段的产物
是吧
好
那我们再来看
在他充入放射性标记的
二氧化碳的时候
那之前这些反应实际上也在进行
那他检测的实际上是
新生成的物质
是吧
判断新生成的物质中
哪种物质有放射性
我们来看一下实验结果
他检测到了多种
带碳14标记的化合物
那这个路线是什么样的呢
什么样的
不知道是吧
多种
谁知道哪个先生成
哪个后生成的呀
30秒的时间
虽然是比较短
显然对于光合作用的反应来讲
已经太长了
那怎么办呢
缩短光照时间
那在这个反应路线里面
最最重要的是那第一个产物
是吧
我们必须先把第一个产物找出来
然后才好说后面的
那就缩短时间
将光照时间逐渐的缩短到
几分之一秒的时候
他发现95％的放射性
出现在在了一种三碳化合物中
二氧化碳参与形成的
第一种化合物是什么呢
三碳化合物
固定二氧化碳形成的第一个产物
是三碳化合物
那之后又会形成什么产物呢
那现在就需要把这个时间
再给放的长一些
在五秒钟的光照以后
卡尔文他们同时检测到了
含有放射性的
五碳化合物和六碳糖
根据这一点
我们来看一下
放射性出现的先后顺序是什么
碳原子的转移路径又是什么呢
该怎么指示这个路径呢
怎么指示这个路径呢
可以得出什么结论
说一下
在那个二氧化碳转化为糖的过程
先转化为三碳化合物
然后呢
再转化成五碳化合物
再转化成五碳化合物和六碳糖
这是同时形成的
是吧
对
好请坐
那我们就以这个式子
来表示这些物质之间的转化关系
这样的关系
当然在最后
卡尔文他们也还检测到了
最终的光合作用的产物
像一些蔗糖啊
淀粉啊
这些也都检测到了
那检测到这些产物之后
这个卡尔文呢
就试着来从化学的角度上
来对这些物质之间的
转化关系进行解释
有一些
是比较好解释的
比如说我们来看
三碳化合物再进行反应的话
生成了六碳化合物
这是六碳糖
它是单糖
那由单糖到二糖
最后所有反应都可以形成了
再到多糖也是比较容易进行的
这样就很好解释了
那在这些反应里面
最最重要的反应
应该说是二氧化碳参与形成
三碳化合物的这个反应
这个反应如果不进行
整个反应都进行不下去
所以卡尔文他们特别想
这个过程能解释清楚
那二氧化碳是怎么形成
三碳化合物的呢
卡尔文呢
对这个三碳化合物
进行了细致的分析
他发现当这个反应体系里面
充入碳14标记的
二氧化碳的时候
形成的三碳化合物里面
只有一个原子有放射性
另外两个原子没有放射性
发生什么问题呢
二氧化碳仅仅为这个三碳化合物
提供了一个碳原子
那另外两个碳原子哪来的呢
肯定是其他物质了
是吧
那也就是说这个反应
要是进行的话
还需要有其他物质的参与
这种物质的作用非常的重要
那卡尔文他们自然而然的想到
它提供两个碳
那它应该是一种二碳元素
那接下来就开始了寻找
二碳化合物的过程
做了很多的实验
来找这个二碳化合物
找来找去
找来找去
就找不见
找不见这二碳化合物
那这三碳化合物是哪来的呢
这研究一下子进行不下去了
推行不下去了
那卡尔文他们
接着又做了很多的实验
来进行研究
他发现在检测的过程中
虽然找不到那二碳化合物
但是这个说不清楚
它到底有什么作用的
五碳化合物
一而再再而三的出现在
检测的结果里面
那这三碳化合物和
五碳化合物之间
到底有什么关系呢
我们来看这个实验
卡尔文和他的同事们
在实验过程中发现
在有光照和二氧化碳
供应的情况下
三碳化合物和五碳化合物的浓度
很快达到饱和
并且保持稳定
但是当改变其中一个实验条件后
二者的浓度
迅速出现了规律性的变化
怎么变化呢
平常他供应的时候
三碳化合物的浓度急剧降低
五碳化合物的浓度呢
急剧升高
而停止光照的时候
三碳化合物的浓度急剧升高
五碳化合物的浓度急剧降低
三碳化合物和五碳化合物之间
到底是个什么关系呢
是个什么关系呢
有同学好像明白了
还有的同学不吭气
就是不太明白
那咱们可以相互交流一下
来探讨探讨
到底它之间是个什么关系
现在我请同学
来谈一下自己的想法
你怎么分析这个实验现象
我们现在来把这个内容理一下
那二氧化碳
我们现在通过实验
可以得到的定论
就可以用
我就用白色粉笔来表示
这个和二氧化碳
生成三碳化合物的
应该是什么物质
就是五碳化合物
是吧
难怪他们找不到二碳化合物
实际上是五碳化合物
由于这三碳化合物的变化
它和光照也有关系
那这样呢
我把这个三碳化合物换一个位置
写到这来
刚才黄毅家同学说的很好
五碳和二碳反应的话
五碳化合物和二氧化碳反应的话
应该是生成
生成两分子的三碳化合物
这个过程是固定的
三碳化合物生成
五碳化合物的反应呢
是需要光反应提供的ATP
还原态氢的
那这应该是还原
当然这个反应
实际上最终还应该是
由三碳还可以生成六碳糖
还可以生成其他的那些糖类
那我们现在
还以这个式子
还是以糖类的这个公式
来表示这个过程
这个是还原过程
反应是需要多种霉参加催化的
这就是暗反应的
暗反应阶段进行的反应
和原来是一个循环
这个循环呢
被称为是卡尔文循环
这就是暗反应阶段进行的反应
那这样一来
光反应阶段的反应和
暗反应阶段的反应
我们都研究完了
它们都在叶绿体内进行
刚才呢
我们看到是闫老师
光合作用这节课里
关于暗反应这样一个片段
那么在这个片段里
其实就是生理学的
就是卡尔文循环
那么这个对高中学生来说
应该说还是很有难度的
那么这样一个东西
闫老师通过这样一个教学
咱们两位老师来点评一下
看看有什么特点
看了闫老师这个
对于暗反应的这个
这部分的教学
也是启发特别多
首先卡尔文循环是一个
非常复杂的过程
有固定还原
然后还有一个碳五的再生的过程
本身在讲这个内容的时候
就是闫老师
她还是比较真实的再现了
卡尔文和他的研究小组
研究暗反应的这个过程
但是如果是再现的话
有一个特别大的问题就是
这里面涉及到很多生物化学
方面的内容
但是闫老师很巧妙的
把那些分子都设为X啊
Y跳过去了
未知的
对我觉得非常巧妙
这个这是一个
然后还有就是
刚才说闫老师
他在等于是再现了卡尔文
他研究暗反应的这个具体的过程
对吧
那么里面就涉及到
关于寻找碳二的问题
二碳化合物
对碳二的问题
然后还涉及到
有关于就是咱们检测的问题
碳那个放射性
放射性同位素的识别技术
然后关于
那实验材料的小球藻的问题
不光是有这个知识
而且还有一些实验方法
方面的一些内容
这是我感觉第二个
然后第三个
就是感觉她的板书
很多的老师在上
光合作用的时候呢
就往往是用
是用PPT
而且现在
像光合作用的光反应
暗反应的过程
有非常完备的就是动画的演示
也非常的简捷
也非常的清晰
但是严格老师呢
她没有选择这个
就相对传统的
粉笔黑板
但是感觉效果非常好
从他讲色素
一直到完成这个暗反应
整个我觉得她的板书
是肯定经过特别精心的设计
每一个词放在哪个位置
然后最后串在一起
形成完整的一张图
从这里可以看到
闫老师下的这个苦心
真是收到了很好的效果
如果真要是说用电脑
演示这个过程的话
当然是可以的
但是通过他这样一个板书
因为现在有很多的
一个情况就是板书
学生一般都是作为挺重要的
他要记在笔记本上的
但是对于PPT上的一些内容
和FLASH上面的一些内容
学生可能一看就过去了
他不会留下很深的印象
所以我觉着闫老师整个
等于我看完了光反应
然后看完了暗反应以后
就是一个挺突出的感觉
就是他的板书设计
非常的好
就是这样的板书设计
也是为学生理解
这光合作用的一个概念
而且你看就是他也注意到了
就是在卡尔文研究
暗反应过程的时候
她用不同颜色的笔来表示
然后当要呈现一个
就是高二的学生
要掌握的内容的时候
她又把这些颜
换成了白颜色的粉笔
和原来光反应的过程连在一起
然后反正我觉得
整个这板书设计
处处体现了闫老师的用心
我觉得挺不容易的
好
刘老师您看看这一段
这一段讲的是暗反应
对对
讲的暗反应
其实也是满有难度的
但是老师仍然采取了
利用科学史的这种教学策略
让学生在一个比较短的时间里面
十几分钟的时间里面
让他再次经历了科学家研究
科学家探索的这样一个历程
但是这个历程
会在这一段时间里
变得非常的浓缩
老师把科学家们做的
一些主要的工作
他们研究的一些主要的事实
呈现出来
那么学生要做的工作
是用这些事实去试图寻找结论
就是用证据来寻求结论的
这样一个过程
而这个过程中
必须有严密的这种推理
所以从这样一个策略的这种使用
他所达到的效果来讲
实际上是给学生一种
让他们去知道
科学家是怎么样思考问题的
交给学生科学思维的
这样一种方法
实际上在这里
在传授这个知识的过程中
他还有这样的教学的这种效果
这是非常重要的
另外在这里边
我们可以看到他是
没有特别的突出
但是实际上在一定程度上
会对学生一个影响
那么就是让学生要注意到
就是在科学研究当中
技术所扮演的这种作用
角色
扮演的这种作用
因为暗反应
整个光合作用
包括暗反应在内
对于人们来说
一开始是一个黑箱的
这样一个过程
光照二氧化碳
知道这些外部的条件
然后最后出来
出来就是糖出来了
整个过程中间相当于是一个黑箱
里面所有的过程
人们对它一无所知
那么在这样一种黑箱的情况
人们不可能去看到它
怎么样利用技术
来解决这样的一个科学的问题
实际上这个给学生
在这一段的科学史这种讲授
这一段知识的这个传授的
这个过程中
教交给他科学的方法
告诉学生科学和技术之间的
之间的相互作用和关系
我觉得这一点
在这里面也是体现的
虽然他没有直说
但是我觉得可以达到这样的效果
也是值得我们注意的
然后整个的思路设计的比较流畅
又把这样一种比较流畅的
这种设计思路
体现在板书的设计上
所以正像刚才荆老师说的
我非常同意荆老师的这个观点
在这样一个内容上边
这种板书的这种方式的这种选择
选择的非常好
甚至让人们感觉到
有点不可替代
所以整个这个设计的思路
和让学生了解这个思路
把它变成一种可视化这种东西
然后不断的这种思路
从左到右
不断的来深入展示这样一些内容
让学生了解整个这个课的一个
基本的框架和它的思路
都是有很大的帮助
我刚才看这个视频
我有一个感触特别好的
他这里面其实是带着学生一起
根据卡尔文的实验在做假设
你比如说他发现了
这个三碳化合物
二氧化碳进去的是含一个碳的
那么怎么形成三碳化合物呢
很自然的就想到了
一个二氧化碳
一个碳加两个碳变三个碳嘛
这其实就是一种假设
那我按照这个假设
我要设计实验
我必须找到证据支持我的假设
这个证据是什么
我能不能找到二碳化合物
卡尔文找半天没找着
这其实就是把这个假设怎么样
排除了
又接着继续寻找新的假设
最后我们找到是五碳和
二氧化碳在一起起的作用
形成三碳化合物
所以我觉得这一点
也特别难能可贵
科学方法
再有一点
我就说到这个
这一点上我觉得
很多老师会跳过这一段
就是他把成功的那些
一一道出啊
但是这一段加上
是非常重要的一段
要告诉学生
今天我们看到所有的这些结果了
把所有的牌都亮开了
把黑箱打开的时候
你看起来很容易
但是在这个摸索这个过程中
实际上经历了一段
非常痛苦的这样一个过程
人们遇到了很多困难
一次一次在推翻自己的想法
尝试错误
尝试这种错误
推翻错误
然后最终才找到这个
最终可以通向光明的那一条路
所以这一段可以让学生了解
什么是科学
我觉得还是有帮助
好
我们休息一会儿
一会儿咱们再看几个课例
好好
关于概念教学其他的策略