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我說課的題目是人教版第四章第二節“種群數量的變化”本課是在學生了解了種群數量特征的基礎上,進一步介入數學知識,用建立數學模型的方法描述,解釋和預測種群數量的變化,建立數學模型對于幫助學生理解自然事物的數量特征和數量變化規律具有重要意義(能力方面)。
高二學生已經具備了相對較強的探究分析,解決問題的能力,具有一定的生物科學素養。從知識方面來說初步具備了與數學模型相關的數學知識儲備,學生的生活體驗也足以理解種群數量變化。所以,這堂課的學習,學生自己將種群數量變化的生物學問題歸結成為數學問題,進而嘗試應用建模成果去解決身邊的問題。
二、教學目標分析
根據我對課標的理解從知識,能力,情感態度與價值觀三個維度制定了教學目標,解釋種群的數量變動。
知識目標:嘗試建立數學模型,解釋種群的數量變動。
能力目標:能夠正確使用顯微鏡,血球計數器對酵母計數;嘗試利用數學模型解釋當地的環境問題;
情感態度與價值觀:關注人類活動對種群數量變化的影響,形成可持續發展的觀念。
重點和難點:
重點:嘗試建構種群增長的數學模型,并據此解釋種群數量的變化。
難點:建構種群增長的數學模型。
三、教學過程分析
(一)教法與學法
教法:為了突出重點,突破難點。我采用了“三疑三探”的授課模式來完成所定的三維目標,同時采用多媒體教學為輔的手段。充分調動學生以自主學習為主,培養學生交流,合作能力,提出問題,發現問題和解決問題的能力。
學法:自學、合作、探究
(二)教學過程
設疑自探:
首先教師創設問題情境,激發學生學習興趣,學生在課前以預習題案為依據進行預習,總結自探提綱,教師歸納、總結自探提綱,并給有貢獻的小組加分并鼓勵,此節歸納自探提綱4點:
1。說明建構種群增長模型的方法,及其步驟?
2。種群的數量是怎樣變化的?
3。什么是環境容納量?
4。影響種群數量變化的因素有哪些?
解疑合探:
在完成設疑自探的基礎上,各小組學生圍繞自探提綱,進行解疑合探,在學科組長的安排下有序盡心,對難點進行探討整理,達成共識并進行展示,展示結束后,按分工逐題進行評價,教師強調補充,歸納,教師利用評分榜計分,尤其對提出不同見解的其他學生要雙倍加分。經過此過程基本完成教材中主干知識(完成“J”、“S”型曲線及相關知識)
質疑再探:
給予學生反思時間。啟發學生提出更有價值的問題,我采用了學生直接質疑,全班學生爭相解答,對解決不了的問題教師直接解答,或引導學生課下帶著興趣探究。
運用拓展:
為了檢驗教學效果,鞏固知識,我結合本節重點、難點和易混點等知識內容出示背景材料引導學生遍題,在此環節中對及時編題,搶答者加分鼓勵。
四、全課總結:
學科組長對此節課進行評價,評價出本節課的展示之星,評價之星,質疑之星及諾貝爾小組。
一、說題教學在高三物理習題課中的實施
1.說命題意圖
在學生認真仔細審題后,應該快速地判斷出該題的考點和難點。經過不斷地說命題意圖,學生的知識結構和知識系統將會得到不斷完善。例如,曾經解決過這么一個問題:
例1.(2014?溫州一模)兩個質量為m1的小球套在豎直放置的光滑支架上,支架的夾角為120°,如下圖所示,用輕繩將兩球與質量為m2的小球連接,繩與桿構成一個菱形,則m1∶m2為( )
當時讓學生來說題,學生的第一反應是考受力分析,不能真正理解到位命題人意圖、考點所在,不能把知識系統化。只有讓學生不斷說命題意圖,才細化到物體的平衡問題和整體法和隔離法的應用。
2.說物理模型、物理情景和物理過程
建立物理模型是物理學習過程中的難點。學生在說物理模型、物理情景和物理過程分析中會犯種種錯誤,教師要及時地幫助學生認識到自己出錯的原因,幫助學生深入地理解對應的知識,幫助學生構建更加合理和細致的物理知識結構。例如,曾經解決過這么一個問題:
例2.如下圖所示,用半徑為0.4 m的電動滾輪在長薄鐵板上表面壓軋一道淺槽.薄鐵板的長為2.8 m,質量為10 kg。已知滾輪與鐵板、鐵板與工作臺面間的動摩擦因數分別為0.3和0.1。鐵板從一端放入工作臺的滾輪下,工作時滾輪對鐵板產生恒定的豎直向下的壓力為100 N,在滾輪的摩擦作用下鐵板由靜止向前運動并被壓軋出一淺槽。已知滾輪轉動的角速度恒為5 rad/s,g取10 m/s2。
(1)通過分析計算,說明鐵板將如何運動。
(2)加工一塊鐵板需要多少時間?
(3)加工一塊鐵板電動機要消耗多少電能?(不考慮電動機自身的能耗)
學生當時對第一問“物體如何運動”的后半部分無法進行有依據的判斷,經點撥,學生才意識到問題是出在自己對摩擦力的認識不夠深入和透徹上,筆者就以此為契機,幫助學生搭建更加合理的摩擦力體系,讓學生的受力分析更加清晰可見。
3.說解題方法、解題思路和解題過程
當已經清晰物理情境和物理過程的基礎上,接下來我們的任務是說要用哪個知識體系去解決這類問題。用我們的知識進行判斷能否用這些知識來解決,以及可以預見在解決的過程中我們將會遇到哪些問題。而預見的這些問題,我們又將如何處理。同時可以讓更多的學生進行發散思維,尋找更多的解題方法。
4.說解題的心得體會
說解題的心得體會也就是要求學生對相關的知識和問題進行總結。學生在對同一類型題目的解題的基礎上總結出這類問題的人體上的解題方案,這將增加學生解題的經驗值。
5.教師綜合點評并引導學生對習題進行適當的改編
教師可以根據學生剛才講的問題和暴露出的問題加以總結,幫助學生填補知識的空缺和不足。
二、在說題教學中應注意的問題
1.注意例題的選擇
例題的選擇不能是偏題、怪題,應該選擇具有型代表的題目,且難度要控制恰當。
2.注意調動學生的積極性
學生的個體是存在很大的差異,教師要尊重學生,平等地對待學生。本著“難度差異、發展差異”的思想,讓所有的學生都融入課堂、參與課堂。
3.注意鼓勵學生的學習
關鍵詞:學科教學知識(PCK);孟德爾遺傳定律;遺傳因子的發現
中圖分類號:G633.91 文獻標識碼:A 文章編號:1009-010X(2013)02-0069-04
一、問題提出
斯坦福大學教授舒爾曼(LeeS.Schulman)在1985年的美國教育研究委員會例會上提交的一份研究報告,首次提出了PCK(pedagogical content knowledge)的概念。該報告于次年在美國教育研究協會會刊《教育研究者》上正式發表。此后,國外一些學者對該概念的內涵與意義進行了跟進和探討,論述較多,但歧見猶存。
PCK在國內被翻譯為“學科教學知識”或“學科內容教學化知識”。我國教育界近些年對這一概念給予了關注和重視,文獻檢索發現:PCK出現的頻率正在逐年攀升,已經由早期的一般性評介轉為學科化應用。但生物教育研究文獻鮮有涉及,有關中學生物學科PCK的文獻檢索結果為零。
早在1972年,學者Aspy和Silverman在一項研究中發現,教師的課堂教學行為與教師擁有的教育學、心理學知識之間沒有明顯的相關性。此后的1974年,另兩位學者Dunkin和 Biddle則對教師的學科知識與學生成績之間的關系進行了研究,結果表明,教師的學科知識與學生成績不存在統計學上的相關性[1] 。也就是說,對生物教師而言,教師對生物科學專業知識掌握的多少也與學生學習成績之間沒有直接關系。
學科教學知識的基本內涵或核心價值就在于“基于學生立場,實現知識轉化”。具體到生物學科,那就是教師要善于將生物科學的學科邏輯轉化為學生學習的心理邏輯。生物教師的PCK不是單一的生物科學專業知識,也不是跨越學科的一般教學法知識,而是二者的有機融合??梢哉f,生物教師的PCK是生物教師獨有的和使教學最有效的知識,也是區別生物教學專家與生物學科專家、專家教師與新手教師的知識。因此,從PCK的角度來研究生物教師和生物教學,對促進教師專業發展和提升教學的有效性具有重要的現實意義。
二、研究方法
采用文獻分析法,并輔以訪談法。主要運用一定的分析框架對生物教師及其教學設計文本、PPT課件和視頻課錄像進行質的研究。同時,對其中一些資料不全者追加訪談。
(一)文獻來源
采用專家教師案例。這些案例來自于一些專家型教師有關“孟德爾遺傳定律”話題的文字或視頻資料。這些專家教師都具有高中生物學科的中學高級教師職稱,教齡超過15年,均為地市級以上學科帶頭人或骨干教師。
本研究所采信的案例具體包括:①北京柳老師的《高中生物“遺傳的基本規律”教學研究》,載于“廣東省2011年普通高中教師職務培訓”培訓平臺;②廣州市朱教師、佛山市李教師和江門市劉老師的《遺傳因子的發現》的說課稿、教學設計或課堂教學現場。
(二)分析框架
舒爾曼理論的繼承者格羅斯曼(P.L.Grossman)在1990年對PCK的內涵進行了操作性解釋,認為教師的PCK由4部分組成:①關于一門學科的統領性觀點(關于學科性質的知識和最有學習價值的知識);②關于學生對某一課題理解和誤解的知識;③關于課程和教材的知識(特定學習內容在橫向和縱向上的組織和結構的知識);④特定主題教學策略和表征的知識[2]。同時,William R.Veal和James G.Makinster將PCK劃分為普通、學科和話題3種基本類型,并對話題PCK的內涵進行了進一步闡釋。
綜合前人的內涵分析,本研究將孟德爾遺傳定律話題PCK內涵確定為五個維度:①本話題的教育價值;②本話題的核心內容及其聯系;③本話題的任務和目標;④本話題的前概念和學習困難;⑤本話題的教學策略。
本研究就是借鑒上述分類框架,結合文獻和案例研究,對人教版高中生物課程中的“孟德爾遺傳定律”話題進行PCK內涵分析。
三、研究結果
本話題在人教版教科書中的課題名稱為《遺傳因子的發現》,屬于必修二《遺傳與進化》的第1章(開篇章節),為4~5課時。這里從上述五個維度,對孟德爾遺傳定律話題呈示PCK分析結果。
(一)孟德爾遺傳定律話題的教育價值
首先,本話題包含較多專業名詞術語,可以為后續學習奠定知識基礎。
本話題涉及一些重要的遺傳學基本概念,包括遺傳因子、性狀、相對性狀、顯性性狀、隱性性狀、性狀分離、自由組合、雜交、自交、測交、正交、反交、純合子、雜合子、基因型、表現型、完全顯性、不完全顯性等,還包括遺傳圖譜和遺傳實驗分析圖解等。所以,本話題建立的概念體系能夠為后面學習摩爾根實驗和伴性遺傳提供知識基礎和認知支架。
其二,本話題包含重要的科學探究方法,有助于培養學生的科學思維。
孟德爾運用“假說-演繹法”,發現了生物遺傳的基本規律。孟德爾所采取的是一種完全不同于達爾文博物學模式的“實驗生物科學模式”,從科學假設出發,用科學實驗來檢驗假設,用數學方法來顯示、分析和預測實驗結果。
孟德爾在觀察和分析基礎上提出問題,再通過推理和想像提出解釋問題的假說,根據假說進行演繹推理,再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符,就證明假說是正確的,反之,則說明假說是錯誤的。這就是“假說-演繹法”。
此外,本話題還涉及到單因子實驗(一對相對性狀的雜交實驗)和多因子實驗(兩對相對性狀的雜交實驗)等科學實驗方法,特別是用自由組合定律的研究來滲透多因子實驗的思想,在高中生物課程中具有重要價值。
其三,本話題包含重要的科學史料,有助于對學生進行科學品質的培養。
《遺傳與進化》模塊教科書是以人類對基因的本質、功能及其現代應用的研究歷程為主線展開的。孟德爾的工作屬于開創性的,了解孟德爾所處的年代以及當時的研究背景,能夠更深刻地體會孟德爾遺傳定律的重要價值。
教科書基本按照人類認識發展的歷史進程來安排,從孟德爾到摩爾根再到沃森和克里克等。這樣既展示科學的過程與方法,又體現個體水平、細胞水平、分子水平的遺傳學知識的內在邏輯聯系;既能引導學生不斷提出問題,分析和解決問題,嘗試像科學家那樣進行解釋和推理,又能從眾多科學家表現出的科學精神、科學態度等優秀品質中獲得感悟。
4位教師的內涵分析均涉及上述3個方面的內容,但清晰程度有所不同,其中1位教師的分析具體而全面。
(二)孟德爾遺傳定律話題的內容及其聯系
一是關于本話題的內容及其內部結構。
本話題以孟德爾發現遺傳因子為主線。孟德爾遺傳定律包括基因的分離定律和自由組合定律,前者研究的對象是一對相對性狀的遺傳規律,是后者的基礎;后者是研究兩對及多對相對性狀的基因在不同對的同源染色體上的遺傳規律,是前者的延伸和發展。其內容和結構圖解如下:
圖1 本話題的內容及其聯系(柳忠烈,2011)
二是關于本話題與前后話題的外部聯系。
前面學習過的細胞結構和有絲分裂等內容是本話題的細胞學基礎。同時,本話題有關遺傳因子在親子代之間傳遞規律,有助于學生按照人類認知發展過程,來進一步從細胞水平和分子水平學習遺傳規律,即教科書的第2章《基因和染色體的關系》和第3章《基因的本質》?;虻姆蛛x規律是學習自由組合規律、摩爾根實驗和伴性遺傳的重要基礎,自由組合規律則是學習生物變異和遺傳育種的重要基礎。
本話題的內容是學習后續話題的基礎,后續話題的內容則是對本話題的拓展和深化。教科書對《遺傳與進化》模塊內容的定位,是力求讓學生從基因水平來理解生物的遺傳和進化。隨著人們對遺傳和進化的認識深入到基因水平,遺傳從本質上說是基因的代代相傳,可遺傳的變異從本質上說是生物體基因組成的變化,進化過程中物種的形成從本質上說是種群基因頻率在自然選擇作用下的定向改變。
4位教師的內涵分析均涉及上述2個方面,其中2位教師對第二部分的分析略顯不夠全面和具體。
(三)孟德爾遺傳定律話題的任務和目標
課標在本話題的具體內容標準包括“分析孟德爾遺傳實驗的科學方法”和“闡明基因的分離規律和自由組合規律”,活動建議為“模擬植物或動物性狀分離的雜交實驗”。 結合教材內容和學生實際,我們可以將上述課程目標轉化和細化為如下教學目標:
知識目標:簡述豌豆作為遺傳實驗材料的特點;簡述孟德爾一對和兩對相對性狀的豌豆雜交實驗過程;簡述孟德爾的科學假設及演繹推理,演繹結果的驗證過程及結論的獲得過程;闡明分離定律和自由組合定律的基本要點;運用分離定律和自由組合定律解釋一些遺傳現象。
能力目標:模仿母本去雄、套袋隔離和人工輔助授粉等雜交操作過程;學會用概率學知識分析實驗結果及對未知結果進行預測;學會用假說-演繹法進行生物學問題的研究;能夠運用測交原理設計實驗驗證顯性個體的基因組成;學會用規范的遺傳圖解對遺傳現象進行合理的解釋;學會用孟德爾定律解決遺傳育種和醫學實踐中的一些問題;學會利用孟德爾定律設計遺傳學實驗方案。
情感態度價值觀目標:通過孟德爾等科學家的生平事跡,認同科學家嚴謹、創新、質疑等科學品質;感悟孟德爾成功的原因及杰出的貢獻;體驗實驗材料選擇、數據分析對生物學研究的重要意義。
在上述目標中,教學重點應放在以下幾個方面:孟德爾實驗現象的分析、假說的提出、假說的演繹、假說的驗證及結論的獲得;學會用孟德爾定律解決遺傳育種和醫學實踐中的一些問題,設計遺傳學實驗方案。
4位教師對知識目標的設計和重點目標的確認基本相同,但對能力目標和情感態度價值觀目標的設計則表現出明顯的差異。同時,有3位教師對教學目標的表述存在明顯缺陷,包括3個維度的區分、目標層次的把握和行為動詞的使用都有不足。
(四)孟德爾遺傳定律話題的前概念及學習困難
學生已具有的基礎:日常積累的有關生物性狀和性狀分離現象等生活經驗,初中生物所學有關分離規律等初步的遺傳學知識,高中生物所學有關細胞結構和細胞分裂等細胞學知識。
學生學習難點主要包括:孟德爾實驗現象的分析、假說的提出和演繹、假說的驗證及結論的推導;用概率學知識分析實驗結果及對未知結果進行預測;用假說-演繹法進行生物學問題的研究。
下面是關于學習中存在的常見問題及其教學建議:
一是概念繁雜導致難以準確把握,進而影響對遺傳定律的理解和應用。
概念多,且是第一次接觸,容易混淆。建議將這些概念的學習放在孟德爾實驗過程的學習中進行,同時注意進行比較,通過對比幫助學生理清概念之間的區別與聯系。
二是不善于用概率的思想指導實驗分析和問題解決。
孟德爾定律是統計學的定律,是概率的定律。因而概率思想必須滲透到教學中,幫助學生用概率的思想去理解和應用孟德爾定律。拋硬幣及其相關概率的計算是學習的必要基礎,同時應注意反復滲透和講練結合,要不斷地在實驗分析和問題解決的過程中強化概率思想。
三是遺傳學知識的綜合應用能力欠佳,常常影響對新情境問題的解決。
對于缺乏遺傳學背景知識的學生來講,遺傳學始終是比較抽象的內容,遺傳學知識的應用始終是教學中的難點。分析和解釋某些遺傳學現象是孟德爾定律學習的拓展和延伸,認識和解決問題的基礎就在于孟德爾定律的教學。一方面,教師應注意帶領學生沿著科學家思維的軌跡來分析和思考問題;另一方面,學生缺少遺傳育種方面的感性經驗,教學可以逐步由簡單到復雜滲透遺傳學實驗設計和遺傳育種方面的應用。
四是思維訓練的缺失,導致對“假設-演繹法”的理解和應用難以深入。
學生不善于運用“假設-演繹”的思想來演繹孟德爾實驗的研究過程和指導實驗的設計。為解釋植物雜交試驗現象,孟德爾提出了一系列天才般的假說。而這些假說又很好地解釋了3∶l和9∶3∶3∶1的實驗結果。測交后代的表現型及其比例真實地反映出子一代產生的配子種類及其比例,根據子一代的配子型必然地可以推導其遺傳組成,揭示這個奧秘對演繹推理的論證過程起到畫龍點睛的作用。孟德爾的這一系列假說現在已被科學實驗證明是完全正確的。
五是對孟德爾定律的理解深度不夠,面對某些遺傳特例時常常不知所措。
高考中越來越重視利用一些遺傳特例來考察對基因分離定律和自由組合定律的理解。這些遺傳特例往往會產生一些經典孟德爾比例的變形比例,如3∶1變形為2∶1,9∶3∶3∶1變形為9∶6∶1等。教師可以利用復習課對此進行說明和例析。
4位教師對學生學習困難的相同認識集中在前兩項,后面三項則表現出明顯的個性化差異,不同教師的看法不盡相同。
(五)孟德爾遺傳定律話題的基本教學策略
上面針對學生的學習困難呈示了相應的教學策略,下面是一些關于本話題的整體教學策略:
一是采用問題導學,通過引導學生質疑和推理來組織本話題的教學。
二是遵循“學習實踐創新”的基本思路,注意適當介紹孟德爾發現遺傳規律的過程,讓學生領悟到孟德爾的成功離不開堅實的知識基礎、持之以恒的實驗探索和勇于創新的科學精神。
三是要重視實驗的演繹推理,用科學方法教育來統領教學的全過程,滲透“發現問題提出假設驗證假設 總結規律”的科學思維方法。
四是采用“原型模型原型”的思路組織模擬實驗的教學,并將模擬實驗與孟德爾的豌豆雜交實驗結合起來以突破教學難點。
4位教師對上述整體教學策略有相同或相似的看法,但具體操作和實施細節上又明顯地呈現出各自的教學特色和偏好(限于篇幅,不一一列舉)。
四、小結
PCK內涵分析不失為一種有效的教研活動方式,既為傳統的教學研究注入了新的元素,也為教師專業發展找到了新的增長點,更為打造高效課堂提供了重要的支撐力。
本研究認為,專家教師的話題PCK內涵十分豐富,且具有個性化特點。一方面,這些教師對孟德爾遺傳定律話題教育價值的理解、對教材內容及其前后聯系的把握、對教學任務的界定和教學目標的設計,具有諸多相似的看法,表現出較為明顯的趨同性。另一方面,這些教師對學生學習困難的把握、對教學策略的運用,又具有個性化的特點,表現出一定的差異性??傮w而言,研究顯示,這些專家教師均具備良好的學科基礎、經驗積累和教學智慧,能夠較好地將本話題的生物學知識與教學原理結合起來,在一定程度上實現了學科內容的教學化和心理化。
同時,這些專家教師的話題PCK也存在一些不足,主要是對有關三維教學目標設計的把握不夠準確和到位,在將生物學知識轉化為學生容易理解的知識方面還有進一步提升的空間。
需要說明的是,本研究是一個新的嘗試,仍有待于進一步深化。建議繼續對中學生物教師的PCK進行系統和持續的觀察和研究,比如通過面對面訪談了解生物教師PCK的個體性差異,通過問卷調查對專家教師與新手教師的PCK特質進行對比分析,通過文獻分析和課堂觀察對優秀教師的PCK進行提煉和總結,或者通過教師校本行動研究對某些重要話題進行PCK內涵分析。
參考文獻