生物學(xué)的學(xué)科思想在“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中的滲透.doc

生物學(xué)的學(xué)科思想在“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊中的滲透周先葉一、“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的構(gòu)建(一)知識(shí)體系的構(gòu)建1、穩(wěn)態(tài)概念穩(wěn)態(tài)概念源于人體內(nèi)環(huán)境的研究。1857年法國(guó)生理學(xué)家貝爾納（C. Bernard）首先提出“內(nèi)環(huán)境恒定是機(jī)體自由與獨(dú)立生存的首要條件”。1926年美國(guó)生理學(xué)家坎農(nóng)（W.B. Cannon）發(fā)展了內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定的概念，指出內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定是依靠體內(nèi)各種生理過(guò)程不斷地調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，他將這種有調(diào)節(jié)反應(yīng)所形成的穩(wěn)定狀態(tài)稱(chēng)為穩(wěn)態(tài)（homeostasis）.現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)的概念突破了生理學(xué)范疇，人們認(rèn)識(shí)到不僅人體的內(nèi)環(huán)境存在穩(wěn)態(tài)，各個(gè)層次的生命系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)。在微觀(guān)領(lǐng)域，細(xì)胞內(nèi)的各種理化性質(zhì)也是大致維持穩(wěn)定的。在宏觀(guān)領(lǐng)域，種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)都存在穩(wěn)態(tài)。2、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)概念穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)有個(gè)體水平的調(diào)節(jié)和生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。人體的穩(wěn)態(tài)（如體溫、水鹽、血糖等）是在神經(jīng)、體液系統(tǒng)調(diào)節(jié)下實(shí)現(xiàn)的。生態(tài)系統(tǒng)具有一定的抵抗力穩(wěn)定性和恢復(fù)力穩(wěn)定性，一個(gè)成熟的生態(tài)系統(tǒng)，物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)是相對(duì)穩(wěn)定的，系統(tǒng)能長(zhǎng)時(shí)間保持一定的外貌和結(jié)構(gòu)，也是穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的結(jié)果。穩(wěn)態(tài)是生命系統(tǒng)的重要特征，是生命系統(tǒng)在與外界環(huán)境的物質(zhì)、能量和信息交流過(guò)程中，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)機(jī)制而維持的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。本模塊是以“系統(tǒng)”作為知識(shí)結(jié)構(gòu)的本體論概念（核心概念），以穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)、環(huán)境三個(gè)科學(xué)概念把有關(guān)內(nèi)容組織起來(lái)。（二）模塊內(nèi)容設(shè)計(jì)的基本思路本模塊內(nèi)容構(gòu)建的基本思路是：將生物的個(gè)體和群體看作不同層次的生命系統(tǒng)，它們都在與外界環(huán)境的相互作用中，通過(guò)自身的調(diào)節(jié)機(jī)智維持穩(wěn)態(tài)。 植物體的激素調(diào)節(jié) 個(gè)體水平的穩(wěn)態(tài) 動(dòng)物體生命活動(dòng)的調(diào)節(jié) 人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài) 穩(wěn)態(tài)與環(huán)境 種群的數(shù)量變化 群體水平的穩(wěn)態(tài) 群落的演替 生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 （三）模塊內(nèi)容在知識(shí)、方法和情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)方面的側(cè)重點(diǎn)在知識(shí)方面，本模塊的核心概念是穩(wěn)態(tài)和反饋。系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)是通過(guò)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制而實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身工作的效果，反過(guò)來(lái)又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，這種調(diào)節(jié)方式叫做反饋調(diào)節(jié)。在科學(xué)方法方面，本模塊重點(diǎn)在系統(tǒng)分析和構(gòu)建模型的方法。在情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)方面，一是關(guān)注生物科學(xué)的發(fā)展與社會(huì)的關(guān)系，如“評(píng)述植物激素的應(yīng)用價(jià)值”，“探討動(dòng)物激素在生產(chǎn)中的應(yīng)用”，“關(guān)注艾滋病的流行和預(yù)防”；二是形成環(huán)境保護(hù)意識(shí)，樹(shù)立人與自然和諧發(fā)展的觀(guān)念，如“關(guān)注全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題”，“形成環(huán)境保護(hù)需要從我做起的意識(shí)”。二、 “穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊與原大綱在內(nèi)容上的變化（一）新課標(biāo)“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊的具體內(nèi)容3. 1 植物的激素調(diào)節(jié)具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)活 動(dòng) 建 議概述植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)和作用。探究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)扦插枝條生根的作用。列舉其它植物激素。評(píng)述植物激素的應(yīng)用價(jià)值。3. 2 動(dòng)物生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)活 動(dòng) 建 議概述人體神經(jīng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)和調(diào)節(jié)過(guò)程。搜集有關(guān)利用神經(jīng)調(diào)節(jié)原理的仿生學(xué)資料。說(shuō)明神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)。概述人腦的高級(jí)功能。描述動(dòng)物激素的調(diào)節(jié)。探討動(dòng)物激素在生產(chǎn)中的應(yīng)用。調(diào)查某種動(dòng)物激素的應(yīng)用。3. 3 人體的內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)活 動(dòng) 建 議說(shuō)明穩(wěn)態(tài)的生理意義。利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件模擬人體某方面穩(wěn)態(tài)的維持。舉例說(shuō)明神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用。描述體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)。模擬尿糖的檢測(cè)。概述人體免疫系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用。調(diào)查青少年中常見(jiàn)的免疫異常。關(guān)注艾滋病的流行和預(yù)防。3. 4 種群和群落具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)活 動(dòng) 建 議列舉種群的特征。嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)。探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化。描述群落的結(jié)構(gòu)特征。土壤中動(dòng)物類(lèi)群豐富度的研究。調(diào)查當(dāng)?shù)刈匀蝗郝渲腥舾煞N生物的生態(tài)位。闡明群落的演替。探究水族箱（或魚(yú)缸）中群落的演替。3. 5 生態(tài)系統(tǒng)具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)活 動(dòng) 建 議討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶。分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用。調(diào)查或探討一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)。舉例說(shuō)出生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞。闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3. 6 生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具體內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)活 動(dòng) 建 議探討人口增長(zhǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。關(guān)注全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。調(diào)查當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中的主要問(wèn)題，提出保護(hù)建議或行動(dòng)計(jì)劃。概述生物多樣性保護(hù)的意義和措施。搜集應(yīng)用生物技術(shù)保護(hù)生物多樣性的實(shí)例。形成環(huán)境保護(hù)需要從我做起的意識(shí)。 （二）新課標(biāo)內(nèi)容主要由原大綱中“生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)”、“生物與環(huán)境”、“生態(tài)環(huán)境的保護(hù)”三個(gè)單元的內(nèi)容構(gòu)建的。生命活動(dòng)的調(diào)節(jié)知識(shí)要點(diǎn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和研究性課題植物的向性運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)：植物向性運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和觀(guān)察植物生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)植物生長(zhǎng)素的生理作用及其應(yīng)用研究性課題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察生長(zhǎng)素或生長(zhǎng)素類(lèi)似物對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育的影響體液調(diào)節(jié)實(shí)習(xí)：動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)（選做）神經(jīng)調(diào)節(jié)動(dòng)物行為產(chǎn)生的生理基礎(chǔ)生物與環(huán)境知識(shí)要點(diǎn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和研究性課題生態(tài)因素種群及其數(shù)量的變化活動(dòng)：種群密度的取樣調(diào)查生物群落的概念生態(tài)系統(tǒng)的概念和類(lèi)型生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性實(shí)習(xí)：設(shè)計(jì)并制作小生態(tài)瓶、觀(guān)察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性生態(tài)環(huán)境的保護(hù)知識(shí)要點(diǎn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和研究性課題生物多樣性及其保護(hù)研究性課題：收集并交流我國(guó)自然保護(hù)區(qū)的資料酸雨等全球性環(huán)境問(wèn)題研究性課題：調(diào)查環(huán)境污染對(duì)生物的影響（三）新課標(biāo)在內(nèi)容上的變化、 刪除的內(nèi)容：初中學(xué)過(guò)，高中無(wú)法再深入的內(nèi)容植物的向性運(yùn)動(dòng)動(dòng)物行為產(chǎn)生的生理基礎(chǔ)生態(tài)因素、 增加的內(nèi)容：（）體現(xiàn)時(shí)代性、社會(huì)性列舉其他植物激素探討動(dòng)物激素在生產(chǎn)中的應(yīng)用說(shuō)明神經(jīng)沖動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)概述人腦的高級(jí)功能（2）體現(xiàn)生物學(xué)學(xué)科思想和方法的發(fā)展說(shuō)明穩(wěn)態(tài)的生理意義（系統(tǒng)論、控制論）舉例說(shuō)明神經(jīng)、體液調(diào)節(jié)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用（系統(tǒng)分析方法、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)）描述體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)（系統(tǒng)分析方法、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)）概述人體免疫系統(tǒng)在維持穩(wěn)態(tài)中的作用（系統(tǒng)分析方法）舉例說(shuō)出生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞（系統(tǒng)要素）探討人口增長(zhǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響（系統(tǒng)分析方法）嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)（數(shù)學(xué)模型）闡明群落的演替（系統(tǒng)發(fā)展的思想）（3）體現(xiàn)情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)關(guān)注艾滋病的流行和預(yù)防形成保護(hù)環(huán)境從我做起的意識(shí)、 改動(dòng)的內(nèi)容：按新課標(biāo)理念進(jìn)行改動(dòng)植物生長(zhǎng)素的應(yīng)用評(píng)述植物激素的應(yīng)用價(jià)值（STS、探究）體液調(diào)節(jié)描述動(dòng)物激素的調(diào)節(jié)（原來(lái)難）種群及其數(shù)量的變化列舉種群的特征（實(shí)踐）生物群落的概念描述群落的結(jié)構(gòu)特征（實(shí)踐）生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)討論某一生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（探究）生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)分析生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律及其應(yīng)用（探究、系統(tǒng)分析方法）酸雨等全球性環(huán)境問(wèn)題關(guān)注全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題（情感）4、增加的活動(dòng)內(nèi)容搜集有關(guān)利用神經(jīng)調(diào)節(jié)原理的仿生學(xué)資料調(diào)查某種動(dòng)物激素的應(yīng)用利用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件模擬人體某方面穩(wěn)態(tài)的維持模擬尿糖的檢測(cè)調(diào)查青少年中常見(jiàn)的免疫異常探究培養(yǎng)液中酵母種群數(shù)量動(dòng)態(tài)變化土壤中動(dòng)物類(lèi)群豐富度的研究調(diào)查當(dāng)?shù)刈匀蝗郝渲腥舾煞N生物的生態(tài)位探究水族箱（或魚(yú)缸）中群落的演替調(diào)查或探討一個(gè)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動(dòng)調(diào)查當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境中的主要問(wèn)題，提出保護(hù)建議或行動(dòng)計(jì)劃搜集應(yīng)用生物技術(shù)保護(hù)生物多樣性的實(shí)例總體上知識(shí)內(nèi)容變化不大，主要是知識(shí)體系結(jié)構(gòu)變化，但增加了大量的探究活動(dòng)和實(shí)踐活動(dòng)。三、如何在教學(xué)中實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)理念（一） 注重引進(jìn)新的學(xué)科思想，提高生物學(xué)教育的價(jià)值 不是結(jié)構(gòu)化的知識(shí)是沒(méi)有用的知識(shí)（布魯納）。要引進(jìn)系統(tǒng)論、控制論、信息論的思想，提升生物學(xué)教育的價(jià)值。本世紀(jì)初生物學(xué)家貝塔朗菲針對(duì)當(dāng)時(shí)流行的只著眼于將自然現(xiàn)象分解的機(jī)械論觀(guān)點(diǎn)與方法，指出“不能只是孤立地研究部分和過(guò)程，還必須研究各部分的相互作用，應(yīng)把生物作為一個(gè)整體或系統(tǒng)來(lái)考慮”，從而提出了存在適用于一般化系統(tǒng)的原理及規(guī)律，并稱(chēng)其為“一般系統(tǒng)論”。一般系統(tǒng)具有“整體性”，就是說(shuō)，不能把系統(tǒng)割裂成要素孤立地去研究，應(yīng)該注意研究要素及要素間的相互作用與相互影響。從系統(tǒng)整體性出發(fā)，就可引出一個(gè)基本的系統(tǒng)觀(guān)，即“系統(tǒng)整體功能大于組織系統(tǒng)要素的功能和”。再有，一般系統(tǒng)多具有“層次性”，即從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看是分層的。還有，一般系統(tǒng)都具有“動(dòng)態(tài)性”，就是任何系統(tǒng)都不是靜止的，而是時(shí)時(shí)刻刻在運(yùn)動(dòng)著、發(fā)展著。如果系統(tǒng)與外界或它所處的外部環(huán)境有物質(zhì)、能量和信息的交流，那么這個(gè)系統(tǒng)就是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，否則就是一個(gè)封閉系統(tǒng)。開(kāi)放系統(tǒng)具有很強(qiáng)的生命力，如人體就是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，一個(gè)城市也是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)。對(duì)于開(kāi)放系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)受外界環(huán)境的影響，有可能從無(wú)序態(tài)向著有序態(tài)方向發(fā)展，也可能從某一個(gè)有序態(tài)向另一種新的有序態(tài)方向發(fā)展。、對(duì)生命的系統(tǒng)化認(rèn)識(shí)（1）生命系統(tǒng)的要素：物質(zhì)、能量、信息激素作用機(jī)理中的“第二信使”（cAMP環(huán)一磷酸腺苷）興奮在不同神經(jīng)元（效應(yīng)器）之間傳導(dǎo)時(shí)突觸中神經(jīng)遞質(zhì)（乙酰膽堿等）生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞（2）系統(tǒng)的存在和延續(xù)：生物最基本的特征：結(jié)構(gòu)、與環(huán)境的聯(lián)系、延續(xù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)高度有序的結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)和時(shí)間結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與環(huán)境的聯(lián)系新陳代謝生態(tài)系統(tǒng)的功能：指系統(tǒng)水平的生命活動(dòng)，也就是生態(tài)系統(tǒng)的整體代謝。一般包括能流、物質(zhì)循環(huán)、穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)與信息流三個(gè)方面。系統(tǒng)的延續(xù)機(jī)制自我復(fù)制（3）系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)展的內(nèi)因：穩(wěn)態(tài)是反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果負(fù)反饋保持穩(wěn)態(tài)正反饋建立新的穩(wěn)態(tài)或毀滅種群數(shù)量的調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性群落的演替、系統(tǒng)分析的方法生命系統(tǒng)的最大特征是不確定性，因此因果關(guān)系分析很困難，定量分析也是統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的。因果關(guān)系分析是物理學(xué)的教育價(jià)值，物理實(shí)驗(yàn)通過(guò)去除其它因素進(jìn)行單因子分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果因果關(guān)系分析進(jìn)行。由于生命系統(tǒng)的復(fù)雜性，生物實(shí)驗(yàn)主要是進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述。 教會(huì)學(xué)生用系統(tǒng)分析的方法來(lái)分析問(wèn)題，這是生物課程不同于物理化學(xué)等理科課程的優(yōu)勢(shì)所在。生物學(xué)要發(fā)揮自己的教育價(jià)值，重視系統(tǒng)分析方法和統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用，生物學(xué)目前做不到邏輯實(shí)證和公理化。系統(tǒng)分析包括定性分析和定量分析，定量分析是基于數(shù)學(xué)工具進(jìn)行的，高中生物學(xué)教育一般只能做定性分析。標(biāo)準(zhǔn)要求（定性分析）：描述體溫調(diào)節(jié)、水鹽調(diào)節(jié)、血糖調(diào)節(jié)闡明生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性探討人口增長(zhǎng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響（二）、應(yīng)重視科學(xué)方法，使教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化 有廣泛應(yīng)用意義科學(xué)一般方法：觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)方法、邏輯方法。傳統(tǒng)的生物學(xué)教育把觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)方法歸入“雙基”加以重視，而對(duì)邏輯方法不夠重視。在科學(xué)探究中經(jīng)常使用的兩種邏輯方法模型方法和數(shù)學(xué)方法，在生物教育中應(yīng)給予重視。1、模型方法（）物理模型標(biāo)準(zhǔn)要求：設(shè)計(jì)并制作生態(tài)瓶實(shí)物模型（）、數(shù)學(xué)模型確定性模型：用數(shù)學(xué)方法描述和研究必然性現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)要求：嘗試建立數(shù)學(xué)模型解釋種群的數(shù)量變動(dòng)隨機(jī)模型：用概率論和統(tǒng)計(jì)方法描述和研究隨即現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)要求：用數(shù)學(xué)方法討論基因頻率的變化（Hardy-Weinberg定律）2、數(shù)學(xué)方法 高中生物學(xué)教育對(duì)數(shù)學(xué)方法的使用，應(yīng)該包括以下4個(gè)方面：（1）定義概念標(biāo)準(zhǔn)要求：列舉種群的特征（種群密度和基因頻率都需用數(shù)學(xué)式定義）（） 對(duì)生命現(xiàn)象的空間關(guān)系和數(shù)量關(guān)系進(jìn)行描述、分析和計(jì)算如以條形圖、曲線(xiàn)圖、統(tǒng)計(jì)圖等來(lái)表現(xiàn)某一生命現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)數(shù)字大小及其變化。（）統(tǒng)計(jì)方法的運(yùn)用描述統(tǒng)計(jì)方法大數(shù)過(guò)程的規(guī)律性標(biāo)準(zhǔn)要求：探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化選取統(tǒng)計(jì)方法從樣本到總體的推理標(biāo)準(zhǔn)要求：土壤中動(dòng)物類(lèi)群豐富度的研究（4）用數(shù)學(xué)模型來(lái)表現(xiàn)生物學(xué)現(xiàn)象、特征和狀態(tài)（三）、提升生物課程人文精神教育的價(jià)值 生物是人文性較強(qiáng)的科學(xué)課程，生物科學(xué)技術(shù)的重大發(fā)展很快就影響人類(lèi)的思想。