Apuntes de clases de biología en la escuela secundaria: El descubrimiento de la fotosíntesis
Texto de la lección de biología de la escuela secundaria: El descubrimiento de la fotosíntesis
1. Concepto de diseño
Utilice el nuevo estándar curricular para "mejorar la alfabetización en ciencias biológicas, abierto a todos estudiantes y abogar por la investigación Diseñar el proceso de enseñanza y aprendizaje basado en el concepto curricular de "aprendizaje personal, centrándose en la conexión con la vida real", cambiar el proceso de aprendizaje de los experimentos clásicos de los libros de texto en un proceso de investigación, crear una situación de investigación de " "redescubrimiento de conocimientos" para los estudiantes, y resaltar la subjetividad de los estudiantes, la naturaleza indagatoria del aprendizaje y la integridad de los objetivos.
2. Análisis de libros de texto
"El descubrimiento de la fotosíntesis" es el contenido de la primera lección de la tercera sección del tercer capítulo de la escuela secundaria "Biología" (curso obligatorio) de People's Education Press. Presenta principalmente varios experimentos clásicos en el proceso de descubrimiento de la fotosíntesis que contienen los métodos generales de investigación científica y son buenos materiales para cultivar la alfabetización científica y las habilidades de investigación de los estudiantes.
Basándome en los requisitos de los libros de texto y los estándares curriculares, formulé objetivos tridimensionales de conocimiento, capacidad y emoción. Mientras me centraba en el descubrimiento de conocimientos, también enfaticé el cultivo de las habilidades de investigación científica. Con base en esto, tomaré "el concepto de fotosíntesis, los métodos generales de investigación científica y dos principios básicos en el diseño experimental" como el enfoque didáctico de esta lección. La dificultad es "la discriminación entre variables experimentales y variables irrelevantes en el principio de variable única".
3. Análisis de la situación académica
Para guiar a los estudiantes a aprender a aprender y explorar de forma independiente, es muy importante "comprender a los estudiantes y analizar su situación académica". A través del estudio en el nivel de escuela secundaria, los estudiantes ya tienen una base de conocimientos sobre las materias primas y las condiciones necesarias para la fotosíntesis. También comprenden la historia del descubrimiento de la fotosíntesis, pero no saben mucho sobre los "métodos científicos generales". investigación" y no son sistemáticos. En términos de capacidad y pensamiento, los estudiantes de secundaria tienen ciertas habilidades cognitivas y de observación, y el propósito, la continuidad y la lógica del pensamiento también se han formado inicialmente, pero todavía son muy imperfectos. Sienten curiosidad por las cosas nuevas, pero carecen de pensamiento racional. .
4. Métodos de enseñanza
Basado en el análisis anterior y combinado con la situación real de los estudiantes en nuestra escuela, elegí este método de enseñanza:
Investigación guiada Método: basado en estudiantes de secundaria. Las reglas cognitivas, a través del proceso de descubrimiento del conocimiento, promueven la construcción de significado del conocimiento y la formación paulatina de habilidades.
Método de discusión interactiva: al crear una atmósfera de enseñanza democrática, igualitaria y armoniosa, aprovechamos al máximo las ventajas de la posición dominante de los estudiantes y el papel de liderazgo de los profesores.
Método de enseñanza intuitivo: utilice el lenguaje, objetos físicos, multimedia y otras formas intuitivas para estimular el interés por aprender y dejar que el interés lleve a los estudiantes a aprender.
5. Proceso de Enseñanza
Para lograr los objetivos de enseñanza establecidos y optimizar el proceso de enseñanza, establecí "introducción al tema-desarrollo del tema-resumen de la clase-ejercicios de consolidación" —— Extensión extraescolar" cinco vínculos estrechamente relacionados.
(1) Introducción al tema
Comenzaré con la importancia de la fotosíntesis en tres aspectos: síntesis de materiales, conversión de energía y protección del medio ambiente, y utilizaré datos para estimular el interés de los estudiantes. Luego presione Los experimentos en la historia del descubrimiento de la fotosíntesis se muestran en orden cronológico, con imágenes relevantes, guiando el pensamiento de los estudiantes en la dirección de "la historia del descubrimiento de la fotosíntesis" y, por lo tanto, conduciendo a nuevas lecciones de forma natural.
(2) Desarrollo del tema
Introduje varios experimentos clásicos en la historia del descubrimiento de la fotosíntesis de forma selectiva y enfática. Primero, inspiré a los estudiantes con el simple experimento de Priestley, luego. utilice el experimento clásico del saxofón para ajustar el pensamiento y luego complete el proceso de formación del pensamiento en el exquisito experimento de Engelmann. Finalmente, a través de los experimentos de Rubin y Kamen, se puede desarrollar el pensamiento aplicado de los estudiantes y el nivel de pensamiento aumenta gradualmente. .
1. Para el sencillo y fácil experimento de Priestley, enseño mediante el método de demostración y reproduzco fielmente el proceso experimental a los estudiantes: coloque la vela encendida en una campana de vidrio sellada bajo la luz después de un período de tiempo. , la vela se apagó; y una maceta con plantas verdes y una vela encendida fueron colocadas en una campana de vidrio sellada. Después del mismo tiempo, la vela no se apagó.
A continuación, plantea una serie de preguntas para guiar a los estudiantes a pensar: Con base en los experimentos anteriores, ¿qué conclusiones puedes sacar? Cuando se sabe que un ambiente cerrado puede apagar las velas, ¿está bien retirar las primeras? conjunto de experimentos? He Los experimentos a veces tienen éxito y otras fallan. ¿Puedes analizar las posibles razones?
Cuando los estudiantes discuten las respuestas, comienzo con preguntas específicas y gradualmente cambio el enfoque del pensamiento de los estudiantes de inferir las respuestas. conclusiones experimentales para analizar los experimentos. Surge el diseño del proceso.
Combinado con la respuesta a la segunda pregunta (la comparación entre dos grupos puede hacer que la conclusión sea más convincente), recordatorio oportuno: establecer un experimento controlado es un principio importante en el diseño experimental Las plantas sin plantas en el. experimento son los controles. Debido a que solo hay una variable en los dos conjuntos de experimentos: la presencia o ausencia de plantas, la diferencia en los resultados de los dos conjuntos de experimentos establece una relación causal con esta variable. Esto se denomina principio de variable única en el diseño experimental. Las variables controladas por el experimentador también se denominan variables experimentales.
Luego, la respuesta a la tercera pregunta (porque no se ha descubierto el papel clave de la luz, hacerlo cuando hay luz es exitoso, pero hacerlo cuando no hay luz fallará) introduce el concepto de variables irrelevantes, enfatizando que además de las variables experimentales, existen otros factores o condiciones que afectarán los fenómenos o resultados experimentales por no ser el objeto de investigación del experimento, se denominan variables irrelevantes. Durante el experimento, se debe evitar en la medida de lo posible la interferencia de variables irrelevantes.
A través de dicha enseñanza, no sólo se destaca el enfoque de enseñanza de "los dos principios básicos en el diseño experimental: el principio de control y el principio de variable única", sino que también se logra la introducción del conocimiento abstracto en ejemplos específicos. En línea con Las reglas cognitivas desde lo perceptual hasta lo racional logran el propósito de inspirar el pensamiento.
Transición A continuación, siguiendo la línea principal de la historia del descubrimiento, plantearemos preguntas a través de las conclusiones experimentales de Meyer (después de que la energía luminosa se convierte en energía química, ¿qué sustancia se almacena en ella? Es decir, cuando las plantas absorber agua y dióxido de carbono, ¿qué otras sustancias se producen durante la liberación de oxígeno?) Esto lleva al experimento de Sachs.
2. Para el experimento clásico de saxofón, utilizo fotografías de estudiantes en los experimentos de simulación del grupo de interés de biología como materiales para presentar el proceso experimental. Esto no solo acorta la distancia con los estudiantes, sino que también armoniza la atmósfera del aula. pero también crea una buena atmósfera. Esto moviliza efectivamente la iniciativa de los estudiantes.
Luego, para cada paso del experimento, se plantean preguntas desde la perspectiva del diseño experimental, y se guía a los estudiantes a pensar tanto desde el diseño experimental en sí como desde la aplicación de los principios experimentales.
El primer paso es poner la planta en un lugar oscuro durante 24 horas ¿Cuál es el propósito de hacer esto?
Después los estudiantes respondieron “Deja que los nutrientes estén en las hojas. consumido", agregué "Esto es para eliminar la variable extraña de los nutrientes originales".
En el segundo paso, se expone la mitad de la misma hoja y se protege la otra mitad de la luz, y se cultiva a la luz durante un período de tiempo. ¿Por qué sucede esto?
Después de pensarlo, los estudiantes ya pueden responder "La mitad de la exposición y la mitad de la luz están bloqueadas para comparar, lo que sigue el principio de control". Luego enfaticé que "la luz o no es la variable experimental del experimento".
El tercer paso es cortar las hojas y hervirlas con alcohol en agua. Este paso no está explicado en el libro de texto. ¿Es necesario hacerlo?
En este momento. , los estudiantes ya pueden obtener La respuesta completa es "Después de la decoloración, los resultados experimentales finales pueden aclararse. Esto también sirve para eliminar variables irrelevantes".
Combinando los resultados experimentales, los estudiantes pueden sacar fácilmente la conclusión final de que "las hojas verdes producen almidón durante la fotosíntesis", sentando así las bases para la construcción del concepto de fotosíntesis.
Al mismo tiempo, el profesor señaló la inevitable conexión entre "la extracción de conclusiones experimentales" y "la fijación de variables experimentales. Precisamente por fijar o no las variables experimentales de iluminación". Se obtuvieron diferentes resultados experimentales (la mitad de las hojas se vuelven azules cuando se exponen a la luz y la mitad de las hojas permanecen azules cuando están sombreadas), por lo que llegamos a la conclusión experimental anterior. Esto permite a los estudiantes profundizar su comprensión de los contenidos clave de esta sección a partir de experimentos clásicos y, mientras internalizan el conocimiento, también ajustan su pensamiento.
Transición Basándome en el experimento de Sachs, seleccioné hábilmente materiales (agua fría para flores y hojas) y volví a levantar la sospecha (la parte blanca medio expuesta de las hojas de la planta no se vuelve azul incluso después de haber sido tratada con yodo este resultado significa que ¿Qué? ¿Podemos decir que el lugar de la fotosíntesis es el cloroplasto?) Después de pensarlo, no es difícil para los estudiantes encontrar la respuesta: puede explicar que la fotosíntesis está relacionada con los cloroplastos, pero no. prueba directamente que los cloroplastos son el lugar de la fotosíntesis. Luego pregunte: ¿Cómo podemos probarlo directamente? Mientras cultivamos la actitud científica y realista de los estudiantes, naturalmente harán la transición al experimento de Engelmann.
3. En el experimento de Engelmann, aproveché al máximo las ventajas de la animación multimedia en la enseñanza auxiliar, cambiando lo microscópico por lo macroscópico, lo abstracto por la imagen y reproduciendo todo el experimento.
"Coloque las células de Spirogyra en un conjunto temporal en un ambiente anaeróbico oscuro. Cuando se irradia un haz de luz muy fino sobre otras partes además del cloroplasto, las bacterias aeróbicas se distribuyen uniformemente. Cuando el haz se irradia sobre el cloroplasto, las bacterias aeróbicas son Las bacterias se concentran en las partes del cloroplasto que están iluminadas por el haz de luz; cuando el soporte temporal está completamente expuesto a la luz, las bacterias aeróbicas se distribuyen por todas las partes del cloroplasto que reciben luz ".
Después de que los estudiantes observaron, utilicé preguntas más racionales para guiar el pensamiento de los estudiantes:
1. ¿Cuáles son las ventajas de elegir Spirogyra y bacterias aeróbicas como materiales experimentales?
2. ¿Cómo eliminar la interferencia de variables irrelevantes en el experimento?
3. ¿Qué tipo de experimento controlado estableció Engelman? ¿Qué conclusiones se sacaron?
¿En qué se centró? cultivar la capacidad de los estudiantes para analizar problemas, resolver problemas y transferir conocimientos.
Por ello, la organización docente también pone en valor el debate y el intercambio entre los estudiantes.
Después de que los estudiantes discutieron las respuestas, las analicé una por una desde un nivel más profundo:
"En este experimento, Engelmann seleccionó inteligentemente Spirogyra y bacterias aeróbicas y las combinó con el frío. agua de flores y hojas, por ejemplo, no es difícil ver la importancia de la selección del material experimental, que a veces incluso determina directamente el éxito o el fracaso del experimento "
"La respuesta a la segunda pregunta. nos dice que al estudiar la fotosíntesis, partiendo del principio de variable única, todo es igual. Los factores que pueden afectar el progreso de la fotosíntesis o los resultados experimentales deben controlarse razonablemente, como la luz, el oxígeno y el dióxido de carbono en la atmósfera, el estado de supervivencia. de materiales, nutrientes originales, etc. ”
“Resolver este tipo de problemas, la aplicación de variables experimentales se puede utilizar como un gran avance. Cuando se determinan las variables experimentales, se realiza el experimento de control. Por ejemplo, en este experimento también se analiza la diferencia entre luz y no luz, y la parte de iluminación. Los experimentos se restauran al modelo específico de métodos de investigación científica, es decir, "plantear preguntas, formular hipótesis y diseñar". e implementar experimentos: analizar resultados y sacar conclusiones, y al diseñar experimentos se debe seguir el principio de control, el principio de variable única, etc. ”, para que los estudiantes puedan comprender y comprender de manera integral y sistemática, y finalmente formar el pensamiento.
En el proceso de pensamiento de los estudiantes de transición desde la inspiración hasta la adaptación y luego a la formación gradual, creé nuevas situaciones (la introducción del método de etiquetado de isótopos) y planteé nuevas preguntas (¿qué es el oxígeno producido en ¿Fotosíntesis? ¿A partir de agua o de dióxido de carbono? ¿O de ambos?) estimuló aún más el deseo de los estudiantes de utilizar nuevos conocimientos para resolver nuevos problemas y, por lo tanto, los transfirió a los experimentos de Rubin y Carmen.
4. Para probar lo que hemos aprendido en la aplicación de los experimentos de Rubin y Carmen, utilicé "plan de discusión grupal - diseño independiente de experimentos - comunicación e integración entre grupos - resumen y verificación del maestro" para los maestros. y estudiantes Organizar la enseñanza en un formato interactivo.
(Reproducir vídeo)
En la discusión grupal, con la selección de elementos de calificación, determinación de variables experimentales, establecimiento de experimentos de control y resultados experimentales
Se plantearon y resolvieron simultáneamente una serie de problemas, como expectativas y conclusiones experimentales, y se mejoró en la aplicación el pensamiento recién formado de los estudiantes.
Los experimentos diseñados de forma independiente no son sólo un resumen razonable de las discusiones dentro del grupo, sino también una reproducción sistemática de los métodos de investigación científica, con el objetivo de cultivar la lógica y el rigor del pensamiento de los estudiantes.
La comunicación entre grupos proporciona a los estudiantes una plataforma para ser valientes en la innovación y la presentación. También puede descubrir las deficiencias de los estudiantes en la comprensión y las lagunas en el pensamiento.
Estos son algunos problemas comunes y prácticas incorrectas en el diseño de experimentos semestrales:
(Dividir el experimento en tres grupos y proporcionar a las plantas: H2O y CO2, H218O y CO2, H2O y C18O2, el primer grupo es el grupo de control)... Algunos errores son causados por una mala comprensión del principio de control.
(Proporcionar H218O y CO2 a las plantas, colocar un grupo bajo luz y el otro grupo en un ambiente oscuro)... Algunos problemas son causados por la configuración de variables experimentales.
(Proporcione H218O y CO2 a un grupo de plantas y colóquelas en la luz, y proporcione H2O y C18O2 al otro grupo y colóquelas en la oscuridad)... Este enfoque viola el principio de variable única .
En la integración del pensamiento se resuelve la atribución y clasificación de problemas comunes, de modo que se pueda mejorar el pensamiento de los estudiantes en su aplicación.
Finalmente, los profesores utilizaron los diseños experimentales y las conclusiones de los científicos para verificar sus ideas experimentales, lo que les hizo sentir la alegría del éxito.
Después de que los estudiantes tuvieron una comprensión clara y sistemática de la historia del descubrimiento de la fotosíntesis, les pedí que resumieran las conclusiones experimentales de los propios científicos y luego completaran la construcción del conocimiento del concepto de fotosíntesis.
Al final de la clase, una vez más volví mi atención a la dirección de la investigación de la fotosíntesis, lo que permitió a los estudiantes apreciar las dificultades y alegrías de la exploración científica y al mismo tiempo generar grandes esperanzas en ella.
(3) Se combinan el resumen de la clase y el diseño de la pizarra, y se resaltan las dos líneas principales de conocimiento y habilidad.
(4) En este enlace de práctica de consolidación, he seleccionado ejercicios de gradiente con variados tipos de preguntas, brindando a los estudiantes la oportunidad de comprender completamente los cambios en su pensamiento.
(5) Extensión después de clase Como complemento importante del aula, establecí temas de investigación independientes altamente operativos y proporcioné información relevante y apoyo técnico para permitir a los estudiantes usar su propio cerebro y sus habilidades prácticas. para resolver problemas prácticos. Esta es una imagen de un experimento realizado por estudiantes del grupo de interés en biología sobre la necesidad de dióxido de carbono para la fotosíntesis.
6. Ideas para la enseñanza
Finalmente, me gustaría hablar sobre mis pensamientos sobre esta lección: La enseñanza de la biología bajo el nuevo concepto curricular realmente restaura la esencia de las ciencias de la vida, enfatizando ambos conocimientos. y capacidad, tanto dentro como fuera del aula. Los estudiantes son más proactivos, cooperan y se comunican, y experimentan más profundamente la alegría de compartir y la alegría del éxito.
Los profesores son más activos a la hora de guiar, evaluar afirmativamente, "descubrir puntos brillantes e inspirar confianza en sí mismos". No sólo anima a los estudiantes a participar en la cooperación y atreverse a mostrar su valentía, sino que también les permite sentir la satisfacción de "aprender a reflexionar sobre los contratiempos y luego mejorar sus habilidades y perfeccionar su pensamiento".