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浙师大“教育振兴行动计划”丽水小学科学教师培训 [复制链接]

1#

浙师大“教育振兴行动计划”丽水小学科学教师培训

 

一、课程表





















































































































日期


上午8:30-11:30


下午14:30-17:30


晚上18:30-21:30


地点


7幢301


 


科目


主讲人


科目


主讲人


科目


主讲人


7.11


科学本质与探究性教学


陈秉初


课题申报书、论文分析


陈秉初


 


 


7.12


教育研究方法


王锋青


建构主义理论与科学教学


蔡铁权


 


 


7.13


物理基础知识


程燕平


物理基础知识


程燕平


 


 


7.14


地理基础知识


吴樟华


地理基础知识


吴樟华


 


 


7.15


教学设计、说课


竺丽英


小学科学课程改革的基本理念与发展


喻伯军


 


 


7.16


生物多样化及保护


张加勇


生物多样化及保护


张加勇


 


 


7.17


生物多样化及保护


张加勇


生物基础知识


汪甜


 


 


7.18


实验(物理)


吴樟华


化学基础知识


杨振曦


 


 


7.19


生物(实验)


汪甜、方芳


生物基础知识


汪甜


 


 


7.20


生物(实验)


汪甜、方芳


化学(实验)


杨振曦、吕天喜


 


 


7.21


说课、公开课


陈秉初、汪甜、杨振曦


说课、公开课


陈秉初、汪甜、杨振曦


 


 


7.22


化学基础知识


杨振曦


讨论


汪甜、杨振曦


 


 



 


资料目录:


1楼:课程表


4楼:开班典礼


5楼:陈秉初《科学本质与探究性学习问题》 (推荐指数:二星)


6楼:陈秉初《教育论文的撰写》 (推荐指数:三星)


7楼:王锋青《教育研究方法》 (推荐指数:二星)


8楼:蔡铁权《科学教育研究的新取向》 (推荐指数:二星)


10楼:程燕平《不同时代的物理学知识》 (推荐指数:二星)


11楼:程燕平《力和运动》 (推荐指数:二星)


12楼:吴樟华《地球与宇宙(一)》 (推荐指数:四星


13楼:竺丽英:教学设计说课》 (推荐指数:三星


15楼:喻伯军:《小学科学课程改革的继承与发展》 (推荐指数:四星


17楼:张加勇《生物多样性和保护》(推荐指数:三星)


18楼:张加勇《第十章节肢动物门》(推荐指数:三星)


19楼:张加勇《 昆虫纲的分类》(推荐指数:三星)


 


[此贴子已经被作者于2010-7-17 12:31:24编辑过]

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2#

希望能带来更多关于这次培训的资料和教师的反思,给大家更多学习的东西。
我的BLOG:
http://hi.baidu.com/caomaoyaya
http://blog.kxsy.net/user2/12762/index.html
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3#

浙江小学科学的教学、培训活动真丰富,暑期能为科学教师的发展加油、助力!好是羡慕!

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4#

2010年7月11日,开班典礼


 


吕关心(成教院书记)


王伟平(丽水市师范师训处处长)


周跃良(浙江师范大学成人与技术教育学院院长)


陈锋(浙江师范大学生化学院副院长)


 


吕关心(成教院书记)主持


 



王伟平 (丽水市师范师训处处长):


2008年2010年12月,三年时间,丽水政府和浙师大签订协议,充分利用浙师大的雄厚师资,振兴农村教育。之前,先后举办过教研员高级培训班和小学英语培训班,效果显著。今年将进行的是初中英语学科和小学科学学科培训。



 


周跃良(浙江师范大学成人与技术教育学院院长):


浙江师范大学成人与技术教育学院师资力量和师资水平都是相当雄厚,目前确立进入全国百强学校的目标,在许多领域都很有特色,科学专业研究在省乃至全国处于领先地位。




学员代表刘红讲话




[此贴子已经被作者于2010-7-13 7:35:57编辑过]

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5#

 































































讲座主题:科学本质与探究性学习问题


主讲人:陈秉初(浙江师范大学教师教育学院)


时间:2010年7月11日上午


主要内容


笔记备注


说在前面的话:小学的重点是学习习惯(包括学习兴趣)和学习方法,而小学1-3年级是最好的元认知时期。不在于作业量的多少,而应该学会回顾和反思,比如今天学了些什么。



关于探究性学习


科学教学中的探究性学习


关于探究性学习的评价



一、关于探究性学习


1、什么是科学


2、科学的本质


3、什么是科学探究


4、什么是探究性学习



什么是科学


科学是揭示自然现象的本质、运动规律的诸学科的总称。(中华大字典)


科学是人们认识自然的过程中所积累的知识的总和。


科学是人民正确认识自然的方法。


科学是人民为揭示自然现象的本质和规律而进行的探索与研究活动。是适应自然、利用自然、与自然和谐共存的一种方法与手段。(陈秉初)


科学是宗教。


文化=文明和开化,常用表格中的文化程度填写其实是个误区。



自然辨证法是总纲



科学的本质


科学是揭示自然现象的本质、运动规律的诸学科的总和


1、知识本质观


科学是人民认识自然的过程中所积累的知识的总和,科学的本质是科学知识。科学知识是客观的,所以是绝对真理。


知识来自纯粹的客观观察,在经由科学方法得到科学知识或理论。


培根的归纳法=科学方法


知识是人类认识的结果,是在实践的基础上 又经过实践检验的对孔感实际的反映。(客观的,人们认识与否都存在的规律)


代表人物:布鲁纳、鲁宾逊、维斯特威


2、探究本质观


科学是人民正确认识自然的方法。科学的本质是科学探究。


知识是客观事物的属性与联系的反映,是客观事物在人脑中的主观映象(否认知识的客观性)


科学是探究自然的思考方式、科学是一种探究的方式。


科学知识是暂时的、动态性的。


代表人物:波普尔、库恩、纳斯鲍姆



归纳法:用开放的眼光观察事物,寻找共同属性,对共同属性作出解释,对解释举行论证……









探究本质观对探究性学习的指导


1、科学概念都不是最终真理,在原则上都要进行改进。但一些基本概念已经经过大量实验证实,在未来不可能有大的变化。


2、科学家通过观察、实验、理论模型、数学模型来构建和检验对自然界的解释。当遇到与已有的解释不一致的实验证据时,就要改变对自然界的解释。


3、当缺乏大量证据时,科学家对同一个自然现象作出不同的解释是正常的,对同一证据(数据)作出不同的解释也是正常的。但是,科学家会努力消除这种分歧。


4、对已经公布的科学研究成果加以评价,包括审查过程、检验证据、找出错误推理,对同样的观察结果提出不同的解释,是科学探究的任务。





科学家是强烈的怀疑论者。



科学研究允许存在不同的意见,欢迎争论。




什么是科学探究


如何认识科学探究


1、“发现并报告”客观物质世界的规律性为目的和任务


科学探究是追求客观真理的神圣事业


前人“发现”的知识是不可质疑的“客观”真理


19世纪末第一次科学革命,哥白尼的“日心说”、牛顿的物体运动三大定律、达尔文的《物种起源》


2、科学家的真实报告并不是完全反映客观事物的规律性


科学家的兴趣、对世界的基本看法、社会背景、生活和科研经验、研究条件、思维习惯等都会影响他们的结论


一个理论或定律有“适应范围的局限性”问题


新理论的出现及其对旧理论的冲击不是简单的“谁对谁错”“谁替代谁”


3、科学知识不可能是对客观物质世界的真实反映


科学不是追求真理的过程,而是人们寻找合理解释对客观物质世界内在规律性的过程(不断地逼近真理)



两中不同的科学探究


1、稳态的探究


在一定的科学原理指导下,利用某种常规的研究方法,发现并积累关于某个问题或现象的科学知识的过程。


前提:指导探究实践的科学原理本身被认为是正确无误的。


2、动态探究


探究的目的是发明一种与传统认识或做法不同的新概念、新方法、新理论体系。


没有现成的科学原理或方法作为探究实践的依据或可以效仿的先例。


探究规程常常出现在稳态探究遇到问题的时候


利用现有的理论或方法不能解决问题的时候


更具有开放性和创新性的特点



稳态的探究就是我们平时说的验证性实验。


什么是探究性学习


(1)利用探究的形式进行科学内容的教学活动


(2)旨在帮助学生理解科学过程的探究特征的教学


(3)利用探究的形式进行科学内容的教学,从而使学生更好地理解科学过程的探究特征。



探究性学习法的起源


1、古代教育代表:


苏格拉底(公元前469-前399),“产婆术”,教师是知识的产婆,学生在教师不断的设问、硬气冲突中,通过辩论来得到知识。


柏拉图(公元前427-347),学生分类教育。


一般管理工作——绝对真理的知识与教条、虔诚的态度


统治阶层的接班人——探究式教学,对知识和真理的质疑、补充、完善。


2、近代教育代表:


杜威(做中学)、布鲁纳(建构主义理论)、施瓦布(《探究式科学教学》)






三种探究性教学的形式


1、特别开设的课程


题目比较广泛,设计的知识综合性强,多以研究课题的形式出现,教学活动包括课内和课外,时间通常需要数周。


包括学生对子课题的确定、开题报告的撰写、到研究方法的选择、数据处理、研究结果汇报、评价等过程。


教师起着十分重要的组织、协调、指导和支持作用。


形式上与科学家的探究过程有一定的相似之处。 “完整的探究”


2、按照常规开设的学科课程


探究活动的题目比较小,涉及的科学知识比较简单,活动多是随堂进行(或在实验室内进行),时间1-2节课,探究的结果一般是教师事先设计好的(或科学界已有统一认识)。


3、课外、校外开展的各类教育活动


探究活动的灵活性更大,探究的许多问题没有现成的答案,有失败的可能更加接近科学家的探究


1、3为动态的探究,2为稳态的探究。





探究性教学的共同特点


A 注意选取与学生日常生活密切相关的科学内容作为探究活动的载体,充分体现科学、技术、社会之间的辩证关系。


B活动形式都是学生亲身参与手脑并用的小型科学探究为主


C组织过程强调学生对探究过程要素的体验与理解



探究性学习要有可探究的内容,不要为了探究而探究。


如:岩石的风化。


对探究性学习中若干现象的批判或说明


1、“动手做科学”或“让学生亲身体验科学探究的过程”不是判断探究性学习的依据。


依据是:了解科学过程的特征和本质,发展逻辑思维和批判性思维能力,对科学的开放态度、创新精神,严谨的科学实证精神。(要不要探究性教学?)


2、科学探究切忌模式化。 “口号+统一模式”是关于科学知识和过程的新教条,是比传统教条式教学更加值得怀疑和无用的教条(施瓦布)。(如何进行探究性教学?)


3、利用分析科技文章进行探究性教学


1962年施瓦布提倡科学教学中组织学生分析和讨论科技(或科普)文章进行探究活动,(如何解决探究的条件、时间、设备、场所?)


针对的问题:探究目的?探究工作?研究方法?研究结果?研究结论?如何得出结论?结论的可信度?有没有新观点?


探究性教学强调一种思想方法或思维方式(陈秉初)











“利用分析科技文章进行探究性教学”是一种较高效率的探究学习方式。



二、小学科学中的探究性学习


学科特点决定探究性学习的有效性


学生的全面发展需要探究性学习


新课程标准倡导探究性学习



小学科学课程标准中的探究性学习


科学探究是科学学习的中心环节


探究使学生体验探究的乐趣,获得自信,形成正确的思维方式,区别科学与非科学


促进学生学习方法的改变


引导学生主动参与探究过程,勤于动手动脑,亲自实践,在感知、体验的基础上,内化形成探究的能力


要求不高,根据年龄特征,由扶到放,逐步培养



针对探究性学习的建议


探究活动要有明确的教学目标


探究要有值得探究的问题或研究任务


探究要有民主的师生关系和实事求是的课堂氛围


探究性学习不是唯一的学习方式


核心思想:有利于学生掌握教学目标,就是好方法。不在于这该方法是否时髦。


探究性学习的组织


1、探究内容的性质和教学目标


2、创造适宜学生进行探究性学习的良好条件


 [1]科学探究需要充足的时间保证


 [2]科学探究需要适宜的活动空间


 [3]科学探究需要必要的物质条件


3、引导全体学生积极参与各种探究活动


 [1]从“已知”到“未知”,明确探究的任务


 [2]感性学习材料,创设问题情境


 [3]转换题材,引出探究的问题


 [4]利用背景材料,作出假设和推断


 [5]设计探究方案,从理论或实践上检验假设


 [6]加工整理信息资料,得出科学结论


 [7]组织学生进行交流,教师总结




[此贴子已经被作者于2010-7-13 7:38:01编辑过]

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6#





























讲座主题:教育论文的撰写


主讲人:陈秉初(浙江师范大学教师教育学院)


时间:2010年7月11日下午


主要内容


笔记备注


教育论文的界定


必须是首次公布(正式出版发行,第一次出版发行)


与同行进行交流


使同行能够评价:


1、结果的正确性


2、重复或模仿(推广与应用)


3、结论的逻辑性与合理性




从结果到结论是一个推理的过程,这个过程要符合逻辑。


论文选题问题


研究真问题(必需性原则)


贴近基础教育改革(一条研究的主线)


针对教育与教学中的实际问题(教学的效率)


研究小问题(小题大做)


研究区域性问题(地方性教学问题)



如:提高课堂教学的效率的研究。


如:教学的真问题——从提问到追问。


教学论文的基本格式


1、题目


2、作者与单位


3、摘要与关键词


4、引言(目的与意义,为什么?)


5、研究内容与方法(怎么做?)


6、结果与分析(是什么?)


7、结论或讨论(交流的内容、作者的观点)


8、参考文献


例:《留在青山在不怕没柴烧》——哲学问题,不合适。


题目要让读者一看就懂、知道,不要搞虚幻的题目。


摘要相当于论文的中心思想。“关于……的研究”“初探”“系统全面的调查”都不需要。


论文写作中的问题


1、论文的长短


2、语句、语法


3、口语化


4、逻辑性问题(思路的连续性)


5、实事求是,直述(假设与推理)


6、辩证的论述(过急性语言、绝对化、批判文章)



一般:2000字左右。



“笔者认为”、“ 也就是说”都不需要。



论文写作中的其他问题


1、真实性(抄袭与拼凑)


2、言而有物、有事(空洞无物、空话连篇)


3、系列化、特色(急功近利)


4、严肃性(一稿多投或改头换面)


5、审稿费、版面费与稿费


6、评奖与发表


7、熟人





[此贴子已经被作者于2010-7-13 7:40:21编辑过]

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7#



王锋青(浙江师范大学)





















































































讲座主题:教育研究方法


主讲人:王锋青(浙江师范大学)


时间:2010年7月12日上午


主要内容


笔记备注


“教育研究”早已成为教育工作的一部分。从某种意义上说,今天的教育在一定程度上也是教育研究的结果。


所以,关注教育研究就是关注教育本身,参与教育研究就是投身教育的理论探索和实践活动。教育研究不是教育工作的额外任务,它本身就是一项严谨的教育工作。



一、教育研究的意义


1、教育活动可以说是与人类文明同步发展的,学校教育在我国也已有3千年的历史了。


总的来说,古代教育基本上是经验性教育,教育活动的内容和形式变化都比较缓慢。


20世纪以后,形成了许多教育改革的理论。可以说,没有教育研究,就没有教育改革的理论;没有教育研究,就没有教育家。


孟子:恻隐之心,仁之端也,羞恶之心,义之端也,谦让之心,礼之端也。是非之心,智之端也。


2、教育研究是新时期教育工作者的必备素质


1999年6月17日,中共中央国务院发布了《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》,强调教师“要遵循教育规律,积极参与教育科研,在工作中勇于探索创新”,并把参加教育研究作为教师素质的一个必要内容,这是前所未有的。


(1)教育研究是教师专业化的要求


早在1966年,联合国教科问组织在《关于教师地位的建议》中就明确指出:教师职业是一种“专业”。


(“学者加良师”、“三人行,必有我师”)



一个合格的教师,不仅要有知识和学问,还要与教师职业相适应的品格和技能,要对教育规律和儿童成长规律有深刻的认识,还要对教育有不断思考的意识和改进教育的能力。


(2)教育研究是教育创新的要求


传统的教育工作在很大程度上是完成知识传授和行为训练的任务,但除此之外,其实教育工作者更需要启发学生的智慧,培养他们的人格。


班级授课制的利与弊:节省教育成本,非针对性、去个性化




人心不同,各如其面。


(3)教育研究是提高教育质量、形成独立教育风格的要求


随着教育的发展,教育斗争里观也在不断发生变化。从“高分压倒一切”慢慢转变到从知识、能力、情感、态度和价值观等方面来考察教育的质量,也就是说,要培养知识丰富、能力丰富、人格健全的人才。


如何才能实现这样的教育质量?


学校教育必须有所特色,没有特色就没有质量。


教师:为学生量身定做一套合适的教学方法,形成自己独立的教学风格。



二、教育研究的选题


1、选题的含义和意义


(1)选题的含义


选题,就是在对已获取的大量信息进行分析研究的基础上,提出问题,确定科学研究和论文性质的方向和目标。


它既包括选择和确定科学研究的课题,也包括选择和确定文章的题目。



(2)选题的意义


选题的过程也就是提出问题的过程,从某种意义上说,提出一个问题往往比解决一个问题更重要。


爱因斯坦:“解决一个问题也许只是数学上或者实验上的技能而已,而提出新的问题、新的可能性,从新的角度去看旧的问题,却需要有创造性的想象力,而且标志着科学的真正进步。”



①选题决定课题的内容和主攻方向


一个好的题目,应该能够高度概括整个课题的中心内容,也就是课题要集中解决的问题。


例如:“小学生解决科学问题的策略研究”这个课题


(熊的午餐)


②选题在一定程度上决定着课题的价值


③选题决定研究的难易程度




④选题可以促进知识的深化和能力的提高


选题,就意味着发现问题和提出问题,这种发现问题和提出问题的能力,是反映一个人创造能力的标志。


通过选题,可以促进研究者积极地思考,提高思维能力;题目选定后,又可以促使研究者对所需知识进行进一步的学习和探索。


贝弗里奇在《科学研究的艺术》中指出:“一个人如果在学习过程中不曾注意到知识的空白或者不一致的地方,或者没有形成自己的想法,那么作为一个研究工作者他是前途不大的。”



2、选题的基本原则


(1)需要性原则


选题要面向实际需要,这是选题的首要原则。


这种需要主要来自2个方面:一是社会实践的需要,如教学改革实践的需要;二是学科发展本身的需要,如教育理论的开拓创新。


(2)科学性原则


“永动机”


“用超前学习法提高学生学习兴趣”



(3)可行性原则


选题要量力而为,宜实不宜空,宜专不宜泛。


(4)创新性原则


①方法创新


②内容创新


③用新方法来研究新问题



3、选题的途径


(1)在专业领域内选题


(2)在出现的新矛盾、新问题中选题


(3)在热门焦点上选题


(4)从冷门、盲点上选题


(5)从学科边缘和交叉学科上选题


(6)从意外中选题


(7)从实际工作中选题



三、教育研究的常见类型及方法


1、文献研究


文献研究法是教育研究中最基本的方法之一。所谓文献,是指记录已有知识的一切载体,是把知识用文字、图形、符号、音频、视频等手段记录下来的所有资料。


文献研究法就是对文献进行查阅、分析,并得出结论的一种研究方法。



一般步骤:


(1)确定研究问题,拟定研究计划


(2)收集和评价文献资料


收集文献资料是进行文献研究的前提条件,文献资料的全面性、准确性、可靠性,直接影响到文献研究的结果。收集文献时,尽可能使用第一手资料。


文献研究不等于文献收集,必须对文献资料进行评价,判断文献的真实性、可靠性。


(“麻辣烫事件” )



(3)综合分析文献内容


例如:这些文献之间是否存在矛盾?已有的文献主要集中在哪些方面?是否还有研究的薄弱环节?这些文献预示着以后的研究会向哪些方向发展?等等。


(4)形成研究结论



2、调查研究


调查研究是教育研究中广泛采用的一种研究方法,常见的形式有问卷调查和访谈调查。


(1)问卷调查


问卷调查是利用问卷来收集信息并加以分析的一种研究方法。调查问卷的内容主要包括:指导语、调查对象基本信息、调查问题。



①指导语


指导语的主要作用是向调查对象介绍问卷,并鼓励他们作答。


一般要求:


文字简洁明了;能说明作答的重要性;不能有任何可能会引起调查对象怀疑的内容;能说明如何完成调查问卷。



例:各位同学:


下面这份问卷仅用于教学研究,与大家的学习成绩无关,因此请大家根据自己的实际情况如实填写。问卷中用1、2、3……表示的是题号,用(1)、(2)、(3)……表示的是选择项号,请大家把与自己实际情况相符的选择项号,填到各题后面的横线上,不要漏做。谢谢合作!


②调查对象基本信息


如:单位(学校、班级等)、性别、年龄等。



③调查问题


常用的题型有选择、填空和开放题。


基本原则:


●问题与研究内容要直接相关。


●题目不能有歧义,能够让调查对象准确理解题目的含义。


●一个题目中最好只包含一个问题。


例:对于小学科学的教学,你赞同布置随堂练习、课外作业和预习吗?(  )


A赞同    B不赞同


●问题要注意隐秘性。


●避免使用导向性的问题。


如:“你认为严守纪律有助于形成好的品德吗?”



●避免使用那些可能对答题者造成心理压力的问题。


“你觉得你们的班主任正直吗?”


“你有没有参加违法活动?”


●尽可能使用柔和而不是生硬的词语,以免引起反感。


如:“你认为自己的教学方法应该得到纠正吗?”


●题目宜短不宜长,宜简单不宜复杂。题目数量不要太多。



●题目的选择答案应该是可以穷尽的,避免让调查对象选择不愿意选的答案。


●填空题的作答不能太复杂,开放题不要放在问卷靠前的位置。


(2)访谈调查


①访谈之前要做好充分的准备。


主要是要设计好访谈的题目。每个问题中最好能事先准备一些简单的提示。



②访谈的措辞要视访谈对象的不同而有所差异。


③访谈时要作好记录。(主要是录音 )


④要对访谈结果进行归类分析。


⑤访谈应在和谐的气氛中进行。


⑥访谈时不能有倾向性的暗示。


语言上的倾向性暗示


动作和表情上的倾向性暗示



3、实验研究和准实验研究


实验是在严格控制变量的情境中对研究对象进行研究的活动。在实验中,既有自变量,又有因变量。自变量是由实验者控制,并对因变量发生影响的变量;因变量则是由于自变量的变化而发生变化的量。


例如,“科学教学中渗透科学史教育对中(小)学生科学精神的培养”这一课题。



在教育研究的实验中,经常会使用对照实验。在进行对照实验时,要注意两点:第一,除了用于比较的因素外,其他因素必须加以严格控制,并尽量趋于相同;第二,要注意消除实验中的系统误差,这需要采取随机方法抽取样本,并运用数理统计的方法来做出显著性检验。


但是在教育研究中,有时候很难做到完全随机,在设置对照组和实验组的时候,经常会采用原始的班级作为分组的依据。这样的研究属于“准实验研究”。 



[此贴子已经被作者于2010-7-13 7:41:18编辑过]

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8#


蔡铁权


 



















































































































































讲座主题:科学教育研究的新取向


主讲人:蔡铁权(浙江师范大学课程与教学研究所)


时间:2010年7月12日下午


主要内容


笔记备注


主要内容


HPS与科学教育


STS教育与科学教育


SSI教学与科学教育


科学教育与人文教育


科学教学研究的新取向



一、HPS与科学教育


科学哲学观点的变化对科学教育的影响


科学史在基础教育中的角色


从科学社会学认识科学教育



一、HPS与科学教育


科学哲学观点的变化对科学教育的影响


1.具备丰富的背景知识,有充分的心理准备,专注于某一个问题的思考,才可能抓住偶然的机遇,“机遇偏爱有准备的头脑。”


2.从库恩的理论,我们可以知道,科学发现与科学创造是复杂地纠缠在一起的,难以区分。即如果没有概念的创造、理论的创新或范式的更新,“事实”与“现象”不可能有新的意义。所以科学发现并不是一种立即、确切、戏剧性的单一事件,而是一种缓慢、连续、比想象中更长期的历程。


3.科学发现必须以科学创造为前提因此,不是机械性的历程,也不是形式逻辑的运算历程,没有一种“发现的逻辑”可以保证某个研究路线终会得到一个答案。



一、HPS与科学教育


科学哲学观点的变化对科学教育的影响


4.新范式不断地开疆辟土,内涵的丰富性逐渐达到饱和,新范式终于变成了旧范式,创造性就会降低。这时,如果仍然强烈地依赖旧范式,视野就会受到束缚,提出问题与解决问题的方向都无法突破,并且对很多不符预期的异常现象也会视而不见,这时范式抑制了创造。


5.波普尔认为创造思维与批判思维两者相容,甚至认为批判思维能激励创造思维。库恩认为发散思维与收敛思维之间应该维持一种必要的张力。但是,费耶阿本德只强调多元,强烈主张科学理论的增长与科学方法的多元性。


6.科学哲学在科学教学中的融合,不是简单对形式的追求。



一、HPS与科学教育


科学哲学观点的变化对科学教育的影响


7.学生欲改变他自己日常概念成为正确的科学概念时,常遇到许多困难,他们这种历程就像科学史上旧概念范式改变为新概念范式时一样,均遭遇许多困难。学生所树立的科学观是否正


确与科学知识的多少并不成正比,没有对这方面的自觉认识,即使掌握了较多的科学知识,其科学观仍然可能是陈旧的和错误的,科学素养也不可能提高。


8.霍德逊(D.Hodson)指出,现在最急迫的需要,是以目前科学哲学的观点重新考量科学课程知识论的基础。只靠一种学习经验就可以得到多种的预期效果的这种假定是一个草率的想法。



一、HPS与科学教育


科学哲学观点的变化对科学教育的影响


霍德逊建议:


①事实的和理论的知识的获得;


②严格地审查支持或反对理论的证据和理由;


③练习使用理论来解释现象;


④使用理论来预测;


⑤实验技能和技术的获得;


⑥考验各个理论的预测和结果;


⑦设计考验假说或讲解理论的实验;


⑧形成假说;


⑨以逻辑批评的方法来考验假说(内在一致性;和其他现存理论的一致性);


⑩进行实验以考验假说


11体认和科学有关的社会一历史一经济的问题和应用



一、HPS与科学教育


科学哲学观点的变化对科学教育的影响


9.科学教育如果导致了学生对科学与科学家的崇敬演变成盲从盲信,则将会为“科学主义”的盛行提供合适的土壤。


及时吸取当代科学哲学的研究成果,融入我国的科学教育,应该引起科学教育研究者和一线科学教育教师的深切关注。在我国教师教育的各个阶段,必须做出相应的考虑,以逐步提高我国科学教师的科学哲学素养,提高对科学本质、科学教育本质的认识水平。这样,我国的科学教育才会出现一个全新的面貌,科学教育改革才会得到有效的推进。



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


1.理解科学本质


美国库勒(W.Cooley) 和克劳普法(L.Klopfer)


美国科学促进会(AAAS)


美国科学史家乔治·萨顿(George Sarton)


美国的小摩里斯·N·李克特(Maurice N.Richter,Jr)


社会学家贝尔纳(J.D.Bernal)


麦克康马斯(W.F.McComas)


美国著名学者里德曼(N.G. Lederman)


一般共识



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


1.理解科学本质


①只是通过教科书学习科学,学生对科学往往持有一种非历史  的观点,认为科学的理论是万古不变的永恒真理。


②科学史同时展现出科学发展进化的及革命性的特性。学生单纯地学习教科书,会误认为知识是一种常态的、线性累积的过程。


③观察渗透理论。观察不是客观的、中性的,原有的信念、价值观、已有的知识和经验在很大程度上决定着他观察到了什么,又如何理解他所观察到的现象。



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


1.理解科学本质


④科学方法也和科学知识一样不是纯客观的,并不存在一种单一的万能的“科学方法”,科学方法是多元的、丰富的。


⑤在科学教学中,强调动手操作和实践能力,通常认为这是主要经由“归纳资料”的过程,这是一种实证论、经验论的观点。


⑥科学家是有创造力的。在科学历史上,伟大的科学家不仅增长人类的自然知识,也传承独立思考,追求自由的科学精神,传播在人类生活中相当宝贵的协作、友爱、同情和宽容精神。



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


2.建构科学知识


①以教师讲解或教科书写明的方式,权威地认为某事是真实的,尤其在以“定义”的方式呈现科学理论时,导致学生学习科学理论如同学习语言一般,只是记忆与复述。


②强调必须让学生了解科学学习是新旧范式的转变,包括概念及方法学的转变,惟有让学生了解这种转变,才能真正了解科学知识的建构本质。


③从认知历史分析法看,这种分析法是结合实际科学实践的案例研究,以认知科学的分析工具和理论去创造一个新的、范围广泛的理论,说明在科学中的概念结构如何建构和改变。



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


3.了解科学过程


——教育的重演理论


——一些科学教科书往往把科学研究的历程过于简化了。


当前基础教育课程改革强调学生的学习应经历过程,在体验、参与中学习。各种科学课程标准都要求让学习者通过探究去获取知识,就是要让学习者经历科学家研究科学的过程,了解科学知识形成的历史,从而达到真正理解科学知识。不但知道作为结果和结论形态的知识,而且懂得这样的结论是怎么来的,这正是提高科学素养,理解科学本质所不可缺少的内容。



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


4.掌握科学方法


——科学方法在科学教学中是一种渗透和融合,不是贴标签或强行说教,科学方法也随着科学技术的发展而不断发展,科学哲学的研究也将使我们重新认识科学方法的功能和科学方法的合理运用。


——布拉什(S. G. Brush):今天科学史与科学哲学的研究,极大地瓦解了传统的科学形象,科学不再被仅仅看成是对客观事实的发现,“客观性”不再是科学发展中的唯一主题,传统教科书给出的“假说—演绎”方法论(理论应该与实验事实相符合),也被许多伟大的科学家亲口否认。爱因斯坦拒绝让实验“事实”动摇他的相对论的基本假设,而是以洛仑兹(H. A. Lorentz)的理论作支持。狄拉克(P. Dirac)则说:“一个理论家宁可要一个美的方程,也不要一个丑的但结果与实验数据更一致的方程。”



一、HPS与科学教育


科学史在基础教育中的角色


5.认识科学价值


①激发学生对科学的好奇心和求知欲。


②科学态度是现代公民的基本素质,是从事任何工作的基本条件。


③如何认识科学的价值,科学史揭示了科学技术被滥用或恶用的情况下,对社会、对人类所造成的危害,既要认识到科学技术与社会之间的复杂的相依关系(STS研究),也要正确地看待科学技术广泛应用后出现的负面效应,从而培养学生的社会责任感。



一、HPS与科学教育


从科学社会学认识科学教育


1. 科学社会学对每个人必不可少


2 .科学受社会影响


(1)科学的兴趣中心除了受科学的内在发展力量所决定外,还受 社会力量的决定。


(2)对科学成果的评价也不能完全只由科学共同体决定了,而是社会公众对某项科学发现的认可,可以改变科学家对此项发明的轻视态度。


(3)科学发展除了有自身的规律外,还会受社会制约,科学共同体并非是象牙塔,也不是世外桃源。


(4) SSI(Socioscientific Issues)教学



一、HPS与科学教育


从科学社会学认识科学教育


3. 科学是一种社会活动


(1)20世纪后期, “大科学”兴起,科学更趋向于是一种社会化的事业。


(2)随着科学变得日益制度化,它与其他社会制度的关系也变得更加密切了。


4 .科学是一种文化过程


(1)科学在发展的过程中,科学家在做出他们的巨大的发现时,又不可避免地受到时代文化和观念的影响。


(2)科学文化与人文文化。


(3) “科学大战”。



二、STS教育与科学教育


主要内容:


STS教育的内涵与特征


STS教育的目标与内容


STS教育在科学教育中的实施



二、STS教育与科学教育


STS教育的内涵与特征


STS教育的内涵


美国科学教师协会(NSTA)认为STS教育是在人类经验范围内的科学的教学和学习。


亚格尔(R.E.Yager)把STS看成是科学教育的核心;


克鲁姆哈特(R.Kromhout)和古德(R.Good)将STS教育看成是激发学习科学动机的因素;


拜比(R.W.Bybee)认为STS教育是为学习知识、过程以及为达到职业目标提供了学习背景等。


STS教育的产生和发展并不只是对某些具体的科学教育策略进行调整和改革,它追求的是科学教育范式的整体变革,而且这种变革的依据就在于整个人类文化的转变。STS教育不仅将人类文化的总体战略具体化到科学教育领域,而且用这种文化战略的意图和理念指导科学教育的具体改革行动。因此可以认为,即使是最专门的科学知识,也能够把它恰当地理解为特定社会背景下的人类活动的特定产物,即可以理解为一种特定的文化形态。



二、STS教育与科学教育


STS教育的目标与内容


STS教育的目标


STS教育的目标概括地说就是培养全体公民具有科学技术素养,即能够:


理解基本科学技术术语和概念;


了解科学的本质,理解科学研究的过程和方法;


能全面和正确地看待现代科学技术的正面效能和负面影响,真正理解科学、技术和社会的相关关系;


在日常生活中应用科学知识;


对事物有科学的态度以及对科学有兴趣,特别是要促进新一代公民全面发展。


STS教育指的是在现实的技术和社会背景下进行的科学教育活动,其基本意图是把学生对于自然界的理解(科学)与人造世界(技术)和他们的日常生活经验(社会)结合起来,引导他们正确地认识科学、技术和社会的关系。



STS教育的目标与内容


STS教育的内容


   在我国中学科学教育中,科学、技术与社会的教育内容包括3个主题:科学技术史;技术设计;当代STS重大课题。具体为:了解科学与技术的发展;了解科学与技术之间的互动关系;了解科学与社会之间的互动关系;了解技术与社会之间的互动关系;了解技术设计的过程;认识科学技术对社会发展的影响,了解科学技术是生产力;初步形成可持续发展的意识。科学、技术与社会的关系落实在科学课程中,是通过渗透到物质科学、生命科学和地球、宇宙和空间领域的教学过程之中实现的,其具体途径是:将科学与技术、科学技术与社会联系在一起;将人、自然与社会有机关联在一起;将科学精神和人文精神紧密地结合起来。




STS教育的目标与内容


STS教育的实施主要有以下三种方式:


渗透型


独立型


活动型



STS教育的教学策略


问题探究法


问题讨论法


技术设计法


角色扮演法


运用科学史



STS教育与科学教育


STS教育的内涵与特征


STS教育的特征


多元性


开放性


综合性


交叉性


互动性


人本性



STS教育与科学教育


定义:所谓社会性科学议题,是指因科学技术的发展与应用,而对社会产生冲击和影响的议题。它对社会所带来的影响具有争议性,其引发争议的原因来自人们彼此间对该议题所持立场不同而导致价值上的冲突。



SSI教学的意义


SSI教学提供了一种境脉(context),可以让学生以自己的生活经验为基础,运用争辩(controversy)的方式,促进学生从事非形式推理(informal reasoning),从而发展个人的决策能力、道德性。在这种过程中,丰富了课程,也提供了学生探讨议题各个层面的机会,学习包容各种不同的意见,帮助发展学生的社会责任感。当学生运用各种已有的科学知识去讨论所面临的问题时,当学生在探究解决各种形形式式的议题时,需要不断地提出假设、收集证据,不断地进行相互驳议、争辩,需要相互沟通和互动,需要反思和修正,需要从中学会分享和合作等。



SSI教学中的非形式推理


科学教学中的大部分推理都需要应用非形式推理,非形式推理是批判性思维的核心内容,学生对复杂问题的论证(argument)源于非形式推理。科学教学中运用社会性科学议题,可以培养学生的非形式推理能力和信息评价能力,增强对科学本质的理解,促进学生道德观念的发展和对科学知识的学习。非形式推理有利于培养学生的非逻辑思维,包括直觉、灵感、想像等思维形式,而这些思维形式是创造性思维的精华,也是创造性思维中最为活跃的部分。因此,社会性科学议题有利于培养学生的质疑态度,发现问题和提出问题的能力,有利于培养学生的创造能力。



超越STS教育


STS教育在涉及到认识论基础、道德和伦理发展、学习科学的情感方面等明显地失去了作用,SSI却特别地把这些个体学习的基本方面作为目标。STS教育使人们确信科学、技术与社会并不是彼此孤立的,但却没有提供强调知识固有的个人本质和关于科学信念的一种宗旨。通过强调学生道德的、伦理的、情感的和认识论的发展,SSI教学提供了一种对科学知识的发展做出贡献的各种力量相联合的连接点。SSI教学不但可以体现STS教育所能具有的教育功能,而且实现了对STS教育的超越。



SSI教学对我国传统的科学教育必将形成有力的冲击,它对培养具有科学素养,又具有能倾听多元话语并做出决策的能力,有强烈的社会责任感的公民,具有不可替代的作用。SSI教学能使学生养成有证据地(而不是想当然地)思考问题,有理智地(而不是随意地)处理问题,民主地(而不是武断地)对待不同的意见,综合地(而不是单一地从某一学科或某一视角)看待问题。从这样的认识看,SSI教学可以针砭我国传统的科学教育,纠其偏颇,同时,也彰显出SSI教学在我国科学教育中应用的价值。



四、科学教育与人文教育


主要内容:


科学教育与人文教育发展的历史考察


科学教育与人文教育的融合



科学教育与人文教育发展的历史考察:


古典人文教育的盛行与科学教育的产生


古典人文教育经过中世纪这一否定环节后,到文艺复兴得以“再生”(Rebirth)


14世纪文艺复兴运动的兴起推动了自然科学的发展,使科学教育开始进入了萌芽状态。



科学教育与人文教育发展的历史考察:


科学教育正式地位的确立及对人文教育的冲击


自然科学课程的上升


科学教育制度的形成


人文教育的衰落与抗争



科学教育与人文教育发展的历史考察:


科学教育与人文教育相互牵制


科学教育的发展


古典文科教育运动



科学教育与人文教育发展的历史考察:


现代人文教育对科学教育的反击和二者的融合


20世纪50年代,人类进入了第三次科学技术革命时代。


20世纪末,科学教育与人文教育终于从相互排斥走向了相互融合,产生了科学人文主义。


20世纪八九十年代以来,各国纷纷开始以科学人文主义思想为导向,重视科学素养的培养



科学教育与人文教育的融合:


科学教育与人文教育融合的必然


科学教育与人文教育内在的一致性:融合的客观基础


人的发展:融合的内在要求


社会的发展:融合的外在需求


科学教育与人文教育的融合:


科学教育与人文教育融合的趋势


自然科学与人文科学的汇流


科学方法与人文方法的互补



五、科学教学研究的新取向


  科学教育的主要领域:


1.概念发展的研究采取定性与定量相结合的研究思路


自从20世纪50年代以来,关于儿童科学概念的发展研究不断涌现,研究主题几乎涉及到科学的各个领域,包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理、生物等。


对20世纪90年代以来国际上一些主要的科学概念发展研究的分析可以看出,研究者采用问卷、访谈、测验、Demonstration技术、任务施测技术等定性与定量相结合的研究思路,对儿童青少年单一科学概念的发展进行了全面的研究,使人们对学生的概念表征以及相异概念有了较为系统的了解,为科学概念的教学提供了依据。


利用定性与定量相结合,识别学生的错误概念和概念表征,是20世纪90年代以来科学概念发展研究的主要趋势。



2. 概念转变的研究强调影响因素及教学策略


概念转变模型也遭到了一些批评:


(1)除了看到概念内容的改变外,还要看到学生认识方法的改变。Gil &Carroscosa发现,学生的错误概念往往是与他们的认识世界的直觉经验方法相联系的。


(2)概念转变除受认知影响外,还受动机、态度的影响。Dreyfus等在教学实验中发现,学生积极的态度、较高的责任感对概念转变很重要,对知识漠不关心的学生很难产生认知冲突;另外,不成功的学生由于消极的自我印象、过高的焦虑或消极的态度等,也会妨碍认知冲突的产生。


(3)不要过于强调儿童日常经验中的核心信念对具体概念转变的限制,概念转变常常并不是随核心信念的改变而整个地改头换面,而是一个一个地进行的。


(4)概念转变并不一定是一步完成,它是一个渐进的过程,有时两种概念同时存在和使用,或者是把原有概念和科学概念结合成新的混合概念。



2. 概念转变的研究强调影响因素及教学策略


为了使学生的前概念能够顺利的转变为科学概念,研究者在教学中采用了多种教学策略:


Bryce&MacMillan调查了21位15岁的学生对于重量、作用力等的前概念,并运用类比的教学方法转变其错误概念,发现类比教学比讲授教学更有效。


Savinainen, Scott&Viiri也利用类比进行了牛顿第三定律的概念转变教学研究。


Niaz运用了教学实验使学生转变对电化学的错误认识。


She利用双情境学习模式有效的转变了学生对热传递的错误概念。


Tsai运用认知冲突来改变学生对简单电路的错误认识。



3. 概念图的研究重视技术提高与教学应用


20世纪80年代以来,概念图有如下发展趋势:


第一,概念图的功能由最初的评价工具发展到教学技能、教学策略。概念图理论提出的早期,研究者主要把概念图作为一种评价工具,目的是为了测定学习者已有的知识的结构,以及检验学习者的有意义学习的情况。20世纪90年代以来,研究主要集中在把概念图作为一种教学技能和教学策略上,大量的研究充分的证实了概念图的效果;


第二,概念图的研究领域由科学学科扩展到其他学科和领域。早期的研究主要是集中在生物、物理和化学科中,但是, 20世纪80年代以来,研究很快就突破了科学学科范围而被广泛应用到文学、阅读、生态学、计算机辅助教学、地球科学、数学等其他学科;


第三,图式开发技术日新月异,从手工绘制到使用电脑软件和网络技术。早期的概念图主要依靠手工绘制,随着计算机及其技术的普及,可以使用计算机软件进行编制,现在已经开发出了许多计算机绘制概念图软件;


第四,从个人编制到合作编制概念图,体现合作化学习特点。最初的概念图一般都是由个人独立完成,并作为一种评价个人知识结构的工具,但是现在作为一种学习工具和教学工具的概念图越来越多的强调合作完成。



4.科学素养的研究强调对科学本质的理解


在最近的研究中,研究者开始关注学生和教师对科学本质的理解。研究者普遍认为,科学知识是人类共同创造的财富,是人类社会赖以存在、继承和发展的重要资源,是推动社会生产力和科学技术发展的重要因素。


在科学教育领域,科学知识是培养学生智力、发展学生能力的实体因素,而学生对科学知识本质的认识,则从一个侧面反应了他们对科学的态度和看法(即科学观),学生对科学及科学知识本质的理解是构成科学素养的重要成份;教师对科学本质的理解影响学生对科学本质的理解,教师科学素养的提高是学生科学素养提高的前提。



5.科学阅读


有关科学史的阅读,有助于学生科学本质观的发展


科学阅读,有助于儿童科学概念的掌握


科学阅读的三种交互因素


科学教育中的科学阅读策略



6.科学写作



科学写作的类型


科学写作的组成元素


科学写作在科学教育中的作用


科学写作的实施策略



7. 科学读写模式


(1)IDEAS科学读写模式实施的三种先存知识


内容知识(content knowledge)


结构知识(structural knowledge)


过程知识(process knowledge)



(2)IDEAS科学读写模式的学习活动结构、顺序及评价方式


六种学习活动




8.科学教师的研究集中于对教师知识的研究


20世纪80年代末期以来,对科学教师的研究已经从观察行为和教学技巧转移到对教师知识和观念的研究。


20世纪90年代初,对教师的实践知识或技能的研究有所增加。Shulman (1986)提出了教学法知识的概念(PCK)。


对教师的教学法知识的研究表明,熟悉特定的课题并与教学经验相结合,对教学法知识有积极的影响。尽管有经验的教师与新教师在教同一门课程时,具有相似的学科知识,但他们的教学法知识可能有很大的区别,这种区别表象在课堂教学实践中具有不同的教学策略。教师的策略性知识包括思维导向策略、知识同化策略和过程监控策略。



9.科学推理的研究更加系统和深入


科学推理的基本内涵包括:第一,科学推理是个体思维能力发展到一定水平之后具有的推理类型;第二,在个体进行科学推理时一般采用的推理类型是归纳推理和演绎推理;第三,个体应用科学推理进行假设检验或问题解决。


科学推理发展研究结论包括:第一,大多数初中生,甚至是部分高中生乃至大学生,其科学推理发展水平都不高,没有达到皮亚杰理论中形式操作阶段的水平;第二,.不同科学推理类型之间发展不平衡,学生相关推理和概率推理的发展相对滞后,有的研究还表明学生在守恒推理的发展上也遇到了困难;第三,有关性别对科学推理发展水平影响的结论尚不一致;第四,科学推理能力与学习成绩等因素呈现一定程度的相关;第五,科学推理能力的发展随着年龄的变化呈现非线性发展趋势,在从儿童到成人的发展过程中,科学推理有一个或几个突变期。人们从不同方面研究了科学推理的影响因素,主要包括知识、信息加工能力、认知风格、年龄、智商、文化背景、社会经济地位、民族、个体的能力、个性因素等。





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我也想参加!羡慕中……
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讲座主题:不同时代的物理学知识


主讲人:程燕平


时间:2010年7月13日上午


主要内容


笔记备注


不同时代的物理学知识


古代物理学时期


近代物理学时期


现代物理学时期



托马斯·S·库恩的困惑:


亚里士多德是一个伟大的思想家吗?



一个漏洞百出的运动理论,怎么可能有那么多后继者?


作为一个“全才”,亚里士多德为什么一遇到运动问题就一败涂地?



亚里士多德的三段论:


人都是要死的,


苏格拉底是人,


所以,苏格拉底是要死的。



在一个炎热而又难忘的夏日,库恩茅塞顿开。在这个基础上,库恩的工作导致了思想史上的一场革命。



结论:


以伽利略、笛卡尔为代表的近代科学先驱;


误读了亚里士多德;


并且创造了这种误读的方式。



在阅读重要思想家的著作时,一定要找出其中明显的荒谬之处;


然后,问问你自己:一位神志清醒的人怎么会写出这样的东西!



亚里士多德时代的物理学家与牛顿时代的物理学家好像生活在两个不同的世界一样。(库恩)


科学革命的内涵……



库恩因此成为科学哲学“历史主义”流派的唯一领袖;


被收入《20世纪著名思想家辞典》;


其代表作《科学革命的结构》风靡全球。


当人们因为科学发现问题而争论不休时,库恩的观点总是被用来做最后的裁决。



“如果你无法确定哪一个是正确的,那就问库恩吧!”


正是库恩提供了不同时代物理学的“分界线”。



古代物理学时期


圣贤


象牙塔里的科学


学者传统



“不懂数学者不得入内!”


(柏拉图宣言)


“吾爱吾师,吾更爱真理!”


(亚里士多德的表白)



科学精神的诞生以及登峰造极是“柏拉图学园”最杰出的成就,因为该学园营造了有史以来最重要的学术氛围,并且培养了包括亚里士多德在内的一大批人才。



亚里士多德树立了物理学的第一个丰碑:创建了古希腊物理学。



希腊人既没有留下造福于后人的伟大工程,也没有作出什么杰出的技术发明;


但是,在人类思想史上,希腊思想具有至高无上的地位;


因为希腊人开启了科学,希腊人创造了科学精神。



随着时间的推移,人类历史上曾经大放异彩的各个文明相继陨落;


(玛雅文明,巴比伦文明早已成为历史古迹。)


但是,科学精神永不衰落。



亚里士多德:欧洲古代知识的集大成者。他的学识和著述涉及哲学、逻辑学、天文学、气象学、生物学、修辞学和文学等领域。他在科学史上的最大功绩在于他开始从对自然界的观察中去寻求对自然的认识,并以此为依据在分类的基础上进行概括,从而开创了一个全新的知识体系。



泰勒斯 :以泰勒斯为首的万物本原学派(即“爱奥尼亚学派“)开创了西方历史上摈弃神话传说,用自然物来说明世界的先河。自那以后,探讨万物本原便成了古希腊自然哲学的主要课题之一。



柏拉图:柏拉图及其学派把数学概念的抽象化定义这一具有历史意义的工作大大地向前推进了一步。他们不仅把数学概念和现实中相应的实体区分开来,并把它和在讨论中用以代表它们的几何图形严格地分开。柏拉图是从理念论的角度去探讨数学概念的含义的,是将数学对象置于现实对象与理念之间的,数学对象因其常驻不变而区别于现实对象,又因其可能有許多同类对象而区别于理念。



欧几里得:集前人几何知识之大成。他从不证自明的公理出发,经过严密的演绎逻辑的推理,把初等几何知识组织成了一个严密的理论体系。他的《几何原本》堪称全世界最杰出的教科书,被誉为“希腊理智最完美的纪念碑之一”。



近代物理学时期


绅士


两种传统的碰撞与融合



在牛顿时代,实验物理学与理论物理学几乎是齐驾并驱的;


要营造这种局面,必须在科学方法方面实现重大突破。



培根,科学方法论的创始人之一。提倡观察、实验、经验、归纳、总结、分析、发现真理、验证真理的思想方法。强调工艺与学术两大传统的渗透。提出“知识就是力量”的口号。


培根:知识就是力量


笛卡尔,科学方法论的创始人之一。


笛卡尔从理性直觉出发,强调演绎法和数学方法的应用,弥补了培根轻视数学演绎法的不足。


他的名著《方法论》和《哲学原理》对后世科学家和科学研究都产生了很大的启发和影响。


笛卡尔:我思故我在


牛顿


发现了万有引力定律——天体的运动规律;


发现了物体运动三定律——世界万物的运动规律;


发明了微积分——数学在物理学中得到了最完美的应用。



现代物理学时期


英雄辈出的时代


大科学的挑战


怪人




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讲座主题:力和运动


主讲人:程燕平


时间:2010年7月13日下午


主要内容


笔记备注


力与运动


作用与反作用


重力与重心


运动及其悖论



一、作用与反作用



力是什么?


物体对物体的作用。


运用物理语言。


例:


放在桌面上的杯子为什么不掉下去?



第一层次的理解:


直接的物理原因。


第二层次的理解:


作用与反作用。



一学生手握条形磁铁,走近一个大铁盘。


问:感觉到什么?


问题的关键:


误认为施力者总是主动的;


没有意识到作用与反作用是同时出现的。



我给了对方一拳,这一拳的反作用是什么?


学生:对方凭本能还击我的一拳!



从对称性角度考虑。


情形一:绝对对称


无限空间中空无一物;


情形二:球对称


无限空间中只有一个质点;


情形三:轴对称


无限空间中只有两个质点。



大小相等,方向相反;


作用在一条直线上;


作用在两个物体上。


结论:力是物体之间的相互作用。



火箭为什么运动?


学生:因为作用与反作用。


正确的思考方式:


什么力使火箭运动?


气体为什么给火箭推力?


是哪一对作用与反作用?



真正理解了这一关系,大部分与力有关的现象就容易解释了。



力的另一个必须掌握的定义:


力是改变物体运动状态的原因。



因此,没有力作用于物体时,物体做匀速直线运动。



二、重力与重心



大多数学生对重力满足于一知半解的认识。


例如,对失重的误解。


手托一个铁球;


铁球向你飞来。


因此,从小学开始,就通过实例教学,让学生逐步理解重力及其意义。



教师心目中的重力应该是一对质点之间的作用与反作用。


地球:等效于质量集中于球心。


重物:等效于质量集中于重心。



均匀薄板的重心。


例如,长方形薄板的重心。



巴贝斯定理:让一平面作一种垂直于该平面的运动,则平面扫过的体积等于该平面面积与质心运动路程的乘积。


例如,边长为a的正方形沿垂直方向平移距离d。



重力的细节问题。


两极;


赤道;


其他位置。


假如地球均匀膨胀。



如果能从万有引力角度理解重力,


就会发现这种最普通的力暗藏玄机。


四种基本相互作用:


引力;电磁力;弱力;强力。


大统一理论。



三、运动及其悖论


芝诺悖论



运动的一个特例:液体的流动。


应用:连通器。


几个特别适合于学生上讲台表演的实验:


连通器原理;大气压实验;惯性球实验。



怎样理解不改变速度的运动?


物体从斜面获得速度后在水平面上运动。


推理:阻力越来越小。



伽利略从斜面实验中发现阻力的作用。


从阿基米德浮力研究中得到启示。



力是物体之间的相互作用;


力是改变物体运动状态的原因;


力的其他效果。




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讲座主题:地球与宇宙(一)


主讲人:吴樟华


时间:2010年7月14日上午


主要内容


笔记备注


1.地球的概貌与地球的物质


1.1地球的概貌


1.1.1 地球的形状与大小


1.1.2 地球的结构


1.1.3 地球仪与地图的标设和功用



1.1.1 地球的形状与大小


人类对地球形状的认识历史


地球的真实形状


地球的大小及测定



古时候的人,由于活动的范围很小,只看到自己生活地区的一小块地方,因此单凭直觉,就产生了种种有关“天圆地方”的说法。


我国早在两千多年前的周代,就有“天圆如张盖,地方如棋局(棋盘)”的盖天说。


古代埃及人认识,天像一块穹窿形的天花板,地像一个方盒。


俄罗斯人则认为,大地像一块盾牌,由三条巨鲸用背驮着,漂游在茫茫的海洋里。印度人也有类似的传说,不过他们认为驮着这块大地的,不是巨鲸,而是站在海龟背上的三头大象。大象动一动,便引起地震 。


 


随着生产技术的发展,人类活动范围的扩大和各种知识的积累,人们逐渐认识到,大地在大范围内不可能是平坦的,而应该是弯曲呈弧形的。


登高可以望远。人在地平只能见到4.6km远,而升到1000米,便能看到121km远的地方。


在海边看离岸的船,先是船身隐没,然后才是桅帆。


在陆地上(北方)旅行的人,如果向北走去,一些星星就会在南方的地平线上消失,另外一些星星却在北方的地平线上出现,象北极星的地平高度会升高 。如果向南走去,情况就相反。


这些现象,只有大地是弧形的才好解释。



古希腊著名的科学家,哲学家亚里士多德第一次对大地是球形作出了论证。他观察天象,从月食时地球在月球上的投影等现象中,推断大地的形状为球形。


当时,一些持反对意见的人便提出:如果大地真是圆球状的,为什么住在地球另一端的人,没有掉向下面的空中呢 ?


那时候,由于人们还不懂得有地心引力,要回答这个问题是很难的.



15、16世纪的地理大发现,特别是1519——1521年,麦哲伦率领的一支船队,环绕地球航行一周成功,这为大地是球形提供了有力的证据。


明朝末年,西方传教士利玛窦、汤若望等来到我国,介绍了天文、地理、数学等科学知识,我国才出现“地球”这个译名。



地球是一个球体


1、地球形状:是指大地水准面的形状;


2、大地水准面是指全球静止海面(海拔起算面)。


地球是一个扁球体


赤道半径(a)为6378.140千米;


极半径(b)为6356.755千米;


扁率:f=(a-b)/a=1/298.257.



地球是一个不规则的扁球体


十分迫近大地水准面形状的扁球体;以大地水准面对于参考扁球体的偏离大小来表示前者形状


关于“梨形地球”


似梨:


半球高纬和南半球低纬,水准面高出扁球体;


北半球低纬和南半球高纬,水准面低于扁球体。


非梨:


忽略了赤道半径与极半径的22千米的巨大差异。


大了南北极半径之间40米的微小差异。


笼统地说地球呈梨形是不确切的。



地球的形状示图



地球的大小:


赤道半径a为6378140±5米


极半径c为6356755±5米


总面积5.1×108平方公里


总体积10820×108立方公里


总质量5.98×1027克 


地球的平均半径6371110米


地球的经线周长为40008548米


赤道周长为40076604米



1.1.2 地球的结构


地球的圈层结构(内部和外部结构)



地球的内部构造



地球的外部构造


地球的外部构造是指地球大气圈,水圈和生物圈


(一)大气圈    (二)生物圈    (三)水圈



1.1.3  地球仪与地图的标设和功用



地图的三要素:


方向


比例尺


图例和注记



1、方向


一般定向法:面对地图,“上北下南,左西右东”


指向标定向法: 用箭头指示正北方向


(只要把箭头指向正上方,还是符合上北下南,左西右东)


经纬网定向法:



2、比例尺



3、图例和注记


图例:地图中的各种符号。


注记:地图中的文字和数字



构成地图的基本内容,叫做地图要素。它包括数学要素、地理要素和整饰要素(亦称辅助要素),所以又通称地图“三要素”。


(l)数学要素,指构成地图的数学基础。例如地图投影、比例尺、控制点、坐标网、高程系、地图分幅等。这些内容是决定地图图幅范围、位置,以及控制其它内容的基础。它保证地图的精确性,作为在图上量取点位、高程、长度、面积的可靠依据,在大范围内保证多幅图的拼接使用。数学要素,对军事和经济建设都是不可缺少的内容。 


(2)地理要素,是指地图上表示的具有地理位置、分布特点的自然现象和社会现象。因此,又可分为自然要素(如水文、地貌、土质、植被)和社会经济要素(如居民地、交通线、行政境界等)。


(3)整饰要素,主要指便于读图和用图的某些内容。例如:图名、图号、图例和地图资料说明,以及图内各种文字、数字注记等。



1.2   地球的物质之一:


岩石、沙、土壤


1.2.1 岩石的分类及三大类岩石的特征 


1.2.2  矿物及其矿产 


1.2.3  土壤及构成



1.2.1 岩石的分类及三大类岩石的特征


岩石——是地质作用形成的具有一定产状的地质体,主要由造岩矿物按一定的结构和构造集合而成。 


结构和构造 是识别岩石的重要特征之一。岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状以及颗粒间相互关系的特征,称为岩石的结构 。岩石中矿物的组合形状、大小和空间上相互关系和配合方式,称为岩石的构造。



岩石按其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。


岩浆岩


沉积岩


变质岩



岩浆岩



(一)岩浆作用和岩浆岩的概念


岩浆岩是由岩浆在地下结晶或喷出地表凝固而成的岩石。


当岩浆沿着岩石圈破裂带上升而侵入到地壳中时,称为岩浆侵入活动;由此冷凝结晶而成的岩石称为侵入岩。当岩浆喷出地面时,称为火山活动或喷出活动;由此冷却凝固而成的岩石称为火山岩或喷出岩。


岩浆的活动和冷凝的整个过程统称为岩浆作用。



(二)岩浆岩的矿物组成


岩浆岩按其化学成分和矿物组成的不同可分为四类:


1)超基性岩——二氧化硅含量<45%,含铁镁较多,含钾钠甚少。主要由橄榄石、辉石组成。如橄榄岩。


2)基性岩——二氧化硅含量45—52%,主要由辉石、钙斜长石和少量橄榄石和角闪石组成。如辉长岩、玄武岩。


3)中性岩——二氧化硅含量52—65%,主要由角闪石、长石和少量石英、辉石、黑云母等组成。如闪长岩、安山岩、正长岩和粗面岩。


4)酸性岩——二氧化硅含量>65%,含钾和钠较多而铁镁较少,主要由长石、石英和云母组成。如花岗岩、流纹岩。



(三)岩浆岩的产状


根据岩体在地壳中形成的深度和方式,可分为喷出岩体(如玄武岩)和侵入岩体(如花岗岩),后者又可再分为深成岩体和浅成岩体。


按岩体的形状及其与上覆岩层的关系,可分为整合侵入体和不整合侵入体。前者如岩盆、岩盖、岩床、岩鞍等;后者如岩株、岩瘤、岩脉等。



侵入岩与喷出岩产状综合示意图



(四)岩浆岩的结构与构造


岩浆岩常见的结构有:


1)玻璃质结构


2)隐晶质结构


3)显晶质结构


4)斑状结构


岩浆岩常见的构造有:


1)块状构造


2)斑杂构造


3)流纹构造


4)气孔构造


5)杏仁状构造



玻璃质结构


斑状结构



显晶质结构


隐晶质结构



(五)岩浆岩的主要类型


岩浆岩根据其化学成分和矿物组成可分为酸性岩、中性岩、基性岩和超基性岩等四类;


根据其结构与构造和产状的特征可分为深成岩、浅成岩(包括脉岩)、喷出岩等三种。



岩浆岩分类简表



玄武岩与花岗岩的成因差别



四、沉积岩


(一)沉积物和沉积岩的概念


沉积岩是由成层堆积于陆地或海洋中的碎屑、胶体和有机物质等疏松沉积物固结而成的岩石。


沉积物的来源:①先成岩石风化产物;②火山喷发沉降物③生物成因的各种有机物;④宇宙尘埃


按沉积物的成因和性质可分以下各类: ①机械(碎屑)沉积物; ②化学沉积物 ;③有机沉积物



沉积过程



(二)沉积岩的基本特征


1、沉积岩富含次生矿物和有机物质以及存在化石。这是与岩浆岩最大区别


2、沉积岩具有多种构造,其中最突出的是层理构造和层面构造


层理是指岩石的成分、结构、粒度、颜色等性质沿垂直于层面方向变化而形成的层状构造。


层理通常可分为:1)水平层理 ;2)波状层理 ;3)交错层理


层面构造系指上、下层面中留下的与岩石成因有联系的各种印模和痕迹。


3、沉积岩主要的结构类型有:碎屑结构、泥质结构、化学结构和生物结构。



沉积岩的层理构造-水平层理



冲积交错层理和斜层理



沉积岩的层面构造--波纹和干裂



(三)沉积岩的主要类型


1.碎屑岩类 :按成因可分为火山碎屑岩和正常碎屑岩两种。


火山碎屑岩可分为:①火山集块岩;②火山角砾岩; ③凝灰岩;等。


正常碎屑岩可分为:①砾岩与角砾岩 ;②砂岩 ;③粉砂岩


2.粘土岩类 :常见的有泥岩和页岩。


3.生物化学岩类 :最常见的为碳酸盐岩,如石灰岩



沉积岩的分类



火山集块岩


火山凝灰岩



角砾岩和砾岩



显微镜下的粉砂岩


砂岩



泥岩



白垩崖(石灰岩)



五、变质岩


(一)变质作用和变质岩的概念


地壳中原有的岩石,由于经受构造运动、岩浆活动或地壳内的热流变化等内动力的影响,使其矿物成分和结构、构造发生不同程度的变化,统称为变质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩。


(二)变质作用的因素


控制变质作用的因素主要有温度、压力和化学活动性流体(溶媒)。



(三)变质作用的类型和常见的变质岩


1.动力(碎裂)变质作用 --构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩、千糜岩等(其碎裂程度愈来愈细)


2.接触(热力)变质作用 --例如,粘土岩变质成为角岩,灰岩变质为大理岩,砂岩变质为石英岩等


3.交代(热液)变质作用--如碳酸盐岩与中、酸性岩浆接触交代变质产生的矽卡岩等。


4.区域(动力)变质作用 --常见的岩石类型有:板岩 、千枚岩 、片岩 、片麻岩 等


5.超变质作用



碎裂岩


构造角砾岩



接触变质岩


糜棱岩



板岩


角岩



汉白玉


云石(大理石)



板岩


矽卡岩



片麻岩


片岩



混合变质岩



六、地壳岩石类型的转化


组成地壳的三大类岩石,火成岩、沉积岩与变质岩,具有各别独特的成岩环境,但在物质来源方面存在着相互依存和互相转化的关系岩石类型的互相转化,有的学者称为岩石的转化循环



1.2.2 矿物及其矿产


矿物:


是由化学元素在一定的地质环境中形成的,具有一定的化学成分和理化性质的化合物或单质。


矿物是构成岩石或地壳的基本单元。



矿物的物理性质



主要造岩矿物:



石英


在大陆地壳中的数量仅次于长石,常见于各类岩石中。


成分简单(SiO2),无解理,呈贝壳状断口,玻璃光泽,硬度7,质纯者无色透明,含杂质时会有各种颜色。


在自由生长时结晶成六面锥体


性质稳定,难于风化



石英双晶



铁石英



长石


地壳中最大量的一类矿物


具瓷状光泽,硬度为6,二向完全解理。


依据解理可分为正长石 和斜长石



钾长石



钠长石



钙长石



云母


晶体构造呈层状,有一向极完全的解理,易剥成具弹性的光滑透明薄片;


珍珠光泽,硬度2—3,成分复杂多样。


常见的有黑云母和白云母两种。


在酸性岩浆岩、砂岩和变质岩中常见。



金云母



铜铀云母



角闪石


成分复杂多变,常见的一种为普通角闪石,呈长柱状或条状,暗绿至黑色,硬度5.5—6,比重3.1—3.3,二向完全解理呈彼此斜交,性脆;在中性和酸性岩浆岩和某些变质岩中常见。



透闪石



直闪石



透辉石



锂辉石



钠辉石


(硬玉)



橄榄石


成分为(Mg·Fe)2SiO4,粒状,橄榄绿色,玻璃光泽,硬度6.5—7,性脆;为超基性岩和基性岩的主要组成矿物。



其它常见造岩矿物:


方解石CaCO3


常发育成单晶,或晶簇、粒状、块状、纤维状及钟乳状等集合体。纯净的方解石无色透明。因杂质渗入而常呈白、灰、黄、浅红(含CO、Mn)、绿(含Cu)、蓝(含Cu)等色,玻璃光泽,硬度3,解理完全,易沿解理面分裂成为菱面体,比重2.72。遇冷稀盐酸强烈起泡。



白云石  CaMg[CO3]2


单晶为菱面体,通常为块状或粒状集合体。一般为白色,因含Fe常呈褐色,玻璃光泽,硬度3.5—4,有完全解理,比重2.86,含铁高者可达2.9—3.1。



石榴子石


常形成等轴状单晶体。集合体成粒状和块状。浅黄白、深褐至黑色(一般随含铁量增高而加深),玻璃光泽,硬度6—7.5,无解理,断口为贝壳状或参差状,比重4左右。



磁铁矿  Fe3O4


常为致密块状或粒状集合体,也常见八面体单晶,颜色为铁黑色,条痕为黑色,半金属光泽,不透明,硬度5.5—6.5,无解理,比重5,具强磁性。



褐铁矿


实际上是多种矿物的混合物,主要成分是含水的氧化铁(Fe2O3·nH2O),并含有泥质及二氧化硅等,褐至褐黄色,条痕黄褐色,常呈土块状、葡萄状,硬度不一。



矿产:


能源矿产


金属矿产


非金属矿产



1.2.3 土壤及构成


土壤——是地球陆地表面覆盖于岩石圈之上的由风化产物经生物改造作用形成的具有肥力的薄的疏松物质层。



形成土壤的两个基本作用  


中国汉字里的“土”,实际上就反映了土壤在自然地理环境中的位置和作用。 “二”代表了土壤的位置是在岩石面以上,地面以下,处在大地的表层;“|”则是表示土壤能够生长植物(图)。



以现代土壤科学的观点来分析,“二”也可看作是代表了岩石表面的风化壳,“|”则意味着生物对风化壳的改造作用。这体现了土壤形成的两大基本作用:


1、风化作用与疏松层的形成过程; 


2、生物作用对母质的改造过程.



风化作用与疏松层的形成


岩石的风化作用是土壤形成与发育的先决条件致密的岩体不透水、不通气,所有的养分元素都被牢固地封闭在矿物晶格之中,高等植物难以立足和利用。风化过程起着两方面的作用:


A、致密岩石的破坏。致密岩石的破坏形成了大小不同的颗粒物质,组成疏松的层次,水分和空气才可以自由地进出。


B、营养元素的释放。把营养元素从封闭状态中释放出来,成为有效的离子形态,植物才能吸收和利用。



(2) 风化作用主要有物理风化(physical weathering)和化学风化(chemical weathering)两种基本形式(一般性的生物风化可以分别归入上述两种基本形式)。物理风化促进岩石的机械崩解和破碎,但并不改变原有矿物的结晶结构和化学性质。化学风化则是原有矿物的蚀变过程。蚀变的结果一方面形成新的细小粘粒,一方面使原有矿物中的养分元素释放出来(图9.12)。



生物作用对母质的改造


单纯风化过程形成的疏松风化层(regolith)不等于土壤。疏松的风化层只有经过生物的进一步改造作用,才能出现土层的发育,形成真正的土体。


(2) 生物的改造作用也有两个方面:


A、有机质的加入在岩石刚刚进行风化和崩解的最初阶段,一些低等的先锋植物就已经依靠释放出来的少量养分而生活了。一代代的生物残体不断积累和分解,有些转化为腐殖质加入到风化层中,逐渐使原有的风化层得到改造:a、腐殖质是一种暗色无定形的胶体物质,具有比粘粒还强的吸持养分和水分的能力;b、腐殖质胶体使矿物质颗粒组合成为团聚体,改善了土壤的结构性,协调了空气流通与水分保蓄之间的矛盾。



B、养分元素的富积生物改造作用的另一显著影响是植物对养分元素的富积过程。化学风化所释放出来的可溶性盐和阳离子极易随水流失,而植物根系却能有选择地吸收那些对植物生长有用的养分元素,暂时储存在生物体内,并通过残落物的分解作用释放至土壤的表层。在这个过程中,植物好象起着“循环泵”的作用,经过长期不断的植物筛选和循环,其他元素逐渐淋失,养分元素在土壤中相对富积起来(图)。



土壤剖面及其变化


土层(soil horizon)——成土过程对疏松物质的改造作用,特别是腐殖质的形成和加入过程,以及颗粒与溶解物质的转移过程,导致土壤内部沿垂直方向发生分异,形成了一些物理和化学性质明显不同的水平层次,称为土层(soil horizon)。


土壤剖面(soil profile)——自然土壤是由不同性质的土壤层叠合构成,由上而下,显示土层序列及组合状况的垂直切面,称为土壤剖面(soil profile)(图)。



1、土壤剖面分层模式


——土壤学家按照土壤层的性质及其在土壤剖面中的位置划分土层类型的模式(图)



(1) O层(某些书中以A0代表,有机质层,organic horizon)


——覆盖于矿质土壤表面的由植物和动物残落物及其腐解产物组成的层次。或土壤剖面顶部,以腐殖质的积累为主要特征的土层。  


(2) A层(淋溶层,eluvial horizon)


——土壤剖面中由水分淋溶作用所形成的土层,位于矿质土壤的最上层,直接处于有机质层之下。



(3) B层(淀积层,illuvial horizon)


——土壤剖面中位于淋溶层之下的矿质土壤,是A层淋洗出来的物质沉淀和集聚的层次。一般位于土壤剖面中部又被称为B层。 


(4) C层(风化层或母质层,regolith)


——指土体以下疏松的、尚未受到成土过程(特别是生物作用)影响的层次。它是上部土体赖以形成的母体物质。



(5) R层(基岩层,bed rock)——尚未受到风化作用影响的下垫坚硬岩石,如花岗岩、砂岩、石灰岩等。有些土壤与基岩有发生上的继承关系(通过风化层)有些则没有(异地沉积母质)。


土壤学家一般仅视A层和B层为真正的土壤(true soil),或称土体(solum)。



土壤的构成


土壤是由固体、液体和气体三相物质组成的疏松的多孔体。固体物质部分包括矿物质、有机质和微生物。矿物质构成土壤骨架,被喻为土壤的骨胳;有机质被称为土壤的肌肉;土壤水分恰似土壤的血液;土壤通气性相当于土壤的呼吸。因此,土壤是类似生物的自然体。



暗棕壤剖面图



潮土剖面图



黄绵土剖面图



黑钙土剖面图



龟裂性土剖面



红壤剖面图



褐土剖面图



灰化土剖面图



黑土剖面图



黄壤剖面图



灌淤土剖面图



栗钙土剖面图



石灰土剖面图



磷质石灰土剖面



灰钙土剖面图



石膏盐盘棕漠土剖面图



海滨盐土剖面图



1.3地球的物质之二:




1.3.1 地球上的水资源及其分布 


1.3.2  水体的 类型 



在《英国大百科全书》中,水资源被定义为“全部自然界任何形态的水,包括气态水、液态水和固态水”。此定义被广泛引用,这与英国大百科全书权威性有很大关系。1977年联合国教科文组织建议“水资源应指可资利用或有可能被利用的水源,这个水源应具有足够的数量和可用的质量,并能在某一地点为满足某种用途而可被利用。”


《中国大百科全书》中,水资源被定义为“地球表层可供人类利用的水,包括水量(水质)、水域和水能资源,一般指每年可更新的水量资源。



海洋水:


一、海洋起源


假说:


1.洋壳原生,地球形成初期已形成。


2.泛大陆分离时海底扩张形成了洋壳。


3.熔融岩浆侵入地壳并溢出地表冷凝,因其密度大,导致其下伏地壳沉入上地幔,最终形成洋壳。



二、世界大洋及其区分


地球表面广阔连续的水面称为大洋。目前的世界大洋根据相对隔离的状况分为四大部分,即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。


 



三、海及其分类


各大洋的边缘部分接近或伸入陆地,并或多或少地与大洋主体有所隔离的水域则分称为海。据国际水道测量局统计,四大洋的边缘共有54个海。


海被分为四类。



1. 内海


也称“地中海”。它四周被陆包裹,仅有一个或几个海峡与大洋或与邻海沟通,如欧洲与非洲之间的地中海,以及红海、里海、波罗的海、渤海等。



2. 边缘海


位于大陆边缘,以半岛或岛弧与大洋或与邻海相隔,但直接受到洋流、潮汐传播的影响。边缘海都连列在西北太平洋一侧,如白令海、鄂霍茨克海、日本海、黄海、东海和南海等。



3.外海


它虽位于大陆边缘,但与大洋有广阔的联系,如阿拉伯海、巴伦支海等。


4.岛间海


指大洋中被一系列岛屿环绕的水域。如爪哇海、苏拉威西海等。



河流:



长江流域



(三)河流的纵横断面



河源---河流开始的地方,可以是溪涧、泉水、冰川、沼泽或湖泊等。


上游---直接连着河源,在河流的上段,它的特点是落差大,水流急,下切力强,河谷狭,流量小,河床中经常出现急滩和瀑布。


中游---中游一般特点是河道比降变缓,河床比较稳定,下切力量减弱而旁蚀力量增强,因此河槽逐渐拓宽和曲折,两岸有滩地出现。


下游---下游的特点是河床宽,纵比降小,流速慢,河道中淤积作用较显著,浅滩到处可见,河曲发育。


河口---河口是河流的终点,也是河流流入海洋、湖泊或其它河流的入口,泥沙淤积比较严重。



二、水情要素


水位


流速


流量


水温与冰情



湖泊与沼泽:



湖泊常见的分类:


1、按来源:河迹湖和陆面糊


2、按湖水与径流的关系:内陆湖和外流湖


3、湖水矿化程度:淡水湖、咸水湖


4、按湖水温度状况:热带湖、温带湖、极地湖。


5、以湖水存在的时间久暂:湖泊可以分为间歇湖、常年湖。



人工湖——千岛湖



面积最大的是青海湖(4200km2)



贮水量最多的是西藏纳木错(768×108m3),



淡水湖的排位依次是鄱阳湖(高水位面积3 960km2、贮水259×108m3)



洞庭湖(高水位面积2 740km2、贮水178×108m3)



太湖(2 338km2、44.4×108m3)



洪泽湖(1851km2、24.4×108m3)



南四湖(1225km2、19.3×108m3)



巢湖(753km2、18×108m3)等



湖泊的实质是于低洼地中蓄水。


按湖盆洼地的成因,主要可分为:


构造湖、火山(口)湖、冰蚀湖、风蚀湖、堰塞湖、喀斯特溶蚀湖、牛轭湖、热融湖、泻湖、人工湖等。



湖泊成因之构造湖--岱海



湖泊成因之构造湖--滇池



湖泊成因之构造湖--洱海



湖泊成因之构造湖--巢湖(在郯庐断裂带中)



湖泊成因之冰蚀湖



湖泊成因之河迹湖(牛轭湖)-瘦西湖



湖泊成因之喀斯特湖--七星岩湖



湖泊成因之喀斯特地下湖--广东凌霄岩



湖泊成因之火山熔岩堰塞湖--五大连池



湖泊成因之崩塌堰塞湖--日月潭



湖泊成因之堰塞湖--九寨沟海子



湖泊成因之火山口湖--长白山天池



湖泊成因之火山口湖--俄勒冈火山口湖



古泻湖--西湖



3、化学成分      


降水、地表径流和地下水,含有许多溶解气体和盐类,例如雨水含氮、氧、氢、二氧化碳等 ;河流还含有有机酸。                  


盐湖是化学成分很特殊的一类湖泊。其湖水主要以氯化物为主。


在不同的自然条件下,降水、地表径流和地下水带入湖泊的化学元素种类和含量有差别。



二、沼泽



沼泽特指大片平坦或稍低洼而过度潮湿,盛长各种喜湿植物,并有有机质堆积形成泥炭的地域。



在沼泽地中,水占85-95%,过多的水引来并确保各种喜湿植物的繁盛生长,并使下垫层通气状况恶化,在嫌气菌的作用下发育泥炭。



(三)沼泽的分类:


按沼泽发育过程和阶段分为低位沼泽和高位沼泽;


按所处地貌部位分湖滨洼地沼泽、阶地沼泽、闭流宽谷沼泽等亚类;



冰川:


冰川是指发生在陆地上,由大气固态降水演变而成的,通常处于运动状态的天然冰体。


它随气候变化而变化,但不是在短期内形成或消亡。


雪线触及地面是发生冰川的必要条件。


因此,冰川是极地气候和高山冰雪气候的产物。



冰川的类型


山岳冰川:主要分布于中低纬山区,由于雪线较高,积累区不大,因而冰川形态受地形的严格限制。山岳冰川按形态又可分为:


(1)悬冰川


(2)冰斗冰川


(3)山谷冰川


大陆冰川:曾占据很广阔的面积。但目前只发育在两极地区。


高原冰川:也叫冰帽,是大陆冰川和山岳冰川的过度类型。


山麓冰川:树条山谷冰川在山麓扩展汇合成为广阔的冰原。



地球上冰川的分布


目前全球冰川面积约为1500×104km2,占陆地总面积的10﹪以上。冰川总体积(2400~2700)× 104km2。如果这些冰全部融化,将使世界洋面上升66m。


南极大陆是世界上冰川最集中的地区,冰盖面积约1260× 104km2,包括四周的边缘冰棚,则为1320× 104km2,冰盖平均厚度为2000m


北极地区包括格陵兰岛、加拿大极地岛群和斯匹次卑尔根群岛,冰川总面积约200 ×104km2。



亚洲冰川面积共114000km2,主要分布在兴都库什山、喀喇昆仑山、喜马拉雅山、青藏高原、天山和帕米尔。其中我国冰川面积共58000km2略超过50﹪。


北美洲冰川面积共67000km2,主要分布在阿拉斯加和加拿大。


南美洲冰川面积约25000km2。


欧洲8600km2。主要分布在斯堪的纳维亚、阿尔卑斯山。


大洋州1000km2,主要分布在新西兰。


非洲是全世界冰川最少的大陆,冰川面积只有23km2



地下水:


类型:


浅层地下水


深层地下水


潜水


承压水



1.4地球的物质之三:


空气



1.4.1大气的组成、结构及热能


大气的组成


大气的结构


大气的热能



大气的组成:


一、大气的成分


(1)干洁空气


(2)水汽


(3)固、液体杂质(悬浮颗粒)



干洁空气的物质成分,主要由氧(O2)、氮(N2)二种气体组成,此外,还有惰性气体氩(Ar)、二氧化碳(CO2)、臭氧(O3)等气体。



0 - 90 km内的干洁空气各种气体成分比例基本不变,100 km以上氧分子离解为氧原子,250km氮基本离解。



氧 (O2)


占整个大气容积 21%(五分之一以上)的氧,人们一直认为,是绿色植物的光合作用,补足了大气中因燃烧和生物呼吸作用消耗掉的氧。其实供应大气中氧的主要来源,是在海洋、湖泊等水体表面的浮游生物——藻类。


如:海洋中含有定量的氧,并同大气中的氧保持大致的平衡,大气的氧气少了,海洋中的氧气就进来补充。


氧是一切生物生存和消失的基本保证,被人们称为“有生命的气体” 。



氮 (N2)


约占整个大气容积 78%(3/4以上)的氮,早期来源于小行星与刚形成的地球碰撞产生的气体中,近期研究发现雷电是制造天然优质的“氮肥厂”。


据测算,一场大雷雨能制造 4-5 万吨优质氮肥,全年雷雨可制造氮肥 1000 万吨以上。


氮能降低大气氧浓度,缓减氧化作用,并为植物生长时不可缺少的养料。全球每年可从大气中得到 250 万吨氮。



二氧化碳 (CO2)
占空气容积仅 0.05% 的二氧化碳,来源—地表火山喷发、燃料燃烧、动植物呼吸及有机物腐败等,主要集中在20km以下大气浅薄底层。含量—城市工业中心、火山周围较高,农村较少。最大特点:对太阳辐射吸收很少,主要吸收和放射长波辐射。对大气有增温作用,被称为“温室气体”,直接干扰气温垂直变化规律,间接影响气候变化。


CO2 含量增加导致气候变暖,受到世界各国关注。在“联合国气候大会” (2000年荷兰海牙”和“2001年德国波恩)上,用允许造林抵消发达国家温室气体减排指标的妥协意见,使落实《京都议定书》成为可能。



二氧化碳含量逐年递增



臭氧(O3)


占空气容积微不足道的臭氧,其微不足到的变化,对气温和气候影响十分明显。


来源—低层大气有机物的氧化和雷电作用(少量)及高层大气的太阳紫外线作用(大量)。12km-50km含地球大气90%的量,被称为“臭氧层”。


最大特点:能大量吸收太阳紫外线增暖气温。直接影响气温垂直分布规律,但吸收高层大气大量太阳紫外线使地表生物和人类免遭伤害。


臭氧受人类不自觉破坏已在极地上空等局部区域日趋变薄,并已行成空洞,使过多紫外线通过臭氧层空洞进入低层大气。导致人类众多疾病(皮肤癌、白内障等)发生,危害人们健康。



地球:谁破坏了我的伞?



臭氧空洞



温室效应和全球变暖



(2)水汽


来源—海洋、江、河、湖泊等各种水体、土壤和潮湿物体表面蒸发和植物蒸腾。


含量—1.5km-2km为地表一半,5km高度仅为地表1/10,随高度增加迅速减少。


主要特点:①有三相变化,是天气变化中成云致雨主要因素。


② 能吸收、放射长波辐射增暖气温。



(3)固态、液态粒子


①固态微粒


主要来源—海浪、风沙、植物及生活生产垃圾。


最大特点:①能够充当水汽的凝结核。


②能吸收一部分太阳辐射和阻挡地表


放热,减小气温变化振幅。


②液态粒子


来源—地表各种水体等。


主要特点:①常聚集成云、雾,降低大气能见度。


②减弱太阳辐射、地面辐射,影响低层大气温度。



大气的结构


大气圈下界——地表


大气圈上界——不同学者研究结果不同。一般按人造卫星探测资料为依据,定为 2000 km-3000 km。



大气的垂直分层



1对流层(troposhere)


对人类生活、生产关系最密切,是气象、气候工作者和不同学科科研人员研究的重点层次。


( 1) 范围:


H =0-11km,但因各纬度地表热量(气温)分布不同而厚度不均。


低纬度:平均  17-18 km


中纬度:平均  10-12 km


高纬度:平均    8- 9 km


不同区域、不同季节其厚度范围不一。


例:南京夏季厚约15km,冬季厚约11km。



(2)对流层特征


① 气温随海拔高度增加而降低(例:夏季山


地顶上有积雪)。用气温垂直递减率(r)


表示(即:单位距离内的气温差)。


表达式 : r= 0.65 ℃/100 m


② 空气对流运动显著,天气现象复杂多变。


③ 温度、湿度水平分布不均匀。



2平流层(stratosphere)


(1)范围:对流层顶-52 km


(2)特点:


①平流层下层气温受地面影响很小,在25km处形成高空暖区。


②水汽含量少,气流十分平稳。平流层由此得名,是飞机飞行的理想层次。



3中间层( mesosphere)


(1)范围: 52-80 km


(2)特点:


空气上下垂直对流旺盛,故被称作高空对流层。



4  暖层(ionosphere)


(1)范围: 80-800 km


(2)特点:


①气温随高度升高明显,温度梯度较大。


②空气(大气)处于高度电离状态。



5  散逸层(exosphere)


(1)范围: >800 km


按气温分布,为离地表最远的大气层。


(2)特点:


几乎不受地球引力场作用影响,大气质点常能自由散逸到星际空间。



地冕


(1)范围:


2000-3000 km——22000 km


(2)特点:


电离气体组成的稀薄大气层。大气圈到星际空间呈逐步过渡状态。


大气的热能


地球气候系统的热量来源主要是太阳辐射



1、短波辐射


(1)大气上界太阳短波辐射-太阳常数


据科学工作者测算:在日地平均距离(1.5亿km)处、大气上界、垂直于太阳光线的平面、每分钟每平方厘米面积上得到的太阳辐射能量值,平均为8.16J /cm2·min。该数值称为太阳常数,用S。表示(即S。= 8.16J/cm2·min)。


实际上太阳向地表传递太阳辐射能量穿透大气层时,大气圈中的各种气体物质(O2 O3 、CO2 …)和水汽、固体等物质均会不同程度的吸收、反射和散射一部分太阳辐射能量,因此真正到达地表的太阳辐射量远小于太阳常数值。


(2)到达地表的太阳短波辐射


经大气削减后到达地表的太阳短波辐射由直接辐射和散射辐射二部分组成。二者之和为到达地表的太阳辐射总量,常称为太阳辐射总量。



直接辐射(S)


概念——由平行光形式直接投射到地面上的太阳辐射。


影响直接辐射值大小、强弱的二个最主要因素为太阳高度角(h⊙)和大气透明度。



大气透明度


概念——大气允许电磁波通过的百分率。也指大气透明的程度。


大气透明度好,到达地表的直接辐射量多,反之则少。


太阳高度角(h⊙)


概念——太阳光线与地平面之间的夹角。用h⊙表示,见图(1)。



图(1)一天中,中午太阳光线最强,早晚太阳光线较柔和。人们常用“骄
                阳似火”形容夏季中午的太阳。


图( 2)太阳高度角(h⊙)愈小,太阳辐射强度愈弱,单位时间、单位面积地表上获得太阳辐射热能(直接辐射)愈少;相反愈多。


全球赤道地区地表获辐射热能最多,极地最少,其它纬度间于两者之间。全年夏季太阳光最强,冬季最少。



散射辐射(D)


概念—— 经大气散射后从天空投射到地表的太阳辐射。


影响散射辐射值大小、强弱的二个主要因素仍为太阳高度角和大气透明度。


大气透明度不好时,参与散射作用的水汽、尘埃、水汽凝结物质多,散射作用强,反之则弱。据观测:2-3km高度,散射辐射量仅为海平面1/5。为什么?


太阳高度角愈大,散射辐射值愈大,相反愈小。


一天内,中午前后散射辐射最强;一年内,夏季最强。


实际大气一般以直接辐射为主,散射为辅。



总辐射(Q0)


概念——直接辐射与散射辐射之和。


表达式:Q0=S+D


单     位:千焦耳(KJ)/cm2·a


全年冬季最小,夏季最大。


最大值在20 oN-20 oS赤道带附近。 气候上称该纬度为热赤道。



反射辐射(Qr)


概念——表示物体反射辐射情况。一般用反射(照)率表示。


反射辐射(Qr)与总辐射(Q0)之比称为反照(射)率(r)。单位:%


表达式:r= Qr / Q0 ×100%


反射率愈大,地表吸收的辐射热能愈少,地表温度愈低;反之则愈高。


 地表状况不同决定着反照(射)率值的大小,它又是决定地表温度分布不均一的重要原因之一。



不同性质地面的反射率



若将射入大气上界的太阳辐射作为100%处理,全球平均状况——太阳辐射约31%被反射和散射作用返回作用返回宇宙空间,24%被大气直接吸收,被地表吸收45%。但大气直接吸收太阳辐射热能增温每天小于1oC。


即大气获得热能多少取决于地表。大气的最直接热源为地球表面。



2长波辐射


概念——地面和大气系统在吸收太阳辐射后,又依自身的温度高于四周而向外放射辐射、辐射热能的形式称为长波辐射。


据统计,约75—95%的地面长波辐射,被近地表40—50m大气吸收,并又以长波辐射形式将热能向上一层一层传给更高一层大气,以此加40~50m热大气温度,故对流层气温随垂直高度增加而降低。



(1)大气辐射


概念——大气质点吸收地面长波辐射后,再产生的长波辐射称为大气辐射。



(2)大气逆辐射


概念——与地面辐射方向相反的大气辐射叫大 气逆辐射。


特点——对地表失去的热量起到了补偿作用。


大气逆辐射的保温作用与花房相类似,被称为“大气花房效应”,也叫“温室效应”。



(3)地表有效辐射( Fo)


概念—— 地面辐射和地面吸收的大气逆辐射之差称作地面有效辐射。表示地表实际损失的长波辐射热能量。 关系式 Fo=Eg–δEA


式中:Eg—地面长波辐射


δE—地面吸收的大气逆辐射


 Fo 值大小与地面温度、空气温度、空气湿度(水汽… )、风、云等因素有关。


大气逆辐射愈强,它馈赠给地表的热能(热量)愈多,地表实际损失的热量愈少(有效辐射值愈小),地表气温则愈多,反之则低。


例:① 有云夜晚比晴天暖(冬季“月夜苦寒”)


 ② 空气污染严重城市较一般城市温度高。



4)辐射差额


概念——某一时段内物体长波辐射的收支差值。


即:辐射差额=收入辐射–支出辐射


收入辐射>支出辐射时辐射差额为正,温度上升(白天)。


收入辐射<支出辐射时辐射差额为负,温度降低(晚上)。


收入辐射=支出辐射时辐射差额为零,温度无变化(日落前或日出后1小时左右)


一天的日辐射曲线



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讲座主题:教学设计、说课


主讲人:竺丽英


时间:2010年7月15日上午


主要内容


笔记备注


目  录


第一节 教学设计的发展


第二节 教学设计过程


第三节 说课艺术


第四节 说课评价



教学设计也称为教学系统设计,是用一个系统方法分析教学问题和确定教学目标、建立解决教学问题的方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改方法的过程,以优化教学效果为目的,以学习理论、教学理论和传播学理论为基础。(乌美娜,1994)



一、国外教学设计的发展


最早提出:杜威,1900年


萌芽:军队和工业培训


根据学习理论发展的影响,分为三个阶段:


以“教”为中心的教学设计:第一代和第二代


以“学”为中心的教学设计:第三代


 


二、国内教学设计的发展


起步时间:20世纪80年代后期


 


目前的研究主力:教育技术、课程与教学、教育心理学、学科教学等研究人员和广大中小学教师


 


李克东,谢幼如


张祖忻,乌美娜



教学设计的基本层次


课程教学设计


——解决课程教学的总体规划,制定课程教学的蓝图和宏观方法学。


学段(或学期、学年)教学设计


——对一学段(学期、学年)教学工作的阶段性规划。


单元(课题)教学设计


——对一个内容单元(课题)教学工作进行的局部规划。


课时教学设计


——以课时为单位进行的教学设计。



教学设计的三个阶段


教学设计的基本环节(教育技术)


一、前期分析


二、阐述教学目标


三、教学策略设计


四、评价试题编写


五、编写教学设计方案


六、教学设计的形成性评价


 


教学设计的基本要素(学科)


(一)设计思想


    简要说明本课教学的指导思想、理论依据和设计特色。


(二)学习任务分析


1、《课标》《学科教学指导意见》对本课内容的要求。


2、本课内容的组成成分


3、模块学习中的地位和作用及与前后知识的联系。


(三)学习者分析


1、分析学生已有的认知水平和能力基础。


2、分析学生学习本课可能遇到的困难和问题。


3、分析学生在学习过程中可能采取的各种学习策略。


 


(四)教学目标


用具体、明确、可操作的行为语言,描述本课的知识、技能、方法、能力、情感、态度、价值观等方面的教学目标。


(五)重点难点


本课的教学重点和难点。


(六)教学策略与手段


本课教学中所运用的教学模式、教学策略和教学手段。


 


(七)课前准备


1、学生的学习准备


2、教师的教学准备


3、教学环境的设计与布置


4、教学用具、实验的设计和准备


(八)教学过程


教学设计的主体部分。分几个环节具体说明教师指导活动、学生学习活动及师生交互活动。


(九)板书设计


 


(十)形成性练习(作业设计)


(十一)教学反思


反思教学过程中的得与失,感悟教学过程中的闪光点,关注学生的学习见解。反思教学目标的达成情况,对原有教学设计提出修改意见。通过不断反思,提高教学水平。


 


一、前期分析


1968,美国学者哈里斯(Harless,J.)


(一)学习需要分析


(二)学习任务分析


(三)学习者分析


(四)学习背景分析


 


(二)学习任务分析


任务分析、教学分析和内容分析


学习任务的类型


言语信息


智慧技能


认知策略


动作技能


态度


任务分析的方法


 


智慧技能


辨别


概念


具体概念


定义性概念


规则


问题解决


 


归类分析法


适用范围:言语信息


 


图解分析法


适用范围:认知类学习任务的分析,如物质鉴别。


例如,水和油相比,在颜色、气味、透明度、黏度、液滴的形状、重量等方面有差异,但它们都会流动、没有固定形状。


 


层级分析法


适用范围:揭示教学目标所需要的从属技能,是一个逆向分析的过程。


 


(三)学习者分析


起点行为分析:概念图


提出者:美国学者诺瓦克


四个基本要素:节点、连线、层级和命题


学习者一般特征分析


 


(一)教学目标解读


目标的层次性


课程目标与教学目标


含义不同


指导对象不同


实施主体不同


概括程度不同


灵活程度不同


教学目标和教学目的


 


区分教学目标和教学目的


向学生演示如何使用显微镜。


(1)辨认显微镜的各个组成部分。


(2)列举使用显微镜的步骤。


(3)说出调节显微镜的注意事项。


(4)展示使用显微镜的技能。


 


(二)小学科学新课程的三维目标


总目标


分目标


科学探究


情感态度与价值观


科学知识


各部分目标的相互关系


 


(二)初中科学新课程的四维目标


总目标


分目标


科学探究(过程、方法与能力)


科学知识与技能


科学态度、情感与价值观


科学、技术与社会的关系


 


(三)教学目标的表述


结果性目标和体验性目标


行为目标(ABCD模式)


内外结合的表述


1.领会强电解质的涵义。


1.1说出强电解质的定义;


1.2列举三种强电解质;


1.3指出强电解质和弱电解质的异同。


表现性目标


 


(一)教学活动过程设计


加涅的九个教学事件


①引起注意;


②告知学习者目标;


③刺激回忆先决性的学习;


④呈现刺激材料;


⑤提供学习指导;


⑥引出作业;


⑦提供作业正确性的反馈;


⑧评价作业;


⑨促进保持和迁移


 


凯洛夫的五阶段课堂教学模式


科学课堂教学结构


 


(二) 教学方法和模式的选择


1、教学方法


    教师和学生为了达到教学目标,由教学原则指导,借助教学手段(工具、媒体或设备)而进行的师生相互作用的活动。


 


教学方法分类


基本教学方法:有讲授法、谈话法、演示法、讨论法、实验法、练习法、自学法等 。


现代教学方法:发现教学法、问题教学法、掌握学习教学法、范例教学法、程序教学法、暗示教学法等。


 


课堂教学方法实例——范例教学法


源于本世纪五十年代


倡导者:德国教育家瓦根舍因和克拉夫基


教师在教学过程中,通过选择特殊的例子使学生掌握一般的知识,并借助这种一般,举一反三,掌握同类知识的规律。


 


案例 研究土豆皮的作用


选自德国基础学校三年级《家乡常识课》


两周前:教师布置课题


上课时:研究报告会


一位孩子自告奋勇汇报研究成果


学习成果迁移(甘薯的皮有什么作用?)


 


研究步骤


先选择一个表皮完整的中等大小的土豆,测得它的质量是100克,再选择一个大一些的土豆,使它削皮后的质量也等于100克。


把他们分别用细线悬挂起来,同时放在通风处。


每天下午5:00进行定时观察,并分别称量这两个土豆的质量。


 


观察记录表


 


研究结论


经过几天的观察,可看到去皮的土豆越来越干瘪,色泽由新鲜变得暗淡,而且出现黑斑块。随着时间的推移,黑斑不断增多,有的地方开始霉烂。


通过表中的数据分析,可以看到去皮土豆的质量越来越小,从而知道它失去了水分。而带皮的土豆则几乎没有变化。


归纳出如下结论:土豆的皮有保持水分不被蒸发,防止土豆霉烂变质的作用。


 


2、教学模式


构成课程和课业、选择教材、提示教师获得的一种范型或计划,根据是指向人类还是指向人类学习,将教学模式其分为社会型、信息加工型、个人型和行为系统型四种。


 


如何理解教学策略、教学模式、教学方法三者之间的关系?


 


(三)教学组织形式和学习方式的设计


教学组织形式:根据教学的主观和客观条件,从时间、空间、人员组合等方面考虑安排的教学活动方式,目前常用的有集体授课制、个别化学习和小组学习三种形式 。


新课程倡导的学习方式:自主、合作、探究


 


自主学习


相对于“被动学习”、“机械学习”和“他主学习”,是就教学条件下学习的内在品质而言的,强调个体独立、主动、自觉、自我负责的学习,强调对学习的自我定向、自我监控、自我调节和自我评价。


国内主要研究者:庞维国


 


合作学习


针对教学条件下学习的组织形式而言的,强调以学习小组为依托,以群体的分工、协作为特征来进行学习,与独立学习相对,强调的是学生协作和分享精神,为其在社会性的群体中的适应和发展作准备。


国内主要研究者:王坦


 


探究学习


与接受学习相对,重在培养学生探究未知世界的能力,为其能够创造出更多新的思维产品奠定基础,目前以网络为基础的多种探究形式,如WebQuest、MiniQuest等正在日渐兴起。


国内主要研究者:靳玉乐等


 


(四)教学媒体设计


最初仅指美国六十年代出现的教学机器,现泛指在教学过程中传输教学信息的载体和工具。


既包括教材、教学资料等印刷材料,也包括模型、幻灯片、电影、电视、录像等各种视听辅助设备以及电脑等多媒体系统。


常见的科学教学媒体:实物、实验、模型、图表、课件以及各种科学教学辅助软件等等。


作用:不仅在于传递信息,还有助于激发学生的学习兴趣和情感,形成良好的个性品质,促进学生对知识、技能的理解和掌握。


 


四、评价试题的编写


最直接的方法是把教学目标加上“条件”或“标准”,并注意试题中考查的学生行为与目标中规定的条件相匹配,尽可能多的使用多种题型。


一般情况下,要根据不同教学目标、教学内容和测试类型,设计适宜的题型。


结果性教学目标


体验性目标


 


五、编写教学设计方案


简称教案,也称课时计划,是系统教学设计工作的具体成果,也是实施教学的依据,为组织和指导教学活动提供蓝图。


通常包括:授课班级、学科名称、课题名称和教科书版本、课的类型、教学目标、教学重难点、教学方法、教学用具、教学过程、练习题、板书设计和课后自我分析等项目。


常用的编制形式:讲稿式、纲要式、表格式、图解式等。


 


一、说课的产生和发展


1987年6月,河南省新乡市红旗区


由实践向理论发展


由点到面推广


 


二、说课的概念和特征


组成


解说(课前与课后)


评说(自评与他评)


特性


群体性


交流性


共享性


研究性


可操作性


 


三、说课类型


按照教学管理功能的不同分类


训练性


研究性


示范性


评比性


汇报性


检查性


 


四、说课内容设计


案例一:油菜花开了


案例二:做框架


 


四、说课内容设计


 


(一)说教材


 在教材中的地位和作用


 教学目标确定及依据


 分析内容思路,说出教学重、难点


 练习设计


 


(二)说学生


如何教会学生会学


如何让学生理解学习内容、学习的具体过程及学生对问题的思维过程


培养学生学习能力的具体方面和培养途径


调动和激发学生的学习兴趣,引导学生主动参与,积极思维,高效学习。


 


(三)说教法


教学内容所适合采用的教学方法及具体操作要点。


突出重点,突破难点,抓住关键。


突出如何遵循以学生为学习主体、以教师为主导、以思维训练为主线的“三主”教学原则。


说出该教学内容如何适时恰当地使用现代化的教学手段以及这样做的理由。


说明板书设计


 


(四)说程序


整堂课的设计思路及程序


主要教学程序与环节的理论依据


教与学的双边活动安排


其他


如何分层落实教学目标;


如何反馈调控;


如何按逻辑层次和学生认知规律组织教学,有序地呈现教学内容;


实验的操作方式;


媒体的选择、呈现时间与方式;


学生活动的组织、调控。


 


(五)说得失(课后)


全面总结该课的教学情况,说出自己在教学指导思想上是否有长进。


说出自己在教学方法上、学生学法的指导上是否有改进,有哪些改进。


说出通过(一段时间以来)的教学与研究,自己在教学技艺上是否有所提高,有哪些提高。


要在深刻反省的基础上,说出自己在该课题教学中的主要不足之处以及改进的措施。


 


五、说课与备课的关系


相同


不同


概念


对象


基本要求


活动形式


目的


你是如何理解说课与备课的关系的?


 


六、说课与上课的关系


不同之处


要求


对象


目的


形式


内容


评价


你是如何理解说课和上课的关系的?


 


七、说课注意事项


不能 “读课”


说课不是讲课


时间控制得当


运用教育教学理论


避免空谈理论


发挥自身的教学个性


 


第四节 说课评价


一、突出新课程教学理念


二、诠释教学思想


三、体现教学能力


四、展现教学境界


五、展示演讲才华


 


第四节 说课评价


六、评价“说课”内容


(一)说课者对教材的理解程度


(三)教法具有指导性和可操作性


(二)教法的选择和运用合理、实用与有效


(四)教学程序科学,达到或已经达到了教学目标


 


 


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内容丰富,谢谢介绍!
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讲座主题:小学科学课程改革的继承与发展


主讲人:喻伯军


时间:2010年7月15日下午


主要内容


笔记备注


人员统计


n今天培训人数(65)人


n其中专职教师()人


n任教科学课8节及以上的()人


n刚刚教科学课的()人


n还未教过科学课的()人


n参加过省级培训的教师()人



讲座的主要内容


n小学科学(自然、常识)课程的发展历程


n科学课的特点与教学


n上好科学课的一些建议



课程发展的三个层面


n体现在国家教育计划制定上


    是否设立科学课程


n体现在国家课程计划的设置上


    科学课程的课时多少


n体现在教材发展变化上


    科学教材的内容呈现


 


科学(自然)课程的开设


n1903年前


n1903-1922年


n民国时期


n解放初期


n1966-1977


n1978-1981


n1982-2000


n2001-现今


 


1903年前


n夏商周:《礼记》“六年教之数与方名,九年教之数日”


n孔子:多识于草木鸟兽之名


n汉代:班固《太甲篇》


n六朝:周兴嗣《千字文》


n宋代:王应麟《三字经》


n历代历朝都有蒙学书籍,以及师徒相传、家庭相传的传统。


 


1903-1904年


n1904年, 颁布了“癸卯学制”,它是中国近代首次得到实施的全国性法定学制体系统。


初等小学堂:修身、读经讲经、中国文字、算术、历史、地理、格致、体操 。



1903-1904年


初等小学完全科的部分课程可以删减,简易科的年限可以缩至4年或3年,课程更为缩减。


◆完全科:5年毕业 学科包括修身、读经讲经、中国文学、算术、历史、地理、格致、体操。此外,视地方情形可加设图画、手工一门或两门,为随意科。


◆简易科:5年毕业,科目为修身、读经、中国文学、史地、 格致、算术、体操。



1922年


n改小学为四二制。


n初小4年,开设《社会》、《自然》两科。


n高小2年,开设卫生、公民、历史、地理、自然五科。


n可将《社会》和《自然》合并称为《常识》。


 


民国时期


n1928年:《自然》


n1929年:《常识》 《自然》


 


新中国初期


n1950年:《常识》


n1951年:《自然》,每周3节


n1956年:初小自然课合并到语文课,高小单独设《自然》课,每周2节


n1963年:5-6年级《自然》


 


1966年以后


n1966-1977年:各地自编《科学常识》


n1978-1981年:4-5年级《自然常识》


n1982-1992年:3-6年级《自然》


n1992-2000年:1-6年级《自然》


n2001-现今:3-6年级《科学》


 


从百日维新之后


n科学技术日益受到重视


n每个历史阶段,都不同程度地开设了科学课程


n每个阶段的学习内容都是一脉相承的


 


科学课程的课时量


n1904年:1-6年级,每周2课时


n1951年:5-6年级,每周3课时


n1992年前:3-6年级,每周2课时


n1992-2001年:1-2年级每周1课时


n              3-6年级,每周2课时


n2001年至今:3-4年级,每周2课时


n             5-6年级,每周3课时


 


我国小学科学教材发展的历程


n选取教材发展的几个节点


n分析教材发展的几个典型


n梳理教材发展与教学方法的关系


 


古代的常识教材


n参阅刘默耕《小学自然课改革探索》一书中的介绍


民国时期的理科教材


 


n新制中华理科教科书


n新学制自然课教科书


新制中华理科教科书《草棉》


n草棉茎高二三尺,夏季开花,外具总苞三片。内有萼片花瓣,各分为五。中央有雌蕊一枚,周围绕以无数雄蕊,合作筒状。雌蕊有柱头,雄蕊之端有花粉。


n草棉至秋结实如桃,熟则外皮自裂,中有种子,附着白色细毛。俗曰棉花,种子藉此以乘风远扬者也。


 


 


新学制自然课教科书《草棉》


n观察


n1.草棉的根    2.草棉的茎    3.草棉的叶      4.草棉的花


n实验


n把一株草棉拔起,折却了根,仍就种在泥土中,隔了一两天,看是怎么样?


n把一株草棉叶完全摘去,只留些花在茎上,隔了一两天,看是怎么样?……


 


从《草棉》一棵看出什么?


n教材呈现形式的变化


n教学内容的变化


n教学方式的变化


教学观念的巨大变化!


 


新中国成立后的教材


n文革前?


n1982年前


n1982—1992年


n1992—2001年


n2001年后


 


自然常识教材


自然常识


n《导体、绝缘体和半导体》


 


自然常识《导体和绝缘体》


 


当时的教材是怎样教的?


n我的亲身感受:讲授自然常识。


 


1982年版自然教材


n《导体、绝缘体和半导体》


 


自然《导体和绝缘体》


 


那时的《自然课》是怎样的?


n我是那时候的自然老师。


n观察、实验是最提倡的教学方法。


n探究—研讨法已经传入我国。


 


修订后自然教材(1992)


 


科学《导体和绝缘体》


 


教材的变化说明了什么


n《自然》、《常识》、《科学》是科学教育发展的不同阶段的产物。


n随着社会的发展,时代需要我们从《自然》走向《科学》。


n    科学课程的发展隐含了怎样的思想变化?


 


课程定位的变化


n从重知识向重能力、思维转变


n从重传授向重学习转变


n从重常识向重文化转变



科学是一种文化,科学影响着我们的思维方式。


对科学的特点的理解


一、科学是一个实证的过程


科学知识可证实的、可证伪的


科学过程可重复、可检验


二、科学知识是符合逻辑的


科学知识可推理获得的


三、科学的结果是有局限性的


是当时最佳的结果,是可以发展的


 


《科学》:新的课程要求


n对学生学习提出了新的要求


    兴趣、科学知识、科学思维、科学态度


n对教学方法提出了新的要求


    探究式教学


 


兴趣是动力


n一个会“召唤”蚂蚁的孩子


n一个给老师出化学题目的孩子


n一个岩石缘的学生


 


利用科学的特点 培养学生科学思维


n1、实证意识:讲求证据、实事求是


n2、逻辑思维:符合逻辑的思考


n3、质疑精神:能够提出独特的观点


在科学课中,这三者是密不可分的,相互联系、相互影响的,最终将培养学生的理性思维。


 


一、培养学生的实证意识


n尊重事实、尊重证据,以证据说话是理性思维的开始。


n证据从何而来?观察和实验,逻辑推理。


 


科学家的研究


n用硬币研究概率


 


为什么飞碟得不到科学界的认可?


n因为它经不起检验!


n拿不出有力的证据!


n转帖:热炒不明飞行物是因为科学精神的缺乏


n..\..\..\收到的文件\转帖:热炒飞碟是科学精神的缺乏.doc


 


为什么常温核试验得不到承认?


n因为没有第二个科学家做成功实验!


 


磁性真的消失了吗?


n一位初中老师上磁铁的性质一课,其中一个环节,把磁化螺丝刀敲打之后,再去吸引回形针,以图说明敲打磁铁可以消磁,而实际上磁性并没有消失,仍然能吸引1-2枚回形针,这时候老师把手轻轻一抖,回形针自然没有被吸住,顺利地证明了结论。


n毁灭证据,不尊重事实,符合科学课程的思想吗?


 


理性思维的人注重证据


n胳膊比不过大腿?不见得~


n请看证据!


 


阿基米德“死光”武器


n古罗马人驾船大举侵略叙拉古,当时叙拉古城的青壮年们不在,城里只有老人、妇女和孩子,大家都吓坏了,于是来找阿基米德,要他想办法把敌人赶跑。


n阿基米德走上城墙观望,他首先发现今天的阳光格外强烈,照得人眼睛都睁不开,又看见罗马人的战船越来越近,而船上的风帆好象不久前刚上过油的样子,在阳光照射下闪闪发亮.于是他灵机一动,高兴地说:“有办法了!”


然后阿基米德叫大家都回家拿来镜子,高举过头顶,要大家用千万面镜子把阳光集中反射到一个点--敌船的风帆上.于是就在敌船要靠近西西里岛时,一道光柱从岸边射来,罗马人的船顿时烈焰升腾,罗马人成了太阳能“死光”最早的牺牲品。


 


“死光”真实吗?


n麻省理工学院研究人员使用铜和玻璃制作一排总面积27平方米的大镜子,进行两次试验。第一次,他们尝试烧毁45公尺外的渔船,最终却只能够让渔船的木头冒烟,没有火苗。


n他们接着移动渔船,让它跟这排镜子的距离,拉近至22.5公尺,结果这次木船燃起小火焰,但是很快就熄灭了。


这项试验是在探索频道节目单元“传说破解者” 的赞助下进行。该节目监制里斯指出,试验显示阿基米德的“死光” 只是传说。


 


二、培养学生的逻辑思维能力


n符合逻辑地思考,是科学的重要特点


n在教学中要关注学生的逻辑思维发展


n要很好地把教学理念落实到课堂教学中


 


一个值得思考的笑话


n某日,老师想测试一位学生的智商,问:“树上有10只鸟,打死一只,还剩几只?”


n是无声手枪打的?不是!


n那么声音是很响的了?80—100分贝!


n这个城市打鸟不违法吗?不违法!


n您肯定打中了?肯定!


 


n师:你只要回答我还剩下几只鸟就可以了,OK?


n生:OK!这群鸟是不是聋子?不是!


n是不是装在笼子里面?没有!


n有没有傻鸟?没有!


n有没有饿得飞不动的鸟?也没有!


n下课的铃声响了,老师的头上冒出了汗水。


n学生继续问道:算不算怀孕的小鸟?不算!


 


n会不会一枪打中2只鸟?不会!


n那好,学生满怀信心地说,如果打死的鸟挂在树上,那么就剩下一只;如果打死的鸟掉下来了,一只也没剩下。


n老师:…


 


一个思维严密的学生


n假如我们真的碰到了这样的学生


n会怎样对待?


 


科学的思维是严密的


n声音怎样产生的?


n锣、鼓、皮筋振动,声音是振动产生的?


n增加音叉、桌子、水、空气的振动,能说明声音是振动产生的;


n从逻辑上来说有漏洞吗?


n不完全归纳与反证相结合,逻辑上就没有漏洞了。


 


三、保护学生的质疑精神


第五公设的启示


n 过直线外一点只能作一条直线与他平行


n 两条平行线永远不会相交


n 有几个人不相信


n 最后创立了非欧几何学


n 黎曼几何学


 


世界上真的有两片相同的叶吗


n书本上的内容,直接告诉学生。


n但是学生不相信这样的结论。


n学生提出来要找许许多多的叶子来验证!


n老师满足了学生的愿望,跟孩子们一起研究这个问题,最后真的找不到两张完全相同的叶。


 


老师的疑惑


n为了得到这个结论,花那么多的精力和时间值得吗?


 


这个结论的意义


n这个结论是属于孩子们的真正的科学结论!


n这个结论所蕴含的价值远远超过知识!


n这个结论包含着科学的思想、科学的方法和科学的态度


n这个结论保护了孩子的科学质疑精神和探索精神


 


是不是所有的内容都要这样做?


n时间不允许


n教师的精力有限


n因此要选择真正有价值的活动


 


这些例子说明什么?


n基于证据与逻辑的思考,敢于对现有结论的质疑,这种思维方式就是理性思维。


n科学的结论是理性思维的结果。


 


理性思维是形成科学文化的基础


n科学文化的表现之一:


n假说---寻求证据---得出结果(规律、理论)---解释世界或转化为技术。


n这套思想方法将影响每一个人。


 


科学文化影响着世界的发展


n科学文化是当今最有影响力的文化


n是迄今为止最优秀的文化


n当今发达国家的科学文化特别发达


n中国要发展,急需要科学文化的滋养


 


科学教育的重任


n传递科学文化


n让科学文化在孩子心中深深扎根


n这是我们看科学课应该具备的视野和高度


 


小学科学教学发展的方向


n倡导探究式教学


n倡导对常态教学的研究


 


探究式教学成为我们的选择


n探究式教学能激发学生的学习兴趣;


n根据实践经验的总结,学习科学,探究式教学是一种很好的形式;


n根据国内外的研究成果,从儿童学习的心理看观察,探究式教学是一种非常适合学习科学的方法。


 


探究式教学是怎样的?


n非灌输式的


n学生亲自参与活动的


n学生在活动中获得经历的


n学生在活动中通过问题和证据建构概念的


 


科学探究的5个要素


n科学探究活动过程中萃取几个典型要素:


n1、问题的提出与聚焦


n2、制定研究计划


n3、收集与获得证据


n4、整理信息、分析数据、得出结论


n5、交流与表达


n 这5个要素的顺序不是固定不变的。


 


怎样进行探究式教学?


   处理好过程与结果的关系


n探究的过程


n探究的时间


n探究的材料


n探究的习惯


 


探究的材料


n教材包括材料


n一套好的材料可以促成一节好课


n一套好的材料是对教材的有益补充


n某种程度上可以这样说,材料是教材中最重要部分


 


探究的时间分配


n教师与学生的占用时间分配


n理想的分配方式:教师一半,学生一半


n教师占少数,学生占多数


 


为什么提出常态课?


n科学素质的培养,非一日之功;


n需要日常教学中点点滴滴的积累才能完成;


n需要我们在每一节课中,落实科学教学的任务,从量的积累到质的飞跃;


n因此平常教学中的课堂,更应该值得我们的重视。


n关注常态,也就是关注整体的教学质量。


 


关于常态课


n研究常态课是一种理念;


n常态课相对于精心打磨的课而言,相对于“作秀”的课而言;


n我们要关注平常的课,解决平常教学中的困难;


n我们现在应该更研究平常的课如何扎扎实实地高效的开展教学。


 


关于常态课


n常态课不是随随便便的课,不是“脚踏西瓜皮”的课;


n常态课更应该基于学生的原有实际情况,也应该仔细研读教材;


n常态课也应该精心设计教学活动;


n常态课不追求华丽,追求真实、朴实和扎实;


n常态课往往带有不少遗憾的。


 


从落实好教学规范上做文章


n省教研室提出的学科教学规范的意义深远;


n希望教师关注教学常规的建立;


n希望教师上好每一节科学课。


 


浙江省小学科学学科教学建议


n..\..\..\2008年\教学规范\小学科学初稿及修改意见\小学科学学科教学规范(发布稿).doc


n“教学建议”是“教学规范”的初步成果;


n吸收了全省教师的优秀经验。


 


当前存在的主要问题


n一个县的调查结果(样本40人):


1、缺乏课堂教学所需的器材。37人占90%


2、缺乏专职科学教师。17人占40%


3、教师本身素质欠缺。11人占25%


4、学校、家长不重视科学课。11人占25%


5、其他


 


教学中出现的问题


n一些教师不知道基本规范。


    例:不备课、抄教案不改动、不会教。


n对新教材的不适应。


    例:说实验听实验,两手空空进教室。


     一个极端的例子:一位学生来信。


n理念到位,操作不到位。


    例:《蜗牛》。


n自主探究缺少指导。


    例:《怎样放得稳》。


 


“教学建议”提出的基本要求


n学生层面:


n科学课要进行观察和实验的


n有几个学生对科学课有兴趣的


n能知道教科书上的一些科学知识


n 教师层面:


n 看得懂教材所表达的意思


n 科学知识不教错


n 能开展观察和实验


 


“教学建议”提出的理想要求


n学生层面:


n学生喜欢上科学课


n学生在科学学习中养成探究的习惯


n学生养成科学的思维,具备一定的科学素质


n 教师层面:


n 能理解教材的设计意图进行教学


n 注重科学探究活动帮助学生建构科学概念


n 能从学生的基础和教材的逻辑实施教学


 


教学的理想境界


n让学生热爱科学、热爱学习,在学习中获得知识,发展能力,培养正确的态度和价值观。


n对教师来说就是要提高教学质量。


n从“教学建议”走向“教学规范”,是保证学科教学质量的必然步骤;


n无规范—有规范—超越规范,是教师教学水平发展的必然途径。


 


理发的高境界


 


取名的高境界


 


批判与继承


n新课程不是推倒重来,应该继承优秀的教学传统。


n教学方法也是需要继承和发展的。


n必须建立一套符合新课程理念的的教学规范,指导教师的教学行为。


n在这样的背景下提出了新的“教学建议”。


 


小学学科学科教学建议的内容


n四个方面:


1、教学准备


2、教学实施


3、学习评价


4、课外活动


 


一、教学准备


   第2条  阅读教材,整体把握本册教材内容,要注意季节性较强的内容,可按季节情况适当调整教学进程。


   第3条  阅读教学参考用书,把握教材结构,补充掌握相关的学科知识。


 


为什么要阅读教参?


   新的教材、新的内容需要学习新的知识


n解读教科书单元之间、各课之间的关系


n对教科书中课文编写意图的解释


n补充与教学有关的知识


n提供相关的教学方法


 


第6条  设计分课时教学方案


n(2)逐字逐句研读本课教材文本,了解教材中活动设计安排的意图,并与教师用书结合起来研读,确定本课的核心探究活动。


n(3)教材上的观察、实验活动,教师在上课前要亲自做一遍,保证课堂教学顺利实施。


 


例如


n沉浮到底与什么因素有关?


n胡萝卜的效果太差!


 


第6条  设计分课时教学方案


n(4)在教学开始前,通过抽测、访谈、作业等方法了解学生的认知水平,特别要了解学生的前科学概念水平。


n(5)根据教学的需要,在课前布置学生收集材料,阅读资料,提前进行观察记录。


 


了解已有认知的方法


n阅读教材:已经学过哪些内容


n课前调查:已经具备哪些认识


n个别询问:个体经验的调查


n图画展示


n课堂提问


 


一、教学准备


n第7条  精心准备有关的教学器材,器材必须充足和典型,避免两手空空进入教室进行教学,保证学生观察、实验活动顺利进行。


第8条   器材要适合学生的学习,要突出探究活动的重点和本质。可以对教材中的设计做适当的改进,提倡开展自制教具,提高教学效率。


 


轮轴器材的启示


n由教师在试教中提出要求


n由小组讨论设计


n由教师制作使用


n收到很好的教学效果


实现了一套好的器材成就一节好课的目标


 


二、教学实施


n第16条  要以学生的主动学习为主,处理好演示实验与分组实验之间的关系。一般情况下,要保证学生的分组实验顺利进行。如因条件所限,也要创造演示实验的条件。在课堂上尽量避免教师讲实验,学生听实验。


 


倡导简约的课堂


n以学定教


n环节简约


n器材典型


n保证重点


 


分组实验与演示实验


n分组的好处在哪里?


n演示有什么优点?


n分组与演示如何选择?


n教学规范所要求的小学科学课的底线在哪里?演示实验!


 


二、教学实施


n第21条  科学课堂的书面作业不能太多,根据配套的课堂作业本,一般在课堂上用5分钟的时间完成课堂作业。一些观察、实验记录单均可视作科学课的课堂作业。


 


关于配套作业本


n根据修订的教科书编写的,结合得比较紧密。


n帮助学生复习巩固科学知识;


n帮助教师检测课堂教学的效果;


n题量控制,目标是认真教学的老师,学生基本上都能顺利完成课后作业;


n作业的设计考虑了学生方便做、教师方便批改;


n建议上课前看一看作业本,学生边观察实验,边记录完成一部分作业;


n一些加星号的作业,是选做的。


n网上提供参考答案。


 


三、学习评价


n第27条  科学知识的测评,主要采用笔试法,倡导等级评定。每一个单元学习结束要进行科学概念的阶段性评价。每学期要有终结性的笔试评价。命题内容要依据课程标准和教材内容,结合学生实际,不出现怪题、偏题。


 


科学课的复习


n复习需要吗?


n复习什么?


n怎样复习?


 


四、课外活动


n第29条  要指导学生开展种植、饲养、制作等活动,结合课堂教学,经常提醒、督促、帮助学生完成周期较长的活动,从中培养学生的兴趣和毅力。


n第30条  提倡组织和指导学生的课后实践活动,积极开展科学考察、动手制作、饲养栽培、搜集和处理信息、撰写考察报告和小论文等课外科技活动,丰富学生课余生活,注重发挥学生的个性特长,促进全面发展。


 


课堂与课外


n科学教育不仅仅在课堂中;


n课外是一个重要的天地;


n希望我们不仅关注课堂,而且还要关注课外;


n不仅关注现在,还要关注未来。


 


上好科学课的三个建议


n1、提高自己的科学素养;


n2、模仿着上好几节课;


n3、网络学习。


 


我的建议一——提高自己


n从提高自己的科学素养入手


n珍惜这次培训机会。


    一些国外的教师参加培训,都是利用业余时间;我们的培训好多是单位安排的。


n阅读科学史的书籍,科学哲学的书籍《大学科学读本》《科学技术史概论》《科学究竟是什么》《科学探索者丛书》等。要博学多识,补补初、高中的科学知识。


 


了解《科学史》的好处


n有助于理科教学


n有助于理解科学的批判性和统一性


n有助于理解科学的社会角色和人文意义


 


学习理论


n读透其中一本著作。


n阅读科学教育的书籍,如《刘默耕小学自然课改革探索》、《概念为主的科学教学》等 ;


n阅读与科学有关的书籍,如《教学理论:课堂教学的原理、策略与研究》 ;


n阅读与教育有关的书籍,如《民主主义与教育》、《多元智能》 等 ;


n订阅科学教学杂志,如《科学课》杂志 ,《优质课程资源—小学科学》;


 


我的建议二---上研究课


n学习最新的“学科教学建议”,提高教学水平;


n深入分析一节课,解剖麻雀;


n学习优秀的课例,分析课例的优点;


n在自己的课堂上实践;


n根据自己的学生改进教学;


n模仿是一条提高教学水平的捷径。


 


我的建议三—网络学习


n浙江小学科学网


n首页:http://www.zjxxkx.com


n论坛:http://www.zjxxkx.com/bbs/


nQQ群:514698,11508129,2684830


 


网络学习的好处


n学习方便


n节省费用


n资料丰富


n互动面大


 


让我们共同上好科学课


n认真做事能把事情做好


n用心做事能把事情做成一项事业 


n与大家共勉!


 


 



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我们的美女班主任



听课的老师


听课的老师


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讲座主题:生物多样性和保护


主讲人::张加勇


时间:2010年7月16日上午


主要内容


笔记备注


1 什么是生物多样性


生物多样性(biodiversity)反映了地球上包括植物、动物、菌类等在内的一切生命都有各不相同的特征及生存环境,它们相互间存在着错综复杂的关系。是生物和它们组成的系统的总体多样性和变异性。


生物多样性包括:


物种多样性


遗传多样性


生态系统多样性



物种多样性


物种多样性是用一定空间范围物种数量的分布频率来衡量的,它通常又包括整个地球的空间范围。 包括物种内和物种间的多样性。用物种丰富度来表示。



遗传多样性


遗传的多样性指同一个物种内基因型的多样性。是衡量一个种内变异性的概念。包括种群内和种群之间的遗传结构的变异。



生态系统多样性


为适应在不同环境下生存,各种生物与环境又构成了不同的生态系统(ecosystem),这就是生命的家园。


生态系统的结构、功能、平衡及调节机制千差万别是生物多样性的重要内容。


维护地球生命的过程是由多样性的生命来完成的。生物多样性是地球上生物经过几十亿年发展进化的结果,它们的未知潜力为人类的生存和持续发展显示了不可估量的美好前景。



2  生物多样性公约


1992年,150多个国家的首脑云集巴西里约热内卢联合国环境与发展大会,签署了全球的《生物多样性公约》。该公约1993年12月正式生效。1992年6月,中国总理代表中国签署了《生物多样性公约》,同年11月,七届人大28次会议审议批准了该公约,中国成为率先加入《生物多样性公约》的国家之一。中国积极参与国际社会的生物多样性保护行动,中国政府又相继签署了《湿地公约》、《濒危野生动植物国际贸易公约》、《联合国防治荒漠化公约》等国际公约。


《生物多样性公约》包括序言、42条协议条款和查明与监测、仲裁与调解两个附件。其中序言部分强调了缔约国达成的共识。



中国动物多样性的一般特点


动物物种丰富


特有属、种多


区系起源古老


家养动物及其野生亲缘的种质资源丰富


生态系统丰富多彩



保护生物多样性的意义


全球每分钟:损失耕地40公顷、损失森林21公顷、11公顷良田被沙漠化、向江河湖海排放污水85万吨;有300个婴儿出生;有28人死于环境污染!


近400年里,484万种动物灭绝,随着世界人口的爆炸,经济的发展,物种灭绝的速度还要加快!


专家预计:从1990年到2015年,世界上将有60万到240万种生物灭绝!


1999年国际植物大会: 人类活动破坏了地球将近一半的陆地, 正导致自然界的动植物加速走向灭绝,如果这种情况持续下去, 估计下世纪后半叶, 将有1/3至2/3的物种从地球上消失!



一个基因可能关系到一种生物的兴衰,一个物种可能影响一个国家的经济命脉,一个生态系统可能改变一个地区的面貌。


保护生物多样性就是保护人类自己!



外来入侵种威胁生物多样性


外来物种有400多种,其中紫茎泽兰等11种危害严重的物种每年给农、林、牧、渔业生产造成的经济损失就达574亿多元。有关专家呼吁,保护我国的生态环境和生物多样性。



温岭的外来物种入侵


薇甘菊



加拿大一枝黄花生长密集的区域,其它植物都消失了。现在加拿大一枝黄花已经蔓延到了江浙许多地方,甚至出现在云南省。 目前,加拿大一枝黄花在宁波已扩散至三万多亩。    


眼下,入侵我国的像加拿大一枝黄花这样的有害外来物种有400多种,其中紫茎泽兰等11种危害严重的物种每年给农、林、牧、渔业生产造成的经济损失就达574亿多元。有关专家呼吁,保护我国的生态环境和生物多样性。



这,就是黄河上游的黄土高原!一个人类不能居住,鸟儿无处做窝,连蚯蚓也找不出几条的地方。


在两千多年前,这里根本就不是这个样子,那时这里林木茂盛,山青水秀,是一个富饶美丽的地方。


她成为现在这个样子,完全是人类造成的,是大自然对人类掠夺式开发自然资源的无情的报复!



一、生物多样化的价值


1、直接使用价值


(1)药用价值:许多野生生物能为人类提供重要的药材。



(2)工业原料:食品、医药、化工及制造等许多工业都要以生物为原料。



(3)科研价值:仿生学、动植物品种的改良都需要野生生物。


我国农业科技工作者以野生的雄性不育水稻作为原始母本培育成杂交水稻,解决了世界三分之一人口的吃饭问题。


我国农业科技工作者以野生的雄性不育水稻作为原始母本培育成杂交水稻,解决了世界三分之一人口的吃饭问题。



(4)美学价值:色彩纷呈的花木及神态各异的动物都能给人以美的享受。



(5)食用价值:许多野生生物营养丰富,味道鲜美,是上等食品。





直接使用价值


药用价值:许多野生生物能为人类提供重要的药材。


工业原料:食品、医药、化工及制造等许多工业都要以生物为原料。


科研价值:仿生学、动植物品种的改良都需要野生生物。


美学价值:色彩纷呈的花木及神态各异的动物都能给人以美的享受。


食用价值:许多野生生物营养丰富,味道鲜美,是上等食品



2、间接使用价值(生态价值)


间接使用价值指生物多样性具有重要的生态功能。


动物需要以特定的生物为食物,同时它的发展又需要相应的生物来制约它;植物需要特定的动物来为它传粉、散播种子,还需要各种微生物将不能利用的有机物分解为无机盐以便重新利用。各种生物共同维持生态系统的结构与功能。


野生生物的灭绝或严重减少将导致生态系统稳定性的破坏,甚至造成生态灾难。



3、潜在使用价值


潜在使用价值指目前尚未被人发现的使用价值。目前绝大多数野生生物的使用价值都未被人充分发掘出来。如果一种生物灭绝了,它的任何使用价值都将永远找无法得到了。



如广泛分布于广东各地山林中的三叉苦,过去一直被人们砍来作柴烧,使用价值很低。80年代科学家以它为主要原料生产出三九胃泰及999感冒灵等药品,使得三叉苦的身价一下子上升了几百倍。



中医处方:


柴胡6g    郁金9g   香附9g   白芍9g    茯苓15g  丹参31g  胆草6g   麦芽31g


功效:疏肝理气,养血和营,治慢性肝炎、肝痛、肝肿大、早期肝硬化尚未形成腹水者。



蝉蜕用于风热感冒,咽痛,音哑,麻疹不透,风疹瘙痒,目赤翳障,惊风抽搐,破伤风。


海螵蛸(乌贼骨)性微温,味咸;有收敛,制酸,止血功效



霍霍巴种子制取霍霍巴油,为高级润滑油和制造化妆品原料;可以替代鲸的油脂,可以减少对鲸的捕杀,有利于对鲸的保护。



生物多样性是培育农作物、家畜和家禽新品种不可缺少的基因库 。



仿生学研究证明,生物的各种器官和生理功能,可给科学技术和发明以莫大的启示。



印度加尔各答农业大学德斯教授对一棵树的生态值进行了计算:一棵50年树龄的树,产生氧气的价值约31200美元;吸收有毒气体、防止大气污染价值约62500美元;增加土壤肥力价值约31200美元;涵养水源价值37500元;为鸟类及其他动物提供繁衍场所价31250美元;产生蛋白质价值2500美元;除去花、果实和木材价值,总计价值约196000美元。



潜在使用价值


对大量的野生生物,我们目前尚不清楚它们的使用价值,但是它们具有巨大的潜在使用价值



二、我国生物多样化概况


1、我国生物多样性特点


2、我国生物多样性面临威胁


3、我国生物多样性面临威胁的原因



我国生物多样性特点


1、物种丰富。我国是世界上野生生物物种最丰富的国家之一。


2、特有和古老的物种多。许多稀有古老的物种都能在我国找到。


我国特有物种:大熊猫、白鳍豚



我国特有物种:银杉、水杉



我国十分古老的物种:


鹅掌秋、大叶木兰、扬子鳄



我国生物多样性特点


3、经济物种丰富。我国有许多具有很高经济价值的野生生物,有几十种农作物及家养动物起源于我国。



我国生物多样性特点


4、生态系统多样。海洋、沼泽、江河、湖泊、高山、平原、沙漠等各式各样的生态系统为各种生物提供了必要的生存环境。



我国生物多样性特点


1、物种丰富。我国是世界上野生生物物种最丰富的国家之一。


2、特有属、种多;区系起源古老。


我国特有物种:大熊猫、白鳍豚、银杉、水杉


我国十分古老的物种:鹅掌秋、大叶木兰、扬子鳄


3、经济物种丰富。我国有许多具有很高经济价值的野生生物,有几十种农作物及家养动物起源于我国。


4、生态系统丰富多样。海洋、沼泽、江河、湖泊、高山、平原、沙漠等各式各样的生态系统为各种生物提供了必要的生存环境。



我国有世界上最多的野生生物物种,是不是说明我国的野生生物资源十分丰富呢,像以前所说的“地大物博”呢?


不!我国生物的多样性已面临严重的威胁!



我国生物多样性面临的威胁


物种灭绝加速:目前光鸟类就每三年有两种灭绝,其它物种更难统计。而且有加速趋势。


我国已经灭绝的野生动物有新疆虎、野马、高鼻羚羊和犀牛等。毛脉蕨等野生植物也早已灭绝。



分布面积减少,濒临灭绝:


大熊猫、金丝猴、野骆驼,银杉、珙桐、人参等。



我国生物多样性面临的威胁


基因多样性减少:许多物种野生类型数量严重减少,濒临灭绝。有些只剩圈养或种植类型,近亲繁殖严重。



我国生物多样性面临的威胁


基因多样性减少:许多物种野生类型数量严重减少,濒临灭绝。有些只剩圈养或种植类型,近亲繁殖严重。



我国生物多样性面临的威胁


生态系统多样性破坏:许多河湾、湖泊湿地改造成农田。森林贮量骤减、草原退化、沙漠化严重……



我国生物多样性面临的威胁


物种灭绝加速:目前光鸟类就每三年有两种灭绝,其它物种更难统计。而且有加速趋势。


基因多样性减少:许多物种的野生类型数量严重减少,濒临灭绝。有些只剩圈养类型,近亲繁殖严重。


生态系统多样性破坏:许多河湾、湖泊湿地改造成农田。森林贮量骤减、草原退化、沙漠化严重……



3、我国生物多样性面临威胁的原因


人为因素是主要原因:


(1)生存环境的改变和破坏(过度开发)


(2)掠夺式的开发利用(栖息地破碎化、缩小)


(3)环境污染


(4)外来物种的入侵


(5)破坏生态系统



生存环境的改变和破坏


70年前,这里的森林覆盖率达69%;那么现在呢?



掠夺式的开发利用


数量少于75000只(1999年估计) 保护级别:国家一级保护动物



环境污染


据不完全统计,1980—1992年,在我国海域共发现近300起赤潮,是70年代的15倍。仅1989年,我国沿海就有六个地区遭受赤潮袭击,直接经济损失2亿多;1990年在海南岛西北部海域也因赤潮造成2800多万的渔业损失。



外来物种的入侵



三、生物多样化的保护



1、就地保护


为保护生物的多样性将包含保护对象的一定面积的区域划分出来进行保护和管理。


保护对象主要有:


有代表性的自然生态系统


珍稀濒危动植物的天然分布区


就地保护最有效的办法是建立自然保护区。我国现已建立3000多个自然保护区,其中有16个加入到“世界生物圈保护区网”中。



吉林长白山自然保护区——保护完整的森林生态系统。珍稀植物有人参、红松等。珍稀动物有梅花鹿、东北虎等。



青海湖鸟岛自然保护区——保护斑头雁、棕头鸥等鸟类及它们的生存环境。



百山祖冷杉:冷杉属植物。仅产于浙江南部庆元县百山祖南坡,海拔约1700米处,目前仅存5株,其中包括1株衰弱的,1株生长不良的。这是冷杉家族中最珍贵的种类,已列为国家一级保护植物。



2、迁地保护——为行将灭绝的生物提供了最后的生存机会。


如:动物园    植物园    水族馆   濒危动物繁育中心


3、加强教育和法制管理


?中华人民共和国森林法?


?中华人民共和国野生动物保护法?


?中国自然保护纲要?



保护生物的多样性,并不是禁止开发利用。提倡合理开发利用野生动植物资源。



[此贴子已经被作者于2010-7-17 12:19:59编辑过]

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讲座主题:第十章节肢动物门


主讲人:张加勇


时间:2010年7月16日下午


第十章 节肢动物门(Arthropoda)


身体分节有附肢的原口动物


l进化地位


l身体分头、胸、腹部分,附肢有关节,有的具翅;体表有几丁质的外骨骼,生长过程中有蜕皮现象;具混合体腔,身体结构和形态、呼吸器官、排泄器官多样化;循环系统开管式、一些类群对陆生生活高度适应。


l身体异律分节;有带关节的附肢;是原口动物中最进化的类群。


l节肢动物门是动物界最大的一个门,共约110-120万种,占动物总种数的4/5以上;种类多、数量大、分布广,凡是有生物的任何环境中都有节肢动物。具有多方面进化,多功能适应的特点。



l已知的超过 100100万种,大约占动物界总种数的8484%。%


l从深海到高山均有分布,很多有适合陆地上生活的结构, 几乎占据了陆地上的所有生境,出现了翅,是无脊椎动物中 唯一真正适应陆生的动物。


l常见的有各类虾、蟹等水生的节肢动物,也有蜘蛛、蜈 蚣、昆虫等在陆地上生活的种类。


第一节  节肢动物门的主要特征


(一) 发达坚厚的外骨骼


l1.外骨骼:


l节肢动物包被身体的角质膜。保护内脏,防止体内水分蒸散,协助肌肉完成各种运动。


                                                       上角质膜   


                    角质膜(表皮层)        外角质膜


                                                       内角质膜


l体壁        上皮:单层上皮,多角形


                    底膜:无定形,颗粒层


(二) 高效并多样的呼吸器官


l呼吸器官:


l1) 体壁:低等的小型甲壳动物,如水蚤。


l2) 鳃:水生甲壳动物在足的基部由体壁向外突起薄膜状的结构,充满毛细血管。如虾、蟹等。


l3)书鳃:由足基部体壁向外突起折叠成书页状,有血管分布。为水生种类鲎的呼吸器官。


l4)书肺:由体壁向内凹陷折叠成书页状,为陆生的节肢动物蜘蛛、蝎的呼吸器官。


l5)气管:由体壁内陷形成分支的管状结构,为陆生节肢动物昆虫、马 陆、蜈蚣等的呼吸器官。气管上无毛细血管分布,是直接将氧气输送到呼吸组织。


书肺


(三) 具有混合体腔,简单的开管式循环系统


l1. 血体腔:


l节肢动物的体腔内含血液, 由囊胚腔和体腔囊体腔(囊壁中胚层不形成体腔膜)混合而成,也称混合体腔。各组织间隙内直接充满了血淋巴,以获得营养物质,而且液压较低可以避免大量出血。


节肢动物的体腔在发育早期也形成中胚层的体腔囊,但在继续发育的过程中,不扩展为广阔的真体腔,而是退化为生殖管腔、排泄管腔和围心腔。


在以后的发育过程中,围心腔壁消失,使体壁和消化道之间的初生体腔与围心腔的次生体腔相混合,形成混合体腔。


体壁与消化道之间的空腔实际上是由真体腔的一部分和囊胚腔形成的。


l(1)裂腔法形成中胚层、出现按节排列的体腔囊。


l(2)真体腔断裂,部分中胚层分化成肌肉及部分内部器官,部分成为背部的循环系统和血管的腔壁,残存的真体腔仅存在于生殖腺腔和某些种类的排泄器官中。


l2. 开管式循环系统


l开管式循环系统的主要部分为心脏,呈管状,多对心孔。


l开管式循环:血淋巴通过动脉离开心脏,泛流在身体各部分的组织间及血腔中。
血液→心脏→动脉→血体腔→组织间隙→静脉→呼吸器官→围心腔→心孔→心脏


l混合体腔中血液和体腔液混合在一起,称血淋巴。混合体腔称为血腔。背隔膜、腹隔膜将血腔分为背血窦、围脏窦和腹血窦。心脏位于消化管背面,与环节动物的背血管同源,属于开管式的循环系统。心脏成管状或块状,心脏具搏动能力,两侧具成对的心


节肢动物循环系统的复杂程度与呼吸系统的复杂程度有关:


呼吸系统简单(局限于身体某一部分),循环系统复杂。如虾。


呼吸系统复杂(分散在全身各部分),循环系统简单。 如昆虫。


用体表呼吸的小型节肢动物循环系统消失。如水蚤。


(四)异律分节和身体分部


l身体分头、胸、腹三部分。


l1. 身体分节,能增强运动的灵活性;而且它是异律分节,体节间发生分化,不同的体节具有不同的形态,用于不同的目的。


2.节肢动物不仅异律分节,同时多数机能相同的体节又组合在一起,形成体区,使身体分为若干个部:


昆虫纲:                       甲壳纲、肢口纲、蛛形纲:        有爪纲、多足纲:


头部:感觉摄食中心 头胸部:感觉摄食运动中心       头部:感觉摄食    


胸部:运动中心   腹部:代谢生殖中心                躯干部:运动中心


腹部:代谢生殖中心                                   代谢生殖中心


(五)分节的附肢


l每体节有1对有分节的附肢。附肢的分节以及着生的体区不同,进化过程中附肢的形态和机能发生了变化,形成了口器、触角、各种运动的足以及辅助呼吸和生殖等各种形态。


l附肢分节灵活性增加,可上下左右摆动,折弯。


l节肢:


l  双肢型:原肢及其顶端的内肢和外肢


l  单肢型:原肢和内肢。


l基节或基节发出的外叶有时十分发达,形成肢鳃(上肢)


疣足与节肢的比较


                 疣足                                 节肢


1)  按节分布,数量多        体部分布数量少


2)  形态划一                        形态多样


3)  与身体之间无关节        身体之间有关节


        附肢不分节                    附肢分节


4)  无肌肉附着                    有大量肌肉附着


口器(附肢)


触角(附肢)


足(附肢)


翅(非附肢)


(六)强有力的横纹肌


l节肢动物的肌肉不像环节动物等形成皮肌囊,而是肌纤维集合成肌肉束,且往往按节排列;肌肉束收缩更加强大有力;且两端附着在骨骼上,通过骨骼的杠杆作用,运动可调整和放大,以增强效能。


l体壁肌按节成对出现(背纵肌、腹纵肌)相互起拮抗作用。


l节肢动物的肌肉


(七)灵敏的感觉器官和发达的神经系统


                                    前脑(视觉中心)


l  头部神经节          中脑(触觉中心)


                                    后脑(上唇、前肠)


l链状神经,神经节有愈合现象。


l头部的3对神经节愈合成发达的脑,脑可以分成前脑、中脑及后脑。前脑是视觉和行为的神经中心;中脑是触觉的神经中心(没有触角的蜘蛛等则没有中脑的分化);后脑发出的神经分布到下唇和消化道。



           节肢动物有视觉、触觉、化学感受器三种感觉器官。


           视觉感受器除具有单眼外,还有复眼。单眼仅有几个光感受细胞,只能感受光线强弱。复眼则由成千上万个小眼组成,可以感觉物体的形状、颜色、距离、运动以及光的强度等。还有平衡、触觉、味觉、嗅觉、听器等。






(八)独特的消化系统和排泄器官——新出现的马氏管
malpighian tubules


l 1.多数节肢动物有6个直肠垫,回收水分。


l 2.马氏管:从中肠和后肠之间发出的多数细管,直接浸浴在血液中,吸收尿酸和蛋白质的分解产物,使之通过后肠与食物残渣一起由肛门排出。



l由内胚层或外胚层形成的单层细胞的盲管,游离在动物的血腔中,位于中肠和后肠的交界处。




l甲壳类的绿腺、颚腺,以及蛛形纲的基节腺等属于与后肾同源的结构的排泄器官。一般水生节肢动物的排泄器官是这类腺体结构,代谢产物主要是氨。


l–与后肾同源的腺体一般为囊状结构,一端是排泄孔,开口在体表与外界相通。另一端是盲端,相当于残留的体腔囊与体腔管。




l蛛形纲、多足纲和昆虫纲的排泄器官都是马氏管,收集血淋巴中的代谢产物。代谢产物主要是尿酸。各种动物马氏管的数目不等,少的只几条,多的可达几百条。





消化与取食


l分前肠、中肠和后肠。前肠和后肠是外胚层向内凹陷而成,基本结构与体表相同,故前、后肠壁上也有几丁质,形成齿和刚毛等构造。前肠的主要功能是取食、食物的机械研磨、贮存和初步消化。中肠常形成盲囊、腺体等分泌消化酶,对食物进行消化和吸收,后肠可以对一些离子及水分重新吸收。



l具原始的咀嚼式口器


l昆虫的口器类型复杂由头部的3对附肢和部分头部的组成的,包括3对附肢形成的大颚、小颚、下唇和上唇及舌。




l咀嚼式(chewing type):–最原始的形式,以固体物为食,典型的如蝗虫的口器。


l刺吸式(piercing-sucking type)下唇形成一槽管,槽内2大颚左右包围小颚,小颚合抱形成食物道和唾液管,吸食植物或动物体内的液汁,如蝉的口器。


l虹吸式(siphoning type)小颚的外叶合抱成长管状的食物道,盘卷在头部前下方,可以伸长吸食花蜜等液汁。但不能刺入组织中,如蛾类和蝶类的口器。


l嚼吸式(chewing-lapping type


l大颚可以咀嚼或塑蜡,中舌,小颚外叶和下唇须合并构成复杂的食物管,可以吸取花蜜。如蜜蜂的口器。


l舐吸式(sponging typesponging type):):头部和下唇为主构成了吻,吻端是下唇形成的由伪气管组成的唇瓣,下唇包围上唇和舌构成食物道。舌中有唾液管分泌唾液与食物混同或将食物溶解,可由食物道吸入唇瓣借毛细管作用收集的液汁。如家蝇的口器。


 


(九)生殖和发育



l水生的种类很多是体外受精,陆生种类都是体内受精,外生殖器是由一些附肢特化形成的。由于节肢动物的卵是中黄卵,所以受精卵的卵裂属于表面卵裂。节肢动物有直接发育的,也有间接发育的,很多原始节肢动物的体节和附肢都随蜕皮(ecdysis)而增加。



l发育过程中有变态(metamorphosis)现象,变态有三种基本类型:


l?(1)无变态(ametabola


l表现在原始的无翅类群,幼虫和成虫相比除身体较小和性器官未成熟外,没有更多的差别,且发育为成虫后仍蜕皮生长,如衣鱼等。


l?(2)不完全变态(heterometabola)渐变态(gradual metamorphosis)卵孵化后,幼虫形态与成虫差别不大,生活环境和习性相同,只是翅和生殖腺未发育,称为若虫(nymph),例如蝗虫。


l半变态(hemimetabolahemimetabola))?卵孵化后,幼虫的形态、习性、生活环境与成虫均不同,称为稚虫(naiad),例如蜻蜓。


l?(3)完全变态(holometabola)卵孵化后,幼虫的形态与成虫很不同,生活史中有一个不取食不活动的蛹期。家蚕、金龟子、蜜蜂等88% 的昆虫都属于完全变态。




不完全变态
渐变态


不完全变态
半变态


完全变态


第二节  节肢动物的分类



l分类依据:呼吸器官、身体分区、附肢。分为2亚门,6个纲。


l三叶虫亚门(Trilobita)已绝灭


l1. 原节肢动物亚门


l   (1)有爪纲: 体分头和躯干两部,蠕虫形,附肢不分节。如:栉蚕


l2. 真节肢动物亚门


l   (2)肢口纲: 体分头胸部和腹部,附肢的基部在口的两旁.如:鲎


l   (3)蛛形纲: 体分头胸部和腹部,以书鳃和书肺呼吸。如:蜘蛛


l   (4)甲壳纲: 体分头胸部和腹部,具头胸甲, 触角2对。如虾


l   (5)多足纲: 体分头部和躯干部,气管呼吸。如:蜈蚣,马陆


l   (6)昆虫纲: 分头, 胸, 腹 三对足、二对翅。如:蝗虫,蜚蠊.



l三叶虫亚门(Trilobita))?原始节肢动物,已绝灭,生活在浅海;??体分头胸部、腹部、尾部三部分;


l??繁盛期:寒武纪——奥陶纪,现存化石4000多种



一、有爪纲



1. 体蠕虫形,1.5~15cm,不分节,分头、躯干两部分。


2. 附肢不分节,只是中空的体壁突起。步足末短有爪。


3. 体壁角质膜薄,与上皮、肌肉层构成皮肌囊。肌肉为平滑肌。


4. 有单眼,无复眼。



5. 具2条神经干,无明显神经节。


6. 消化管为1直管。


7. 后肾管开口于步足基部内侧。


8. 有气孔约1500个,但不能关闭。


9. 雌雄异体,多胎生,直接发育。




三、肢口纲


 


l1.身体背腹扁平,分为头胸部和腹部。


l  头胸部:背面被1块向上弓起而半圆形的宽大厚甲,特称盾甲


l  腹部:分中体和末体,中体由7体节愈合形成,左右各有6枚活动刺,末体具尾剑。




          


   部位      序号    名称         功    能



   头胸部    1      螯肢            捕食


                 2 ~5    步足      具颚基,咀嚼食物


                    6      步足     具颚基、扇叶能激起水流,


                                          利于呼吸



    腹部         7      唇状瓣       捕食


                     8      生殖厣   


                   9~13  游泳足      具书鳃 




l消化系统:具胃磨和中肠腺。


l排泄系统:基节腺开口于第5步足基部。


l循环系统:开管式,心耳8对


                   血液含血兰蛋白和鲎素


l梯形神经系统


l♂ /♀;间接发育,具三叶幼虫。


        


四、蛛形纲


(一)  身体结构



1.体短,不分节。体分头胸部和腹部


2.附肢6对,在节肢动物中数目最少,无触角。



部位     序号    名称              功    能


头胸部    1       螯肢      捕食,具毒腺


                2       脚须     抓握、撕裂食物,触觉和嗅觉。


                                       雌雄异形。


              3~6    步足      具爪,爬行和结网


     



l3.纺器


l蛛形纲的特征性结构


l由第10和第11腹肢特化形成。


l位置:腹面腹部后端或中部,3对。


l结构:顶部膜质,具多个由刚毛演化而成的纺管,纺管与体内丝腺的输出管连接。



l筛器:有多数纺管


l栉器:由1或2列朝向一方弯曲的刚毛组成,用来梳理由筛器纺出的蛛丝。


      位置:第4对步足的后跗节背面。





l4.纺丝织网


l    丝腺的腺体部分泌细滴状的分泌物,集中在腺腔中——输出管——纺器和筛器(在纺管内已成蛛丝)——纺管末端抽出。


l    所有蜘蛛都产丝,但不是


   所有蜘蛛都织网。


蜘蛛结网的步骤




l5.消化系统


l分化:前肠、中肠、后肠


l前肠:口、食管、吸胃


l中肠:发达,具盲管和侧盲管。发出许多消化腺。


l后肠:短,背侧有一直肠囊。



l6.循环系统


      开管式。


      心脏长管状,3对心孔。


      血管:前后大动脉各1条,侧动脉3条。




l7.呼吸系统


      书肺:蛛形纲动物特有结构。由内陷的100~ 125个扁平突起构成,这些突起称为肺叶。书肺孔1对。


       气管:外胚层细胞内陷形成。无分支,气孔1个。



l8.排泄系统


l   基节腺:后肾管演变而成,但肾孔封闭,1~2对。


l   马氏管:1对,中后肠之间发出,细长而分支,末端封闭。来源于中胚层。与昆虫马氏管来源于外胚层不同。




l8.神经系统


l   高度集中。


l   感觉器官:8个单眼,触毛和嗅毛发达。




l9.生殖系统


l♂ /♀,且异形。体内受精。直接发育。


(二)主要特征


l1.陆栖,能纺丝织网,以书肺和气管呼吸。


l2.大多陆生,体分头胸部和腹部2部分;全身已无明显的体节可以识别。


l3.附肢很少,无触角,只头胸部保留6对附肢。第一对是螯肢,第二对是脚须,后4对为步足;


l4.呼吸器官同时具有书肺和气管系统; 排泄系统同时存在基节腺和马氏管。


       


(三)主要类群


l蛛形纲在节肢动物门中种类仅次于昆虫纲,大约有80,000种,如各种蜘蛛、蝎子、蜱螨等。分9目。



1. 蝎目


l头胸部和腹部直接相连,两体间无细的腹柄。末端由尾节演变成毒刺。


   代表动物:蝎




2. 蜘蛛目


l头胸部和腹部有腹柄相连。


l代表动物:水蛛,络新妇等




3. 蜱螨目


l体小,不分节,头胸部与腹部愈合。间接发育,经卵—幼螨—若螨—成螨


l代表动物:棉红蜘蛛;羌螨;人疥螨;硬蜱。



五、多足纲


(一)概述及主要特征


       目前已知多足纲约10500种,主要有蜈蚣、马陆等。


    1.陆栖, 分布在陆地潮湿的地方; 体分头、躯干两部分。


    2.头部有3-4对附肢,第1对是触角,之后是1对大颚和1-2对小颚;


      躯干部:每节1~2对同型附肢。


    3. 呼吸器官是气管,排泄系统是马氏管。



l内部结构


l1.皮肤腺发达: 蜈蚣的毒腺,马陆的臭腺


l2.消化管直,无中肠腺。


l3.心脏很长,每体节有1~2对心孔。


l4.气管呼吸,有气孔,内连气囊,气管不分支。


l5.马氏管排泄


l6.神经系统链状


l7.雌雄异体,体内受精。


(二)主要类群


l1.唇足亚纲:


       第一躯干节的一对附肢变成颚足,内有毒腺。代表动物:蜈蚣


l2.前殖亚纲:


       不具颚足。代表动物:马陆




二、甲壳纲


(一) 外形特征


l分头胸部和腹部。共20体节,头部6个体节,胸部8体节愈合成头胸部。具头胸甲, 除尾节外, 各节均具有一对附肢。头胸甲具额剑(分类依据)



           附肢共19


l部位     序号  名称            功   


l                1     小触角        嗅觉,平衡, 触觉(前方)


l                2     大触角        触觉(两侧, 后方)


l                3     大颚            咀嚼食物


l                4     第一小颚   抱握食物


l                5     第二小颚   扇动鳃腔内水流, 利于呼吸


l头胸部    6     第一颚足   具鳃, 呼吸


l                7     第二颚足   具鳃, 呼吸, 游泳


l                8     第三颚足   具鳃, 呼吸, 内肢节, 雌雄异形.


l               9、10    螯肢            捕食


l               11-13    步足            捕食,爬行


l腹部       14-15    交接器(♂) ♀第十四对附肢退化


l               16-19    腹足             游泳


l                            尾肢1对       强大, 逃避



(二) 内部结构


l1.体壁和肌肉


l外骨骼:几丁质、蛋白质、钙盐,可以提取甲壳素。


l在虾的色素细胞中存在有虾青素,虾红素(类葫萝卜素),当虾蟹经高温时→蛋白质变性沉淀→析出虾青素,虾红素→虾青素氧化脱氢→形成虾红素(熔点高, 不易被破坏, 虾壳转为红色)


l腹部肌肉发达.


                    2. 消化系统


l  分化:口→食道→胃→中肠→后肠→肛门


l  特点:


l(1)食道短,


l(2)胃大而复杂(贲门胃,幽门胃),贲门胃内


           有角质突起,上面有齿,碾碎食物。幽门胃


           内有刚毛,过滤作用。


l(3)有些种类胃内角质膜增厚,形成骨板和


            硬齿,特称为胃磨。


l(4)消化腺为肝脏,消化和储存肠内已消化


              的食物。





3.呼吸系统


l叶鳃和丝鳃两种,由鳃轴和鳃丝组成。


l从第二颚足→第五步足,每足的基部都有一对鳃。共7对。


l水→鳃腔后面→鳃腔前面


l水流的动力:第二小颚呼吸板的拨动。


4. 混合体腔和循环


    混合体腔中血液和体腔液混合在一起,称血淋巴。混合体腔称为血腔。背隔膜、腹隔膜将血腔分为背血窦、围脏窦和腹血窦。



l开放式循环:


lA. 围心腔三角形,位于头胸部后背。心孔三对,有活瓣(防止血液倒流),血液呈蓝色,血清蛋白。


lB. 动脉7条,向前的前大动脉(1),触角动脉(2)、肝动脉(2)。向后1条后大动脉,向下1条下行动脉。


lC. 血流方向由心脏—动脉—血腔—血窦—入鳃血管—鳃—心孔—心脏。


lD. 小型种类无循环系统,或只有心脏。




5. 排泄系统


l  1对触角腺(位于第二触角的基部)+1对小颚腺(壳腺)。


l  排泄物:绿色鸟氨酸


l触角腺=腺体部+囊状部(膀胱)+输尿管,开口


6. 神经系统和感觉器官


l  链状神经系统:脑N节→食道下N节→胸N节(5个)→腹N节(6个)


l  感觉器官;复眼,平衡囊,触毛等


l  平衡囊位于第一对触角基节内,内有刚毛,平衡石。



7.生殖系统


l 雄性:精巢位于围心腔的前下方


l 输精管开口于第五步足内侧


l 雌性:卵巢1个,输卵管开口第三步足内侧


l发育:幼体类型较多,包括无节幼体、蚤状幼体、大眼幼体等





(三)甲壳纲的主要特征


l甲壳纲有35000余种,如各种虾、蟹、水蚤、剑水蚤等


l1. 身体分头胸部和腹部。


l2. 附肢较多,头胸部有13对附肢(2对触角、1对大颚,2对小颚,后8对为颚足和步足),腹部附肢或有或无;触角2对,多为双肢型


l3. 鳃呼吸


l4. 排泄器官为颚腺、绿腺。


l5. 多为水栖,生活在海洋或淡水中,少数生活在潮湿的陆地上。


(四)甲壳类分类


1. 鳃足亚纲


l体小,胸肢扁平似叶。


l1.1 无甲目:


l无背甲。丰年虫


l1.2 双甲目:


l背甲两瓣:水虿





l2. 桡足亚纲:


l无头胸甲。中华哲水蚤、剑水蚤。




l3. 蔓足亚纲:


l固着生活,海产。6对胸肢卷曲如蔓。


    具石灰质外壳.


           如藤壶, 茗苛儿







        藤壶


                                         龟足


                                                   茗苛儿







l4.软甲亚纲:


l1.1 等足目:体长卵圆形,背腹扁平。


     如海蟑螂


l1.2 端足目:体左右侧扁。如:麦秆虫


l1.3 磷虾目:鳃裸露,有发光器。如:磷虾


1.4 十足目:
具5对步足。分为游走亚目和爬行亚目。


l虾姑







 樱虾


l糠虾









l日本对虾



六. 昆虫纲


(一)昆虫纲的特征


         目前已经记录的种类超过80万种,自然界中存在的种类预计120万种以上。


  1.分布广(陆地、淡水、海洋(岸边))。


  2.体分头、胸、腹3个部分,头部有1对触角,口器有多种分化;胸部3个体节,每节有1对足,高等种类胸部有2对翅;成体腹部的附肢退化,只幼体有腹部附肢;


  3.呼吸器官是气管,排泄器官是马氏管。  


(二) 代表动物 ——东亚飞蝗


l1. 外形特征


l黄褐色或黑褐色,分头、胸、腹三部分。



la. 头部:触角、单眼、复眼


       口器:咀嚼式口器,由上唇、上颚、下颚、下唇、舌组成。


lb. 胸部:前胸、中胸、后胸、前翅、后翅、前足、中足、后足。


lc. 腹部:由11个体节组成


      雄性:第9、10节腹板形成下生殖板,第11节背板形成肛上板。


      雌性:第8节腹板形成导卵器。


2  内部结构


l2.1 血腔:


l        由三个血窦(背窦、腹窦、围脏窦)组成,充满血液。


2.2 消化系统


l结构:


l口--咽--食道--嗉囊--前胃--胃--回肠--结肠--肛门


l特点:


l     A. 前胃具几丁质齿。


l     B. 胃分泌多种消化酶,吸收营养物质。


l     C. 在胃和前肠交界处,有6个突出的胃盲  囊。增加吸收面积和分泌消化酶。


l     D. 消化腺为唾液腺,具消化酶。




2.3  呼吸系统


l以气管系统进行呼吸。


l气管分化:气门(身体两侧 )--主气管干--分枝气管--盲管状微气管。


l特点:


lA. 气门可闭合。


    B. 有的气管局部为囊状,利于飞翔。



2.4  循环系统


lA. 开管式循环,全身仅有一条背血管。


lB. 心脏有8个心室,两侧后端有心孔。



2.5 排泄系统


lA. 马氏管:着生于中、后肠处的盲管。


lB. 吸取血腔中的代谢产物,送入直肠,排出体外。




2.6 神经系统


l脑--咽下神经节--腹神经链。


l特点:


lA. 前脑(复眼、单眼),中脑(触角),后脑(围咽神经)


lB. 交感神经系统




2.7 感觉器官


l2.7.1 触觉器、化感器和视觉器


l触觉器:主要是触毛。由3个细胞构成。即:毛原细胞、膜原细胞、感觉细胞


l鼓膜听器是触觉器的变型。




l2.7.2  化感器:


   嗅毛和味觉器



l2.7.3 视觉器:


l单眼和复眼




2.8 生殖系统


l雄性:


l精巢--输精管--储精囊(副性腺)--射精管--交配器


l雌性:


l卵巢--输卵管--阴道--生殖孔


                           (受精囊)



(三)昆虫的生殖、发育与变态


l卵—孵化(破壳而出)—幼虫(蜕皮)



l1 生殖类型:


l1.1 卵生:雌雄成体经交配后,雌虫产出受精卵,卵在体外发育成幼虫。


l1.2 卵胎生:受精卵不产出体外,而在母体子宫内发育成幼体再产出,胚胎发育所需营养由卵内的卵黄供给,受精卵与母体不发生营养关系。


l1.3 胎生:胚胎发育完全在母体内完成,产出的是幼虫而非卵的生殖类型 。






  


单性生殖(孤雌生殖):


    雌虫不经交配,或卵不经受精就能繁殖新的个体,如蚜虫。


多胚生殖:


    一个卵在发育过程中分裂形成许多胚胎,形成许多幼虫,如小茧蜂。


幼体生殖:


    幼虫体内生殖细胞提前发育形成后代,如童瘿蚊。



l2  蜕皮和羽化


l2.1 蜕皮:节肢动物等蜕去限制生长的外骨骼的生理现象。


l2.2 羽化:完全变态的昆虫脱去蛹壳或不完全变态的昆虫脱去最后一次皮而成为成虫。


l2.3 世代:昆虫从卵开始,经过若虫,或顺序经过幼虫、蛹,直到变为成虫而产生后代为止,称为一个世代,或称一代。






3.变态 ( metamorphosis


    昆虫从孵化到发育为成虫,在外部形态、内部结构和生活习性上都要经历一系列的变化,这种变化称作变态。


  



l变态有三种基本类型:


l(1)无变态 ( ametabola)


        表现在原始的无翅类群,幼虫和成虫相比除身体较小和性器官未成熟外,没有更多的差别,且发育为成虫后仍蜕皮生长,如衣鱼等。



(2)完全变态holometabola


  孵化 一龄幼虫  蜕皮  二龄幼虫…….五龄幼虫  化蛹   蛹  羽化 成虫


(3)不完全变态(heterometabola):


    卵  孵化 幼体  几次蜕皮  成虫


(在从卵到成发育过程中不出现蛹的阶段)



不完全变态有二种类型:


 渐变态 ( gradual metamorphosis):如蝗虫


    幼体形态和生活习性与成体相同,个体大小不同,性器官尚未成熟,翅的发育处于翅芽阶段, 幼体称若虫。


 半变态 ( hemimetabola):如蜻蜓、蜉蝣。


    卵孵化后,幼虫的形态、习性、生活环境与成虫均不同,称为稚虫(naiad),例如蜻蜓。





(四) 昆虫分类的生物学依据


l昆虫的触角类型


l昆虫的口器类型


l昆虫足的类型


l昆虫翅的类型





l嚼吸式口器(蜂):


l上颚用于咀嚼花粉、筑巢;下颚叶延长成刀片状,下唇的中唇舌、下唇须延长。吸蜂蜜时,下颚和下唇合拢形成一食物管,不用时分开。





l刺吸式口器(蚊、蝉):


l各部分特别是上下颚延长成针状,适于吸血、树液。




l舐吸式口器(蝇):


l上下颚退化,仅存上下唇舌之部分。上唇、舌形成食道,下唇延长成喙,末端特化为一对唇瓣,瓣上有许多环沟。两唇瓣间的基部具一小孔,液体食物由此孔直接吸收,后经环沟过滤进入食物道。



l虹吸式口器(蝶、蛾):


l大部分结构均退化,仅下颚的外颚叶延长,并左右闭合成管状。


3 足的类型



l4 翅的类型


(五) 昆虫纲的分类


A. 无翅亚纲


l体小,无翅。腹部除尾须和产卵器外,还有退化的腹肢。无变态或略有变态,成虫蜕皮。




l 1.缨尾目:


l衣鱼


l体小,口器咀嚼式,腹部有长尾须。



l2.弹尾目:


l   跳虫


l  体小,咀嚼式口器,具跳器。


B. 有翅亚纲


l有翅。腹部除尾须和产卵器外,无其他腹肢。有变态,成虫不蜕皮。



l3. 蜉游目:


l蜉游


l膜质翅,前翅>后翅;口器咀嚼式;尾须长。




l4. 蜻蜓目:


l蜻蜓,豆娘


l膜质翅,口器咀嚼式,半变态。





l5. 直翅目:


l蝗虫


l前翅革质,咀嚼式口器,后足跳跃。





l6. 竹节虫目:


l竹节虫


l体型树枝状,口器咀嚼式,渐变态。



l7.网翅目:


l蜚蠊:口器咀嚼式,渐变态,前翅牛皮纸状。


l 螳螂:前胸长,前足大,咀嚼式口器,前翅革质,渐变态。



l有的将网翅目分为蜚蠊目和螳螂目。




l8.等翅目:


l白蚁


l咀嚼式口器,触角念珠状,具大小相等的翅。





l9. 虱目:


l人体虱


l无翅,体小,体扁,刺吸式口器。



l10. 异翅目:


l蝽


l刺吸式口器,前翅半鞘翅,后翅膜质,渐变态。





l11. 同翅目:


l蝉


l刺吸式口器,翅2对膜质,


l渐变态。



l12. 脉翅目:


l蚁蛉


l膜质翅2对,脉多网状,


l咀嚼式口器。




l13. 鞘翅目:


l统称为甲虫。瓢虫,金龟子。


l前翅角质,厚;后翅膜质。咀嚼式口器,完全变态。





l14. 蚤目:


l人蚤


l无翅,坚扁,善跳。



l15. 双翅目:


l蚊,蝇


l膜质翅,后翅退化为平衡棒。




l16.鳞翅目:


l蝶、蛾。


l翅膜质,具鳞片,完全变态,虹吸式口器。


l                                 蝶            蛾


l 触角                       棒状   丝状或羽状


l停止时翅的状态    竖立        平放


l活动时间                白天        夜晚





l17.膜翅目:


l蜂、蚂蚁


l翅2对,膜质





昆虫的拟态


C. 灭绝种类—三叶虫



(六) 昆虫与人类的关系


l 有益方面:


    1. 传递花粉 


    2. 产品可用


    3. 可供食用


    4. 生物防治


l有害方面:


l  1. 危害农林业(果树、仓库、林业、水稻)


l  2. 危害人兽健康(蚊、蝇)


(七) 有害昆虫的防治


l1. 农业防治方法(轮作、翻土等)


l2. 生物防治方法(昆虫、鸟等)


l3. 化学防治方法(农药)


l4. 物理机械防治方法(捕杀、高温)


l5. 新技术防治方法(射线、不育)


l6. 植物检疫


第三节 节肢动物的系统发展


节肢动物起源于环节动物。


l理由:


    1. 体节 


    2. 神经系统


    3. 排泄系统


    4. 叶足


    5. 循环系统在消化管的背方


    6. 原气管纲兼有节肢动物和环节动物的特征.



l一元起源:


l甲壳纲--多足纲--昆虫纲


l               |  


l环节动物--三叶虫 ( 类 )


l               |


l           肢口纲--蛛形纲  



l多元起源:


l 环节动物1--甲壳纲


l 环节动物2--三叶虫纲、肢口纲、蛛形纲


l 环节动物3--原气管纲、多足纲、昆虫纲三叶虫与肢口纲相近(鳃、水生、胚胎、幼虫)。


l昆虫纲与多足纲 ( 气管、附肢等 ) 相近




小  结:


          异律分节,形成头、胸、腹等体区,完成不同的生理功能;有带关节的附肢,附肢可以形成口器、触角、足等。体表面有几丁质外骨骼,有蜕皮现象。混合体腔,血液与体液混合,循环系统开管式。水生种类的呼吸器官有鳃、书鳃,陆生种类的有书肺、气管。水生节肢动物的排泄器官为后肾型的基节腺、绿腺、颚腺等,陆生节肢动物为马氏管。




l                               复习思考题:


1 名词解释:几丁质外骨骼、气管、马氏管、复眼、书鳃、书肺、混合体腔、变态、口器。


2 节肢动物有哪些重要特征?


3 昆虫为什么能够在地球上如此繁盛?


4 混合体腔如何形成?对其它器官系统有何影响?


5 节肢动物排泄、呼吸器官有哪些类型?结构上有什么特点?


6 昆虫的口器类型与环境适应的关系?


7 列表说明蛛形纲、甲壳纲、多足纲和昆虫纲之间的区别(生活环境、身体分区、触角、口器、足、呼吸器官、排泄器官)?


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讲座主题:五 昆虫纲的分类


主讲人:张加勇


时间:2010年7月17日上午


 


六足总纲Hexapoda


原尾目的特征可以总结为:举足原尾目,触角却独无;腹部十二节,前三有腹足。


§分布很广,截止1995年世界已知69属649种,我国有9科34属164种。原尾目生活在潮湿的草土内、树皮及砖石下。刚孵化的若虫腹部只有8节,随着虫龄的增长而逐渐增加另外三个体节和一个明显的尾节。这种现象称为增节变态,是其它昆虫没有的。



双尾目 Diplura


§分 类: 双尾虫科 Campodeoidea ,。  产 地:   双尾虫多为白色,通常身体非常柔软,两根尾须通常较长,与长长的触角首尾呼应。常见的双尾虫身体一般有5-10mm长(不含触角和尾须的长度)。
双尾虫多生活在腐殖质较好的土壤表层以及腐烂的树叶层中,有时也可见于腐烂的木料内,在一些洞穴中也可以见到双尾虫的踪迹。
在野外翻动石块的时候,有时土壤中会有非常相近的白色虫子迅速爬行,但仔细观察就很容易辨别,只有三对足的才是双尾虫。


§弹尾目Collembola (跳虫)


§    俗称跳虫,因为它的腹部末端有弹跳器,故名弹尾目。它的第1腹节有吸盘状的腹管,第4腹节有1个分叉的跳器,平时跳器被吸管吸住,需要时吸盘状腹管一松,通过跳器一弹,即可跳跃。


§    小型,体长一般仅1-3毫米。每侧单眼8个,但有些种类无单眼。触角4节;足无跗节。凡腹部由6节组成的,叫节腹亚目(一般跳虫);如果腹部6节愈合成一个球形时,就叫愈腹亚目(圆跳虫)。


§本目的特征可以总结为:善跳弹尾目,腹节不过六;基部有腹管,跳器在端部。



§世界上已知约6000种,我国有193种。跳虫的分布遍及全球,生活在土壤中、杂草间、腐殖质内、树皮下以及蚂蚁和白蚁的巢穴中。跳虫的集居密度十分惊人,据报道,曾有人在1英亩草地的表面至地下9英寸深的范围内发现两亿三千万个跳虫。



§分 类: 长角跳虫科 Entomobryidae,长角跳虫是我们在野外最容易遇到的跳虫,个体相对较大,体长1-8mm,有些甚至更长。长角跳虫身体长形,触角较长,有些种类甚至超过体长很多。长角跳虫善于跳跃,体色多为暗淡的灰色、白色、黄色和黑色,通常长角跳虫身体长有许多长毛。长角跳通常生活在阴暗的林下落叶、树皮、真菌、土壤表层等处,有些种类甚至出现于人类的居所中。



§分 类: 鳞跳虫科 Tomoceridae,  鳞跳虫是我们在野外可以看到的一类较大的跳虫,常见的一些种类长度可以达到10mm左右;鳞跳虫身体上的鳞片有明显的突起或有沟;鳞跳虫属大型的地表种类,多见于树皮下、石下、落叶层中,也有些种类发现于洞穴中



§分 类: 圆跳虫科 Sminthuridae  圆跳虫身体近乎球形,体长多在3mm以内,胸部和腹部分节不明显。颜色通常为黄色、粉色、红色或褐色等,有些还带有花纹。多见于朽木、石下、落叶内等潮湿阴暗的环境。



§分 类: 等节跳虫科 Isotomidae  等节跳虫的主要特征是腹部各节长度相差不大,体长大约在8mm之内,也是跳虫中的大块头之一 。等节跳的色彩通常是灰黑色、黄色甚至无色透明得的。等节跳虫的生活环境也是阴暗潮湿,跟其他种类的生活环境较为接近。



§分 类: 疣跳虫科 Achorutidae   疣跳虫体长1.5-5mm,腹部的弹跳器退化,是少数不会跳跃的跳虫之一。疣跳虫身体上有众多瘤状突起,色彩一般为较为鲜艳的蓝色或红色,其动作迟缓,爬行较慢。生活在海边、朽木、石下等潮湿环境中。


(五) 昆虫纲的分类


A. 无翅类


§体小,无翅。腹部除尾须和产卵器外,还有退化的腹肢。无变态或略有变态,成虫蜕皮。


§ 缨尾目(衣鱼目+石蛃目):



石蛃目


§石蛃体小型,体长通常在15 mm以下。体分头、胸、腹3部分。无翅。体近纺锤形,类似衣鱼但有点呈圆柱形,胸部较粗而向背方拱起。体表一般密披不同形状的鳞片,有金属光泽。体色多为棕褐色,有的背部有黑白花斑。有单眼,复眼大,左右眼在体中线处相接,但有个别愈合不全。胸部的第II胸足(中足)和第III胸足(后足)的基节上通常有针突(外叶)。腹部分11节,有附器(伸缩囊及针突)和3根尾须 (张俊 1998a,1998b)(图1-3)。



§衣鱼目


§体小,口器咀嚼式,


§腹部有长尾须。



B. 有翅亚纲


§有翅。腹部除尾须和产卵器外,无其他腹肢。有变态,成虫不蜕皮。



§3. 蜉游目:


§蜉游


§膜质翅,前翅>后翅;口器咀嚼式;尾须长。


§三根尾须



§寄蜉蝣于天地,渺沧海之一粟


§蜉蝣之羽衣裳楚楚心常念矣於我归说


§蜉蝣之翼楚楚衣服心之忧矣於我归息


§蜉蝣掘阅麻衣如雪心之忧矣於我归说


§蜉蝣今夜落残花


§蜉蝣,渠略也。朝生暮死,犹有羽翼以自修饰。楚楚,鲜明貌。采采,众多也。掘阅,容阅也。如雪,言鲜洁



§汤家公子喜夸诩,好似蜉蝣撼大树



§4. 蜻蜓目:


§蜻蜓,豆娘


§膜质翅,口器咀嚼式,半变态。


§5. 直翅目:


§蝗虫


§前翅革质,咀嚼式口器,后足跳跃。



§6. 竹节虫目:


§竹节虫


§体型树枝状,口器咀嚼式,渐变态。


§7.网翅目:


§蜚蠊:口器咀嚼式,渐变态,前翅牛皮纸状。


§ 螳螂:前胸长,前足大,咀嚼式口器,前翅革质,渐变态。


§有的将网翅目分为蜚蠊目和螳螂目。


螳竹节虫(虫脩)目 Mantophasmatodea


§8.等翅目:


§白蚁


§咀嚼式口器,触角念珠状,具大小相等的翅。


§9. 虱目:


§人体虱


§无翅,体小,体扁,刺吸式口器。


§10. 异翅目(半翅目):


§蝽


§刺吸式口器,前翅半鞘翅,后翅膜质,渐变态。


§11. 同翅目:


§蝉


§刺吸式口器,翅2对膜质,


§渐变态。


§12. 脉翅目:


§蚁蛉


§膜质翅2对,脉多网状,


§咀嚼式口器。


§13. 鞘翅目:


§统称为甲虫。瓢虫,金龟子。


§前翅角质,厚;后翅膜质。咀嚼式口器,完全变态。


§14. 蚤目:


§人蚤


§无翅,坚扁,善跳。



§15. 双翅目:


§蚊,蝇


§膜质翅,后翅退化为平衡棒。


革翅目


§咀嚼式口器


§有翅的种类前翅革质,


§无脉纹,后翅膜质


§具尾铗



§17.膜翅目:


§蜂、蚂蚁


§翅2对,膜质


§16.鳞翅目:


§蝶、蛾。


§翅膜质,具鳞片,完全变态,虹吸式口器。


§                                 蝶            蛾


§ 触角                       棒状   丝状或羽状


§停止时翅的状态    竖立        平放


§活动时间                白天        夜晚


中华虎凤蝶


麝风蝶


昆虫的拟态


C. 灭绝种类—三叶虫



(六) 昆虫与人类的关系


§ 有益方面:


    1. 传递花粉 


    2. 产品可用


    3. 可供食用


    4. 生物防治


§有害方面:


§  1. 危害农林业(果树、仓库、林业、水稻)


§  2. 危害人兽健康(蚊、蝇)


(七) 有害昆虫的防治


§1. 农业防治方法(轮作、翻土等)


§2. 生物防治方法(昆虫、鸟等)


§3. 化学防治方法(农药)


§4. 物理机械防治方法(捕杀、高温)


§5. 新技术防治方法(射线、不育)


§6. 植物检疫


第三节 节肢动物的系统发展


节肢动物起源于环节动物。


§理由:


    1. 体节 


    2. 神经系统


    3. 排泄系统


    4. 叶足


    5. 循环系统在消化管的背方


    6. 原气管纲兼有节肢动物和环节动物的特征.



§一元起源:


§甲壳纲--多足纲--昆虫纲


§               |  


§环节动物--三叶虫 ( 类 )


§               |


§           肢口纲--蛛形纲  



§多元起源:


§ 环节动物1--甲壳纲


§ 环节动物2--三叶虫纲、肢口纲、蛛形纲


§ 环节动物3--原气管纲、多足纲、昆虫纲三叶虫与肢口纲相近(鳃、水生、胚胎、幼虫)。


§昆虫纲与多足纲 ( 气管、附肢等 ) 相近




小  结:


          异律分节,形成头、胸、腹等体区,完成不同的生理功能;有带关节的附肢,附肢可以形成口器、触角、足等。体表面有几丁质外骨骼,有蜕皮现象。混合体腔,血液与体液混合,循环系统开管式。水生种类的呼吸器官有鳃、书鳃,陆生种类的有书肺、气管。水生节肢动物的排泄器官为后肾型的基节腺、绿腺、颚腺等,陆生节肢动物为马氏管。




§                               复习思考题:


1 名词解释:几丁质外骨骼、气管、马氏管、复眼、书鳃、书肺、混合体腔、变态、口器。


2 节肢动物有哪些重要特征?


3 昆虫为什么能够在地球上如此繁盛?


4 混合体腔如何形成?对其它器官系统有何影响?


5 节肢动物排泄、呼吸器官有哪些类型?结构上有什么特点?


6 昆虫的口器类型与环境适应的关系?


7 列表说明蛛形纲、甲壳纲、多足纲和昆虫纲之间的区别(生活环境、身体分区、触角、口器、足、呼吸器官、排泄器官)?


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讲座主题:生命科学概论


主讲人:汪甜(浙江师范大学生化学院)


时间:2010年7月17日下午



第一章    生命的进化长河


目前,关于生命起源的化学进化假说主要有两种:


1、原始汤的化学进化学说:


简单有机分子聚合成有机大分子    有机大分子的自我复制进化     有机大分子的协同进化      原始细胞的形成


2、生命热泉起源学说


生物进化的证据和学说


生物进化的证据很多,有:


          古生物学的证据


          比较解剖学的证据


          胚胎学的证据


          生理学的证据


          分子生物学的证据


古生物学的证据


古生物学是研究地质历史时期生物的发生、发展、分类、演化和分布等规律的科学。


古生物学的研究对象是化石。


什么是化石呢?


比较解剖学的证据


胚胎学的证据


?胚胎学是研究生物胚胎发育规律的科学。


?所有高等生物的胚胎发育都是从一个受精卵开始的?­?­


?人和脊椎动物不同纲的胚胎在早期发育阶段相似?­?­


自然选择?a?a达尔文的生物进化学说
在进化论研究的历史上,长颈鹿的长颈的形成原因曾经是人们争论的焦点。


达尔文学说是进化论发展史上划时代的里程碑,也是现代进化论的主要理论根据。


达尔文学说不仅结束了生物学中的神创论、物种不变论,有力地推动了近代生物学的发展,而且还为马克思主义的辩证唯物主义提供了自然科学基础。


由于当时科学技术发展水平的限制,达尔文学说还带有历史的局限性。


其他生物进化学说


现代达尔文主义(也称综合进化理论)


20世纪30年代以来。一些科学家用统计生物学种群遗传学的成就,重新解释达尔文的自然选择理论,它们通过精确的研究种群基因频率,由一代到下一代的变化来阐述自然选择的作用,填补了达尔文学说的某些缺陷。


1937年,美籍俄国人杜布赞斯基发表的《遗传学与物种起源》,完成了对达尔文选择论和新达尔文主义基因论的综合。


分子进化的中性学说(中性突变漂变学说)


1968年,日本遗传学家木村资生根据分子生物学的研究提出的。


中性学说在分子水平上研究生物的进化,更进一步论证了进化理论的普遍性和正确性,填补了达尔文学说及综合进化论的研究空白,推动了进化论的发展,同时使进化论研究中的定量水平也得到了提高。


生物进化的历程


 


第二章       生命的共性和多样性


 


? 据联合国环境规划署的报告,全世界12 %的哺乳动物和11  %的鸟类濒临灭绝;每小时有150 ~200 中生物从地球上消失…… 有人不禁喊出:有一个物种正在灭亡,那就是人类!



? 是啊,如果我们不能有效地保护生物的多样性,下一个即将灭亡的就可能使我们人类自己。


生命的共性和多样性


?生物与非生物之间具有显著的区别,不同生物之间也具有显著的不同,但生物具有基本的共性:


        结构的严整性和有序性


        新陈代谢和稳态


        生长发育


        生殖和遗传


        进化


        应激性和适应性


生命的多样性:


生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。


                          直接价值


  生命多样性具有重要价值  间接价值


                          潜在价值


生物物种的多样性


生物物种的命名


    18世纪,瑞典科学家林奈发明了双名法。


    属名  +  种名  = 正式学名


    Homo   sapiens    Homo sapiens


    种,又叫物种,是最基本的分类单位。


    种是形态结构和生理功能相似,以及生态分布基本相同的一群生物。


分类系统


    生物的种类是根据它们之间的差异程度来区分的。


分类等级从大到小依次是:界、门、纲、目、科、属、种。


五界系统


微生物概述


所有病毒和多数细菌需要依赖现有的有机物生活。


病毒和细菌对人类生活的影响有利有弊。


植物概述


整个植物界从低等到高等主要分为四个类群:藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、种子植物。


种子植物又分为裸子植物和被子植物。


藻类植物



春天气温升高,阳光明媚,水中的藻类植物开始大量繁殖。这些绿色的小生物自由地漂浮在水中,使江水荡漾着绿波。


藻类植物是多种多样的。有单细胞的(衣藻),有多细胞的(水绵);有的生活在淡水中,有的生活在海水中。衣藻和水绵就生活在淡水中。


藻类是古老而又原始的低等值物,广泛分布于江河湖沼和海洋中,它们种类繁多、形态万千,是植物中的一大类群。


海洋藻类是海洋植物的主体,是人类的一大自然财富,目前可用作食品的海洋藻类有100多种。科学家们根据海藻的生活习性,把海藻分为浮游藻和底栖藻两大类型。


蕨类植物


你见过图中的植物吗?它们经常出现在公园中,在花卉市场上也可以见到。它们的叶大大的,背面常常有许多褐色的斑块隆起;它们的茎大多藏在地下。


这些形态优美的植物就是蕨类植物。


野生的蕨类植物生活在森林和山野的潮湿环境中,植株比苔藓植物高大得多。如果把一株蕨类植物剖开,就会发现它的根、茎、叶中都有运输物质的管道,也就是具有专门的输导组织。


同藻类植物和苔藓植物一样,蕨类植物是不结种子的植物。蕨类植物叶片下表面的褐色隆起里面,含有大量的孢子(一种生殖细胞)。孢子成熟以后就从叶表面散放出来,落在温暖潮湿的地方,就会萌发和生长。


种子植物


种子植物,顾名思义就是能产生种子的绿色植物,包括裸子植物和被子植物。


裸子植物的种子裸露,多位木本植物,根、茎、也都和发达,生殖过程不需要水,因而适于生活在干旱的地方。


现有的裸子植物有700多种,我国有近300种。


被子植物就是常见的绿色开花植物。


被子植物一般都具有根、茎、叶、花、果实和种子,种子外面有果皮包被形成果实。


由于它们的器官发达,生殖不需要水,所以适于生活在各种环境中,成为地球上分布最广、种类最多的植物类群。


由于被子植物具有适应各种生活环境的复杂结构,所以被子植物在地球上现存植物中占有绝对优势。


已知的被子植物约有25万种,是植物界进化程度最高的一个植物类群。


动物概述


无脊椎动物的共同特征就是它们的身体内没有由脊椎骨组成的脊柱。


在地球已知的150多万种动物中,无脊椎动物约占整个动物种群的95%,包括环节动物门、软体动物门、节肢动物门等主要类群。


无脊椎动物包括原生动物(如草履虫)、腔肠动物(如水螅)、扁形动物(如绦虫)、线形动物(如蛔虫)、环节动物(如蚯蚓)、软体动物(如蜗牛)以及节肢动物(如虾)等主要类群。


脊椎动物代表着动物界中的高等类群。现存的脊椎动物主要包括鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。


它们的共同特点就是背部由一根脊柱支撑身体,同时保护脑和脊髓,加上它们发达的四肢,使脊椎动物的神经系统和运动能力达到了动物界的最高水平。


 


第三章         探索细胞


显微镜的发现和细胞学说的形成


“工欲善其事,必先利其器。”人们对细胞的认识,离不开观察工具──显微镜。   


显微镜是生物科学研究中常用的观察工具,它不仅应用于生物学领域,在医学、物理学、化学等其他领域的应用也很广泛,已经成为人们了解微观世界不可缺少的工具。


最早的显微镜是由一位荷兰眼镜商在1604年制造的,它的结构简单,放大倍数不高,只有10~30倍,可以观察一些小昆虫,如跳蚤等,因而有人称它为“跳蚤镜”。这种显微镜是用光线照明的,属于光学显微镜。


半个多世纪后,英国物理学家罗伯特·虎克(Robert Hooke,1635—1703)研制出能够放大140倍的光学显微镜,并用它来观察软木薄片,发现了细胞。19世纪30年代,光学显微镜的制造技术有了明显改进,使人们对细胞内部结构的认识向前迈进了一大步。


20世纪30年代,电子显微镜诞生了。电子显微镜是利用高速运动的电子束代替光线来观察物体的细微结构的,放大倍数比光学显微镜高许多,可以达到几十万倍。电子显微镜大大开阔了人们的视野,使人们看到了细胞更细微的结构。


细胞的分裂、分化和凋亡


细胞的分裂是生物体的重要生命特征,是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。


有丝分裂


无丝分裂


减数分裂


细胞分化


通过细胞分化和生长,相同形态、结构的细胞联合在一起,具有一定的功能,这样的细胞群叫做组织。


细胞衰亡


细胞的衰老和凋亡是正常的生命现象。


在生物体内,细胞在不断地衰老和凋亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。


细胞的衰老和凋亡的过程最终反映在细胞形态、结构和功能上的变化。


细胞的化学组成


细胞中的无机物


              结合水:细胞的成分


      水


              自由水:流动的、易蒸发的水,是细胞和生物体内的良好溶剂、是各种生理活动、许多生化反应的介质


       无机盐在细胞中一般都是以离子状态存在的。


       无机盐离子对细胞的渗透压和pH起着重要的调节作用,细胞内外无机盐的含量是维持细胞渗透压稳定的重要因素。


细胞中的有机物


糖类


        糖类是细胞中很重要的有机化合物。


        由C、H、O三种元素组成


        通式:Cn(H2O)m   ( n和m通常大于2 )


        一般可分为:单糖、二糖、多糖


脂质:


       磷脂


       脂肪


       维生素A、D、性激素、肾上腺皮质激素


     


蛋白质


    是构成细胞和生物体的重要物质,占细胞干重的一半以上。


    共同的组成元素有:C、H、O、N、S,有些蛋白质还含有P、Fe、Zn、Cu。


    是有20种氨基酸构成的高分子化合物。


  主要功能:


    1、作为细胞和生物体的结构成分。


    2、是调节细胞和生物体新陈代谢的重要物质。


    3、有些蛋白质具有运输功能,有些蛋白质具有运动功能。


    4、在遗传信息的表达过程中,有调节作用。  


核酸


      是重要的生物大分子物质,包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两大类。


      DNA主要存在与细胞核的染色质中,线粒体和叶绿体中也含有DNA。


      RNA主要存在于细胞质中。


第四章   生物的器官、系统和功能


植物的器官及其功能


绿色开花植物是由根、茎、叶、花、果实、种子六大器官组成的。


根是植物在长期进化过程中,适应陆地生活逐渐形成的器官。


根的主要生理功能是吸收作用。


根尖是根从其尖端到着生根毛的部分 。


根尖是根生长最活跃的部分,可分为根冠、分生区、伸长区和成熟区。


茎的结构和功能


茎是植物的体轴部分,由胚芽发育而来。


大多数植物的茎位于地上。


茎的功能:支持、输导、贮藏营养、繁殖。


茎的结构


双子叶植物茎的次生结构主要分为韧皮部、形成层和木质部三部分。


双子叶植物茎中形成层等部位的细胞分裂和茎的加粗有关。


叶的结构和功能


叶的结构


    叶是进行光合作用、蒸腾作用的营养器官。


    植物的叶一般由叶片、叶柄和托叶组成。


    具备这三部分的为完全叶。例如:棉花、桃和梨的叶。


    缺少其中任何一部分的叶,称为不完全叶。例如:烟草的叶缺托叶和叶柄,油菜、甘薯等的叶缺托叶。


叶有单叶和复叶之分。


一个叶柄上只有一个叶片,叶腋生芽的叫做单叶,如桑、桃、棉的叶。


叶柄上有两个以上的小叶片,小叶叶腋内不形成芽的叫复叶,如,月季、合欢、南天竹等小叶排列在总叶柄的两侧为羽状复叶;七叶树等小叶着生在总叶柄的顶端,呈掌状复叶等。


双子叶植物的叶片由表皮、叶肉和叶脉三部分组成。


叶的功能:


绿色植物叶的主要功能是进行光合作用。


光合作用实质上是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物(如淀粉),并且释放出氧气的过程。 


光合作用是生物界将光能转换为化学能的主要途径。


叶还具有呼吸作用和蒸腾作用。


哺乳动物的器官、系统及其功能


人体的8大系统:


运动系统及其功能


运动系统由骨、骨连结和骨骼肌组成。


骨骼起支持身体的作用,保护内部柔软器官并供肌肉附着。


骨连结(如关节)是指骨骼之间相连接的地方,一般可以活动。


骨骼肌是构成人体的主要肌肉,肌肉通过收缩和舒张牵动骨骼绕关节而运动。


消化系统及其功能


消化系统分为消化管和消化腺两部分。


消化管包括口、咽、食管、胃、肠和肛门。


消化腺包括唾液腺、肝、胰以及胃腺和肠腺等。


循环系统及其功能


循环系统是动物体内血液和淋巴流通的封闭式管道系统,包括心血管系统和淋巴管系统。


心脏的节律性收缩和舒张推动血液和淋巴的循环。


心血管系统是由心脏、动脉、毛细血管和静脉组成的血液流通的管道系统。


心脏的结构


神经系统及其功能


神经系统可分为中枢神经系统和周围神经系统。


中枢神经系统包括脑和脊髓。


脊髓位于椎管内,前端与延髓相连。


周围神经系统,包括脑神经、背神经和自主神经,起着联系中枢神经系统与身体各部分的作用。


第五章       生物的生生不息


生物的生殖方式


无性生殖:不经过生殖细胞的结合,由亲体直接产生子代的生殖方式。


有性生殖是通过两性细胞(配子)结合成合子(受精卵),合子进而发育成新个体的生殖方式。


生物的遗传


分离定律

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