二、简答题(本大题共2小题,每小题15分,共30分)
26.神经调节的过程中,受刺激产生的兴奋可以沿着神经纤维传导,还会在突触的部位传递到别的神经元或效应器细胞。科研人员以大鼠神经元为材料,研究细胞外ATP对突触传递的作用。
问题:
(1)突触传递的过程,常被描述为“电信号→化学信号→电信号”。突触前神经元上的兴奋传递至突触小体,引起神经递质释放,并与突触后膜上的_______结合,引起突触后膜的电位变化。(3分)
(2)Glu是大鼠神经元释放的一种递质,科研人员用Glu+ATP处理离体培养的突触后神经元,检测到突触后神经元产生的电位变化与用Glu处理无差异。由此推测_______。(3分)
(3)科研人员分别用ATP处理离体培养的大鼠突触前神经元,用Glu受体抑制剂处理突触后膜,检测突触后膜电位变化,结果如图9所示。实验结果表明,ATP对突触传递具有_______作用。(3分)
(4)科研人员给予突触前神经元一个电刺激时,能够引起细胞膜上Ca2+通道的开放,Ca2+流入细胞,使突触小泡与突触前膜融合,释放递质。由图10所示实验结果分析,ATP能够_______。(3分)
(5)综合上述结果可推测,细胞外ATP影响神经元之间信号传递的作用机制是_______。
(3分)
27.小叶章是一种多年生草本植物,入侵某生态系统后形成植被景观明显不同的“斑块”。科研人员采用样方法对小叶章入侵后形成的“斑块”进行群落调查,结果如下表。
问题:
(1)调查结果显示,小叶章入侵后,“斑块”的群落丰富度——(填“增加”“减少”或“不变”)。(3分)
(2)以相邻的本地群落中笃斯越桔、牛皮杜鹃为对照组进行分析,随着入侵程度的加深,_______逐渐消失,_______种类明显增加,且植株的总体高度增加。(6分)
(3)在小叶章不同入侵程度下,群落的_______空间结构发生明显变化,表明小叶章入侵会使群落发生演替,这种群落演替的类型为_______。(6分)
三、材料分析题(本大题共2小题,每小题20分,共40分)阅读材料,并回答问题。
28.材料:
问题:
(1)上述材料中,教师在展示地衣图片时,图片中必须包括哪些信息?(5分)
(2)简要分析该教师是如何帮助学生形成初生群落演替这一概念的。(15分)
29.材料:
问题:
(1)分析两个案例中教师教学的突出特点。(10分)
(2)为达成教学目标.案例1和案例2分别采用了什么具体的教学策略?(10分j
四、教学设计题(本大题共1小题,30分)
30.阅读下列材料,按要求完成教学设计任务。
要求:
(1)利用所提供的仪器和材料,设计“探究洋葱鳞片叶表皮细胞的平均细胞液浓度”的实验步骤。(10分)
(2)教师拟引导学生分组设计和执行实验方案。请写出相关教学思路(包括数据记录、数据分析、数据处理等环节)和具体的数据处理方法。(20分)
26.【答案】
(1)神经递质受体
(2)ATP对突触后神经元的电位变化无作用
(3)抑制
(4)抑制细胞膜上的Ca2+通道开放,从而使Ca2+内流受阻
(5)抑制突触前神经元释放神经递质,进而抑制突触传递
解析:(1)在突触传递过程中,突触前神经元上的兴奋传递至突触小体,突触小体与突触前膜结合,引起神经递质释放,神经递质与突触后膜上的神经递质受体结合,从而将兴奋由突触前神经元传递至突触后神经元。
(2)用Glu+ATP处理离体培养的突触后神经元与用Glu处理离体培养的突触后神经元相比,电位变化无差异,说明ATP对突触后神经元的电位变化无作用。
(3)用Glu受体抑制剂处理突触后膜,突触后膜不能接受来自突触前膜的兴奋,抑制了兴奋的传递。用ATP处理突触前神经元,突触后膜的电位变化与对照组相比,电位变化减弱了,说明ATP对突触传递具有抑制作用。
(4)由图l0可知,用ATP处理后,Ca2+通道电流相对值减小,说明Ca2+浓度变小,流入细胞的Ca2+减少,可推测出Ca2+通道的开放受ATP的抑制。
(5)由(4)可知,ATP可以抑制Ca2+通道开放,进而使流入突触前神经元的Ca2+减少。而Ca2+又能使突触小泡与突触前膜融合,释放递质。综上可知,ATP通过抑制突触前神经元释放神经递质,进而抑制突触传递。
27.【答案】
(1)增加
(2)灌木;多年生草本
(3)垂直和水平;次生演替
解析:(1)由表格数据可以看出,无小叶章入侵时,样方群落内只有两种灌木,随着入侵程度的增大,植物的种类变多,即群落的丰富度增加。
(2)表格数据显示,随着小叶章入侵程度的增加,群落内的笃斯越桔与牛皮杜鹃数量逐渐减少,最终消失,而群落内的大白花地榆、高山乌头等植物增多,即灌木逐渐}肖失,多年生草本植物种类明显增加。
(3)群落的空间结构分为垂直结构和水平结构。垂直结构指群落在垂直方向上的分层现象。水平结构指群落中的各个种群在水平状态下的格局或片状分布。小叶章入侵后,在多年生草本取代灌木的过程中,植被的高度由低到高,且生态系统形成植被景观明显不同的“斑块”,说明群落的垂直结构和水平结构都发生了变化。群落的演替分为初生演替和次生演替。初生演替指在一个从来没有植被覆盖的地面,或者原来存在过植被,但被彻底消灭了的地方发生的演替。例如在火山岩、冰川泥上发生的演替。次生演替指在原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还留下了植物的种子或其他繁殖体(如能发芽的地下茎)的地方发生的演替。例如在火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田上进行的演替。题中的演替发生前,地面上已有植被覆盖,属于次生演替。
28.【参考答案】
(1)教师展示地衣的图片是为了向学生说明裸岩上可以生长植物,并能发生群落演替。因此,教师展示的地衣图片必须包括地衣的生活环境、地衣的形态结构、其他生物以及文字说明,说明地衣就是生长在裸岩上的,地衣是藻类和真菌共生而成,可以为其他生物的生长提供条件。
(2)材料中的教师通过以下方式,帮助学生形成了初生群落演替的概念。
①教师向学生提供了有代表性的事实来支撑提出的概念。教师在学生无法理解裸岩上的演替时,向学生呈现了地衣的图片,帮助学生认识与初生演替相关的概念,如裸岩、地衣等。另外,教师还结合学生的生活经验,在后续的问答过程中帮助学生获得概念支撑。
②教师通过对事实的抽象和概括,帮助学生建立生物学概念,并以此来建构合理的知识框架。材料中,教师以引导学生画四格漫画的形式,通过一系列的提问,帮助学生了解初生演替在不同阶段的特征,层层递进,化抽象为具体,使学生掌握初生演替的过程。
③帮助学生消除错误概念,建立科学概念。材料中,学生开始认为“裸岩上不能长东西”,教师通过科学概念的建立,帮助学生消除了这一错误概念。
综上所述,该教师组织学生合作学习,通过四格漫画的绘制,帮助学生形成了初生群落演替的概念。
29.【参考答案】
(1)案例1、案例2中的教师均以学生为中心开展教学活动,体现了“以人为本”的教育理念。
案例1中,教师变“教学”为“导学”,首先组织学生课前学习相关的概念,了解相关的理论知识,接着组织学生去乡镇医院检验科进行学习,设身处地地感受生物学与社会实际的联系。这一教学活动可以无形地提高学生的“科学素养”,重视学习过程中的体验,能够使学生更加直观地理解相应的生物学知识。此外,该教师在课堂上组织学生开展大讨论的合作学习,尊重了学生学习的主体性,将课堂还给学生,这符合新课标“以人为本”的基本理念。
案例2中,教师在教学活动开始之前,组织学生进行探究实验,自主探究体温的日变化规律,进而组织、引导学生自主总结出相关的结论。教师通过引导学生自主探究来获得知识,不仅提高了学生学习的积极性,也培养了学生发现问题和解决问题的能力;在课堂上,教师组织学生合作学习,共同得出“生物体维持稳态的调节机制”,达到学习效果的最优化。
(2)案例1中,教师组织学生到乡镇医院检验科参观学习,让他们听医生介绍各种疾病引起的对应指标参数的变化的案例,学生联系社会实际,更深刻地领悟生命健康的重要性,并养成良好的生活习惯,体现了科学一技术一社会(STS)的教育教学策略。教师组织学生开展合作学习,开展健康大讨论,体现的是合作学习策略。
最后,教师和学生共同归纳出内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件,体现了讲授教学策略。
案例2中,教师组织学生分组讨论、分组实验,采用的是合作学习的教学策略。教师让学生讨论总结人体体温变化规律,进行“生物体维持pH稳定的机制”的探究活动,体现了探究学习教学策略。
30.【参考答案】
(1)实验步骤:
①将0.3g/mL蔗糖溶液用清水稀释成浓度分别为0.05 g/mL、0.1 g/mL、0.15g/mL、0.2 g/mL、0.25g/mL的蔗糖溶液,将这些溶液按照浓度高低依次装入写有编号的5支试管中。
②制作多个洋葱鳞片叶外表皮的临时装片。
③在低倍镜下观察洋葱鳞片叶外表皮细胞中紫色中央液泡的大小以及原生质层的位置。
④在洋葱鳞片叶外表皮临时装片的一侧滴入不同浓度的蔗糖溶液(从高浓度开始),在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引,如此反复多次,使盖玻片下面的洋葱鳞片叶外表皮细胞完全浸润在蔗糖溶液中。
⑤在低倍镜下观察不同蔗糖浓度下细胞中央液泡和原生质层的变化程度,确定洋葱鳞片叶外表皮细胞细胞液浓度所在的大致区间。
⑥在确定的大致浓度区间中再次细化蔗糖溶液的浓度梯度,并利用稀释的方式进行配制,配制完成之后重复步骤④。
⑦用低倍显微镜观察不同蔗糖浓度下细胞中央液泡和原生质层的变化程度,找出的液泡变化的临界值,就是洋葱鳞片叶表皮细胞的平均细胞液浓度。
(2)教学思路:
①提出问题
根据已知条件“洋葱鳞片叶表皮细胞浸泡在0.3 g/mL的蔗糖溶液中时,能够观察到明显的质壁分离现象”,引导学生回答出洋葱鳞片叶表皮细胞的平均细胞液浓度一定小于0.3g/mL。
追问:采用什么样的方法能够在0~0.3 g/mL范围内更加准确地判断出细胞液的平均浓度?
预设学生:洋葱鳞片叶表皮细胞浸泡在蔗糖溶液中,液泡大小不发生明显变化时的蔗糖浓度近似于细胞液的浓度。可以利用不同浓度梯度的蔗糖溶液处理洋葱鳞片叶表皮细胞,从而找到该细胞发生质壁分离现象的临界浓度。
②组织学生分组讨论
让学生分组讨论问题:如何设置蔗糖溶液浓度梯度?
③教师与学生共同确定实验方案
先预设一组浓度间隔较大的蔗糖溶液,即浓度分别为0.05 g/mL、0.1 g/mL、0.15 g/mL、0.2 g/mL、0.25 g/mL的溶液。将洋葱鳞片叶表皮细胞依次浸泡在浓度由高到低的蔗糖溶液中,观察液泡的变化,从发生质壁分离到不发生质壁分离或开始吸水,以确定洋葱鳞片叶表皮细胞细胞液浓度所在的区间。在以上区间继续设置浓度梯度较小的蔗糖溶液,利用同样的方法观察,确定洋葱鳞片叶表皮细胞细胞液的近似浓度。
④确定实验结果记录方法
教师提出问题:刚才我们说观察液泡在不同溶液中的变化,我们怎么记录这个实验结果呢?把我们看到的细胞形态画出来吗?
学生讨论,教师最后与学生共同总结出记录方案:设计一个表格,在不同浓度的溶液下,用“+”的多少表示细胞质壁分离的程度,用“0”表示细胞内外溶液浓度相当,用“一”的多少表示细胞吸水膨胀的程度。
⑤执行实验方案
按照讨论时的分组进行实验,小组成员自行分配各自的任务,或制作切片、或观察、或记录结果。教师引导学生明确实验步骤及注意事项。
学生分组执行实验方案并在如下表格中记录实验结果,教师巡视,观察指导。
⑥数据分析与处理
该实验中会存在一些误差,包括实验材料本身细胞液浓度有差别,每组学生配置的溶液浓度会存在不可避免的误差,学生观察时主观上的差异等。因此,在误差范围内的数据可以保留。若有的小组记录的结果与其他小组相差较大,应当帮助学生分析可能的原因,但他们组的数据不能计入全部数据内。最后,将各组测得的细胞液浓度综合在一起,计算出的平均值就是洋葱鳞片叶表皮细胞的平均细胞液浓度。本实验中的数据处理方法为列表取平均值法。
⑦表达与交流
教师引导学生完成如下问题:根据实验现象和数据能够得到什么实验结论?从实验过程中的细胞变化确定洋葱鳞片叶表皮细胞的平均浓度的原理是什么?
让各小组将本小组探究过程中存在的疑问与其他小组交流。
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