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美国国家科学教育标准(生命科学,5-8)

来源:互联网  作者:佚名  更新时间:2005-11-27 08:00:26   

  

  通过5—8年级的活动,所有的学生应该具有理解以下内容的能力:
  1.生命系统的结构和功能;
  2.繁殖和遗传;
  3.调节和行为:
  4.种群与生态系统;
  5.生命体的多样化和适应性变化。
  6.培养学生的理解力

  在初中阶段,学生应从个别生命体的观点去研究生命科学发展到认识生态系统的模式并且建立起对生命系统细胞层次的理解。例如,学生的理解范围应该从一个物种在周围环境中的生存方式扩大到该物种的群体和社会以及它们之间和它们与环境之间的相互影响方式。学生还应该扩大对生命系统的调查研究,包括研究细胞。观察和调查研究应该越来越定量化,包括采用计算机、概念模型和数学模型。5—8年级的学生已具有细微的调节运动肌的技能,能够使用光学显微镜,能够准确解释他们看到的现象,这可以增强其在学习细胞和微生物时的准备程度并且为在高中阶段理解分子生物学奠定基础。

  初中学生在某些方面的理解力值得注意。青少年这一时期的发育有助于其理解人类生物学。中学生可以逐步理解,人体具有各种器官,这些器官协同工作以维持人的生命。教师应该以人体器官系协同工作为背景。介绍结构—功能的一船概念。教师可以利用其他更为具体的特定例子(例如手)让学生具体了解生命系统中的结构—功能。到了中学阶段,多数学生会值得人体有性繁殖的基本过程。不过,学生们可能会对精子与卵子的作用以及开花植物的有性繁殖有某些错误概念。关于遗传,低年级的中学生容易把注意力集中在可观察特征上,而高年级学生可以在一定程度上理解,是遗传物质携带着信息。

  到了这一阶段.学生们对于生态系统以及生命体与环境的相互影响的理解足以使教师引入营养和能量流的概念,尽管有些学生可能会被图表和流程图弄得晕头转向。如果询问一些有关生态系统的普通概念,例如生命体之间的合作与竞争,教师会发现学生的回答多半是基于日常经验,而不是科学解释。教师应该把学生现有的理解作为培养科学理解的基础。

  要理解适应性变化在这一阶段可能特别困难。许多学生把适应性变化理解成个体为适应环境的变化而发生的重大变化(也就是说,如果环境发生了变化,那么个别生命体就会有意去适应它)。

内容标准指南

  支持本标准的基本概念和基本原理包括:

(一)生命系统的结构和功能

  1)--组织层次各异的所有的生命系统都会展示出结构和功能的互补性。对于结构和功能而言的重要组织层次包括:细胞、器官系统、整个生命体和生态系统。

  2)--所有的生命体都是由细胞构成的,细胞是生命的最基本单元。大多数生命体是单细胞的,而其余的生命体(包括人)是多细胞的。

  3)--细胞具有维持生命所需要的许多功能。它们生长和分裂,从而产生更多的细胞。细胞要吸收营养,利用营养产生能量以完成细胞功能。  细胞也利用营养制造细胞或生命体所需要的材料。

  4)--在多细胞生命体中,特化的细胞实现特化的功能。这些特化细胞的群体共同合作形成组织.例如肌肉。不同的组织又进一步形成更大的功能单位,称为器官。各种细胞、组织和器官均具有特殊的结构和特殊的功能,为整个生命体服务。

  5)--人类生命体内包含有多种系统,如:消化系统、呼吸系统、生殖系统、循环系统、排泄系统、运动系统、控制系统、协调系统和防病系统。这些系统会发生相互作用。

  6)--疾病是有机体结构或功能的失常。有些疾病是系统本身失效的结果,还有一些疾病是其他生命体的感染造成损伤的结果。

(二)繁殖和遗传

  1)繁殖是所有生命系统的特性;因为没有任何生命体的个体可以长生不老.繁殖对于每个物种的延续来说都是至关重要的。有些生命体通过无性方式繁殖,有些生命体则通过有性方式繁殖。

  2)包括人类在内的许多物种都是雌性产生卵子,雄性产生精于。植物也属于有性繁殖,精于和卵子是在开花植物的花朵中产生的。精子与卵子结合发育成新的个体。

  3)新的个体从其母亲(通过卵子)和父亲(通过精子)那里接受遗传信息。通过有性繁殖所产生的后代永远也不可能与其父亲或者母亲完全一样。

  4)每个生命体都需要一组规定其特征的指令。所谓遗传就是把这些指令从—代传递给下一代。

  5)遗传信息包含在基因之中,而基因位于每一细胞的染色体之中。每个基因只携带‘个信息单元。个体的某个遗传特征由一个或多个基因决定,每个基因可以影响多个特征。每个人体细胞可以含有成千上万个不同的基因。

  6)生命体的特性可以利用遗传特征的组合来描述。有些特征可以遗传,有些特征是与环境相互作用的结果。

(三)调节和行为

  1)--所有的生命体都必须有能力获得和利用资源、生长、繁殖,而且当他们所生活的外部环境不断变化的时候维持稳定的内部状态。   

  2)--生命体内部环境的调节包括感知内部环境和改变生理活动以保持内部状况处在生存所需要的范围之内。

  3)--行为是生命体对内部或外部环境的刺激所产生的一种反应。行为反应需要在多个层次(包括细胞、器官系统和整个生命体)上进行协调和通信。行为反应是一组活动,它部分取决于先天遗传,部分取决于后天经验。

  4)--生命体的行为通过对环境的适应过程不断进化。一个物种如何运动、如何获取食物、如何繁殖、如何对危险作出反应,凡此种种都是以该物种的进化史为基础的。”

(四)种群与生态系统

  1).--种群指出现在特定时间和特定地点的某一物种的所有个体。共生的所有种群及与之发生相互作用的物理环境构成一个生态系统。

  2).--生命体的种群可以根据其在生态系统中的功能进行分类。植物和某些微生物属于生产者,它们生产自己所需要的食物。包括人类在内的所有的动物是消费者,他(它)们以其他生命体为食物。分解体(主要是细菌和真菌)也是消费者,它们以废物和死去的生命体作为食物。食物网确定了一个生态系统中的生产者、消费者和分解体之间的关系。

  3)--对于生态系统来说,主要能源是阳光。当生产者通过光合作用把阳光转换成化学能时,太阳能量就进入了生态系统。这一能量从食物网中的一个生命体转移到另一个生命体。

  4).--一个生态系统可以支持的生命体的数目取决于可以获得的资源和无生命因素,例如光和水的量、温度范围和土壤成分等。在有生命资源和无生命资源非常充分且没有疾病和捕食的情况下,种群(包括人口)会高速增长。由于缺乏资源和其他因素(例如捕食和气候),使得种群(或人口)的增长只能局限于生态系统的特定小生境中。

(五)生命体的多样化和适应性变化

  1)--目前有数百万种动物、植物和微生物生活在这一世界上。尽管不同的物种看起来千差万别,但是从内部结构的分析、化学过程的相似性和具有共同祖先的证据来看,生命体空间的统一性是十分明显的。

  2)--生物进化可以解释物种的多样化,这是经过许多代的渐进过程形成的。物种通过生物适应过程获得了许多独特的性质,适应指的是对种群中发生的自然变异进行选择。生物适应性变化包括结构、行为和生理变化,这些变化增强了在特定环境下生存和繁殖的可能性。

  3)--当环境发生变化,物种的适应能力又不足以使该物种继续生存时,就会出现物种的灭绝。化石提供了许多生活在很多年以前的生命体终遭灭绝的证据。物种的灭绝是一种常见的现象,大多数曾经生活在地球上的物种都不存在了。



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