高中生物教科書中涉及到的科學研究方法

1、生命科學教育正在對初高中生物教材進行剖析，包括專題內容的搜集和總結， 以期有利于中學教師和學生進行系統(tǒng)的學習和深度理解教科書。本文介紹高中 生物教科書中涉及到的科學研究方法。生物學是一門自然科學，而科學是科學知識、科學方法和科學精神構成的統(tǒng)一整體。高中生物課程標準將科學方 法放在一個極其重要的位置，在課程目標中有著非常具體地敘述：發(fā)展科學探究能力，初步學會：（1）客觀地觀察和描述生物現(xiàn)象：（2）通過觀察或從現(xiàn)實生活中提出與生物學 相關的、可以探究的問題；（3）分析問題，闡明與研究該問題相關的知識；（4）確認變量：（5）作出假設和預期；（6）設計可行的實驗方案：（7）實施實驗方案，收集證據：（8

2、）利用數學方法處理、解釋數據：（9）根據證據作 出合理判斷：（10）用準確的術語、圖表介紹研究方法和結果，闡明觀點：（11）聽取他人的意見，利用證據和邏輯對 自己的結論進行辯護以及作必要的反思和修改。我們將教材中涉及到的科學方法逬行歸納整理，以方便廣大教師查閱、落實教學要求。、觀察法觀察法是生物學的基本研究方法之一,"觀察、觀察、再觀察"曾作為巴甫洛夫的座右銘寫在他實驗室的墻壁上。 觀察法是指人們在自然發(fā)生的條件下，通過感官或借助于儀器,有目的有計劃地考察研究對象，從而獲得有關經驗性材 料的方法。觀察法在高中生物教材中常常與顯微鏡的使用結合起來，考查使用光學顯微鏡觀察細胞的

3、結構或者細胞的生 命活動。具體內容包括：必修一教材中主要有：1 .使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞2制作臨時切片，檢測和觀察植物組織中的脂肪3 觀察細胞中dna、rna的分布4用高倍顯微鏡觀察葉綠體、線粒體5. 觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂必修二教材中主要有:1 .觀察蝗蟲精母細胞減數分裂固定裝片2低溫誘導植物染色體數目的變化必修三教材中主要有:1 使用血細胞計數板觀察統(tǒng)計酵母菌數量2. 在進行土壤小動物類群豐富度的研究中使用實體鏡觀察小動物二、實驗法生物學的實驗是指根據一定的研究目的，在人為控制或干預研究對象的條件下進行的觀察與研究，一般分為驗證 性實驗和探究性實驗兩類。其中的探究性實驗是主要內

4、容，也是重要的考點之一。探究性實驗的三個原則：1、單一變量原則。特殊處理：實驗組。特殊是相對的。比如有光是正常的,遮光則是 特殊處理。一般處理：對照組。一般處理可以是不作任何處理，或者是等量清水或生理鹽水處理，或者是與對照相同的 溶劑但不加溶質的處理。2、單一變量原則。自變量：實驗中人為改變的變量，一般是唯一的。因變量：實驗中，隨自 變量變化而變化的變量，通常是指實驗結果的觀察或測量指標。無關變量：也稱控制變量，在實驗中，除自變量以外的 也可影響因變量的因素或條件。不硏究物質的量時，物質的量要等量且適量;不硏究某種條件時，相關條件要相同且適 宜。必修一中的探究實驗主要有：1. 植物細胞的吸水和

5、失水2. 比較過氧化氫在不同條件下的分解3影響酶活性的條件4探究酵母菌細胞呼吸的方式5環(huán)境因素對光合作用強度的影響6細胞大小與物質運輸的關系必修三中的探究實驗主要有：1. 生物體維持ph穩(wěn)定的機制2. 生長素的發(fā)現(xiàn)過程(植物向光性實驗)3. 探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度4. 培養(yǎng)液中酵母菌種群數量的變化5. 土壤微生物的分解作用實驗技術在生物科學中有著極其重要的作用，教材中涉及到的重要實驗技術：1、同位素標記示蹤法：必修一的"分泌蛋白的合成和運輸"、"光合作用釋放的氧氣來自水"、"卡爾文循環(huán)"， 必修二的"t2噬菌

6、體侵染大腸桿菌實驗"、"dna的半保留復制"等。2、熒光染料標記法：必修一的"細胞膜的流動性"、必修二中"基因定位在染色體上”等。3、染色觀察法。(1) 、斐林試劑檢測可溶性還原糖原理：還原糖+斐林試劑磚紅色沉淀注總：斐林試劑的甲液和乙液要等雖浪合均勻后方可便用，而h是現(xiàn)用現(xiàn)配，條件需要水浴加熱。應用：檢驗和檢測某糖是否為還原糖;不同生物組織中含糖雖高低的測定;在醫(yī)學上進行疾病的診斷，如糖尿病、腎炎。(2) 、蘇丹di、蘇丹iv檢測脂肪原理：蘇丹id+脂肪一橘黃色;蘇丹iv+脂肪一紅色注意：脂肪的鑒定需要用顯微鏡觀察。應用：檢測食品中

7、營養(yǎng)成分是否含有脂肪。(3) 、雙縮腺試劑檢測蛋白質原理：蛋白質+雙縮豚試劑一紫色注總：雙縮腺試劑在使用時，先加a液再加b液，反應條件為常溫(不需要加熱)。應用：鑒定某些消化液中含有蛋白質;用于劣質奶粉的鑒定。(4) 、碘液檢測淀粉原理：淀粉+蘋液-藍色注意：這里的碘是單質琪.而不是離子碘。應用：檢測食品中營養(yǎng)成分是否含有淀粉(5) 、dna的染色與鑒定染色原理：dna+甲基綠綠色應用：可以顯示dna在細胞中的分布。鑒定原理：dna+二苯胺-藍色應用：用干da粗提収實齡的鑒定試劑。(6) 、毗羅紅使rna呈現(xiàn)紅色原理：rna+毗羅紅一紅色應用：可以顯示rna在細胞中的分布。注總：在觀察dna和

8、rna在細胞中的分布時用的是甲基綠和毗羅紅混合染色列，而不是單獨染色。(7) 、線粒體的染色原理：健那綠染液足專一性染線粒體的活細胞染料，可以使活細胞中的線粒體呈現(xiàn)藍緑色.而細胞質接近無色。應用：可以用離倍鏡觀察細胞中線粒體的存在。(8) 、酒精的檢測原理：橙色的重輅酸鉀溶液在酸性條件下與酒精發(fā)生化學反應，變成灰綠色.應用：探丸酵母菌細胞呼吸的方式;制作果酒時檢驗是否產生了酒精;檢資司機是否酒后駕駛。(9) 、c02的檢測原理：c02 nj'以使澄淸的石灰水變混濁，也町使漠麝香草酚藍水溶液由藍變綠在變黃，應用：根據石灰水混濁程度或決麝香草酚藍水溶液變黃的時間長短，可以檢測酵母菌培養(yǎng)液中

9、co,的產生情況.(10) 、染色體(或染色質)的染色原理：染色體容易被堿性染料(如龍膽紫溶液或醋酸洋紅溶液)染成深色。應用：用髙倍鏡觀察細胞的有絲分裂。4、差速離心法：必修一中分離各種細胞器。5、樣方法：必修三中調查種群密度。6、標志重捕法：必修三中調查種群密度。7、取樣器取樣法：必修三中調查群落的豐富度。三、模型法模型是人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認識對象所作的一種簡化的概括性的描述。這種描述可以是定性的，也可以是 定量的；有的借助于具體的實物或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達。模型的形式很多，包括物理模型、 概念模型和數學模型等。物理模型：以實物或圖畫形式直觀地表達認識對象的特征

10、，這種模型就是物理模型。必修一中的"生物膜的流動 鑲嵌模型"、"嘗試制作真核細胞的三維結構模型"、必修二中的"減數分裂中染色體變化的模型"、"dna的雙螺 旋結構模型”。概念模型：用文字、符號等組成的流程圖形式對事物的生命活動規(guī)律和機理進行描述和闡明的模型，概念圖是最 常見的一種概念模型。必修二中的"達爾文自然選擇學說解釋模型"、必修三中的"人體細胞與外界環(huán)境的物質交換模 型"、"血糖調節(jié)模型"、"體溫調節(jié)模型"、"水鹽調節(jié)模型&quo

11、t;、"免疫調節(jié)模型"、"生態(tài)系統(tǒng)的結構模型"等。數學模型：是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質的數學形成，表達方式一般有曲線圖、數學公式。例如必修三中的"種 群數量增長的數學模型”。四、調查法調查法是生物學研究常用的方法之一。為了達到設想的目的，制定某一計劃全面或t匕較全面地收集研究對象的某 一方面情況的各種材料，并作出分析、綜合,得到某一結論的研究方法，就是調查法。調查時要明確調查目的和調查對 象,制定合理的調查方案,如實記錄，對結果進行整理和分析，有時還要用數學方法進行統(tǒng)計。教材中涉及到的內容主必修一中資料搜集和分析：1. 干細胞研究逬展與人類健

12、康2. 社會老齡化的相關問題必修二中的：1. 調查人群中的遺傳病2. 人類基因組計劃及其影響3. 通過基因診斷來監(jiān)測遺傳病必修三中的：1. 體溫的日變化規(guī)律2. 土壤中小動物類群豐富度的研究3. 調查當地農田生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動情況4. 用樣方法調査植物的種群密度5. 人口増長過快對生態(tài)環(huán)境的影響五、模擬法在生物學研究中,有時不能對硏究對象直接進行控制或干預性的操作,需要設計和構想岀研究對象的替代物，通 過對替代物的實驗來獲取經驗性材料，這種方法稱為模擬法。必修一中的用瓊脂塊模擬研究細胞大心物質運輸的關系、 必修二中的用小球進行性狀分離t匕的模擬等。六、假說一演繹法假說演繹法是現(xiàn)代科學研究中常用的一種科學方法，是指在觀察和分析基礎上提岀問題以后,通過推理和想 象提出解釋問題的假說，根據假說進行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結論。如果實驗結果與預期結論相符，就 證明假說是正確的,反之，則說明假說是錯誤的。必修二中孟德爾的豌豆雜交實驗、摩爾根的基因在染色體上的實驗都 是假說一演繹法的運用。假說一演繹法也是高考中遺傳部