楊才緯-高中生物新課程實驗教學(xué)的理論與實踐.ppt

1、高中生物新課程,實驗教學(xué)的理論與實踐,四川省雙流縣華陽中學(xué) 楊才緯,中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介 國內(nèi)外中學(xué)生物實驗的研究和實踐 紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c” 系統(tǒng)分析法在實驗教學(xué)中的應(yīng)用 生物實驗題型特點與解題思路,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,教師的科學(xué)素養(yǎng)涵養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng),吃透科學(xué)研究的基本方法，是教師開展實驗教學(xué)的前提,新課程是教師與學(xué)生共同成長！,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,1、科學(xué)方法體系圖,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,2、獲取經(jīng)驗性材料的科學(xué)方法,2.1觀察法 是指研究者根據(jù)一定的研究目的、研究提綱或觀察表，用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象，從而獲得資料的一種方法

2、。 科學(xué)的觀察具有目的性和計劃性、系統(tǒng)性和可重復(fù)性。,2.2調(diào)查法 為了達(dá)到設(shè)想的目的，制定某一計劃全面或比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(jié)論的研究方法。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,2、獲取經(jīng)驗性材料的科學(xué)方法,2.3模擬法 和類比法很近似，它是在實驗室里先設(shè)計出對某被研究現(xiàn)象或過程（即原型）相似的模型，然后通過模型，間接的研究原型規(guī)律性的實驗方法。 如果是通過原型進(jìn)行試驗，就是“實驗法”。,2.4實驗法這是指在實驗室內(nèi)利用一定的設(shè)施，控制一定的條件，并借助專門的實驗儀器進(jìn)行研究的一種方法。探索自變量和因變量之間的關(guān)系的一種方法。 實驗法便于嚴(yán)格控

3、制各種因素，并通過專門儀器進(jìn)行測試和記錄實驗數(shù)據(jù)，一般具有較高的信度。這種方法仍有一定的局限性。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.1邏輯思維（Logical thinking） 借助于概念、判斷、推理等思維形式能動地反映客觀現(xiàn)實的理性認(rèn)識過程，又稱理論思維。它是利用思維的結(jié)構(gòu)和規(guī)律來認(rèn)識事物的產(chǎn)生和發(fā)展。 只有經(jīng)過邏輯思維，人們才能達(dá)到對具體對象本質(zhì)規(guī)定的把握，進(jìn)而認(rèn)識客觀世界。它是人的認(rèn)識的高級階段，即理性認(rèn)識階段。,3.1.1歸納法 是一種由個別到一般的論證方法，它通過許多個別的事例或分論點，然后歸納出它們所共有的特性，從而得出一個一般性的結(jié)論。 是由已知真的多個

4、前提，引出可能真的結(jié)論。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.1.2演繹法 “演繹”就是“后續(xù)推出”，從普遍性結(jié)論或一般性事理推導(dǎo)出個別性結(jié)論的論證方法。 顯然演繹法和歸納法是邏輯方向相反的思維方法，前者是“一般特殊”，后者是“特殊一般”。,假說-演繹法在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后，通過推理和想像提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)論相符，就證明假說是正確的，反之，則說明假說是錯誤的。 有時歸納法也稱為“歸納-演繹法”，與“假說-演繹”不同,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.1.2演繹法 假

5、說-演繹法：是科學(xué)實驗的邏輯基礎(chǔ)，是最核心的實驗科學(xué)方法,(含實驗預(yù)期）,問題,假說,演繹,結(jié)論,所以，假說-演繹法是現(xiàn)代科學(xué)研究中常用的一種科學(xué)方法，也科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一種模式。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.1.3分析法 是把事物和現(xiàn)象的整體分割成若干部分進(jìn)行研究和認(rèn)識，從而找出事物產(chǎn)生、發(fā)展的來龍去脈和規(guī)律的一種思維方法。,3.1.4綜合法 是把剖析過的事物和現(xiàn)象的各個部分及其特征，結(jié)合為一個整體概念的思維方法。 顯然分析法和綜合法是邏輯方向相反的思維方法，前者是由“總分”，后者是由“分總”。,通?！熬C合-分析”同時運用，通過“總分總”,對事物的認(rèn)識才會更全面和深入

6、，避免片面和膚淺的結(jié)論。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.1.5類比法 也叫“比較類推法”，是指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。 但其結(jié)論必須由實驗來檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。 與其它推理相比，類比推理屬平行式的推理，無論那種類比都應(yīng)該是在同層次之間進(jìn)行。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.2形象思維 主要是指人們在認(rèn)識世界的過程中，對事物表象進(jìn)行取舍時形成的，是只用直觀形象的表象來解決問題的思維方法。 形象思維是對形象信息傳遞的客觀形象體系進(jìn)行感受、儲存的基礎(chǔ)上，結(jié)合

7、主觀的認(rèn)識和情感進(jìn)行識別（包括審美判斷和科學(xué)判斷等），并用一定的形式、手段和工具，創(chuàng)造和描述形象的一種基本的思維形式。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.3直覺和靈感 3.3.1直覺 是指對一個問題未經(jīng)逐步分析，僅依據(jù)主觀的感知迅速地對問題答案作出判斷、猜想、設(shè)想,甚至對未來事物的結(jié)果作出預(yù)感、預(yù)言等都是直覺思維。 直覺思維不僅在創(chuàng)造性思維活動的關(guān)鍵階段起著極為重要的作用，還是人生命活動、延緩衰老的重要保證。直覺思維是完全可以有意識加以訓(xùn)練和培養(yǎng)的。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法的研究,3、理性思維的科學(xué)方法,3.3直覺和靈感 3.3.2靈感 在對疑難百思不得其解之時，突然對問

8、題有“靈感”和“頓悟”，也指憑借直覺而進(jìn)行的快速、頓悟性的思維。它不是一種簡單邏輯或非邏輯的單向思維運動，而是邏輯性與非邏輯性相統(tǒng)一的理性思維的整體過程。,直覺和靈感往往是一對孿生姐弟，一般先有直覺，然后導(dǎo)致靈感出現(xiàn)。直覺的特點是快速反應(yīng)，其可靠性很需要邏輯論證，而靈感是邏輯性與非邏輯性相統(tǒng)一的“豁然開朗”。心理學(xué)研究認(rèn)為女性的直覺思維優(yōu)于男性。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.4數(shù)學(xué)方法 即用數(shù)學(xué)語言表述事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程，并加以推導(dǎo)、演算和分析，以形成對問題的解釋、判斷和預(yù)言的方法。,3.5模型方法 是以研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是邏輯方法的

9、一種特有形式。 模型舍去了原型的一些次要的細(xì)節(jié)、非本質(zhì)的聯(lián)系，以簡化和理想化的形式去再現(xiàn)原型的各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)、功能和聯(lián)系，是連接理論和應(yīng)用的橋梁。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.5模型方法 3.5.1數(shù)學(xué)模型 根據(jù)對研究對象所觀察到的現(xiàn)象及實踐經(jīng)驗，歸結(jié)成的一套反映其內(nèi)部因素數(shù)量關(guān)系的數(shù)學(xué)公式、邏輯準(zhǔn)則和具體算法，用以描述和研究客觀現(xiàn)象的運動規(guī)律。,其主要特征是“有數(shù)”，即用字母、數(shù)字及其它數(shù)學(xué)符號建立起來的等式或不等式，以及圖表、圖象、框圖等描述客觀事物的特征及其內(nèi)在聯(lián)系的數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)表達(dá)式。如下圖：,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.5模型方法

10、 3.5.2物理模型 以實物模型或畫圖形式，直觀的表達(dá)認(rèn)識對象的特征。 其主要特征是“有形”，如下圖：,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.5模型方法 3.5.3概念模型概念是人腦對客觀事物的本質(zhì)屬性的反映，是具體事物的抽象化，是思維活動的基本單位。 概念模型是把抽象化的概念之間的復(fù)雜聯(lián)系，用簡單直觀的形式描述出來。一般借助幾何形式來描述。 其主要特征是“有線”,如下圖：,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.6系統(tǒng)方法 系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用的若干部分，以一定的結(jié)構(gòu)組成的，具有特定功能的整體。 系統(tǒng)的特征：層次性、整體性、開放性、動態(tài)性 系統(tǒng)分析

11、法 是指明確系統(tǒng)的邊界后，把要解決的問題放在整個系統(tǒng)中，對系統(tǒng)要素進(jìn)行綜合分析，通過系統(tǒng)各組分的相互作用，找出解決該問題的方法。 顯然系統(tǒng)分析法必須重視系統(tǒng)的四大特征！ 在系統(tǒng)分析中，包括分析系統(tǒng)各組分間定性關(guān)系、定量關(guān)系、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以及對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、功能整合的分析。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,系統(tǒng)分析法 是指明確系統(tǒng)的邊界后，把要解決的問題放在整個系統(tǒng)中，對系統(tǒng)要素進(jìn)行綜合分析，通過系統(tǒng)各組分的相互作用，找出解決該問題的方法。顯然系統(tǒng)分析法必須重視系統(tǒng)的四大特征！ 在系統(tǒng)分析中，包括分析系統(tǒng)各組分間定性關(guān)系、定量關(guān)系、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，以及對系統(tǒng)結(jié)

12、構(gòu)的優(yōu)化、功能整合的分析。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,3.6系統(tǒng)方法 系統(tǒng)分析法的實施：,第一階段：定性分析劃分邊界，確定組分及其關(guān)系， 分析系統(tǒng)層次,從而明確問題及研究目標(biāo)等,第二階段：定量分析確定定量研究的指標(biāo)，統(tǒng)計并記 錄各組分間的數(shù)量關(guān)系等,第三階段：模型分析建立系統(tǒng)模型，特別是數(shù)學(xué)模型 設(shè)計并進(jìn)行模型實驗等,第四階段：系統(tǒng)優(yōu)化通過模型實驗對系統(tǒng)進(jìn)行評價， 進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控，實 現(xiàn)系統(tǒng)功能的優(yōu)化。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,3、理性思維的科學(xué)方法,第一階段：定性分析劃分邊界，確定組分及其關(guān)系，分析系統(tǒng)層次及其結(jié)構(gòu),從而明確問題及研究目標(biāo)等

13、第二階段：定量分析確定定量研究的指標(biāo)，統(tǒng)計并記錄各組分間的數(shù)量關(guān)系等 第三階段：模型分析建立系統(tǒng)模型，特別是數(shù)學(xué)模型設(shè)計并進(jìn)行模型實驗等 第四階段：結(jié)構(gòu)優(yōu)化通過模型實驗對系統(tǒng)進(jìn)行評價，進(jìn)而優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)控，實現(xiàn)系統(tǒng)功能的優(yōu)化。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,4、科學(xué)探究各種科學(xué)方法的綜合運用,各種科學(xué)方法，貫穿在各個模塊中，同時不同模塊在科學(xué)方法教育上又有不同的側(cè)重點。 例如：“分子與細(xì)胞”模塊側(cè)重觀察和實驗 “遺傳與進(jìn)化”模塊側(cè)重假說-演繹法 “穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊側(cè)重系統(tǒng)分析法。,教材中的各種科學(xué)探究活動，更是科學(xué)方法的最廣泛運用。,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,4、科學(xué)探究各種科學(xué)

14、方法的綜合運用,觀察,疑問,猜測,求證,結(jié)果,發(fā)現(xiàn)問題,提出問題,作出假設(shè),得出結(jié)論,設(shè)計實驗,實驗原理方法,實驗材料用具,設(shè)計實驗步驟,實驗結(jié)果結(jié)論,一、中學(xué)生物科學(xué)方法體系簡介,實驗設(shè)計科學(xué)探究活動的核心和難點,實驗設(shè)計必需放在整個科學(xué)探究活動的系 統(tǒng)中分析,實驗活動必須在各種科學(xué)方法的背景中才 能完成,實驗活動特別需要系統(tǒng)分析的思想,二、國內(nèi)外中學(xué)生物實驗研究和實踐,1 國內(nèi)研究,1.1周美珍主編的生物教育學(xué)將其分為：演示實驗、學(xué)生實驗和課外實驗。 學(xué)生實驗分為：驗證型實驗和探索型實驗，前者達(dá)到鞏固和驗證已有知識，以及進(jìn)行實驗技能訓(xùn)練；后者將獲取新知識、訓(xùn)練基本技能和培養(yǎng)獨立探索能力三者

15、統(tǒng)一起來。 課外實驗不受課堂45分鐘的限制，廣開實驗途徑，學(xué)生親自動手操作，擴大視野和知識面，培養(yǎng)獨立工作能力。,1.2葉佩珉和趙占良兩位專家的實驗分類,探索性 實 驗,觀 察,判決實驗,析因?qū)嶒?定性實驗,定量實驗,驗證性實驗,調(diào) 查,模擬探究,提供方法,自我設(shè)計,1.3 課程輔助資料一般的實驗分類,演示實驗,學(xué)生實驗,技能性實驗,探索性實驗,驗證性實驗,：動作技能訓(xùn)練,：獲得新知,：檢驗已知,研究性課題,實驗探究,調(diào)查研究,文獻(xiàn)資料分析,實習(xí)活動,二、國內(nèi)外中學(xué)生物實驗的研究和實踐,2 國外研究,克洛普弗（Klopfer）等30多位學(xué)者認(rèn)為，在中學(xué)理科實驗室進(jìn)行的教學(xué)活動主要有： 按既定程

16、序的練習(xí)、實驗操作和驗證活動 聆聽科學(xué)方法的講座 以個性發(fā)展為目標(biāo)的技能訓(xùn)練(凱勒計劃) 多媒體輔助的實驗教學(xué) 通過實驗的發(fā)現(xiàn)活動 設(shè)計活動 學(xué)生參與的研究活動等,他們將上述實驗室教學(xué)活動的目標(biāo)概括為：a 獲得知識和培養(yǎng)理解能力；b 訓(xùn)練動作技能；c 參與科學(xué)探究的過程，包括觀察、測量、分析數(shù)據(jù)、提出問題和解決問題的方法； d 了解科學(xué)家的方法；e 培養(yǎng)對科學(xué)知識的興趣和科學(xué)態(tài)度； f 提高對科學(xué)知識及方法的應(yīng)用能力。 大多數(shù)學(xué)生參加的實驗室教學(xué)活動，主要是達(dá)到a、c、d、e的目標(biāo)。,國外學(xué)者更注重實驗的科學(xué)本質(zhì)和過程， 不太強調(diào)實驗結(jié)果的重要性 ，重視實驗條件的提供，不刻意教“方法和程序”,

17、國內(nèi)學(xué)者更注重實驗形式和結(jié)果！強調(diào)預(yù)定的程序，注重教“方法”！,授人以漁，不如授人漁場！,授人以魚，不如授人以漁！,3 實驗教學(xué)的組織實例,實例1觀察DNA和RNA的分布,論題：成熟的植物細(xì)胞能夠與外界溶液發(fā)生滲 透作用 論據(jù)： 在高濃度蔗糖溶液作用下，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離 在清水溶液中，洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原,實例2植物細(xì)胞質(zhì)壁分離及復(fù)原,論證： 液泡體積變小、紫色加深現(xiàn)象所揭示的事實是什么？ 水分滲出細(xì)胞，蔗糖分子不能滲入 假設(shè)原生質(zhì)層為全透性結(jié)構(gòu)，其實驗結(jié)果將會怎樣？ 細(xì)胞內(nèi)外溶液濃度相等，水分進(jìn)出細(xì)胞數(shù)量相等，不發(fā)生質(zhì)壁分離 假設(shè)原生質(zhì)層使不透性結(jié)構(gòu)，其實驗結(jié)

18、果又會怎樣？ 水分不能進(jìn)出細(xì)胞，不發(fā)生質(zhì)壁分離,論點： 水分滲出（或滲入）細(xì)胞，蔗糖分子而不能進(jìn)入細(xì)胞，說明原生質(zhì)層具有選擇透性； 外液濃度高時，水分滲出細(xì)胞，外液濃度低時，水分滲入細(xì)胞，表明原生質(zhì)層兩側(cè)存在濃度差，并決定細(xì)胞液與外液之間水分子運動方向 結(jié)論： 由于成熟的植物細(xì)胞具備滲透實驗裝置的兩個基本條件，因此能夠與外界溶液發(fā)生滲透作用,實例3酵母菌的呼吸方式,探究學(xué)習(xí)是一種能動的過程。學(xué)生既要動手又要動腦，必須給學(xué)生充分的時間，讓他們進(jìn)行自主性探究。切忌教師代替學(xué)生活動。 重視發(fā)揮各個小組的作用，引導(dǎo)他們遵循探究活動的程序開展活動，親身體驗科學(xué)探究的過程和接受科學(xué)方法的訓(xùn)練。 為使少走彎

19、路和減少誤差，探究中提醒學(xué)生經(jīng)常反思和隨時修正自己的思路或方法步驟。 在探究活動中師生平等、教學(xué)相長，教師為學(xué)生探究創(chuàng)造條件，并給予鼓勵和幫助。,4.開展實驗教學(xué)面臨的問題,傳統(tǒng)教學(xué)觀念是最大的阻力 實驗設(shè)備不足對實驗教學(xué)有暫時的制約性 實驗教學(xué)資源緊缺及其開發(fā)的滯后性 部分教師從事實驗教學(xué)的經(jīng)驗和能力水平有限，分期分批地培訓(xùn)任務(wù)繁重 高考既對中學(xué)生物學(xué)實驗的開展有促進(jìn)作用，又對其有極大地沖擊作用 不能滿足中學(xué)生物學(xué)科競賽的需要,問題提出： 調(diào)查表明，“教師在黑板上講實驗，學(xué)生在考卷上做實驗”的現(xiàn)象具有普遍性。,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,新課程高考力求考出考生的實驗?zāi)芰Γ?紙筆測試

20、怎樣才能考出學(xué)生的實驗?zāi)芰?,1 考理解和熟練考查原理過程及相關(guān)技能,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,例1（天津）將紫色洋蔥鱗片葉表皮浸潤在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1 min后進(jìn)行顯微觀察”的結(jié)果圖，下列判斷錯誤的是：,A.圖中L是細(xì)胞壁，M是液泡，N是細(xì)胞質(zhì) B.將視野中的細(xì)胞漫潤在清水中，原生質(zhì)體會逐漸復(fù)原 C.實驗說明細(xì)胞膜與細(xì)胞壁在物質(zhì)透過性上存在顯著差異 D.洋蔥根尖分生區(qū)細(xì)胞不宜作為該實驗的實驗材料。,1考理解和熟練考查原理過程及相關(guān)技能,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,例2：利用唾液淀粉酶、蔗糖酶、2%淀粉溶液、2%蔗糖溶液，設(shè)計實驗證明酶具有專一性，其它條件都

21、相同時，無關(guān)變量和自變量選擇正確的是：,A. 淀粉；唾液淀粉酶和蔗糖酶 B.唾液淀粉酶；淀粉溶液和蔗糖溶液 C.淀粉；唾液淀粉酶 D.蔗糖；蔗糖酶,專一性：“一種酶只能催化一種或一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)”，反過來是不成立，因為“一種或一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)可以由多種酶來催化”,2 考意外和誤差考查實驗結(jié)果及相關(guān)分析,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,例3：（江蘇第26題）不同培養(yǎng)階段酵母菌種群數(shù)量、葡萄糖濃度和乙醇濃度的變化曲線圖,第(4)小題要求分析:在T3時取樣，統(tǒng)計的酵母菌種群數(shù)量明顯高于D點對應(yīng)的數(shù)量，除了用血球計數(shù)板計數(shù)時出現(xiàn)錯誤以外可能還有的原因有哪些?,學(xué)生在實際操作過程中：常會出現(xiàn)酵

22、母菌液是否混合均勻？菌體數(shù)量過多或過少？活菌和死菌染色辨別死活等計數(shù)上的“煩惱”，是否有非常深刻的體驗？,2 考意外和誤差考查實驗結(jié)果及相關(guān)分析,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,例4：（江蘇第28題）比較不同處理方法(不同濃度的秋水仙素)對洋蔥根尖細(xì)胞分裂指數(shù)的影響。第(6)小題要求分析圖中a細(xì)胞的形成原因？,學(xué)生在實際操作過程中：是否正確觀察實驗結(jié)果是非常重要的！ 秋水仙素處理發(fā)生在上一個細(xì)胞周期紡錘體形成之后,3 考遷移和應(yīng)用考查實驗拓展及相關(guān)應(yīng)用,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,例5：“某生物興趣小組開展DNA粗提取的相關(guān)探究活動”為情景，但給了“新鮮的花菜、辣椒和蒜黃”等不

23、同材料，在設(shè)問中，不僅有具體操作“緩緩攪拌”的考查，而且第(4)問也是用新試劑來考操作：“氯仿密度大于水，能使蛋白質(zhì)變性沉淀，與水和DNA均不相溶，且對DNA影響極小。為了進(jìn)一步提高DNA純度，依據(jù)氯仿的特性在DNA粗提取第三步的基礎(chǔ)上繼續(xù)操作的步驟是： 。然后用體積分?jǐn)?shù)為95的冷酒精溶液使DNA析出。,學(xué)生記實驗只能記住”規(guī)定動作“，必需在實際操作過程中，經(jīng)過體驗過程，才更容易拓展應(yīng)用,4 考思想和方法考查科學(xué)方法及綜合能力,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,例6：某研究小組利用發(fā)光細(xì)菌法對海水重金屬進(jìn)行的生物毒性監(jiān)測研究 ，研究過程如下： 實驗原理:在細(xì)菌代謝正常時，發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強度

24、穩(wěn)定，并可維持較長時間;當(dāng)重金屬影響到發(fā)光菌代謝時，發(fā)光會立即受到抑制，且抑制程度常與重金屬的濃度大小呈正相關(guān)。 實驗材料:明亮發(fā)光桿菌凍干粉、待測海水水樣、2%NaCl溶液、3%NaCl溶液、生物毒性測試儀(用于測定細(xì)菌發(fā)光強度)、試管等。 實驗步驟: 1)配制發(fā)光菌懸液:將少許明亮發(fā)光桿菌凍干粉和0.5 mL 2%NaCl溶液加入5 mL小試管中，搖勻。 2)抑光反應(yīng):按照下表配置海水樣品稀釋液。,例6：某研究小組利用發(fā)光細(xì)菌法對海水重金屬進(jìn)行的生物毒性監(jiān)測研究 ，研究過程如下： 實驗原理:在細(xì)菌代謝正常時，發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光強度穩(wěn)定，并可維持較長時間;當(dāng)重金屬影響到發(fā)光菌代謝時，發(fā)光會立即受

25、到抑制，且抑制程度常與重金屬的濃度大小呈正相關(guān)。 實驗材料:明亮發(fā)光桿菌凍干粉、待測海水水樣、2%NaCl溶液、3%NaCl溶液、生物毒性測試儀(用于測定細(xì)菌發(fā)光強度)、試管等。 實驗步驟: 1)配制發(fā)光菌懸液:將少許明亮發(fā)光桿菌凍干粉和0.5 mL 2%NaCl溶液加入5 mL小試管中，搖勻。 2)抑光反應(yīng):按照下表配置海水樣品稀釋液。,分析回答： （1）1號試管中應(yīng)加入: NaCl 3%溶液 mL、海水樣品 mL、發(fā)光菌懸液 mL。 各試管靜置15 min后， 。 （2）計算各試管溶液的相對抑光率： T%= （3）若樣品海水受到重金屬污染，請繪制隨海水 濃度變化相對抑光率的變化趨勢曲線。,

26、答案：（1） 4.99 ；0； 0.01 （2） (3),同一,群落,小于,相同,雌鹿或雄鹿,【評價】該題基于生態(tài)學(xué)部分的基礎(chǔ)知識，考查學(xué)生對種群、群落基本概念的理解，又引入了模擬實驗，對實驗分析能力和知識的理解層次有更深的要求，有一定的難度。難度在于以“鹿角效應(yīng)是否存在？”為探究點，采用模型實驗的方法，考查模型構(gòu)建的思想以及學(xué)生的實驗分析探究能力和對假說演繹法的理解，已經(jīng)屬于“多維的生物學(xué)素養(yǎng)”的考查。,三、紙筆測試考查實驗?zāi)芰Φ摹爸c”,4 考思想和方法考查科學(xué)方法及綜合能力,無關(guān)變量控制（除自變量外的其它條件？）,自變量控制 （一個目的一個自變量）,因果關(guān)系,找準(zhǔn)實驗?zāi)康模▽嶒灱僭O(shè)）,

27、自變量（某實驗條件）,因變量（實驗結(jié)果 或指標(biāo)）,初步思考：怎么創(chuàng)設(shè)？,怎么呈現(xiàn)？,弄清實驗原理,分析控制變量,1分組（編號）,1器材用途提示,內(nèi)容,依據(jù),設(shè)計實驗步驟,定性實驗：一個目的一個變量一組對照,定量實驗：一個目的一個等梯度變量的多組對照,觀察獲取,實驗結(jié)果（現(xiàn)象記錄數(shù)據(jù)處理等） （實驗預(yù)期）,分析推理,實驗器材,1生物材料 2生化試劑 3器具(容器保溫計量記時觀察記錄等) 4其它,可能 包括,1對照（空白/條件；同步/前后）2單一變量 3等量 4科學(xué)性,原則,1.探究性或驗證性/觀察或鑒定,因變量控制 （怎么檢測？有無干擾）,2.定性或定量,選擇,2現(xiàn)有實驗遷移,3已有步驟提示,4

28、其它信息提示,2自變量條件處理（一個目的一個變量）,3等量條件處理（量等且適宜或最佳,前處理、后處理）,4結(jié)果呈現(xiàn)的方法或標(biāo)準(zhǔn)（包括數(shù)據(jù)的收集整理方式）,結(jié)論 （理論性的 直指目的）,四、系統(tǒng)分析法在實驗教學(xué)中的應(yīng)用,I,I,5、請你設(shè)計實驗方案探究引起該植物生長發(fā)育不良的原因（土壤缺鎂），并預(yù)測實驗結(jié)果和結(jié)論。（實驗材料和器具自選）,（1）取兩株相同，健康生長狀況良好的花菜，編號A、B。,（2）將A培養(yǎng)在完全培養(yǎng)液中，將B培養(yǎng)在圖示植物的土壤浸出液中，置于相同且適宜的環(huán)境中，培養(yǎng)一段時間以后，在B植物培養(yǎng)液中加入適宜濃度的Mg2溶液，在A植物的培養(yǎng)液中加入等量的蒸餾水。,（3）觀察A、B植物

29、的生長發(fā)育狀況。,實驗預(yù)期和結(jié)論：,B植物一直正常， A植物長勢先差后正常，說明植物缺鎂導(dǎo)致生長發(fā)育不良（缺綠）, B植物一直正常， A植物長勢先后都較差，說明植物不是缺鎂導(dǎo)致生長發(fā)育不良（缺綠）,鎂是植物（合成葉綠素）必需的元素，缺鎂植物生長發(fā)育不良,實驗原理：,例：逆境是指對植物產(chǎn)生傷害的環(huán)境。植物對逆境的抵抗能力受遺傳因素和外界因素的影響。植物對逆境的抗性強，則其電導(dǎo)率低；反之，電導(dǎo)率就高。（電導(dǎo)率可用裝置測出）。有人認(rèn)為脫落酸可提高植物對逆境的抵抗力。請設(shè)計一實驗探究脫落酸對植物抗逆性的影響。 材料用品：生長狀態(tài)良好且一致的黃瓜幼苗10株、適宜濃度的脫落酸、電導(dǎo)率測定裝置、完全培養(yǎng)溶液

30、、蒸餾水。 (1)實驗假設(shè)：_ （2）實驗中的自變量是_ ； 因變量_ （3）實驗原理_ _,脫落酸可以提高植物對逆境的抵抗力,脫落酸,電導(dǎo)率高低（植物對逆境的抵抗力的指標(biāo)）,植物對逆境的抗性強，則其電導(dǎo)率低；反之，電導(dǎo)率就高。,實驗過程中可以變化的因素稱為變量。 其中人為改變的變量稱為自變量，又稱實驗變量，遵循單一變量原則 隨自變量的變化而變化的變量稱為因變量，又稱反應(yīng)變量，遵循可檢測性原則 除自變量和因變量外，對實驗結(jié)果造成影響的變量都稱為無關(guān)變量。即對實驗?zāi)康摹盁o關(guān)”，但明顯影響實驗結(jié)果。,20世紀(jì)30年代 美國科學(xué)家 魯賓和卡門,小球藻懸液,結(jié)論:光合作用釋放的氧全部來自水,試一試,實

31、驗設(shè)計應(yīng)遵循的基本原則,(一)對照性原則 (二)單一變量性原則 (三)等量性原則 (四)科學(xué)性原則,實驗組,空白對照,甲狀腺激素飼喂,(一)對照性原則,甲狀腺抑制劑飼喂,條件對照,條件對照：創(chuàng)設(shè)單一變量有困難時，可增加條件進(jìn)行對照，排除干擾。,（條件對照：黑暗） 給對照組部分實驗因素，保證除了要 研究的變量不同外其他條件完全相同,(一)對照性原則,對照的作用,邏輯推導(dǎo),校正誤差,必要性推導(dǎo)求異,非必要性推導(dǎo)求同,排除干擾,對照與對比：,對照是實驗思想、是基本原則；對比是技術(shù)處理，是對綜合分析的支持,例：生物興趣小組為探究雄激素與動物性行為的關(guān)系，用尚未發(fā)育成熟的仔公雞為材料，進(jìn)行了摘除睪丸實驗

32、，發(fā)現(xiàn)閹割的仔公雞長大后，不出現(xiàn)啼鳴、雞冠不發(fā)育和無求偶行為，因此得出雄激素能促進(jìn)和維持公雞第二性征和求偶行為的結(jié)論?？茖W(xué)工作者認(rèn)為該實驗有不嚴(yán)謹(jǐn)之處，請給予補充 。,缺乏自身對照；應(yīng)在仔公雞出現(xiàn)上述性狀后，飼喂含雄性激素的飼料，如恢復(fù)公雞的第二性征和求偶行為,（二）單一變量原則,即單一自變量： 實驗往往受多個因素影響，一般先控制住其它幾個因素不變，集中研究其中一個因素變化所產(chǎn)生的影響，這種方法叫控制變量法。這是一種研究問題的常用的科學(xué)實驗方法。,例：為探究溫度對膜透性的影響，取質(zhì)量和形態(tài)相同的兩塊馬鈴薯進(jìn)行對照實驗，所得到的結(jié)果如下：,(1)本實驗的自變量是 。,溫度,1771年 英國科學(xué)家

33、 普里斯特利,結(jié)論：植物可以更新空氣,1864年 德國科學(xué)家 薩克斯,結(jié)論：綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉,暗處理幾小時,葉片一半曝光， 一半遮光,一段時間后,用碘蒸氣處理,（三）等量性原則,實驗中要做到“單一變量” ，還應(yīng)注意等量性原則 即無關(guān)變量相等,生物材料要相同,實驗器具要相同,實驗試劑要相同,處理方法要相同,例3：酶是生物催化劑，其催化效率受溫度、酸堿度和某些化合物的影響。請設(shè)計一個實驗來探究NaCl對唾液淀粉酶催化效率的影響。 實驗材料用具： 實驗步驟： 結(jié)果預(yù)測及結(jié)論：,1、取兩支相同的潔凈的試管，分別標(biāo)記為甲、乙。,淀粉糊、蒸餾水、碘液、稀釋的唾液、適宜濃度的NaCl溶液、試管

34、、量筒、滴管等。,1、如果甲試管褪色較快，說明NaCl對唾液淀粉酶催化效率有促進(jìn)作用。 2、如果乙試管褪色較快，說明NaCl對唾液淀粉酶催化效率有抑制作用。 3、如果甲乙褪色時間相同，說明NaCl對唾液淀粉酶催化效率無影響。,4、觀察哪只試管里藍(lán)色較快褪去。,2、分別加入等量的淀粉糊。然后甲中加入適量的NaCl溶液，乙中加入等量的蒸餾水。,3、同時向兩只試管加入等量的稀釋的唾液。,并各加入一滴碘液。,(四)科學(xué)性原則,實驗原理的科學(xué)性 實驗材料選擇的科學(xué)性實驗方法的科學(xué)性 實驗結(jié)果處理的科學(xué)性,實驗原理的科學(xué)性,實驗原理是實驗設(shè)計的依據(jù),也是用來檢驗和修正實驗過程中失誤的依據(jù),因此它必須是經(jīng)前

35、人總結(jié)或經(jīng)科學(xué)檢驗得出的科學(xué)理論。實驗原理有時來自題干，有時來自課本中的原理,例1：血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，缺乏則血液不能凝固;草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用。請根據(jù)提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結(jié)果，驗證鈣離子在血液凝固中的作用，并回答問題（一）實驗材料和用具（1）家兔；（2）生理鹽水；（3）酒精棉； （4）適宜濃度草酸鉀溶液（5）適宜濃度氯化鈣溶液；（6）試管、注射器（針管、針頭）（二）實驗步驟和實驗結(jié)果 .,本實驗的原理是 。,例1：血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，缺乏則血液不能凝固;草酸鉀溶液能與

36、血液中的鈣離子發(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用。請根據(jù)提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結(jié)果，驗證鈣離子在血液凝固中的作用，并回答問題（一）實驗材料和用具（1）家兔；（2）生理鹽水；（3）酒精棉； （4）適宜濃度草酸鉀溶液（5）適宜濃度氯化鈣溶液；（6）試管、注射器（針管、針頭）（二）實驗步驟和實驗結(jié)果 ., 實驗材料選擇的科學(xué)性,根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炘磉x擇恰當(dāng)?shù)膶嶒灢牧?，是保證實驗達(dá)到預(yù)期結(jié)果的關(guān)鍵因素之一,例2、“還原性糖鑒定實驗”中以 為實驗材料,“細(xì)胞質(zhì)壁分離與復(fù)原”實驗中以 為實驗材料,植物細(xì)胞有絲分裂觀察以 為實驗材料,葉綠體色素提取與分離以 為實驗材料

37、,實驗方法的科學(xué)性,實驗結(jié)果處理的科學(xué)性,簡明、準(zhǔn)確組織語言文字,2、實驗步驟分步描述并編號（一般不宜連續(xù)描述）,3、難以準(zhǔn)確量化描述的，盡可能用“定性”語言表達(dá),1、實驗組別編號描述,如：凡實驗中涉及兩組或兩組以上，所用器材需用1、2、3或A、B、C或甲、乙、丙等編號便于區(qū)分。,如：第一步。 第二步。 ,如：1、。 2、。 ,如：“一段時間”、“適宜的溫度”、“適量的”、 “一定量的”等。,4、敘述要用規(guī)范的實驗術(shù)語，不能用含糊的口語，,如：“蓋玻片”不能說是“薄的玻璃片”；“等量的”不要說成“一樣多的”；“振蕩”不宜說成“晃動”“搖動”等等。,5、注意避免“詞不達(dá)意”。,如圖二，有些學(xué)生描

38、述為“分別在甲、乙兩試管中加入A、B物質(zhì)”；有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)描述為“在甲乙兩支試管中分別加入A、B物質(zhì)”或“在甲試管中加入A物質(zhì)，乙試管中加入B物質(zhì)?！蹦愕囊庖娔?？,如圖二，有些學(xué)生描述為“分別在甲、乙兩試管中加入A、B物質(zhì)”；有同學(xué)認(rèn)為應(yīng)描述為“在甲乙兩支試管中分別加入A、B物質(zhì)”或“在甲試管中加入A物質(zhì)，乙試管中加入B物質(zhì)。”你的意見呢？,四、實驗設(shè)計與分析題型剖析,例1、在相同環(huán)境條件分別種植大麥與狗尾草，它們能生長良好，把二者的種子混勻后播種，大麥正常生長，狗尾草生長明顯受到抑制（矮小）。請完成以下問題。 （1）大麥和狗尾草之間形成_關(guān)系。 （2）人們設(shè)想可能是大麥根部分泌物會抑制狗尾草的

39、生長，為驗證這一設(shè)想，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用完全培養(yǎng)液（甲）、培養(yǎng)過大麥的營養(yǎng)液（乙）、蒸餾水做了如下實驗，請你把以下步驟補充完整： 第一步：將長勢相同的狗尾草幼苗分為A、B兩組； 第二步：把A、B兩組幼苗分別置于甲液中培養(yǎng)，兩組均通入空氣，溫度、光照等條件均適宜，培養(yǎng)一段時間； 第三步：_。 現(xiàn)象和結(jié)論：_。,1、補充完善型,競爭,（2）人們設(shè)想可能是大麥根部分泌物會抑制狗尾草的生長，為驗證這一設(shè)想，研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)用完全培養(yǎng)液（甲）、培養(yǎng)過大麥的營養(yǎng)液（乙）、蒸餾水做了如下實驗，請你把以下步驟補充完整： 第一步：將長勢相同的狗尾草幼苗分為A、B兩組； 第二步：把A、B兩組幼苗分別置于甲

40、液中培養(yǎng)，兩組均通入空氣，溫度、光照等條件均適宜，培養(yǎng)一段時間； 第三步：_。 現(xiàn)象和結(jié)論：_。,A組加入少量的蒸餾水，B組中加入培養(yǎng)過大麥的營養(yǎng)液（乙），兩組均通入空氣，置于相同條件下培養(yǎng)、觀察。,如果A、B兩組長勢基本相同，說明大麥根部的分泌物不會抑制狗尾草的生長； 如果B組的長勢不如A組，則說明大麥根部的分泌物會抑制狗尾草的生長。,此類題型的特點是： 題干的內(nèi)容是解題的關(guān)鍵，要認(rèn)真認(rèn)真閱讀，理解其本質(zhì)。 對于提示的實驗過程、實驗步驟要認(rèn)真分析，理解其設(shè)計思想，以及與需要補充的實驗步驟的因果關(guān)系，然后按照其實驗思想去補充和完善。,例：某同學(xué)由“高溫能影響酶的活性”聯(lián)想到“高溫如何影響甲狀腺

41、激素的活性？”為探索這一問題，他做了一個實驗。在下述的實驗步驟（1）（2）（3）中各有一處錯誤或不妥之處，請改正。 實驗步驟： （1）取三只相同的潔凈玻璃缸編號為A、B、C，分別裝上等量的蒸餾水、河水、自來水。 （2）取發(fā)育情況不同的15只蝌蚪，分成三等份分別放入A、B、C玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的適宜外界條件下培養(yǎng)。 （3）每天同時向A、B、C三只缸中分別投入普通飼料、甲狀腺激素制劑拌勻的飼料、用沸水處理1小時的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料。 （4）過一段時間后比較蝌蚪的發(fā)育狀況。,2、改正評價型,例：某同學(xué)由“高溫能影響酶的活性”聯(lián)想到“高溫如何影響甲狀腺激素的活性？”為探索這一問題，他做

42、了一個實驗。在下述的實驗步驟（1）（2）（3）中各有一處錯誤或不妥之處，請改正。 實驗步驟： （1）取三只相同的潔凈玻璃缸編號為A、B、C，分別裝上等量的蒸餾水、河水、自來水。 （2）取發(fā)育情況不同的15只蝌蚪，分成三等份分別放入A、B、C玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的適宜外界條件下培養(yǎng)。 （3）每天同時向A、B、C三只缸中分別投入普通飼料、甲狀腺激素制劑拌勻的飼料、用沸水處理1小時的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料。 （4）過一段時間后比較蝌蚪的發(fā)育狀況。,答案：（1）蒸餾水、河水、自來水均改為河水 （2）“發(fā)育狀況不同”改為“發(fā)育狀況相同”。 （3）投入后加“等量的”三個字。,在做該類題時應(yīng)注意：

43、 有無對照實驗（是否合理） 是否遵循單一變量原則 步驟的順序是否合理、完整 儀器、試劑的使用是否合理 實驗結(jié)果的檢測是否合理,為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料”，某同學(xué)制訂了下列實驗方案：,該實驗方案有幾項明顯錯誤，請指出錯誤并改正。,(1)中暗室內(nèi)用“紅色安全燈”是錯誤的， 應(yīng)改為綠色安全燈 (2)中的“葡萄糖”是錯誤的，改為淀粉； (3)未設(shè)對照。對照的作法是：a裝置同題干中的步驟，但玻璃罩內(nèi)用同一種生長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b將上述植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內(nèi)貯藏的有機物。暗室內(nèi)裝有綠色安全燈。c重復(fù)題干中的步驟、。d重復(fù)改正后的題干中的步驟。,3、分析說明型,例1、為驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計實驗。某同學(xué)的實驗方案如下： 將正常小鼠隨機分成A、B兩組，觀察并記錄其活動狀況。 A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組注射等量生理鹽水。一段時間后，A組小鼠會出現(xiàn)四肢無力、活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組活動狀況無變化。 該實驗方案可說明胰島素具有降低血糖的作用。請回答： (1)該實驗原理是_ (2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現(xiàn)低血糖癥