杨才纬高中生物新课程实验教学的理论与实践.ppt

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1、高中生物新课程,实验教学的理论与实践,四川省双流县华阳中学 杨才纬,中学生物科学方法体系简介 国内外中学生物实验的研究和实践 纸笔测试考查实验能力的“着力点” 系统分析法在实验教学中的应用 生物实验题型特点与解题思路,一、中学生物科学方法体系简介,教师的科学素养涵养学生的学科素养,吃透科学研究的基本方法，是教师开展实验教学的前提,新课程是教师与学生共同成长！,一、中学生物科学方法体系简介,1、科学方法体系图,一、中学生物科学方法体系简介,2、获取经验性材料的科学方法,2.1观察法 是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法

2、。 科学的观察具有目的性和计划性、系统性和可重复性。,2.2调查法 为了达到设想的目的，制定某一计划全面或比较全面地收集研究对象的某一方面情况的各种材料，并作出分析、综合，得到某一结论的研究方法。,一、中学生物科学方法体系简介,2、获取经验性材料的科学方法,2.3模拟法 和类比法很近似，它是在实验室里先设计出对某被研究现象或过程（即原型）相似的模型，然后通过模型，间接的研究原型规律性的实验方法。 如果是通过原型进行试验，就是“实验法”。,2.4实验法 这是指在实验室内利用一定的设施，控制一定的条件，并借助专门的实验仪器进行研究的一种方法。探索自变量和因变量之间的关系的一种方法。 实验法便于严格

3、控制各种因素，并通过专门仪器进行测试和记录实验数据，一般具有较高的信度。这种方法仍有一定的局限性。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.1逻辑思维（Logical thinking） 借助于概念、判断、推理等思维形式能动地反映客观现实的理性认识过程，又称理论思维。它是利用思维的结构和规律来认识事物的产生和发展。 只有经过逻辑思维，人们才能达到对具体对象本质规定的把握，进而认识客观世界。它是人的认识的高级阶段，即理性认识阶段。,3.1.1归纳法 是一种由个别到一般的论证方法，它通过许多个别的事例或分论点，然后归纳出它们所共有的特性，从而得出一个一般性的结论。 是由已知真的多

4、个前提，引出可能真的结论。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.1.2演绎法 “演绎”就是“后续推出”，从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。 显然演绎法和归纳法是逻辑方向相反的思维方法，前者是“一般特殊”，后者是“特殊一般”。,假说-演绎法 在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。 有时归纳法也称为“归纳-演绎法”，与“假说-演绎”不同,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.1.2演绎法

5、 假说-演绎法：是科学实验的逻辑基础，是最核心的实验科学方法,(含实验预期）,问题,假说,演绎,结论,所以，假说-演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法，也科学发现的一种模式。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.1.3分析法 是把事物和现象的整体分割成若干部分进行研究和认识，从而找出事物产生、发展的来龙去脉和规律的一种思维方法。,3.1.4综合法 是把剖析过的事物和现象的各个部分及其特征，结合为一个整体概念的思维方法。 显然分析法和综合法是逻辑方向相反的思维方法，前者是由“总分”，后者是由“分总”。,通常“综合-分析”同时运用，通过“总分总”,对事物的认识才会更全面和

6、深入，避免片面和肤浅的结论。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.1.5类比法 也叫“比较类推法”，是指由一类事物所具有的某种属性，可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。 但其结论必须由实验来检验，类比对象间共有的属性越多，则类比结论的可靠性越大。 与其它推理相比，类比推理属平行式的推理，无论那种类比都应该是在同层次之间进行。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.2形象思维 主要是指人们在认识世界的过程中，对事物表象进行取舍时形成的，是只用直观形象的表象来解决问题的思维方法。 形象思维是对形象信息传递的客观形象体系进行感受、储存的基础上，

7、结合主观的认识和情感进行识别（包括审美判断和科学判断等），并用一定的形式、手段和工具，创造和描述形象的一种基本的思维形式。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.3直觉和灵感 3.3.1直觉 是指对一个问题未经逐步分析，仅依据主观的感知迅速地对问题答案作出判断、猜想、设想,甚至对未来事物的结果作出预感、预言等都是直觉思维。 直觉思维不仅在创造性思维活动的关键阶段起着极为重要的作用，还是人生命活动、延缓衰老的重要保证。直觉思维是完全可以有意识加以训练和培养的。,一、中学生物科学方法的研究,3、理性思维的科学方法,3.3直觉和灵感 3.3.2灵感 在对疑难百思不得其解之时，突然

8、对问题有“灵感”和“顿悟”，也指凭借直觉而进行的快速、顿悟性的思维。它不是一种简单逻辑或非逻辑的单向思维运动，而是逻辑性与非逻辑性相统一的理性思维的整体过程。,直觉和灵感往往是一对孪生姐弟，一般先有直觉，然后导致灵感出现。直觉的特点是快速反应，其可靠性很需要逻辑论证，而灵感是逻辑性与非逻辑性相统一的“豁然开朗”。心理学研究认为女性的直觉思维优于男性。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.4数学方法 即用数学语言表述事物的状态、关系和过程，并加以推导、演算和分析，以形成对问题的解释、判断和预言的方法。,3.5模型方法 是以研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方

9、法的一种特有形式。 模型舍去了原型的一些次要的细节、非本质的联系，以简化和理想化的形式去再现原型的各种复杂结构、功能和联系，是连接理论和应用的桥梁。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.5模型方法 3.5.1数学模型 根据对研究对象所观察到的现象及实践经验，归结成的一套反映其内部因素数量关系的数学公式、逻辑准则和具体算法，用以描述和研究客观现象的运动规律。,其主要特征是“有数”，即用字母、数字及其它数学符号建立起来的等式或不等式，以及图表、图象、框图等描述客观事物的特征及其内在联系的数学结构表达式。如下图：,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.5模型

10、方法 3.5.2物理模型 以实物模型或画图形式，直观的表达认识对象的特征。 其主要特征是“有形”，如下图：,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.5模型方法 3.5.3概念模型 概念是人脑对客观事物的本质属性的反映，是具体事物的抽象化，是思维活动的基本单位。 概念模型是把抽象化的概念之间的复杂联系，用简单直观的形式描述出来。一般借助几何形式来描述。 其主要特征是“有线”,如下图：,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.6系统方法 系统是由相互联系、相互作用的若干部分，以一定的结构组成的，具有特定功能的整体。 系统的特征：层次性、整体性、开放性、动态性 系

11、统分析法 是指明确系统的边界后，把要解决的问题放在整个系统中，对系统要素进行综合分析，通过系统各组分的相互作用，找出解决该问题的方法。 显然系统分析法必须重视系统的四大特征！ 在系统分析中，包括分析系统各组分间定性关系、定量关系、建立系统的数学模型，以及对系统结构的优化、功能整合的分析。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,系统分析法 是指明确系统的边界后，把要解决的问题放在整个系统中，对系统要素进行综合分析，通过系统各组分的相互作用，找出解决该问题的方法。显然系统分析法必须重视系统的四大特征！ 在系统分析中，包括分析系统各组分间定性关系、定量关系、建立系统的数学模型，以及对

12、系统结构的优化、功能整合的分析。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,3.6系统方法 系统分析法的实施：,第一阶段：定性分析划分边界，确定组分及其关系， 分析系统层次,从而明确问题及研究目标等,第二阶段：定量分析确定定量研究的指标，统计并记 录各组分间的数量关系等,第三阶段：模型分析建立系统模型，特别是数学模型 设计并进行模型实验等,第四阶段：系统优化通过模型实验对系统进行评价， 进而优化系统结构，进行系统调控，实 现系统功能的优化。,一、中学生物科学方法体系简介,3、理性思维的科学方法,第一阶段：定性分析划分边界，确定组分及其关系，分析系统层次及其结构,从而明确问题及研究目

13、标等 第二阶段：定量分析确定定量研究的指标，统计并记录各组分间的数量关系等 第三阶段：模型分析建立系统模型，特别是数学模型设计并进行模型实验等 第四阶段：结构优化通过模型实验对系统进行评价，进而优化系统结构，进行系统调控，实现系统功能的优化。,一、中学生物科学方法体系简介,4、科学探究各种科学方法的综合运用,各种科学方法，贯穿在各个模块中，同时不同模块在科学方法教育上又有不同的侧重点。 例如：“分子与细胞”模块侧重观察和实验 “遗传与进化”模块侧重假说-演绎法 “稳态与环境”模块侧重系统分析法。,教材中的各种科学探究活动，更是科学方法的最广泛运用。,一、中学生物科学方法体系简介,4、科学探究各

14、种科学方法的综合运用,观察,疑问,猜测,求证,结果,发现问题,提出问题,作出假设,得出结论,设计实验,实验原理方法,实验材料用具,设计实验步骤,实验结果结论,一、中学生物科学方法体系简介,实验设计科学探究活动的核心和难点,实验设计必需放在整个科学探究活动的系 统中分析,实验活动必须在各种科学方法的背景中才 能完成,实验活动特别需要系统分析的思想,二、国内外中学生物实验研究和实践,1 国内研究,1.1周美珍主编的生物教育学将其分为：演示实验、学生实验和课外实验。 学生实验分为：验证型实验和探索型实验，前者达到巩固和验证已有知识，以及进行实验技能训练；后者将获取新知识、训练基本技能和培养独立探索能

15、力三者统一起来。 课外实验不受课堂45分钟的限制，广开实验途径，学生亲自动手操作，扩大视野和知识面，培养独立工作能力。,1.2叶佩珉和赵占良两位专家的实验分类,探索性 实 验,观 察,判决实验,析因实验,定性实验,定量实验,验证性实验,调 查,模拟探究,提供方法,自我设计,1.3 课程辅助资料一般的实验分类,演示实验,学生实验,技能性实验,探索性实验,验证性实验,：动作技能训练,：获得新知,：检验已知,研究性课题,实验探究,调查研究,文献资料分析,实习活动,二、国内外中学生物实验的研究和实践,2 国外研究,克洛普弗（Klopfer）等30多位学者认为，在中学理科实验室进行的教学活动主要有： 按

16、既定程序的练习、实验操作和验证活动 聆听科学方法的讲座 以个性发展为目标的技能训练(凯勒计划) 多媒体辅助的实验教学 通过实验的发现活动 设计活动 学生参与的研究活动等,他们将上述实验室教学活动的目标概括为：a 获得知识和培养理解能力；b 训练动作技能；c 参与科学探究的过程，包括观察、测量、分析数据、提出问题和解决问题的方法； d 了解科学家的方法；e 培养对科学知识的兴趣和科学态度； f 提高对科学知识及方法的应用能力。 大多数学生参加的实验室教学活动，主要是达到a、c、d、e的目标。,国外学者更注重实验的科学本质和过程， 不太强调实验结果的重要性 ，重视实验条件的提供，不刻意教“方法和程

17、序”,国内学者更注重实验形式和结果！强调预定的程序，注重教“方法”！,授人以渔，不如授人渔场！,授人以鱼，不如授人以渔！,3 实验教学的组织实例,实例1观察DNA和RNA的分布,论题：成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗 透作用 论据： 在高浓度蔗糖溶液作用下，洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离 在清水溶液中，洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离复原,实例2植物细胞质壁分离及复原,论证： 液泡体积变小、紫色加深现象所揭示的事实是什么？ 水分渗出细胞，蔗糖分子不能渗入 假设原生质层为全透性结构，其实验结果将会怎样？ 细胞内外溶液浓度相等，水分进出细胞数量相等，不发生质壁分离 假设原生质层使不透性结构，其

18、实验结果又会怎样？ 水分不能进出细胞，不发生质壁分离,论点： 水分渗出（或渗入）细胞，蔗糖分子而不能进入细胞，说明原生质层具有选择透性； 外液浓度高时，水分渗出细胞，外液浓度低时，水分渗入细胞，表明原生质层两侧存在浓度差，并决定细胞液与外液之间水分子运动方向 结论： 由于成熟的植物细胞具备渗透实验装置的两个基本条件，因此能够与外界溶液发生渗透作用,实例3酵母菌的呼吸方式,探究学习是一种能动的过程。学生既要动手又要动脑，必须给学生充分的时间，让他们进行自主性探究。切忌教师代替学生活动。 重视发挥各个小组的作用，引导他们遵循探究活动的程序开展活动，亲身体验科学探究的过程和接受科学方法的训练。 为使

19、少走弯路和减少误差，探究中提醒学生经常反思和随时修正自己的思路或方法步骤。 在探究活动中师生平等、教学相长，教师为学生探究创造条件，并给予鼓励和帮助。,4.开展实验教学面临的问题,传统教学观念是最大的阻力 实验设备不足对实验教学有暂时的制约性 实验教学资源紧缺及其开发的滞后性 部分教师从事实验教学的经验和能力水平有限，分期分批地培训任务繁重 高考既对中学生物学实验的开展有促进作用，又对其有极大地冲击作用 不能满足中学生物学科竞赛的需要,问题提出： 调查表明，“教师在黑板上讲实验，学生在考卷上做实验”的现象具有普遍性。,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,新课程高考力求考出考生的实验能力！,纸

20、笔测试怎样才能考出学生的实验能力?,1 考理解和熟练考查原理过程及相关技能,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,例1（天津）将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1 min后进行显微观察”的结果图，下列判断错误的是：,A.图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质 B.将视野中的细胞漫润在清水中，原生质体会逐渐复原 C.实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异 D.洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料。,1考理解和熟练考查原理过程及相关技能,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,例2：利用唾液淀粉酶、蔗糖酶、2%淀粉溶液、2%蔗糖溶液，设计实验证明酶具有专一性，其它

21、条件都相同时，无关变量和自变量选择正确的是：,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,专一性：“一种酶只能催化一种或一类物质的化学反应”，反过来是不成立，因为“一种或一类物质的化学反应可以由多种酶来催化”,2 考意外和误差考查实验结果及相关分析,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,例3：（江苏第26题）不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线图,第(4)小题要求分析:在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，除了用血球计数板计数时出现错误以外可能还有的原因有哪些?,学生在实际操作过程中：常会

22、出现酵母菌液是否混合均匀？菌体数量过多或过少？活菌和死菌染色辨别死活等计数上的“烦恼”，是否有非常深刻的体验？,2 考意外和误差考查实验结果及相关分析,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,例4：（江苏第28题）比较不同处理方法(不同浓度的秋水仙素)对洋葱根尖细胞分裂指数的影响。第(6)小题要求分析图中a细胞的形成原因？,学生在实际操作过程中：是否正确观察实验结果是非常重要的！ 秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后,3 考迁移和应用考查实验拓展及相关应用,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,例5：“某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动”为情景，但给了“新鲜的花菜、辣椒和蒜黄

23、”等不同材料，在设问中，不仅有具体操作“缓缓搅拌”的考查，而且第(4)问也是用新试剂来考操作：“氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是： 。然后用体积分数为95的冷酒精溶液使DNA析出。,学生记实验只能记住”规定动作“，必需在实际操作过程中，经过体验过程，才更容易拓展应用,4 考思想和方法考查科学方法及综合能力,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,例6：某研究小组利用发光细菌法对海水重金属进行的生物毒性监测研究 ，研究过程如下： 实验原理:在细菌代谢正常时，发光细菌的发

24、光强度稳定，并可维持较长时间;当重金属影响到发光菌代谢时，发光会立即受到抑制，且抑制程度常与重金属的浓度大小呈正相关。 实验材料:明亮发光杆菌冻干粉、待测海水水样、2%NaCl溶液、3%NaCl溶液、生物毒性测试仪(用于测定细菌发光强度)、试管等。 实验步骤: 1)配制发光菌悬液:将少许明亮发光杆菌冻干粉和0.5 mL 2%NaCl溶液加入5 mL小试管中，摇匀。 2)抑光反应:按照下表配置海水样品稀释液。,例6：某研究小组利用发光细菌法对海水重金属进行的生物毒性监测研究 ，研究过程如下： 实验原理:在细菌代谢正常时，发光细菌的发光强度稳定，并可维持较长时间;当重金属影响到发光菌代谢时，发光会

25、立即受到抑制，且抑制程度常与重金属的浓度大小呈正相关。 实验材料:明亮发光杆菌冻干粉、待测海水水样、2%NaCl溶液、3%NaCl溶液、生物毒性测试仪(用于测定细菌发光强度)、试管等。 实验步骤: 1)配制发光菌悬液:将少许明亮发光杆菌冻干粉和0.5 mL 2%NaCl溶液加入5 mL小试管中，摇匀。 2)抑光反应:按照下表配置海水样品稀释液。,分析回答： （1）1号试管中应加入: NaCl 3%溶液 mL、海水样品 mL、发光菌悬液 mL。 各试管静置15 min后， 。 （2）计算各试管溶液的相对抑光率： T%= （3）若样品海水受到重金属污染，请绘制随海水 浓度变化相对抑光率的变化趋势曲

26、线。,答案：（1） 4.99 ；0； 0.01 （2） (3),同一,群落,小于,相同,雌鹿或雄鹿,【评价】该题基于生态学部分的基础知识，考查学生对种群、群落基本概念的理解，又引入了模拟实验，对实验分析能力和知识的理解层次有更深的要求，有一定的难度。难度在于以“鹿角效应是否存在？”为探究点，采用模型实验的方法，考查模型构建的思想以及学生的实验分析探究能力和对假说演绎法的理解，已经属于“多维的生物学素养”的考查。,三、纸笔测试考查实验能力的“着力点”,4 考思想和方法考查科学方法及综合能力,无关变量控制（除自变量外的其它条件？）,自变量控制 （一个目的一个自变量）,因果关系,找准实验目的（实验假

27、设）,自变量（某实验条件）,因变量（实验结果 或指标）,初步思考：怎么创设？,怎么呈现？,弄清实验原理,分析控制变量,1分组（编号）,1器材用途提示,内容,依据,设计实验步骤,定性实验：一个目的一个变量一组对照,定量实验：一个目的一个等梯度变量的多组对照,观察获取,实验结果（现象记录数据处理等） （实验预期）,分析推理,实验器材,1生物材料 2生化试剂 3器具(容器保温计量记时观察记录等) 4其它,可能 包括,1对照（空白/条件；同步/前后）2单一变量 3等量 4科学性,原则,1.探究性或验证性/观察或鉴定,因变量控制 （怎么检测？有无干扰）,2.定性或定量,选择,2现有实验迁移,3已有步骤提

28、示,4其它信息提示,2自变量条件处理（一个目的一个变量）,3等量条件处理（量等且适宜或最佳,前处理、后处理）,4结果呈现的方法或标准（包括数据的收集整理方式）,结论 （理论性的 直指目的）,四、系统分析法在实验教学中的应用,I,I,5、请你设计实验方案探究引起该植物生长发育不良的原因（土壤缺镁），并预测实验结果和结论。（实验材料和器具自选）,（1）取两株相同，健康生长状况良好的花菜，编号A、B。,（2）将A培养在完全培养液中，将B培养在图示植物的土壤浸出液中，置于相同且适宜的环境中，培养一段时间以后，在B植物培养液中加入适宜浓度的Mg2溶液，在A植物的培养液中加入等量的蒸馏水。,（3）观察A、

29、B植物的生长发育状况。,实验预期和结论：,B植物一直正常， A植物长势先差后正常，说明植物缺镁导致生长发育不良（缺绿）, B植物一直正常， A植物长势先后都较差，说明植物不是缺镁导致生长发育不良（缺绿）,镁是植物（合成叶绿素）必需的元素，缺镁植物生长发育不良,实验原理：,例：逆境是指对植物产生伤害的环境。植物对逆境的抵抗能力受遗传因素和外界因素的影响。植物对逆境的抗性强，则其电导率低；反之，电导率就高。（电导率可用装置测出）。有人认为脱落酸可提高植物对逆境的抵抗力。请设计一实验探究脱落酸对植物抗逆性的影响。 材料用品：生长状态良好且一致的黄瓜幼苗10株、适宜浓度的脱落酸、电导率测定装置、完全培

30、养溶液、蒸馏水。 (1)实验假设：_ （2）实验中的自变量是_ ； 因变量_ （3）实验原理_ _,脱落酸可以提高植物对逆境的抵抗力,脱落酸,电导率高低（植物对逆境的抵抗力的指标）,植物对逆境的抗性强，则其电导率低；反之，电导率就高。,实验过程中可以变化的因素称为变量。 其中人为改变的变量称为自变量，又称实验变量，遵循单一变量原则 随自变量的变化而变化的变量称为因变量，又称反应变量，遵循可检测性原则 除自变量和因变量外，对实验结果造成影响的变量都称为无关变量。即对实验目的“无关”，但明显影响实验结果。,20世纪30年代 美国科学家 鲁宾和卡门,小球藻悬液,结论:光合作用释放的氧全部来自水,试一

31、试,实验设计应遵循的基本原则,(一)对照性原则 (二)单一变量性原则 (三)等量性原则 (四)科学性原则,实验组,空白对照,甲状腺激素饲喂,(一)对照性原则,甲状腺抑制剂饲喂,条件对照,条件对照：创设单一变量有困难时，可增加条件进行对照，排除干扰。,（条件对照：黑暗） 给对照组部分实验因素，保证除了要 研究的变量不同外其他条件完全相同,(一)对照性原则,对照的作用,逻辑推导,校正误差,必要性推导求异,非必要性推导求同,排除干扰,对照与对比：,对照是实验思想、是基本原则；对比是技术处理，是对综合分析的支持,例：生物兴趣小组为探究雄激素与动物性行为的关系，用尚未发育成熟的仔公鸡为材料，进行了摘除睾

32、丸实验，发现阉割的仔公鸡长大后，不出现啼鸣、鸡冠不发育和无求偶行为，因此得出雄激素能促进和维持公鸡第二性征和求偶行为的结论。科学工作者认为该实验有不严谨之处，请给予补充 。,缺乏自身对照；应在仔公鸡出现上述性状后，饲喂含雄性激素的饲料，如恢复公鸡的第二性征和求偶行为,（二）单一变量原则,即单一自变量： 实验往往受多个因素影响，一般先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。这是一种研究问题的常用的科学实验方法。,例：为探究温度对膜透性的影响，取质量和形态相同的两块马铃薯进行对照实验，所得到的结果如下：,(1)本实验的自变量是 。,温度,1771年 英国

33、科学家 普里斯特利,结论：植物可以更新空气,1864年 德国科学家 萨克斯,结论：绿色叶片在光合作用中产生了淀粉,暗处理几小时,叶片一半曝光， 一半遮光,一段时间后,用碘蒸气处理,（三）等量性原则,实验中要做到“单一变量” ，还应注意等量性原则 即无关变量相等,生物材料要相同,实验器具要相同,实验试剂要相同,处理方法要相同,例3：酶是生物催化剂，其催化效率受温度、酸碱度和某些化合物的影响。请设计一个实验来探究NaCl对唾液淀粉酶催化效率的影响。 实验材料用具： 实验步骤： 结果预测及结论：,1、取两支相同的洁净的试管，分别标记为甲、乙。,淀粉糊、蒸馏水、碘液、稀释的唾液、适宜浓度的NaCl溶液

34、、试管、量筒、滴管等。,1、如果甲试管褪色较快，说明NaCl对唾液淀粉酶催化效率有促进作用。 2、如果乙试管褪色较快，说明NaCl对唾液淀粉酶催化效率有抑制作用。 3、如果甲乙褪色时间相同，说明NaCl对唾液淀粉酶催化效率无影响。,4、观察哪只试管里蓝色较快褪去。,2、分别加入等量的淀粉糊。然后甲中加入适量的NaCl溶液，乙中加入等量的蒸馏水。,3、同时向两只试管加入等量的稀释的唾液。,并各加入一滴碘液。,(四)科学性原则,实验原理的科学性 实验材料选择的科学性实验方法的科学性 实验结果处理的科学性,实验原理的科学性,实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须

35、是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。实验原理有时来自题干，有时来自课本中的原理,例1：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固;草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题 （一）实验材料和用具 （1）家兔；（2）生理盐水；（3）酒精棉； （4）适宜浓度草酸钾溶液（5）适宜浓度氯化钙溶液；（6）试管、注射器（针管、针头） （二）实验步骤和实验结果 .,本实验的原理是 。,例1：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固;草

36、酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题 （一）实验材料和用具 （1）家兔；（2）生理盐水；（3）酒精棉； （4）适宜浓度草酸钾溶液（5）适宜浓度氯化钙溶液；（6）试管、注射器（针管、针头） （二）实验步骤和实验结果 ., 实验材料选择的科学性,根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一,例2、“还原性糖鉴定实验”中以 为实验材料,“细胞质壁分离与复原”实验中以 为实验材料,植物细胞有丝分裂观察以 为实验材料,叶绿体色素提取与

37、分离以 为实验材料,实验方法的科学性,实验结果处理的科学性,简明、准确组织语言文字,2、实验步骤分步描述并编号（一般不宜连续描述）,3、难以准确量化描述的，尽可能用“定性”语言表达,1、实验组别编号描述,如：凡实验中涉及两组或两组以上，所用器材需用1、2、3或A、B、C或甲、乙、丙等编号便于区分。,如：第一步。 第二步。 ,如：1、。 2、。 ,如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、 “一定量的”等。,4、叙述要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，,如：“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不要说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。,5、注意避免“词不达意”。,

38、如图二，有些学生描述为“分别在甲、乙两试管中加入A、B物质”；有同学认为应描述为“在甲乙两支试管中分别加入A、B物质”或“在甲试管中加入A物质，乙试管中加入B物质。”你的意见呢？,如图二，有些学生描述为“分别在甲、乙两试管中加入A、B物质”；有同学认为应描述为“在甲乙两支试管中分别加入A、B物质”或“在甲试管中加入A物质，乙试管中加入B物质。”你的意见呢？,四、实验设计与分析题型剖析,例1、在相同环境条件分别种植大麦与狗尾草，它们能生长良好，把二者的种子混匀后播种，大麦正常生长，狗尾草生长明显受到抑制（矮小）。请完成以下问题。 （1）大麦和狗尾草之间形成_关系。 （2）人们设想可能是大麦根部分

39、泌物会抑制狗尾草的生长，为验证这一设想，研究性学习小组的同学用完全培养液（甲）、培养过大麦的营养液（乙）、蒸馏水做了如下实验，请你把以下步骤补充完整： 第一步：将长势相同的狗尾草幼苗分为A、B两组； 第二步：把A、B两组幼苗分别置于甲液中培养，两组均通入空气，温度、光照等条件均适宜，培养一段时间； 第三步：_。 现象和结论：_。,1、补充完善型,竞争,（2）人们设想可能是大麦根部分泌物会抑制狗尾草的生长，为验证这一设想，研究性学习小组的同学用完全培养液（甲）、培养过大麦的营养液（乙）、蒸馏水做了如下实验，请你把以下步骤补充完整： 第一步：将长势相同的狗尾草幼苗分为A、B两组； 第二步：把A、B

40、两组幼苗分别置于甲液中培养，两组均通入空气，温度、光照等条件均适宜，培养一段时间； 第三步：_。 现象和结论：_。,A组加入少量的蒸馏水，B组中加入培养过大麦的营养液（乙），两组均通入空气，置于相同条件下培养、观察。,如果A、B两组长势基本相同，说明大麦根部的分泌物不会抑制狗尾草的生长； 如果B组的长势不如A组，则说明大麦根部的分泌物会抑制狗尾草的生长。,此类题型的特点是： 题干的内容是解题的关键，要认真认真阅读，理解其本质。 对于提示的实验过程、实验步骤要认真分析，理解其设计思想，以及与需要补充的实验步骤的因果关系，然后按照其实验思想去补充和完善。,例：某同学由“高温能影响酶的活性”联想到“

41、高温如何影响甲状腺激素的活性？”为探索这一问题，他做了一个实验。在下述的实验步骤（1）（2）（3）中各有一处错误或不妥之处，请改正。 实验步骤： （1）取三只相同的洁净玻璃缸编号为A、B、C，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。 （2）取发育情况不同的15只蝌蚪，分成三等份分别放入A、B、C玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。 （3）每天同时向A、B、C三只缸中分别投入普通饲料、甲状腺激素制剂拌匀的饲料、用沸水处理1小时的甲状腺激素制剂拌匀的饲料。 （4）过一段时间后比较蝌蚪的发育状况。,2、改正评价型,例：某同学由“高温能影响酶的活性”联想到“高温如何影响甲状腺激素的活性？”为

42、探索这一问题，他做了一个实验。在下述的实验步骤（1）（2）（3）中各有一处错误或不妥之处，请改正。 实验步骤： （1）取三只相同的洁净玻璃缸编号为A、B、C，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。 （2）取发育情况不同的15只蝌蚪，分成三等份分别放入A、B、C玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。 （3）每天同时向A、B、C三只缸中分别投入普通饲料、甲状腺激素制剂拌匀的饲料、用沸水处理1小时的甲状腺激素制剂拌匀的饲料。 （4）过一段时间后比较蝌蚪的发育状况。,答案：（1）蒸馏水、河水、自来水均改为河水 （2）“发育状况不同”改为“发育状况相同”。 （3）投入后加“等量的”三个字。,在

43、做该类题时应注意： 有无对照实验（是否合理） 是否遵循单一变量原则 步骤的顺序是否合理、完整 仪器、试剂的使用是否合理 实验结果的检测是否合理,为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：,该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。,(1)中暗室内用“红色安全灯”是错误的， 应改为绿色安全灯 (2)中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉； (3)未设对照。对照的作法是：a装置同题干中的步骤，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c重复题

44、干中的步骤、。d重复改正后的题干中的步骤。,3、分析说明型,例1、为验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下： 将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。 A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力、活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。 该实验方案可说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答： (1)该实验原理是_ (2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因_ (3) 胰岛素在血糖平衡调节中的作用是_,3、分析说明型,例1、为验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设

45、计实验。某同学的实验方案如下： (1)该实验原理是： 胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体活动减少，甚至出现昏迷等低血糖症状。 (2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因 注射胰岛素溶液后，血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少，导致能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状。 (3) 胰岛素在血糖平衡调节中的作用是 胰岛素可使组织细胞对血糖的利用增加，同时使血糖来源减少，从而使血糖含量减少。,该类题型是根据题目提供的实验方案，首先要认真阅读题目，准确理解实验设计思路，获取其中有用的信息，并对获取的信息进行综合分析与加工，然后用准确的

46、生物学语言进行作答。,例：为研究生长素类似物2，4 D对某植物插条生根的影响，一实验小组按下表进行了实验：,请分析回答： （1）本实验的原理是： （2）E组实验配制的2，4 D溶液浓度是 。 （3）设置A组实验的目的是 。,（4）实验结果说明： 。 （5）该实验进一步探究2，4 D 促进该植物插条生根的最适浓度，请简要写出实验的主要思路：,（1）生长素（类似物）能促进扦插的枝生根，且具有两重性 （2）800mg/L （3）对照 （4）2，4 D浓度与插条生根数有关（浓度为400mg/L、600mg/L较适宜生根等等） （5）在400600mg/L浓度之间将实验组浓度梯度细化,按上述步骤操作。,例：逆境是指对植物产生伤害的环境。植物对逆境的抵抗能力受遗传因素和外界因素的影响。植物对逆境的抗性强，则其电导率低；反之，电导率就高。（电导率可用装置测出）。有人认为脱落酸可提高植物对逆境的抵抗力。请设计一实验探究脱落酸对植物抗逆性的影响。 材料用品：生长状态良好且一致的黄瓜幼苗10株、适宜浓度的脱落酸、电导率测定装置、完全培养溶液、蒸馏水。 实验步骤： 第一步：将10株黄瓜幼苗平均分成甲、乙两组 第二步：_； 第三步：_； 第四步：_。 预期结果及结论：_