專題七 實驗-實習(xí)-探究性學(xué)習(xí).doc

版權(quán)所有轉(zhuǎn)載必究專題七 實驗、實習(xí)與探究性學(xué)習(xí) （實驗-實習(xí)和探究性學(xué)習(xí)）一、學(xué)習(xí)2009年考試大綱 攻占“實驗、實習(xí)與探究性學(xué)習(xí)”復(fù)習(xí)和應(yīng)考的制高點(diǎn)（一）實驗、實習(xí)與探究性學(xué)習(xí)能力是高考“考試大綱”要求學(xué)生掌握的一項基本能力。具體要求包括如下四點(diǎn)：1能獨(dú)立完成“生物知識內(nèi)容表”（見下表）所列實驗。包括理解實驗?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進(jìn)行綜合的運(yùn)用。 2具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理。 3具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力。包括確認(rèn)變量、作出假設(shè)和預(yù)期、設(shè)計可行的研究方案、處理和解釋數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)作出合理的判斷等。 4能對一些簡單的實驗方案作出恰當(dāng)?shù)脑u價和修改。 （二）熟練掌握17個“考試大綱”要求的生物知識內(nèi)容表中所列的教材實驗類別序號生物知識內(nèi)容實驗實習(xí)探究成分分離鑒定01（1）生物組織中還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)的鑒定02（6）葉綠體中色素的提取和分離03（9）DNA的粗提取與鑒定顯微觀察04（2）高倍顯微鏡的使用和觀察葉綠體05（2）細(xì)胞質(zhì)流動的觀察06（3）觀察植物細(xì)胞的有絲分裂07（7）觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原探究實驗類（探究設(shè)計）08（4）比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率09（5）探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用10（選修1）溫度對酶活性的影響11（8）植物向性運(yùn)動的實驗設(shè)計和觀察12（研究性課題）設(shè)計實驗觀察生長素或生長素類似物對植物生長發(fā)育的影響13（實習(xí)4）設(shè)計制作小生態(tài)瓶，觀察生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性14（12）觀察SO2對植物的影響調(diào)查信息處理15（研究性課題）調(diào)查人群中的遺傳病16（實習(xí)3）種群密度的取樣調(diào)查17（研究性課題）調(diào)查環(huán)境污染對生物的影響（三）應(yīng)考復(fù)習(xí)策略1對教材所列實驗復(fù)習(xí)時，應(yīng)先將它們進(jìn)行分類，然后按類別形成知識體系，通過重溫各個實驗的性質(zhì)、特點(diǎn)、實驗方法、注意事項，明確與相應(yīng)知識的關(guān)系，理解其實驗原理，著重對實驗方法進(jìn)行復(fù)習(xí)，實驗方法包括以下內(nèi)容：觀察、調(diào)查、材料的培養(yǎng)及取材、對實驗過程中條件的控制、整理分析等。2對教材中的實驗進(jìn)行改編后的拓展實驗的實驗結(jié)果或?qū)嶒炚`差分析：拓展實驗是在常規(guī)實驗基礎(chǔ)上，利用常規(guī)實驗所包含的原理、思想、方法，利用新材料、借助新情境進(jìn)行創(chuàng)新實驗設(shè)計、解決、探索新問題。3對完整的拓展實驗和實驗過程進(jìn)行分析、糾錯：是否有違科學(xué)性原則，出現(xiàn)科學(xué)性錯誤；是否有遺漏的實驗步驟，如對照實驗等；是否有因思維不嚴(yán)密而出現(xiàn)的步驟顛倒、混亂；是否有違實驗?zāi)康暮蛯嶒炘淼姆椒ㄐ藻e誤等等。然后才能正確的分析以及對錯誤的步驟作出判斷，并能說明其理由。4對不完整的實驗進(jìn)行補(bǔ)充的實驗設(shè)計：實驗器材的選擇，實驗中材料用具的選擇是很重要的，要根據(jù)實驗所提出的問題和要求以及已設(shè)計的實驗步驟，聯(lián)系命題者所提供的器材，準(zhǔn)確判斷和選取實驗所需的用具及材料。實驗條件的一致性和可重復(fù)性，在實驗中除要設(shè)計的變量外，其他條件都要一致，并且一個實驗不能只看一次的結(jié)果必須有足夠的實驗次數(shù)，才能判斷出實驗結(jié)果的可靠性?？茖W(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，主要指實驗設(shè)計必須有充分的科學(xué)依據(jù)，在某些實驗中要有對照實驗。準(zhǔn)確地預(yù)測或表述結(jié)果，全面地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。5根據(jù)給定的條件、器材、藥品和實驗?zāi)康牡膶嶒炘O(shè)計：弄清題意，明確題目要求達(dá)到的目的；分析實驗原理找出實驗所涉及的課本知識和相關(guān)學(xué)科的知識，并把它們聯(lián)系起來；確定給定的實驗器材在實驗中的作用，根據(jù)題目要求，決定各器材的取舍，有的可能全用，有的可能選用；合理設(shè)計實驗步驟，各實驗步驟間要有科學(xué)性、合理性和連貫性，在有多種實驗方案的情況下，應(yīng)選取最佳實驗方案；實驗結(jié)果的預(yù)測和分析。根據(jù)實驗原理和實驗方法，預(yù)期應(yīng)達(dá)到的目的，在有幾種可能的結(jié)果情況下，應(yīng)逐一分析、說明理由。其實驗設(shè)計的一般思路可概括為：明確實驗?zāi)康呐鍖嶒灥脑砑跋嚓P(guān)的知識點(diǎn)確立完成實驗的關(guān)鍵條件考慮每一材料用具的可能的作用設(shè)計實驗方案(實驗步驟或?qū)嶒炑b置圖；觀察記錄實驗結(jié)果；分析討論，得出結(jié)論)。二、建構(gòu) “實驗、實習(xí)與探究性學(xué)習(xí)”的基本理論 掌握實驗設(shè)計的一般原則和方法（一）實驗設(shè)計的基本內(nèi)容1實驗名稱 是關(guān)于一個什么內(nèi)容的實驗。2實驗?zāi)康?要探究或者驗證的某一事實。3實驗原理 進(jìn)行實驗依據(jù)的科學(xué)道理。4實驗對象 進(jìn)行實驗的主要對象。5實驗條件 根據(jù)實驗原理確定儀器和設(shè)備；要細(xì)心思考實驗的全過程。6實驗方法與步驟 實驗采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步驟都必須是科學(xué)的；能急時對儀器、步驟進(jìn)行有效矯正。7實驗測量與記錄 對實驗過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測量手段與準(zhǔn)確客觀的記錄。8 實驗結(jié)果預(yù)測及分析 能夠預(yù)測可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果并分析導(dǎo)致的原因。9 實驗結(jié)論 對實驗結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個科學(xué)的結(jié)論。（二）理科實驗設(shè)計的原則1對照性原則科學(xué)、合理的設(shè)置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結(jié)論更有說服力，包括3類：空白對照/相互對照/自身對照/條件對照。具備可重復(fù)性。2等量性原則每次實驗所加試劑的量要相等。3單因子變量的原則。4平行重復(fù)性原則。5控制與平衡控制原則單組實驗法/等組實驗法/輪組實驗法。（三）理科實驗設(shè)計的4個提示1科學(xué)性：這是實驗方案設(shè)計的首要原則（原理、操作、程序、方法正確）。2安全性：盡量避免危險性操作（如果必須使用，要注明，防止環(huán)境污染和人身傷害）。3可行性：實驗設(shè)計應(yīng)切實可行，所選取藥品、儀器、設(shè)備在中學(xué)現(xiàn)有實驗室內(nèi)能夠完成。4簡約性：實驗方案盡可能簡易方便（用藥少/步驟少/時間短）?？傊碚_，效果明顯，裝置簡單，操作安全（其它正確步驟多一步要扣分）（四）實驗設(shè)計的基本思路1明確實驗?zāi)康摹嶒炘砑皩嶒炓蟮幕緱l件；2精心策劃實驗方法、嚴(yán)格設(shè)計實驗過程、合理設(shè)置對照或變量，并引入科學(xué)的測量方法；3能夠做到有效預(yù)測實驗結(jié)果、科學(xué)描述實驗結(jié)果，并得出科學(xué)的實驗結(jié)論。（五）實驗設(shè)計與復(fù)習(xí)應(yīng)注意的6個問題1在掌握實驗?zāi)康摹⒃淼幕A(chǔ)上確定實驗方法。2嚴(yán)格遵循實驗設(shè)計的基本原則，準(zhǔn)確設(shè)置對照或變量。3注意實驗程序的科學(xué)性、合理性。4對實驗現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確的觀察、測量、記錄。5能夠預(yù)測可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果及其導(dǎo)致原因，并能夠得出科學(xué)的實驗結(jié)論。6多分析實驗設(shè)計的實例。（六）確定實驗方法為了能夠迅速確定實驗方法，現(xiàn)將與中學(xué)實驗有關(guān)的一些最常見的經(jīng)典的實驗方法匯總?cè)缦拢?化學(xué)物質(zhì)的檢測方法淀粉：碘液；還原糖：斐林試劑、班氏試劑；C02：Ca(HO)2溶液或酸堿指示劑；乳酸：pH試紙；O2：余燼復(fù)燃；青霉素：原核生物細(xì)胞壁；蛋白質(zhì)：雙縮脲試劑；染色體：龍膽紫溶液、醋酸洋紅液；DNA：二苯胺試劑；脂肪：蘇丹或蘇丹染液。2實驗結(jié)果的顯示方法光合速率：02釋放量或CO2吸收量或淀粉產(chǎn)生量；呼吸速率：02 吸收量或CO2釋放量或淀粉減少量；原子途徑：放射性同位素示蹤法；細(xì)胞液濃度大?。嘿|(zhì)壁分離；細(xì)胞是否死亡：質(zhì)壁分離、細(xì)胞質(zhì)流動；甲狀腺激素作用：動物耗氧量，發(fā)育速度等；生長激素作用：生長速度(體重變化，身高變化)；胰島素的作用：動物活動狀態(tài)；菌量：菌落數(shù)或亞甲基藍(lán)溶液褪色程度；大腸桿菌：“伊紅-美藍(lán)”瓊脂培養(yǎng)基。3實驗條件的控制方法增加水中氧氣：泵入空氣或吹氣或放入綠色植物；減少水中氧氣：容器密封或油膜覆蓋或用涼開水；除去容器中的CO2：NaOH溶液；除去葉片中原有淀粉：置于黑暗環(huán)境中；除去葉片中葉綠素：酒精沸水浴加熱；除去光合作用對細(xì)胞呼吸的干擾：給植株遮光；如何得到單色光：棱鏡色散或彩色薄膜濾光；血液抗凝：加入檸檬酸鈉；線粒體提取：細(xì)胞勻漿離心；骨的脫鈣：鹽酸溶液；滅菌方法：微生物培養(yǎng)的關(guān)鍵在于滅菌，對不同材料，滅菌方法不同：培養(yǎng)基用高壓蒸氣滅菌；接種環(huán)用火焰灼燒滅菌；雙手用肥皂洗凈，擦干后用75酒精消毒；整個接種過程都在實驗室無菌區(qū)進(jìn)行。4實驗中控制溫度的方法還原糖鑒定：沸水浴加熱；酶促反應(yīng)：水浴保溫；用酒精溶解葉中的葉綠素：酒精要隔水加熱；DNA的鑒定：水浴煮沸加熱；細(xì)胞和組織培養(yǎng)以及微生物培養(yǎng)：恒溫培養(yǎng)。（七）中學(xué)生物實驗中包含的基本技術(shù)1玻片標(biāo)本的制作（一般制作的是臨時裝片）壓片法(如洋蔥根尖細(xì)胞的有絲分裂)。壓片的一般過程是：取材固定解離(對不易分散的材料用HCl處理)漂洗染色壓片觀察。裝片法(如高倍鏡下觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)的流動)。其過程是：將材料在載玻片水滴中展平一放蓋玻片時應(yīng)從一側(cè)慢慢蓋在水滴上，防止氣泡產(chǎn)生一染色或改變?nèi)芤簼舛葧r，從一側(cè)滴染色液或溶液，在另一側(cè)用吸水紙吸引。2顯微鏡使用的基本技術(shù)（包括低倍鏡和高倍鏡的使用技術(shù)）使用低倍鏡時應(yīng)注意正確對光和焦距的調(diào)節(jié)(粗、細(xì)準(zhǔn)焦螺旋的調(diào)節(jié))。高倍鏡的使用方法包括：低倍鏡下找到物像并移至視野中央；轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器，使高倍物鏡正對通光孔；調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋至物像清晰。紙層析技術(shù)(如葉綠體中色素的提取和分離)：制樣液；制備濾紙條；點(diǎn)樣液；層析，觀察實驗結(jié)果。比色法(如生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的鑒定)：是利用生物組織中的有機(jī)物與某些化學(xué)試劑相互作用，能產(chǎn)生顏色反應(yīng)的原理，可以根據(jù)顏色反應(yīng)鑒定生物組織中某些有機(jī)物的存在。恒溫技術(shù)(如探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用)：條件：水浴、恒溫；用途：此項技術(shù)主要用于酶的催化反應(yīng)或細(xì)菌的培養(yǎng)等。20090318研磨、過濾技術(shù)(如葉綠體中色素的提取與分離)：研磨過程中加入SiO2是為了研磨充分，色素提取時加CaCO3是為了避免色素被破壞。其原因是葉綠體基質(zhì)呈弱堿性，細(xì)胞液呈弱酸性，加入CaCO3是為了讓弱堿性的CaCO3中和細(xì)胞液的弱酸性，使色素分子在葉綠體破裂后仍處于弱堿性環(huán)境中，使色素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)維持穩(wěn)定。三、教學(xué)大綱規(guī)定部分實驗歸納分析（一）觀察類實驗1在此類實驗中常綜合運(yùn)用顯微觀察技術(shù)、染色技術(shù)、玻片標(biāo)本制作技術(shù)等。歸類如下：實驗名稱觀察方式觀察對象顯微鏡玻片標(biāo)本染色劑生物材料觀察葉綠體原色觀察葉綠體高倍臨時裝片無菠菜葉觀察細(xì)胞質(zhì)流動細(xì)胞質(zhì)(以葉綠體作參照)高倍臨時裝片無黑藻嫩葉觀察質(zhì)壁分離與復(fù)原紫色大液泡高倍臨時裝片無洋蔥表皮觀察有絲分裂染色觀察染色體高倍臨時裝片龍膽紫(醋酸洋紅)洋蔥根尖脂肪的鑒定脂肪高倍切片臨時裝片蘇丹或蘇丹染液花生種子2觀察類實驗應(yīng)注意的問題（1）注意取材：根據(jù)觀察對象采用合適的材料，如觀察有絲分裂應(yīng)選取根尖分生區(qū)細(xì)胞；觀察質(zhì)壁分離與復(fù)原應(yīng)選取成熟的植物細(xì)胞等。（2）注意材料處理：根據(jù)不同材料，不同的觀察對象，做不同的材料處理，如浸泡、染色、解離、保持生活狀態(tài)等。（3）注意制片方法：顯微觀察實驗要用裝片，不同材料用不同的制片方法。裝片法(把整個實驗材料制成裝片。如用葫蘆蘚觀察葉綠體)，切片法(把材料切成薄片，以便觀察。如脂肪鑒定)，壓片法(把材料壓碎成一薄層，以便觀察如觀察根尖有絲分裂)。（4）注意光學(xué)顯微鏡的使用方法。（二）鑒別類實驗1在此類實驗中，常利用某種試劑對生物體或細(xì)胞中成分進(jìn)行鑒別，針對不同的鑒別對象，采用不同的試劑，歸類如下：實驗名稱鑒定對象試劑顏色水浴加熱生物材料生物組織中糖類的鑒定淀粉碘液藍(lán)色無脫色的葉片還原糖斐林試劑(or班氏試劑)磚紅色需要含糖量高的白色或近白色的植物組織、尿液、血漿蛋白質(zhì)的鑒定蛋白質(zhì)雙縮脲試劑紫色無豆?jié){、牛奶、雞蛋清、蛋白質(zhì)類酶DNA粗提取與鑒定DNA二苯胺試劑藍(lán)色需要雞血細(xì)胞甲基綠藍(lán)綠色無蘿卜貯藏根組織細(xì)胞2鑒別類實驗應(yīng)注意的問題（1）實驗結(jié)論常根據(jù)特定的顏色反應(yīng)來確定。（2）有些可不設(shè)立對照實驗，若需設(shè)立。應(yīng)增設(shè)一組，加入已知的待檢測物質(zhì)，如驗證唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)，對照組可加入稀釋的雞蛋清。 （3）注意選擇合適的試劑，并注意試劑使用的特殊要求，如加熱等。（三）實習(xí)和研究性課題此類實驗常通過調(diào)查法。調(diào)查法中常使用統(tǒng)計技術(shù)和測量技術(shù)。實習(xí)、研究性課題調(diào)查對象統(tǒng)汁方法計算公式種群密度的取樣調(diào)查動物標(biāo)志重捕法個體總數(shù)（N）/初次捕獲個體數(shù)再次捕獲個體數(shù)/重捕的標(biāo)志個體數(shù)植物樣方法 所有樣方內(nèi)個體總數(shù)/樣方的總面積調(diào)查人群中遺傳病人類某種遺傳病匯總法發(fā)病率患病人數(shù)/被調(diào)查人數(shù)調(diào)查環(huán)境污染對生物的影響環(huán)境污染程度匯總法污染程度污染區(qū)域/被調(diào)查區(qū)域（四）“探究性”和“驗證性”實驗此類實驗需要對某些生物學(xué)現(xiàn)象作出合理化的假設(shè)并通過設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。如教材中“比較過氧化氫酶與Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”、“溫度對酶活性的影響”、“植物向性運(yùn)動的實驗設(shè)計與觀察”等。這類實驗要求高，開放性強(qiáng)。設(shè)計探究和驗證性實驗要注意的問題：1一定要設(shè)置對照。2遵循實驗設(shè)計的單一變量原則。3注意實驗操作步驟的前后順序要有邏輯性(前因后果)，步步有理，環(huán)環(huán)相扣，各步驟要嚴(yán)密、完整。4注意確定實驗用具與試劑及需要控制的實驗條件。5注意實驗結(jié)果的觀察、記錄、分析和結(jié)論，確定對實驗結(jié)果的觀察內(nèi)容和合適的觀察方法，最后對結(jié)果作出科學(xué)的解釋并得出正確的結(jié)論。四、教材中的部分經(jīng)典實驗與高考試題分析章節(jié)內(nèi)容經(jīng)典實驗(部分)相關(guān)高考試題新陳代謝酶的發(fā)現(xiàn)1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭札尼證明胃液具有消化作用的實驗。2001年廣東卷以普利斯特利和薩克斯的實驗為素材考查了“驗證CO2是光合作用合成有機(jī)物必需的原料”的實驗設(shè)計與評價。光合作用的發(fā)現(xiàn)1771年。英國科學(xué)家普利斯特利發(fā)現(xiàn)植物可以更新空氣的實驗；1864年，德國科學(xué)家薩克斯證明光合作用產(chǎn)生淀粉的實驗；l880年，美國科學(xué)家恩格爾曼證明葉綠體是光合作用場所的實驗；20世紀(jì)30年代，美國科學(xué)家魯賓和卡門證明光合作用釋放的O2全部來自水的實驗。生命活動調(diào)節(jié)生長素的發(fā)現(xiàn)1880年，達(dá)爾文研究向光性的實驗；1928年，荷蘭科學(xué)家溫特證明胚芽鞘尖端產(chǎn)生了生長素的實驗。2001年全國理綜卷以溫特的實驗為素材考查了“證明生長素在植物體內(nèi)從形態(tài)學(xué)上端向形態(tài)學(xué)下端運(yùn)輸”的實驗分析與設(shè)計。性激素的功能摘除和相互移植公雞和母雞生殖腺證明性激素功能的實驗。遺傳變異證明DNA是遺傳物質(zhì)格里菲思、艾弗里的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗；噬菌體侵染細(xì)菌的實驗2004年全國卷以選擇題形式考查了肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗；2003年上海卷以簡答題形式考查了孟德爾的豌豆雜交試驗。遺傳規(guī)律的發(fā)現(xiàn)孟德爾的豌豆雜交試驗生物環(huán)境能量流動的特點(diǎn)美國生態(tài)學(xué)家林德曼對生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析方法。1999年上海卷以簡答題形式考查了“湖泊生態(tài)系統(tǒng)能量流動的定量分析圖解”。生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性“生物圈號”實驗。細(xì)胞生物工程生物膜功能聯(lián)系科學(xué)家在研究分泌蛋白的合成和分泌時用同位素標(biāo)記亮氨酸的實驗。2003年上海卷以實驗設(shè)計題形式考查了雜交瘤細(xì)胞的篩選。單抗制備雜交瘤細(xì)胞的篩選實驗。五、以教材知識為背景的實驗設(shè)計題材歸納總結(jié)背景知識實驗設(shè)計題材構(gòu)成細(xì)胞的化合物用干燥和潮濕水稻種子設(shè)計實驗：探究細(xì)胞內(nèi)自由水的含量與代謝強(qiáng)度的關(guān)系；探究Ca2+與維持蛙心跳動的關(guān)系；鑒定唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)。細(xì)胞膜、細(xì)胞分裂、細(xì)胞分化用熒光染料探究細(xì)胞膜的流動性；用紅色花瓣、鹽酸、清水等材料探究細(xì)胞膜的選擇透過性；探究細(xì)胞分裂素促進(jìn)植物細(xì)胞有絲分裂的作用；探究煤焦油引起細(xì)胞癌變ATP、光合作用、水分代謝、礦質(zhì)營養(yǎng)、細(xì)胞呼吸探究螢火蟲發(fā)光與ATP的關(guān)系；探究溫度對光合作用強(qiáng)度的影響；探究光照強(qiáng)度、溫度、空氣濕度等對蒸騰作用的影響；探究溶液濃度與植物細(xì)胞滲透作用的關(guān)系；探究礦質(zhì)元素與植物元素缺乏癥的關(guān)系；探究影響酵母菌發(fā)酵速度的因素激素調(diào)節(jié)探究生長素與細(xì)胞分裂素在植物組織培養(yǎng)中的作用；探究胰島素與尿糖的關(guān)系植物個體發(fā)育探究影響種子萌發(fā)的環(huán)境條件染色體變異探究藥物對人體細(xì)胞的毒副作用現(xiàn)代生物進(jìn)化理論利用長翅果蠅與殘翅果蠅探究覓食環(huán)境對果蠅類型的自然選擇種內(nèi)斗爭利用油菜或蝌蚪探究影響種群密度的因素六、探究性實驗和驗證性實驗的區(qū)別（一）概念1探究性實驗：指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗：探索、分析、研究得出