2019-2020年高中生物 实验及设计基础学案 人教新课标版必修3.doc

2019-2020年高中生物 实验及设计基础学案 人教新课标版必修3生物是一门以实验为基础的学科，因此对实验的重视和复习是高考复习中重要的一环。从近几年生物高考试题分析看，对实验能力进行考查是重点，它的导向功能在这里得到了充分的体现，从知识内容看，试题涉及生物学基本原理、概念、解剖和生理知识、实验目的、材料、操作方法和步骤，对实验现象的观察分析、实验设计和结果的预测等多方面；从认识水平看，包括了解、理解、综合运用等层次。高考生物学实验题的设计思路是：从多角度考查学生的生物学实验能力，理解所学实验的实验内容，包括实验原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能；具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释和分析；理解探索性实验的一般方法；能够制订课题研究的初步计划。尤其是能根据命题意图设计出科学、合理、严谨、简单的实验方案，并能对实验现象和结果进行解释和分析；能够制订并评价课题研究的初步计划。实验能力是“教学大纲”要求学生掌握的一项基本能力。就是能使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并对结果进行解释和分析。此能力要求包括两方面的内容：一是能够设计简单的实验，验证简单的生物学事实；二是能对实验现象、实验结果作出正确的解释和分析。实验能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力（设计和完成实验的能力）。此能力要求也包括两方面的内容：一是独立实验的能力（大纲归定学生实验和教师演示实验），即理解实验原理、目的、要求、材料、用具；掌握实验的步骤、控制实验条件、使用有关仪器、安全问题处理；观察现象、分析数据、得出结论；常规实验非常规做法。二是能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处相关的实验问题。一实验设计的基本内容（1） 实验名称 是关于一个什么内容的实验。（2） 实验目的 要探究或者验证的某一事实。（3） 实验原理 进行实验依据的科学道理。（4） 实验对象 进行实验的主要对象。（5） 实验条件 根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。（6） 实验方法与步骤 采用的方法及最佳操作程序。每一步必须是科学的；能及时对仪器、步骤进行有效矫正。（7） 实验测量与记录 对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。（8）实验结果预测及分析 能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。（9） 实验结论 对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。二实验设计题的分类解析验证性实验的基本内容（1）实验题目（2）实验原理 即完成实验所用的理论依据（3）目的要求 通过实验要解决的问题（4）材料用具 （5）方法步骤（为加强说服力，有时往往对实验要设立“实验组”和“对照组”。设计对照实验时切记：只有遵循“单一变量”原则，这样才有对照价值。补充实验步骤时，对每一步有必要先打腹稿然后下笔，并要编号清楚（如，表达清晰。）（6）实验结果（预测实验现象）验证性实验由于有明确的实验目的，预测的结果是科学的、合理的、惟一的。有实验（题目）中需要记录实验结果，这就要搞清楚记录什么？如何记录？注意：l 验证性实验中，实验目的、实验（或预测）结果和实验结论三者是一致的。结果是指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。l 验证性实验中，由于要验证的结论是肯定的，因此无实验假设。在验证实验中，如果实验记录作为题目条件已出现，那么就可得到肯定的实验结论探究性实验的基本内容（1）实验课题 如试题需要学生写出实验课题，那对课题的文字描述大多渗透在题干的字里行间，仔细阅读便可领会。实验课题的格式有：“研究”“实验”“的影响”（2）实验原理 是完成实验所应用到的理论依据。有的是书本学到的理论知识，有的在题目中作为条件出现。（3）实验目的 大多是写做了该实验后要解决的问题。（4）材料用具：包括实验材料、仪器、试剂等，有时省略。大多数试题是作为条件提供给学生。（5）实验假设 指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出问题所作出的参考答案。如果要学生写出来，请参阅实验课题的名称，但要比实验课题的名称在文字上写得更具体一些。（6）实验步骤的设计（即实验设计方案或曰实验设计思路） 涉及到：实验设计思想器材药品实验步骤（要体现单一变量对照原则）。为此要设立“实验组”和“对照组”。设立对照组时，只需明确写出单一变量内容，其余条件（无关变量，如培养条件等）用“其他条件与（甲）对照组相同”即可。观察记录（7）实验预测及分析 探究性实验是对本不知道，现在需要知道的实验现象或结果进行探究。即使我们能用掌握的理论知识作出科学的、唯一的预测，但由于我们是作理论上的实验设计，因此实验预测应该是开放性的，即要写出所有可能出现的实验现象或结果。探究性实验不象验证性实验能得出一个肯定的结论，往往有几种预测结果，相应的就有几种可能的结论。（8）讨论 讨论的是与实验直接有关的内容，也可能是与该实验内容有关的其他知识。 三实验设计的三个原则1 对照性原则科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。“实验组”与“对照组”确认 一个实验通常分为实验组和对照组。实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如 xx年春季高考 3题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即未接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。按照对照方式的不同可分为4种： 空白对照：即不作任何实验处理的对照组。例如，在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。相互对照：即不设对照组，只在几个实验组之间相互对比。例如，植物向重力性生长的向性实验中将玉米种子放置在不同的方向 条件对照：即给对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明实验变量的对照。例如，动物激素饲喂小动物的实验方案中：饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组。自身对照：即实验与对照在同一对象上进行。例如，植物细胞质壁分离和复原实验，在同一装片中先后进行再如: 在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。2 等量性原则每次实验所加试剂的量要相等。3 单因子变量的原则。实验变量剖析 在实验过程中变量是指可被操纵控制的在性质和数量上可以变化的特定因素或条件，具体分析如下 实验变量与反应变量： a实验变量是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。 b反应变量（又称因变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。c.二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。无关变量（控制变量）是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量，实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。【例题剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：实验变量是低温（冰），适温(60），高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。实验中不论有几个实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。在实验设计、实施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。四常见其他实验设计题型 1 补充实验步骤，分析实验结果典例1黄瓜花是单性花，雄花和雌花容易分辨。现在生物园里有几株黄瓜正在开花，为你提供必要的器具和药品，请你完成下面的实验方案，证明：黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素。器具药品：透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液。步骤一：选择一批发育正常，即将开放的黄瓜雌花，为每朵花套上透明纸袋，用回形针将纸袋固定好，然后，将这些雌花分为3组，分别挂上1、2、3的小纸牌。步骤二：结果预测：第一组雌花_；第二组雌花_；第三组雌花_。【解题思路】获取信息-分析加工-依题作答【参考答案】 步骤二：待纸袋中的雌花开放后，打开纸袋，将各组花作如下处理：1组授以黄瓜的花粉，2组在子房壁上涂抹适宜浓度的生长素，3组不作任何处理，之后，都套上纸袋。结果预测：1组结出有籽黄瓜，2组结出无籽黄瓜，3组不结黄瓜。2完整设计实验（要求学生掌握实验设计的基本过程，全面考查典例2.现有一种植物种子，已知它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请依据所给材料用具设计实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。 材料用具：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。 方法步骤： _；_；实验结果及相应的结论：_；_；_；分析1.明确实验目的：探究光的有无对该种子萌发的影响，推导出变量是“有光”和“无光”。2分析实验原理：种子在适宜的条件下萌发。3设计实验过程：向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中 选材将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中， 分组使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。 统计分析结果4实验结果分析：实验目的“探究”为探究性试验，结果可能有多方面。有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率差异不显著），该种植物的种子萌发不受光的影响；有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽高于无光组，差异显著），光是该种植物种子萌发的必要条件之一；有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽高于有光组，差异显著），光抑制该种植物种子的萌发。