高三生物实验设计专题复习教学设计

“高三生物实验设计专题复习”教学设计1、内容分析：随着新课程标准的不断深入呈现逐年加大的趋势，实验题型也由实验分析题逐渐向实验设计题的方向发展，对考生的能力要求越来越高。所谓实验设计，就是要求学生根据实验原理，选择实验材料、实验器具，安排实验步骤，设计数据处理的方法及实验现象的分析。实验设计的题型常见的主要有：补充型实验、改错型实验、验证型实验、探究型实验等。题目考察的知识对象往往是中学生物学的主干知识，知识要求是低的，但运用知识能力的要求极高，涉及到实验探究能力、综合分析能力、逻辑思维能力、判断推理能力以及不同学科知识之间的联结，并能在此基础上根据题意构建一个解释方案或一个模型，而且能够对证据的权衡和对逻辑的检查，决定哪种解释和模型是最佳的。这与考试大纲关于“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、分析和处理。具有对一些生物学问题进行初步探究的能力。包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等”相一致。这类试题是提高试题区分度的重要考点，赋分比重大，但学生对实验设计的有关理论知识理解不深，遇到这类试题，常感茫然，无所适从，往往答非所问，得分率不高。如何解答好生物实验设计题，提高答题准确性，就显得尤为重要。2、教学策略：教学过程中充分利用多媒体教具，在详细分析考纲要求后，根据学生实际，先对实验设计中涉及的相关理论进行系统分析讲解。然后以一道典型例题为载体，与学生下起在分析解决问题的过程中，总结做设计类试题的方法与思路，并板书。最后对每种题型结合典型例题训练，从学生讨论中发现问题，归纳总结每类题型的解题策略，提高学生分析、解决问题的能力，再结合课后针对训练，达到触类旁通。3、教学目标及重点与难点：知识目标：1、实验设计方法的理论基础2、实验设计题的解题思路与方法3、不同类型实验设计题的解题方法能力目标：1、会观察分析和解释实验中产生的现象、数据，并得出合理的实验结论。2、能够根据要求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理相关的实验问题。情感目标：1、求变、求异、求真思维的发展2、获得分析问题、解决问题的思路与方法，提高生物科学研究的素养重点：1、实验设计题的解题思路与方法2、不同类型实验设计题的解题方法难点：实验设计题的解题思路与方法4、教学过程：4．1创设情境，引入主题通过“生物学家与跳蚤”的故事引入教学。课件中展示出一只欲跃的跳蚤，科学家一声令下，跳蚤跳走了，从学生的视野中消失了。这当然是课件动作设置的结果，学生明知是假的，但在老师渲染的情境下，还是急于知道下文。随后科学家将该只跳蚤的后肢剪掉，再发令，跳蚤不动了。提问学生，如果你是这位科学家，你能得出什么结论，在学生各抒己见时用醒目的文字展示该科学家得出的结论：当剪掉跳蚤的后肢后，跳蚤就变成了聋子。学生们面面相觑，随后哄堂大笑，课堂气氛非常活跃。荒唐的结论引起学生大笑的同时，引发学生思考——如何设计科学的实验，得出科学的结论。学生深刻体会到科学魅力，有了极强的科学探究的欲望，更提高了科学思维的能力。借机适时告诉学生实验设计类试题是近年高考的一种重要题型，考纲中对此有着非常明确的要求。很自然地引入教学主题，同时利用课件展示考纲要求，对考纲进行详细解读，做到有的放矢。4．2把握理论，少走弯路设计类实验是根据教材中学过的生物学原理设计的研究过程，包括实验仪器、实验材料用具、实验方法和实验步骤等。主要是考查学生对实验原理的理解，灵活运用实验知识的能力，在不同情境下迁移知识的能力。在具体操作时，学生必须首先明确试题的性质是探究性还是验证性的，根据实验目的要求合理确定实验的自变量和因变量，在设计时一定要遵循科学性、等量性、对照性、单因子性等原则。4.2.1探究性和验证性4.2.2变量是指与实验有关且可测评的可变因素或条件.以验证酶的高效性实验为例，让学生自主分析该实验的自变量和因变量，学生体会到自变量是因，因变量是果。实验的目的在于获得和解释自变量和因变量这种前因后果，再对实验没有出现预期现象的原因进行分析时，进一步明确实验时还需防止无关变量的影响。4.2.3实验设计原则科学性原则的含义是实验目的明确，原理正确，材料和手段选择恰当，设计思路和方法不偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。对照性原则，通过设置实验对照，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组与对照组两者之差异，可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同，通常有空白对照、自身对照、相互对照三种类型，举例分析三种类型的对照。单一变量原则有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；二是确保“单一变量”的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量的干扰，例如添加试剂时要考虑等量。5.掌握方法，减少失误5.1明确解题思路课件呈现典型例题1,引导学生分析题目，总结解题的一般思路和实验步骤的书写模式，将分析过程呈现在黑板上，作为分析其他题目的依据。[典例1]新收获的稻米煮出的饭香气诱人，但是不法商贩也可以用陈稻米抛光增白、上油后以假乱真，欺骗消费者。新稻米过氧化氢酶活性明显高于陈稻米。植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢（H2O2）存在下能把某些酚类化合物如愈创木酚氧化成红褐色物质，简单表示为：愈创木酚红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关。请你帮助食品卫生质检员设计一个检测稻米新鲜程度的简易实验5.1．1了解实验要求：要求学生在题目中标记实验要求，明确实验类型是验证性还是探究性的。确定做题的方向，此题的要求是检测稻米新鲜程度，属于检测类实验。5.1.2明确目的原理：目的是整个实验设计的灵魂，所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心来进行，原理是实验设计的依据，有些题目有明确说明而有些是课本知识的提炼。同样要求学生在题目中标记实验的目的，找出实验原理或从已有的知识中提取原理。此题的原理是题干中划线部分。5.1．3确定设计思路：实验设计思路是整个实验设计的精髓，是一个好的实验设计最富创意的闪光之处，也是关键所在。如化学物质的检测方法，实验结果的显示方法，实验条件的控制方法。有必要在草稿纸上画出设计草图。5.1．4设计实验步骤：基本的实验方法选定以后，紧接着就要设计具体的操作细节，即精心设计每步操作的细节，要求合理规范、切实可行，否则也会造成很大的失分。5.1．5分析得出结论：实验设计方案完成后，根据理论知识和实验原理对实验可能出现的结果进行预测，分析实验的科学性和合理性。5．2书写实验步骤有了步骤书写模式，学生在答题时就有依可循，不再盲目。5．2．1依据原理处理材料这一步不是所有实验题都要有，如叶绿体光下产生淀粉实验材料需进行一段时间饥饿处理，温度对酶活性影响则不需要预先处理。5．2．2恰当选材、分组处理恰当地试验材料是实验成功的前提，在取材时往往要在材料前加上合适的定语，如：植物：大小相似，长势相同的同种植株；动物：体重、年龄、生长趋势相同，有时还需要考虑“性别”。对照是实验控制的手段之一，如果要设空白或相互对照，就一定要分组编号。容器应使用大小相同的，如果使用滴管滴加不同溶液，应选用不同的滴管。5．2．3相同处理、不同处理遵照实验设计的等量原则和单一变量原则，对实验组和对照组处理的试剂的量要表述出“等浓”、“等量”、“适量”。环境要求是“适宜条件下”，处理的时间或次数要表述出“相同”，给实验组要施以所要研究的因素处理。5．2．4观察比较、统计分析根据所研究的材料和实验目的，确定合理的观测指标，比较实验组和对照组的实验现象。6．分类练习，随机应对对常见设计类试题进行分类练习，总结出做每类题的一般方法，并就学生出现的问题进行汇总分析，避免类似错误的再次发生。6.1完整实验设计题此类型题要求依据实验假设、目的、原理，根据所给出实验用具、材料、药品，完整设计实验步骤并对实验结果进行预测，得出结论。这种类型的设计题，最能反映学生的知识水平、实践能力的高低。解答时首先要读懂题意，明确已知条件和需要解决的问题，分析实验中所涉及到的生物学及相关学科中的知识、方法以及所依据的原理，画出实验草图，再根据实验设计的原则，细心设计实验方案，最后认真推敲语言表述，做到万无一失。[典例2]现有一种植物的种子，已经知道它的萌发需要水分、适宜的温度和氧气，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，请依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。材料和用品：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：①②③预测实验结果及相应的结论：①②③[解析]本题不仅考察了同学们进行独立实验设计的能力，而且考察了同学们根据不同的实验要求预测实验结果的能力。6．2补充实验设计试题明确给出部分实验设计步骤或原理，要求把其他步骤或原理等补充完整。这类题型在近几年高考里出现的频率最高，此类题题干已提供较多信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的原理、方法和步骤已为后续作答做了铺垫，只要明确题目中的变量，再分析有关的实验原理，结合题干信息，即可迎刃而解，难度在高考里相对较低。[典例3]甘薯和马铃薯都富含淀粉，但甘薯吃起来比马铃薯甜，为探究其原因，某兴趣小组以甘薯和马铃薯块茎为材料，在不同温度、其他条件相同的情况下处理30min后，测定还原糖含量，结果表明马铃薯不含还原糖，甘薯的还原糖含量见下表：处理温0102030405060708090度℃甘薯还原糖含量（mg/g）22.123.325.837.640.547.454.768.945.328.6（1）由表可见，温度为70℃时甘薯还原糖含量最高，这是因为______________________。（2）马铃薯不含还原糖的原因是___________________。（3）为了确认马铃薯不含还原糖的原因，请完成以下实验：实验原理：①____________________；②_____________________。备选材料与用具：甘薯提取液（去淀粉和还原糖），马铃薯提取液（去淀粉），二苯胺试剂，斐林试剂，双缩脲试剂，质量分数为3%的淀粉溶液和质量分数为3%的蔗糖溶液等。实验步骤：第一步：取A、B两支试管，在A管中加入甘薯提取液，B管中加入等量的马铃薯提取液。第二步：70℃水浴保温5min后，在A、B两支试管中各加入_____________；第三步：70℃水浴保温5min后，在A、B两支试管中再各加入___________；第四步：_________________________.实验结果：_____________________________解析：此实验设计步骤是以高中新教材必修1“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”为蓝本，源于教材又高于教材，该题同时也结合了本学科的有关知识，是一道基础性较强的的综合题，旨在考查学生利用课本实验基础知识对新情境材料的分析和探究能力。解答该题时要从整体把握，分析题目中所给的材料以及相关的实验步骤，明确实验所要达到的目的、依据的原理。如：甘薯提取液（去淀粉和还原糖），马铃薯提取液（去淀粉）这两种材料是为了证明甘薯提取液中含有能将淀粉水解为还原糖的酶，马铃薯中不含有。再结合设计实验所遵循的基本原则，完善实验步骤及实验预设结果。6．3修正实验设计依据实验设计的基本原则和基本内容对原有实验进行恰当评价一看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理二看实验是否遵循了单一变量、等量等原则。三看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。四看实验仪器、药剂的使用的是否合理。药剂的配备、使用方法及用量的大小。五看实验结果的验证是否合理。[典例4]：某同学为探究温度对酶活性的影响，设计了如下实验：实验步骤：（1）取三支试管，分别加入质量分数为3％的可溶性淀粉溶液；（2）将试管分别放入25℃、60℃的水中和冰块中，在三支试管中分别中入质量分数为2％的淀粉酶