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高中生物的探究实验——实验分级及探究程序科学探究是指科学家用以研究自然界，并基于研究获得的证据提出独立见解的多种途径和方法。•科学探究也是指学生们获取科学知识，领悟科学的思想观念，领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。普通高中《生物课程标准》倡导探究性学习，强调“引导学生主动参与探究过程，勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力，获取新知识的能力，批判性思维的能力，分析和解决问题的能力，以及交流和合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力”。•⒈有利于改变被动的接受学习方式，培养独立性和自主性•⒉科学探究能力是多种能力的综合，重在创新和实践，有利于培养科学后备军•⒊科学探究是一种多侧面的活动，有利于挖掘学习者的潜能和发展智慧•⒋科学探究是获得科学知识、形成科学观念、掌握科学本领的方法和途径•⒌考查科学探究能力的命题材料广泛、试题开阔、答案开放、评价多元，有利于推进高考命题改革各项能力考查占高考分数的比例能力目标分数比例2003（旧课程）2003（新课程）识记0.075理解0.420.40推理0.100.075实验0.160.25获取知识0.10分析综合0.220.20探究——学科学的中心环节探究——科学和科学学习的核心一、高中生物学实验分类和分级㈠以探究目标为主要依据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性活动⒈演示实验课本演示内容必修Ⅰ渗透作用与水分的流动减数分裂小动物的条件反射活动必修Ⅱ玉米子粒色的分离现象果蝇唾液腺染色体汞污染水对水蚤生命活动的影响选修尿糖的测定C3和C4植物的叶片结构根瘤和根瘤菌的形态⒉学生实验序号实验内容类别级别1-01还原糖、脂肪、蛋白质测定技能Ⅰ1-02用高倍显微镜观察叶绿体1-03观察细胞质的流动验证Ⅱ1-04观察植物细胞有丝分裂1-05H2O2酶与Fe3+的催化效率探索Ⅲ1-06探究淀粉酶的专一性1-07探究影响酶活性的条件Ⅳ1-08提取和分离叶绿体色素Ⅲ1-09观察质壁分离及复原验证Ⅱ1-10植物向性运动的实验设计探索Ⅳ序号实验内容类别级别2-01DNA的粗提取与鉴定技能Ⅰ2-02制作DNA双螺旋结构模型Ⅴ3-03性状分离的模拟实验探索2-04人类染色体组型分析技能Ⅲ2-05制作和观察果蝇唾腺染色体2-06模拟鉴定人与猿亲缘关系探索Ⅴ3-01测定果蔬中维生素C的含量技能Ⅰ3-02分离自生固氮菌Ⅲ3-03细菌培养技术3-04探究SO2对植物的影响探索Ⅳ⒊研究性课题序号课题内容类别级别1-01媒体对生物科技的报道调查Ⅲ1-02生长素作用的实验探究实验Ⅳ1-03观察被子植物的花粉管2-01人群中的遗传病调查Ⅲ2-02收集自然保护区资料文献2-03环境污染对生物的影响调查3-01收集生物工程产业发展信息文献3-02生物工程产品的应用调查3-03设计一个农业生态系统实验Ⅳ3-04调查分析社区的生态环境调查Ⅲ⒋实习•动物激素饲喂小动物的实验•有性杂交实验•种群密度的取样调查•设计并制作小生态瓶•学习植物组织培养技术•学习测量二氧化硫污染空气的方法㈡以探究为核心的实验分级实验观察或鉴别实验验证性实验部分性探究实验全程性探究实验模拟性实验ⅠⅡⅢⅣⅤ实验考查目标观察对象“是什么”，或鉴别实验材料中“有什么”例证性实验观察植物细胞的质体DNA的粗提取和鉴定为阐明“为什么”或“怎么样”提供实验依据，或证实物质或结构的动态变化实验分级观察或鉴别实验验证实验部分性探究实验全程性探究实验模拟实验学生执行计划和得出结论，即只参与“干什么”和“发现什么”的探究过程学生自主探究，即“怎样”检验自己对“有什么”和“为什么”作出的解释设计和制作实验研究的某种对象，或者在人为条件下模拟研究对象的动态变化观察细胞有丝分裂观察质壁分离及复原探究酶及其作用特性提取和分离叶绿体色素探究温度对酶活性影响探究pH对酶活性影响制作DNA双螺旋结构模型DNA复制的模拟性实验二、科学探究的程序制定计划提出问题作出假设分析数据得出结论交流反思材料设备方案预测控制变量给出操作定义㈠提出问题，作出假设•⒈实验探究是从提出一个科学问题开始的。•科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。单元问题分子与细胞⑴植物细胞中含有还原性糖、脂肪、蛋白质吗？⑵细胞膜具有选择透性吗？⑶西红柿果肉细胞的有色体是由叶绿体转变来吗？⑷怎样测定洋葱鳞片叶表皮细胞液浓度呢？⑸离子交换吸附的实质是否是静电引力的作用？⑹土壤溶液中矿质元素浓度影响细胞交换吸附吗？⑺淀粉酶是蛋白类物质吗？⑻酶具有高效性和特异性吗？⑼温度影响酶的活性吗？⑽过氧化氢酶活性与酸碱度有关吗？⑾胆汁乳化的脂肪物质是什么样的？⑿食物中果真贮存着能量？生命的调节⑴怎样验证非条件反射和条件反射？⑵甲状腺激素能够促进蝌蚪生长发育吗？⑶家蚕是靠性外激素招引异性前来交尾吗？⑷低浓度生长素能够促进叶鞘生长吗？⑸低浓度生长素能够促进插条生根吗？⑹生长素能够促进未受精子房发育成果实吗？生命的延续⑴通气条件是否影响酵母菌的出芽生殖？⑵减数分裂哪个时期发生染色体数目的减半？⑶种子萌发长成幼苗时干物质消长状况如何？⑷蝌蚪发育为成蛙的时间有多长？⑸香蕉果肉细胞中有DNA吗？⑹低温能够诱导染色体数目加倍吗？生物与环境⑴光照条件影响种子萌发长成幼苗吗？⑵能够促使菊花提早开花吗？⑶光暗交替变化会影响果蝇的生长发育吗？⑷果蝇的生殖和发育要求怎样的温度条件？⑸土壤含水量是影响蚯蚓分布的重要因素吗？⑹林地和草地影响生态环境吗？⑺培养基中酵母种群数量动态如何？⑻青霉的生长会抑制某些细菌的生长吗？⑼酸雨能够影响种子萌发吗？⑽噪声影响鱼的生活吗？⑾用“可乐”瓶设计并制造一个小生态装置⑿设计并制作一个能量金字塔⒉作出假设是科学探究的第二步•假设是对问题作出的尝试性解释；•假设必须以已有的知识、既往的经验或证据为依据；•假设的真实性能够被检验；•假设通常采用“如果……，那么……”的句式陈述。•如果西红柿果肉细胞的有色体都是由叶绿体转变而来的，那么所有的有色体形态与叶绿体一样•如果低浓度生长素能够促进插条生根，那么生长素浓度变化会影响插条生根的数目•如果低温能够诱导染色体数目加倍，那么用低温处理生根的洋葱等实验材料，在其有丝分裂细胞中能够观察到染色体加倍现象•如果菊花是短日照植物，那么短光照处理能够诱导秋菊提早开花㈡制定计划，预测结果•⒈制定计划是探究实验活动的关键环节选择实验材料确定实验用具配制药品试剂制定实验方案确定实验组合控制变量给出可操作定义列出实验步骤提出实验注意事项确定实验记载格式例证：观察植物细胞质壁分离及复原⒉阐述预期的实验结果⑴结果是指从步骤所获得的数据，预期结果与实验结果不完全一致。⑵通常以文字和图形表述结果调节变量蔗糖溶液和清水应变量质壁分离及复原现象对照尚未诱发质壁分离的植物细胞定义变厚的原生质层似凸形或帽状包围在收缩的液泡两端⒊高考题精选•例⒈下表列出6种纯系果蝇各自的特殊性状，以及控制该性状的基因所在染色体的编号。其中，野生型果蝇的各种性状均为显性，各个纯系果蝇的特殊性状为隐性，其它性状与野生型果蝇相同。果蝇纯系野生型①白眼型②黑身型③残翅型④紫眼型⑤粗眼型⑥特殊性状灰身B黑身b长翅V残翅v红眼*白眼w紫眼p细眼R粗眼r染色体XⅡⅡⅡⅢ•⑴若用常染色体上基因控制的翅和眼的性状，设计一组自由组合规律的遗传实验时，应选择的纯系及其基因型为：__________×___________。•⑵若通过一次交配实验，获得基因型为Vvw的长翅白眼雄果蝇，选作母本和父本的纯系果蝇及其基因型为：__________×___________。•⑶若①野生型处女雌果蝇与③黑身型雄果蝇交配，其F1的雌雄个体间自由交配，后代中野生型与黑身型的比例为________；从中取出全部的野生型雌雄个体，使之自由交配，下一代中野生型与黑身型的比例为________。•例⒉现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对种子萌发的影响，请你依据所给的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：•⑴（实验装置）_________________________•⑵（调节变量、对照）________________•⑶可能实验结果及相应结论：________________㈢执行计划，搜集数据⒈执行计划是指完成实验操作的过程⒉搜集足够的实验数据是关键环节之一•⑴数据是实验观察和测量结果的统称•⑵测量必须依照国际标准计量单位•⑶描述和绘图是搜集数据的主要方法•⑷数据记录在事先准备的表格中例如，记载酶作用特性实验现象的表格：编号123456底物（H2O2）2ml2ml2ml2ml2ml2ml反应条件自然分解Fe3+生马铃薯熟马铃薯鲜肝液煮沸肝液现象气泡大小多少小而少大较少大多小而少大最多小而少卫生香燃烧度呈现亮光旺无火焰旺有火焰呈现亮光最旺有火焰呈现亮光又如：记载不同体重的人做各种活动消耗能量数值的表格：30min活动消耗的能量（J）体重(Kg)实验Ⅰ骑自行车实验Ⅱ打篮球实验Ⅲ看电视30252504884032368911350399865139604791042160㈣分析数据，得出结论⒈分析数据是指对实验信息的整理和解读信息处理概念图比较表格比较图示流程图循环图折线图柱状图⒉结论就是对实验研究发现的总结•⑴概括实验结果的意义•⑵提出进一步探究的建议解读数据找出研究对象的发展趋势推断不同事物之间的联系揭示的事实或规律确定数据是否支持假设（讨论）对问题做出答案或解释⒊高考题精选•例⒈将大肠杆菌放在含有15N同位素的培养基上，培养若干代之后，大肠杆菌DNA的所有的氮原子均为15N。带有15N标记的DNA分子密度比含有14N的DNA分子密度大。将DNA分子带有15N标记的大肠杆菌，转移到含有14N的培养基上培养，每隔4h取样一次（相当于一个世代），用离心法测定不同世代细菌DNA分子密度如下：全重全中中轻2121中轻414314N/14N15N/14N15N/15N世代0123轻中重•⑴在正常培养基上，带有15N标记的大肠杆菌繁殖的后代，不同世代的DNA分子密度显示的梯度变化，你的正确解释是。•⑵如果将第一代（全中）双链DNA分子的氢键断裂，再离心测定其分子密度，它的两条DNA单链在试管中的分布是，你做出上述判断的理由是。•⑶若第三代大肠杆菌再繁殖一代，请在下面的离心试管图中画出其后代DNA分子密度显示的梯度。重中轻例⒉“水往低处流”，但是植物体内的水却往高处流，动力从何而来？某同学为此做了两个实验：•实验一：将一枝条插入充满水的玻璃管中，玻璃管的另一端插入盛有水银的容器中。不久水银柱上升，如图一所示。•实验二：将同一植物在靠近茎的基部剪断，套上一个弯曲的玻璃管，管内装有水和水银。不久玻璃管内水分增加，水银柱上升，如图二所示，请回答：•⑴实验一说明____________________________。•⑵实验二说明____________________________。•⑶根据这两个实验，你对水在植物体内运输的动力有何新的认识？㈤交流评价，进行反思⒈交流就是他人交换看法、分享信息的过程交流内容科学探究过程科学实验方法描述观察结果展示测量数据研究成果和结论共享、评价准备建立模型⒉反思是不断自我完善的过程态度倾听和尊重他人质疑承认不同的观点解释或帮助吸纳中肯意见修正自己观点或结论⒊高考题精选•例⒈有人试图证明“植物体内生长素的运输，主要是从植物体的形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”，其具体实验设计如下：•材料与用具胚芽鞘、琼脂、刀片等•方法及结果•⑴制备含适宜浓度IAA的琼脂块含IAA琼脂块空白琼脂块⑵取一段胚芽鞘中间部分，上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。空白琼脂块含IAA琼脂块胚芽鞘顶端琼脂块a含IAA琼脂块胚芽鞘顶端1h后⑶切取方法⑵中的琼脂块a的一部