高一生物通过科学史的学习教会学生实验答题要点

高一生物通过科学史的学习教会学生实验答题要点海南华侨中学生物科组 黄春桃一、研究目的和意义:高中生物新课程的基本理念之一是倡导探究式学习，因为生物科学作为由众多生物学事实和理论组成的知识体系，是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的。探究也是学生认识生命世界、学习生物课程的有效方法之一。通过探究性学习，力图促进学生学习方式的变革，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，以及交流与合作的能力等，重在培养创新精神和实践能力。课程目标及高考考纲对学生能力的要求之一为发展科学探究能力，初步学会：（1） 客观地观察和描述生物现象；（2） 通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；（3） 分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；（4） 确认变量；（5） 作出假设和预期；（6） 设计可行的实验方案；（7） 实施实验方案，收集证据（8） 利用数学方式处理、解释数据；（9） 根据证据作出合理判断；（10） 用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；（11） 听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改高考试题是围绕实验的七个步骤设置试题：（1） 提出问题；（2）作出假设和预期；（3）设计实验；（4）实施实验；（5）观察记录；（6）分析得出结论；（7）表达交流侨中高一第二学期在教材的学习中将要涉及光合作用、遗传基本规律、DNA是主要遗传物质三大科学发现史的学习，教材通过一系列经典实验把科学发现史串起来。经典实验是科学家精心思考、巧妙设计、反复实践，经后人多次重复证明是正确的一些最具代表性的实验。通过剖析经典实验，在理解实验设计思想的基础上，对实验材料的选取、实验条件的控制、对照实验的设置、实验结果的分析等深入剖析，有助于建立科学实验的思维方法，感情悟科学家不懈的追求精神和严谨的治学态度。这些内容的学习承载着课程标准及高考考纲对实验能力的要求，是高考实验命题的重要素材来源。因此有必要也适合对高一生物通过科学史的学习教会学生实验答题要点这一课题展开研究。现以光合作用探究历程的学习，尝试总结教会学生实验答题的要点。2、 研究过程：光合作用的探究历程教材内容：人们一直以为只有土壤中的水分是植物建造自身的原料，而没有考虑到植物能否从空气中得到什么。二幅图展示英国科学家普利斯特利的实验。实验结论：植物可以更新因蜡烛燃烧或小白鼠呼吸而变得污浊的空气。实验评价：没有发现光在植物更新空气中的荷兰科学家英格豪斯更新空气的实验，结果发现：普利斯特利的实验只有在阳光下才能成功光能哪里去了？梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出，植物在进行光合作用时，把光能转换成化学能储存起来。植物在吸收水分和二氧化碳、释放氧气的过程中，还产生了什么物质？萨克斯的实验：绿色植物是暗处放置几小时，绿色叶片一半遮光、一半曝光，一段时间后，碘蒸气处理，曝光的一半呈深蓝色，遮光的一半则没有颜色变化。 光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用释放的氧气到底是来自二氧化碳还是水？美国科学家鲁宾的卡门利用同位素标记法进行的探究。光合作用产生的有机物是怎样合成的？卡尔文用14C标记CO2供绿藻进行光合作用，追踪检测其放射性，最终探明CO2中的C在光合作用中转化成有机物中碳的途径。学生学习存在的问题：1、对初中学习的遗忘及理解的不深入，不知道这一结论是如何得出的。2、提出探究问题不具体，如：植物建造自身的物质是什么？没有联系土壤的成分提出进一步的探究问题。3、学生设计实验只想着用分组对照实验，没有考虑水做为生命活动所必须的成分，设计出没有水的一组做为空白对照实验，植物死亡，实验无法进行。4、不懂得自身前后对照在实验前要做基准测量，为实验后实验结果作参照5、学生经常混淆实验结果与实验结论的区别，考试时问实验结果，经常答成实验结论，或错把实验结论当结果。6、不懂得研究要深入进行，需对前期的实验及工作进行评价。7、 对实验设计的原则、步骤及实验结果、结论的表述不清。如：对普利斯特利及英格豪斯实验结论的表述，常表述成植物光合作用吸收氧气放出二氧化碳，不尊重科学发展的水平，把现有的结论套上去。如：实验要遵循单一变量原则、平行重复原则实验前没有进行饥饿处理。不知道其他条件要满足植物正常生长的要求教学处理：人们是怎么得出这一认识的？补充亚里士多德的观察及推论：植物生长在土壤中，从土壤中吸收营养建造自身 初步分析土壤的成分：水分+矿物质 提出探究的问题：植物建造自身的原料主要来自土壤的水还是矿物质？对学生实验设计进行评价的基础上，介绍海尔蒙特用柳树苗做为实验对象所进行的前后对照实验。实验结果：只浇水，柳树苗显著增重，土壤机质重量减少轻微。实验结论：植物建造自身的物质来源于土壤中的水。 实验评价：不足之处是没有考试空气的作用 探究的问题：植物生长建造自身的物质是否还来自空气？分析：如果植物从空气中吸收物质转化成自身物质，证明植物生长建造自身的物质还来自于空气的成分，既：有植物存在，空气的成分发生变化，没有植物存在，空气发生变化的情况不同。 普利斯特利的实验方法？对照实验的方法 学生设计对照实验的基础上，师生进行评价总结：对照组：健康且大小相同的小白鼠在密闭的玻璃罩内实验组：健康且大小相同的小白鼠+植物在密闭的玻璃罩内重复多次实验实验自变量：有无植物实验因变量：空气成分的变化因变量的观测指标：小白鼠的成活情况无关变量：小白鼠、植物的生长状况、玻璃罩的大小要一致，实验的时间要足够。实验结果：没有植物一组小白鼠很快死亡，有植物一组小白鼠存活。实验结论：植物有更新空气的作用，植物生活从空气中吸收了物质。（蜡烛燃烧的实验在此不一一表述） 对英格豪斯实验的分析：探究的问题：植物更新空气是否需要在光的条件下才能进行？实验类型：对照实验对照组：生长状况一致的小白鼠+植物在密闭的玻璃罩内，在黑暗条件下培养，其他条件相同且适宜实验组：生长状况一致的小白鼠+植物在密闭的玻璃罩内，在光照条件下培养，其他条件相同且适宜实验自变量：有无光照实验因变量：空气成分的更新因变量的观测指标：小白鼠的死活重复多次实验无关变量：小白鼠、植物的生长状况、玻璃罩的大小，时间等分析实验：实验类型：自身相互对照实验自变量：有无光照因变量：叶片颜色变化实验方法：同位素标记法；实验类型：相互对照实验设计实验：第一组：向植物提供H2O和C18O2；第二组：向植物提供H218O和CO2其他条件都相同实验结果：第一组放出的O2没有放射性，第二组放出的O2有放射性实验结论：光合作用释放的氧气来自水学生应学会什么：1、 逐步深入分析问题2、 提出探究的问题应具体，以疑问句的形式提出。3、学会探究植物必需成分的方法可采用自身前后对照实验的方法进行。4、自身前后对照实验的步骤：记录实验前观测指标的现象或数据实验处理记录实验结果的现象或数据5、学会实验结果与实验结论的区别：实验结果是实验的现象或观测的指标；实验结论是在分析实验结果的基础上，综合、比较归纳得出的定性的观点或说明。6、 学会对照实验步骤设计的思路：第一步，确定自变量和因变量，以及无关变量。自变量是实验者操纵、给定的因素或条件。因变量是由于实验变量而引起的变化的结果，学会用浅显的方法观测因变量的思想。无关变量是实验中除自变量以外影响实验变化和结果的因素或条件，实验过程应控制成适宜且相同，避免对实验结果造成干扰。第二步：取材、分组、编号，取材要注意数量和生理及发育状态相同，实验数量足够，体现平行重复原则。第三步：实验自变量处理第四步：满足实验进行的无关变量相同控制处理第五步：检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果