xx年高考生物复习专题教案

1 / 23 XX 年高考生物复习专题教案 第七部分实验与研究性学习 第 50讲研究性学习 一、考点内容全解 （一）本讲的考点是什么？ 1.科学研究基本模式 科学家们就像侦探一样，把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。他们收集线索的途径之一就是开展科学实验。 提出问题实验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。 构想假说假说是对实验结果的预测，它是建立在观察和以往的知识经验上的。但与许多预测不同的是，假说必须能够被检验。 实验设计设计一个实验来检验你的假说。在计划中应 该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定义（具体见上一讲 “ 探究性实验 实验方案设计 ” ）。 分析数据实验结束时要对数据进行分析，看看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说 ?它们是否指出了你实验中存在的缺陷 ?是否需要收集更多的数据 ? 得出结论在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原2 / 23 先的假说。通常需要重复好几次实验才能得出最后的结论。 2.科学思维方法 （ 1）思维模式 观察渗透理论 科学实验证明，人的 头脑在认识事物之前，并不是空无一物的 “ 白板 ” ，而是已经存在着某种东西了。这就是已有的知识储备、理论框架、价值观念等。它们对观察者的观察范围和思考偏向作了预先的规定。 对于创造者个人来说，观念的转变或理论背景的转换，就意味着一种新创意的产生。 RNA酶的发现即是一个著名的例证，它告诉我们，一旦观察者的理论思想观念发生了转换，就会使他的视野发生深刻的、戏剧性的变化，就能观察到从前“ 视而不见 ” 、 “ 充耳不闻 ” 的东西。这就要求观察者具备良好的知识结构，不能囿于传统的思想观念，善于改变因一定理论的框架、范式而习惯形成的 固定思路和先人为主的做法，从而有助于新创意的产生。 黑箱方法 所谓黑箱方法，就是把研究对象视为 “ 黑箱 ” （由于种种条件的限制，无法从外部或无法打开来直接探察其内部的奥秘，如人的大脑、人口系统、原子结构、密封的仪器等，都可看作 “ 黑箱 ” ），通过观察外界向 “ 黑箱 ” 输入的信息和从 “ 黑箱 ” 输出的信息，来研究 “ 黑箱 ” 内部状态、结构和3 / 23 机理，从而揭示研究对象的特点和规律的一种科学方法。这种方法实际上是 种察其 “ 表 ” 而知其底的方法。由于黑箱方法不需要打开研究对象，只需通过外部观察、试验，就可了解研究对象的内部情况和变化， 同时，它是从事物的整体功能着眼，不考虑事物的内部细节，所以它有着广泛的应用价值。运用黑箱方法整体地、活体地研究高度组织和活动性的生命系统，具有独特的优越性，可以在不干涉生命正常活动的条件下研究生命系统的活动规律。如在探讨脑功能的本质的过程中，科学家常用黑箱方法。 假说方法 所谓假说，就是以一定的科学事实和科学原理为依据的、关于未知事物及其规律性所作出的一种假定性说明。它具有两个显著的特点：一是科学性。假说，不是信口开河，它必须以一定的科学事实和科学原理为根据，并经过一定的科学论证；二是假定性。假说是一 种猜测或猜想，至于这种猜测是否正确，在假说提出时还是一个未知数。假说的真理性有待往后的实践来证实。 运用假说方法，一是要从事实出发，而又要超越事实；二是要进行逻辑论证；三是要用实践验证。只有当假说与事实验证相符合，它才可能上升为科学理论。假说可能发展为科学理论，也可能被证明是错误而被淘汰。 假说是探索科学真理路上迈出的重要一步。科学认识正是沿4 / 23 着 “ 假说 理论 新假说 新理论 ” 的途径，不断地向前发展的。一部科学发展史，可以说是一部假说和理论不断更迭的历史。进化论的发展史即是生动的例子。 回溯推理方法 回溯推理方法，也叫溯源推理方法、溯因推理方法，它以事物情况之间的联系为基础，是从事物的结果推断其原因、由论断推测理由的一种思维方法。在科学研究中，回溯是建立求因假说的基本思维方法。生长素的发现是一个很好的例子。 运用回溯推理方法，要注意提高结论的可靠性，需要深入进行调查研究，并且与演绎推理的其他方法紧密结合。调查研究越深入广泛，与其他方法结合越紧密，其对原因的推断就愈为可靠。 （ 2）思维技巧 比较与对比比较是指找出相似性，即共同特征。对比是指找出不同点。用这种方法来分析事物能帮助你发现一些平时容 易忽略的细节。 应用概念应用概念就是要用有关某一情况的知识来理解另一种相似的情况。如果你能把原来的知识活用到另一种情况，这表明你已经真正理解了这个概念。 理解图表理解图表技能可以帮助你从视觉元素中学到知识。要理解一张插图，必须多花一些时间仔细看插图和附带5 / 23 的所有文字信息。插图的说明含有图中的重要概念。图注指出了图中的关键部分，而图例则说明了地图中各种符号的含义。 因果推断因果推断技能就是要判断两个事件之间是否存在因果关系。但是有一点很重要 不能光凭两个事件一起发生，就判断它们之间存在因果关系，应 通过实验或者根据以往的经验，来判断因果关系是否存在。 归纳归纳是指根据一部分成员的信息来推断总体信息的技能。要做出正确的归纳，从总体中选出的样本就必须足够大而且具有代表性。 做出判断做出判断就是评估某件事情的好坏对错的技能。做出判断前，需要全面地考虑到事情的正面与反面，并明确自己持有什么样的价值观和标准。 解决问题解决问题就是运用各种理性思维的技巧来解决事情或决定行动的技能。解决某些问题可以用尝试法，即先尝试一种解决方案，如果不行，再试另一种。还有一些有用的解决策略，包括建立模型、和同伴一起商讨 可行的办法等。 3收集和处理信息 （ 1）收集处理信息的流程（如右图） （ 2）信息收集途径 6 / 23 （ 3）信息处理方法 概念图如下左图： 比较 /对比表 维恩图维恩图是另一种用于显示事物异同点的方法。它由两个或两个以上互相部分重合的圆组成。每一个圆代表一个特定的概念或观点。概念之间的共同特征 (相似点 )写在两个圆重叠的区域内，独有的特征 (不同点 )则写在相应圆中重叠区域以 外的部分。如上右图： 流程图如右图： 循环图 （ 4）数据整理工具 30分钟活动所消耗的热量（焦） 体重 /千克即调节变量 (体重 )实验 1：骑自行车即实验应变7 / 23 量 1 实验 2：打篮球即实验应变量 2 实验 3：看电视即实验应变量 3 3025250488 40323689113 50399865139 604791042160 怎样才能使科学实验得到的数据变得有用 ?恐怕第一步就是要对数据进行整理，以便更好地理解它们的含义。图表就是这样一种有用的整理数据的工具。 记录表在实验准备中，除了要收集 好所需的材料以外，还必须设计好用什么方式来记录实验中将会发生的事情。创建一张记录表能帮助你有序地记录观察和测量结果。例如，某同学要进行一项实验，来了解不同体重的人在做各种活动时会消耗多少热量。下边这张记录表就记录了他的结果。 柱形图比较一个人在做不同活动时所消耗的热量差异可以用柱形图。柱形图用于显示一组不同项目的数据。如下左图： 8 / 23 折线图可以用上右图的折线来估计出， 35 千克重的人骑车时会消耗 286焦的热量。 扇形图 4.研究性学习方案的设计 （ 1） “ 研究性学习 ” 是指学生在开放的现实生活情境中，通过亲身体验进行的解决问题的自觉学习，是在教师指导下，从学习生活和社会生活中选定和确定研究专题，以个人或小组合作的方式进行研究，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。它同社会实践等教育活动一样，从特定的角度和途径让学生联系社会生活实例，通过亲身体验进行学习。在教学过程中创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过主动的探索、发现和体验，学会进行大量信息的收集、分析和判断，从而增进思考力和创造力。 （ 2）研究性学习的基本 流程： 准备阶段（包括提出问题、确定课题、制定计划） 实施阶段（包括收集整理信息，获取科学事实即查找资料、文献资料的整理加工，设计实验设计或开展调查方案，数据处理与分析） 总结阶段（包括阶段性小结、撰写研究报告、交流评估等） （二）考点例析 例 11944 年 o Avery 从光滑型 (S 型 )肺炎双球菌中分别提取 DNA、蛋白质和多糖等物质，并将上述每一种物质单独9 / 23 放入粗糙型 (R型 )肺炎双球菌的培养基中，结果发现只有 DNA能使一部分粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型。那么这种转化作用的原因是什么呢？请你设计实验证明之 。 实验材料：粗糙型 (R型 )肺炎双球菌的培养基、小鼠、注射器等 你的假设： 设计实验步骤： 观察、记录 实验结果预测： 解析 解决本题的先决条件有两个：一是熟练掌握科学实验的基本步骤，二是牢固掌握相关基础知识。 答案 转化作用的实质是外源 (S 型 )DNA 与受体细胞 (R型 )DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息 提取 S 型 DNA添加到接种有 R 型肺炎双球菌的培养基中培养；用 DNA 酶降解提取的 S 型 DNA，添加到接种有 R 型肺炎双球菌的培养基中培养作对照；将两种培养基中 获得肺炎双球菌分别注入到小鼠体内 实验组中培养的肺炎双球菌能使小鼠患病以致死亡；对照组中培养的肺炎双球菌不能使小鼠患病死亡 例 2下面圆形图表示的是我国某城市不同污染来源造成的10 / 23 污染所占的百分比，而矩形图表示的一年内的空气污染量。 目前，我国空气质量日报的污染指标物为 _ A飘尘、 No、 co、悬浮颗粒总数、 So2 B飘尘、 NoX、 co、悬浮颗粒种数、 So2 c NoX、 co、悬浮颗粒种数、 So2、 co2、 D NoX、 co、悬浮颗粒总数、 So2 列出发电站可能产生的其它一 种污染物质 (这种物质未在矩形图中表示出来 )。 根据此图提供的信息和上述矩形图的数据，试计算该国家一年内产生的污染物质总量 (请列出计算过程 )。 提出减少该国家空气污染的最有效方法并说明理由。 解析 本题要求处理信息，并提出解决问题的方案或建议。 空气质量标准中一般包括 NoX、 co、悬浮颗粒总数、 So2等，但不包括 co2； 热电厂粉尘、冷却塔的热水 /co2中可能含有放射性物质； 由柱形图知发电站、交通工具、普通工业一年共产生污染物 20+40+60=120（百万吨）， 对应扇形图角度共计 60+180+90=330 。设一年内生产的污染物总量为 x 百万吨 330 ： 120百万吨 =360 ： x 百万吨 x 从减少化石原料的使用及提高化石原料的使用率或开发新能源等方面考虑。 11 / 23 答案 D 放射性废物 130 9 百万吨 以汽油为燃料的交通工具都应配有废气净化器；减少汽车的数量，因为每年汽车产生的污染物质的量最大；减少矿物燃料的使用，因为矿物燃料的燃烧产生大量的二氧化硫；开发新能源如风能、太阳能、生物能、乙醇燃料电池等。 例 3目前在上海市中学中开展的研究性学习，对中学生的创新精神和实 践能力的发展起了积极的作用。在学习过程中，学生兴趣盎然。下面列出了学生的三个研究课题名称： 课题一：上海市民加入 “ 中华骨髓库 ” 心态的剖析 课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究 课题三：上海地区降雨酸度的调查研究 (1)你选择上述哪一课题作为你的研究课题，试陈述选题理由。 (2)简要列出你的研究计划与研究方法。 (3)该课题最终的成果形式是什么？ 解析 本题是 2001 年上海高考文理综合卷中第一次出现的有关研究性学习的题目。题目要求确定研究方案。所谓研究方案就是为自己制定的一份工作计划。它把即 将开始的研究过程分解成收集、整理、分析和产生信息等阶段，把多种学习要素 (阅读、查找、思考、写作、联系、计划、展示、表达等 )组合到学习活动中。 怎样确定研究方案？在研究方案中，要清晰、明了地回答： 12 / 23 要做什么：研究什么题目？为什么选择这个题目 (其意义和价值 )？是否有可能完成这个题目？（在决定课题前请你仔细考虑：基础知识和能力、学校规定的研究时间、可以承受的研究费用等） 怎样做：工作步骤和程序？每个阶段的目标任务和时间安排？组内同学分工情况？从哪里、怎样获得相关信息？可能遇到什么困难？怎样避免 (或解决 )？ 做成什么：预计最后的结果是什么？论文、调查报告、实验报告、实物模型、网页 课题研究是一项既有趣又有意义的工作，它可以促进你更主动地思考，更主动地学习，也帮助你尝试像科学家一样地去做研究。应当大力开展研究性学习。 答案 课题一：选题理由：课题意义、兴趣、具备一定的研究条件等。计划： 确定调查对象、内容、方式、途径 查阅相关资料及开展调查 数据分析，撰写报告方法：收集相关资料，问卷调查及个别访谈等成果形式：调查报告，论文等 课题二：选题理由：课题意义 (如促进新能源的推广和使用 )、兴趣、具备一定研究条件等。计划： 确定调查内容进行调查 (采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法 ) 设计实验方案进行测试 数据分析，撰写报告方法： 调查 市场上太阳能利用装置的种类、性能、价格、普及13 / 23 情况 市民对太阳能利用的认识、态度 上海利用太阳能的有利条件和不利因素 当前开发利用太阳能的最新技术及发展趋势 (2)测试： 上海地区 (市区、郊区 )各季节日光照射情况 某些太阳能利用装置的性能成果形式：论文、调查报告、太阳能利用装置的设计、设想等 课题三：选题理由：了解上海地区随着工业废气的治理与城市 状况的发展，降雨酸度的变化。计划： (1)确定调查内容进行调查 (采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法 )(2)设计实验方案进行测试 (3)数据分析，撰写报告方法： (1)调查法 (如：去环保部门查阅环境检测年报等资料，收集有关资料 )(2)实测法 (如：选点对降雨酸度进行实验测量，并与过去几年加以比较 )成果形式：调查报告或论文 特别提示 高考题目的创新设计，正在向能力型、综合型、开放型扩展，正在逐步朝着 “ 研究性学习 ” 的教育目标迈进，这就要求学生提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，发展社会生活能力和交往合作能 力。 二、能力提升技巧 生物学研究性学习立意题的基本解题思路方法如下： 14 / 23 例 4（ 2002 年上海卷）某生物学兴趣小组开展 “ 不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响 ” 的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照 l： 1 的重量比浸泡 24小时，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答： (1)采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响 ?(只要一种指标 ) (2)做该实验时必备的实验器材是 (3)写出实验的主要操作步骤。 (4)设计一张表格用于在实验时记录数 据。 解析 本题主要考查探究实验的设计。 实验目的：探究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响 实验原理：烟草细胞中所含烟碱、焦油等对动物有毒害作用（生物学科知识定位），通过测定不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，如：每分钟心跳次数，单位时间内的死亡率或相同数量的水蚤全部死亡所需要的时间等任一种明确的、可量度的指标进行评价。 搜集相关资料信息：香烟的成分、水蚤的生物学特征（在实际开展研究性学习时应当了解这方面的情况，但应试答题时不一定要搞清） 实验器材：显微镜、秒表 (计时工具 )、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等 实验材料：香烟浸出液、蒸馏水、水蚤 15 / 23 主要操作步骤： （ 1）材料准备：用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成 3 种不同浓度的溶液 （ 2）分组、编号：准备 4 组生活状况相同 (或相似 )的相等数目的适量水蚤 （ 3）对不同对象作不同处理（控制变量、设置对照等）：用3 种不同浓度的烟草浸出液和蒸馏水 (对照 )分别处理 4 组生活状况相同或相似等数适量水蚤，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水及不同浓度烟草浸出液中心跳次数，重复三次。 （ 4）结果预测，设计表格，记录数据 （ 5）观察结果，分析数据，作出结论 不同浓度的烟草浸出 液每分钟心跳次数 第一次测量第二次测量第三次测量平均值 浓度 1 浓度 2 浓度 3 蒸馏水 (对照 ) 解题技巧 从宏观上讲， “ 研究性学习 ” 立意题仍属实验题，不过它带有课题性质和专题指令性内容。所以，在关注社会、捕捉信息、培养兴趣的基础上，加强实验能力训练是关键。由于这类题目纯粹是一种能力测试，必须通过长期知识积累和同化、不断地实践与创新，才能充分调用多学科知16 / 23 识、方法和手段，完成课题研究；而题海战术对此无能为力。 三、基础能力测试 1案例青年在健身房的锻炼状态的访谈调查 (时间： XX 年 12 月 15 日，下午 15 时。地点：黄冈市黄州区青春健身房。参加人员：黄冈中学高二年级研究性学习活动小组，主持人 1 名，录音 1 名，速记 1 名。以下访谈中访谈者的问话前用 “A” 标识，访谈对象的回答用 “B” 标识 ) A：这位先生，您好。我们是黄冈中学高二年级研究性学习活动小组成员，这是我们的证件，请您检查。我们想对青年在健身房中的锻炼状态进行访谈，访谈的结果对我们进行中学生室内体育锻炼将有很大的指导作用。访谈时间大约是 20分钟，希望得到您的帮助。 B：完全可以，愿我的回答能给大家提供有用的信息。 A：我们访谈的录音录像只用 于总结分析，如果您不反对的话，我们将在这次访谈中使用。 B：没有关系，请你们提问吧。 A：请问您锻炼的目的是什么 ? B：开始锻炼时我主要是想通过锻炼改变自己的体形，原来我比较偏瘦，锻炼一段时间后身体的各部分肌肉比以前发达多了。随着锻炼时间的增加我感到每天到健身房来锻炼是我生活的一部分，来到这里感到心情很愉快。 A：在锻炼中，如果某个动作做错或失败，您最典型的反应17 / 23 是什么 ? B：开始是自己感到很窘迫、焦虑，不好意思。通过这里工作人员的开导，自己也认为这是意料之中的事，往往是一笑了之，现在做得很好了。 A：您锻炼时头脑里是否还想一些其他的事情，包括工作上的事 ? B：是的。但不是经常想一些事情，尽量轻松地进行锻炼。 A：您锻炼时是否经常注意自己身体的动作或技巧 ? B：经常是这样的。否则锻炼效率会很低的。 A：迄今为止，您的健身锻炼是否已经在最近的生活中产生了较好的效果 ? B：是这样的。锻炼使我达到了我理想的体型，增强了我的自尊和自信。同时锻炼过程也使我体会到锻炼活动也是对毅力的一种培养。 分析 在这个访谈中，访谈对象应该是抽取的。 访谈用了限制询问的提问方式。请举例。 本选 题意义是： 本研究的理论假设是： 2 XX 年 8 月中旬，湖北监利小学生 12 岁的聂利撰写的科学论文蜜蜂并不是靠翅膀振动发声，荣获大赛优秀科技项目银奖和高士其科普专项奖。（注：聂利的研究仍存在争18 / 23 论） 下面是聂利对蜜蜂进行了一年多的观察和试验主要探索过程： 发现问题假设实验材料实验预测、处理及结果实验结论 实验组对照组 验证蜜蜂不是靠翅膀振动发声： 探索蜜蜂发声器官： 聂利发现许多蜜蜂聚集在蜂箱上，翅膀没有扇动，仍然嗡嗡叫个不停 把蜜蜂的双翅用胶水粘在木板上，蜜蜂仍然发出声音 剪去蜜蜂的双翅 ，也能听到蜜蜂的叫声 蜜蜂不振动翅膀也能发声，蜜蜂并不是靠翅膀振动发声的 把蜜蜂双翅粘在木板上，用放大镜仔细查找，在蜜蜂的双翅根部发现两粒比油菜籽还小的 “ 黑点 ” ，蜜蜂叫时，黑点上下鼓动 用大头针捅破小黑点，蜜蜂就不发声 不损伤蜜蜂双翅，只刺破小黑点，蜜蜂飞来飞去，不发声 蜜蜂的发音器官是两个小 “ 黑点 ” 蜜蜂不是靠翅膀振动发声 蜜蜂有自己的发音器官 根据以上材料，请填写右表：（用文字填写 “ 实验材料 ” 和“ 对照组 ” 相关内容，及用代号填写其他内容） 发现问题假设实验材料实验预测、处理及结果实验结论 实验组对照组 19 / 23 验证蜜蜂不是靠翅膀振动发声： 蜜蜂 不作任何处理的正常蜜蜂 探索蜜蜂发声器官： 蜜蜂 不作任何处理的正常蜜蜂 3许多中学都开展了以环境调查为中心的系列环保活动，撑起了环境教育的一片蓝天。但是，此项活动的开展并不平衡，希望广大同学都参与到这项活动中来。 (1)请你自己确定一个环境调查的课题，并简单陈述选题理由。注： 要注意所选课题开展调查研究的可行性，尽量选择较 “ 小 ” 的题目。 选题范围十分广泛，可涉及我们生存环境的各种因素，也可涉及人们的环境意识、 环境责任、环境道德等人文领域。 课题名称： 选题理由： (2)简要拟订出你的调查方案： 调查的对象 (或内容 )： 调查的方法 (获取数据、信息的方法 )： 注：调查方案应包括调查的计划，本卷不做要求。 (3)课题最终的成果形式是：。 四、潜能挑战测试 20 / 23 4 NH4No3 是一种民用炸药。某同学听修路民工讲：爆破所得的贫瘠山土很肥。请你据此开展课题研究。 (1)课题： NH4No3 爆炸后产物中存在肥力因子 (2)步骤： 观察记录 (3)结果预测及分析： 5研究性学习作为 一种重要的学习方式，对中学生的创新精神和实践能力的培养起到了积极的作用。下面列出了两大研究课题名称。请选择其中之一，并回答有关问题。 课题一：某地区遗传病的调查研究 课题二：大气污染对植物的影响 (1)请你拟定一个较小的具体课题名称：。 (2)简述你研究该课题的两点主要意义：。 (3)对所选课题提出一种假设： (4)你所选用的调查研究方法主要包括： (5)你的研究报告中应含有的主要内容是： 五、标答与点拨 1 随机分层； 如请问您锻炼的目的是什么 ?在锻炼中，如果某个动作做 错或失败，您最典型的反应是什么 ?等等 本选题于社会上近年来兴起的健身热，针对健身房中有效的21 / 23 训练方法和多功能设备，中学的室内体育馆也要有所改变； 如果锻炼设备