高中生物 1.2 生物科学的学习过程同步导学案 苏教版必修1.doc

2014-2015学年高中生物 1.2 生物科学的学习过程同步导学案 苏教版必修1一、目标导航1、学习目标尝试像科学家一样思考，理解学习生物科学需要正确的方法学习科学家经典实验，体会实验设计的原则尝试像科学家一样的实验，了解研究生命科学的程序学习显微镜的使用，体会数据的采集、分析、处理2、重难点重点：尝试像科学家一样思考，尝试像科学家一样思考； 学习显微镜的使用，体会数据的采集、分析、处理难点：尝试像科学家一样思考，尝试像科学家一样思考二、知识网络（略）三、导学过程一、挑战“自然发生说”的实验活动与探究11分析尼达姆的实验是否科学，并说明原因。2结合巴斯德的实验，分析其成功的原因。3有人认为，斯巴兰扎尼的烧瓶缺乏足够的空气，因而不能否定“自然发生说”。你赞同这种观点吗？4分析教材中的四个实验，探究下列问题。（1）哪些实验遵循对照原则，在实验中这些对照是怎么设置的？（2）对照实验中有一个实验变量和多个无关变量，如四位科学家对实验材料的处理方法、处理时间等，他们在遵循单一变量原则设置对照实验时，是如何处理实验中的各个变量的？（3）成功的科学实验应遵循哪些原则？并作简单分析。（列举三个主要的）迁移与应用1关于雷迪设计的实验叙述不正确的是（）。a证实了蛆不是在腐肉中自发产生b实验设计了对照实验，一组为开口瓶，另一组为封口瓶c此实验没有完全否认“自然发生说”d雷迪的实验证明苍蝇是从腐肉中自发产生的二、科学实验活动与探究21在对生物科学的探究过程中，解决所遇问题往往用什么方法？2分析科学家对“自然发生说”的实验过程，总结科学实验的方法。3收集和分析数据时，保证测量数据精确的措施有哪些？4结合前面的探究，概括实验设计的基本方法。迁移与应用2下列关于科学实验的说法，错误的是（）。a用一种或多种感官去收集信息的过程就是观察b测量应只进行一次精确的测量，不必多次测量c巧妙地设计实验是生物科学研究中检验预测正确性的最佳途径d记录测量结果时应使用标准计量单位答案：活动与探究1：1提示：不科学。尼达姆的实验不严密，有未考虑的因素，如培养液中未杀死的微生物、瓶内空气中有微生物、软木塞上有微生物等，即未真正做到将瓶中的营养液与微生物分开。2提示：将瓶颈拉成弯曲的鹅颈状，使外边的尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中，这样瓶子并未密封，亦能保持无菌。3提示：赞同。煮沸后密封，里面空气全无，此条件不适合微生物的生存。如果有微生物自然发生，也会因为没有空气而无法生存。4（1）提示：四个实验都遵循对照原则，具体设置如下：雷迪的实验中，肉与苍蝇接触和肉不与苍蝇接触作对照。尼达姆的实验中，羊肉汤煮沸前后的变化作对照。斯巴兰扎尼的实验中，a.用软木塞密封和熔化玻璃密封作对照；b.不同密封方法的肉汤煮沸2 min和煮沸1 h作对照。以上两组对照共设置四个实验组。巴斯德的实验中，把盛有酵母菌浸液的瓶子消毒后密封和将瓶颈拉成鹅颈状不密封作对照。（2）提示：对照实验中有多个变量，而设置对照实验要遵循单一变量，所以在对照实验中，要依据实验目的确定一个实验变量，在对照组和实验组中使该实验变量保持不同，其余的无关变量均保持相同。（3）提示：科学性原则。如尼达姆的实验不科学，导致实验结果与科学事实不符；而巴斯德的鹅颈瓶，既保证瓶内有足够的空气，又防止外来微生物的干扰。对照原则。实验中设置一个对照组，一个或几个实验组。单一变量原则。每组对照实验设置一个实验变量，其他无关变量保持相同。迁移与应用1：d解析：雷迪的实验证明了蛆不是从腐肉中自然产生的，反对“自然发生说”，实验中遵循了对照原则，一组为开口瓶，另一组为封口瓶，蛆的产生与否与苍蝇是否与肉接触有关。活动与探究2：1提示：运用科学的方法进行实验。2提示：通过分析前面的几个实验可以看出，他们在观察自然现象或研究前人的实验后，提出了新的问题，斯巴兰扎尼还作出了新的推断（即假设），然后通过不同的实验来证明自己的推断，最后分析数据得出结论。因此科学实验的方法可总结如下： 3提示：多次测量求平均值，正确使用测量仪器，使用标准计量单位记录。4提示：（1）了解题目要求。看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果。（2）明确实验目的、原理。明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上的什么原理。（3）明确实验思路。就是根据原理对实验作出假设，并对可能产生的现象作出预测，并充分利用实验材料设计实验思路。（4）设计实验步骤。根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验步骤。要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用，怎样运用，并且还要注意以下两点：一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。（5）记录实验现象和数据。在实验中，将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。（6）分析得出结论。根据观察的实验现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。迁移与应用2：b解析：测量应力求精确，所以对实验结果一般要多次测量，求其平均值，这样可以减少偶然误差，使结果更准确。四、达标检测1“天地合气万物有生”“腐草为萤”和“蝉固朽木所化也”这些说法与下列哪位科学家所支持的生物学观点一致？（）a雷迪 b尼达姆c斯巴兰扎尼 d巴斯德2雷迪通过实验回答了“蛆是从哪里来的”，实验中，他考察的变量是（）。a腐肉上是否有苍蝇 b腐肉上是否有蛆c苍蝇是否与肉接触 d蛆是否与肉接触3下列关于科学实验的说法错误的是（）。a用一种或多种感官去收集信息的过程就是观察b预测就是根据现有证据和以往实验对将来的事件做出推论c预测必须是正确无误的d通过测量，科学家能把观察的结果表达得更加精确4科学实验对观察和测量的要求依次是（）。a不得使用辅助仪器，可以使用测量工具b可以使用辅助仪器，不能使用任何工具c完全真实和准确，绝对精确d力求真实、准确，要测量多次且求平均值5下面做法符合安全实验要求的是（）。a实验中试管口朝向自己b实验中试管口朝向他人c实验结束后把化学药品随意倒进水槽d用家兔进行生理实验时应避免被其抓伤答案：1b解析：“天地合气万物有生”“腐草为萤”和“蝉固朽木所化也”等说法是我国古代人通过观察得出了低等生物是由非生命物质自然产生的，这叫做自然发生说或自生论。在给出的四位科学家中雷迪首先通过观察提出了质疑并进行了实验，斯巴兰扎尼也通过实验否定了“自然发生说”，而巴斯德最终通过实验得出结论，证明“自然发生说”是错误的。只有尼达姆是这一论点的支持者。2c解析：本题考查雷迪实验中的自变量问题。通过阅读教材可知，苍蝇是否与肉接触是本实验的变量。3c解析：由于预测是推论的一种，所以它也可能出错，必须通过实验来检验预测正确与否。4d解析：由于人感官功能的限制，所以观察时可以使用一些辅助仪器。测量力求准确，但不一定能达到百分之百的精确，测量必须使用测量工具，为使测量准确，一般测量多次且求平均值。5d解析：实验中试管口如朝向人可能造成试管中的挥发性物质被吸入人的体内，有可能对人体造成伤害。随意倾倒化学药品有可能造成环境污染。用家兔做实验避免被其抓伤符合安全实验的要求。五、依据考点，归纳总结1实验变量的分析（1）自变量：实验过程中可以变化的因素称为变量，其中人为改变的变量称作自变量。（2）因变量：随着自变量的变化而变化的变量称作因变量。（3）无关变量：除自变量外，实验过程中可能还会存在一些可变因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。2对挑战“自然发生说”的几个经典实验的分析实验人提出问题实验设计实验结论成败关键观点雷迪腐肉上的蛆是从哪里来的（1）苍蝇与肉接触（2）苍蝇与肉未接触苍蝇或蛆不会从腐肉中自然发生注重了单一变量和对照原则相信所有生物都来自生殖斯巴兰扎尼结构复杂的生物由亲代产生，微生物能否自然发生盛肉汤烧瓶经过处理在沸水中煮一段时间后a污染b污染c污染d未污染生命不会自然发生严格密封和杀菌反对微生物“自然发生说”巴斯德让肉汤接触无污染的空气，微生物能自然发生吗 微生物不能自然发生保证瓶内无菌不同意微生物“自然发生说”3实验设计的主要原则（1）单一变量原则即控制其他因素不变，只改变所要研究的某一变量，观察其对实验结果的影响，从而证明该实验变量的作用。如在验证唾液淀粉酶具有专一性的时候，对照组和实验组的温度、ph、所采用的试管大小、试剂多少、反应条件、溶液量等均要一致，只有一个变量，即实验组为淀粉溶液，对照组为蔗糖溶液。（2）对照性原则在实验设计中，一般都要设置对照，来鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。对照有多种形式：空白对照（对实验组给以实验因素处理，对照组不加任何处理因素。如雷迪的实验，对照组中的肉不与苍蝇接触）；条件对照（对对照组施以的因素不是实验所要研究的因素）；自身对照（对照与实验在同一受试生物上进行）；相互对照（不独立设立对照组，而是几个实验组之间相互对照）等。（3）平行重复原则重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则，多年来为研究者所公认。因此，在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验都必须有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。设计的实验不能只进行1次，在无法重复的情况下，不能作为正式结论。（4）简便性原则设计实验时，要考虑到实验材料容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验操作比较简便，实验步骤比较少，实验时间比较短。除以上原则外，实验设计还用到科学性和可行性两个原则。4实验设计的基本思路（1）要认真研究实验课题，依据科学的实验思维方法，在明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件的前提下，确立实验的单一变量。精心策划实验方法，严格设计实验过程，合理设置对照，并设计科学的测量方法。（2）充分选择利用题目中所给的器材、试剂，构思单一变量的控制方法和实验结果的获得方法。（3）选择适宜的实验材料，在注意实验步骤关联性的前提下表述实验步骤，并从不同的角度分析实验结果。不断地淘汰、修正、检验假设，最终接近正确结论。最后，能够做到有效预测实验结果、科学地描述实验结果，并得出科学的实验结论。六、布置作业1(2014新乡高一检测)“天地合气万物有生”“腐草为萤”和“蝉固朽木所化也”这些说法与下列哪位科学家所支持的生物学观点一致()a雷迪 b尼达姆 c斯巴兰扎尼 d巴斯德【解析】考查“自然发生说”。“天地合气万物有生”“腐草为萤”和“蝉固朽木所化也”，我国古人通过观察得出了低等生物是由非生命物质自然产生的，这叫做自然发生论或自生论。在给出的四位科学家中，雷迪首先通过观察提出了质疑并进行了实验，斯巴兰扎尼通过实验否定了“自然发生说”，而巴斯德最终通过实验得出结论，证明“自然发生说”是错误的。只有尼达姆是这一论点的支持者。【答案】b2下列是研究生物学问题的方法，其中正确的步骤是()得出结论发现问题实验观察假设abc d【解析】本题考查研究生物科学的程序。生物科学实验的第一步是观察，观察后发现问题，经过思考提出假设，之后设计实验加以验证，得出相应的结论。【答案】d3(2014大同高一期末)某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响，在两个花盆里种了大豆，并设计了如下实验：花盆阳光温度水光照20 充足暗室20 不充足在这个实验设计中，应该改正的地方是()a两个花盆都应放在向阳的地方b两个花盆都应放在黑暗的地方c两个花盆的温度不应该一样高d两个花盆都应该浇充足的水【解析】这个实验要研究的是阳光对大豆发芽的影响，因此阳光是自变量。两个花盆都应该浇充足的水，这样既保证了只有一个变量，又使大豆不会因为缺水而影响发芽。 因为如果两个花盆都浇水不足，两个盆中的大豆都会因缺水而影响发芽，最后导致实验失败。因此，在考虑单一变量时，还要尽量使常量能够满足实验成功的条件。【答案】d4在培养皿底部铺上棉花，将生理状况相同的豌豆种子放在棉花上。实验过程与结果如下表所示：装置场所温度棉花状态数日后的现象甲日光23 潮湿全部发芽乙日光23 干燥没有发芽丙黑暗23 潮湿全部发芽丁黑暗23 干燥没有发芽以上实验最能证明种子发芽需要()a阳光 b空气c温度 d水【解析】由题干可获取的主要信息有：(1)影响豌豆发芽的因素可能有光照、温度和水；(2)进行分组对照实验：由表格中的各条件变化可以看出，甲和乙对照，丙和丁对照，还可将甲、丙对照，乙、丁对照。解题时分析每组对照即可。【答案】d5使“自然发生说”首先产生动摇的是()a尼达姆 b斯巴兰扎尼c雷迪 d巴斯德【解析】雷迪通过实验得出结论：苍蝇是由亲代苍蝇在腐肉上产的卵发育而来的，无论苍蝇还是蛆都不会从腐肉中自然发生，使“自然发生说”第一次产生了动摇。【答案】c6(2014徐州高一期末)巴斯德在斯巴兰扎尼实验的基础上设计了“鹅颈瓶实验”，其目的是()a这种弯曲的“鹅颈”可以使肉汤与空气完全隔绝b这种带有弯曲细管的瓶是敞口的，空气可以进入，而空气中的微生物则被阻挡沉积在曲颈部，不能进入瓶中c证明污染物来自营养液d验证斯巴兰扎尼的实验结论，即只有在密闭情况下才能保持无菌【解析】斯巴兰扎尼的实验不能得到自然发生论者的认可，他们认为他把肉汤“折磨”得失去了“生命力”，并且在密封的瓶中缺乏足够的空气，不适于生命的生存了。而巴斯德设计的弯管是开口的，空气可无阻地进入瓶中，这就使那些认为斯巴兰扎尼的实验“缺乏足够的空气”的人无话可说。【答案】b7雷迪通过实验证明了蛆通过生殖而来。下面关于雷迪实验技巧的叙述错误的是()a对肉块进行了高温灭菌处理b让苍蝇和一块肉接触，同时隔断另一块肉与苍蝇的接触c设计了对照实验d不同实验对象组除了是否和苍蝇接触外，其余的处理是相同的【解析】雷迪的实验证明蛆是通过生殖而来，与灭不灭菌没关系。其技巧在于进行对照实验并引入单一变量，这样不同对象组的差别就是单一变量的结果。b项和c项是对“对照实验”的解释，d项是对“单一变量”的解释。【答案】a8(2014盐城高一期末)在研究光照强度对某种鸟鸣叫次数的影响实验中，下列设计不符合研究要求的是()a记录一天内不同时间同一地点该种鸟鸣叫次数b记录同一时间不同天气该种鸟鸣叫次数c记录繁殖季节该种雌鸟和雄鸟鸣叫次数d记录不同季节同一地点该种鸟鸣叫次数【解析】在探究实验中，应遵循单一变量原则。题干明确指出是研究光照强度对某种鸟鸣叫次数的影响，而c选项的目的是研究在同一繁殖季节中雌鸟和雄鸟的鸣叫次数，与题意不符。一天内不同时间、同一时间不同天气、不同季节同一地点的光照强度都不一样，都是研究光照强度对某种鸟鸣叫次数产生影响的实验。【答案】c9生活中常常会发现：切开的梨放的时间长了，切面会变成褐色，因为梨的果肉中铁成分很高，一旦与空气接触，铁和空气中的氧气结合，形成一种褐色物质。有人设计了如下实验，下列相关说法中正确的是()实验操作实验现象置于盐水中的梨切面不变色置于空气中的梨切面变色a.该实验的主要目的是为了探究梨变色是否与空气有关b该实验能证明空气中的氧气使梨切面变色c这是一组对照实验，实验变量是有无nacld该实验与梨切面置于两条件下的时间长短无关【解析】审题关键：明确实验中的单一变量。该实验主要探究梨切面的变色是否与空气有关，单一实验变量为氧气。在此实验中，除氧气为变量外，nacl的有无也是一个变量，所以该实验无法证明氧气使梨切面变色。反应的发生需要一定的时间。【答案】a10下图为巴斯德的“鹅颈瓶实验”，该实验说明()a微生物只能来自空气中的微生物b微生物必须在有氧条件下才能产生c微生物来自非生命物质d肉汤中有机物丰富可以产生微生物【答案】a二、非选择题11(2014淮安期末)科学家巴斯德设计的实验，向世人证实了细菌不是自然发生的。(1)巴斯德把新鲜、清澈的肉汤分别装入甲、乙两个玻璃瓶中，其中的一瓶肉汤煮沸以杀死细菌，另一瓶则不加热煮沸。在两个玻璃瓶中，空气中的氧气能通过瓶颈，而细菌则被隔绝在外。(2)几天后，未煮沸的肉汤变得浑浊，表明肉汤中有细菌，而煮沸的肉汤保持清澈，四年后都没有腐败。巴斯德由此判定细菌不会自发地从肉汤中长出，只有在活细菌存在条件下才会产生新的细菌。(3)最后，巴斯德只是轻轻地摇动那个盛有清澈肉汤的鹅颈瓶，使得空气中的细菌得以进入瓶中，数日后，清澈的肉汤变得浑浊。巴斯德的结论：只有在活细菌存在的条件下，才能繁殖出新的细菌。请就巴斯德的鹅颈瓶实验进行分析：(1)自变量为_，因变量为_，无关变量为_。(2)实验组为_，对照组为_。【解析】自变量是指实验中由实验者所操纵的因素或条件。因变量是指实验中由实验变量而引起的变化和结果。无关变