高中生物新教材科学研究方法解读.doc

高中生物新教材科学研究方法解读高中生物新教材科学研究方法解读 “授之以鱼，不如授之以渔”。新课程标准下各种版本的生物新教材，更注重以各种科学研究方法，来展示知识和原理的发现过程，全面提高学生的科学素养。现将人教版生物教材中的主要科学研究方法加以汇编和解读，以供各位参考。1 模型方法（生物133（在必修生物、第三章、第三节，以下同）人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性描述。这种描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具体的形势或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。1.1 常用模型类型：1.1.1物理模型：（生物133）以实物或图画直观地表达所认识对象的特征。最常见的莫过于我们教材上的生物结构图、示意图了，还有一些人工构建的实体模型。如：制作DNA双螺旋结构模型；真核生物细胞的三维结构模型等。需要注意的是：科学性、准确性应该是第一位的，其次才是模型的美观与否；生物照片包括实物照片、显微照片等不是物理模型。1.1.2概念模型：以抽象文字或化学方程式等形式来表达一个实体的功能，如光合作用的概念和反应式；或以分枝状或圆圈来说明生物知识之间的关系。如每章自我检测题的画概念图部分。1.1.3数学模型：（生物342）数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式。常见两种：曲线图：如种群增长的“J”型曲线和“S”型曲线，DNA、RNA、染色体的数目变化的坐标曲线。优点：形象、直观。数学公式：如“J”型增长模型，t年后，种群数量为：Ntt 。优点：比较准确。1.2 优点：将复杂的内容简单化，将抽象的内容具体化，培养学生的直觉、形象思维。2 类比推理（生物222）2.1例如:19世纪美国遗传学家萨顿以蝗虫作为研究对象，将看不见的基因与看得见的染色体行为进行类比，根据其惊人的一致性，提出了基因位于染色体上的著名假说。但其正确与否，还需要做进一步验正。如在萨顿之后美国生物学家摩尔根用果蝇做实验材料，将控制白眼性状的基因与X染色体联系起来，用实验证明了萨顿假说的正确性。2.2 优缺点：培养学生逻辑思维和推理能力。还要注意：类比推理得出的结论并不具有逻辑的必然性，其正确与否，还需要通过观察和实验的检验。3 假说演绎法（生物211）在观察和分析的基础上，提出问题，通过推理和想象提出解释问题的假说，根据假说进行演绎和推理，再通过实验检验演绎推理的结论正确与否。如果实验结果与预期结果相符，就证明假说是正确的；反之，则是错误的。这种方法叫做假说演绎法。例如：孟德尔基因分离定律和自由组合定律的发现过程，萨顿的基因位于染色体上的果蝇的实验证据。3.1 提出假说（生物142）不是通过观察试验直接证实的，而是根据试验现象和有关知识，经过严谨的推理和大胆的想象，提出的一种假说。例如：1959年，罗伯特森提出细胞膜都由“蛋白质脂质蛋白质”三层结构构成的静态统一结构；1972年，桑格和尼克森又提出的“流动镶嵌模型”的生物膜分子结构模型。随着研究的深入，对膜的认识不断趋向全面和合理，说明科学的发现是一个动态发展的过程。3.2 优缺点：使学生敢于向权威质疑，养成求实、创新的科学精神，能够辩证的对待科学发展中出现的新事物，培养学生的发散思维。但既然是假说，就需要通过观察和实验进一步验证和完善，其中方法和技术的进步起着关键作用。4实验法 生物是一门实验性较强的自然学科。在各种科学研究方法中，实验起着非常重要的作用。它不仅意味着精确的操作，而且是验证假说和解决问题的最终途径。在新教材中，各种实验方法的单独或综合应用，使这一特点更明显。以下是和高中生物实验密切相关的内容：4.1 控制变量（生物151）实验过程中可以变化的因素称为变量。分为三种：自变量：人为改变的变量（一般采用“单因子变量”的原则）。 因变量：随着自变量的变化而变化的变量。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的变量（宜采用“等量性”的原则）。而实验分析的关键是找到题干当中的自变量，分析好要测的因变量。4.2预实验（生物332）在进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验。这样可以为进一步的实验摸索条件，也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周，盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。4.3对比实验（生物153）设置两个或两个以上的实验组，通过对结果的比较和分析，来探究某种因素与实验对象的关系，这样的实验叫做对比实验。4.4实验类型（根据实验目的不同）4.4.1验证实验：实验成果前人已知，通过实验可使学生进一步掌握。如叶绿体中色素的提取和分离实验，可验证叶绿体中色素的颜色和种类，理解结构与功能相适应的规律。4.4.2探究实验：在质疑中探究，在讨论中不断的修正自己的观点。通过探究活动，总结实验成功或失败的原因，从而得出正确的结论或实验证据。如探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度；探究影响酶活性的条件。4.4.3还有一些是为了不同需要而做的实验。如：模拟实验：由于生物学中有很多研究对象直接用来进行实验非常困难，或者是不可能，通过模拟的方法制成研究对象的模型，模拟研究对象的实际情况，来进行实验研究。如性状分离比的模拟实验，模拟基因的分离和随机结合与生物性状之间的数量关系。观察实验：一般借助光学显微镜或电子显微镜，通过观察、识图，帮助学生克服对微观结构认识的困难，更形象、直观的学习生物知识，领悟发生的原理，解决抽象的问题。如观察DNA 和RNA在细胞中的分布；观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂。4.5优点：通过实验操作和实验设计，可以培养学生尊重事实、严谨仔细的态度。掌握生物实验操作的基本技能，提高学生的思维能力和实践能力。5 必修教材中用到的其他经典技术方法：方法所在章节内容应用差速离心法生物132将细胞膜破坏后形成的匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心，利用不同的离心速度产生的离心力，就能将各种细胞器分离开。研究各种细胞器的组成成分和功能。荧光染料标记法生物142如用绿色和红色荧光的染料分别标记两种细胞表面的蛋白质分子，进行细胞融合实验，。证明细胞膜具有流动性。同位素标记法生物154通过放射性同位素标记的化合物，弄清楚化学反应的详细过程。如：1939年，美国科学家鲁宾和卡门用18O分别标记H218O和C18O2。20世纪四十年代，美国科学家卡尔文等用14C标记的14CO2做小球藻的光合作用实验。1952年，赫尔希和蔡森以T2噬菌体为实验材料，分别用32P和35S标记的噬菌体来侵染未被标记的大肠杆菌。用于追踪物质的运动和变化规律。有力的证明了光合作用释放的氧气来源于水。探明了CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径卡尔文循环。证明DNA是遗传物质。样方法生物341在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的平均值作为该种群密度的估计值。（关键：随机取样）。用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。调查某种昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的密度、跳蝻的密度等。标志重捕法生物341在被调查种群的活动范围内，捕获一部分个体，做上标记后，再放回原来的环境，经过一段时间后进行重捕，根据重捕到的动物中标记的个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。针对活动能力强，活动范围大、不宜用样方法来调查它们种群密度的动物。通过以上