高考生物“科学方法”专题归类复习设计

高考生物 科学方法 专题归类复习设计 科学方法 科学研究的一般方法 作为一个专题进行划分是基于新课标高考生物考试大 纲中的能力考核要求 具有对一些生物学问题进行初步探究的能力 包括运用观察 实 验与调查 假说演绎 建立模型与系统分析等科学研究方法 科学方法是能力的组成部分 方法是能力的核心 在科学方法复习中 教师要确定好复习目标 处理好教材 把握好以下的原则 重点 知识结构化 抓各模块科学方法知识的中心点 将知识以此中心组织起来 形成知识网 络 基础知识系统化 打破原教材的排序结构 系统地归类基础知识 难点知识问题化 以问题解决为难点 精编一些含有难点知识的习题 让学生在解题过程中消化和理解 生物科学的研究方法 从而突破难点知识 由于此专题在高考中占有很大比例 且 科学方法 贯穿于高考生物大部分知识点 笔 者结合近几年高三复习课的教学实践 对此专题基础知识进行如下归类 目的是便于学生 形成系统的知识结构 1 科学研究方法的基本思路 观察 提出问题 提出假说并作出预期判断 得出假定性的结论 设计完成实验 分 析数据 得出结论 2 高考生物中考查的科学方法 依据考纲及考试说明归纳比较如下 表 1 表 1 高考生物中科学方法的内容和方法比较 比较能力考查重点主要分布模块 观察法考查观察能力 分子与细胞 实验法 考察操作技能和观察能力 科学 探究能力 分子与细胞 生物 技术实践 调查法考查掌握基本调查方法的运用 稳态与环境 模拟法 通过研究和使用 模拟法 培养学 生的科学素养 训练学生科学的思维 分子与细胞 遗传 与进化 获取经 验性材料的方 法 资料搜集 法 考查信息搜集和处理能力所有模块 逻辑思维考查学生逻辑推理能力 遗传与进化 数学方法 考查对事物推导 演算和分析的 能力 稳态与环境 模型方法考查领悟和运用模型建构的方法 分子与细胞 稳态与 环境 生物技术实践 理性思 维方法 系统方法 领悟系统分析在科学研究中的应 用 稳态与环境 2 1 获取经验性材料的方法 2 1 1 实验法 分析近几年高考生物试卷中的实验题 主要考查教材中的观察类和鉴 别类实验 表 2 3 试题突出的特点是重视实验回归教材 从内容上看 既有对教材实 际内容的直接考查 也有对教材相关实验原理和方法的拓展考查 通过创设新的实验情境 考查考生对教材实验的分析 理解和提取新信息的能力 因而教材中的实验在复习时尽量 让学生做一做 想一想 找回感觉 摒弃 背实验 的错误复习方法 以引导考生通过探究 获得新知和接受科学方法训练 表 2 观察类实验比较 实验名称观察方式观察对象显微镜玻片标本染色剂生物材料 脂肪的鉴定染色观察脂肪高倍临时装片 苏丹 或苏丹 染液 花生种子 观察多种多样 的细胞 原色观察 常见细胞形 态 低倍 高 倍 固定装片 临 时装片 无 真菌 植物叶 茎 人口腔上皮细胞 观察植物细胞 的质壁分离和复原 原色 活体 观察 紫色大液泡高倍临时装片无洋葱表皮 观察细胞的有 丝分裂 染色 固定 观察 染色体高倍临时装片 龙胆紫或醋酸 洋红 洋葱根尖 观察细胞的减 数分裂 原色 固定 观察 染色体高倍固定装片无 蝗虫精母细胞减数分裂固 定装片 表 3 鉴别类实验比较 实验名称鉴定对 象 试剂颜 色 水浴加 热 生物材料 淀粉碘液 蓝 色 无脱色的叶片 还原糖斐林试剂 砖 红色 需要 含糖量高的白色或近白色 的植物组织 检测生物组织中 多糖 还原糖 蛋白 质 蛋白质 双缩脲试 剂 紫 色 无鸡蛋清 豆浆 牛奶 DNA 粗提取与 鉴定 DNA 二苯胺试 剂 蓝 色 需要 鸡血 哺乳动物的红细胞 菜花 果酒的制作酒精重铬酸钾 灰 绿色 无酵母菌发酵 还可以归纳 常规实验技术比较 光学显微镜观察 制作临时装片 切片和涂片 研 磨 过滤技术 解离技术 恒温技术 纸层析技术 同位素示踪技术等 常规实验方法 比较 观色法 等组实验法 对比实验法 加法创意 减法创意 杂交实验法 化学分析 法 分级离心法 梯度离心法 离体培养法 理论分析法 模拟实验法等 探究性实验 与验证性实验比较 经典性实验比较 以教材知识为背景的实验题材归纳比较 教材 中实验变量 自变量 因变量 比较 等等 另外 设计类实验中常常提供实验器材 药品 如能明确它们的用途和使用方法 往 往能从中发现实验设计的思路和方法 甚至具体的实验步骤 简单总结如下 常用的化学试剂 NaHCO3 提供 CO2 NaOH 用于吸收 CO2 或改变溶液的 PH NaCl 配制生理盐水及其他不同浓度的盐溶液 可用于测定动物细胞内液的浓度 或用于提取 DNA 龙胆紫或醋酸洋红 碱性染料 用于染色体染色 等等 实验条件的控制方法 增加水中氧气 泵入空气或吹气或放入绿色植物 减少水中 氧气 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 除去容器中 CO2 NaOH 溶液 除去叶片中 原有淀粉 置于黑暗环境 除去叶片中叶绿素 酒精隔水加热 除去光合作用对呼吸 作用的干扰 给植株遮光 如何得到单色光 棱镜色散或彩色薄膜滤光 血液抗凝 加入柠檬酸钠 灭菌方法 微生物培养的关键在于灭菌 对不同材料 灭菌方法不同 培养基用高压蒸气灭菌 接种环用火焰灼烧灭菌 双手用肥皂洗净 擦干后用 75 酒精消 毒 整个接种过程都在实验室无菌区进行 1 等等 2 1 2 调查法 调查是科学探究常用方法之一 调查类实验 实习 涉及调查方案的 制定 随机取样 确定样本的大小 设计记录数据的表格 对调查结果的整理和分析 计 算等 具体比较表 4 表 4 调查类实验 实习 比较 课题名 称 调查对 象 统计方法 计算公式 或方法 常见考查点 调查常 见的人类遗传 病 人类某 种遗传病 汇总法 发病率 患病人数 被调查人数 100 方案制定 调查表的设计 遗传系谱分析与概率计算 优生 学知识等 植物 样方法 五点取样 等 距取样 所有样方内个体总 数 样方的总面积 种群密 度的取样调查 动物 标志重捕 法 初次捕获个体总数 个体总数 N 重捕的 标志个体数 再次捕获个 体数 取样原则 随机性 标志 科学性 减少对动物的影响 计算 样方大小的确定 依据调 查对象大小 探究培 养液中酵母菌 种群数量的动 态变化 酵母菌 抽样检测 法 计数一个小方格内 的酵母菌数量 再以此为 根据 估算试管中的酵母 菌总数 恒定容积中培养的酵母菌种 群数量变化曲线与自然界中数量 变化不同 计数前需将试管轻轻 振荡几次 计数注意点等 土壤中 动物类群丰富 线形 软体等动物 记名计算 法和目测估计法 汇总 计算单位面 积内物种丰富度 取样进行采集 调查的方法 群落的基本特征 土壤动物的种 度的研究类繁多 营养结构复杂 少数成 为优势物种 野外调查注意点 2 1 3 模拟法 有些科学实验由于受到一些特殊因素的制约 不能或不许直接对研究对 象进行实际实验 为了获得对研究对象的认识 以揭示其本质和规律 通过对替代物的实验 来获取经验性材料 这种方法叫做模拟法 复习时重点掌握教材中的案例 表 5 帮助 学生分析模拟的过程与结论 表 5 模拟法实验比较 课题名 称 实验原理模拟方法实验结论 模拟尿 糖的检测 葡萄糖与班氏试剂在加热条 件下呈现不同的颜色反应 从蓝 色到砖红色 通过比色卡可确 定尿糖浓度 斐林试剂 水浴加 热 或班氏试剂或尿糖试 纸 用斐林试剂检测发生出现 砖红色沉淀的是糖尿病患者的尿 液 未出现砖红色沉淀的是正常 人的尿液 性状分 离比的模拟实 验 有性杂交的亲本 在形成配 子时 等位基因会发生分离 受 精时 雌雄配子会随机结合成合 子 甲桶中的小球代表 雌配子 乙桶中的小球 代表雄配子 采取随机 抓取 统计 分析 雌雄配子结合机会均等 形成 的后代有三种基因型分别 为 DD Dd dd 1 2 1 表 现 型两种 比例为 3 显 1 隐 通过模 拟实验探究膜 的透性 生物膜具有选择透过性 某些半透膜 如动 物的膀胱膜 肠衣等 可以让某些物质透过 而另一些物质不能透过 水分子可以透过 而蔗糖 分子因为比较大 不能透过 模拟探 究细胞表面积 与体积的关系 NaOH 和酚酞相遇呈紫红色 琼脂快模拟细胞 用 NaOH 溶液模拟被细 胞吸收的物质 细胞体积越大 其相对表 面积越小 细胞的物质运输的效 率就越低 细胞表面积限制了细 胞的长大 2 2 理性思维方法 2 2 1 类比推理法 类比推理又称类比法 它是根据两个或两类对象有部分属性相同 从而推出它们的其它属性也相同的推理 在科学研究中 类比推理是提出假说的重要途径 往往可以导致新发现 新理论 但是 应当注意的是 类比推理的结论具有或然性 可能 是正确的 也可能是错误的 其证实或证伪还需要通过观察或实验 在高考复习时要带领 学生复习教材中的例子 表 6 以此训练学生思维 利于学生解答高考试题中的有关类 比推理的试题 表 6 类比推理法案例 教材中的 例子 浅析教材中的例子浅析 必修 1P38 思维拓展题 将学校的组成层次与生命系统 的层次相类比 必修 1P43 拓 展题 将细胞膜与窗纱进行类比 必修 1P44 问题探讨 将细胞器与工厂的车间或部门 作类比 必修 1P61 问 题探讨 将原生质层看作一层半透膜 是类比推理 同时也是归纳和演 绎推理 必修 1P88 90 将 ATP 叫做能量货币 与现 金等作类比 必修 1P118 想像空间 将细胞分化与现代社会中职 业分类相类比 必修 2P27 28 萨顿通过类比推理得出结论 基因是由染色体携带着从亲代传递 给下一代的 必修 2P30 技 能训练 训练学生类比推理能力 必修 2P47 48 DNA 模型建立的过程中沃森 和克里克根据蛋白质的空间结构呈 螺旋型 他们推想 DNA 结构或许 也是螺旋型的 必修 3 P9 实 验 实验 生物体维持 PH 稳定的 机制 就是让学生通过实验类比推 理出生物体生物体是如何维持 PH 稳定 必修 3P44 思维拓展题 将人脑与电脑进行类比 2 2 2 演绎推理法 演绎推理是从一般到个别 从普遍到特殊的推理方式 从一般 普遍 到特殊 个别 根据一类事物都有的一般属性 关系 本质来推断该类中的个 别事物所具有的属性 关系和本质的推理形式和思维方法 通常用三段论式的演绎推理过 程来理解 如必修 1 中 1969 年 人们在坠落于澳大利亚启逊镇的陨石中发现了氨基酸 这些氨基酸不是来自地球 由此你可以作出什么推测 这可以看成是三段论式的演绎推理 大前提 氨基酸是组成蛋白质的基本单位 蛋白质是生命活动的主要承担者 小前提 陨 石 非地球来源 中有氨基酸 结论 陨石中存在生命形式 高考试题中尤以遗传题 实验题考查演绎推理较多 演绎推理法对于学生的逆向思维 的培养 对于学生能力的提高都有很好的作用 如 2006 年全国 I 卷的第 31 题第 4 问 试 题略 复习时注意演绎过程 让学生重点体会教材中的例子 表 7 再如必修 3 第 49 页生长素的发现过程强调了 科学重视实证 也强调了 逻辑推理过 程 并用技能训练栏目对学生的推理能力作了训练 这里所涉及到的严谨的逻辑推理 多 数指的是演绎推理 第 69 页进一步探究 根据你对影响酵母菌种群数量增长的因素作出的 推测 设计实验进行验证 2 2 3 模型法 必修 1 中的模型概念 人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一 种简化的概括性的描述 这种描述可以是定性的 也可以是定量的 有的借助于具体的实 物或其他形象化的手段 有的则通过抽象的形式来表达 模型的形式包括物理模型 概念 模型 数学模型等 高中生物中涉及模拟法的案例较多 进行部分比较 表 8 3 复习建议 科学方法的复习尤其要重视科学思维的训练 即努力使学生将科学方法内化为自己的 思维方式和行为方式 因此 为了达到较好的复习效果 在复习每一类科学方法时 除了 掌握系统知识外 要进行配套试题的强化训练 3 1 训练高考试题 因为高考试题的设计比较严密 尤其是生物实验的设计有较强的 逻辑性 有利于培养学生科学方法 尤其是逻