生物科学的学习过程

1、第二节生物科学的学习过程第二节生物科学的学习过程学习导航学习导航1.学会生物科学实验的方法学会生物科学实验的方法, 尝试像科学家尝试像科学家一样实验一样实验. 2了解自然发生说的含义及相关的实验了解自然发生说的含义及相关的实验. 3了解科学实验的理论和原则了解科学实验的理论和原则, 学会设计学会设计实验方案实验方案. (重难点重难点)新知初探新知初探思维启动思维启动一、科学家不断实验一、科学家不断实验: 挑战挑战“自然发生说自然发生说”1雷迪的实验雷迪的实验(1)实验设计实验设计: 设计对照实验设计对照实验, 考察单一变量考察单一变量, 根据苍蝇是否与肉接触根据苍蝇是否与肉接触, 发现凡是发现

2、凡是_的肉上都生了蛆的肉上都生了蛆. (2)实验结论实验结论: 地球上自从有了原始生命地球上自从有了原始生命, 所所有生物都来自有生物都来自_ 与苍蝇接触与苍蝇接触生殖生殖2尼达姆的实验尼达姆的实验(1)实验设计实验设计: 把羊肉汤煮沸把羊肉汤煮沸, 以杀死其中的以杀死其中的_, 然后用软木塞塞紧瓶口然后用软木塞塞紧瓶口, 几天几天后后, 肉汤中还是滋生了大量的微生物肉汤中还是滋生了大量的微生物. (2)实验结论实验结论:_. 微生物微生物微生物能自然发生微生物能自然发生想一想想一想尼达姆的实验是否科学尼达姆的实验是否科学? 试说明原因试说明原因. 提示提示: 不科学不科学. 尼达姆的实验不严

3、密尼达姆的实验不严密, 有未考有未考虑的因素虑的因素, 如培养液中未杀死的微生物如培养液中未杀死的微生物, 瓶内瓶内空气中有微生物空气中有微生物, 软木塞上有微生物等软木塞上有微生物等, 即未即未真正做到将瓶中的培养液与微生物分开真正做到将瓶中的培养液与微生物分开. 3斯巴兰扎尼的实验斯巴兰扎尼的实验(1)提出问题提出问题: 对肉汤的加热时间是否对肉汤的加热时间是否_; 微生物可通过微生物可通过_进进入瓶中入瓶中. (2)假设推断假设推断: 如果对盛有肉汤的密封烧瓶加如果对盛有肉汤的密封烧瓶加热煮沸的时间足够长热煮沸的时间足够长, 则能杀死全部的微生则能杀死全部的微生物物. 放置一段时间放置一

4、段时间, 肉汤也不会被污染肉汤也不会被污染. 足够长足够长软木塞软木塞(3)实验设计实验设计: 参见下图参见下图: (4)实验结论实验结论: 密封的条件阻挡了外部微生物密封的条件阻挡了外部微生物且加热杀死了内部微生物且加热杀死了内部微生物, 微生物不能自然微生物不能自然发生发生, 推翻了推翻了_. 4巴斯德的实验巴斯德的实验(1)实验设计实验设计: 把酵母菌浸液装入消过毒的玻把酵母菌浸液装入消过毒的玻璃烧瓶中璃烧瓶中, 然后将瓶颈拉成弯曲的鹅颈状然后将瓶颈拉成弯曲的鹅颈状, 长长时间静置时间静置. 自然发生说自然发生说(2)巧妙之处巧妙之处: 将瓶颈拉成弯曲的鹅颈状将瓶颈拉成弯曲的鹅颈状, 使

5、外使外边的尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中边的尘埃沉积在曲颈部而不致进入瓶中, 瓶瓶子虽未密封子虽未密封, 也能保持也能保持_. (3)实验结论实验结论: 曲颈瓶阻挡了空气中的微生物曲颈瓶阻挡了空气中的微生物, 在在_条件下微生物不能自然发生条件下微生物不能自然发生. 彻底否定了自然发生说彻底否定了自然发生说. 无菌无菌有氧有氧二、像科学家一样实验二、像科学家一样实验: 科学实验科学实验1. 观察观察: 要求必须要求必须_, 并做好并做好记录记录. 2. 测量测量: 要求正确地使用要求正确地使用_, 记记录结果时使用录结果时使用_; 科学地测科学地测量力求精确量力求精确, 因而要多次测量取因而要

6、多次测量取_. 3. 实验设计实验设计(1)目的目的: 检验检验_的是否正确的是否正确. 准确、真实准确、真实测量工具测量工具标准计量单位标准计量单位平均值平均值预测预测(2)方法方法: 一个实验只检验一个实验只检验_、设、设置置_实验做比较实验做比较. 4. 收集数据和分析数据收集数据和分析数据(1)收集数据收集数据: 把把_、观察或、观察或_得到的内容如实地记录下来得到的内容如实地记录下来. (2)分析数据分析数据: 运用数学知识运用数学知识_、分、分析、析、_各种数据各种数据, 发现规律发现规律. 一项因素一项因素对照对照分类分类测量测量整理整理归纳归纳(3)得出结论得出结论: 得出独到

7、见解得出独到见解. (4)撰写实验报告撰写实验报告: 便于交流便于交流. 5. 安全实验安全实验理解并能遵守实验安全规则理解并能遵守实验安全规则. 判一判判一判(1)用一种或多种感官去收集信息的过程就用一种或多种感官去收集信息的过程就是观察是观察()(2)预测是根据现有证据和既往实验对将来预测是根据现有证据和既往实验对将来的事件做出推论的事件做出推论()(3)预测必须是正确无误的预测必须是正确无误的()(4)把分类、观察或测量得到的内容如实地把分类、观察或测量得到的内容如实地记录下来的过程称为统计记录下来的过程称为统计()要点突破要点突破讲练互动讲练互动要点一支持或挑战及否定要点一支持或挑战及

8、否定“自然发生自然发生说说”的实验比较的实验比较【名师点睛名师点睛】(1)挑战挑战“自然发生说自然发生说”实验实验中反对和怀疑中反对和怀疑“自然发生说自然发生说”的学者是斯巴的学者是斯巴兰扎尼、巴斯德兰扎尼、巴斯德. (2)最终毫不争议地推翻最终毫不争议地推翻“自然发生说自然发生说”的实的实验是巴斯德的鹅颈瓶实验验是巴斯德的鹅颈瓶实验. (3)巴斯德实验的巧妙之处在于瓶口未密封巴斯德实验的巧妙之处在于瓶口未密封. 巴斯德在斯巴兰扎尼实验的基础上巴斯德在斯巴兰扎尼实验的基础上设计了设计了“鹅颈瓶实验鹅颈瓶实验”, 其目的是其目的是()A. 这种弯曲的这种弯曲的“鹅颈鹅颈”可以使肉汤与空气完可以使

9、肉汤与空气完全隔绝全隔绝B. 这种带有弯曲细管的瓶是敞口的这种带有弯曲细管的瓶是敞口的, 空气空气可以进入可以进入, 而空气中的微生物则被阻挡沉而空气中的微生物则被阻挡沉积在曲颈部积在曲颈部, 不能进入瓶中不能进入瓶中C. 证明污染物来自营养液证明污染物来自营养液D. 验证斯巴兰扎尼的实验结论验证斯巴兰扎尼的实验结论, 即只有在密即只有在密闭情况下才能保持无菌闭情况下才能保持无菌 关键点关键点 【思路点拨思路点拨】本题主要考查巴斯德鹅颈瓶本题主要考查巴斯德鹅颈瓶实验实验. 解答本题应突破以下几点解答本题应突破以下几点: 回忆斯巴兰扎尼的实验过程回忆斯巴兰扎尼的实验过程. 回忆巴斯德的实验过程回

10、忆巴斯德的实验过程. 分析巴斯德实验中是如何解决斯巴兰扎尼分析巴斯德实验中是如何解决斯巴兰扎尼实验中实验中“缺乏空气缺乏空气”的问题的的问题的. 【解析解析】斯巴兰扎尼的实验不能得到自斯巴兰扎尼的实验不能得到自然发生论者的认可然发生论者的认可, 他们认为他把肉汤他们认为他把肉汤“折折磨磨”得失去了得失去了“生命力生命力”, 并且在密封的瓶并且在密封的瓶中缺乏足够的空气中缺乏足够的空气, 不适于生命的生存了不适于生命的生存了. 而而巴斯德设计的弯管是开口的巴斯德设计的弯管是开口的, 空气可无阻地空气可无阻地进入瓶中进入瓶中, 这就使那些认为斯巴兰扎尼的实这就使那些认为斯巴兰扎尼的实验验“缺乏足够

11、的空气缺乏足够的空气”的人无话可说的人无话可说. 【答案答案】B变式训练变式训练 意大利科学家斯巴兰扎尼通意大利科学家斯巴兰扎尼通过实验否定了尼达姆的过实验否定了尼达姆的“自然发生说自然发生说”, 但引但引起了许多科学家的争论起了许多科学家的争论. 其原因是他设计的其原因是他设计的实验实验()A. 没有设计对照实验没有设计对照实验B. 对肉汤加热时间不足够长对肉汤加热时间不足够长C. 没有严格遵循单一变量原则没有严格遵循单一变量原则D. 其他科学家不能重复进行其他科学家不能重复进行解析解析: 选选C. 斯巴兰扎尼通过实验否定了尼达斯巴兰扎尼通过实验否定了尼达姆的姆的“自然发生说自然发生说”,

12、但引起了许多科学家但引起了许多科学家的争论的争论. 因为他的实验中除研究的变量外因为他的实验中除研究的变量外, 还有一个变量还有一个变量烧瓶中有无空气烧瓶中有无空气, 所以他所以他没有严格遵循单一变量原则没有严格遵循单一变量原则. 要点二实验设计的基本理论和原则要点二实验设计的基本理论和原则1. “变量变量”理论理论(1)变量变量: 在实验中在实验中, 可被操纵的特定因素或条可被操纵的特定因素或条件件. (2)根据其在实验中的作用根据其在实验中的作用, 可分为两类可分为两类(3)在实验设计和操作中在实验设计和操作中, 各实验组中的无关各实验组中的无关变量应完全相同变量应完全相同, 这样就可以排

13、除实验结果这样就可以排除实验结果的差异是由无关变量引起的可能性的差异是由无关变量引起的可能性, 便于清便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系晰地研究实验变量与反应变量的关系. 2. 实验设计的原则实验设计的原则(1)科学性原则科学性原则实验原理实验原理: 符合科学的基本知识和基本原符合科学的基本知识和基本原理理. 材料选择材料选择: 符合实验要求符合实验要求, 操作简便操作简便, 经济经济易得易得. 实验方法实验方法: 科学、严谨科学、严谨, 如巴斯德的鹅颈瓶如巴斯德的鹅颈瓶, 既保证瓶内有足够的空气既保证瓶内有足够的空气, 又防止外来微生又防止外来微生物的干扰物的干扰. 结果处理结果处理:

14、科学、合理科学、合理, 符合数理统计的基符合数理统计的基本原则本原则. (2)平行重复原则平行重复原则足够的重复足够的重复, 避免偶然性避免偶然性, 减少误差减少误差. (3)单一变量原则单一变量原则一个实验变量对应一个反应变量一个实验变量对应一个反应变量, 尽量避免尽量避免无关变量的干扰无关变量的干扰, 如雷迪实验中控制的单一如雷迪实验中控制的单一变量是肉是否与苍蝇接触变量是肉是否与苍蝇接触. (4)对照原则对照原则 在培养皿底部铺上棉花在培养皿底部铺上棉花, 将生理状将生理状况相同的豌豆种子放在棉花上况相同的豌豆种子放在棉花上, 实验过程实验过程与结果如下表所示与结果如下表所示: 装置装置

15、光照光照温度温度棉花状态棉花状态 数日后的现象数日后的现象甲甲阳光阳光23 潮湿潮湿全部发芽全部发芽乙乙阳光阳光23 干燥干燥没有发芽没有发芽丙丙黑暗黑暗23 潮湿潮湿全部发芽全部发芽丁丁黑暗黑暗23 干燥干燥没有发芽没有发芽以上实验最能证明种子发芽需要以上实验最能证明种子发芽需要()A. 阳光阳光B. 空气空气C. 温度温度 D. 水水【思路点拨思路点拨】本题考查对实验设计的对本题考查对实验设计的对照原则和单一变量原则的理解照原则和单一变量原则的理解. 解答本题应按以下思路分析解答本题应按以下思路分析: 【解析解析】根据单一变量原则根据单一变量原则, 选取对照实选取对照实验解答问题验解答问题

16、. 选取甲与乙进行对照选取甲与乙进行对照, 水分是自水分是自变量变量, 种子发芽与否是因变量种子发芽与否是因变量, 阳光和温度是阳光和温度是无关变量无关变量, 说明水分是种子萌发的必要条件说明水分是种子萌发的必要条件; 选取甲与丙进行对照选取甲与丙进行对照, 阳光是自变量阳光是自变量, 种子发种子发芽与否是因变量芽与否是因变量, 水分和温度是无关变量水分和温度是无关变量, 说说明种子萌发与光照无关明种子萌发与光照无关; 选取任何一组选取任何一组, 温度恒定温度恒定, 无对照实验无对照实验, 不能不能说明种子萌发与温度的关系说明种子萌发与温度的关系. 故本实验最能故本实验最能证明种子发芽需要水分

17、证明种子发芽需要水分. 【答案答案】D互动探究互动探究 (1)若研究若研究C选项对豌豆种子发芽选项对豌豆种子发芽的影响的影响, 则实验变量和无关变量分别是什么则实验变量和无关变量分别是什么? 应如何控制应如何控制? (2)若将实验甲和丁进行对照若将实验甲和丁进行对照, 能否准确得出能否准确得出影响种子发芽的因素是什么影响种子发芽的因素是什么? 为什么为什么? 【提示提示】(1)实验变量为温度实验变量为温度, 无关变量为无关变量为阳光和水阳光和水. 控制阳光和水相同且适宜控制阳光和水相同且适宜, 但温度但温度不同不同. (2)不能不能. 因为甲、丁两组实验中有两个变量因为甲、丁两组实验中有两个变

18、量, 分别是分别是“阳光阳光黑暗黑暗”和和“潮湿潮湿干燥干燥”, 无法说明实验无法说明实验结果不相同的原因是什么结果不相同的原因是什么, 所以不能得出结所以不能得出结论论. 【探规寻律探规寻律】实验组与对照组的判定实验组与对照组的判定对照实验是指除一个可变因素以外对照实验是指除一个可变因素以外, 其余因其余因素都保持不变的实验素都保持不变的实验. 对照实验通常将实验对照实验通常将实验分为两个或两个以上的组群分为两个或两个以上的组群, 其中一个是不其中一个是不给予处理因素的对照组给予处理因素的对照组, 作为比较的标准作为比较的标准; 另另一个或几个是给予处理因素的实验组一个或几个是给予处理因素的

19、实验组, 除施除施加处理因素外加处理因素外, 其余都与对照组相同其余都与对照组相同. 实验组是我们要探究的那个条件实验组是我们要探究的那个条件, 对照组是对照组是为了排除其他干扰因素而设计的一个实验为了排除其他干扰因素而设计的一个实验. 如探究光对植物生长的影响如探究光对植物生长的影响, 变量是光变量是光, 可以可以设置有光和无光的一组对照实验设置有光和无光的一组对照实验, 有光是实有光是实验组验组, 无光是对照组无光是对照组. 设置对照组的目的关键设置对照组的目的关键是排除温度、氧气、湿度等因素的干扰是排除温度、氧气、湿度等因素的干扰. 对生物探究实验程序不了解对生物探究实验程序不了解【例题

20、例题】下列是研究生物学问题的方法下列是研究生物学问题的方法, 其中正确的步骤是其中正确的步骤是()推论推论结论结论问题问题实验实验观察观察假设假设A. B. C. D. 【解析解析】本题考查实验程序本题考查实验程序. 生物科学实生物科学实验的第一步是观察验的第一步是观察, 观察后发现问题观察后发现问题, 经过思经过思考提出假设考提出假设, 进而推论进而推论, 之后设计实验加以验之后设计实验加以验证证, 得出相应的结论得出相应的结论. 【答案答案】D【纠错笔记纠错笔记】生物探究实验的程序生物探究实验的程序(1)一般程序一般程序(2)完整内容完整内容实验名称、目的实验名称、目的: 明确做什么实验明

21、确做什么实验, 实验要实验要解决什么问题解决什么问题. 假设假设: 即对可见现象作出的一种可检测的即对可见现象作出的一种可检测的解释解释. 预期预期: 在检测一个假设之前在检测一个假设之前, 先提出实验的先提出实验的预期结果预期结果. 实验实验: 按照实验设计原则具体设计实验的按照实验设计原则具体设计实验的方法步骤方法步骤. 观察和收集数据观察和收集数据: 通过观察通过观察, 客观如实记录客观如实记录实验现象实验现象, 得出实验结果得出实验结果, 并通过一定方式将并通过一定方式将实验结果呈现出来实验结果呈现出来. 分析、推论分析、推论: 对记录的数据对记录的数据(包括现象和结包括现象和结果果)进行整理分析进行整理分析, 并推导得出结论并推导得出结论