高一生物通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)教會(huì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)答題要點(diǎn)

高一生物通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)教會(huì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)答題要點(diǎn)海南華僑中學(xué)生物科組 黃春桃一、研究目的和意義:高中生物新課程的基本理念之一是倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，因?yàn)樯锟茖W(xué)作為由眾多生物學(xué)事實(shí)和理論組成的知識(shí)體系，是在人們不斷探究的過程中逐步發(fā)展起來的。探究也是學(xué)生認(rèn)識(shí)生命世界、學(xué)習(xí)生物課程的有效方法之一。通過探究性學(xué)習(xí)，力圖促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與探究過程、勤于動(dòng)手和動(dòng)腦，逐步培養(yǎng)學(xué)生搜集和處理科學(xué)信息的能力、獲取新知識(shí)的能力、批判性思維的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力等，重在培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。課程目標(biāo)及高考考綱對(duì)學(xué)生能力的要求之一為發(fā)展科學(xué)探究能力，初步學(xué)會(huì)：（1） 客觀地觀察和描述生物現(xiàn)象；（2） 通過觀察或從現(xiàn)實(shí)生活中提出與生物學(xué)相關(guān)的、可以探究的問題；（3） 分析問題，闡明與研究該問題相關(guān)的知識(shí)；（4） 確認(rèn)變量；（5） 作出假設(shè)和預(yù)期；（6） 設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案；（7） 實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，收集證據(jù)（8） 利用數(shù)學(xué)方式處理、解釋數(shù)據(jù)；（9） 根據(jù)證據(jù)作出合理判斷；（10） 用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究方法和結(jié)果，闡明觀點(diǎn)；（11） 聽取他人的意見，利用證據(jù)和邏輯對(duì)自己的結(jié)論進(jìn)行辯護(hù)以及作必要的反思和修改高考試題是圍繞實(shí)驗(yàn)的七個(gè)步驟設(shè)置試題：（1） 提出問題；（2）作出假設(shè)和預(yù)期；（3）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；（4）實(shí)施實(shí)驗(yàn)；（5）觀察記錄；（6）分析得出結(jié)論；（7）表達(dá)交流僑中高一第二學(xué)期在教材的學(xué)習(xí)中將要涉及光合作用、遺傳基本規(guī)律、DNA是主要遺傳物質(zhì)三大科學(xué)發(fā)現(xiàn)史的學(xué)習(xí)，教材通過一系列經(jīng)典實(shí)驗(yàn)把科學(xué)發(fā)現(xiàn)史串起來。經(jīng)典實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家精心思考、巧妙設(shè)計(jì)、反復(fù)實(shí)踐，經(jīng)后人多次重復(fù)證明是正確的一些最具代表性的實(shí)驗(yàn)。通過剖析經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，在理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)材料的選取、實(shí)驗(yàn)條件的控制、對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析等深入剖析，有助于建立科學(xué)實(shí)驗(yàn)的思維方法，感情悟科學(xué)家不懈的追求精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)承載著課程標(biāo)準(zhǔn)及高考考綱對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ囊?，是高考?shí)驗(yàn)命題的重要素材來源。因此有必要也適合對(duì)高一生物通過科學(xué)史的學(xué)習(xí)教會(huì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)答題要點(diǎn)這一課題展開研究?，F(xiàn)以光合作用探究歷程的學(xué)習(xí)，嘗試總結(jié)教會(huì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)答題的要點(diǎn)。2、 研究過程：光合作用的探究歷程教材內(nèi)容：人們一直以為只有土壤中的水分是植物建造自身的原料，而沒有考慮到植物能否從空氣中得到什么。二幅圖展示英國科學(xué)家普利斯特利的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物可以更新因蠟燭燃燒或小白鼠呼吸而變得污濁的空氣。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：沒有發(fā)現(xiàn)光在植物更新空氣中的荷蘭科學(xué)家英格豪斯更新空氣的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：普利斯特利的實(shí)驗(yàn)只有在陽光下才能成功光能哪里去了？梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。植物在吸收水分和二氧化碳、釋放氧氣的過程中，還產(chǎn)生了什么物質(zhì)？薩克斯的實(shí)驗(yàn)：綠色植物是暗處放置幾小時(shí)，綠色葉片一半遮光、一半曝光，一段時(shí)間后，碘蒸氣處理，曝光的一半呈深藍(lán)色，遮光的一半則沒有顏色變化。 光合作用的原料有水和二氧化碳，光合作用釋放的氧氣到底是來自二氧化碳還是水？美國科學(xué)家魯賓的卡門利用同位素標(biāo)記法進(jìn)行的探究。光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物是怎樣合成的？卡爾文用14C標(biāo)記CO2供綠藻進(jìn)行光合作用，追蹤檢測(cè)其放射性，最終探明CO2中的C在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑。學(xué)生學(xué)習(xí)存在的問題：1、對(duì)初中學(xué)習(xí)的遺忘及理解的不深入，不知道這一結(jié)論是如何得出的。2、提出探究問題不具體，如：植物建造自身的物質(zhì)是什么？沒有聯(lián)系土壤的成分提出進(jìn)一步的探究問題。3、學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)只想著用分組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，沒有考慮水做為生命活動(dòng)所必須的成分，設(shè)計(jì)出沒有水的一組做為空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)，植物死亡，實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。4、不懂得自身前后對(duì)照在實(shí)驗(yàn)前要做基準(zhǔn)測(cè)量，為實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)結(jié)果作參照5、學(xué)生經(jīng)?；煜龑?shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的區(qū)別，考試時(shí)問實(shí)驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)常答成實(shí)驗(yàn)結(jié)論，或錯(cuò)把實(shí)驗(yàn)結(jié)論當(dāng)結(jié)果。6、不懂得研究要深入進(jìn)行，需對(duì)前期的實(shí)驗(yàn)及工作進(jìn)行評(píng)價(jià)。7、 對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則、步驟及實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論的表述不清。如：對(duì)普利斯特利及英格豪斯實(shí)驗(yàn)結(jié)論的表述，常表述成植物光合作用吸收氧氣放出二氧化碳，不尊重科學(xué)發(fā)展的水平，把現(xiàn)有的結(jié)論套上去。如：實(shí)驗(yàn)要遵循單一變量原則、平行重復(fù)原則實(shí)驗(yàn)前沒有進(jìn)行饑餓處理。不知道其他條件要滿足植物正常生長的要求教學(xué)處理：人們是怎么得出這一認(rèn)識(shí)的？補(bǔ)充亞里士多德的觀察及推論：植物生長在土壤中，從土壤中吸收營養(yǎng)建造自身 初步分析土壤的成分：水分+礦物質(zhì) 提出探究的問題：植物建造自身的原料主要來自土壤的水還是礦物質(zhì)？對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，介紹海爾蒙特用柳樹苗做為實(shí)驗(yàn)對(duì)象所進(jìn)行的前后對(duì)照實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：只澆水，柳樹苗顯著增重，土壤機(jī)質(zhì)重量減少輕微。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物建造自身的物質(zhì)來源于土壤中的水。 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)：不足之處是沒有考試空氣的作用 探究的問題：植物生長建造自身的物質(zhì)是否還來自空氣？分析：如果植物從空氣中吸收物質(zhì)轉(zhuǎn)化成自身物質(zhì)，證明植物生長建造自身的物質(zhì)還來自于空氣的成分，既：有植物存在，空氣的成分發(fā)生變化，沒有植物存在，空氣發(fā)生變化的情況不同。 普利斯特利的實(shí)驗(yàn)方法？對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法 學(xué)生設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，師生進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié)：對(duì)照組：健康且大小相同的小白鼠在密閉的玻璃罩內(nèi)實(shí)驗(yàn)組：健康且大小相同的小白鼠+植物在密閉的玻璃罩內(nèi)重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)自變量：有無植物實(shí)驗(yàn)因變量：空氣成分的變化因變量的觀測(cè)指標(biāo)：小白鼠的成活情況無關(guān)變量：小白鼠、植物的生長狀況、玻璃罩的大小要一致，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間要足夠。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：沒有植物一組小白鼠很快死亡，有植物一組小白鼠存活。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：植物有更新空氣的作用，植物生活從空氣中吸收了物質(zhì)。（蠟燭燃燒的實(shí)驗(yàn)在此不一一表述） 對(duì)英格豪斯實(shí)驗(yàn)的分析：探究的問題：植物更新空氣是否需要在光的條件下才能進(jìn)行？實(shí)驗(yàn)類型：對(duì)照實(shí)驗(yàn)對(duì)照組：生長狀況一致的小白鼠+植物在密閉的玻璃罩內(nèi)，在黑暗條件下培養(yǎng)，其他條件相同且適宜實(shí)驗(yàn)組：生長狀況一致的小白鼠+植物在密閉的玻璃罩內(nèi)，在光照條件下培養(yǎng)，其他條件相同且適宜實(shí)驗(yàn)自變量：有無光照實(shí)驗(yàn)因變量：空氣成分的更新因變量的觀測(cè)指標(biāo)：小白鼠的死活重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)無關(guān)變量：小白鼠、植物的生長狀況、玻璃罩的大小，時(shí)間等分析實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)類型：自身相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)自變量：有無光照因變量：葉片顏色變化實(shí)驗(yàn)方法：同位素標(biāo)記法；實(shí)驗(yàn)類型：相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：第一組：向植物提供H2O和C18O2；第二組：向植物提供H218O和CO2其他條件都相同實(shí)驗(yàn)結(jié)果：第一組放出的O2沒有放射性，第二組放出的O2有放射性實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光合作用釋放的氧氣來自水學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)什么：1、 逐步深入分析問題2、 提出探究的問題應(yīng)具體，以疑問句的形式提出。3、學(xué)會(huì)探究植物必需成分的方法可采用自身前后對(duì)照實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行。4、自身前后對(duì)照實(shí)驗(yàn)的步驟：記錄實(shí)驗(yàn)前觀測(cè)指標(biāo)的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)處理記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)5、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)論的區(qū)別：實(shí)驗(yàn)結(jié)果是實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或觀測(cè)的指標(biāo)；實(shí)驗(yàn)結(jié)論是在分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，綜合、比較歸納得出的定性的觀點(diǎn)或說明。6、 學(xué)會(huì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的思路：第一步，確定自變量和因變量，以及無關(guān)變量。自變量是實(shí)驗(yàn)者操縱、給定的因素或條件。因變量是由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化的結(jié)果，學(xué)會(huì)用淺顯的方法觀測(cè)因變量的思想。無關(guān)變量是實(shí)驗(yàn)中除自變量以外影響實(shí)驗(yàn)變化和結(jié)果的因素或條件，實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)控制成適宜且相同，避免對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾。第二步：取材、分組、編號(hào)，取材要注意數(shù)量和生理及發(fā)育狀態(tài)相同，實(shí)驗(yàn)數(shù)量足夠，體現(xiàn)平行重復(fù)原則。第三步：實(shí)驗(yàn)自變量處理第四步：滿足實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的無關(guān)變量相同控制處理第五步：檢測(cè)、觀察、統(tǒng)計(jì)、比較。找出具體的觀察和記錄對(duì)象，觀察、記錄、統(tǒng)計(jì)、比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是隱蔽的，必須找出具體的檢測(cè)方法，以顯現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果