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1、生物实验设计探究专题第1页，共59页，编辑于2022年，星期一一一.高中生物课程标准高中生物课程标准中的实验安排中的实验安排高中生物课程标准指出：高中生物课程标准指出：教师应尽可能多地让学生参与实验和其他实践活动。教师应尽可能多地让学生参与实验和其他实践活动。1.高中生物实践活动包括：高中生物实践活动包括：*以教师操作为主的演示实验；以教师操作为主的演示实验；*以学生动手为主的观察、验证和探究实验；以学生动手为主的观察、验证和探究实验；*以实验探索为核心的研究性学习；以实验探索为核心的研究性学习；*以个性发展为目标的特长生动作技能训练以个性发展为目标的特长生动作技能训练2.学生实验的安排学生实
2、验的安排必修部分的各个模块必修部分的各个模块选修选修1“生物技术实践生物技术实践”第2页，共59页，编辑于2022年，星期一标准标准必修部分的活动建议必修部分的活动建议活动类型活动类型活动项目活动项目观察实验观察实验观察DNA、RNA在细胞中的分布观察线粒体和叶绿体观察细胞的减数分裂观察植物细胞的质壁分离及复原生理实验生理实验检验生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质叶绿体色素的提取与分离探究影响酶活性的因素探究酵母菌的呼吸方式低温诱导染色体加倍的实验探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用模拟实验模拟实验通过模拟实验探究膜的透性模拟探究细胞表面积与体积的关系模拟植物或动物性状分离的杂交实验利用计算机软
3、件模拟人体某方面稳态的维持模拟尿糖的检验第3页，共59页，编辑于2022年，星期一续表：续表：活动类型活动类型活动项目活动项目实验探究活动实验探究活动探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替逻辑推理探究逻辑推理探究用数学方法讨论基因频率的变化模型制作模型制作制作DNA分子双螺旋结构模型设计并制作生态瓶资料搜集活动资料搜集活动搜集有关细胞研究进展和应用的资料搜集恶性肿瘤防治方面的资料搜集有关试管婴儿的资料，评价其意义和伦理问题搜集DNA分子结构模型建立过程的资料，进行交流搜集生物进化理论发展的资料搜集有关利用神经调节原理的仿生学资料搜集应用生物技术保护生物多样性的实例
4、第4页，共59页，编辑于2022年，星期一续表：续表：活动类型活动类型活动项目活动项目调查活动调查活动调查常见的人类遗传病调查某种动物激素的应用调查青少年中常见的免疫异常土壤中动物类群丰富度的研究调查当地自然群落中若干种生物的生态位调查或探讨一个生态系统中的能量流动调查当地生态环境中的主要问题，提出保护建议或行动计划参观活动参观活动有条件的学校可以组织学生参观电子显微镜室第5页，共59页，编辑于2022年，星期一模拟实验模拟实验 在研究工作中，由于对研究对象不能或不允许进行实际实验，在研究工作中，由于对研究对象不能或不允许进行实际实验，为了取得对研究对象的认识，根据已有的事实、经验和一定的科为
5、了取得对研究对象的认识，根据已有的事实、经验和一定的科学理论，设计或构想出研究对象的学理论，设计或构想出研究对象的“替代物替代物”，通过对替代物，通过对替代物的实验，以获取研究对象的信息和资料。这种实验叫模拟实验。的实验，以获取研究对象的信息和资料。这种实验叫模拟实验。模拟实验是将对模型实验的结果类推到原型上去，以揭示研模拟实验是将对模型实验的结果类推到原型上去，以揭示研究对象的本质和规律。究对象的本质和规律。1.模拟实验的原理模拟实验的原理2.原型和模型原型和模型相似性原理相似性原理实际存在的研究对象实际存在的研究对象研究对象的研究对象的“替代物替代物”原型原型模型模型理论模型理论模型实物模
6、型实物模型图象模型图象模型逻辑模型逻辑模型数学模型数学模型抽象性抽象性直观性直观性第6页，共59页，编辑于2022年，星期一案例：案例：模拟探究细胞表面积与体积的关系模拟探究细胞表面积与体积的关系目的：目的：通过模拟探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比，与物质运输效率通过模拟探究细胞大小，即细胞的表面积与体积之比，与物质运输效率之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。之间的关系，探讨细胞不能无限长大的原因。质量分数为0.1%的NaOH溶液含酚酞琼脂块10 分钟分钟酚酞与酚酞与NaOHNaOH相遇呈紫红色相遇呈紫红色第7页，共59页，编辑于2022年，星期一2表面积cm表面积/体积扩散体积/整
7、块体积琼脂块边长cmNaOH扩散深度体积cm3321模型：模型：琼脂块琼脂块大小不等的细胞大小不等的细胞实物模型实物模型理论模型理论模型逻辑逻辑相对表面积与细胞的物质运输效率的关系相对表面积与细胞的物质运输效率的关系限制细胞生长的因素之一限制细胞生长的因素之一第8页，共59页，编辑于2022年，星期一生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞生物体的长大，是靠细胞数量的增多还是靠细胞体积的变大？体积的变大？实例实例1012个个1014个个第9页，共59页，编辑于2022年，星期一1.1.细胞为什么都那么微小？什么因素限制细胞为什么都那么微小？什么因素限制了细胞的长大？了细胞的长大？2.2.随着
8、细胞的长大，细胞膜的面积不也在随着细胞的长大，细胞膜的面积不也在扩大吗？扩大吗？支原体支原体细菌细菌动植物动植物100nm100nm0.50.55.05.0m m20203030m m资料资料 细胞不能无限长大细胞不能无限长大第10页，共59页，编辑于2022年，星期一模拟实验模拟实验细胞大小与物质运输的关系第11页，共59页，编辑于2022年，星期一边边长长表面表面积积体体积积比值比值表面积表面积/体积体积扩散扩散深度深度比值比值着色体积着色体积/整个体积整个体积a a 6a6a2 2a a3 36a6a2 2/a/a3 3=6/a=6/a3 32 21 1542722483616相对相对表
9、面积表面积扩散效率扩散效率aa3 3-(a-2b)-(a-2b)3 3/a/a3 3b细胞直径细胞直径表面积表面积体积体积相对表面积相对表面积 5 5微米微米3030微米微米S=4 r2V=4/3r33/r1.21.20.20.2第12页，共59页，编辑于2022年，星期一边长边长边长边长cmcmcmcm相对相对相对相对表面积表面积表面积表面积着色深度着色深度着色深度着色深度cmcmcmcm扩散效率扩散效率扩散效率扩散效率320.30.488230.30.657160.30.9361010分钟分钟第13页，共59页，编辑于2022年，星期一二、新课程探究实验分析 探究性实验主要是与验证性实验对
10、比,属于慢性实验.如“探究培养液中酵母菌种群的动态变化”、“探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替”等。这些实验一般需要710天。讨论：在开展探究性实验教学时，需要注讨论：在开展探究性实验教学时，需要注意什么？意什么？第14页，共59页，编辑于2022年，星期一发展科学探究能力发展科学探究能力1 1客观地观察和描述生物现象；客观地观察和描述生物现象；2 2通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；探究的问题；3 3分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；4 4确认变量；确认变量；5 5作出假设和预期；作
11、出假设和预期；6 6设计可行的实验方案；设计可行的实验方案；7 7实施实验方案，收集证据；实施实验方案，收集证据；8 8利用数学的方法处理、解释数据；利用数学的方法处理、解释数据；9 9根据证据作出合理判断；根据证据作出合理判断；1010用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；1111听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改。及作必要的反思和修改。第15页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析1.客观地观察和描述生物现象客观地观察和
12、描述生物现象 科学探究中的观察（即科学观察）与日常生活中的观察不尽相同。日常生活中的观察是指人们通过自己的感觉器官对周围事物进行的察看；科学观察是指在自然发生的条件下，通过自身感觉器官或仪器设备，有目的有计划地对研究对象进行观察。科学观察是搜集科学事实的基本途径，是生物学研究的基本方法之一。第16页，共59页，编辑于2022年，星期一客观地观察和描述生物现象客观地观察和描述生物现象 科学观察必须遵循客观性原则。科学观察必须遵循客观性原则。由于观察者总是在一定的知识背景、生活经验和思由于观察者总是在一定的知识背景、生活经验和思维方式下进行观察的，因此，观察结果容易受到观维方式下进行观察的，因此，
13、观察结果容易受到观察者主观因素的影响。为了保证观察结果的客观性，察者主观因素的影响。为了保证观察结果的客观性，观察者一定要克服先入为主的观点，不能以主观臆观察者一定要克服先入为主的观点，不能以主观臆测代替客观事实。此外，还必须认真仔细，不能马测代替客观事实。此外，还必须认真仔细，不能马虎，必要时要进行多次重复观察。虎，必要时要进行多次重复观察。第17页，共59页，编辑于2022年，星期一对观察到的现象还要进行客观的描述，对观察到的现象还要进行客观的描述，包括及时、如实、清楚的记录，用生物包括及时、如实、清楚的记录，用生物学术语描述自己的观察结果等。学术语描述自己的观察结果等。第18页，共59页
14、，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析2通过观察或从现实生活中提出与生物通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题学相关的、可以探究的问题 观察固然很重要，但是没有引出问题观察固然很重要，但是没有引出问题的单纯的观察，即使是观察到了新的现的单纯的观察，即使是观察到了新的现象，也并不能引发真正的科学探究。科象，也并不能引发真正的科学探究。科学探究的逻辑是：提出问题学探究的逻辑是：提出问题解决问题解决问题提出新问题。可以说，提出问题是科提出新问题。可以说，提出问题是科学探究的逻辑起点。学探究的逻辑起点。第19页，共59页，编辑于2022年，星期一要高度重视培养学生发现问
15、题提出要高度重视培养学生发现问题提出问题的能力。问题的能力。第20页，共59页，编辑于2022年，星期一李政道李政道：求学问，先学问；只学答，非：求学问，先学问；只学答，非学问学问杨振宁杨振宁：“中国学生普遍学习成绩出色，中国学生普遍学习成绩出色，特别在运算和推理方面比国外学生有明特别在运算和推理方面比国外学生有明显优势，但中国学生最大的缺撼，就是显优势，但中国学生最大的缺撼，就是不善于提出问题，缺乏创新精神。不善于提出问题，缺乏创新精神。”第21页，共59页，编辑于2022年，星期一爱因斯坦爱因斯坦：“提出一个问题往往比解决一个问题提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅
16、仅是一个数学更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性可能，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。的想象力，而且标志着科学的真正进步。”英国科学哲学家英国科学哲学家波普尔波普尔：“科学和知识的增长永远科学和知识的增长永远始于问题，终于问题始于问题，终于问题越来越深化的问题。越来越深化的问题。”数学家数学家希尔伯特希尔伯特：“只要一门科学分支能提出大量只要一门科学分支能提出大量问题，它就充满生命力；而问题的缺乏则预示着问题，它就充满生命力
17、；而问题的缺乏则预示着独立发展的衰亡或中止。独立发展的衰亡或中止。”第22页，共59页，编辑于2022年，星期一提什么样的问题？第23页，共59页，编辑于2022年，星期一1.问题的分类角度角度1 1 科学的问题科学的问题 非科学的问题非科学的问题 三人面对一棵枝繁叶茂的松树的三个问三人面对一棵枝繁叶茂的松树的三个问题：题：科学家：这棵树树龄有多长？有没有病虫科学家：这棵树树龄有多长？有没有病虫害？害？诗人：（感叹）它经历了多少风霜？诗人：（感叹）它经历了多少风霜？商人：这棵树值多少钱？商人：这棵树值多少钱？第24页，共59页，编辑于2022年，星期一1.问题的分类角度角度2 2 可以探究的问
18、题可以探究的问题可以通过科学探究来回可以通过科学探究来回 答，需要证据和逻辑答，需要证据和逻辑 不能探究的问题不能探究的问题不能通过科学探究来回不能通过科学探究来回 答，不需要证据和逻辑答，不需要证据和逻辑 例如例如：（：（1）播放音乐是否有助于奶牛产奶量提高？）播放音乐是否有助于奶牛产奶量提高？（2）奶牛是否爱听音乐？）奶牛是否爱听音乐？第25页，共59页，编辑于2022年，星期一1.问题的分类角度角度3 3 真实问题真实问题问题指向的解的应答域是真实的。所谓应答域是问题指向的解的应答域是真实的。所谓应答域是指预设的解答的存在范围，指示着解答者到哪个域限中去寻找答指预设的解答的存在范围，指示
19、着解答者到哪个域限中去寻找答案。案。虚假问题虚假问题问题指向的解的应答域是虚假的。问题指向的解的应答域是虚假的。例：例：“学不会气功的人是由于心不诚吗？学不会气功的人是由于心不诚吗？”“天堂的玫瑰有没有刺？天堂的玫瑰有没有刺？”问一个很久不生病的人问一个很久不生病的人“你的病好了吗？你的病好了吗？”“长生不老药真得长生不老药真得能让人长生不老吗？能让人长生不老吗？”都是虚假问题都是虚假问题例：例：“怎样延长发动机的使用寿命？怎样延长发动机的使用寿命？”是真实问题，是真实问题，“怎样制造一怎样制造一部永动机部永动机”则是虚假问题。则是虚假问题。第26页，共59页，编辑于2022年，星期一1.问题
20、的分类角度角度4 4有探究价值的问题有探究价值的问题无探究价值的问题无探究价值的问题 例如：见下页。例如：见下页。第27页，共59页，编辑于2022年，星期一第28页，共59页，编辑于2022年，星期一1.问题的分类角度5 具体问题问题指向的应答域较小，清晰明确 抽象问题应答域较大，抽象笼统。例如：见下页。第29页，共59页，编辑于2022年，星期一第30页，共59页，编辑于2022年，星期一从问题的具体、明确、可探究性的评价从问题的具体、明确、可探究性的评价准则来分析，准则来分析，“昆虫的发育过程有蜕皮昆虫的发育过程有蜕皮现象，这与他们的身体结构有关吗？现象，这与他们的身体结构有关吗？”提得
21、较好。因为生长发育是一个复杂的提得较好。因为生长发育是一个复杂的生理过程，既有遗传因素，又受环境影生理过程，既有遗传因素，又受环境影响，并且是进化的结果。响，并且是进化的结果。第31页，共59页，编辑于2022年，星期一1.问题的分类角度6低层次的问题知识了解或理解层面的问题。高层次的问题受好奇心驱使，发现现象与已有知识的矛盾、冲突或差距。导致新知识产生的问题。例1：这个植物叫什么？同一种植物为什么这些开花，那些不开花？例2：见下页。第32页，共59页，编辑于2022年，星期一第33页，共59页，编辑于2022年，星期一1.1.这是拟态现象，使枯叶蝶不易被天敌发现。这是拟态现象，使枯叶蝶不易被
22、天敌发现。2.2.枯叶蝶的祖先种群中出现翅似枯叶的变异个体后，枯叶蝶的祖先种群中出现翅似枯叶的变异个体后，由于这种变异是可遗传的有利变异，这种变异的个体由于这种变异是可遗传的有利变异，这种变异的个体生存和留下后代的机会多，久而久之，使这类蝴蝶具生存和留下后代的机会多，久而久之，使这类蝴蝶具有翅似枯叶的适应性特征。有翅似枯叶的适应性特征。3.3.这与对枯叶蝶适应性的解释看似矛盾。其实，这与对枯叶蝶适应性的解释看似矛盾。其实，翅色鲜艳的蝴蝶可能具有其他防御敌害的适应性翅色鲜艳的蝴蝶可能具有其他防御敌害的适应性特征，如翅上有类似猛禽眼睛的眼斑，等等。特征，如翅上有类似猛禽眼睛的眼斑，等等。第34页，
23、共59页，编辑于2022年，星期一2.较高水平问题的特征较高的知识关联度较高的知识关联度较高的预设明确度较高的预设明确度较高的信息综合度较高的信息综合度较高的思维激活度较高的思维激活度第35页，共59页，编辑于2022年，星期一小结：提什么样的问题从问题的类型看：要提科学的问题、真实的问题、从问题的类型看：要提科学的问题、真实的问题、具体的问题、可以探究的问题、有探究价值的问题、具体的问题、可以探究的问题、有探究价值的问题、较高层次的问题。较高层次的问题。较高水平的问题具有以下特征：较高的知识关联度、较高水平的问题具有以下特征：较高的知识关联度、较高的预设明确度、较高的信息综合度、较高的思维较
24、高的预设明确度、较高的信息综合度、较高的思维激活度。激活度。不能停留在不能停留在“疑问词疑问词+现象描述现象描述+？”的水平。要的水平。要通过较低层次问题的训练，逐步提高提出问题通过较低层次问题的训练，逐步提高提出问题 的水平。的水平。第36页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析3分析问题，阐明与研究该问题相关的知识分析问题，阐明与研究该问题相关的知识 提出问题以后，学生应当对问题进行分析：是不提出问题以后，学生应当对问题进行分析：是不是科学问题，是不是可以探究的问题，是不是有是科学问题，是不是可以探究的问题，是不是有探究价值的问题；探究价值的问题；问题的表述是否明确
25、、具体，是否可以从多个角度去问题的表述是否明确、具体，是否可以从多个角度去回答，是否很明确地预示探究的方向；回答，是否很明确地预示探究的方向；问题的指向是定量的要求还是定性的要求，其解决问题的指向是定量的要求还是定性的要求，其解决的途径大致是观察还是实验或其他途径，等等。这的途径大致是观察还是实验或其他途径，等等。这样的分析有助于问题的进一步明确，有时，通过这样的分析有助于问题的进一步明确，有时，通过这样的分析还可以对问题作适当的修改。样的分析还可以对问题作适当的修改。第37页，共59页，编辑于2022年，星期一 阐明与该问题相关的知识例如，例如，在在探究影响酶活性的条件探究影响酶活性的条件一
26、节课上，某小组的同一节课上，某小组的同学提出的问题是：学提出的问题是：“温度高低是不是对酶的活性有影响？温度高低是不是对酶的活性有影响？”，经过讨论，他们阐明了以下与研究该问题相关的知识：，经过讨论，他们阐明了以下与研究该问题相关的知识：酶是生物催化剂，酶之所以能够起催化作用，是因为它能酶是生物催化剂，酶之所以能够起催化作用，是因为它能显著降低化学反应的活化能；酶的活性是指酶在特定的化显著降低化学反应的活化能；酶的活性是指酶在特定的化学反应中的催化效率；酶具有高效性和专一性；细胞中的学反应中的催化效率；酶具有高效性和专一性；细胞中的酶促反应一般是在常温常压下进行的；绝大多数酶是蛋白酶促反应一般
27、是在常温常压下进行的；绝大多数酶是蛋白质；蛋白质具有复杂的结构，不同的蛋白质具有不同的功质；蛋白质具有复杂的结构，不同的蛋白质具有不同的功能，蛋白质之所以具有特定的功能与它的结构有关；高温能，蛋白质之所以具有特定的功能与它的结构有关；高温能使蛋白质变性，也就是使蛋白质的结构发生改变。能使蛋白质变性，也就是使蛋白质的结构发生改变。第38页，共59页，编辑于2022年，星期一为什么要阐明相关知识？同学1：“既然高温能使蛋白质变性，而酶是蛋白质，因此，温度过高肯定对酶的活性有影响。我看我们的问题应该修改一下，改为温度过低是不是对酶的活性有影响？”同学2：提出了新的问题：“温度过高肯定会影响酶的活性，
28、但是，到底多高才算过高呢？在温度升高到过高之前，温度升高会不会对酶的活性有影响呢？我们主张设置一系列温度梯度来做实验”可见，“阐明与研究该问题相关的知识”这一环节，在科学探究中确有必要。第39页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析4确认变量确认变量很多问题的探究都涉及控制变量。要控制变量首很多问题的探究都涉及控制变量。要控制变量首先要确认变量，其次要知道如何测定变量。实验先要确认变量，其次要知道如何测定变量。实验中的变量包括自变量（亦称实验变量）、因变量中的变量包括自变量（亦称实验变量）、因变量（亦称反应变量）和无关变量（亦称干扰变量）。（亦称反应变量）和无关变量（亦
29、称干扰变量）。自变量是指实验中根据实验目的需要人为改变的自变量是指实验中根据实验目的需要人为改变的因素，因变量是指随着自变量的变化而变化的因因素，因变量是指随着自变量的变化而变化的因素，无关变量是指除自变量外，实验过程中可能素，无关变量是指除自变量外，实验过程中可能还会存在的一些对实验结果造成影响的因素。例还会存在的一些对实验结果造成影响的因素。例如，在如，在“温度对酶活性的影响温度对酶活性的影响”实验中，温度是实验中，温度是自变量，酶活性是因变量，反应物的浓度、自变量，酶活性是因变量，反应物的浓度、pHpH、酶的剂量、反应时间等就是无关变量。酶的剂量、反应时间等就是无关变量。第40页，共59
30、页，编辑于2022年，星期一确认变量例如，对于例如，对于“光照强度是否影响光合作用强度呢？光照强度是否影响光合作用强度呢？”这一问题，这一问题，光照强度是自变量，光合作用强度是因变量。光照强度是自变量，光合作用强度是因变量。同样波长的光照射时间长短不同，是否意味着光照强度不同样波长的光照射时间长短不同，是否意味着光照强度不同？如果以白炽灯作光源，是以同样功率的灯泡不同距离同？如果以白炽灯作光源，是以同样功率的灯泡不同距离照射来定义光照强度的不同，还是以不同功率的灯泡等距照射来定义光照强度的不同，还是以不同功率的灯泡等距离照射来定义光照强度的不同？是以一定时间内淀粉生成离照射来定义光照强度的不同
31、？是以一定时间内淀粉生成量来定义光合作用强度，还是以一定时间内氧气生成量来量来定义光合作用强度，还是以一定时间内氧气生成量来定义光合作用强度？这些关于确认变量的问题明了之后，定义光合作用强度？这些关于确认变量的问题明了之后，才能更好地作出假设和预期，才能更好地设计可行的实验才能更好地作出假设和预期，才能更好地设计可行的实验方案。方案。第41页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析5作出假设和预期作出假设和预期 作出假设是指根据已有的知识和生活经验，对提出的问题作出尝试性的回答。第42页，共59页，编辑于2022年，星期一“做假设”应注意的问题（1）作假设要有科学根据，而
32、不是无端地猜测。对）作假设要有科学根据，而不是无端地猜测。对中学生而言，这里所说的科学根据主要是指他们已中学生而言，这里所说的科学根据主要是指他们已经掌握的科学知识和生活经验。作出假设也离不开经掌握的科学知识和生活经验。作出假设也离不开逻辑思维、联想和想像等。例如，关于二氧化碳浓逻辑思维、联想和想像等。例如，关于二氧化碳浓度是否影响光合作用强度的问题。度是否影响光合作用强度的问题。（2）作出的假设应该是可以通过科学探究来检验的。）作出的假设应该是可以通过科学探究来检验的。（3）作出假设通常是科学探究的重要环节，但不一定）作出假设通常是科学探究的重要环节，但不一定是所有的探究所必需的环节。例如，
33、调查某种双子叶植是所有的探究所必需的环节。例如，调查某种双子叶植物的种群密度这一探究。物的种群密度这一探究。第43页，共59页，编辑于2022年，星期一预期是指根据假设对实验结果所做的符预期是指根据假设对实验结果所做的符合逻辑的推论。合逻辑的推论。例如，根据例如，根据“增加二氧化碳浓度能够提增加二氧化碳浓度能够提高光合作用强度高光合作用强度”这一假设，可以作出这一假设，可以作出“环境中二氧化碳浓度增加后，植物的环境中二氧化碳浓度增加后，植物的放氧量会随之增多放氧量会随之增多”这一推论，这就是这一推论，这就是预期。实际上通过实验直接检验的往往预期。实际上通过实验直接检验的往往是预期而不是假设。是
34、预期而不是假设。第44页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析6设计可行的实验方案设计可行的实验方案 作出假设和预期后，就需要设计实验来检验。至少包含两方面的要求：一是实验设计是在科学性上是合理的、严谨的，二是实验方案在现有条件下是可以进行的。第45页，共59页，编辑于2022年，星期一实验设计应遵循的原则（1）控制性原则（2）对照性原则：大多需设置对照（3）重复性原则 第46页，共59页，编辑于2022年，星期一关于实验关于实验弗朗西斯弗朗西斯培根：培根：“观察是被动的偶遇，是漫无目的的观察是被动的偶遇，是漫无目的的找寻；而实验是主动的有目的的探索找寻；而实验是主动的
35、有目的的探索”.巴甫洛夫：巴甫洛夫：“观察是收集自然现象所提供的东西，而实验则是从自观察是收集自然现象所提供的东西，而实验则是从自然现象中提取它所愿望的东西。然现象中提取它所愿望的东西。”根据一定的研究目的，对一定的研究对象运用一定根据一定的研究目的，对一定的研究对象运用一定手段（仪器、设备等），进行主动控制、干预研究，手段（仪器、设备等），进行主动控制、干预研究，或控制环境、条件进行研究，也即创造一种典型环或控制环境、条件进行研究，也即创造一种典型环境或特殊条件，并在其中进行的探索生命现象及其境或特殊条件，并在其中进行的探索生命现象及其运动规律的实践活动。运动规律的实践活动。第47页，共59
36、页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析7实施实验方案，收集证据实施实验方案，收集证据 实施实验方案对于培养学生的动手能力和观察能力至关重要 第48页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析8利用数学方法处理、解释数据利用数学方法处理、解释数据 数学方法的引入是使生物学跻身精确科数学方法的引入是使生物学跻身精确科学行列的重要途径。学行列的重要途径。高中生物课程中涉及的数学方法大致包高中生物课程中涉及的数学方法大致包括数学的基本运算方法、计算平均值的括数学的基本运算方法、计算平均值的方法、统计学方法、运用统计表的方法、方法、统计学方法、运用统计表的方法、画坐标
37、图的方法、建立和使用数学模型画坐标图的方法、建立和使用数学模型的方法等。利用数学方法可以使探究的的方法等。利用数学方法可以使探究的结论更具说服力。结论更具说服力。第49页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析9根据证据作出合理判断根据证据作出合理判断 科学的科学的“基本特点是以基本特点是以实证实证为判别尺度、为判别尺度、以以逻辑逻辑作论辩的武器、以作论辩的武器、以怀疑怀疑作审视的作审视的出发点。出发点。”只有恰当地运用证据和逻辑，只有恰当地运用证据和逻辑，才能对探究的问题的因果关系作出正确才能对探究的问题的因果关系作出正确的判断，才能从实验结果中得出合理的的判断，才能从
38、实验结果中得出合理的结论。结论。第50页，共59页，编辑于2022年，星期一对11条探究能力目标的解析10用准确的术语、图表介绍研究方法用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点和结果，阐明观点 将自己的研究结果告知他人也是科学探将自己的研究结果告知他人也是科学探究的重要环节。在高中阶段，要求学生究的重要环节。在高中阶段，要求学生能够使用准确的生物学术语（而不是口能够使用准确的生物学术语（而不是口头语言）和图表将自己研究方法、结果头语言）和图表将自己研究方法、结果和观点告知他人。这显然比初中生物课和观点告知他人。这显然比初中生物课程的有关要求要高程的有关要求要高。第51页，共59页，编辑于
39、2022年，星期一对11条探究能力目标的解析11听取他人的意见，利用证据和逻辑听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护以及作必要的反对自己的结论进行辩护以及作必要的反思和修改思和修改 在如何对待他人提出的不同意见方面，在如何对待他人提出的不同意见方面，要求学生做到既要虚心听取，又要独立要求学生做到既要虚心听取，又要独立思考，不盲从他人，同时又不能固执己思考，不盲从他人，同时又不能固执己见。要本着实事求是的态度，利用证据见。要本着实事求是的态度，利用证据和逻辑作出自己的判断，必要时对自己和逻辑作出自己的判断，必要时对自己的结论进行修改和完善。的结论进行修改和完善。第52页，共59页，编
40、辑于2022年，星期一新课程主要仪器及使用介绍新课程主要仪器及使用介绍 为全量程连续可调移液器。为全量程连续可调移液器。专门针对中学教学的特点而专门针对中学教学的特点而设计，主要用于少量液体的设计，主要用于少量液体的精确定量移取精确定量移取。在生物和化学实验教学中，液体的定量取样操作是实验在生物和化学实验教学中，液体的定量取样操作是实验教学中不可缺少的环节。教学中不可缺少的环节。传统的操作一般使用量筒或移液管，但随着中学教学改革的迅传统的操作一般使用量筒或移液管，但随着中学教学改革的迅速发展，对于液体定量取样操作要求不断增加，尤其是在无菌操速发展，对于液体定量取样操作要求不断增加，尤其是在无菌
41、操作或样品种类很多时，传统的操作方法渐渐显示出它的不足。作或样品种类很多时，传统的操作方法渐渐显示出它的不足。第53页，共59页，编辑于2022年，星期一 DNADNA电泳图谱观察仪电泳图谱观察仪 核酸电泳技术已经发展了几十年，目前比较常用的核酸电泳技术已经发展了几十年，目前比较常用的凝胶观察技术主要有在紫外线下观察凝胶观察技术主要有在紫外线下观察EB染色的凝胶和通染色的凝胶和通过考马斯亮蓝染色后反复脱色观察。但前一种方法紫外过考马斯亮蓝染色后反复脱色观察。但前一种方法紫外线和线和EB都对人体有害，后一种方法需要较长的时间，效都对人体有害，后一种方法需要较长的时间，效果还不够明显。果还不够明显
42、。DNA电泳图谱观察仪使用可见光源，用电泳图谱观察仪使用可见光源，用荧光物质代替荧光物质代替EB做染料，大大的消除了对人体的危害，做染料，大大的消除了对人体的危害，并且观察方法简单，时间短，效果明显，更适合在教学并且观察方法简单，时间短，效果明显，更适合在教学中使用。中使用。其特点是方便，安全，快捷，其特点是方便，安全，快捷，是一种先进的核酸电泳观察仪器。是一种先进的核酸电泳观察仪器。第54页，共59页，编辑于2022年，星期一PCR中学专用全自动基因扩增仪中学专用全自动基因扩增仪 1 1。适用性：采用水浴式，将变性、退火、延伸三个过程分离。适用性：采用水浴式，将变性、退火、延伸三个过程分离到
43、不同加热锅中进行，直观呈现了到不同加热锅中进行，直观呈现了PCRPCR的三个过程，有利于学的三个过程，有利于学生理解学习生理解学习PCRPCR原理。原理。2.2.直观性：仪器配有彩色显示屏，界面活泼、可见度大，运行过直观性：仪器配有彩色显示屏，界面活泼、可见度大，运行过程中配有实验原理的动画和文字说明，利于学生理解。程中配有实验原理的动画和文字说明，利于学生理解。3 3 易操作：实验过程全自动控制，充分满足一个教学班实验易操作：实验过程全自动控制，充分满足一个教学班实验分组的需要分组的需要4 4 省时：变性、退火、延伸三个过程分离到不同加热锅中进行，大省时：变性、退火、延伸三个过程分离到不同加
44、热锅中进行，大大节省了升温和降温时间。大节省了升温和降温时间。5 5 断电保护功能：意外断电，仪器可保存断电前状态断电保护功能：意外断电，仪器可保存断电前状态5 5分钟，分钟，通电后，仪器会继续运行断电前未完的程序。通电后，仪器会继续运行断电前未完的程序。第55页，共59页，编辑于2022年，星期一研磨过滤器研磨过滤器 用用 途：途：1、叶绿体色素的提取和分离 2、DNA的粗提取与鉴定 3、还原糖和蛋白质的鉴定 4、果中Vc含量的比较 5、泡菜中亚硫酸盐含量检测 6、大豆中尿酶的提取等其他外课活动实验 第56页，共59页，编辑于2022年，星期一三个案例三个案例探究蚯蚓的再生能力探究蚯蚓的再生能力 探究影响植物蒸腾作用的因素探究影响植物蒸腾作用的因素 探究培养液中酵母菌种群数量的变化探究培养液中酵母菌种群数量的变化第57页，共59页，编辑于2022年，星期一以小组为单位以小组为单位,完成一个探究实验设计完成一个探究实验设计第58页，共59页，编辑于2022年，星期一第59页，共59页，编辑于2022年，星期一