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1、 2011年高考生物复习专题教案 第七部分 实验与研究性学习第50讲 研究性学习一、考点内容全解（一）本讲的考点是什么？1.科学研究基本模式科学家们就像侦探一样，把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。他们收集线索的途径之一就是开展科学实验。提出问题 实验是从提出一个科学问题开始的。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。构想假说 假说是对实验结果的预测，它是建立在观察和以往的知识经验上的。但与许多预测不同的是，假说必须能够被检验。实验设计 设计一个实验来检验你的假说。在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定
2、义（具体见上一讲“探究性实验 实验方案设计”）。分析数据 实验结束时要对数据进行分析，看看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说?它们是否指出了你实验中存在的缺陷?是否需要收集更多的数据?得出结论 在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复好几次实验才能得出最后的结论。2.科学思维方法（1）思维模式观察渗透理论科学实验证明，人的头脑在认识事物之前，并不是空无一物的“白板”，而是已经存在着某种东西了。这就是已有的知识储备、理论框架、价值观念等。它们对观察者的观察范围和思考偏向作了预先的规定。对于创造者个人来说，观念的转变或理论背景的转换，就意味着一种新创意的产生。
3、RNA酶的发现即是一个著名的例证，它告诉我们，一旦观察者的理论思想观念发生了转换，就会使他的视野发生深刻的、戏剧性的变化，就能观察到从前“视而不见”、“充耳不闻”的东西。这就要求观察者具备良好的知识结构，不能囿于传统的思想观念，善于改变因一定理论的框架、范式而习惯形成的固定思路和先人为主的做法，从而有助于新创意的产生。黑箱方法所谓黑箱方法，就是把研究对象视为“黑箱” （由于种种条件的限制，无法从外部或无法打开来直接探察其内部的奥秘，如人的大脑、人口系统、原子结构、密封的仪器等，都可看作“黑箱”），通过观察外界向“黑箱”输入的信息和从“黑箱”输出的信息，来研究“黑箱”内部状态、结构和机理，从而揭
4、示研究对象的特点和规律的一种科学方法。这种方法实际上是种察其“表”而知其底的方法。由于黑箱方法不需要打开研究对象，只需通过外部观察、试验，就可了解研究对象的内部情况和变化，同时，它是从事物的整体功能着眼，不考虑事物的内部细节，所以它有着广泛的应用价值。运用黑箱方法整体地、活体地研究高度组织和活动性的生命系统，具有独特的优越性，可以在不干涉生命正常活动的条件下研究生命系统的活动规律。如在探讨脑功能的本质的过程中，科学家常用黑箱方法。假说方法所谓假说，就是以一定的科学事实和科学原理为依据的、关于未知事物及其规律性所作出的一种假定性说明。它具有两个显著的特点：一是科学性。假说，不是信口开河，它必须以
5、一定的科学事实和科学原理为根据，并经过一定的科学论证；二是假定性。假说是一种猜测或猜想，至于这种猜测是否正确，在假说提出时还是一个未知数。假说的真理性有待往后的实践来证实。运用假说方法，一是要从事实出发，而又要超越事实；二是要进行逻辑论证；三是要用实践验证。只有当假说与事实验证相符合，它才可能上升为科学理论。假说可能发展为科学理论，也可能被证明是错误而被淘汰。假说是探索科学真理路上迈出的重要一步。科学认识正是沿着“假说理论新假说新理论”的途径，不断地向前发展的。一部科学发展史，可以说是一部假说和理论不断更迭的历史。进化论的发展史即是生动的例子。回溯推理方法回溯推理方法，也叫溯源推理方法、溯因推
6、理方法，它以事物情况之间的联系为基础，是从事物的结果推断其原因、由论断推测理由的一种思维方法。在科学研究中，回溯是建立求因假说的基本思维方法。生长素的发现是一个很好的例子。运用回溯推理方法，要注意提高结论的可靠性，需要深入进行调查研究，并且与演绎推理的其他方法紧密结合。调查研究越深入广泛，与其他方法结合越紧密，其对原因的推断就愈为可靠。（2）思维技巧比较与对比 比较是指找出相似性，即共同特征。对比是指找出不同点。用这种方法来分析事物能帮助你发现一些平时容易忽略的细节。应用概念 应用概念就是要用有关某一情况的知识来理解另一种相似的情况。如果你能把原来的知识活用到另一种情况，这表明你已经真正理解了
7、这个概念。理解图表 理解图表技能可以帮助你从视觉元素中学到知识。要理解一张插图，必须多花一些时间仔细看插图和附带的所有文字信息。插图的说明含有图中的重要概念。图注指出了图中的关键部分，而图例则说明了地图中各种符号的含义。因果推断 因果推断技能就是要判断两个事件之间是否存在因果关系。但是有一点很重要不能光凭两个事件一起发生，就判断它们之间存在因果关系，应通过实验或者根据以往的经验，来判断因果关系是否存在。归纳 归纳是指根据一部分成员的信息来推断总体信息的技能。要做出正确的归纳，从总体中选出的样本就必须足够大而且具有代表性。做出判断 做出判断就是评估某件事情的好坏对错的技能。做出判断前，需要全面地
8、考虑到事情的正面与反面，并明确自己持有什么样的价值观和标准。解决问题 解决问题就是运用各种理性思维的技巧来解决事情或决定行动的技能。解决某些问题可以用尝试法，即先尝试一种解决方案，如果不行，再试另一种。还有一些有用的解决策略，包括建立模型、和同伴一起商讨可行的办法等。3收集和处理信息（1）收集处理信息的流程（如右图）（2）信息收集途径（3）信息处理方法概念图 如下左图：比较/对比表 维恩图 维恩图是另一种用于显示事物异同点的方法。它由两个或两个以上互相部分重合的圆组成。每一个圆代表一个特定的概念或观点。概念之间的共同特征(相似点)写在两个圆重叠的区域内，独有的特征(不同点)则写在相应圆中重叠区
9、域以外的部分。如上右图：流程图 如右图：循环图 （4）数据整理工具30分钟活动所消耗的热量（焦）体重/千克即调节变量(体重)实验1：骑自行车即实验应变量1实验2：打篮球即实验应变量2实验3：看电视即实验应变量330252504884032368911350399865139604791042160怎样才能使科学实验得到的数据变得有用?恐怕第一步就是要对数据进行整理，以便更好地理解它们的含义。图表就是这样一种有用的整理数据的工具。记录表 在实验准备中，除了要收集好所需的材料以外，还必须设计好用什么方式来记录实验中将会发生的事情。创建一张记录表能帮助你有序地记录观察和测量结果。例如，某同学要进行一
10、项实验，来了解不同体重的人在做各种活动时会消耗多少热量。下边这张记录表就记录了他的结果。柱形图 比较一个人在做不同活动时所消耗的热量差异可以用柱形图。柱形图用于显示一组不同项目的数据。如下左图：折线图 可以用上右图的折线来估计出，35千克重的人骑车时会消耗286焦的热量。扇形图 4.研究性学习方案的设计（1）“研究性学习”是指学生在开放的现实生活情境中，通过亲身体验进行的解决问题的自觉学习，是在教师指导下，从学习生活和社会生活中选定和确定研究专题，以个人或小组合作的方式进行研究，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。它同社会实践等教育活动一样，从特定的角度和途径让学生联系社会生活实例，
11、通过亲身体验进行学习。在教学过程中创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过主动的探索、发现和体验，学会进行大量信息的收集、分析和判断，从而增进思考力和创造力。（2）研究性学习的基本流程：准备阶段（包括提出问题、确定课题、制定计划）实施阶段（包括收集整理信息，获取科学事实即查找资料、文献资料的整理加工，设计实验设计或开展调查方案，数据处理与分析）总结阶段（包括阶段性小结、撰写研究报告、交流评估等）（二）考点例析例11944年OAvery从光滑型(S型)肺炎双球菌中分别提取DNA、蛋白质和多糖等物质，并将上述每一种物质单独放入粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基中，结果发现只有DNA能使一部分粗糙
12、型肺炎双球菌转化为光滑型。那么这种转化作用的原因是什么呢？请你设计实验证明之。实验材料：粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基、小鼠、注射器等你的假设： 设计实验步骤： 观察、记录实验结果预测： 解析解决本题的先决条件有两个：一是熟练掌握科学实验的基本步骤，二是牢固掌握相关基础知识。答案转化作用的实质是外源(S型)DNA与受体细胞(R型)DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息 提取S型DNA添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养；用DNA酶降解提取的S型DNA，添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养作对照；将两种培养基中获得肺炎双球菌分别注入到小鼠体内 实验组中培养的肺炎双球菌能使小鼠患
13、病以致死亡；对照组中培养的肺炎双球菌不能使小鼠患病死亡例2下面圆形图表示的是我国某城市不同污染来源造成的污染所占的百分比，而矩形图表示的一年内的空气污染量。目前，我国空气质量日报的污染指标物为_A飘尘、NO、CO、悬浮颗粒总数、SO2 B飘尘、NOX、CO、悬浮颗粒种数、SO2 CNOX、CO、悬浮颗粒种数、SO2、CO2、DNOX、CO、悬浮颗粒总数、SO2列出发电站可能产生的其它一种污染物质(这种物质未在矩形图中表示出来)。根据此图提供的信息和上述矩形图的数据，试计算该国家一年内产生的污染物质总量(请列出计算过程)。提出减少该国家空气污染的最有效方法并说明理由。解析本题要求处理信息，并提出
14、解决问题的方案或建议。空气质量标准中一般包括NOX、CO、悬浮颗粒总数、SO2等，但不包括CO2；热电厂粉尘、冷却塔的热水/CO2中可能含有放射性物质；由柱形图知发电站、交通工具、普通工业一年共产生污染物20 + 40 + 60=120（百万吨），对应扇形图角度共计60+180+90=330。设一年内生产的污染物总量为x百万吨330：120百万吨= 360：x百万吨 x130.9从减少化石原料的使用及提高化石原料的使用率或开发新能源等方面考虑。答案D 放射性废物 1309百万吨 以汽油为燃料的交通工具都应配有废气净化器；减少汽车的数量，因为每年汽车产生的污染物质的量最大；减少矿物燃料的使用，因
15、为矿物燃料的燃烧产生大量的二氧化硫；开发新能源如风能、太阳能、生物能、乙醇燃料电池等。例3目前在上海市中学中开展的研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展起了积极的作用。在学习过程中，学生兴趣盎然。下面列出了学生的三个研究课题名称：课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究课题三：上海地区降雨酸度的调查研究(1)你选择上述哪一课题作为你的研究课题，试陈述选题理由。(2)简要列出你的研究计划与研究方法。(3)该课题最终的成果形式是什么？解析本题是2001年上海高考文理综合卷中第一次出现的有关研究性学习的题目。题目要求确定研究方案。所谓研究方案就是为自己制定的一份工作计划。它把即将开始的研究过程分解成收集、整理、分析和产生信息等阶段，把多种学习要素(阅读、查找、思考、写作、联系、计划、展示、表达等)组合到学习活动中。怎样确定研究方案？在研究方案中，
