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1、实验专题归纳与探究 一 掌握实验操作技能 并能将这些相关的方法和技能进行综合运用 一 考纲要求的教材实验归纳分类 二 中学生物实验涉及的基本技术归纳1 光学显微镜的使用适用于观察生物的微观结构 如观察叶绿体和线粒体 注意正确掌握低倍镜和高倍镜的使用技术 1 使用低倍镜应注意正确对光和调焦 粗 细准焦螺旋的调节 2 高倍镜的使用方法包括 低倍镜下找到清晰物像并移至视野中央 转动转换器 使高倍物镜正对通光孔 调节细准焦螺旋至物像清晰 2 玻片标本的制作适用于显微观察 凡需在显微镜下观察的生物材料 必须先制成玻片标本 包括 1 压片法 如洋葱根尖细胞的有丝分裂 压片的一般过程是 取材 固定 解离 对
2、不易分散的材料用盐酸处理 漂洗 染色 压片 观察 2 装片法 如高倍镜下观察叶绿体和细胞质的流动 其过程是 将材料在载玻片水滴中展平 放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上 防止气泡产生 对材料染色或改变溶液浓度 观察 3 研磨 过滤适用于从生物组织中提取物质 如酶 色素等 4 纸层析技术适用于溶液中物质的分离 如绿叶中色素的分离 主要步骤包括制备滤纸条 画滤液细线 层析分离 5 恒温技术适用于酶参加的生化反应 一般用水浴或恒温箱 6 解离技术用于破坏细胞壁 分散植物细胞 制作临时装片 如观察有丝分裂时制片的解离过程 7 比色法 适用于还原糖 脂肪和蛋白质的检测等另外还有根尖培养 幼小动物的饲养 植
3、物必需元素的鉴定 同位素示踪技术等 二 具备验证简单生物学事实的能力 并对实验现象和结果进行解释 分析和处理 一 教材经典实验分析 方法技能迁移1 细胞内物质或结构的检测方法 1 淀粉 碘液 2 还原糖 斐林试剂 班氏试剂 3 CO2 Ca OH 2溶液或酸碱指示剂 4 乳酸 pH试纸 5 有O2 余烬木条复燃 无O2 火焰熄灭 6 脂肪 苏丹 或苏丹 染液 7 蛋白质 双缩脲试剂 8 染色体 龙胆紫 醋酸洋红溶液 9 DNA 甲基绿 RNA 吡罗红 10 线粒体 健那绿 2 实验结果的显示方法 1 光合速率 O2释放量 CO2吸收量或淀粉产生量 2 呼吸速率 O2吸收量 CO2释放量或淀粉减
4、少量 3 原子转移途径 放射性同位素示踪法 4 细胞液浓度大小 质壁分离 5 细胞是否死亡 质壁分离 亚甲基蓝溶液染色 6 甲状腺激素作用 动物耗氧量 发育速度等 7 生长激素作用 生长速度 体重变化 身高变化 8 胰岛素作用 动物活动状态 3 实验条件的控制方法 1 增加水中氧气 泵入空气或吹气或放入绿色植物 2 减少水中氧气 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 3 除去容器中CO2 NaOH溶液或KOH溶液 4 除去叶片中原有淀粉 置于黑暗环境一昼夜 5 除去叶片中叶绿素 酒精加热 6 除去光合作用对呼吸作用的干扰 给植株遮光 7 如何得到单色光 棱镜色散或彩色薄膜滤光 8 血液抗凝 加入柠檬酸
5、钠 9 各种细胞器的提取 细胞匀浆离心 4 实验中控制温度的方法 1 还原糖鉴定 水浴加热煮沸 2 酶促反应 水浴保温 3 用酒精溶解叶中的叶绿素 酒精要隔水加热 4 DNA的二苯胺试剂鉴定 水浴煮沸加热 5 细胞和组织培养以及微生物培养 恒温培养 二 验证性实验和探究性实验1 二者的比较 1 验证性实验验证性实验是验证某一个结论是否正确的实验 实验者在实验前已经了解并掌握了相关理论知识 并对实验现象有了一定了解或已形成一定认识或提出了某种假说 而且这种假说是比较确定的 即按照假设成立 应出现何种结果 再通过具体实验来证明相应的生物学现象或事实 通过验证性实验可以对研究对象进行更深入地了解 也
6、能证明某种假设是否正确 从而加深对所学生物学知识的理解和记忆 由于实验者在实验前大多已掌握了实验结果和实验结论 因此实验者对实验结果的预期常常是惟一的 2 探究性实验探究性实验是探究研究对象的未知属性 特性以及与其他因素的关系的实验 实验者在实验前对研究对象不了解或不完全了解 完全由实验者去尝试 探索和研究 它是一种真正意义的科学研究 探究性实验对生物科学的发展起了极大的推动作用 探究性实验是根据一定的实验目的 利用现有的实验条件 通过控制实验变量的改变干扰研究对象 并观察实验结果 现象 和推理得出实验结论 由于实验者在实验前提出的假说往往是比较模糊的 也没有掌握最后的实验结果和实验结论 因此
7、对实验结果的预期也是不确定的 只能把各种有可能出现的实验现象都考虑在内 再由各种现象推出相应的实验结论 此类实验一般需经过探究得出实验结论 往往需讨论 即 如果出现结果a会怎样 如果出现结果b或c又会怎样 2 举例 三 具备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 一 实验设计的基本理论实验是科学研究过程中的一个重要环节 是在人为控制条件下 研究对象的变化 以其结果论证科学结论的一种科学方法 由于研究问题性质的不同 科学研究的方法也有差异 但通常分为以下几步 1 观察观察是科学研究方法的第一步 这里的观察 是在处于自然常态条件下进
8、行或通过实验观察 对事物进行观察时必须周详 并将它们记录下来 而尤为重要的是要保持客观的态度 人们常希望看到人想要看或应该看到的现象 因此而影响观察结果 产生偏差 2 提出问题人们对事物作缜密观察以后 常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题 虽然任何人都能提出问题 但只有有意义的问题才值得探讨 因此 进行研究时 不仅要提出问题 而且要提出确切的问题 此外 对问题的叙述 也要清楚而正确 例如 豌豆为什么子一代只出现显性性状 子二代却出现性状分离 分离比为什么都接近3 1呢 3 假说科学方法的第三步是假说 假说 也称假设或猜测 指用来说明某种现象但未经证实论题 也就是对所提的问题所作出的参考答
9、案 假说一般为两步骤 第一步 提出假说 即依据发现的事实材料或已知的科学原理 通过创造性思维 提出初步假定 第二步 作出预期 推断 即依据提出的假说 进行推理 得出假定性的结论 例如 孟德尔一对相对性状的实验 其假说是 控制性状的基因都是成对存在的 在杂合子形成配子时彼此分离 分别进入不同的配子 其预期结果是 F1与隐性亲本相交后代高茎与矮茎的比例1 1 实验预期是较具体的推断 一个问题常有多个可能的答案 但通常只有一个是正确的 因此 假设是对还是错 还需要加以验证 即依据假设或预期 设计实验方案 进行实验验证 4 实验实验是验证假说和解决问题的最终途径 指在人为控制的条件下研究事物的变化的一
10、种方法 这是科学方法的最大特色 也是科学方法中最困难的一步 如何求证假设可充分展现研究者的才华 在科学实验中 要掌握或贯彻以下几点 1 变量变量 或称因子 是指实验过程中所被操作的特定因素或条件 按性质不同 通常可分为两类 自变量与因变量自变量 也称为实验变量 指实验中由实验者所操纵的因素或条件 因变量 亦称反应变量 指实验中由于实验变量而引起的变化和结果 通常 自变量是原因 因变量是结果 二者具有因果关系 实验的目的在于获得和解释这种前因后果 例如 在 温度对酶活性 的实验中 所给定的低温 冰块 适温 37 高温 沸水浴 就是实验变量 而由于低温 适温 高温条件变化 唾液淀粉酶水解淀粉的反应
11、结果也随之变化 这就是反应变量 该实验即在于获得和解释温度变化 自变量 与酶的活性 因变量 的因果关系 无关变量与额外变量无关变量 也称控制变量 指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件 额外变量 也称干扰变量 指实验中由于无关变量所引起的变化和结果 显然 额外变量会对反应变量有干扰作用 例如 上述实验中除实验变量 低温 适温 高温 以外 试管洁净程度 唾液新鲜程度 可溶性淀粉浓度和纯度 试剂溶液的剂量 浓度和纯度 实验操作程度 温度处理的时间长短等等 都属于无关变量 要求对低温 适温 高温3组实验是等同 均衡 稳定的 如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件 对3个实验组的给定
12、不等同 不均衡 不稳定 则会在实验结果中产生额外变量 出现干扰 造成误差 实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量 以减少误差 2 单一变量原则单一变量原则是处理实验中的复杂关系的准则之一 它有两层意思 一是确保 单一变量 的实验观测 即不论一个实验有几个实验变量 都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量 二是确保 单一变量 的操作规范 即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰 例如 上述实验遵循单一变量原则 第一 在观测上要做到 低温处理观测记录低温下的变化和结果 高温处理观测记录高温下的变化和结果 反应变量不能混淆 第二 在操作上要做到 对3个实验要在预先的低温 适温 高温条件
13、下做实验处理 常见的错误是先在常温下做处理再放到低温 适温 高温条件中进行观测 这样就混入了 常温 这个无关变量及额外变量 总之 实验设计 实验的全过程 都应遵循单一变量原则 3 控制与平衡控制 保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度控制 是处理实验中变量关系的又一准则 指实验要严格地操纵实验变量 以获取反应变量 与此同时 还要严格地均衡无关变量 以消除额外变量的干扰 一句话 通过实验控制 尽量消除实验误差 以取得较为精确的实验结果 如果说 单一变量 原则 主要是对实验变量与反应变量的控制而言 而这里的 平衡控制 则主要是对无关变量与额外变量的控制而说的 意思是说 实验中的无关变量的因素条
14、件 很难避免 只能设法平衡和抵消它们的影响 常用的方法有 单组实验法对一组 或一个 对象 既用A法 又用B法 顺序随机或轮流循环 这是生物实验常用的实验方法 例如 观察植物细胞的质壁分离与复原 实验 通常是将做好的洋葱紫色鳞片叶表皮细胞装片 先用蔗糖溶液做质壁分离观察 接着又用清水做质壁分离复原观察 这就是单组实验法 由于对象同一个 无关变量影响也就被平衡和抵消了 等组实验法将状况相等的对象分成两组或多组 一组用A法 另一组用B法 这也是生物实验常用的实验方法 例如 植物激素与向性 设计了5组实验 其对象是玉米幼苗 要求品种 萌发期 粗细 大小 长势等状况都是相同的 这就是等组实验法 无关变量
15、的影响起到了平衡和消除作用 轮组实验法对两组或两组以上的对象 循环进行两个或两个以上的实验处理 如甲组 A法 B法 乙组 B法 A法等 这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响 自然 操作起来要麻烦一些 例如 植物向光性 实验 可随机取2株 组 生长状况并不相等的玉米幼苗 作如下实验处理 甲组 玉米幼苗 A选用 不透光 处理B选用 单侧光 处理 乙组 玉米幼苗 C选用 单侧光 处理D选用 不透光 处理实验结果 则是A D 不透光 B C 单侧光 的比较 这就是轮组实验法 这种实验处理的匹配 对平衡 消除无关变量和额外变量更有说服力 4 对照对照是实验控制的手段之一 目的还是在于消除无关变量对实验结
16、果的影响 实验对照原则是设计和实施实验的准则之一 通过设置实验对照对比 既可排除无关变量的影响 又可增加实验结果的可信度和说服力 通常 一个实验分为实验组和对照组 实验组 是接受实验变量处理的对象组 对照组 也称控制组 对实验假设而言 是不接受实验变量处理的对象组 至于哪个作为实验组 哪个作为对照组 一般是随机决定的 这样 从理论上说 由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的 被平衡了的 故实验组与对照组两者之差异 则可认定为是来自实验变量的效果 这样的实验结果是可信的 按对照的内容和形式上的不同 通常有以下对照类型 空白对照指不做任何实验处理的对象组 例如 在 生物组织中可溶性还原糖的鉴定 的实验中 向甲试管溶液加入试剂 而乙试管溶液不加试剂 一起进行沸水浴 比较它们的变化 这样 甲为实验组 乙为对照组 且乙为典型的空白对照 空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果 增强了说服力 自身对照指实验与对照在同一对象上进行 即不另设对照组 单组法和轮组法 一般都包含有自身对照 如 植物细胞质壁分离和复原 实验 就是典型的自身对照 自身对照 方法简便 关键是要看清楚实验处理前后现象变
