高中生物实验复习探究
陈 贵 成
生物学是一门实验学科,生物学的概念、原理和规律大多数是通过实验推导和论证的。因此,重视学生实验能力的考察成为新一轮课程改革和高考改革的显著特点,这就要求在生物实验专题复习中既重视学生理论知识的复习,更重视对学生运用生物学原理分析问题、解决问题能力的培养。那么,在教学中如何加强学生实验能力的培养?如何提高单位时间内生物实验复习的效率呢?在近几年的毕业班教学中,我们带着这些问题进行了一些探索和实践,有了一些初浅的收获和体会,现总结如下:
一、复习的指导思想
以传统实验复习方法,结合运用多媒体的大容量和动画效果,进行实验复习教学。这样,可以充分利用多媒体的动画优势,通过教师的讲解,结合观察影视动画,进行思考探索,让学生掌握科学实验知识的发现过程、实验的研究方法,在此基础上培养学生的实验操作能力、分析能力、创新能力及实验思维能力。
二、复习的教学内容
近几年的高考试题主要是考查学生在掌握教材实验的基础上,是否具备了实验能力,包括实验材料、对象、方法、安全性等的选择,对实验过程的理解、实验现象的理解、实验数据的处理、简单实验的设计等。因此,我们将实验专题分为五大部分:(一)实验的基本操作技能;(二)剖析课本中的经典实验;(三)分析课本中的学生实验; 1
(四)生物实验的设计和实验结果的分析和解释;(五)近几年高考试题的精析、精练。其中生物实验的设计是总复习中的重点和难点。这样的安排,符合学生的逻辑思维。不仅可以帮助学生吃透课本,活化知识,夯实基础,而且可以将课本实验中分散的知识系统化、网络化,取得了良好的教学效果。
三、复习的教学过程和方法
1.精讲生物学实验的基本技能,构建学生实验能力的基础。
该部分主要包括基本实验方法及技术;器材及药品的使用;中学实验的分类;中学有关实验的方法体系。我们采取的复习方法主要是精讲。对于每一项实验的基本操作技能,都结合课本中的实验进行举例。如在复习“研磨、过滤技术”时,我们列举了课本中涉及到的实验共有三处:研磨新鲜的肝脏,过滤制得H2O2酶;研磨叶片,过滤得滤液。这样,学生通过对比联系,很容易概括出加快研磨速度的方法,就是加入一定量的SiO2。可见,通过训练学生掌握实验操作基本技能,不仅可以将实验中分散的知识连贯复习,而且可以提高学生的实验操作能力,对于发展学生的实验分析和实验设计能力奠定了良好的方法基础和思维基础。
2.通过剖析课本经典实验,建立科学研究的过程方法和实验理论。 经典实验是科学家精心思考、巧妙设计、反复实践,经历许多次重复,证明是正确的、最具有代表性的实验。对经典实验,我们指导学生在理解实验设计思想的基础上,对实验的选材、条件的控制,对照实验的设计,实验结果的分析、验证等方面做深入剖析,目的是让 2
学生认识到科学研究过程的艰辛与曲折,更重要的是让学生领略和感悟科学研究的基本过程与思路,如光合作用的探索,酶的发现及本质的新知识,生长素的发现,DNA双螺旋结构的提出,孟德尔遗传规律的总结等,都是启发学生的绝佳材料。通过剖析,学生很容易就归纳
出科学研究的一般方法是观察 提出问题 提出假设 实验验证。接着,我们用多媒体动画播放科学实验理论建立需掌握和贯彻的内容,如确定实验变量的原则:单一变量原则,对照原则等。这不仅激发了学生的学习兴趣,而且有助于学生理解经典实验设计理念,提高学生的实验能力。
3.分析课本中的学生实验,提高学生实验知识的迁移能力。
高考生物实验试题,不是课本实验的机械重复和再现,但其实验
原理是基于课本实验的,可见,只有掌握课本中的学生实验,才能将这些知识和技能迁移到新的实验情境中去,才能自如地解决新情境中的实验问题。没有对课本学生实验原理技能的掌握,实验的设计与探究就失去了基石。因此,我们在复习备考过程中,要求学生对考试大纲规定的24个实验(包括实习和研究性学习),必须认真复习,全面掌握。
对于该部分内容,我们改变过去传统的边演示边讲解的生物实验
复习方法,大量使用多媒体技术。具体操作是:先让学生对课本实验进行预习,熟悉实验内容和实验方法,再连续(可以多次)播放多媒体动画,并在每一实验后设计改进题。这样,不仅可以使学生获得直接感性认识,而且可以在较短时间内掌握实验内容,提高实验知识的 3
迁移能力。
4.生物实验的设计和实验分析与解释
生物实验设计题能够考察学生的分析能力、信息处理能力、语言表达能力、开拓创新能力,所以成为当前高考的热点题型,也是高考生物试题的难点。许多学生往往感觉无从下手,或者在文字表达方面含混不清。针对这一情况,我们在教学实践中通过复习生物实验设计的基本内容,将实验设计分为两大类,即验证性实验和探索性实验。验证性实验的结果是既定的,唯一的。而探索性实验的结果是不确定的,需要讨论。判断其类型后,再根据实验设计的方法技巧,分组编号
设置对照 同条件下处理 观察比较 得出结论,写出实验步骤。这样,学生在实验设计时就有章可循,思路清晰,表达自如。
5.通过近几年的高考试题精析、精练,提高学生的实验能力。 在近几年生物高考试题中,我们精选了一定量的具有代表性的实验题进行精析、精练。不仅可以让学生适应高考题,领悟高考题的命题技巧,而且提高了学生的实验分析能力,语言表达能力等。
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生物实验中试剂的作用及实验方法总结
一.化学物质的检测方法
①淀粉——碘液 (蓝色)
②还原性糖——斐林试剂\班氏试剂(砖红色)
③CO2——Ca(OH)2溶液(澄清石灰水变浑浊)
④乳酸——pH试纸
⑤有O2——余烬复然;无O2:火焰熄灭
⑥蛋白质——被蛋白酶水解 、双缩脲试剂(紫红色)
⑦脂肪——苏丹Ⅲ染液 (橘黄色)、苏丹Ⅳ染液 (红色)
⑧DNA——甲基绿;RNA——吡罗红
⑨染色体——龙胆紫溶液,醋酸洋红溶液
⑩线粒体——健那绿
二.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
4、除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境一昼夜
5、除去叶中叶绿素——酒精水浴加热
6、除去光合对呼吸干扰——给植株遮光
7、如何得到单色光——棱镜色散或透明薄膜滤光
8、血液抗凝——加入柠檬酸钠
9、各种细胞器的提取——细胞匀浆离心
10、骨的脱钙——盐酸溶液
11、灭菌方法——培养基用高压蒸汽灭菌;接种环用火焰灼烧灭菌;双手用肥皂冼净,擦干后用75%酒精消毒;实验室或接种箱用甲醛蒸汽或紫外灯灭菌;整个过程都在实验室无菌区或酒精灯旁进行。
三.实验结果的显示方法
①光合速度——O2释放量或CO2吸收量或有机物生成量
◆水生植物可依气泡的产生量或产生速率;
◆离体叶片若事先沉入水底可依单位时间内上浮的叶片数目;
◆植物体上的叶片可依指示剂(如碘液)处理后叶片颜色深浅。
②呼吸速度——O2吸收量或CO2释放量或有机物消耗量
③原子或分子转移途径——放射性同位素示踪
④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤植物细胞是否死亡——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——生长速度(体重、身高变化)
⑧胰岛素作用——动物活动状态
⑨菌量——菌落数,显微计数,亚甲基蓝褪色程度
四.实验中控制温度的方法
1、还原糖,DNA鉴定——沸水浴加热
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、细胞和组织培养以及微生物培养——恒温箱培养
五、实验中常用器材和药品和制剂的使用
1、NaOH:用于吸收CO2或改变溶液的pH
2、Ca(OH)2:鉴定CO2
3、CaCl2提高细菌细胞壁的通透性
4、HCl:解离或改变溶液的pH
5、NaHCO3:提供CO2
6、NaCl:配制生理盐水用于维持红细胞、口腔上皮细胞形态或用于提取DNA
7、琼脂:激素或其他物质的载体或培养基的凝固剂
8、亚甲基蓝:用于活体检测或检测污水的细菌含量(细菌可使之褪色)
9、酒精:用于消毒、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液
10、蔗糖:测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原、作为碳源和能源物质
11、滤纸:过滤或纸层析
12、纱布、尼龙布:过滤,遮光
13、龙胆紫溶液或醋酸洋红:碱性染料,用于染色体染色
14、柠檬酸钠:血液抗凝剂
15、碘液:鉴定淀粉
16、2,4-D生长素类似物:有双重性,低浓度促进生长;高浓度抑制生长;培育无籽果实。
17、10-4M的秋水仙素:a.诱发基因突变。b.使染色体加倍,培育多倍体。c. 单倍体育种,培育纯种。
18、10%KNO3溶液:植物细胞质壁分离和自动复原
19、层析液:分离色素
20、丙酮:溶解色素
21、紫外线:一定剂量作为能量、保温,高剂量导致细胞基因突变。
六、一些常见的实验方法
⑴、根据颜色来确定某种物质的存在:
淀粉+I2(蓝色);还原性糖+斐林试剂(砖红色);脂肪+苏丹Ⅲ(橘黄)或+苏丹Ⅳ(红色);蛋白质+双缩脲试剂(紫色); 大肠杆菌+伊红和美蓝(菌落为深紫色,有金属光泽)
⑵、用颜色标记法来确定原肠胚三个胚层的分化情况。
⑶、用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性
⑷、同位素示踪法:光合作用产生氧气的来源; 光合作用中二氧化碳的去向;噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质;DNA的复制是半保留复制。
⑸、确定某种元素为植物生长必需的元素的方法:水培法(完全培养液与缺素完全培养液对照)
⑹、获得无籽果实的方法:用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房,如无籽蕃茄(或套袋涂抹生长素)、诱导染色体变异,如无籽西瓜。
⑺、确定某种激素功能的方法:饲喂法,切除注射法,阉割移植法,切除口服法。
⑻、确定传入、传出神经的功能:刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。
⑼、植物杂交的方法:雌雄同花:花蕾期去雄+套袋 +开花期人工授粉+套袋
雌雄异花:花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋
⑽、确定某一显性个体基因型的方法:测交; 该显性个体自交(花粉鉴定法)。
⑾、确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法:具有一对相对性状的纯合体的杂交自交,观察后代是否有性状分离。
⑿、确定某一个体是否具有抗性基因的方法:确定小麦是否具有抗锈病基因,用锈病菌去侵染,一段时间后,观察有无锈斑出现。
⒀、鉴定血型的方法:用标准血清与待测血型混合,在显微镜下观察血液的凝集情况。
⒁、育种的方法:杂交育种;人工诱变育种;单倍体育种;基因工程育种;细胞工程育种;多倍体育种等。
⒂、测定种群密度的方法:样方法; 标志重捕法
⒃、生态瓶的制作方法;瓶必须透明,且封闭
⒄、分离微生物的方法:平板划线法;用选择培养基培养(如:圆褐固氮菌的分离,金黄色葡萄球菌的分离,细菌和酵母菌的分离)
⒅、测定微生物群体生长的方法: 测定细菌的数目---显微计数;测定细菌的重量---取一定体积的培养基,经离心分离,反复洗涤后,称湿重,或烘干后称干重。
七、实验研究方法
1、显微观察法 如观察植物细胞有丝分裂的实验,观察植物细胞质壁分离和复原的实验。
2、观察法 观察微生物的外在性状和表现等,如观察注射了甲状腺激素的小狗的活动状况,观察动物的毛色和植物花色的遗传实验等。
3、同位素示踪法 如噬菌体侵染细菌的实验,用18O和14C追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。
4、加法创意 如用饲喂法研究甲状腺激素的实验、用注射法研究生长激素的实验,用移植法研究性激素的实验等。
5、减法创意 如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素、生长激素的实验,雌蕊授粉后除去发育着的种子实验等。
6、杂交实验法 如孟德尔发现遗传定律的植物杂交、测交的实验,小麦的杂交实验等。
7、化学分析法 如番茄和水稻对Ca 和Si选择吸收的实验,叶绿体中色素的提取和分离实验等。
8、理论分析法 如大小草履虫竞争的实验,植物根向地生长、茎背地生长的实验,植物向光性的实验等。
9、模拟实验法 如渗透作用的实验装置,分离定律的模拟实验等。
七、实验技术
1、光学显微镜的使用:适用于观察生物的微观结构,如细胞的结构,包括光镜下可看到的各种细胞器。
2、临时装片、切片和涂片的制作技术
适用于显微观察,凡需在显微镜下观察的生物材料,必须先制成临时装片、切片或涂片。如“观察植物细胞的质壁分离和复原的实验”中要制作洋葱表皮的临时装片,在生物组织中脂肪的鉴定中要制作花生种子的切片等。
3、研磨和过滤技术
适用于从生物组织中提取物质,如酶、色素等。研磨时要先将生物材料切碎,然后加入研磨剂〈常用SiO2〉、提取液及其他必要物质,充分研磨后,往往要进行过滤,以除去滤渣,所用过滤器具则根据需要或或根据试题中提供的器材加以选用,如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等。
4、解离技术:用于破坏细胞壁,分散植物细胞,制作临时装片。
5、恒温技术:适用于有酶参加的生化反应,一般用水浴或恒温箱。根据题目要求选用。
6、纸层析技术
适用于溶液中物质分离。重要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。
7、根尖培养技术:观察植物根尖有丝分裂的实验
8、溶液培养法:探究植物必需的矿质元素的实验,〈拓展——微生物生长因子的判断的实验〉;植物的无土栽培〈注意溶液浓度和溶解氧〉。
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