很多朋友对于高中生物实验设计和高中生物实验原则_谈高中生物实验设计的原则及实验设计模式不太懂,今天就由小编来为大家分享,希望可以帮助到大家,下面一起来看看吧!
高中生物学实验有哪些
高考所考的实验、实习与研究性学习
(1)生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定
(2)高倍显微镜的使用和观察叶绿体
(3)细胞质流动的观察
(4)观察植物细胞的有丝分裂
(5)比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
(6)探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
(7)温度对酶活性的影响
(8)叶绿体中色素的提取和分离
(9)观察植物细胞的质壁分离与复原
(10)植物向性运动的实验设计和观察
(11)设计实验,观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响
(12)DNA的粗提取与鉴定
(13)调查人群中的遗传病
(14)种群密度的取样调查
(15)设计并制作小生态瓶,观察生态系统的稳定性
(16)调查环境污染对生物的影响
(17)观察SO2对植物的影响
高中生物实验原则_谈高中生物实验设计的原则及实验设计模式
所谓实验设计,就是要求学生设计实验原理,选择实验器材,安排实验步骤,设计数据处理的方法及分析实验的现象。实验设计,主要考查学生是否理解实验原理,是否具有灵活运用实验知识的能力,是否具有在不同情境下迁移知识的能力。下面笔者结合平时的教学实际,谈谈生物实验设计应遵循的几个原则及实验设计的模式。
一、实验设计应遵循的原则
1.对照性原则
在实验设计中,通常设置对照组。通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差,鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。实验设计中可采用的对照方法很多,除了有阳性对照、标准对照、自身对照、相互对照之外,通常采用空白对照的原则:即不给对照组以任何处理因素。值得强调的是,不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的,实际上对对照组还是要做一定的处理,只是不加实验组的处理因素。
2.随机性原则
实验设计中的随机化原则,是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于:一是可以消除或减少系统误差,使显著性测验有意义;二是平衡各种条件,避免实验结果中的偏差。
3.平行重复原则
平行重复原则,即控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复,这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本,这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差,但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。
4.单因子变量原则
单因子变量原则,即控制其他因素不变,只改变其中某一变量,观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外,其他实验条件要求做到前后一致。
二、实验设计模式
l.从实验步骤出发设计研究性实验
模式:教师对实验步骤提出建议→学生选择比较实验→分析对比结果→得出结论→填写报告。
以“叶绿体中色素的提取和分离”实验为例。本实验的步骤是:去除叶柄、粗叶脉的新鲜菠菜叶5g,剪碎放入研钵,加少量碳酸钙、石英砂,15ml无水酒精,研磨成匀浆后过滤,得叶绿体色素提取液。用毛细管吸取少量滤液,在干燥的滤纸条上划一细线,烘干后再次划线,重复多次,然后放入层析液中进行层析。
教学中,鼓励学生使用不同方法,通过对比实验研究哪种方法能达到最佳的实验效果。如建议学生对所取菠菜与酒精量的比例作一研究(可以采用10g菠菜叶与5ml无水酒精组合、10g菠菜叶与10ml无水酒精组合、5g菠菜叶与5ml无水酒精组合、5g菠菜叶与10ml无水酒精组合等);也可对滤纸条的划线次数(可以是3次、5次、7次、10次等)、划线方法(可以是用毛细管、载玻片、铅笔、滤纸条折线等器材或方法)、取用碳酸钙的量(少量或较多)、是否需要过滤等实验步骤提出建议。学生在实验过程中,自己选择对比实验组,通过自己的实验,得出结论。
在实验过程中,学生的兴趣很高,积极性与主动性得到充分体现,相互之间主动交流实验的结果与体会。同时,教师根据学生的实验对比结果,对实验的方法进行了一定的改进,如采用10g菠菜叶与10ml无水酒精组合,层析后色素带分层比较清晰;划滤液细线的方法可直接采用载玻片的一侧蘸取匀浆。压在滤纸条上,并称其为“敲图章”。此法可以节省实验时间,且滤液细线细而齐整,划线次数超过7次后对实验影响就不明显了。部分学生的研究结论被教师介绍给大多数学生,学生的研究直接参与进教学的研究,这对这些参与实验的学生是一种激励,反过来可以成为他们进一步学习的动力。
2.从允许学生故意出错的角度设计研究性实验
模式:教师针对教材中某些“不许”“不能”“注意”等内容提出质疑→要求学生解释为什么→学生实验→得出结论。
如在“叶绿体中色素的提取与分离”实验中不能让层析液浸没滤液细线,否则色素会溶解在层析液中,影响实验结果;“植物细胞的有丝分裂”实验中根尖解离后必须经过漂洗,否则盐酸同染色剂反应,会影响根尖细胞内染色体的染色效果;“生物组织中蛋白质的鉴定”实验中蓖麻籽的薄片需用95%酒精洗去油脂,以免影响对蛋白质晶体的观察;“水质污染对生物的影响”实验中合成洗涤剂对生物的影响应使用普通的洗衣粉等。为什么要这样做呢?以往教学中,往往是教师把答案告诉学生,要求学生记住,实验中不能如此操作。但在开展研究性学习的实践与研究后,教师不再给出答案,而是建议学生不妨在实验时试一下,通过亲自进行“错误”操作,学生知道了此操作所造成的后果,其印象比教师口头的讲述要深得多,也更有说服力,其心理体验是前者无法相比的。也有一些“错误”操作的结果对实验并无多大影响,如“水质污染对生物的影响”实验中使用普通的洗衣粉与使用加酶的洗衣粉的实验效果是相同的,那么教师就应引导学生分析其原因,为什么教材中采用前者,由此让学生体会科学研究的严谨性。
高中生物实验设计原则 [例谈高中生物实验设计原则]
生物学是一门以实验为基础的学科,实验设计能较为全面地考查学生实验知识,实验技能,分析问题、解决问题以及创新能力,能很好地反映学生是否理解实验的原理,能否灵活地将实验知识迁移到不同的情境中并能解决实际问题。因此,在生物实验教学过程中,应注重学生实验设计能力的培养,而实验设计的核心就是遵循实验设计原则,精心规划实验方案,得出科学的结论。
一、科学性原则
科学性往往体现在高中生物探究性实验中,具体是指实验目的要明确、实验原理要正确等,它体现了逻辑思维的严密性。整个实验设计思路及实验方法的确定都应遵循生物学基本知识和原理,同时也符合其他相关学科领域的基本原则,充分体现逻辑思维的严密性。
二、可行性原则
实验设计中,所需要的实验器材必须是实验室现有的或者是容易获取的,并要保证实验所需时间符合课时的安排等。例如,实验“构建种群增长模型的方法”中,种群的选择就要适合当地的气候特点、地理条件等。笔者在教学过程中,选用草履虫作为实验观察对象,将稻草秸秆放入水中培养一周左右的时间,就可以得到合适的研究种群数量。通过显微镜进行观察,统计数量,即可有效地构建种群数量増长模型。
三、可重复性原则
为获取科学的数据,得出准确的结论,往往需进行多次重复实验。实验中遵循可重复性原则的目的在于尽可能地排除偶然因素造成的误差,真正体现实验的科学性。例如,实验“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”,用一系列具有浓度梯度的生长素类似物处理插条时,每一个浓度下都至少用3~10根插条,计算插条生根的平均值或平均生根长度。
四、单一变量原则
单一变量原则是高中生物实验中的一项重要理论基础。该原则指在控制研究对象之间只有某一因素(自变量)不同,而保证其他因素(无关变量)完全相同,进而观察该不同因素对实验结果的影响。例如,在“探究温度对酶活性的影响”一实验中,实验的自变量为不同梯度的温度,实验中试剂的量、溶液的pH值等即为无关变量,但由于其中pH会影响酶的活性,所以应保证实验对象的pH值等无关变量均相同,以使所得结果均是由自变量的变化而引起,从而保证了实验的准确性。
五、对照性原则
对照性原则是设计和实施实验的准则之一,通过对照能消除无关变量对实验结果的影响,增加实验的可信度和说服力。对照实验是指除一个因素以外,其他因素都保持不变的实验,通常由实验组和对照组组成。实验组是接受实验变量处理的对象组,对照组一般不需要经过实验变量处理。根据对照内容和形式的不同,对照类型可分为:
⒈空白对照
对照组不加任何处理因素,如实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”中,1号试管不作任何处理,即为空白对照组。又如,实验“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”,清水处理则为空白对照。
⒉条件对照
条件对照指虽给实验对象施以某种处理,但这种处理仅作为对照意义的,如“探究pH对唾液淀粉酶活性影响”的实验,设立过酸、接近中性和过碱的实验条件,进行相互对照。
⒊自身对照
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,如,实验“植物的吸水与失水”即为典型的自身对照实验,其实验组为质壁分离和复原的洋葱表皮细胞,对照组为正常的洋葱表皮细胞,均为同一组细胞,构成自身对照。又如,萨克斯的实验“探究植物光合作用的产物有淀粉”,叶片一半曝光,另一半遮光也为自身对照。
⒋相互对照
即几个实验之间相互对照,不另外加设对照组,如“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验中,两个对照实验组分为有氧、无氧,最后的酒精和CO2的产生量便可直接通过这两个对照组对照、计算,得出结果。又如,鲁宾和卡门的实验“探究光合作用产生的O2中的O来自于H2O还是CO2”,用18O分别标记H2O和CO2,两组实验相互对照。
六、随机性原则
随机性原则是指在实验对象的整体中随机抽取实验样本(方),各样本的机会是均等的,这样能减少抽样的误差,从而使实验结果更加客观,便于得出正确的实验结论。例如,“培养液中酵母菌种群的数量变化”实验中,在选取计数样方前必须摇匀试管,取样时做到随机取样;在“模拟性状分离比”实验中,彩球应先摇匀后再随机抓取,同时每抓取一次应将彩球重新放入小桶摇匀,以保证每种彩球每次被抓取的机会均等。
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