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在高考复习中提升学生生物学实验能力


在高考复习中提升学生生物学实验能力 祁红颖 摘要: 生物学实验有助于学生对生物科学概念、原理和规律的 理解,有助于培养学生的科学态度和创新精神,在高考复习中从教材 实验分析、教材经典实验与高考衔接、设计类实验的解题方法这三方 面提升学生生物学实验能力。 关键词: 实验能力 解题思路 验证性实验 思维提示 探究性实验

生物学属于实验性自然科学,其概念、原理和规律大都是由实验 推导和论证的。因此,生物学实验有助于学生对生物科学概念、原理 和规律的理解,有助于培养学生的科学态度和创新精神,形成的实验 能力更是学生将来从事科学研究的基础。 尤其是在各种考试中作为考 查学生能力重要载体的实验设计体频频出现, 可以看出实验能力已成 为高中生物学学习和高考能力考查的重要内容。 随着新课程改革的不 断进展,这方面的要求就会越显重要了,那么,在高三复习中如何提 升生物学实验能力呢? 在高三复习对学生实验能力的训练过程中, 我主要采用分梯度方 法进行, 根据生物学知识形成的特点和学习生物知识的方法分以下三 个梯度进行: 1.利用课本中的常规实验使学生学会实验方法 学生的实验能力不是凭空培养出来的,离不开具体的实验操作。 教材中的常规实验、实习能就是培养学生实验能力,获得直接经验的

良好载体。重视课本实验的复习符合考试说明提出的“理解所学实验 的实验内容, 包括实验原理、 方法和操作步骤, 掌握相关的操作技术” 这一要求。这一方面训练的重要性在 2003 年高考中也得到了体现, 如第 33 题,考查的就是对课本实验的理解。 这一梯度的训练我主要采用归类分析的方法, 根据训练目的主要 分为两大类: 1.1 观察类实验

1.2 鉴别类实验

这样分类便于学生操作和总结, 无论是对于教师从材料准备和实验指 导上,还是对于学生规范和熟练是用显微镜上,都使之简单化。

学生在加工和整理表格的过程中,即概括归纳了实验过程和方 法,有明确了观察、鉴别的目标,实验操作的步骤,实验中需要获取 的信息和注意的问题等。 这样紧扣课本知识,将课本中呈现的相关实验联系起来,以实验 求证的方法引伸出生物学知识及其产生过程。不仅加深对知识的理 解,还有助于学生更好地将实验原理、实验方法、实验分析与理论知 识结合起来,形成一条清晰的知识思维链条,为培养学生的知识创新 能力打下基础。 2.再现教材中经典实验形成实验能力 高考中常有将许多科学家成功的探索自然的实验发现改编成的 试题,如下表:

这些经典实验的原理和方法往往十分巧妙且具有严密的科学性, 模拟教材经典实验进行重复性实验可以训练学生实验设计的元认知。 课本中重点章节的引用大都采用生物科学史, 力求创造使学生体 验科学家所经历的“怎么知道”的过程。因此,充分利用生物科学史 的材料再现科学方法的“发现”过程,是进行实验能力培养的极好契 机。根据教学目标,教师对相关资料重新进行了解读,突出主题和关

键事件,分层次地展示学习目标,逐步使学生体验过程,理解方法。 例如“光合作用发现史”全过程分解成四个主要事件,通过“关键事 件”的重现进行问题式引导,这样既突出了重点,学生理解起来也较 容易,逐步把学生带入“发现”的过程,具体如下表:

生物科学史的教学不是简单的让学生记住这段历史和结论, 而是 让学生在重走科学家发现之路的过程中初步形成实验能力。 在开展生 物科学史的教学中最好使用多媒体辅助, 这不仅可以加快知识的呈现 速度,提高教学效率,更能够将一些实物演示的内容向学生展示,加 深对知识和科学方法的理解。 3.通过设计类实验的训练提升实验能力 在高中生物实验复习中, 课本中的常规和经典实验是学生学会实 验方法、形成实验能力的基础,而在此基础上的实验设计能力的训练 可使其实验和探究能力得到发展。同时,实验设计历来又是高考的重 点和热点,近几年的各类高考试卷中,有关实验设计能力的题目所占 分值相对较大。因此,在高考复习中,设计类实验的解题能力培养尤

为重要。因为实验设计是一个知识综合运用的过程,是学生运用知识 质的飞跃,我主要从五个层次进行强化训练。 〃明确实验目的要求 〃确定实验原理 〃确定实验变量,设立对照实验 〃设计实验步骤 〃预期实验结果及讨论 3.1 明确实验目的要求 思维提示:审题:属于哪类实验、研究对象是谁。 做出假设:可以是对可见现象提出一种可检测的解释。因为正确 的假设可以上升为结论,所以,可以依据结论或实验目的书写假设。 例题:探究酶的催化效率,用质量分数为 20%的新鲜肝脏研磨 液,质量分数为 3.5%的 Fecl3,溶液分别加到等量的过氧化氢溶液的 A、B 试管中,经振荡后观察,并用点燃但无火焰的卫生香检验结果。 请分析回答: (1)该实验的假设是:酶的催化效率比 Fecl3。溶液的催化效率 高。 (2)预期结果:A 试管中的卫生香复燃火焰比 B 试管中的明亮。 (3)本实验的结论:酶的催化作用具有高效性。 3.2 确定实验原理 思维提示:原理的来源有两个,其一是课本中的相关知识(题干 较短),其二是来自题干(题干较长)。所以,通过联想相关知识或解读

题干来解题。明确目的,找准原理——区分原理和目的 例题:新收获的稻米煮出的饭香气诱人,但是不法商贩也可以用 陈稻米抛光增白、上油后以假乱真,欺骗消费者。新稻米过氧化氢酶 活性明显高于陈稻米。植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢(H2O2)存 在下能把某些酚类化合物如愈创木酚氧化成红褐色物质,简单表示 为:愈创木酚→红褐色物质,其颜色的深浅与酶活性呈正相关。请你 帮助完成为食品卫生质量检验人员设计一个检测稻米新鲜程度的简 易实验: 实验目的:根据过氧化氢酶活性的强弱来鉴别新稻米和陈稻米 实验原理:在有过氧化氢(H2O2)存在下,稻米内的过氧化氢酶可 以使愈创木酚氧化成红褐色物质,颜色的深浅与酶活性呈正相关 3.3 确定实验变量,设立对照实验 3.3.1 生物实验中的变量 实验变量:也称自变量,由实验者所操纵的因素或条件 无关变量:也称控制变量,除实验变量以外的影响实验现象或结 果的因素或条件。 3.3.2 设计原则 3.3.2.1 单一变量原则:使实验中的复杂关系简单化,使结果 更准确。其含义是: 一个实验变量对应观测一个反应,实验变量改变,避免无关 变 量的干扰(例如: “探索淀粉酶对淀粉的作用” 实验中实验变量的种类, 无关变量是底物的量、环境条件、斐林试剂使用量等)

3.3.2.2 对照原则:通过对照实验,即可排除无关变量的干扰, 又可增加实验结果的可信度和说服力。包括实验组和对照组,主要包 括: 空白对照—对照组不做任何处理 自身对照—实验与对照在同一对象上进行,不另设对照组。(例: 质壁分离和复原实验) 条件对照—给实验组某种处理, 给对照组另一条件的处理。 (例: 动物激素饲喂小动物,实验组饲喂甲状腺激素;条件对照组饲喂甲状 腺激素抑制剂。) 相互对照一不另设对照组,利用几个实验组相互对照。(例:植 物向性运动的实验设计和观察。)

3.4 设计实验步骤 思维提示:选材、编号 选择某种对照原则,设立对照组、实验组 适宜条件下培养,观察记录结果 3.5 预期实验结果及讨论 思维提示:设计类实验常分为验证性实验和探究性实验两类,这 两类实验在解题方法上稍有所不同。

例 1:(验证性实验)为了验证甲状腺激素的生理作用,试以大白 鼠的耗氧量和活动量为观察指标,根据给出的实验材料和用具,设计 实验步骤,预测实验结果,并作出分析。 例 2:(探究性实验)一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生 长在海拔 10m、500m 和 1000m 的同一山坡上。在相应生长发育阶段, 同一海拔的野菊株高无显著差异, 但不同海拔的野菊株随海拔的增高 而显著变矮。为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响,请完成以下 实验设计。 以上两道例题可看出主要的区别在实验原理和结论上。 3.5.1 预期结果与实验结果的区别

3.5.2 实验结果与实验结论的区别 实验结论往往是实验结果的升华 3.5.3 设计类实验要注意的问题: 〃一定要设置对照 〃遵循实验设计的单一变量原则 〃注意实验操作的前后顺序要有逻辑性(前因后果) 〃注意确定实验用具与试剂及需要控制的实验条件 〃注意实验结果的观察、记录、分析和结论,确定对实验结果的 观察内容和合适的观察方法, 最后对结果作出科学的结实并得出正确 的结论。

总之,通过这样有层次的实验设计训练,使学生的知识运用更为 灵活, 知识的扩展面更大, 更为重要的是培养了学生的知识创新能力。 在实际教学中依据学生的具体情况从时间安排和复习方式上是 有所不同的。 教材中常规实验的复习采用学生亲自动手操作的复习方 式。教材中经典实验与高考衔接分析的复习,采用提问法,主要对学 生进行科学方法的培养;设计类实验的复习是重点,采用讲练结合方 式,循序渐进,一步步加深理解。对学生的“练”教师逐人地批改, 纠正或采用学生互查互改的方法。不仅是对别人的纠正,也规范了自 己,实际就是对实验能力的提升过程。最终使学生面对实验题由发怵 到有思路;由不知如何下笔到能正确使用生物专业术语;由得不到分 到得高分。面对高考对学生能力要求的新形势,我在高考复习中还要 不断挖掘学生的潜能,不断创新。 主要参考文献 1.《全日制普通高级中学教科书》 (必修)生物(第一册、第二 册) 2. 《全日制普通高级中学教科书》 (选修)生物(全一册) 3.《5 年高考 3 年模拟 生物》 (例题出处)


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