生物学实验教学...ppt

生物学实验教学,实验法,学生在教师的指导下，利用一定的设备或材料，在一定条件的控制下，引起某些事物或现象的发生和变化，进行观察和分析，获取知识的教学方法。中学生物学教学过程中，通过一定的仪器或药品的处理，对生物体的形态、结构和生理功能进行观察研究，从而使学生获得、验证或巩固知识，并掌握有关基本技能，进一步发展智能的教学方法，称为中学生物学实验教学法。,2,生物学实验教学的作用,1、有助于学生形成概念、理解原理和掌握规律2、能帮助学生检验和巩固生物学知识3、训练生物学基本技能的重要手段4、培养生物学能力的有效途径5、有利于培养学生严谨的科学态度和进行科学研究方法的训练6、能激发学生的认识兴趣，调动学生的学习积极性7、有助于向学生进行唯物论和辩证法的教育,3,学生实验能力的培养,包括以下几个方面：操作能力：熟练使用显微镜、解剖器、安装实验装置、自行设计各种实验步骤、采集制作植物、动物标本；获得知识的能力：即在实验过程中通过聆听、观察、阅读、质疑、记录分析实验结果等途径获得知识的能力；整理分析能力：通过表解、图释记录实验的结果，对实验现象进行分析整理，找出实验成败原因，并能解释实验现象，写出实验报告；解决问题的能力：学生应用与实验有关的知识寻求解答问题的能力。,4,生物学实验教学的类型和教学方法,从实验内容与学生认知关系的角度：1、验证性实验 2、探究性实验从教学角度来看，生物学实验可以分为：1、演示实验2、学生实验3、课外实验。根据实验手段和教学目的的不同分为：1、定性观察实验2、定量分析实验 3、模拟探究实验,5,演示实验,演示是教师借助于展示实物、直观教具或示范性实验使学生获得知识、巩固知识并发展观察力的方法。教师用演示的方法，结合课堂教学进行的生物学实验叫做演示实验。,6,生物学中的演示实验，因目的不同而可以分为三类：一类是以获得新知识为目的进行的演示实验。另一类是以验证巩固知识为目的进行的演示实验。后者主要是对已有的知识加以应用和扩展。还有一类是指导实验、实习活动的演示实验。若依内容而分，则可分为形态学、解剖学、生理学、生态学等不同方面的演示实验。,7,演示实验的基本要求：,1、要有明确的目的2、要明显、直观3、要安全、可靠4、要有启发性,8,演示实验尽可能做到：1、克服演示材料、用具较小的矛盾，尽量到学生中去演示，并且位置放高些。如解剖猪心脏时。2、对生物结构细小的部位和发生的现象应借助于投影仪放大后观察或让学生巡回观察。3、有的生物现象停留时间很短，要力争重复演示。如“种子萌发需要氧”实验，燃烧的火柴熄灭就可多次重复。,9,学生实验,学生实验通常分为：模仿式分段式独立式,10,实验课的基本结构：,1、组织教学。2、复习提问。3、指导性谈话。着重使学生明确实验意义、目的和具体的要求。4、学生实验。5、检查实验效果。6、整理用具，进行总结。7、对实验指导和实验报告的要求。着重使学生对实验中观察到的、想到的问题进行探究式总结。,11,准备阶段及其要求,（1）明确实验目的；（2）理解实验原理，掌握实验方法；（3）认识实验仪器；（4）做好操作、记录准备工作。,12,操作阶段及其要求,（1）按程序规范去作，自觉执行规范。（2）要求学生脑手并用，在不违反科学上有所创新。（3）要求学生实事求是，一丝不苟。（4）整洁、爱惜仪器、有始有终。,13,总结阶段极其要求,任务是：处理数据，分析结果，完成实验报告。教师引导学生：发挥思维能力作用学习处理数据的方法了解影响实际结果的因素培养实事求是的态度和作风。,14,实验教学的组织,技能性实验实验教学目标技能性实验分为动作认知和动作技能两类：前者指对实验对象进行操作的运动规则，包括实验内容、实验目的、实验原理、材料用具、药品试剂、方法步骤、实验结果、分析结论等认知成分后者指对实验对象进行的准确、连贯、协调、自动化的操作性动作。,15,标准对动作技能训练的基本要求是：能够正确的使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能。其内容及目标如下：初中年级动作技能训练的目标*明确实验或观察的目标和对象*知道常用药品试剂会使用常见生物实验仪器、工具*记住实验或观察的方法和步骤,16,熟练使用放大镜和低倍显微镜*会做简单的实验或观察记录，会初步地分析实验数据并得出相应的结论会栽培实验用植物，识别校园植物、制作腊叶标本学会饲养某种小动物，观察某些动物行为制作徒手切片和简单的装片解剖常见的小型无脊椎动物制作昆虫标本绘制生物体的轮廓,17,高中年级动作技能训练的目标*明确实验目标，领会实验原理*熟悉常用仪器、器具称量药品、配制常用试剂熟练使用实体镜、解剖用具、高倍显微镜学会检测细胞内营养物质*学会用小动物作实验材料进行的的观察实验和生理实验*制作DNA分子双螺旋结构模型和生态瓶,18,绘制生物图进行人类遗传病的调查和生态调查参与细菌分离、观察、接种与培养、植物组织培养和无土栽培等学习活动尝试米酒、腐乳、泡菜等小食品制作活动参与提取某种芳香油，提取血清中乳糖脱氢酶，DNA的粗提取和鉴定，对DNA片段进行PCR扩增等实验活动,19,动作认知和动作技能1972年，A.J.哈罗和E.J.辛普森出版教育目标分类学-第三分册：动作技能领域，提出技能目标分类的原则。在辛普森分类系统中，第一、二层次是观察不到的学习行为，属于认知成分；第三、四层次是学习者处于连续学习某种特定动作技能的过程中，也包含一定的认知成分；后三个行为是可观察的学习者的动作技能水平。,20,21,1992年，汪古逊编著的生物教育目标分类学中明确提出动作技能目标分为动作认知和动作技能两大类。2001年，项伯衡、郑春和编著的生物学教育与评价中，对实验动作技能目标的动作认知类和动作技能类均作出具体区分,22,生物学动作技能目标分类,23,实例观察细胞中DNA和RNA的分布,24,验证性实验,实验目标认识到习得的科学知识的真实性，可以通过相关的实验活动来检验以实验结果为论据的论证过程，有利于学生的思维方法的训练基本程序确定论题其真实性需要检验的命题，也就是将用论据推出的结论,25,获得论据论据是用于确定论题真实性的命题，如实验数据、调查材料、文献资料等。论据是推理的前提。进行论证论证是论据与论题之间的推理过程和推理形式。论证方式分为演绎论证和归纳论证。科学研究的论证通常是演绎论证，有直接论证和间接论证两种，反证法是常用的间接论证方式之一,26,实例植物细胞质壁分离及复原论题：成熟的植物细胞能够与外界溶液发生渗 透作用论据：在高浓度蔗糖溶液作用下，洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离在清水溶液中，洋葱鳞片叶外表皮细胞发生质壁分离复原,27,论证：液泡体积变小、紫色加深现象所揭示的事实是什么？水分渗出细胞，蔗糖分子不能渗入假设原生质层为全透性结构，其实验结果将会怎样？细胞内外溶液浓度相等，水分进出细胞数量相等，不发生质壁分离假设原生质层使不透性结构，其实验结果又会怎样？水分不能进出细胞，不发生质壁分离,28,论点：水分渗出（或渗入）细胞，蔗糖分子而不能进入细胞，说明原生质层具有选择透性；外液浓度高时，水分渗出细胞，外液浓度低时，水分渗入细胞，表明原生质层两侧存在浓度差，并决定细胞液与外液之间水分子运动方向结论：由于成熟的植物细胞具备渗透实验装置的两个基本条件，因此能够与外界溶液发生渗透作用。,29,探究性实验,探究实验的基本程序及界定盖拉格和施帝芬(Gallagher&Stepien，1995)等认为，对科学问题的探究最好像科学家那样完整地履行6个探究步骤：想出或鉴别一个有趣、重要并可以解决的问题学习与问题有关的大量信息确定有助于解决这个问题的实验、观察、计算进行实验、观察或计算确定结果是否能帮助解决问题交流研究结果,30,科学探究通常包括：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达、交流；从5个方面解读科学探究的内涵，并以表格形式概述科学探究过程各个程序的基本要求；最后，以“探究影响鼠妇分布的环境因素”为案例，对探究实验的基本程序加以解说。,31,生物课程标准,32,33,普通高中生物课程标准在“课程的基本理念”部分阐明了探究性学习目标；在发展科学探究能力方面提出的11项要求中，蕴含着实验探究的基本程序。借鉴资料：美培生教育集团：“科学探索者”，浙江教育出版社出版。全套共15册，生命科学、物质科学和地球科学各5册。该教材的“技能手册”中，有关科学探究的论述可作为标准对科学探究程序界定的补充说明,34,制定计划,提出问题,作出假设,搜集数据,得出结论,交流反思,35,提出问题,作出假设,制定计划,提出问题,作出假设,搜集数据,制定计划,提出问题,作出假设,得出结论,搜集数据,制定计划,提出问题,作出假设,交流反思,得出结论,搜集数据,制定计划,提出问题,作出假设,引导探究和自主探究中学生物学的探究实验分为引导探究和自主探究两种类型，源于1978年赫加蒂.黑兹尔(E.Hegarty.Hazel)将2级分为2A级和2B级2A级系由教师提出问题、学生作出假设和设计实验方案，检验假设的必要资料和设备也是教师准备；2B级的整个探究过程由学生的合作学习小组独立完成，教师仅以学习者身份参与探究过程，也是学生自主探究的辅助者、组织者。,36,多数科学探究实验仅仅关注探究程序的第二和第四个步骤，而简略了其他几个步骤。因此，探究实验又有部分探究和全程探究之分生物科学探究模式参看：乔伊斯（B.Joyce）等编著的教学模式（荆建华等译）一书，书中介绍了生物科学探究模式，并列举“种子的发芽”“肌肉结构和功能”等实验活动，阐明这种教学模式的体系、组织结构、教师作用、支持系统，以及教育和教学效果等。,37,双重含义：广义：选择实验课题和确定实验内容、确定实验教学目标、营造实验教学环境、制定实验活动计划、调控学生实验进程、评价实验活动结果等。狭义：专指按照实验导学计划逐步进行的学生实验活动体系，例如，引导探究实验活动依次分为：创设问题情境、学生确认问题、诱发实验探究、分析-结论、交流-反思等阶段，其中，实验阶段是教学组织的核心。,38,实验教学的组织,引导探究实例酵母菌的呼吸方式,39,40,探究学习是一种能动的过程。学生既要动手又要动脑，必须给学生充分的时间，让他们进行自主性探究。切忌教师代替学生活动。重视发挥各个小组的作用，引导他们遵循探究活动的程序开展活动，亲身体验科学探究的过程和接受科学方法的训练。为使少走弯路和减少误差，探究中提醒学生经常反思和随时修正自己的思路或方法步骤。在探究活动中师生平等、教学相长，教师为学生探究创造条件，并给予鼓励和帮助。,41,课外实验,课外实验，有的可以用来作为学习新教材的依据，使学生能够带着问题上课，这实际上也是一种预习，有的则可以用来扩大加深已经学过的知识，侧重于对知识的灵活运用。,42,课外实验的组织指导,1、根据讲课进度和季节适时安排2、让学生充分了解实验目的、实验内容和实验方法3、要求要严格，指导要具体,43,生物学实验设计,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现象。,44,实验设计的一般原则：1、科学性原则2、可行性原则3、简便性原则4、控制性原则5、对照性原则6、重复性原则,植物向性运动的实验设计和观察,一、实验原理 1、向性运动是植物受单向外界刺激而引起的定向运动，它的运动方向随刺激而定。2、在单侧光刺激下，植物表现出向光性运动；在重力影响下，植物的根表现出向重力性运动。,45,示例,植物向性运动的实验设计和观察,二、目的要求 1、初步学会设计植物向性运动实验的方法2、学会观察植物的向性运动,46,植物向性运动的实验设计和观察,完整的实验设计方案及常用实验原则1、实验题目2、假设3、预期4、实验5、观察和收集数据6、分析7、推论8、交流,对照原则单一变量原则条件可控原则可 重 复 原则,47,植物向性运动的实验设计和观察,三、植物向重力性实验设计参考 方案一：,48,植物向性运动的实验设计和观察,三、植物向重力性实验设计参考 方案二：1、在一扁形玻璃槽内紧贴一侧玻璃，将已萌动的玉米或小麦种子种在潮湿的沙土中。均匀浇水，培养一段时间，观察根、茎的生长。2、待已明显看出向地生长的幼根和背地生长的幼茎后，将玻璃槽横置，仍然均匀浇水，观察根、茎的生长。几天后，便可看到横置的根会弯向地心方向生长，横置的茎又弯向背向地心方向生长。证明根具有向重力性，茎有负向重力性。,49,植物向性运动的实验设计和观察,三、植物向重力性实验设计参考 方案三：1、将干琼脂溶解于沸水中制成 3浓度的琼脂溶液，倒入一培养血中，使厚度在23 mm左右，能固定种子即可，不宜过厚，以免影响种子的呼吸。2、待琼脂溶液温度下降，未凝固前，将一粒已萌动的玉米种子固定于培养皿中央，盖上培养盖，保持湿度。3、将培养皿竖着固定在一支架上，放在恒温箱（25）培养。每隔一日将培养皿的角度转90，观察根的生长情况。,50,植物向性运动的实验设计和观察,三、植物向重力性实验设计参考 方案四：将一新鲜柳树的枝条正挂；将一新鲜柳树的枝条倒挂；保持潮湿、温暖的环境条件,51,植物向性运动的实验设计和观察,四、植物向水性实验设计参考 方案一：,52,植物向性运动的实验设计和观察,四、植物向水性实验设计参考 方案二：,53,植物向性运动的实验设计和观察,五、植物向光性实验设计选题 1、生长素的发现过程的经典实验 2、向光性与胚芽鞘、胚芽的关系,54,植物向性运动的实验设计和观察,五、植物向光性实验设计选题 3、较精确地测量胚芽鞘尖端,55,植物向性运动的实验设计和观察,五、植物向光性实验设计选题 4、利用植物的向光性，使植物的茎呈多种几何图形,56,植物向性运动的实验设计和观察,六、材料用具 1、玉米幼苗的选择 真叶必须未突破胚芽鞘，这样的小幼苗向光性表现明显，而且实验所需的时间短。,57,植物向性运动的实验设计和观察,六、材料用具 2、胚芽鞘结构,58,植物向性运动的实验设计和观察,六、材料用具 3、关于含生长素的琼脂块的制作（l）制备好3浓度的琼脂溶液后，倒在小培养皿中，使其厚度在 l2 mm左右，冷却凝固。（2）切取长度为2mm左右的胚芽鞘尖端，使胚芽鞘尖端的切口朝下放在琼脂平板中央，一个培养皿中可以放置16胚芽鞘尖端，使其占据一个边长为 1.5 cm左右的正方形，静置 0.5l小时左右，一般生长素在胚芽鞘内的运输速度约在 l1.5 cm小时。（3）取走胚芽鞘尖端之前，首先用刀片将胚芽鞘尖端放置的位置划“#”，切取的琼脂小块视胚芽鞘的粗细而定，一般将琼脂切成4 5mm2 的小块，其内含有生长素。,59,实验设计题型例析实验方案设计型,根据已学的知识，不考虑人工修剪和使用任何药剂，请设计两种实验方案，来培养下图所示的植物盆景，并说明实验原理。(1)实验方案一是.实验原理是.(2)实验方案二是.实验原理是.,60,参考,(1)给予单侧光照射。单侧光照射引起生长素分布不均匀，向光侧生长素分布少，背光一侧生长素分布多，结果背光一侧生长快，植株向光弯曲生长。(2)将花盆横放在地上，使植株水平放置一段时间，再竖直放置花盆。地球引力引起生长素在近地面分布多，背地面分布少，结果近地面生长快，植株向上弯曲生长。,61,实验设计题型例析实验原理解析型,某同学在做“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验过程中，进行了大胆创新，分别采用03gmL蔗糖溶液、05gmL蔗糖溶液、1moLL KNO3溶液和1moLL醋酸溶液制作了4组临时装片，并用显微镜随时观察。发现前3组在23min后发生部分质壁分离，5rain后质壁分离现象明显，而第4组无质壁分离现象发生。对前3组在观察到明显的质壁分离现象后，再过5min观察，发现第1、2组无变化，而第3组却发生了自动复原的现象。然后对前2组装片满加清水，用显微镜观察，发现第1组45min后恢复原状，而第2组无变化，不能发生复原。请分析各组实验装片发生的原因。,62,(1)05gmL蔗糖溶液能使细胞发生质壁分离，但由于浓度过高，使细胞失水过多而死亡，死亡的细胞不能发生渗透作用，当然不能复原。03gmL蔗糖溶液由于浓度适中，可发生质壁分离和复原。(2)1moLL KNO3溶液由于浓度高于细胞液浓度，故能发生质壁分离。但由于原生质层是一种选择透过性膜，可通过主动运输方式吸收溶液中的K 和Nor，导致细胞液的浓度逐渐增高，引起水分子回流，所以5rain后细胞发生自动复原。(3)1moLL醋酸溶液为酸性物质，破坏了原生质层的选择透过性，导致细胞死亡，故细胞不会发生质壁分离。,63,解答：,实验设计题型例析实验步骤设计型,根据以下实验原理和材料用具整体设计一实验，证明唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。实验原理：淀粉在唾液淀粉酶的催化作用下，能够水解成麦芽糖。在加热煮沸的条件下，斐林试剂能使麦芽糖氧，自身还原成砖红色的Cu20沉淀。故斐林试剂可用来鉴定溶解液中是否有麦芽糖，进而可以看出唾液淀粉酶只能催化淀粉水解，而不能催化蔗糖水解。材料用具：消毒过的脱脂棉、镊子、小烧杯、量筒、试管、玻璃棒、洒精灯、火柴、3淀粉溶解液、3gmL蔗糖溶液、清水、斐林试剂,64,解答：,(1)用清水将口漱净，口内含一团消毒过的脱脂棉。用镊子取出脱脂棉，将其中的唾液收集到小烧杯中。(2)取1mL唾液，注入另一小烧杯中，加入9mL清水，用玻璃棒搅拌均匀，制成稀释的唾液。(3)取两支洁净的试管，编上1、2号，然后在1号试管中加入2mL淀粉溶液和1mL唾液，在2号试管中加入2mL蔗糖和1mL唾液。(4)轻轻振荡两试管，使管内液体混合均匀，将两试管的下半部浸入到37的温水中，保温10分钟。(5)取出两试管，各加入2mL斐林试剂，轻轻振落使管内物质混合均匀，再将两管在酒精灯火焰上均匀加热，煮沸510分钟。(6)煮沸510分钟，观察两管的颜色变化：1号管内有砖红色沉淀生成，说明1号管内的淀粉水解变成了麦芽糖；2号管内无砖红色沉淀生成，说明无麦芽糖生成。,65,实验设计题型例析实验方法纠错改进型,为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料，某同学制定了下列实验方案：(1)实验目的和实验材料用具(略)(2)实验方法和步骤：用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物，暗室内装有红色安全灯。饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干个小时，使其充分进行光合作用。取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。将已脱色的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘一碘化钾溶液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。,66,