生物实验教学思考

初级的问题：实验依据的理论是什么？实验该怎样做？规范的操作是怎样的？实验能够得到什么样的结果？实验要怎样设计才是科学的？实验需要哪些仪器、设备、器具？实验失误了怎样改进？实验的适用性如何？第一页第二页，共33页。解决初级问题必要性生物学科的特点所决定通过实验理解书本知识必需性学生需要低层次问题的积累和解决的经验为以后的学习或工作奠定基础第二页第三页，共33页。实验依据的理论是什么？或者说实验检验了什么理论，与哪些理论知识有关。例分离以尿素为氮源的微生物细菌繁殖和生长需要外界营养物质（微生物培养需要添加的6要素：水、氮、碳、能量、无机盐、维生素）细菌体内的脲酶可以将动植物残骸中的尿素转化为植物吸收的NH3，以尿素作氮源培养的微生物是一类群。（如何检验利用了尿素？）细菌生长需要糖原，在琼脂培养基加糖能够提供细菌糖原。第三页第四页，共33页。实验该怎样做？规范的操作是怎样的？目标明确效能最大误差最小例用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度

⑴判断植物的分布类型⑵选择合适的样方规格⑶记数的顺序⑷需要测量的指标延伸⑴不同密度下的个体差异⑵根系与地上部分的相关性⑶在群落中的优势度如何⑷密度与样方大小的关系第四页第五页，共33页。实验能够得到什么样的结果？例探究培养液中酵母菌数量的动态变化

不同的生物它所选择的生态策略是不一样的(生殖策略、防卫策略、资源获取与分配策略、取食策略、生活史策略等)微生物的种群变动是什么类型？为什么会是这种类型？影响微生物繁殖和生长的环境因素：pH、氧气、水分、营养等指数增长模型是不是这个实验预期得到的实验结果？第五页第六页，共33页。实验要怎样设计才是科学的？实验方案不同于实验操作，需要设计操作规范，目的是为了避免实验误差实验方案设计的科学性，是为了避免实验结论的片面、偏差例土壤微生物的分解利用

落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗?

如何证明？第六页第七页，共33页。⑴对照组（条件控制）与实验组（条件变化组）⑵除有无微生物之外，其它条件相同⑶土壤取自相同的地块⑷去除微生物以外的生物⑸实验组土壤灭活处理⑹落叶大小、数量相同，作无菌处理⑺落叶包埋土壤中⑻放入无菌处理的器皿，保持环境一定温度与湿度⑼置于无菌环境第七页第八页，共33页。实验组与对照组

实验组与对照组是相对的，实验组接受实验变量处理，对照组不接受实验变量处理。设立实验组与对照组，无关变量对实验结果的影响则被排除。1空白对照：2自身对照：3条件对照：4相互对照？甲状腺对动物的影响减肥片对动物的影响实验组喂甲状腺激素喂食不同剂量减肥片条件组喂甲状腺抑制剂喂食高脂食物空白组正常饲养正常喂食第八页第九页，共33页。T1T2T3k1k2k3k4k1k2k3k4k1k2k3k4a1a2a3a4a5a6a7a8第九页第十页，共33页。实验需要哪些仪器、设备、器具？容器类：压力容器、培养容器测试类：分光光度计、原子吸收、液相色谱观察、记录：显微镜、电镜、数字卡尺、GPS定位、光量子仪、叶面积测定精密分析：电泳、蛋白质分析、水质分析、细菌分析条件模拟类：人工气候室、光照培养箱、无菌室、超净工作台预处理类：切片机、离心机、摇床器械：剪、镊、针、刀、移液枪、采集器第十页第十一页，共33页。实验失误了怎样改进？因为设计错误所导致的实验结论偏离因为操作不规范导致的实验结果差异，或因为环境因子变化太大，或条件控制不一致等需要承认实验失误是正常的——得到经验设计错误：♣要从设计方案的源头开始检查

♣操作不规范，要检查最有可能导致实验误差过大的操作纠正错误：重新设计更全面考虑可能导致实验误差的影响因子第十一页第十二页，共33页。实验的适用性如何？主要是设计方案可以被其它实验借鉴或沿用例确定某种物质对作物生长的适宜范围设立预实验，粗的浓度梯度，对各区间段细分浓度，逐段排除。用统计检验差异性。实验重复：排除偶然性可以沿用到：有毒物质对动物的毒作用（或环境因子）作用的表现：选择明显的（比如外部形态变化）、某种过程生理敏感的、检验比较便利的第十二页第十三页，共33页。高级的问题：实验有意义吗？实验方法上有创新吗？实验解决了应用上的技术关键吗？实验对相关领域的理论有补充吗？实验拓展或加深人类对自然界的认识吗？实验改变了人类一些旧的观念吗？实验可应用于实际生产吗？

第十三页第十四页，共33页。实验有意义吗？实验的意义在于人们的价值取向自然界的生命系统在没有人类的干扰下是一个可以自我调节的平衡体，从这个意义上说，大部分的生物实验是没意义的。但是，人类为了生存去探索自然规律，弥补对自然界的破坏，达到可持续发展，这样理解，许多实验就变得有意义了。实验的意义分为理论意义和实践意义。“种群数量的动态变化”理论意义：结论对考察自然界中的种群变动有指导的作用；实践意义：通过某种限制因子控制有害生物的种群数量的增加。第十四页第十五页，共33页。实验方法上有创新吗？

实验方法创新，意味对某种问题的研究，进行不同以往的思考（方向）、分析（方法）、解决（方案）。在中学实验中，由于学生接触的研究、实验方法比较有限，完全的实验方法创新几乎不可能。对实验方法稍作改进、变换，即可以视为创新——鼓励。水华问题野外的调查（不能控制环境因子）模拟野外条件的室内实验野外控制条件的实验——封闭系统、半封闭系统、开放系统第十五页第十六页，共33页。实验解决了应用上的技术关键吗？一些生产实际中迫切需要解决的问题：低成本低能耗的污水处理技术、迅速降解无残留的生物农药、农产品的人工繁殖和高产技术等。鼓励学生在实验中考虑如何将实验运用到生产实践中。例酵母菌种群增长→环境因子的影响→控制培养条件→高产第十六页第十七页，共33页。实验对相关领域的理论有补充吗？

即使在经典的生物实验中也有可能会有新的发现→新的观点→新的理论对新的发现重新设计实验进行研究就有可能会形成新的观点例水华问题习惯认为水体出现水华是不好的

那么，换个角度或立场去认识它→有没有对人类环境有利的一面呢？→可不可以利用水华去除水体（或其它环境）中某些有害物质呢？第十七页第十八页，共33页。实验拓展或加深人类对自然界的认识吗？蝙蝠吸血或捕食昆虫真的是这样吗？观察蝙蝠是困难的（飞行速度快、夜行性）如何观察？需要建立一个半封闭的、模拟自然的蝙蝠生存环境。捕获一些蝙蝠，在新环境中适应。观察（高速摄影机）→统计分析第十八页第十九页，共33页。实验改变了人类一些旧的观念吗？

长期以来我们一直以为海洋具有较高的初级生产力，但是研究表明，较高的初级生产力仅仅局限在沿岸带和潮涌区。

为什么？有许多人认为，人类只要将那些濒危动物（脊椎动物类）保护起来，就可以避免灭绝。研究表明，最小的种群数量应不低于80~100只。

为什么？第十九页第二十页，共33页。实验可应用于实际生产吗？例水产品的人工繁殖实验⑴调查产卵场的环境特点⑵生物体在繁殖期间的生理特征⑶生物体在繁殖期间的行为表现⑷外界条件的刺激⑸药物的催熟⑹受精过程⑺孵化技术还有细胞培养技术、污水生物处理技术等第二十页第二十一页，共33页。我们该如何实施中学生物实验高考所反映的：我们在实施中学生物实验所表现出的一些缺失——现象观察与结果分析表达的逻辑性描述的科学性设计的缜密性书写的规范性操作的熟练性第二十一页第二十二页，共33页。表达的逻辑性例无锡饮水水源受污染问题⑴因为富营养化导致蓝藻大量繁殖、死亡释放毒素，使水质恶化。⑵问题的关键是富营养化⑶那么，表达富营养化的产生原因以及过程、如何消除以确保水安全是要表达的主线。第二十二页第二十三页，共33页。例西红柿为什么是红的？⑴浆果的果皮、果肉含有番茄红素⑵番茄红素源自果实内的花青苷，花青苷在西红柿生长过程中逐步积累，达到一定量，在光照作用下转化为番茄红素。⑶那么，西红柿是红的，关键是花青苷的存在。需要说明番茄红素、花青苷之间的关系，以及日照强度与日照长度的催化作用。第二十三页第二十四页，共33页。描述的科学性

因为现代的生物实验都是建立在前人的理论和实践的基础上，所以，任何结果、结论都是对已有的理论和实践的总结——“依据”生长素的“二重性”，表现出低浓度促进、高浓度抑制，也就是生态学中生物对环境因子的“耐受性”范围——理论建立“适宜浓度”的观念错误的描述：生长素高了、低了都没作用，在高低之间设立一组进行实验。第二十四页第二十五页，共33页。设计的缜密性温度对鱼类呼吸的影响问题：观察（或测量）指标的确定常识：人生活在过高或过低的温度下都会感到不舒服。研究：不适的温度与适宜的温度鱼类有何不同的表现，这种表现差异性如何？观察的指标：溶解氧（mg/L）、呼吸频率（鳃盖开合次数/min）、游动速度（cm/min）、食量实验：以自然界的低水温和高水温作为设置温度梯度的两个端点，每个温度测量相同体重的鱼5~9尾。问：这样设计有缺陷吗？第二十五页第二十六页，共33页。书写的规范性字体笔画要清晰字型能够容易辨认术语要准确无误符号正确、使用恰当尽量避免口语化，以书面语更好语言流畅，围绕主题、关键词陈述第二十六页第二十七页，共33页。操作的熟练性

现有的实验教学评价体系下，操作的熟练性对评价学生的实验能力并没有太大的影响。但是，在从事生物实验研究的时候，操作的熟练性会影响到实验操作的前后一致性→实验误差的控制。第二十七页第二十八页，共33页。高考还有指挥棒的作用吗？

高考一直在强调实验，因为没有实验，就没有自然科学的进步。每年高考的实验题目，成绩非常的不理想。到底是哪个环节出了差错？是高中？还是初中？抑或是小学、幼儿园？缺乏观察力、缺乏想象力、没有实践能力是现在的学生普遍存在的现象这需要长期的培养和训练第二十八页第二十九页，共33页。观察的重要性为什么天气变冷，树会落叶？（时间、温度）为什么有的树落叶，有的不落叶？经过寒冷的冬天，这些树怎么不会枯萎？发新芽（枝）或落叶先从什么部位开始？落叶的都是哪些树，它们一样吗？与不落叶的树有什么不同？其它的观察：鱼睡觉吗？蚕的一生，老鼠的生活等第二十九页第三十页，共33页。想象、联想创新是社会发展的源