高中生物实验高效课堂教学模式探讨

高中生物实验高效课堂教学模式探讨现行高中生物教材中实验内容较多（实验课和教材经典实验），其目的是通过更多的观察、操作、讨论及实践等活动，强化学生对科学实验的理解，调动学生对实验学习的主动性，培养各种实验技能及素养。目前高考命题总趋势表现为由“知识立意”向“能力立意”转变和“遵循大纲但不拘泥于教材”。在确定实验课课堂类型前，首先要从高考生物实验的考查与立意分析。第2页,共39页，2024年2月25日，星期天2．实验与探究能力

（1）能独立完成表2（19+10）所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。

（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。

（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。

（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。一、高考要求：2014年高考考试说明（广东省）——生物第3页,共39页，2024年2月25日，星期天实验

要求5-1分子与细胞

见“一、生物科要考查的能力”中的“2.实验与探究能力”（1）观察DNA、RNA在细胞中的分布（2）检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质（3）用显微镜观察多种多样的细胞（4）观察线粒体和叶绿体（5）通过模拟实验探究膜的透性（6）观察植物细胞的质壁分离和复原（7）探究影响酶活性的因素（8）叶绿体色素的提取和分离（9）探究酵母菌的呼吸方式（10）观察细胞的有丝分裂（11）模拟探究细胞表面积与体积的关系5-2遗传与进化

（1）观察细胞的减数分裂（2）低温诱导染色体加倍（3）调查常见的人类遗传病5-3稳态与环境

（1）探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用（2）模拟尿糖的检测（3）探究培养液中酵母菌数量的动态变化（4）土壤中动物类群丰富度的研究（5）探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替6-1基因工程

DNA的粗提取与鉴定7-1微生物的利用

（1）微生物的分离和培养（2）某种微生物数量的测定（3）培养基对微生物的选择作用（4）利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用7-2酶的应用

（1）酶活力测定的一般原理和方法（2）酶在食品制造和洗涤等方面的应用7-3生物技术在食品加工及其他方面的应用

（1）植物的组织培养（2）蛋白质的提取和分离（3）PCR技术的基本操作和应用第4页,共39页，2024年2月25日，星期天内容比例学科考试内容分值比例生物分子与细胞约24%遗传与进化约22%稳态与环境约24%现代生物科技专题约8%实验约22%注意：未含教材正文内容中的科学家经典实验第5页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2010年T24】新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术（或仪器）与应用匹配正确的是A.PCR技术——扩增蛋白质B.杂交瘤技术——制备单克隆抗体C.光学显微镜——观察叶绿体的基粒D.花粉离体培养——培育单倍体植物说明：综合考查实验技术手段的运用，主要涉及选修教材的专题（选修教材基本是以实验操作技术为背景的）。BD二、高考题组（广东省）——2010年起第6页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2010年T25】小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行试验（见图10），恰当的做法是A．加入适量的酵母菌B．一直打开阀b通气C．一直关紧阀a，偶尔打开阀b几秒钟D．把发酵装置放到4℃冰箱中进行试验C说明：选修教材实验操作（考纲列表2中7-1微生物的利用——（4）利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用）第7页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2010年T29】（16分）假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：（1）选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是

；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为

。（2）完善以下实验设计并回答问题。第8页,共39页，2024年2月25日，星期天探究A动物蛋白对小鼠生长的影响资料：饲料中的蛋白含量一般低于20；普通饲料可维持小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。研究目的：探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。饲料：基础饲料：基本元蛋白质的饲料；普通饲料（含12植物蛋白）：基础饲料+植物蛋白；试验饲料：基础饲料+A动物蛋白。实验分组：实验组号小鼠数量（只）饲料饲养时间（天）110基础饲料

21210试验饲料1（含动物蛋白）

21310试验饲料2（含动物蛋白）

21410试验饲料3（含动物蛋白）

21510试验饲料4（含动物蛋白）

21610Ⅰ

Ⅱ备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。实验方法和检测指标：略第9页,共39页，2024年2月25日，星期天①实验组6中，Ⅰ应该为

，原因是

；Ⅱ应该为

，原因是

；②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的

和

。说明：综合考查实验与探究能力（如实验原理、操作步骤，对实验现象和结果进行解释、分析和处理，以及对的实验方案做出恰当的评价和修订）第10页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2011年T2】艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子D.①~④说明DNA是主要的遗传物质实验组号接种菌型加入S型菌物质

培养皿长菌情况①R蛋白质R型②R荚膜多糖R型③RDNAR型、S型④RDNA（经DNA酶处理）R型C说明：考查课本科学家经典实验和实验与探究能力第11页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2011年T5】以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是A.洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D.在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢D说明：考查选修教材实验原理、方法和操作步骤第12页,共39页，2024年2月25日，星期天实验组号叶绿素溶液（mL）调pH至处理时间（min）溶液颜色①3.0Y10绿色②3.07.010绿色③3.06.010黄绿色④3.05.010黄褐色【广东2011年T29】（16分）中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。I.提取叶绿素II.探究pH对叶绿素稳定性的影响取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温（约25℃）下进行实验，方法和结果如下表。注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。第13页,共39页，2024年2月25日，星期天根据所学知识和实验结果，请回答：（1）提取食用叶绿素的X应该为

，原因是

。（2）表中Y应该为

，原因是

。（3）若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于

食品，否则

。（4）小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供监测方法并写出主要步骤。说明：综合考查必修教材实验。以“绿色”食用色素的研发与应用为题材，将常规实验与探究实验相结合，考查考生理论联系实际初步探究生物学问题、从资料中获取有效信息来完善实验设计等能力；同时考查考生对叶绿素提取与分离实验方法的掌握及针对性应用、对实验结果的正确分析和应用等能力。第14页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2012年T3】分析下表，可推测注：“+”显色，“++”显色更深；“﹣”不显色。A．甲溶液含有淀粉 B．乙溶液含有还原糖C．混合溶液不含淀粉D．混合溶液含有淀粉酶溶液双缩脲试剂碘液斐林试剂甲+﹣﹣乙﹣++﹣甲、乙混合+++说明：考查必修教材实验的原理。第15页,共39页，2024年2月25日，星期天选项实验材料观察到的结构或现象A胚胎干细胞同源染色体联会B紫色洋葱鳞片叶外表皮质壁分离及复原C黑藻叶片叶绿体移动D大肠杆菌有核仁【广东2012年T24】小杨对4种实验材料的研究及观察记录见下表，正确的是说明：考查必修教材实验的实验材料选择与处理，对实验现象和结果进行解释、分析和处理。第16页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2012年T28】28．（16分）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。

（1）在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图10。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是____________。第17页,共39页，2024年2月25日，星期天（2）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图11。据图11推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的____________和____________。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点____________的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。

（3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。第18页,共39页，2024年2月25日，星期天（一）培育转基因植株：Ⅰ．植株甲：用含有空载体的农杆菌感染____________的细胞，培育并获得纯合植株。Ⅱ．植株乙：____________，培育并获得含有目的基因的纯合植株。（二）预测转基因植株的表现型：植株甲：____________维持“常绿”；植株乙：____________。（三）推测结论：____________。说明：以考查实验与探究能力为依托，综合考查遗传学知识。第19页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2012年T29】（16分）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知，________更适宜作为食品添加剂，理由是____________。蛋白酶的活力可用____________的量来表示。（2）该蛋白酶的提取工艺流程如下：兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。第20页,共39页，2024年2月25日，星期天说明：综合考查实验与探究能力。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。第21页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2013年T6】6．以下为某兴趣小组获得的实验结果及其分析，正确的是说明：综合考查实验与探究能力，属于容易题。第22页,共39页，2024年2月25日，星期天【广东2013年T29】29．（16分）某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉讲解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图12。（1）向发酵瓶中加入5g酵母菌开始试验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于__________；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，但目的是______________。（2）第3天，取出少量发酵液，滴加含有__________的浓硫酸永夜来检测酒精。

第23页,共39页，2024年2月25日，星期天（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和PH值适宜，但酒精含量（+）比预期低，我们展开了讨论，认为还有其它影响因素，如__________，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+++++”）。（4）请对预测的结果进行分析，并得出结论。说明：综合考查实验与探究能力。第24页,共39页，2024年2月25日，星期天1.实验题按高考能力要求可划分为四大题型：（1）实验分析题型——根据提供的实验方案，分析其中的步骤、现象、结果，作出解答。（2）实验方案的纠错或完善题型——对实验方案中的错误或不完善处，进行改正、补充，使实验方案趋于完善。（3）实验设计题型（验证性实验；探究性实验）——根据题目提供的条件，自行设计实验方案。（4）实验有关的综合类题型——以实验为背景，主要涉及代谢、遗传和生态相关知识。三、实验分类第25页,共39页，2024年2月25日，星期天2.实验题按内容类型可划分：（1）实验——教材中具体的实验课（2）探究实验——教材中的探究实验课（3）科学家经典实验——教材中穿插的科学家实验和资料分析、技能训练中的实验（4）拓展实验——以教材中问题探讨、课后习题、课外制作和自我检测为依托的实验第26页,共39页，2024年2月25日，星期天实验课在教学实践中存在一定的共性，都是以“新课标”理念作为课型设计的基本认知，以“教”与“学”的辩证关系作为课程设计的思路，以“课堂”为主要媒介。3．实验课共性分析实验课实施过程中，教与学均无定法。我个人比较推崇“研学案”介导的小组探究模式（即教师研学——研学案——学生研学——学生后教——教师后教）第27页,共39页，2024年2月25日，星期天在确定实验课课堂类型时，从高中生物实验的教学实际出发，重视高中生掌握知识的认知过程，从实验课的知识结构、教学任务、目标要求立意，用“新课标”作为实验教学的理论支持，依据高考命题中实验题的题型结构，结合实验的三个基本要素（实验操作、实验观察、结论总结），把高中生物教材实验划分为五种课型，即实验主题认知类课堂、实验过程体验类课堂、实验模型制作类课堂、实验方法指导类课堂和探究活动设计类课堂。第28页,共39页，2024年2月25日，星期天4.课堂实施策略（1）实验主题认知类课堂实验主题认知课主要是在已有认知（之前学习获得）的基础上进行的实验课，绝大多数属于观察证实类的实验，使用的观察工具主要是光学显微镜。高考对观察类的实验考查重点表现在事实的呈现（即对实验现象、实验结论和实验特征的考查）。因此，在教学过程中教师用“导学案”引导学生明确研学任务。在践行实验主题认知课时贯彻“教师辅助——学生自主研学”的教学思想，既有师生沟通交流，又有生生互助协作，让师生、生生间在知识和情感层面都能产生碰撞与共鸣。第29页,共39页，2024年2月25日，星期天实验序号实验名称补充实验认识显微镜的结构，学会使用显微镜（初中内容）实验一观察DNA、RNA在细胞中的分布（必修一P26）实验三用显微镜观察多种多样的细胞（必修一P7）实验四用高倍镜观察线粒体和叶绿体（必修一P47）实验六观察植物细胞的质壁分离和复原（必修一P61“探究”）实验十观察细胞的有丝分裂（必修一P115）实验十二观察细胞的减数分裂（必修二P21）实验十三低温诱导染色体加倍（必修二P88）●适用课程观察类实验，通过观察对已知的知识、现象和结论予以证实和肯定。第30页,共39页，2024年2月25日，星期天（2）实验过程体验类课堂实验过程体验课是一种重点训练学生动手能力的实验课。这类实验在高考中往往考查实验仪器和药品（材料）使用顺序和关系、实验操作步骤及其注意事项，关注实验过程中“特定的物质”与“特定的化学试剂”在“特定的条件”下产生“特定的颜色”反应。因此，“研学案”的重点就在实验过程，学生独立操作体验的时间也须充足。实验认知构建过程中还有必要借助“学生自己教”、“同伴互助教”与“老师教”三种教的形式。第31页,共39页，2024年2月25日，星期天实验序号实验名称实验二检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质（必修一P18）实验八叶绿体色素的提取和分离（必修一P97）实验十六模拟尿糖的检测（必修三P26相关知识）●适用课程以实验操作为主的生物实验，这类实验，突出训练动手能力。这类实验需要注意4个“特定的”目标掌握（即“特定的物质”与“特定的化学试剂”在“特定的条件”下产生“特定的颜色”反应）。第32页,共39页，2024年2月25日，星期天（3）实验模型制作类课堂实验模型制作课属于展示性学习，是以“制作+展示”为主要特点的课堂，它侧重于对学生领悟和运用构建模型的方法的能力进行培养。根据“实践-认识”论的观点，在教学设计时以学生为中心，整个过程以学生独立动脑、研学小组合作动手为主，教师指导为辅。这种课堂具有一定的开放性，容易让学习中等程度的学生变得活跃，让学习落后的学生也无法“休眠”。第33页,共39页，2024年2月25日，星期天●适用课程教材中关于这两种构建实验不是特别多，高考要求也比较低。“体验制备细胞膜的方法”（必修一P40），“尝试制作真核细胞的三维结构模型”（必修一P54），“利用废旧物品制作生物膜模型”（必修一P69），“模型建构：“性状分离比的模拟”（必修二P6），“建立减数分裂中的染色体变化的模型”（必修二P23），“模型建构：制作DNA双螺旋结构模型”（必修二P50），“模型建构：建立血糖调节的模型”（必修三P26）。第34页,共39页，2024年2月25日，星期天（4）实验方法指导类课堂实验方法指导课是教师在实验教学中对实验内容的性质、难度及时诊断，从学生学习心理学切入，对学生通用实验方法、方式和技能进行针对性指导，解决学生开展主题实验的“方法问题”。是培养学生的调查能力和信息处理能力，对调查作出要求和提示，让学生到自然界或社会中进行“调查”、“访谈”、“搜集资料”的实践课程。实验方法指导课的教学设计包括三个要素：实验目标的设计、实验内容的设计、实验过程的设计。近年的高考在学生调查能力的考查上有一定的加强趋势。实验方法指导课的实施，注重突出学生主体，强调学生主动参与、乐于探究、勤于动手，同时也要求教师对学生进行有效指导。学生对方法的掌握，一方面来自指导教师，一方面也来自于学生多次的实践。第35页,共39页，2024年2月25日，星期天实验序号实验名称实验十四调查常见的人类遗传病（必修二P91）实验十八土壤中动物类群丰富度的研究（必修三P75）●适用课程近年来，有关生物调查类实验的考题不断出现，这类考查立意是培养学生分析判断以及数据处理能