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(共36張PPT)
專題2　探究實踐專題
青春期是青少年身體發育的旺盛時期，而近年青少年特發性脊柱側彎(AIS)的患病人數呈明顯上升趨勢，目前對AIS的發病機制尚不清楚，有證據顯示褪黑素等內分泌激素對此病的產生與發展有密切的關聯。
褪黑素是一種由松果體分泌的激素。實驗人員用不同動物進行實驗，結果發現，切除松果體的小雞，長大后100%出現脊柱側彎，而將松果體植入切除松果體的小雞體內，只有10%的雞長大后出現脊柱側彎；切除松果體的雙足鼠會出現脊柱側彎現象，而進行相同處理的四足鼠則未出現。這提示褪黑素對兩足行走動物的脊柱側彎，有一定的致病作用。為研究其原因，實驗人員進行了一系列實驗，發現在部分調控骨骼發育的細胞中，褪黑素的信號傳遞途徑出現了異常。這會導致骨骼形成的異常，最終引發脊柱側彎現象。
隨著我國AIS患病人數的增加，社會各界對該病的預防也更加重視。除了褪黑素等激素的影響，在日常生活中，還有哪些行為習慣也可能引起脊柱側彎？同學們，人類從未停止對于自身探索的步伐。
讓我們走進“專題2　探究實踐專題”，一起去發現現實世界中的生物學問題，針對特定的生物學現象，進行觀察、提問、實驗設計、方案實施以及結果的交流與討論，培養生物學核心素養。
(一)教材中常見的探究的基本方法
1.科學探究的一般方法：觀察法、調查法(包括普查法和抽樣調查法)、實驗法(包括對照實驗和模擬實驗)、比較法、推測法等。
2.科學探究的一般過程：提出問題、作出假設、制定計劃、實施計劃、得出結論、表達與交流。
(三)探究實踐題型的解題技巧：
1.觀察法
(1)工具：科學觀察可以直接用肉眼，也可以借助放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等儀器，或利用照相機、攝像機、錄音機等工具，有時還需要測量。
(2)要求：明確觀察的目的；觀察要全面、細致和實事求是；及時記錄下來；要有計劃和耐心地長時間觀察；觀察時要積極思考；要與別人交流看法等。
2.調查法
(1)概念：為了達到設想的目的，制定某一計劃全面或比較全面地收集研究對象的某一方面情況的各種材料，并作出分析、綜合，得到某一結論的研究方法，就是調查法。
(2)分類：分為抽樣調查法和普查法。
(3)調查法的注意事項：調查時首先要明確調查的目的和調查對象，并制定合理的調查方案。調查過程中要如實記錄。對調查的結果要進行整理和分析，有時還要用數學方法繼續統計，如去重求和。
3.對照實驗法
(1)概念：在研究一種條件對研究對象的影響時，所進行的除了這種條件不同(即變量)以外，其他條件(即無關變量)都相同且適宜的實驗，叫做對照實驗。
(2)對照實驗的三個原則：
4.模擬實驗法
(1)概念：模擬實驗是根據相似性原理通過模擬的方法制成研究對象的模型，用模型來代替被研究對象，模擬研究對象的實際情況，來進行實驗研究。
(2)分類：可以分為模擬實驗對象，模擬實驗原理等多種形式。
(3)注意事項：模擬實驗是生物實驗的組成部分，它有優點，如花費少，簡單，易于操作，能夠很好地說明問題的根本原因。它也有缺點，具體實驗具體分析。
水透鏡實驗模擬眼球成像
運用解題技巧，完成典例和變式1—6題。
(一)觀察法
同學們為了解紅嘴鷗在保護區內越冬的生活習性，利用了攝像機、望遠鏡等設施進行研究，這種研究方法屬于( )
A.實驗法 B.調查法 C.測量法 D.觀察法
變式1　“基礎教育既要夯實學生的知識基礎，也要激發學生崇尚科學、探索未知的興趣。”某學生社團開展“辨認校園植物特征并掛牌”活動，他們主要采用的科學方法是( )
A.實驗法 B.探究法 C.觀察法 D.分析法
典例 1
D　
C　
(二)調查法
國務院第七次全國人口普查領導小組通報了2020年全國人口共141178萬人，與2010年(第六次全國人口普查數據)的133972萬人相比，增加7206萬人。結合2016年~2019年國家統計局抽樣調查后公布的統計數據，近五年全國城鄉人口及性別構成統計數據如表所示：
典例 2
2016年~2020年全國人口統計數據
(1)從全國人口統計數據可知，全國人口在　 　年達到14億，近五年全國城鎮人口數量逐年　 　。
具體指標 2016年 2017年 2018年 2019年 2020年
年末總人口(萬人) 138271 139008 139538 140005 141178
城鄉人口 城鎮人口(萬人) 79298 81347 83137 84843 90199
鄉村人口(萬人) 58973 57661 56401 55162 50979
性別構成 男性人口(萬人) 70815 71137 71351 71527 72334
女性人口(萬人) 67456 67871 68187 68478 68844
性別比(女=100) 104.98 104.81 104.64 104.46 105.07
2019　
增加　
(2)依據全國人口統計數據，繪制2016年~2020年全國人口性別比曲線圖。
變式2　某研究機構對瀏陽大圍山自然保護區的鳥類和哺乳類進行調查。他們在大圍山選擇了40個位點設置紅外相機，當有動物經過各位點時，相機會自動拍照記錄。根據所拍攝照片，這次調查發現了哺乳類5目10科15種，其中食肉目有9種；鳥類7目19科55種，其中雀形目有40種。調查還統計了不同植被類型中鳥類和哺乳類的物種數，結果如下表。
植被類型 闊葉林 針闊葉混交林 針葉林 灌叢和灌草叢
鳥類物種數 39 29 14 32
哺乳類物種數 12 11 9 11
(1)本次調查能否記錄下大圍山所有的鳥類和哺乳類？　 　。
(2)本次調查統計的物種總數為　 　。鳥的種類在　 　(填植被類型)中最多。
(3)大圍山自然保護區豐富的植被通過光合作用為動物提供了充足的氧氣和　 ，是動物生存的基礎。
不能
植被類型 闊葉林 針闊葉混交林 針葉林 灌叢和灌草叢
鳥類物種數 39 29 14 32
哺乳類物種數 12 11 9 11
70
闊葉林
食物(或有機物)
(4)請將闊葉林中哺乳類的物種數轉化為柱狀圖補充在圖中。
植被類型 闊葉林 針闊葉混交林 針葉林 灌叢和灌草叢
鳥類物種數 39 29 14 32
哺乳類物種數 12 11 9 11
(三)對照實驗法
進入魚體和流出魚體的水中，溶解的二氧化碳有什么變化？可繁和他的同學利用小鯽魚進行了如下實驗，請幫他們一起完成。(提示：BTB液是溴麝香草酚藍指示劑，30分鐘以內使用此指示劑對魚無毒害作用。BTB遇二氧化碳后由藍色變成黃色)
(1)取兩個相同的魚缸，編號甲和乙。甲加入適量的清水，乙加入等量的　 　，然后往甲乙中各滴入5滴BTB液，使水呈藍色。
(2)再取5條小鯽魚放入甲中，乙不做處理。設置甲、乙的目的是　 　 。
典例 3
清水
進行對照(或形成對照實驗)
進入魚體和流出魚體的水中，溶解的二氧化碳有什么變化？可繁和他的同學利用小鯽魚進行了如下實驗，請幫他們一起完成。(提示：BTB液是溴麝香草酚藍指示劑，30分鐘以內使用此指示劑對魚無毒害作用。BTB遇二氧化碳后由藍色變成黃色)
(3)兩個魚缸除了上述變量不同外，其他條件必須　 　且適宜。10分鐘后，觀察兩個魚缸中水的顏色變化情況。
(4)若甲中水的顏色由　 ，乙中水的顏色無明顯變化，則說明流出魚體的水中溶解的二氧化碳增多。若甲和乙中水的顏色都無明顯變化，則說明流出魚體的水中溶解的　 。
　
相同
藍色變成黃色　
二氧化碳不變(或無變化)　
變式3　豆芽是我國的一種傳統食物，已有兩千多年歷史。《易牙遺意》記載：“將綠豆冷水浸兩宿……預掃地潔凈，以水灑濕，鋪紙一層，置豆于紙上，以盆蓋之。一日兩次灑水，候芽長。”某生物興趣小組的同學根據上述記載判斷種子的萌發可能與水、光照等環境條件有關，于是選取300粒飽滿的綠豆種子，設計了如下圖所示的三組實驗進行探究：
(1)若探究“水對綠豆種子萌發的影響”，應選擇　 　兩組作為對照。同學們在實驗過程中觀察到乙組種子未萌發，請你改變乙組條件讓綠豆種子萌發。　 。
甲和乙
將干棉絮換成濕棉絮(或“加水”或“補充水分”)　
(2)幾天后，同學們觀察到甲組和丙組的種子大多數都萌發了，并統計得出兩組的發芽率相近，由此判斷綠豆種子萌發與　 無關。少量種子未萌發的自身原因可能是　 (答一條即可)。
光(或光照)　
存儲時間過長胚已經死亡；處于休眠期；胚是不完整的　
(3)每組實驗用100粒綠豆種子，而不用5粒的原因是　 　。
(4)除以上因素外，你還可以探究哪些環境因素對綠豆種子的萌發有影響？　 (答一條即可)。
避免偶然性
溫度；空氣；無機鹽；酸堿度等　
小華家做的水煮花生味道好，深受顧客喜愛。但水煮花生的保質期僅一天，小華的父母想購買一臺真空包裝機，以延長水煮花生的保質期，拓展網絡銷售。小華就此進行了探究：
①取瀝干冷卻的水煮花生，分裝20袋，每袋50克，平均分為兩組：甲組進行真空包裝，乙組裝入普通包裝袋。
②將兩組花生放入櫥柜，常溫保存。
③每隔24小時，從甲、乙兩組中各取出3袋花生，邀請顧客進行評價，其結果如下：甲組24小時后無異味、口感正常；48小時后有輕微異味。
乙組24小時后無異味、口感正常；48小時后異味明顯。
典例 4
(1)本實驗探究的問題是：真空包裝能否　 　。
(2)本實驗控制的變量是　 。每次取出3袋花生而不是1袋進行評價，目的是　 。
(3)根據所學知識分析，導致真空包裝水煮花生變質的主要原因是　 。在實踐中，除解決水煮花生變質問題外，小華還應考慮水煮花生的　 　。
延長水煮花生的保質期
有無空氣　
避免偶然性　
水煮花生包裝前未滅菌(或水煮花生中有細菌，合理即可)　
品質(或味道、安全性、成本等)
變式4　中草藥是中華民族的瑰寶，某些藥物能消炎殺菌。中學生張可家里喂養了幾十只雞，他想嘗試用中草藥替代家里以往用的抗生素添加劑。他與有中醫知識的父親一起，用板藍根、魚腥草等配制成中草藥添加劑，探究不同飼料添加劑對雞存活率的影響。
(1)他選擇了同一品種，且生長、健康狀況基本一致的雞苗60只，　 分成三組，并做好標記。
(2)在每天早上放出籠之前，A組的雞苗喂適量的含中草藥添加劑的飼料，B組喂等量的含　 的同種飼料，C組喂等量的不作處理的飼料。其他飼養條件相同且適宜。
隨機平均　
抗生素添加劑　
中草藥是中華民族的瑰寶，某些藥物能消炎殺菌。中學生張可家里喂養了幾十只雞，他想嘗試用中草藥替代家里以往用的抗生素添加劑。他與有中醫知識的父親一起，用板藍根、魚腥草等配制成中草藥添加劑，探究不同飼料添加劑對雞存活率的影響。
(3)每天觀察和記錄三組雞的　 　。若A、B、C三組實驗結果無明顯差異，能否說明中草藥添加劑可替代抗生素？　 　。
(4)抗生素能有效殺死細菌，在一定程度上能保護家禽的健康，但長期、大量使用抗生素會帶來系列問題。請你寫出一條濫用抗生素的危害：　 。
存活率
不能
使細菌產生耐藥性　
(四)模擬實驗法
在學校科技節模型設計比賽中，“未來發明家”團隊展示了他們的一個設計作品，如圖所示：
“縮手反射模型”簡要說明：①兩
塊輕質鋁材用軸承連接，既牢固又
靈活；②“氣動人工肌肉”通入高
壓空氣可實現收縮；③觸碰感應裝
置后，控制系統能控制對應氣動人
工肌肉的收縮和舒張。
典例 5
(1)該設計圖中，輕質鋁材相當于運動
系統中的　 　，感應裝置相當于反射
弧中的　 ；當觸碰感應裝置后，
控制系統控制氣動人工肌肉　 　(填
字母)收縮，另一個氣動人工肌肉舒張，
這樣就完成了縮手反射。
(2)某同學在聽完介紹后，提出了建議：縮手反射除肘關節以外，還有　 關節參與，因此該模型還可以完善。
骨
感受器
A
肩
(3)科創老師給予了該團隊高度肯定，他認為該模型有智能化假肢的雛形。只是智能化假肢的結構更復雜，并且其控制系統需與人體的　 連接，這樣人體就能控制智能化假肢完成各種動作。
大腦(神經系統)　
變式5　在STEAM學習中心，小雨跟同學制作了一個可變焦的水透鏡，利用物理實驗室的光具座及配件來模擬人的眼球成像過程(見下圖)：
(1)可變焦水透鏡上的注射器模擬的
是眼球的睫狀體，水透鏡模擬的　
　起調節作用。光具座上的
“F光源”模擬外界物體，光屏模擬
眼球的　 　。
晶狀體　　　
視網膜　　　
(2)將“F光源”向左移動，是模擬看遠
處的物體，此時應　 　(填“推”“拉”
或“不動”)注射器，才能在光屏上出
現清晰物像。(向內推注射器水透鏡
曲度變大，向外拉則反之)
(3)在光屏上呈現的物像是倒立的，但是我們形成的視覺影像卻是正立的。這是因為眼球獲取的圖像信息要經過　 　的加工處理才能形成視覺。
(4)有同學認為該模型可進一步完善，他在“F光源”和水透鏡之間安裝了一個廢棄的顯微鏡光圈，來模擬眼球的　 　。
拉　　　　　
大腦皮層　　　　　
瞳孔　　　　
鳥類有多種適應飛行生活的特征，生物興趣小組的同學在學習鳥類相關內容時，用吸管、皮筋、大氣球、小氣球、紅藍細線等材料制作了一個鳥類的呼吸模型。下圖1~圖3分別是家鴿的外形、肌肉以及呼吸模型示意圖，請據圖回答問題：
(1)如圖1，家鴿身體呈　 　，
可以減少飛行的阻力。
(2)如圖2，附著在胸骨上發達的
[①]　 　可驅動雙翼上下扇動，利于飛行。
典例 6
流線型
胸肌
(3)圖3模擬鳥類呼吸的模型，紅藍細線模擬的是　 　，只允許紅細胞單行通過；大氣球模擬的是鳥類呼吸系統中的　 　，是氣體交換的場所；小氣球模擬的是　 　，儲存大量空氣，能輔助呼吸。向吸管中鼓入新鮮空氣，發現大、小氣球均鼓起，松開后發現小氣球中的氣體通過大氣球進入吸管并排出，這一過程模擬了鳥類特有的呼吸方式——雙重呼吸。
毛細血管
肺
氣囊
變式6　可繁利用風琴折疊燈籠形象地模擬了小腸的結構，幫助了他的朋友很好地理解了這個知識點。
(1)整個風琴折疊燈籠模擬的是小腸，燈籠表面的環形突起
模擬的是環形　 　。
(2)將燈籠反復拉伸和折疊模擬了小腸的蠕動過程，該過程
離不開　 　組織的收縮和舒張。
(3)拉伸后的風琴折疊燈籠內表面積很大，模擬了小腸巨大的內表面積，有利于小腸內食物的消化和營養物質的　 　，這體現了生物的　 　與功能相適應。
皺襞
肌肉
吸收
結構
(4)可繁在風琴折疊燈籠放入多張紅色和藍色的小亮紙片，分別用來模擬腸液和胰液。但他的朋友說這個模擬實驗還可以優化，即增加多張另一種顏色的小亮紙片，用來模擬肝臟分泌的　 　。
膽汁
結合“創設情境”中的內容，在日常生活中，還有哪些行為習慣也可能引起脊柱側彎？
答：在日常生活中，不良坐姿、長時間低頭、單側背包等許多行為習慣，也可能引起脊柱側彎。

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