資源簡介

高中生物教材實驗歸納分析
一、《教學大綱》規定的部分實驗歸類分析
1．觀察類實驗
在此類實驗中常綜合運用顯微觀察技術、染色技術、玻片標本制作技術等。歸類如下：
實驗名稱
觀察方式
觀察對象
顯微鏡
玻片標本
染色劑
生物材料
觀察葉綠體
原色觀察
葉綠體
高倍
臨時裝片
無
菠菜葉
觀察細胞
質流動
細胞質(以葉綠體作參照)
高倍
臨時裝片
無
黑藻
嫩葉
觀察質壁分離與復原
紫色大液泡
高倍
臨時裝片
無
洋蔥
表皮
觀察有
絲分裂
染色觀察
染色體
高倍
臨時裝片
龍膽紫
(醋酸洋紅)
洋蔥根尖
脂肪的鑒定
脂肪
高倍
切片→臨時裝片
蘇丹Ⅲ或蘇丹Ⅳ染液
花生種子
2．鑒別類實驗
在此類實驗中，常利用某種試劑對生物體或細胞中成分進行鑒別．針對不同的鑒別對象，采用不同的試劑。歸類如下：
實驗名稱
鑒定對象
試劑
顏色
水浴加熱
生物材料
生物組織中糖類的鑒定
淀粉
碘液
藍色
無
脫色的葉片
還原糖
斐林試劑
(班氏試劑)
磚紅色
需要（加熱煮沸）
含糖量高的白色或近白色的植物組織、尿液、血漿
蛋白質
的鑒定
蛋白質
雙縮脲試劑
紫色
無
豆漿、牛奶、雞蛋清、蛋白質類酶
DNA粗提
取與鑒定
DNA
二苯胺試劑
藍色
需要（加熱煮沸）
雞血細胞
3．實習和研究性課題
此類實驗常通過調查法，調查法中常使用統計技術和測量技術。
實習、研究性課題
調查對象
統計方法
計算公式
種群密度的
取樣調查
動物
標志重捕法
植物
樣方法
調查人群
中遺傳病
人類某種遺傳病
匯總法
調查環境污染
對生物的影響
環境污染程度
匯總法
4.探究性實驗
此類實驗需要對某些生物學現象作出合理化的假設并通過設計實驗進行驗證。如教材中“比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用”、“溫度對酶活性的影響”、“植物向性運動的實驗設計和觀察”等。
探究性生物學實驗應當要求學生在明確實驗要求、目的的前提下，遵循實驗設計“操作方便．程序合理，藥品節約．依據現象推測結論”的原則進行設計．一般可分以下幾個環節：
(1)理論假設的提出
根據題目要求，確定實驗的條件即實驗變量X。即惟一一個對實驗結果可能產生影響的變量。在此基礎上提出理論假設．它常常可以描述為：“當條件X存在時，事件P(實驗現象)可能發生；當條件X改變時，若事件P發生，能得出何結論；當事件P不發生．能得出何結論。”
(2)設計探究性實驗
分五個實驗步驟進行：
①實驗準備，包括必要的實驗器材及實驗藥品的準備；
②滿足條件X，設計一個實驗，觀察事件P能否發生；
③條件X改變，設計一個實驗，觀察事件P能否發生，發生的程度如何；
④設計對照實驗。
⑤梳理，實驗是否遵循“單一變量”、“平行重復”原則。
(3)觀察，記錄和結論
仔細觀察并準確記錄實驗現象．并根據實驗現象做出相應的結論，一般規律是：
①若條件X存在，事件P能發生；條件X改變，事件P不能發生(或發生程度改變)。結論是……。
②若條件X存在，事件P能發生；條件X改變，事件P能發生。結論是……。
③若條件X存在，事件P不能發牛，條件X改變，事件P能發生。結論是……。
二、探究性實驗和驗證性實驗的區別
1．概念
（1）探究性實驗：指實驗者在不知曉實驗結果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結論，從而形成科學概念的—種認知活動。
（2）驗證性實驗：指實驗者針對已知的實驗結果而進行的以驗證實驗結果、鞏固和加強有關知識內容、培養實驗操作能力為目的的重復性實驗。
2．比較
探究性實驗
驗證性實驗
實驗目的
探索研究對象的未知屬性、特征以及與其他因素的關系
驗證研究對象的已知屬性、特征以及與其他因素的關系
實驗假設
假設一般采用“如果A，則B” 的形式表述，是根據現有的科學理論、事實，對所要研究的對象設想出一種或幾種可能性的答案、解釋
因結論是已知的，因此不存在假設問題
實驗原理
因探究內容而異
因驗證內容而異
實驗過程
應有的實驗步驟，實際上并未完成．因探究內容而異
應有的實驗步驟，可以是曾經做過或尚未做過的，因驗證內容而異
實驗現象
未知．可以不描述
已知．應準確描述
實驗結果預測
對應假設，分類討論
無
實驗結論
對應實驗結果，作出對應結論
對應實驗目的做出肯定結論
三、教材中的部分經典實驗
章節
內容
經典實驗(部分)
生物的新陳代謝
酶的發現
1773年．意大利科學家斯帕蘭札尼證明胃液具有消化作用的實驗
光合作用的發現
①1771年，英國科學家普里斯特利發現植物可以更新空氣的實驗；
②1864年，德國科學家薩克斯證明光合作用產生淀粉的實驗；
③1880年，美國科學家恩格爾曼證明葉綠體是光合作用場所的實驗；
④20世紀30年代．美國科學家魯賓和卡門證明光合作用釋放的O2全部來自水的實驗
生命活動的調節
生長素的發現
①1880年，達爾文研究向光性的實驗；
②1928年荷蘭科學家溫特證明胚芽鞘尖端產生了生長索的實驗
性激素的功能
摘除和相互移植公雞和母雞生殖腺證明性激素功能的實驗
遺傳和變異
證明DNA是遺傳物質
①格里菲思和艾弗里的肺炎雙球菌的轉化實驗；
②噬茁體侵染細菌的實驗
遺傳規律的發現
孟德爾的豌豆雜交試驗
生物與環境
能量流動的特點
美國生態學家林德曼對生態系統能量流動的定量分析方法
生態系統的穩定性
“生物圈Ⅱ號”實驗
細胞與細胞工程
生物膜功能上的聯系
科學家在研究分泌蛋白的合成和分泌時用同位素標記亮氨酸的實驗
單克隆抗
體的制備
雜交瘤細胞的篩選實驗
四、以教材知識為背景的試驗設計題材歸納總結
背景知識
實驗設計題材
構成細胞
的化合物
①用干燥和潮濕的水稻種子設計實驗：探究細胞內自由水的含量與代謝強度的關系；②探究B元素對花粉管萌發的影響；③鑒定唾液淀粉酶是蛋白質
細胞膜、細胞分裂、細胞分化
①用熒光染料探究細胞膜的流動性；②用紅色花瓣、鹽酸、清水等材料探究細胞膜的選擇透過性；③探究細胞分裂素促進植物細胞有絲分裂的作用；④探究煤焦油引起細胞癌變；⑤動物細胞培養方法檢測物質毒性大小
ATP、光合作用、水分代謝、礦質營養、細胞呼吸
①探究螢火蟲發光與ATP的關系；②溫度、光照、CO2濃度對植物光合作用的影響；③探究光照強度、溫度、空氣濕度等對蒸騰作用的影響；④探究溶液濃度與植物細胞滲透作用的關系；⑤探究礦質元素與植物元索缺乏癥的關系；⑥探究影響酵母菌發酵速度的因素
激素調節及
神經調節
①探究生長素與細胞分裂素在植物組織培養中的作用；②探究赤霉素對植物伸長生長的促進作用；③探究胰島素與尿糖的關系；④神經傳導的實驗探究
被子植物的
個體發育
①驗證種子是否有活性（縱剖、染色）②探究影響種子萌發的環境條件
染色體變異
探究藥物對人體細胞的毒副作用
現代生物
進化理論
利用長翅果蠅與殘翅果蠅探究覓食環境對果蠅類型的自然選擇
種內斗爭
利用油菜或蝌蚪探究影響種群密度的因素
光對植物影響
探究日照時間長短對植物開花期的影響
五、生物試驗中的變量與設計原則分析
1．變量
在實驗中，變量是指可被操縱的特定因素或條件，據其在實驗中的作用，可分為兩類：實驗變量與反應變量。
（1）實驗變量：也稱為自變量。指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件。
反應變量：亦稱因變量。指實驗中由實驗變量而引起的變化和結果。
（2）教材中相關實驗中的變量
實 驗
自變量
因變量
比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率
催化劑的種類（過氧化氫酶、Fe3+）
催化效率的高低（以點燃但無火焰的衛生香燃燒的猛烈程度或氣泡產生速度表示）
探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用
底物的種類（淀粉、蔗糖）
淀粉酶將淀粉水解（處理后加斐林試劑，加熱煮沸出現磚紅色沉淀）。但不能水解蔗糖（處理后加斐林試劑并加熱煮沸，無磚紅色沉淀出現）
溫度對淀粉酶活性的影響
溫度（60℃熱水、沸水、冰塊)
加碘液后溶液顏色的變化
觀察植物細胞的質壁分離與復原
外界溶液的濃度（高滲及低滲溶液）
質墅分離（液泡失水縮小、顏色變深，原生質層與細胞壁分離）；質壁分離復原（液泡修復原狀、顏色變淺，原上質層恢復原狀)
植物向性運動的實驗設計和觀察
①是否單側光照、均勻光照②改變幼苗的空間位置以接受重力影響
①幼苗的彎曲狀況②根的彎曲方向
觀察二氧化硫對植物的影響
不同濃度的SO2
植物生長狀態的變化
2．幾個重要的設計原則
（1）科學性原則。符合生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則。
（2）平行重復原則。必須有足夠的實驗次數，在同樣條件下重復實驗，觀察其對實驗結果的影響程度。
（3）單一變量原則。不論—個實驗有幾個實驗變量，都應做到一個實驗變量對應觀測一個反應變量。如酶高效性實驗中，只有催化劑不同，而其他部分完全相同，反應結果的差異只是由催化劑不同引起。
（4）對照原則。實驗組接受自變量處理，對照組（控制組）不接受自變量處理。
對照類型：
①空白對照：對照組為不作任何處理的對象組。
②自身對照：實驗與對照在同一對象上進行，不另設對照組，如“觀察植物細胞的質壁分離與復原”實驗；實驗處理前后的對象狀況分別為對照組和實驗組。
③條件對照：給實驗組某種處理。給對照組另一條件的處理，如在“動物激素飼喂小動物的實驗”中，存在以下實驗組和對照組。
照織。
1號：飼喂甲狀腺激素（實驗組）
2號：飼喂甲狀腺激素抑制劑（條件對照組）
3號：對蝌蚪不作任何處理（空白對照）
④相互對照：指不另設對照組，而是利用幾個實驗組相互對照，如在“植物向性運動的實驗設計和觀察”中，如下圖所示，2與1對照可證明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可與1對照，4也可與1對照，也可與2對照。
六、實驗過程中常用試劑的作用、檢測指標的設置及實驗條件的調控
1．化學物質的常用檢測試劑或方法
（1）淀粉——一碘液
（2）還原糖一—一斐林試劑或班氏試劑（沸水浴，磚紅色沉淀）
（3）CO2一一—Ca（OH）2溶液或酸堿指示劑
（4）乳酸一一—pH試紙
（5）O2—一—帶火星木條復燃
（6）無O2—一—火焰熄火
（7）蛋白質—一—雙縮脲試劑（不加熱，紫色反應）
（8）染色體—一—龍膽紫溶液、醋酸洋紅液
（9）DNA—一—二苯胺試劑（沸水浴，藍色反應）
（10）脂肪一一一蘇丹Ⅲ染液（橘黃色）或蘇丹Ⅳ染液（紅色）
2．實驗結果的顯示方法
（1）光合速率一—一O2釋放量或C O2吸收量或淀粉產生量
（2）呼吸速率一—一O2吸收量或C O2釋放量或淀粉減少量
（3）物質代謝途徑———放射性同位素示蹤法
（4）細胞液濃度大小———質壁分離
（5）細胞是否死亡———質壁分離、細胞質流動
（6）甲狀腺激素的作用———動物耗氧量，發育速度等
（7）生長激素的作用———生長速度（體重變化．身高變化）
（8）胰島素的作用一一—動物活動狀態
（9）菌量———菌落數或亞甲基藍溶液褪色程度
（10）大腸桿菌———伊紅一一美藍瓊脂培養基（鑒別培養基）
3．實驗條件的控制方法
（1）增加水中氧氣———泵人空氣或吹氣或放人綠色植物
（2）減少水中氧氣———容器密封或油膜覆蓋或用涼開水
（3）除去容器中的C O2———NaOH溶液
（4）除去葉片中原有淀粉———置于黑暗環境中（饑餓處理）
（5）除去葉片中葉綠素———酒精加熱
（6）除去光合作用對細胞呼吸的于擾———給植株遮光
（7）得到單色光———棱鏡色散或彩色薄膜濾光
（8）血液抗凝———加入檸檬酸鈉
（9）線粒體提取———細胞勻漿離心
（10）細胞膜提取———清水處理哺乳動物紅細胞
（11）骨的脫鈣———鹽酸溶液浸泡
（12）滅菌方法———培養基用高壓蒸氣滅菌：接種環用火焰灼燒滅菌；雙手用肥皂洗凈，擦干后用75％酒精消毒；實驗室或接種箱用甲醛蒸汽或紫外燈滅菌；整個接種過程都在實驗室無菌區或酒精燈火焰旁進行。
4．實驗中控制溫度的方法
（1）還原糖、DNA鑒定：沸水浴加熱
（2）酶促反應：水浴保溫
（3）用酒精溶解葉中的葉綠素：酒精要隔水加熱
（4）細胞和組織培養以及微生物培養：恒溫培養
七、中學生物實驗中包含的基本技術
1．玻片標本的制作：一般制作的是臨時裝片
（1）壓片法(如洋蔥根尖細胞的有絲分裂)。壓片的一般過程是：取材→固定→解離（對不易分散的材料用10%HCl處理)→染色→壓片→觀察。
（2）裝片法（如高倍鏡下觀察葉綠體和細胞質的流動）。其過程是：將材料在載玻片水滴中展平→放蓋玻片時應從一側慢慢蓋在水滴上，防止氣泡產生→對材料染色或改變溶液濃度→觀察。
2．顯微鏡使用的基本技術：包括低倍鏡和高倍鏡的使用技術
（1）使用低倍鏡時應注意正確對光和焦距的調節（粗、細準焦螺旋的調節）。
（2）高倍鏡的使用方法包括：①低倍鏡下找到物像并移至視野中央；②轉動轉換器，使高倍物鏡正對通光孔；③調節細準焦螺旋至物像清晰。
3．紙層析技術（如葉綠體中色素的提取和分離）：①制樣液；②制備濾紙條；③點樣液；④層析，觀察實驗結果。
4．比色法（如生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質的鑒定）：是利用生物組織中的有機物與某些化學試劑相互作用，產生特定的顏色反應。根據顏色反應鑒定生物組織中某些有機物的存在。
5．恒溫技術（如探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用）
（1）條件：水浴、恒溫。
（2）用途：此項技術主要用于酶的催化反應或細菌的培養等。
6．研磨、過濾技術（如葉綠體中色素的提取與分離）：研磨過程小加入SiO2是為了研磨充分，色素提取時加CaCO3是為了避免色素被破壞。其原因是葉綠體基質呈弱堿性，細胞液呈弱酸性，加人CaCO3是為了讓弱堿性的CaCO3中和細胞液的酸性物質．使色素分子在葉綠體破裂后仍處于弱堿性環境中．使色素的結溝和性質維持穩定。

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