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高中生物 专题复习 观察和分析是实验突破的关键 逐字稿-4,661字

  师:同学们,大家好。今天这节课是实验的第三课时——对实验现象的观察和分析。首先,我们明确一下课程标准对本节课的要求:能够运用多种方法如实记录,并创造性地运用数学方法分析实验结果;能够在团队中起组织和引领作用;运用科学术语精确阐明实验结果并展开交流。

  在孟德尔发现遗传规律之前,许多科学家对遗传规律进行了探索和研究,他们知道杂交后代会出现性状分离,但都没有总结出遗传规律。分析其失败原因,在于他们没有对实验数据进行深入的统计学分析,也没有使用数学方法来分析遗传学问题。而孟德尔创造性地运用数学方法对实验结果进行分析,成功总结出了基因的分离定律和自由组合定律。促胰液素的发现,同样强调了对实验结果分析的重要性。巴甫洛夫因受到传统观念的束缚,未能从客观事实出发正确分析实验结果,从而错失了发现真理的机会。

  通过以上例子可知,我们要重视对实验现象的观察和记录,以及对实验结果进行客观正确的分析。结合我们实验的实际情况,不少同学只重视有无实验结果,却往往忽视对实验现象的观察记录以及对实验结果的分析。究其原因,主要是我们没有重视对实验现象的观察和记录,且未掌握对实验结果分析的方法。

  那我们如何对实验现象进行观察和记录呢?首先要明确实验观察的具体内容。以探究植物细胞的吸水和失水为例,该实验观察的具体内容是什么呢?我们观察中央液泡的大小、液泡内颜色深浅的变化,观察细胞壁与原生质层的位置,以及观察细胞的大小。回顾这个实验的标题,该实验的因变量是什么呢?是细胞的吸水和失水。那怎样辨认细胞的吸水和失水呢?该因变量的具体指标是什么呢?其实就是表格中所观察的实验内容。由此可知,实验观察的具体内容,就是该实验因变量可见可测的具体指标。

  这是探究酵母菌细胞呼吸方式的实验现象,请同学们判断该实验的观察内容是否准确。有氧和无氧装置澄清石灰水是否变浑浊,2号试管出现的颜色反应。我们来分析这个实验的因变量,实验的自变量是细胞呼吸的方式,即有氧呼吸和无氧呼吸。酵母菌在有氧和无氧情况下都能产生二氧化碳,所以不能以澄清石灰水是否变浑浊来判断细胞呼吸的方式,而应以二氧化碳产生量的多少来判断。因此,该实验的观察内容应该是澄清石灰水的浑浊程度。

  此外,观察实验现象时要全面。虽然1号试管内没有发生化学反应,但仍需进行观察和记录。所以该实验现象的观察内容应准确描述为:有氧装置澄清石灰水的浑浊程度大于无氧装置,1号试管无颜色变化,2号试管出现灰绿色。通过对该实验的分析可知,观察实验现象时,观察内容要准确且全面。

  那如何记录实验现象呢?下面是某同学进行还原糖鉴定的实验,a试管滴加葡萄糖溶液,b试管滴加等量蒸馏水,水浴加热后,实验现象如下图。请同学们记录该实验现象。

  通过刚才的学习,同学们应该不难得出,实验现象的记录应该为:a试管出现砖红色沉淀,b试管仍为蓝色,或者b试管无砖红色沉淀。不少同学在记录该实验结果时,除了对b试管不进行记录外,还会将b试管记录为无色,只注意到b试管内没有发生化学反应,却忽略了斐林试剂中铜离子本身带有的蓝色。全面、准确、客观、真实地记录实验现象是最基本的要求。

  实验现象的记录除了用语言表述外,还有其他记录形式。以观察根尖分生区组织细胞的有丝分裂为例,请同学们回顾下该实验的目的要求。比较细胞周期中不同时期的时间长短,这就要求我们必须记录各个时期细胞的数量。考虑到实验结果的准确性,还需要统计全班同学各个时期所观察到的细胞数目。如何对大批量的数据进行记录呢?我们可以通过设计表格来记录实验结果。再看目的要求三,绘制植物细胞有丝分裂简图,我们还可以通过绘图的形式来记录实验结果。在生物实验中,以绘图形式记录实验结果也是常用的方法。

  完成对实验现象的观察和记录后,接下来就要进行实验结果的分析,该怎样进行呢?我们以这个实验的记录表为例,这是洋葱根尖有丝分裂细胞周期中不同时期的细胞数量统计情况。如何比较细胞周期中不同时期的时间长短?通过对数据的分析,我们发现处于分裂间期的细胞数目最多,为什么呢?因为分裂间期持续的时间最长。由此可得出,细胞周期中不同时期持续时间的长短与处于该时期的细胞数目呈正相关关系,这其实是数学上的概率问题。通过运用数学方法,我们只需观察表格最后一列各时期细胞的百分比,就能直接判断细胞周期中各个时期的长短,甚至还能推算出计算各个时期时间的公式,利用实验所得的数据计算出细胞周期各时期的具体时间。

  下面我们再来分析一个实验的结果,以探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度为例,如何分析这样的数据呢?实验数据虽能精确描述生根的数目,但不能直观反映生根粉溶液浓度对插条生根数目影响的趋势。我们可以将数据转化成曲线图,以生根粉浓度为横坐标,以根的数量为纵坐标绘制曲线。利用数学方法对该曲线进行分析,就能确定最适浓度范围。结合实验数据,我们可以得出结论:生根粉促进插条生根的最适浓度是2 - 3.3毫克每毫升。

  通过对以上两个实验结果的分析,我们初步掌握了分析实验结果的方法,可以利用曲线、数据比较等数学方法来对实验结果进行分析。下面我们结合具体实例来分析实验结果。

  黄芪多糖具有很好的降血糖作用。为探究黄芪多糖的降糖机理,科研人员利用糖尿病模型鼠进行了黄芪多糖降糖实验。主要处理及实验结果如下表,其中GLUT4为葡萄糖转运蛋白。请同学们分析实验结果并回答下面两个问题。

  首先大体分析这张表格,我们发现胰岛素浓度在每组实验中都保持相对稳定,即使在糖尿病模型小鼠体内,胰岛素的浓度也并未上升,和正常小鼠保持一致。这说明在糖尿病模型鼠体内胰岛素并没有及时发挥降血糖的作用,这样就排除了胰岛素对降血糖作用的影响,从而更好地说明黄芪多糖具有很好的降血糖作用。这也是该实验利用糖尿病模型鼠为实验材料的原因。同学们要学会抓住数字背后的关键信息。

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