高中生物新教材科學(xué)研究方法解讀

1、高中生物新教材科學(xué)研究方法解讀高中生物新教材科學(xué)研究方法解讀 “授之以魚，不如授之以漁”。新課程標(biāo)準(zhǔn)下各種版本的生物新教材，更注重以各種科學(xué)研究方法，來展示知識和原理的發(fā)現(xiàn)過程，全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)?，F(xiàn)將人教版生物教材中的主要科學(xué)研究方法加以匯編和解讀，以供各位參考。1 模型方法（生物1§33（在必修生物、第三章、第三節(jié)，以下同）人們?yōu)榱四撤N特定目的而對認(rèn)識對象所作的一種簡化的概括性描述。這種描述可以是定性的，也可以是定量的。有的借助于具體的形勢或其他形象化的手段，有的則通過抽象的形式來表達(dá)。1.1 常用模型類型：1.1.1物理模型：（生物1§33）以實物或圖畫直觀地表達(dá)

2、所認(rèn)識對象的特征。最常見的莫過于我們教材上的生物結(jié)構(gòu)圖、示意圖了，還有一些人工構(gòu)建的實體模型。如：制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；真核生物細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型等。需要注意的是：科學(xué)性、準(zhǔn)確性應(yīng)該是第一位的，其次才是模型的美觀與否；生物照片包括實物照片、顯微照片等不是物理模型。1.1.2概念模型：以抽象文字或化學(xué)方程式等形式來表達(dá)一個實體的功能，如光合作用的概念和反應(yīng)式；或以分枝狀或圓圈來說明生物知識之間的關(guān)系。如每章自我檢測題的畫概念圖部分。1.1.3數(shù)學(xué)模型：（生物3§42）數(shù)學(xué)模型是用來描述一個系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式。常見兩種：曲線圖：如種群增長的“J”型曲線和“S”型曲線，DNA、R

3、NA、染色體的數(shù)目變化的坐標(biāo)曲線。優(yōu)點：形象、直觀。數(shù)學(xué)公式：如“J”型增長模型，t年后，種群數(shù)量為：Ntt 。優(yōu)點：比較準(zhǔn)確。1.2 優(yōu)點：將復(fù)雜的內(nèi)容簡單化，將抽象的內(nèi)容具體化，培養(yǎng)學(xué)生的直覺、形象思維。2 類比推理（生物2§22）2.1例如:19世紀(jì)美國遺傳學(xué)家薩頓以蝗蟲作為研究對象，將看不見的基因與看得見的染色體行為進(jìn)行類比，根據(jù)其驚人的一致性，提出了基因位于染色體上的著名假說。但其正確與否，還需要做進(jìn)一步驗正。如在薩頓之后美國生物學(xué)家摩爾根用果蠅做實驗材料，將控制白眼性狀的基因與X染色體聯(lián)系起來，用實驗證明了薩頓假說的正確性。2.2 優(yōu)缺點：培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維和推理能力。還要

4、注意：類比推理得出的結(jié)論并不具有邏輯的必然性，其正確與否，還需要通過觀察和實驗的檢驗。3 假說演繹法（生物2§11）在觀察和分析的基礎(chǔ)上，提出問題，通過推理和想象提出解釋問題的假說，根據(jù)假說進(jìn)行演繹和推理，再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論正確與否。如果實驗結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相符，就證明假說是正確的；反之，則是錯誤的。這種方法叫做假說演繹法。例如：孟德爾基因分離定律和自由組合定律的發(fā)現(xiàn)過程，薩頓的基因位于染色體上的果蠅的實驗證據(jù)。3.1 提出假說（生物1§42）不是通過觀察試驗直接證實的，而是根據(jù)試驗現(xiàn)象和有關(guān)知識，經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)耐评砗痛竽懙南胂?，提出的一種假說。例如：1959年，羅伯特

5、森提出細(xì)胞膜都由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)；1972年，桑格和尼克森又提出的“流動鑲嵌模型”的生物膜分子結(jié)構(gòu)模型。隨著研究的深入，對膜的認(rèn)識不斷趨向全面和合理，說明科學(xué)的發(fā)現(xiàn)是一個動態(tài)發(fā)展的過程。3.2 優(yōu)缺點：使學(xué)生敢于向權(quán)威質(zhì)疑，養(yǎng)成求實、創(chuàng)新的科學(xué)精神，能夠辯證的對待科學(xué)發(fā)展中出現(xiàn)的新事物，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。但既然是假說，就需要通過觀察和實驗進(jìn)一步驗證和完善，其中方法和技術(shù)的進(jìn)步起著關(guān)鍵作用。4實驗法 生物是一門實驗性較強(qiáng)的自然學(xué)科。在各種科學(xué)研究方法中，實驗起著非常重要的作用。它不僅意味著精確的操作，而且是驗證假說和解決問題的最終途徑。在新教材中，各種實驗方法的單

6、獨或綜合應(yīng)用，使這一特點更明顯。以下是和高中生物實驗密切相關(guān)的內(nèi)容：4.1 控制變量（生物1§51）實驗過程中可以變化的因素稱為變量。分為三種：自變量：人為改變的變量（一般采用“單因子變量”的原則）。 因變量：隨著自變量的變化而變化的變量。無關(guān)變量：除自變量外，實驗過程中可能還會存在一些可變因素，對實驗結(jié)果造成影響的變量（宜采用“等量性”的原則）。而實驗分析的關(guān)鍵是找到題干當(dāng)中的自變量，分析好要測的因變量。4.2預(yù)實驗（生物3§32）在進(jìn)行科學(xué)研究時，有時需要在正式實驗前先做一個預(yù)實驗。這樣可以為進(jìn)一步的實驗摸索條件，也可以檢驗實驗設(shè)計的科學(xué)性和可行性，以免由于設(shè)計不周，盲

7、目開展實驗而造成人力、物力和財力的浪費。4.3對比實驗（生物1§53）設(shè)置兩個或兩個以上的實驗組，通過對結(jié)果的比較和分析，來探究某種因素與實驗對象的關(guān)系，這樣的實驗叫做對比實驗。4.4實驗類型（根據(jù)實驗?zāi)康牟煌?.4.1驗證實驗：實驗成果前人已知，通過實驗可使學(xué)生進(jìn)一步掌握。如葉綠體中色素的提取和分離實驗，可驗證葉綠體中色素的顏色和種類，理解結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的規(guī)律。4.4.2探究實驗：在質(zhì)疑中探究，在討論中不斷的修正自己的觀點。通過探究活動，總結(jié)實驗成功或失敗的原因，從而得出正確的結(jié)論或?qū)嶒炞C據(jù)。如探索生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度；探究影響酶活性的條件。4.4.3還有一些是為

8、了不同需要而做的實驗。如：模擬實驗：由于生物學(xué)中有很多研究對象直接用來進(jìn)行實驗非常困難，或者是不可能，通過模擬的方法制成研究對象的模型，模擬研究對象的實際情況，來進(jìn)行實驗研究。如性狀分離比的模擬實驗，模擬基因的分離和隨機(jī)結(jié)合與生物性狀之間的數(shù)量關(guān)系。觀察實驗：一般借助光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡，通過觀察、識圖，幫助學(xué)生克服對微觀結(jié)構(gòu)認(rèn)識的困難，更形象、直觀的學(xué)習(xí)生物知識，領(lǐng)悟發(fā)生的原理，解決抽象的問題。如觀察DNA 和RNA在細(xì)胞中的分布；觀察根尖分生區(qū)組織細(xì)胞的有絲分裂。4.5優(yōu)點：通過實驗操作和實驗設(shè)計，可以培養(yǎng)學(xué)生尊重事實、嚴(yán)謹(jǐn)仔細(xì)的態(tài)度。掌握生物實驗操作的基本技能，提高學(xué)生的思維能力和實踐

9、能力。5 必修教材中用到的其他經(jīng)典技術(shù)方法：方法所在章節(jié)內(nèi)容應(yīng)用差速離心法生物1§32將細(xì)胞膜破壞后形成的勻漿放入離心管中，用高速離心機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行離心，利用不同的離心速度產(chǎn)生的離心力，就能將各種細(xì)胞器分離開。研究各種細(xì)胞器的組成成分和功能。熒光染料標(biāo)記法生物1§42如用綠色和紅色熒光的染料分別標(biāo)記兩種細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分子，進(jìn)行細(xì)胞融合實驗，。證明細(xì)胞膜具有流動性。同位素標(biāo)記法生物1§54通過放射性同位素標(biāo)記的化合物，弄清楚化學(xué)反應(yīng)的詳細(xì)過程。如：1939年，美國科學(xué)家魯賓和卡門用18O分別標(biāo)記H218O和C18O2。20世紀(jì)四十年代，美國科學(xué)家卡爾文等用1

10、4C標(biāo)記的14CO2做小球藻的光合作用實驗。1952年，赫爾希和蔡森以T2噬菌體為實驗材料，分別用32P和35S標(biāo)記的噬菌體來侵染未被標(biāo)記的大腸桿菌。用于追蹤物質(zhì)的運動和變化規(guī)律。有力的證明了光合作用釋放的氧氣來源于水。探明了CO2中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物中碳的途徑卡爾文循環(huán)。證明DNA是遺傳物質(zhì)。樣方法生物3§41在被調(diào)查種群的分布范圍內(nèi)，隨機(jī)選取若干個樣方，通過計數(shù)每個樣方內(nèi)的個體數(shù)，求得每個樣方的種群密度，以所有樣方種群密度的平均值作為該種群密度的估計值。（關(guān)鍵：隨機(jī)取樣）。用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度。調(diào)查某種昆蟲卵的密度、作物植株上蚜蟲的密度、跳蝻的密度等。標(biāo)志重捕法生物3§41在被調(diào)查種群的活動范圍內(nèi)，捕獲一部分個體，做上標(biāo)記后，再放回原來的環(huán)境，經(jīng)過一段時間后進(jìn)行重捕，根據(jù)重捕到的動物中標(biāo)記的個體數(shù)占總個體數(shù)的比例，來估計種群密度。針對活動能力強(qiáng)，活動范圍大、不宜用樣方法來調(diào)查它們種群密度的動物。