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生物探究实验指导
作者:黄培基 文章来源:本站原创 点击数:1841 更新时间:2014/5/24 9:28:56

一、课程目标:

1.能够正确使用显微镜等常用工具和仪器。

2.掌握采集和处理实验材料等基本操作技能。

3.掌握生物学实验的基本操作技能。

4.通过探究性实验,让学生对实验原理进一步得理解以及应用

5.通过探究性实验,掌握对实验结果的分析和处理,能处理实验的非预期现象。

6.掌握实验设计的一般步骤,提高实验设计的综合能力。

二、课程实施说明:

方法:在教师适当引导下,学生自主探究。

场地:实验室。

班级规模: 30人左右

设备:实验器材。

三、考试评价说明:

考察平时作业和课堂学习的表现,实验的设计方案和课堂上的实验动手能力是模块终结评价和学分认定的重要依据。

四、课程内容与活动安排

第一课时  课程介绍

教学目标:课程设置原因、课程内容和要求的介绍

教学方式:教师主讲,学生参与讨论

教学要点:

1、课程设置原因。

2、课程内容和要求。

3、探究所涉及的具体内容。

4、例题解析探究性实验方案设计的原则和方法。

第二课时  测定洋葱表皮细胞的细胞液浓度范围

1、实验课题:洋葱表皮细胞的细胞液浓度的测定

2、实验原理:渗透作用原理

3、材料用具:

紫色的洋葱鳞片叶,刀片,镊子,滴管,载玻片,酒精灯,盖玻片,吸水纸,显微镜,质量浓度为1 mol/L蔗糖溶液,清水等

4、主要实验方案:

①用1 mol/L蔗糖溶液配制出0.20.30.40.50.60.7 mol/L的蔗糖溶液各10mL,分别加到小培养皿中并标明,加盖以免水分蒸发而改变蔗糖溶液浓度。

②从相同部位的植物组织上剥取表皮,切成约3~4个平方毫米的小块。迅速依次浸入不同浓度的蔗糖溶液中,每一小培养皿中放3块。每一浓度相隔10min,以便有充分的时间观察。

③约过30min后,依次取出材料,放在载玻片上,并用滴管加1~2滴相应的蔗糖溶液,盖上盖玻片,在镜下观察,每个样品检查100个细胞左右,并将结果记录、分析。

5、实验记载表:

培养皿号

蔗糖溶液(mol/L

发生初始质壁分离细胞占观察细胞数量的百分比

1

0.2 

 

2

0.3 

 

3

0.4 

 

4

0.5 

 

5

0.6 

 

6

0.7 

 

引起50%左右细胞发生初始质壁分离的那个浓度,就是与细胞液等渗的浓度。如果在两个相差0.1 mol/L的蔗糖溶液中,一个没发生质壁分离,一个发生初始质壁分离但比例过大,则等渗浓度应在这两个浓度之间。

6、判断此洋葱细胞液浓度的依据:

当外界蔗糖溶液浓度>细胞液浓度时,细胞质壁分离,而等于时则不发生质壁分离。又因为一个组织中各细胞的细胞液浓度不完全一样,所以实际操作中,镜下观察到50%的细胞处于初始质壁分离时,该蔗糖浓度等于细胞液浓度。

第三课时 比较不同环境中的空气含菌量情况

空气中的含菌量是衡量空气质量的指标之一。为了检测学校生物实验室、教室、校长室、小树林四个地方空气中的含菌情况,请利用所提供条件设计一个简单实验。

1、实验课题:比较不同环境中的空气含菌量情况

2、实验原理:好氧细菌可使亚甲基蓝溶液褪色,根据褪色时间的长短可进行判断不同环境中的空气含菌量情况

3、材料用具:

100mL量筒、4副培养皿、煮沸过的洗碗水,4只试管、滴管、001%亚甲基蓝溶液等

4、主要实验方案:

⑴取样:①用量筒量取等量的煮沸过的洗碗水,分别倒入4只培养皿中;②分别将以上4只培养皿暴露放置于4个场所;③静置1-3天后同时加盖取回。

⑵检测:①分别取等量放置过的洗碗水放入4只试管中;②在每只试管内加5-100.01%的亚甲基蓝溶液,置于温暖处。

⑶ 实验结果的预测及分析:根据4支试管内洗碗水在相同时间内褪色程度来判断空气中的含菌量,褪色程度最大的空气中的含菌量相对最高,褪色程度最小的空气中的含菌量最低。

第四课时  探究 加酶洗衣粉的洗涤效果

加酶洗衣粉就是在合成洗衣粉中,加入0.2%~0.5%的酶制剂制成的。在洗衣粉中添加的酶的种类很多,如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和纤维素酶等。我国在洗衣粉中添加的酶最主要的是碱性蛋白酶。这种酶能耐碱性条件,而且耐贮存,对皮肤、衣物没有刺激和损伤作用。碱性蛋白酶能使蛋白质水解成可溶于水的多肽和氨基酸。衣物上附着的血渍、汗渍、奶渍、酱油渍等污物,都会在碱性蛋白酶的作用下,结构松弛、膨胀解体,稍加搓洗,污迹就会从衣物上脱落。这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍,而且对人体没有毒害作用,并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解,不会污染环境。

使用加酶洗衣粉时必须注意以下几点:(1)碱性蛋白酶能使蛋白质水解,因此,蛋白质类纤维(羊毛、蚕丝等)织物就不能用加酶洗衣粉来洗涤,以免使纤维受到破坏;(2)使用加酶洗衣粉时,必须注意洗涤用水的温度。碱性蛋白酶在35 ℃50 ℃时活性最强,在低温下或70 ℃以上就会失效;(3)加酶洗衣粉也不宜长期存放,存放时间过长会导致酶活力损失;(4)加酶洗衣粉不宜与三聚磷酸盐共存,否则酶的活性将会丧失;(5)添加了碱性蛋白酶的洗衣粉可以分解人体皮肤表面蛋白质,而使人患过敏性皮炎、湿疹等,因此,应避免与这类洗衣粉长时间地接触。

提出问题

根据上文并通过深入思考,提出你想探究的问题。将问题写出来,与本小组同学交流,看看其他同学能否准确理解你的意思,考虑是否需要对问题的表书进行修改。

小组内讨论各自提出的问题是否有探究价值。确定本小组要探究的问题。

作出假设

根据已有的知识和生活经验,对提出的问题作出尝试性的回答,也就是作出假设,并说明作出假设的依据。

设计实验

你所作的假设即使是有依据的,也仅仅是一种推测。这种假设是否正确,还需要实验来检验。

参考案例  探究不同温度对加酶洗衣粉洗涤效果的影响

1.变量的分析和控制

结合已有的生活经验可以知道,影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量,衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时间等。在这些因素中,水温是我们要研究的对象,而其他因素应在实验中保持不变。

选择什么样的水温进行实验最符合实际情况呢?这就需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定水温,这既是确定实验变量的基本原则,也可以引导学生将课堂学习与现实生活相联系。通常情况下,冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 ℃15 ℃25 ℃35 ℃的水温,因为这4个水温是比较符合实际情况的,对现实也有指导意义。教师可以引导学生通过实验分析:在自然条件下,什么季节适合使用加酶洗衣粉在什么样的水温下不适合使用加酶洗衣粉,等等。

第二个问题是洗涤方式和材料的选择。在洗涤方式中有机洗和手洗两种方式,应考虑其中哪一种比较科学?哪一种更有利于控制变量?再有,洗衣机又可以分为半自动和全自动两种,相比之下,采用全自动洗衣机比较好,并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机,其机械搅拌作用相同。关于洗涤材料的选择也有一些讲究。用衣物作实验材料并不理想,这是因为作为实验材料的衣物,其大小、颜色、洁净程度等应该完全一致,而这并不容易做到;此外,人为地在衣物上增加污物,如血渍、油渍等,也令人难以接受。因此,选用布料作为实验材料比较可行。在作对照实验时,可以控制布料的大小、颜色以及污物的量,使其相同;同时,也便于洗涤效果的比较。

第三个问题是水量、水质和洗衣粉用量的问题。水的用量和布料的大小是成正比的。做实验用的布料不易过大,水量不易过多,但应该让布料充分浸泡在水中。水量和洗衣粉的用量可以参考表4-1。实验时可根据表中的数据换算出实际用量。如果在实验中使用手洗的方法,如课本中图4-4所示,使用1 000 mL的烧杯作为容器,可以用500 mL的水,洗衣粉的用量可以用1 g1.5 g

4-1 水量和洗衣粉用量的参考表

洗涤方式

机洗

手洗

水量

0.5 L

0.5 L

洗衣粉量

0.5 g

1 g1.5 g

其他相关问题简述如下。实验中可以用滴管控制污物的量,待污物干燥后再进行实验;布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间;采用玻璃棒或筷子搅拌的方式模拟洗衣过程;模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。

2.实验方案的设计

实验材料:添加了复合酶的洗衣粉,大小相同的白棉布4块(在上面分别滴加4滴同种的植物油,放置至干燥)。

水温、水质及水量:水温的温度梯度为5 ℃15 ℃25 ℃35 ℃(其中5 ℃可以通过冰箱冷藏室来控制,其他温度可以通过水浴控制);水质为自来水;水量为500 mL

实验仪器:1 000 mL的烧杯、玻璃棒等。

进行实验

按实验方案进行操作,仔细观察,认真记录。

分析结果,得出结论

通过这个探究,你们小组的结论是什么?

表达与交流

将本小组探究的问题、过程、结果和结论与其他小组交流,听取他们的质疑并进行解释。如果有必要,对本小组的实验方案进行修改。

进一步探究

不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果如何?

第五课时 鉴别蔗糖溶液、葡萄糖溶液和硝酸钾溶液

现有新配置的蔗糖溶液(0.9mol/L),葡萄糖溶液(0.9mol/L)和硝酸钾溶液(0.45mol/L)各一滴瓶,因没有标签贴,仅凭肉眼无法鉴别。请根据所学生物知识,利用实验室中的仪器、用具以及材料设计移个实验,将这三瓶溶液最终区分开来。

1、材料和用具:显微镜,载玻片,盖玻片,吸水纸,CuSO40.05mol/mL),NaOH0.1g/ml),滴管,小试管、酒精灯,烧杯等。

2、原理:利用还原性糖的坚定实验可以将葡萄糖鉴定出来,利用质壁分离实验可以将蔗糖溶液和硝酸钾鉴定出来。

3、实验方案:

1)、分别将三种未知溶液的滴瓶贴上标签,标为123

 2)、取三个载玻片并标记为123制作临时装片并作标记,分别滴上相应的三种溶液。

 3)、在显微镜下观察是否发生质壁分离以及质壁分离复原的现象。如果发生质壁分离但不复原,那么该溶液为蔗糖溶液;发生质壁分离后又自动复原的为葡萄糖溶液和硝酸钾溶液。

 4)、配置斐林试剂试剂,分别加入葡萄糖溶液和硝酸钾溶液,水浴加热,出现砖红色沉淀的是葡萄糖溶液,没有出现砖红色沉淀的是硝酸钾溶液。

 

第六课时  细胞大小与物质运输的关系

1、目的要求:

通过探究细胞的大小,即细胞的表面积与体积之比,与物质运输效率的关系,探讨细胞不能无限长大的原因。

2、材料用具

3 cm×3 cm×6 cm的含酚酞的琼脂块、质量分数为0.1%NaOH溶液、塑料餐刀、胶皮手套、毫米直尺、塑料勺、吸水纸、烧杯。

3、方法步骤:

.用塑料餐刀将琼脂块切成三块长分别为3cm2cm1cm的正方体。

.3块琼脂块放在烧杯内,加入NaOH溶液,将琼脂块淹没。注意:不要用勺子将琼脂块切开或挖动其表面。

.戴上手套,用塑料勺将琼脂块从NaOH。用纸巾把它们吸干,用塑料刀把琼脂块切成两半。观察其切面,测量每一块上NaOH扩散的深度。记录测量结果。每两次操作之间必须把刀擦干。

.根据测量结果进行计算,并填写下表。

琼脂块的边长/cm

表面积/cm2

体积/cm3

比值表面积/体积

NaOH扩散的深度/cm

比值 NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积

3

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

4、结论:

琼脂块的表面积与体积之比随着琼脂块的增大而          NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随着琼脂块的增大而           

 

第七课时   环境因素对光合作用强度的影响

空气中二氧化碳的浓度、土壤中水分的多少,光照的长短与强弱,光的成分以及温度的高低等,都是影响光合作用强度的外界因素,光合作用的强度可以通过测定一定时间内原料消耗或产物生成的数量来定量地表示。

探究光的成分对光合作用强度的影响。

材料用具:打孔器、注射器、红、绿、白3种颜色的40W台灯数盏、烧杯、绿叶 (如菠菜叶片)

方法步骤:

1、取生长旺盛的绿叶,用直径为1cm的打孔器打出小圆形叶片30 (注意避开大的叶脉)

2、将小圆形叶片置于注射器内,并让注射器吸入清水,待排出注射器内残留的空气后,用手堵住注射器前端的小孔并缓缓拉动活塞,使小圆形叶片内的气体逸出,这一步骤可重复几次。

3、将内部气体逸出的小圆形叶片,放入黑暗处盛有清水的烧杯中待用。这样的叶片因为细胞间隙充满了水,所以全都沉到水底。

4、取3只小烧杯,分别倒入20mL富含二氧化碳的清水 (事先可用口通过玻璃管向清水内吹气)

5、分别向3只小烧杯中各放入10片小圆形叶片,然后分别用红、绿、白3种颜色的台灯对实验装置进行照射 (340W台灯分别向3个实验装置照射,光照强弱可通过调节台灯与实验装置间的距离来决定)

6、观察并记录同一时间段内各实验装置中小圆形叶片浮起的数量。

讨论:

1、为什么照光后,各实验装置中小圆形叶片可以浮起?

2、哪个实验装置中,浮起的小圆形叶片数量最多?

第八课时  观看学校生物标本

教学目标:

1、培养了学生积极探索、勇于实践的科学精神

2、激发学生对生物界产生兴趣,掌握采集和制作标本的基本技能。

教学方式:探究引导式

教学要点:

1、引领学生观看学校生物标本,

2 讲解关于制作生物标本的基本方法及注意事项。

第九课时  实践作业及综合评价

1、上交一份所要求的实验设计方案。

2、总结平时课堂学生的表现和课堂上的实验动手能力。

 
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