“细胞呼吸”一节中的实验设计
从生物学科特点来看:生物学是一门以实验为基础的学科,生物学教学应该紧扣实验这一学科基石。从高考来看,生物学考试大纲中也指出:“理解所学的实验内容,包括实验原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能;具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行分析,能对一些生物学问题进行初步的探究性研究,并能制订研究方案。”
所以,在生物学教学中,教师不但要重视知识传授,还要培养学生实验能力;不但要重视课本实验,还要挖掘教材中的实验素材,自主设计实验。下面结合“细胞呼吸”一节教学内容,浅谈如何挖掘教材中实验素材来设计实验。
实验的类型按实验中量和质的关系,可分为定性、定量、结构分析等实验。
1定性实验
定性实验是指只判断某因素是否存在、某种联系是否存在。在细胞呼吸这一节内容中,我主要设计了以下几个定性实验:
请你将图1中装置的序号连接起来,从而验证有氧呼吸产生C02(要求:所给装置均要用到)。参考答案:3456127。请你设计一个实验验证细胞呼吸能够放热。用具:若干锥形瓶、塞子、温度计、若干保温材料。材料:萌发的消毒过的(不影响种子活力)小麦种子、消毒过的死种子。
步骤:(1)用1个锥形瓶,外面包有保温材料,内装有萌发的种子。
(2)插入一个温度计,2~3 h后,观测这个锥形瓶内的温度有没有变化。
预测结果:温度计读数上升。
结论:细胞呼吸能够放热。
思考:此实验是否有不严密之处?
参考答案:有不严密之处,缺乏对照,实验装置如图2所示。
请设计一个实验来验证有氧呼吸消耗氧气。
用具:若干锥形瓶、塞子、点燃的蜡烛。
材料:萌发的消毒过的(不影响种子活力)小麦种子、消过毒的死种子。
步骤:(1)用1个密闭的锥形瓶,内装有萌发的种子,放在条件适宜的地方。
(2)若干小时后,取下塞子,将点燃的蜡烛放入锥形瓶中,观察点燃的蜡烛是否立即熄灭。
预测结果:点燃的蜡烛立即熄灭。
结论:有氧呼吸吸收氧气。
思考:此实验是否有不严密之处?
参考答案:有不严密之处,缺乏对照,对照装置如图3所示。
请你设计一个实验验证有氧呼吸产物CO2中的O不是来自O2,而是来自H2O和C6H12O6。
步骤:(1)用氧的同位素18O分别标记H2O、C6H12O6
和O2,使它们分别成为H218O、C6H1218O6、18O2。
(2)然后进行4组有氧呼吸实验:第一组向萌发的种子提供18O2;第二组向同样的萌发的种子提供H218O;第三组向同样的萌发的种子提供C6H1218O6;第四组作为对照。
(3)在相同的条件下,对3组呼吸作用实验释放出的CO2进行分析。
预测结果:第二、三组中的C02中的O是18O。
结论:有氧呼吸产物CO2中的O不是来自O2,而是来自H2O和C6H12O6。
2定量实验
所谓定量实验,是为了深入了解事物和现象的性质,揭露各因素之间的数量关系,确定某些因素的数值而进行的实验。
请你设计一个实验测量种子萌发时吸收的O2量。
用具:若干锥形瓶、塞子、小试管、有刻度的玻璃管、红色酒精。
材料:萌发的消毒过的(不影响种子活力)小麦种子、消毒过的死种子。
过程:略。
实验装置如图4所示。
请你在上述实验的基础上设计一个实验测量种子萌发
时释放的CO2量。
用具:若干锥形瓶、塞子、小试管、有刻度的玻璃管、红色酒精。
材料:萌发的消毒过的(不影响种子活力)小麦种子、消毒过的死种子、水
过程:略。
实验装置如图5所示。
通过一系列的实验设计,学生不但加深了对课本实验的理解,同时也提高他们的实验设计能力。