“构建生物实验设计题解题模型”教学设计

“构建生物实验设计题解题模型”教学设计一、设计思路新课程标准明确提出要提高学生生物科学素养，倡导探究性学习和发展学生的科学探究能力。而实验设计题能全面考查考生的实验探究能力、综合分析能力、语言文字表达能力和科学思维能力，抓住了“实验与探究能力”这条主线，故成为高考命题的重点与热点。由于实验设计题命题内容广泛，包括实验原理表达、步骤设计、结果记录、现象分析、实验评价等等，且题型变化多，能力运用要求高，学生往往难以做到科学、规范、准确答题。因此，在高三生物实验设计题解题的复习中，教师尝试通过对一个典型题例的分析和深加工，引导分析实验中的要素、基本原则和细节，帮助学生对各类高频考点的解答建立起相对应的解题模型并加以灵活运用。二、教学分析1．内容分析：通过解读《考试说明》，分析比较各地近几年各地高考（尤其是2009、2010年的浙江省生物高考题）中的实验题，总结归纳出实验原理表达、实验步骤设计、实验结果记录等已成为实验设计题的高频考点。本教学内容就是通过引导学生构建起实验原理表达、实验步骤设计、实验结果记录等这些高频考点的解题模型，实现学生实验思维结构化。2．学情分析：学生经过必修模块学习对模型概念与建模思想有所了解，通过高强度、多类型的纸笔训练，对生物实验设计所涉及的基本核心理论已初步掌握，并且具备了一定的知识迁移应用能力。但总体而言，学生对有关实验理论知识理解不深，对变换了情境或问题形式的实验题又常感茫然，无所适从，表现为答非所问，得分率不高。模型构建运用能力低，知识理论联系与解题实践脱节。三、教学目标及重、难点1．知识目标：①熟悉实验设计方法的理论；②归纳总结出实验原理表达、实验步骤设计、实验结果记录等的解题思路与方法。2．能力目标：①结合已学过的生物学理论，设计较完善的实验方案并灵活处理相关的各类实验问题；②学会构建、运用解题模型。3．情感态度及价值观：①求变、求异、求真思维与模型思维的发展；②获得分析问题、解决问题的思路与方法，提高生物科学研究的素养。4．教学重点：实验原理表达、实验步骤设计、实验结果记录等高频考点的解题思路与方法。5．教学难点：实验原理表达、实验步骤设计、实验结果记录等高频考点的解题模型的构建与应用。四、教学策略在教学过程中充分利用CAI课件和学案，运用建模思想，采用“题例分析——比较讨论——归纳总结——建模应用”教学模式，以一道典型例题为载体，精心设计各种高频考点题型并加以变式，从易入难，由主干到细节，在生生交流、师生互动中不断发现问题、解决问题，逐步引导学生归纳总结出解题方法、规律，最终构建起合理有效的解答生物实验设计题的模型。再结合课后针对性训练，强化解题模型应用，达到举一反三，触类旁通的教学效果。五、课前准备1．研读《考试大纲》和近年高考试题。2．制作CAI课件，编制典型题例及各类变式题型，编印学案。六、教学过程教学内容教师组织和引导学生活动设计意图创设情境引入主题课件呈现：近年各地生物高考卷中实验设计题所占分值、命题内容（高频考点类型）数据分析比较统计表。大家不难发现，生物实验设计题历来是高考的重点和热点。在前面复习中，我们也接触了大量各中类型的相关题目，那么，大家在解答过程中，主要存在哪些困惑呢？大家分析总结得很好，一句话，同学们对实验设计题的解题能力仍需大幅度提升。今天这节课，我们采用建立模型的方法，探讨一下实验原理表达、实验步骤设计、实验结果记录等这些高频考点的解题思路与方法。关注讨论表述：（1）看不懂题目，不知考什么知识点，无所适从；（2）词不达意，不能简洁的、科学的表达；（3）感觉做得挺好的，但卷面得分不高；（4）类型太多，无法全部掌握；等等。引起学生对生物实验设计题的重视和关注，通过学生找原因分析，激起学生下面学习兴趣，适时引出教学主题。一、实验原理表达建模课件呈现：某生物兴趣小组利用上图实验装置，研究甲状腺激素对小鼠新陈代谢的影响。（实验装置足以维持实验过程中小鼠的生命，瓶口密封，忽略水蒸气变化对实验结果的影响，装置放在适宜恒温的环境中）。现有性别、日龄、大小相同的健康小鼠数只及有关的实验材料，提供甲状腺激素、良好的饲养条件等。问题1：该实验的基本原理是？思考讨论后回答：生1：甲状腺激素促进新陈代谢；生2：装置内小鼠呼吸作用吸收O2，释放CO2，NaOH溶液吸收CO2，气体减少导致红色液滴左移，根据移动距离判断出小鼠耗氧量大小；通过学生自主分析，剖析出学生的思维误区，做到有的放矢。答案呈现：甲状腺激素能促进新陈代谢，提高动物的耗氧量。用甲状腺激素处理后，通过上述实验装置在相同时间内耗氧量的变化来研究甲状腺激素的作用。分解问题1-1：答案中实验原理的表达包含哪些要点（引导学生分析）分解问题1-2：评价刚才生1、生2、生3回答中存在哪些问题？（师回应）分解问题1-3：如何确定实验的相关理论知识？找关键词。（师强调：相关理论知识除了生物学知识外，也可以是其他学科的知识，这些知识可能学过，若没学过的一般会在题干中阐述）生3：与实验步骤雷同。学生观看，权衡比较学生分析得出：分别有本实验的相关理论知识；处理方案和观测指标（实验现象）。学生评价，并提出问题：生2讲的是该实验装置的使用原理为什么不能当作本实验的相关理论知识？生找出关键词：甲状腺激素和新陈代谢，突破问题。让学生进行问题的探究，创造讨论交流的机会，课堂上形成师生互动的气氛，为教学动态生成提供环境。引导生构建出表达实验原理的一般模式。归纳出实验原理表达的解题模型：实验的相关理论知识；实验大致处理方案和观测指标（实验现象），以及确定实验的相关理论知识的方法。通过问题逐层探讨，使“实验原理”这个抽象问题具体话，答题规律化、模式化。二、实验步骤设计建模引导生回顾实验设计的常规三步曲（学生掌握程度可以），此即为步骤设计的基本解题模型。课件呈现例题第二个问题：问题2：写出实验步骤。（巡视指导，选取较完善的一个答案通过实物投影仪展示，根据步骤带领学生回顾对照性原则、单一变量原则等基本理论知识，强调一些书写规范等）回忆答出：（1）选择（处理）实验材料，分组编号；（2）对实验组和对照组进行处理；（3）各组在相同且适宜的条件下处理一段时间，测定指标或观察现象。遵循三步曲在学案上进行解答。回顾旧知，考查学生对实验基本理论知识的掌握度。培养学生的知识迁移应用能力。分解问题2-1：若题目要求设计四步或者五步，如何划分？（课件呈现四步的参考答案，师分析）分解问题2-2：如果实验组饲喂适量的甲状腺激素，对照组处理如果实验组注射适量的甲状腺激素，对照组处理分解问题2-3：如果要求实验小鼠不再分组，如何设计步骤（讲解前后自身对照）分解问题2-4：每组实验小组能否只用1只？四步曲：可将三步曲中的“各组在相同且适宜的条件下处理一段时间”与“测定指标或观察现象”分为两步；若遇到实验材料处理较麻烦的可自成一步。五步无非在此基础上进行合理编排。答：加等量的蒸馏水；注射等量适宜浓度的生理盐水。答：关注实验材料的处理要求。答：不行。（简述理由）通过不断变换条件，强化学生对对照原则的深度理解，提高学生的审题能力和思维的敏捷性，促进学生求变求异思维发展以及模型的灵活运用能力。三、实验结果记录建模（表格模型）引导生分析例题中的测量指标是什么？问题3：请同学们设计一个表格记录实验数据。师投影学生表格，引导生分析：分解问题3-1：组别、耗氧量分别代表哪种变量在本实验中如何测定耗氧量大小分解问题3-2：任何实验必须有足够的次数以避免结果的偶然性。在表格中设计中体现重复性？分解问题3-3：对照组是否需要在表格中体现？分解问题3-4：这个表格代表的是什得出是相同时间内耗氧量。图：组别耗氧量对照组实验组12注：1．代表切除甲状腺后的小鼠；2．代表切除甲状腺后的小鼠后用甲状腺激素处理。在师引导下，学生依次讨论解决了相关问题，逐渐构建起了表格设计的基本模型：（1）体现自变量和因变量；（2）体现对照组；（3）体现重复实验，数据应多次测量后取平均值；（4）具有表格名称。让学生在问题诱导下积极思考，使他（她）们得到良好的独立性和创造性的训练。么？分解问题3-5：归纳总结出表格设计模型，并依据模型重新设计新表格。（师评价生新表格）分解问题3-6：如果实验步骤是按照实验小鼠不再分组的条件设计的，那么表格又该如何设计？除了表格可以记录实验结果外，坐标曲线图也可以表达实验结果，那么，绘制坐标曲线图时要注意哪些问题呢坐标曲线图的基本模型应该怎样的呢关于这些问题，请同学们结合今天习题进行分析归纳，下堂课我们再一起探讨交流。重新设计表格，体现上述模型相关要点。接受任务，积极探究，巩固提高。使课堂教学有延续性和生成性，促进学生自主发展。七、针对性训练：1．（浙江省2010生物高考）为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。（要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求）（1）实验思路：（2）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。2．（浙江省2009生物高考）给正常成年实验兔注射甲药物后，使其患了高血压病，注射乙药物可使高血压症状缓解。为了验证甲、乙两种药物的上述作用，请您根据以下提供的实验材料与用具，设计实验步骤，并在下面的坐标中画出实验过程中该组图的血压变化示意曲线，标注注射药物的时间点。材料与用具：一组正常成年实验兔、血压测定仪、适宜浓度的甲药物、适宜浓度的乙药物、注射器等。（要求：答题时对该组实验兔不再分组；对动物的手术过程与药物的具体注射剂量不做要求）（1）实验步骤：①②③（2）在坐标中画出实验过程中该组兔的血压变化示意曲线，并标注注射药物的时间点。（3）在此基础上，总结归纳出坐标曲线图的基本模型构建过程。