高中生物實驗設計寶典.doc

1 39 高中生物實驗設計寶典高中生物實驗設計寶典 一 專題內(nèi)容范圍一 專題內(nèi)容范圍 3 二 考試大綱考查要求和命題角度二 考試大綱考查要求和命題角度 3 一 考查要求 3 二 命題角度 3 三 生物實驗的理論和方法三 生物實驗的理論和方法 4 一 生物實驗程序 4 二 生物實驗的基本步驟 4 三 生物實驗的變量 原則 5 四 生物實驗設計的方案內(nèi)容 9 五 生物實驗的方法技術 試劑 器材 10 四 生物實驗的基本題型分析四 生物實驗的基本題型分析 12 1 基本操作型實驗題 12 2 實驗材料的選用型實驗題 12 3 實驗原理的理解和應用型實驗題 12 4 實驗結果的推斷和處理型實驗題 12 5 經(jīng)典實驗信息解讀型實驗題 13 6 探究型實驗設計題 13 7 開放型實驗設計題 13 8 驗證性實驗設計題 14 五 實驗題解題的基本思路五 實驗題解題的基本思路 14 1 了解題目要求 14 2 明確實驗的目的和原理 14 3 確定實驗思路 14 4 科學設計實驗步驟 15 5 記錄分析實驗方法和步驟 現(xiàn)象和數(shù)據(jù) 15 6 分析得出結論 15 7 注意事項及補救措施 15 六 提高生物實驗設計水平的幾點見解六 提高生物實驗設計水平的幾點見解 15 1 掌握書本知識是提高能力的基礎 15 2 深刻領會教材有關實驗的本質(zhì)與特點是提高實驗設計能力的前提 15 3 學會對已知實驗進行變換與轉(zhuǎn)化設計是提高實驗設計能力的有效手段 15 4 模擬教材經(jīng)典實驗進行重復性實驗設計 16 2 39 七 生物實驗設計題型題例分析七 生物實驗設計題型題例分析 16 1 設計實驗步驟的解題策略與評價 16 1 1 補充步驟型實驗設計 16 1 2 開放型實驗步驟設計 18 1 3 探索型實驗步驟設計 18 1 4 驗證型實驗步驟設計 19 2 設計實驗方案的解題策略與評價 20 2 1 開放型實驗方案設計 20 2 2 基本操作流程方案設計 21 2 3 評價型實驗方案設計 22 2 4 探索型實驗方案設計 23 3 糾錯和改進實驗設計的解題策略和評價 24 3 1 方法的糾錯和改進 24 3 2 控制條件的糾錯和改進 25 3 3 實驗程序的糾錯和改進 26 3 4 實驗方案的糾錯和改進 27 4 開放型實驗設計的解題策略與評價 28 4 1 方法開放型 28 4 2 條件開放型 29 4 3 結論開放型 29 4 4 綜合開放型 30 5 關于實驗裝置實驗題的解題策略與評價 31 5 1 實驗裝置的改進 31 5 2 實驗裝置的連接 32 5 3 實驗裝置的設計 32 5 4 設計實驗記錄表格 34 5 5 材料分析型實驗設計題 35 5 6 設計實驗中物質(zhì)變化的曲線 36 5 7 圖解表述型實驗設計題 36 5 8 圖文轉(zhuǎn)換型實驗設計題 37 3 39 一 專題內(nèi)容范圍 1 必修及選修教材實驗 實習 研究性課題 2 實驗設計基本理論及題型題例剖析 二 考試大綱考查要求和命題角度 一 考查要求 2006 年 考試大綱 對實驗提出了以下要求 1 獨立完成實驗的能力 包括理解實驗原理 實驗目的及要求 了解材料 用具 掌握實驗方 法步驟 會控制實驗條件和使用實驗儀器 會處理實驗安全問題 會觀察 分析和解釋實驗中產(chǎn)生 的現(xiàn)象 數(shù)據(jù) 并得出合理的實驗結論 2 能根據(jù)要求靈活運用所學的自然科學理論 實驗方法和儀器 設計簡單的實驗方案并處理相 關的實驗問題 對實驗能力的考查提出了具體要求 3 對實驗考查要求主要有兩方面變化 一是關于能力要求 分析綜合能力 中增加了定量描述 自然科學的現(xiàn)象和規(guī)律 用簡單的圖表和數(shù)據(jù)描述生命活動的特征等方面 這一要求體現(xiàn)在生物命 題上可能是繪制坐標曲線圖 設計圖表歸納等方式 不可能是生物形態(tài)圖 如果是形態(tài)圖 不可能 進行定量描述 二是考試范圍與去年不同 去年分五塊體現(xiàn)的 今年則是分必修 選修及實驗 實 習與研究性課題三塊體現(xiàn)的 從這一變化我們可以看出 今后高考將特別重視實驗 實習與研究性 課題的考查 二 命題角度 綜觀多年高考實驗題目 命題角度主要有如下幾個方面的特點 1 以實驗 尤其是經(jīng)典實驗 新技術的各項實驗為背景 重點考查學生的基礎知識 基本理論 及運用已有知識在新情境下解決有關問題的能力 如 2002 年全國理綜試題中 驗證鎂是植物生活的 必要條件 的錯誤實驗分析和正確的實驗設計 2 以教材所列實驗內(nèi)容為命題材料 考查學生對實驗技術的掌握 對實驗原理 實驗程序等內(nèi) 容的分析 歸納和總結 重點考查學生的具體實驗水平 實驗洞察與分析推導能力 運用恰當?shù)恼Z 言對實驗結果作出科學描述和解釋的能力 3 以給出材料為基礎 根據(jù)現(xiàn)有條件 設計實驗程序 預測實驗結果 并對實驗結果進行合理 的分析和解釋 以考查考生使用恰當?shù)姆椒炞C簡單的生物學事實 并對結果進行解釋和分析的能 力等 如 2001 年全國理綜合測試中 設計實驗證明生長素在植物體只能從形態(tài)學上端向下端運輸 再如 2003 年理科綜合能力測試 新課程卷 中 驗證脊神經(jīng)背根 腹根的傳導功能 等 該類試題能 較好地反映考生的綜合素質(zhì) 如自學能力 收集處理信息的能力 語言表達能力 知識遷移能力與創(chuàng) 新能力 實驗研究的方法和能力 邏輯思維的條理性與嚴密性等 已成為當前命題的熱點 高中生物實驗設計寶典高中生物實驗設計寶典 4 39 4 今后的高考實驗命題將有可能在以下兩個方面有所突破 一是增加題目的開放性 主要是實 驗題目 材料 方法和步驟等部分環(huán)節(jié)的開放 而不是完全開放 二是給出相關的實驗數(shù)據(jù) 讓學 生對實驗結果進行處理 包括分析 描述 表達等 以體現(xiàn) 考試大綱 中 用簡單的圖表和數(shù)據(jù) 描述生命活動的特征 能力要求 三 生物實驗的理論和方法 生物學作為一門以實驗為基礎的自然科學 實驗是獲取生物學知識的重要手段 是科學研究過 程的重要環(huán)節(jié) 從孟德爾對遺傳定律的研究中便不難發(fā)現(xiàn)實驗的重要性 并且可從中了解科學研究 的基本過程 一 生物實驗程序 生物科學實驗的一般程序為 觀察并提出問題 提出假說 設計并完成實驗 分析數(shù)據(jù) 得出結論 1 觀察 提出問題 在觀察基礎上提出有意義的值得探討的問題 2 提出假說 假說也稱假設或猜測 指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實的論題 也就是對所提出的問題所做出 的參考答案 假說一般分為兩個步驟 第一步 提出假說 即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實材料或已知科學原理 通過創(chuàng)造性的思維 提出初步假 定 第二步 作出預測推斷 依據(jù)提出的假說 進行推理得出假定性結論 如 孟德爾 對分離現(xiàn)象解釋的驗證的測交 實驗的假說是 F1 Dd 產(chǎn)生配子時 產(chǎn)生含有基因 D 和含有基因 d 的兩種配子 并且它們的數(shù)量相等 而預期是測交結果的后代中高莖與矮莖之比為 1 1 3 設計完成實驗 實驗是完成假設和解決問題的最終途徑 指在人為控制的條件下研究事物變化的一種方法 如 孟德爾在驗證 對分離現(xiàn)象的解釋 這一假設時 便巧妙地設計了 測交 實驗 4 分析數(shù)據(jù) 得出結論 觀察 實驗的目的在于獲取驗證性的結果 所以在實驗中要記錄實驗的事實 現(xiàn)象 數(shù)據(jù) 捕 捉 記錄由實驗變量帶來的反應變量 據(jù)此論證 說明實驗中的自變量與因變量的因果關系 進而 得出實驗結論 如果所獲取的結果與假設相符 則肯定假設 如果結果與假設不相符 則否定 假設 如果結果與假設無關 則無從判斷 可另做假設 實驗過程必須客觀 真實 二 生物實驗的基本步驟 一個完整的生物學實驗包括以下基本步驟 1 確定課題 明確目的原理 做什么實驗 解決什么問題 依據(jù)什么原理 2 提出假設 提出初步假定 并對可見現(xiàn)象提出一種可檢測的解釋 具體為 例如 孟德爾 對分離現(xiàn)象解釋的驗證 的測 不不不不不不不不不不 不不不不不不不不 不不不不不不不不 交實驗假設是 F1 Dd 產(chǎn)生配子時 產(chǎn)生含有基因 D 和基因 d 的兩種配子 并且它們的數(shù)目相等 5 39 3 作出實驗預期 在檢測實驗假設前 先提出實驗預期結果 一個假定的結果 若預期結果沒有實現(xiàn) 說明假設 不成立 若預期結果實現(xiàn) 則假設成立 4 設計實驗 根據(jù)實驗目的和提出的假設 確定實驗基本思路 確定選材 裝置及實驗對照等 設計實驗的 具體方法步驟 并按設計的方案進行操作 5 觀察 記錄實驗現(xiàn)象和收集數(shù)據(jù) 客觀如實地觀察 記錄實驗現(xiàn)象 得出實驗結果 并通過一定方式將實驗結果呈現(xiàn)出來 6 分析作結 對記錄的數(shù)據(jù) 包括現(xiàn)象和結果 進行整理分析 歸納出一般概括性判斷 并用文字 表格 繪 圖等形式作出簡明的總結 7 推論 根據(jù)實驗事實進行推理得出結論 8 交流 寫出實驗報告 三 生物實驗的變量 原則 生物實驗設計應該注意以下幾個方面的問題 1 科學實驗應先確定實驗變量 在實驗過程中 變量是指可被操縱的特定因素或條件 據(jù)其在實驗中的作用 可分為兩類 1 實驗變量與反應變量 實驗變量 也稱為自變量 指實驗中由實驗者操縱的因素或條件 反應變量 亦稱因變量 指 實驗中由于實驗變量引起的變化和結果 通常實驗變量是原因 反應變量是結果 二者具有因果關 系 實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果 例如在 唾液淀粉酶水解淀粉 的實驗中 所給定 的低溫 適溫和高溫是實驗變量 而由于低溫 適溫和高溫條件變化 唾液淀粉酶水解淀粉的反應 結果也隨之變化 這就是反應變量 該實驗即獲得和解釋溫度變化 實驗變量 與酶的活性 反應變量 的 因果關系 2 無關變量與額外變量 無關變量也稱控制變量 指實驗中除實驗變量外的影響實驗現(xiàn)象和實驗結果的因素或條件 額 外變量也稱干擾變量 指實驗中由于無關變量引起的變化和結果 顯然額外變量會對反應變量起干 擾作用 如 上述實驗中除實驗變量以外 試管的潔凈程度 唾液新鮮程度 可溶性淀粉濃度和純 度 試劑溶液的劑量 濃度和純度 實驗操作程序 溫度處理的時間長短等 都屬于無關變量 如 果無關變量的任何一個或幾個因素或條件 對三個實驗組的給定不等同 不均衡 不穩(wěn)定 則會對 實驗結果造成干擾 產(chǎn)生誤差 在實驗設計和操作中 要盡量減少無關變量 而且不同的實驗組中 的無關變量應完全相同 這樣就會避免實驗結果的差異是由于無關變量引起的可能性 便于清晰地 研究實驗變量與反應變量的關系 3 教材中相關實驗的變量 實驗自變量因變量無關變量 6 39 實驗 4 比較過氧化氫酶和 Fe3 的催 化效率 催化劑的種類 過氧化氫酶 Fe3 催化效率的高低 以點燃但無火 焰的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度表 示或氣泡產(chǎn)生速度表示 試管等用具的潔凈度 環(huán)境溫度 相同材料的量 各種試劑的量 反應時間等 實驗 5 探索淀粉酶對淀粉和 蔗糖水 解的作用 底物的種類 淀粉 蔗糖 淀粉酶將淀粉水解 處理后加斐 林試劑 加熱出現(xiàn)磚紅色沉淀 但不能水解蔗糖 處理后加斐林 試劑并加熱 無磚紅色沉淀出 現(xiàn) 淀粉與蔗糖溶液的量 水浴的溫 度與處理時間 斐林試劑的使用 量與加熱時間 操作程序等 實驗 8 植物向性運動的實驗 設計和 觀察 是否黑暗 單側(cè) 光照 均勻光照 改變幼苗空間位置 以接受重力影響 幼苗彎曲狀況 根的彎曲方向 幼苗的種類及生長狀況 環(huán)境溫度 培養(yǎng)條件 處理 的部位 裝置的合理性等 萌發(fā)種子的種類及萌發(fā)狀況 環(huán)境溫度 培養(yǎng)條件等 實驗 9 觀察植物細胞的質(zhì)壁 分離和 復原 外界溶液 的濃度即高滲及低 滲溶液 質(zhì)壁分離 液泡失水縮小 顏色變深 原生質(zhì)層與細胞 壁分離 質(zhì)壁分離復原 液泡恢復原狀 顏色變淺 原生質(zhì)層恢復原狀 溶液的種類及濃 度 分離與復原現(xiàn)象的觀察 裝 片的潔凈度及臨時裝片的制作 材料的選擇等 實驗 12 觀察 SO2對植物的影響 不同濃度 的 SO2 植物體的生長狀態(tài)的變化 實驗裝置及器材的一致性 實驗 植物生長狀況 SO2濃度的控制 培養(yǎng)的環(huán)境條件 實驗操作程序 觀察時間的長短等 實驗 13 選修 溫度對酶活性的影響 溫度 60 熱水 沸水 冰塊 加碘液后溶液顏色的變化 試管的潔凈度 淀粉溶液的量 不同溫度的處理時間長度 操作 程序 碘液的加入量等 研究課題 設計實驗觀察生長素或 生長素類似物對植物生 長發(fā)育的影響 生長素 或類似物 的 不同濃度 扦插枝條的生根狀況的差 異 果實發(fā)育狀況的差異 落花落果狀況在使用前后的 差異 實驗材料的一致 性 激素濃度的準確性 處理時 間的一致性等 2 實驗設計的原則 1 科學性原則 所謂科學性原則 是指實驗的原理要符合科學原理 實驗結果的預期有科學依據(jù) 實驗的各個 環(huán)節(jié)不能偏離生物學基本知識和基本原理 以及其他學科領域的基本原則 7 39 科學性原則具有兩個方面的含義 首先 必須保證實驗的設計不出現(xiàn)科學性錯誤 其次 實驗 設計要具有科學思想和科學方法的因素 具體地說 科學性原則體現(xiàn)在以下幾個方面 實驗原理的科學性 實驗原理是實驗設計的依據(jù) 也是用來檢驗和修正實驗過程中失誤的依據(jù) 因此它必須經(jīng)前人 總結或經(jīng)科學檢驗得出的科學理論 如 2000 年全國高考試題中第 25 題 要求學生通過實驗驗證 鈣離子在血液凝固中的作用 題中給出了兩個實驗原理 血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重 要作用 若缺少它則血液不凝固 草酸鉀溶液能與鈣離子發(fā)生反應 形成草酸鈣沉淀 因此具有抗 凝血作用 這兩條原理科學而且完整 學生可由此產(chǎn)生明確的設計思路 實驗材料選擇的科學性 根據(jù)實驗目的和實驗原理選擇恰當?shù)膶嶒灢牧?是保證實驗獲得預期結果的關鍵因素之一 孟 德爾選用自花傳粉的豌豆作為雜交實驗材料 以及 植物細胞的質(zhì)壁分離和復原實驗 選用紫色洋 蔥作為實驗材料都是經(jīng)典的成功選材的范例 再如 新鮮的黑藻嫩葉是 觀察細胞質(zhì)流動 實驗的 理想材料 因其新鮮 故能保證觀察到的是活細胞 因其含水量多 故能保證細胞質(zhì)流動的流動速 度快 實驗現(xiàn)象明顯 因其含葉綠體 故能使細胞質(zhì)的流動速度和流動方向清晰可見 因其葉片薄 故便于制片且能在顯微鏡下觀察 另外 黑藻在一年四季都可以培養(yǎng) 取材方便 有了這樣的實驗 材料 再加上科學的方法 就可以順利達到實驗目的 實驗方法的科學性 只有科學的實驗方法 才能得出正確而可靠的實驗結果 如證明植物的光合作用過程中釋放 CO2 的實驗是這樣設計的 通入的空氣先經(jīng)過 NaOH 溶液除去其中的 CO2 再經(jīng)過 Ca OH 2溶液檢驗 CO2 是否完全除盡 最后才通入裝有萌發(fā)的種子的密封容器中 只有經(jīng)過這樣的步驟 才能完全排除干 擾因素 證明瓶中的 CO2確實來源于種子的呼吸作用 實驗結果的科學性 這是指對于實驗得出的結論不能簡單對待 而應該首先記錄 然后整理 最后再經(jīng)過仔細分析 找出它們所能透露給我們的最大的信息量 如下面這個實驗 用含有各種必需礦質(zhì)元素的溶液培養(yǎng) 大麥 48 小時后測定幾種離子的濃度占該離子開始濃度的百分比 實驗結果如下 實驗條件水分消耗 mL Ca2 K Mg2 光照109013527179 黑暗53410535113 上面的結果因為經(jīng)過了記錄和整理 所以使人一目了然 觀看這個實驗結果 首先要看出該實 驗中設計了哪些對照組 由上表可知 表中出現(xiàn)三組對照 一組是有光與無光 一組是水分的吸收 與礦質(zhì)元素的吸收 還有一組是不同的礦質(zhì)元素的吸收情況比較 所以我們分析實驗結果時 也應 從這三個方面人手 得出如下結論 一是植物對水分和礦質(zhì)元素的吸收與光有關 二是植物對水分 和礦質(zhì)元素的吸收是兩個相對獨立的過程 三是植物對礦質(zhì)元素的吸收具有選擇性 2 平行重復原則 任何實驗必須有足夠的實驗次數(shù) 才能避免結果的偶然性 使得出的結論準確 科學 平行重 復原則要求控制某種因素的變化強度 觀察其對實驗結果的影響程度 下面的這道題就是根據(jù)平行 重復原則設計的實驗 在用質(zhì)壁分離法測定細胞液濃度的實驗中 把剪成小塊的洋蔥表皮分別放人 下面各組溶液中 結果如下表 培養(yǎng)皿蔗糖溶液濃度 mol L 發(fā)生質(zhì)壁分離細胞占觀察細 胞數(shù)目的百分比 1O 2無 2O 3無 30 415 4O 540 5O 680 60 799 7O 8100 8 39 請回答 1 該洋蔥細胞液等滲濃度范圍為 2 在以上基礎如何改進實驗 將測定的洋蔥表皮細胞的細胞液濃度范圍精確到小數(shù)點后兩位數(shù) A 需設置的蔗糖溶液濃度分別為 B C 觀察 D 結果與分析 實驗的第二步需要根據(jù)平行重復原則設計實驗來得出結論 3 單一變量原則 該原則可使實驗中的復雜關系簡單化 使結果更準確 其含義是 不論一個實驗有幾個實驗變量 都應做到一個變量對應觀測一個反應變量 實驗中要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾 例如 在 探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水解 作用 的實驗中 加入的淀粉和蔗糖是單一變量 而加入的淀粉酶的量 反應溫度 pH 則應控制成 相同條件 否則這些因素的差異將作為無關變量 干擾實驗結果及對實驗結果的分析 再如 某興趣小組為了研究陽光對大豆發(fā)芽的影響 而在兩個花盆里種了大豆 并設計如下實 驗 花盆 陽光 溫度 水 I 光照 20 充足 暗室 20 不充足 在這一實驗設計中 應該改正的錯誤是 A 兩個花盆應該放在向陽的地方 B 兩個花盆都應放在暗處 C 兩個花盆的溫度不應該一樣高 D 兩個花盆都應該澆給充足的水 這個實驗要研究的是陽光對大豆發(fā)芽的影響 因此陽光應該為自變量 根據(jù)單因子變量的原則 其他因素都應相同 兩花盆該澆給同樣充足的水 這樣既保證了單一變量 又使大豆不會因為缺水 而影響發(fā)芽 而如果兩個花盆都澆水不足 兩個花盆中的大豆就會因為缺水而使發(fā)芽不良 也會導 致實驗的失敗 因此 在考慮單因子變量原則時 還應盡量使常量能夠滿足實驗成功的條件 4 控制與平衡控制原則 該原則是指要嚴格地操縱自變量 以獲取因變量 同時 要嚴格地均衡無關變量 以消除 額外變量干擾 即盡量消除實驗誤差 以取得較為精確的結果 常用的方法有單組 等組及輪 組實驗法 單組實驗法 對一組 或一個 對象 既用 A 法 又用 B 法 順序隨機或輪流循環(huán) 這是生物實驗常用的實驗 方法 例如 觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原 實驗 通常是將做好的紫色洋蔥鱗片葉表皮細胞裝 片 先用蔗糖溶液做質(zhì)壁分離觀察 接著又用清水做質(zhì)壁分離復原觀察 這就是單組實驗法 由于 對象同一 無關變量的影響也就被平衡和抵消了 等組實驗法 將狀況相等的對象 分成兩組或多組 一組用 A 法 另一組用 B 法 這也是生物實驗常用的實 驗方法 例如 植物激素與向性 實驗 設計了 5 組實驗 其對象是玉米幼苗 要求品種 萌發(fā)期 粗細 大小 長勢等狀況都是相同的 這就是等組實驗法 對無關變量的影響起到了平衡和消除作 用 輪組實驗法 對兩組或兩組以上的對象 循環(huán)進行兩個或兩個以上的實驗處理 如甲組 A 法 B 法 乙組 9 39 B 法 A 法等 這樣能有效的平衡和抵消無關變量的影響 自然 操作起來要麻煩一些 例如 植物向光性 實驗 可隨機取 2 株 組 生長狀況并不相等的玉米幼苗 做如下實驗處理 不 不不不 不不 不 不不不 不不 不不不不不不不 不 不不不 不不 不 不不不 不不 不不不不不不不 d c b a 實驗結果則是 a d 不透光 和 b c 單側(cè)光 的比較 這就是輪組實驗法 無論先用單 側(cè)光處理 還是先用不透光處理 兩株長勢不同的玉米均表現(xiàn)向光性 均由單側(cè)光引起 可見這種 實驗處理的匹配 對平衡 消除無關變量更有說服力 5 對照原則 對照原則是中學實驗中最常用的原則 如有關酶的高效性 專一性和影響酶活性的條件的實驗 觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復原實驗都采用了對照 通過設置對照實驗 既可排除無關變量的干擾 又可增加實驗結果的可信度和說服力 在一個對照實驗中 可包括實驗組和對照組 實驗組是接受自變量處理的對象組 對照組是不 接受自變量的處理的對象組 一般是隨機決定的 常用的對照組類型有以下幾種 空白對照 對照組為不作任何處理的對象組 如 探索影響淀粉酶活性的條件 實驗中 1 號試管加 1 mL 蒸餾水 2 號 3 號試管分別加等量的 NaOH HCl 溶液 1 號試管即為典型的空白對照組 用小狗做 活體材料設計實驗 證明動物生長激素的分泌器官及作用時 用不做任何處理的小狗作對照 與切 除了腦垂體的小狗進行比較 自身對照 實驗與對照在同一對象上進行 不另設對照組 如 觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復原 實驗 既 是典型的自身對照 實驗處理前的對象狀況為對照組 實驗處理后的對象變化為實驗組 條件對照 給實驗組某種處理 給對照組另一條件的處理 如在驗證唾液淀粉酶發(fā)揮作用的最適溫度的實 驗中的 O 和 80 下的對照 再如在 驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育 的實驗中 存在以下實 驗組和對照組 甲組 飼喂甲狀腺激素 實驗組 乙組 飼喂甲狀腺激素抑制劑 條件對照組 丙組 對蝌蚪不作任何處理 空白對照 相互對照 指不另設對照組 而是利用幾個實驗組相互對照 如驗證溫度對唾液淀粉酶活性影響的實驗中 60 O 37 之間的對照 驗證 pH 對唾液淀粉酶活性影響的實驗中 不同 pH 溶液之間的對照 再如在 植物向光性 的實驗設計中 如下圖所示 2 與 l 對照可證明感光部位在胚芽鞘尖端 3 也 可與 1 對照 4 也可與 l 對照 也可與 2 對照 四 生物實驗設計的方案內(nèi)容 10 39 1 實驗課題 題目 即實驗研究的課題名稱 2 實驗目的 明確要解決什么問題 探索哪方面的生物學規(guī)律 預期要取得何種成果 3 實驗原理 即實驗依據(jù)和思路 4 實驗內(nèi)容 根據(jù)實驗目的確定具體的研究內(nèi)容 一般方法是把研究問題分解為許多小課題 分別進行研究 然后再將實驗結果加以綜合分析 5 實驗材料 取材是實驗成敗的關鍵因素之一 一定要按科學的要求選好實驗對象 6 實驗方法 即采用哪些研究方法能獲得明顯的實驗結果 應盡量地減少人為或偶然的實驗誤 差 同時應注意 根據(jù)研究內(nèi)容確定實驗類型和方法 如野外生物種類考察 主要采用觀察實驗 法 探明某一生命現(xiàn)象的性質(zhì)和含量 用定性 定量實驗分析法 根據(jù)實驗的類型明確具體的研 究方法 如觀察實驗要明確是采用解剖觀察還是野外觀察 要明確觀察的項目和標準 設置對照 適當增加重復 保證實驗的準確性 進行田間實驗時 應根據(jù)實驗性質(zhì)的不同 分為大區(qū)實驗和 小區(qū)實驗 田間試驗要作合理的田間規(guī)劃 根據(jù)土地條件 作物種類 實驗要求和工作方便 規(guī)劃 小區(qū)面積 重復次數(shù)和田間排列方式 另外 還要注意設置對照小區(qū)和保護行 設計實驗方法應 盡量采用先進的實驗技術和儀器設備 確保研究結果的準確性 7 實驗用具和藥品 即實驗采用哪些設備和儀器 使用哪些藥品 從而實現(xiàn)有計劃和有效地觀 測與分析 8 實驗程度 即實驗流程 也就是如何運用儀器設備作用于實驗對象的程序或步驟 對全部實 驗過程作出總體設計 9 日程安排 根據(jù)整體實驗的要求 按日程分階段實施實驗方案 五 生物實驗的方法技術 試劑 器材 1 常規(guī)實驗方法 教材中的實驗方法可大致歸納為以下 10 種 顯微觀察法 如觀察植物細胞有絲分裂的實驗 觀察植物細胞的質(zhì)壁分離與復原實驗等 觀色法 如動物毛色和植物花色的遺傳實驗 同位素示蹤法 如噬菌體侵染細菌的實驗 用 18O2和14CO2追蹤光合作用中氧原子和碳原子轉(zhuǎn) 移途徑的實驗等 等組實驗法 如小麥淀粉酶催化淀粉的實驗 發(fā)現(xiàn)生長素的燕麥胚芽鞘實驗等 加法創(chuàng)意 如用飼喂法研究甲狀腺激素的實驗 用注射法研究生長激素的實驗 用移植法研 究性激素的實驗等 減法創(chuàng)意 如用閹割法或摘除法研究性激素 甲狀腺激素和生長激素的實驗 雌蕊受粉后除 去正在發(fā)育的種子的實驗等 雜交實驗法 如孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律的豌豆雜交 測交的實驗 小麥的雜交實驗等 化學分析法 如番茄和水稻對鈣和硅選擇吸收的實驗 葉綠體中色素的提取和分離實驗等 理論分析法 如大 小兩種草履蟲的競爭實驗 植物根向地生長 莖背地生長的實驗 植物 向光性實驗等 模擬實驗法 如滲透作用的實驗裝置 分離定律的模擬實驗等 上述內(nèi)容基本上可以包括一般的實驗方法 通過復習理解了這些實驗方法將有利于認識 分析 和設計新的實驗 此外上述多數(shù)的實驗方法有一個共同的特點 就是實驗結論的得出 都是一個邏 輯推理過程 或者說都是一個透過現(xiàn)象看到本質(zhì)的思維過程 因此復習中要充分體會和體驗這個過 程 可以說構建實驗的方法體系 為分析 解決和設計新的實驗 以及形成實驗能力 奠定了良好 的方法基礎和思維基礎 2 實驗材料的常用處理方法和技術 熟悉常用的實驗方法和技術 理解每種方法和技術的適用情況并熟練掌握其操作技能 以便在 設計實驗時能進行遷移和利用 主要包括以下幾個方面 光學顯微鏡觀察 適用于觀察生物微觀結構 如細胞結構 包括光鏡下看到的各種細胞器 要求學生熟練掌握顯微鏡的使用技術 制作臨時裝片 切片和涂片 適用于顯微觀察 凡需在顯微鏡下觀察的生物材料 必須先制 11 39 成臨時裝片 切片和涂片 對于這些材料要求薄而透明 在制作臨時裝片時要展平放置于水中 不 得重疊 蓋蓋玻片時從一側(cè)輕輕地斜放上去 防止產(chǎn)生氣泡 若不小心產(chǎn)生了氣泡 則可以在蓋玻 片的一側(cè)滴加清水 在蓋玻片的另一側(cè)用吸水紙吸引 引走氣泡 如 觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和 復原 中要制作洋蔥表皮細胞的臨時裝片 在生物組織中脂肪的鑒定 中要制作花生種子的切片等 等 研磨 過濾 適用于從生物組織中提取物質(zhì) 如酶 色素等 要求學生熟練掌握研磨 過濾 的方法 如研磨時要先將生物材料切碎 然后加入摩擦劑 常用二氧化硅 提取液及其必要物質(zhì) 充分研磨之后 往往要進行過濾 以除去渣滓 所用過濾器具則根據(jù)需要或根據(jù)試題中提供的器材 加以選用 如可用濾紙 紗布 脫脂棉 尼龍布等等 課本上涉及到研磨和過濾的地方有兩處 一 是研磨發(fā)芽的小麥 過濾制得淀粉酶 二是在提取和分離葉綠體色素時 研磨葉片 過濾得到濾液 概括加快研磨速度的方法 是加入一定量的 SiO2 由于過濾只是粗略地去掉渣滓 因此為了提高速 度并使實驗明顯 一般不選用濾紙 而是選用脫脂棉 解離技術 用于破壞細胞壁 分散植物細胞 制作臨時裝片 恒溫技術 適用于有酶參與的生化反應 以及用熱酒精脫去葉片中的色素等 一般用水浴或 恒溫箱 紙層析技術 紙層析法是利用物質(zhì)隨層析液在濾紙上的擴散速度不同的原理 達到將物質(zhì)分 離的目的 適用于溶液中物質(zhì)的分離 主要步驟包括制備濾紙條 畫濾液細線 層析分離 層析液 一定含有兩種以上的溶劑 不同的層析液有不同的層析效果 注意事項 經(jīng)分離的物質(zhì)要有一定 的顏色或經(jīng)過藥品處理后能顯示出一定的顏色 層析液不能沒過樣品 層析實驗要在層析液走 完濾紙后結束 要加蓋 植物葉片生成淀粉的鑒定 適用于光合作用的有關實驗 主要步驟包括饑餓 光照 酒精脫 色 加碘 同位素示蹤技術 同位素示蹤技術可用于物質(zhì)代謝以及其他實驗中以了解物質(zhì)來源或去向 或者區(qū)分事情結果是由于此還是彼的緣故 如光合作用光反應產(chǎn)物 氧氣中的氧的來源 二氧化 碳形成葡萄糖的途徑 確定誰是遺傳物質(zhì)的噬菌體浸染細菌的實驗等 對照實驗 對照實驗是指有一個條件不同 其他條件都相同 都滿足 的情況下所進行的一組 實驗 借此了解條件與結果之間的關系 用于對比的實驗對象一般稱為對照 設置對照 可以使實 驗結論更加真實可靠 另外還有根尖培養(yǎng) 幼小動物的飼養(yǎng) 植物必需元素的鑒定等 3 常用器材 試劑及藥品的配置 1 基本器材 顯微鏡 載玻片 蓋玻片 鑷子 刀片 培養(yǎng)皿 剪刀 解剖刀 解剖針 解剖盤等 2 基本試劑或藥品 光合作用和呼吸作用中涉及到的藥品和器材 NaOH 吸收 CO2 Ca OH 2 檢驗 CO2 NaHCO3溶 液 CO2的來源 帶余燼的木條 檢驗 O2 酒精 脫去葉片中的色素 便于觀察淀粉和碘液的顏色反 應 碘液 檢驗淀粉 石蕊試紙 用于溶液中的酸堿檢測 與 CO2有關 燈 光源 用于光合作用 布 黑紙 遮光 限制光合作用 3 試劑及配制 斐林試劑和雙縮脲試劑 鑒定還原性糖的試劑 斐林試劑 a 取 35g 硫酸銅 溶解在 400mL 蒸餾水里 加蒸餾水到 500mL b 取 85g 氫氧化鉀 或 70g 氫氧化鈉 和 175g 酒石酸鈉 溶解在 400mL 蒸餾水里 加蒸餾水到 500mL 注意 以上兩種溶液要分別保存 使用時再等量混合 現(xiàn)配現(xiàn)用 鑒定蛋白質(zhì)試劑 雙縮脲試劑 分別配制質(zhì)量濃度為 O 1g mL 的氫氧化鈉溶液和質(zhì)量濃度為 O 0lg mL 的硫酸銅镕液 備用 測 定時 在 3mL 待測物中加入 1mL 質(zhì)量濃度為 O 1g mL 的氫氧化鈉溶液和 1 滴質(zhì)量濃度為 O 01g mL 的 硫酸銅溶液 如有蛋白質(zhì) 會出現(xiàn)紫色反應 12 39 鑒定淀粉試劑 碘液 取 2g 碘化鉀 溶解在 10mL 蒸餾水中 再加 1g 碘 待溶解后用蒸餾水稀釋到 300mL 即可 鑒定脂肪試劑 蘇丹 干粉染液 取 O 1g 蘇丹 干粉 放入無水乙醇中 加熱使其充分溶解 成為飽和乙醇溶液 過濾后倒進試 劑瓶密封保存?zhèn)溆?可保存數(shù)月 鑒定 CO2 試劑 澄清石灰水 Ca OH 2 溶液 酸堿指示劑 取飽和石灰水澄清過濾 密封備用 用于植物細胞質(zhì)壁分離和復原試劑 質(zhì)量濃度為 O 3g mL 的蔗糖溶液 質(zhì)量濃度為 O 05g mL 的氯化鈉溶液 質(zhì)量濃度為 O 05g mL 的硝酸鉀溶液 細胞核 染色體染色溶液 龍膽紫溶液 取龍膽紫溶解在 2 乙酸溶液中 直到溶液不變成深紫色為止 細胞核 標本染色液 洋紅溶液 取 5g 明礬溶解在 95mL 蒸餾水中 再加 O 5g 洋紅 煮沸 冷卻 過濾 可加入少許石炭酸防霉 鑒定 DNA 的試劑 二苯胺試劑 A 液 1 5g 二苯胺溶于 100mL 冰醋酸中 再加 1 5mL 濃硫酸 用棕色瓶保存 B 液 乙醛的體積分數(shù)為 O 2 配制 將 O 1mLB 液加到 10mLA 液中 現(xiàn)配現(xiàn)用 植物無土栽培營養(yǎng)液 配方 硝酸鈣 O 821g 硝酸鉀 O 506g 磷酸二氫鉀 0 136g 硫酸鎂 O 120g 酒石酸鐵 0 005g 將上述鹽類溶解在少量蒸餾水中 稀釋到 1000mL 注 土壤浸出液 把肥沃土壤放入清水 重量比 1 1 攪拌后 用濾紙過濾即得 固定液 配方 95 乙醇 3 份 丁醋酸 1 份 按體積比配制 可保存最佳觀察時期的花藥和根尖 用層次 四 生物實驗的基本題型分析 1 基本操作型實驗題 生物學實驗是建立在對實驗儀器正確操作的基礎上的 基本操作技能包括使用放大鏡 光學顯 微鏡的基本技能 使用各種玻璃器皿和其他工具 儀器的技能 配制試劑的技能 制作玻片標本的 技能 進行生理生化實驗操作的技能 以及進行觀察 操作 記錄 繪圖的技能等 解答該類型題關鍵在于熟知各種實驗工具的用途 正確的使用方法 熟知實驗操作程序等 2 實驗材料的選用型實驗題 實驗材料的選擇對于有些實驗是否成功 起到重要而關鍵的作用 根據(jù)實驗要求如何進行選材 以及對實驗材料的處理方法是當今高考考查的主要內(nèi)容 例如 觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原 實驗中對紫色洋蔥表皮選材的題目等 解答該種類型實驗題的關鍵在于充分理解實驗的原理 目的及實驗材料在實驗中的重要作用 3 實驗原理的理解和應用型實驗題 理解實驗原理 了解實驗目的和實驗要求是獨立完成實驗的前提 實驗原理的理解和應用型實 13 39 驗題是理科綜合試卷的重要題型 這種類型的題目確實能考查學生的應用能力 如 依據(jù)生態(tài)學的 原理 設計生態(tài)球或水族箱 的實驗題目等 解答這種類型試題的要求是 將生物學理論 原理 規(guī)律等 與生產(chǎn)實踐相聯(lián)系 從試題提供的 信息特征中找到解題的切入點 并用恰當?shù)恼Z言和方法解答試題 4 實驗結果的推斷和處理型實驗題 會觀察 分析和解釋實驗產(chǎn)生的現(xiàn)象 數(shù)據(jù) 并得出合理實驗結論是獨立完成實驗的重要 組成部分 實驗結果推斷處理型實驗題是歷年高考生物的常考題型 雖然高考實驗題題型每年 都在花樣翻新 但對實驗結果的預測 分析和表達則是?？嫉?解答這類題時 應充分利用實驗條件和現(xiàn)象 動用恰當?shù)纳飳W原理進行推斷 分析 闡述 得出科學的結論 5 經(jīng)典實驗信息解讀型實驗題 生物科學的發(fā)展史是一部不斷對生命活動規(guī)律進行探索創(chuàng)新的歷史 無數(shù)的科學家進行探索留 下了大量的經(jīng)典生物學實驗 這些經(jīng)典實驗既構成了高中生物豐富的主體內(nèi)容 又為學生探索創(chuàng)新 提供了成功的思維示范 縱觀近幾年高考生物實驗題 或分析詮釋 推理預期 或驗證設計 創(chuàng)新 探索 其思想的基礎都是經(jīng)典實驗 解答這類題目既要重視對經(jīng)典實驗的深層次的挖掘?qū)W習 更要對經(jīng)典實驗進行分析 推斷 拓 展 創(chuàng)新 要充分利用試題供給的信息 按照試題的要求作出科學的判斷和表達 6 探究型實驗設計題 探究型實驗設計過程包括提出問題 作出假設 制定研究實驗方案 檢驗假設 而高考實驗設 計題要求學生完成的活動內(nèi)容的形式是多種多樣的 現(xiàn)就可能的模式進行分類闡述 1 全程探究型實驗 全程探究型實驗包括 發(fā)現(xiàn)問題和提出問題 對問題作出假設 設計實驗和執(zhí)行實驗計劃 分 析實驗資料 得出實驗結論 對實驗過程和結果進行反思 交流和評價 等 實驗設計一般按照如下 步驟進行 1 明確目的和要求 2 聯(lián)系理論原理 3 確定實驗思路 4 設計實驗步驟 5 對實 驗結果的預期進行分析討論 6 得出正確的結論 2 補充實驗的過程 高考試題要求學生獨立完成全程性探究實驗的各個方面的可能性較小 而要求學生對實驗過程 中的個別方面 也就是對實驗的某個局部進行科學的補充可能性較大 考查的內(nèi)容主要有 作出假 設 制定計劃 預測結果 分析結論和進行評價等 例如 2001 年的理科綜合能力測試 全國卷 第 25 2 題 就是要求學生在試題的提示下 對原實驗設計作出評價 然后設計出相應的補充實驗方案 解答此類題之前必須認真審題 了解探究型實驗設計的目標是什么 分析題干中提供的信息有 兩個目的 一是透過背景材料找出該實驗涉及的知識點 二是確定解決問題的目標 如 2001 年第 25 2 題的背景知識是植物生長素的理論要點 問題的目標是評價與補充設計一組驗證生長素極性運 輸?shù)膶嶒炗媱?有些題目還要求學生用已有的知識對問題做出假設 前面提到 適于考查的探究型 實驗有多項內(nèi)容 但考查中也不可能面面俱到 所以在確定問題的目標之后要把握解題的方向和關 鍵 3 實驗過程中的改錯 在高考試卷中 也常常會出現(xiàn)實驗改錯題 此類題目主要是在制定實驗方案時違背了實驗設計 原則 在實驗設計時 除了要對所設計的實驗有一個整體設想 有一條清晰的思路 注意操作的可 行性之外 還要注意遵循以下基本原則 1 科學性原則 2 單因子變量原則 3 平行重復原則 4 設立對照原則等 14 39 7 開放型實驗設計題 開放型實驗設計是一種思維開放型試題 它的解題思維方向不惟一 試題所引發(fā)的思維是一種 呈扇型發(fā)散的思維 不同學生可能會有不同的解題方案 同一位學生也可能會有若干種不同的解題 方法 這類試題有利于學生多向思維 求異思維以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng) 開放性實驗設計題可分為條 件開放型試題和結論開放型試題兩種 1 條件開放型試題 條件開放型試題的特點是題目條件不完備 答題的條件不充足 答題的原理或依據(jù)不明確 但 條條大道通羅馬 結論只有一個 2 結論開放型試題 結論開放型試題特點是試題改變了傳統(tǒng)試題的 答案惟一 的做法 變 答案惟一 為 答案 不惟一 此類試題的任何一個答案都能完成試題的指令 符合并滿足試題的全部條件和要求 8 驗證性實驗設計題 實驗設計是一種綜合能力 如對實驗原理 實驗數(shù)據(jù) 實驗現(xiàn)象和實驗結論等內(nèi)容的分析 歸 納和總結 用以考查學生的理解能力 分析能力 綜合能力 收集處理信息的能力 邏輯思維能力 語言文字表達能力等 歸結為一句話 即創(chuàng)新能力 驗證性實驗設計的基本內(nèi)容 實驗名稱 是關于一個什么內(nèi)容的實驗 實驗目的 要探究或者驗證的某一事實 實驗原理 進行實驗依據(jù)的科學道理 實驗對象 進行實驗的主要對象 實驗條件 根據(jù)實驗原理確定儀器和設備 要細心思考實驗的全過程 實驗方法與步驟 實驗采用的方法及必需 最佳 操作程序 每一步驟都必須是科學的 能及 時對儀器 步驟進行有效矯正 實驗測量與記錄 對實驗過程及結果應有科學的測量手段與準確客觀的記錄 實驗結果預測及分析 能夠預測可能出現(xiàn)的實驗結果并分析導致的原因 實驗結論 對實驗結果進行準確的描述并給出一個科學的結論 9 生物 化學實驗題 生物化學是利用化學理論和方法研究生物的一門科學 如教材中 組織中還原糖 脂肪 蛋白 質(zhì)的鑒定 比較過氧化氫酶與 Fe3 的催化效率 DNA 的粗提取與鑒定 等都屬生物化學實驗 解答生物化學實驗題除遵循生物實驗題的一般解題規(guī)律外 還要掌握構成生物體各種化合物的 化學性質(zhì)和生物功能 根據(jù)試題提供的條件及實驗原理 進行全面分析 得出試題的答案 五 實驗題解題的基本思路 1 了解題目要求 解題首先要明確題意 只有明確題意才能方向明確 少走彎路 明確題意就是要弄清是設計實 驗方案 步驟 還是分析實驗結果 2 明確實驗的目的和原理 明確實驗到底要解決什么問題 用生物學的什么原理 如 2000 年上海生物高考實驗設計題要求 鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液 其實驗目的只要求定性區(qū)別兩瓶蔗糖溶液的濃度 不要求作具體的 15 39 濃度測定 根據(jù)該題實驗器材有半透膜制成的透析袋可知 所運用的原理是根據(jù)不同濃度的蔗糖溶 液其滲透性不同 即通過半透膜的水分總是從低濃度一側(cè)向較高濃度一側(cè)滲透 再如 探索酶的活 性與溫度的關系 的實驗原理為 淀粉遇碘變藍 淀粉酶可催化淀粉水解為麥芽糖 麥芽糖遇碘不 變藍 3 確定實驗思路 即根據(jù)原理對實驗作出假設 對可能產(chǎn)生的現(xiàn)象作出預測 充分利用實驗材料確定實驗思路 1 找出自變量和因變量 以及影響本實驗的無關變量 然后構思實驗變量的控制方法和實驗 結果的獲得手段 如驗證 CO2是光合作用合成有機物的必需原料 首先明確該實驗的條件是 CO2 結果是光合作用 合成有機物 影響結果的條件變化應該是 CO2的有 無兩種情況 那么對照的設計 就應該為空白對照 影響實驗結果的無關變量有溫度 pH 實驗用植物的生長狀況 饑餓處理的環(huán) 境 吸收 CO2的氫氧化鈉的量及濃度等因素 這些無關變量中的任何一種因素的不恰當處理都會影 響實驗結果的準確性和真實性 因此實驗中必須嚴格控制無關變量 做到平衡和消除無關變量對實 驗結果的影響 常常采用對照的方法 即在無關變量相同的條件下 觀察實驗變量 實驗條件 的不 同情況對反應變量 實驗結果 的影響 2 了解實驗對象是什么 實驗所用的生物學材料 如光合作用的葉片 驗證質(zhì)壁分離所用的 成熟植物細胞 3 弄清楚實驗條件有哪些 完成這一項實驗所必需的理化條件及生物學處理方法 如光照 溫度 pH 酶 緩沖劑 離心等 4 科學設計實驗步驟 這一環(huán)節(jié)要遵循科學性原則 可操作性原則 對照設計原則 單一變量原則 使實驗有可信度 和說服力 根據(jù)實驗目的 原理和思路 設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟 要考慮題目中所 提出的材料和試劑分別起什么作用 同時 題目中給出的實驗試劑和材料一般應充分利用 除非題 目條件允許 否則不能隨意增加實驗試劑和材料 5 記錄分析實驗方法和步驟 現(xiàn)象和數(shù)據(jù) 如實記錄在實驗中觀察到的現(xiàn)象 除了用文字進行記錄外 還可以用數(shù)據(jù)或符號進行記錄 分 析應有的實驗結果 對意料之外的結果乃至失敗的情況作出恰當?shù)姆治龊屯普?6 分析得出結論 根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄數(shù)據(jù) 通過分析 計算 圖表 繪圖等方法作一個簡明的總結 7 注意事項及補救措施 實驗中若要使用有毒物質(zhì) 應怎么使用 加熱酒精應采用水浴法隔水加熱 一旦燃燒怎么辦 這 些注意事項都應該在實驗前有所準備 這些方面常常需要相關學科實驗能力的浸透 以上只是解答一般綜合實驗設計題的方法 在解 題過程中 應根據(jù)實驗設計題的具體情況和要求 作出正確的回答 六 提高生物實驗設計水平的幾點見解 1 掌握書本知識是提高能力的基礎 16 39 生物學的基本概念 原理和規(guī)律基本上是通過前人的不斷實驗總結出來的 因而深入理解與靈 活運用基礎知識是培養(yǎng)科學的思維方法 完成不同類型實驗設計的基礎 2 深刻領會教材有關實驗的本質(zhì)與特點是提高實驗設計能力的前提 首先應認真分析教材涉及的實驗 理解每個實驗的原理與目的要求 弄清材料用具的選定方法 與原則 掌握實驗方法和步驟 深入分析實驗條件 過程 現(xiàn)象或結果的科學性 準確性 嚴謹性 與可變性 這樣我們進行實驗設計就有了依據(jù)和基本框架 其次對有關章節(jié)所介紹的實驗特別是一 些經(jīng)典實驗要用心揣摩 能描述其原理 目的 方法步驟 現(xiàn)象與結果預測及結論的推導等 如 驗證酶的催化作用 半透膜與滲透作用 向光性與生長素的發(fā)現(xiàn) 噬菌體侵染細菌 孟 德爾定律 等等 3 學會對已知實驗進行變換與轉(zhuǎn)化設計是提高實驗設計能力的有效手段 求變 求異思維的發(fā)展有助于提高實驗綜合能力 一個實驗可能有多種材料用具選擇 幾種方 法步驟的設計 也可能從不同實驗現(xiàn)象與結果中得出同一個結論 更重要的是通過換位思考能提高 科學素質(zhì) 培養(yǎng)探索精神 如質(zhì)壁分離與質(zhì)壁分離復原實驗中 將蔗糖溶液加以改變會分別出現(xiàn)什 么結果 將蔗糖改為葡萄糖 KNO3或其他試劑會分別出現(xiàn)什么結果 可否用其他組織細胞替代洋蔥 表皮 又如色素提取與分離實驗可否用無水乙醇或者其他有機溶劑來溶解色素 可否用 CCl4或其他 試劑作層析液 等等 4 模擬教材經(jīng)典實驗進行重復性實驗設計 掌握實驗設計的一般規(guī)律 是提高實驗設計能力的保障 教材內(nèi)容所列舉的實驗常注重原理和 結論的提出 至于其具體的步驟和材料往往限于篇幅寫得很省略 有的干脆不寫 而這些經(jīng)典實驗 設計的原理和方法往往十分巧妙且具有嚴密的科學性 模擬教材經(jīng)典實驗進行重復性設計實驗可以 訓練學生實驗設計的認知 同時 通過經(jīng)常性的有目的的訓練 一定能逐步培養(yǎng)學生實驗設計的能 力 提高實驗設計的綜合技能 七 生物實驗設計題型題例分析 1 設計實驗步驟的解題策略與評價 根據(jù)題目給定的器材及提出的實驗目的 設計或補全實驗步驟 這類題目體現(xiàn)了高考試題理論 聯(lián)系實際的原則和學以致用的趨向 著力考查學生 根據(jù)實驗試題的要求和有關原理設計出簡單實 驗方案 的能力 以及 通過分析和綜合 比較和論證 選擇解決問題最佳方案 的能力 1 1 補充步驟型實驗設計 此類試題一般給出了實驗設計所需的材料及條件 要求學生完成實驗操作的部分步驟 并預期 結果 分析原因 例 1 已知唾液中含有淀粉酶 淀粉酶可以催化淀粉的水解 又知雞蛋被加熱到 65 后會變 熟 但不知唾液淀粉酶被加熱到 65 后是否影響其生物活性 為探究此問題 請您依據(jù)所給材料和 用品設計相應的實驗方案 并預測可能的實驗結果及可獲得的相應結論 材料用品 經(jīng)過稀釋的唾液 經(jīng)過稀釋并煮熟的淀粉糊兩份 一份保持在 37 環(huán)境中 另一份保 持在 65 環(huán)境中 碘酒 酒精燈或其他的加熱設備 試管若干 量筒 滴管 大燒杯 溫度計 實驗方案 1 17 39 2 將甲 丙試管放入 37 左右的溫水中 將乙試管放人 65 溫水中 3 支試管均保溫 5min 后 取出 3 實驗結果 實驗結論 解析 本實驗環(huán)境在 37 下 唾液淀粉酶可以催化淀粉水解為麥芽糖 目的是探究 65 溫度 是否影響唾液淀粉酶的生物活性 由步驟 2 可知 本實驗的可變因素為溫度 依據(jù)實驗設計的對照 性原則 本實驗應設空白對照和條件對照 消除無關因素對實驗結果的影響 根據(jù)實驗方案全面預 測實驗結果 答案 實驗方案 1 取甲 乙兩支試管分別作標記 甲試管注入保存在 37 溫水中的淀粉 糊 3 mL 乙試管注入保存在 65 溫水中的淀粉糊 3 mL 再向兩支試管中各注入等量的 2 mL 唾液 取丙試管注入保存在 37 溫水中的淀粉糊 3 mL 注入蒸餾水 2 mL 并振蕩