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1、高中生物实验专题,平陆中学 马晓燕,2013年高考对本专题的考查情况：,实验试题所占分值较高，而且几乎每套理综卷都有涉及，选择题非选择题都存在，对教材基础实验的考查力度增大，有些考点考查频率相对较高，如检测组织中还原糖、脂肪、蛋白质的实验，色素的提取和分离实验，观察植物的有丝分裂实验等，实验设计题的考查力度更大，此类型题涵盖了教材实验并在教材实验基础上进行了延伸，既对教材实验知识进行了链接，同时又考查了考生的实验思维和实验能力。,专题目标：,了解高考对生物实验的要求。 知道高中生物实验的类型和在教材中的分布。 清楚高考对生物实验的主要考查形式。 掌握实验设计的方法和一般步骤。,一、高考对实验与
2、探究能力的要求：,（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。 （2）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解释、分析和处理。 （3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。 （4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。,二、高中生物实验,考纲要求掌握19个实验，其中必修一11个，必修二3个，必修三5个。可以分为六大类：显微观察类、鉴定类、探究类、验证类、模拟类、调查类。具体如下：,1、显微镜观
3、察类,观察DNA、RNA在细胞中的分布（必修一） 用显微镜观察多种多样的细胞（必修一） 观察线粒体和叶绿体（必修一） 观察植物细胞的质壁壁分离和复原（必修一） 观察细胞的有丝分裂（必修一） 观察细胞的减数分裂 （必修二）,2、鉴定类实验,检测生物组织中还原糖、淀粉、脂肪、和蛋 白质 （必修一）,3、探究性实验,探究影响酶活性的因素（必修一） 探究酵母菌的呼吸方式（必修一） 低温诱导染色体加倍（必修二） 探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用（必修三） 探究培养液中酵母菌数量的动态变化（必修三） 探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替（必修三）,4、验证类实验,叶绿体色素的提取和分离（必修一）,5、模
4、拟类实验,通过模拟实验探究膜的透性（必修一） 模拟探究细胞表面积与体积的关系（必修一） 模拟尿糖的检测,6、调查类实验,调查常见的人类遗传病（必修二） 土壤中动物类群丰富度的研究 （必修三）,三、主要考查的形式,1、对课本实验的综合考查 要求：教材实验的再现，包括理解实验目的、 原理、方法和操作 步骤，并能将这些实验 涉及的方法和技能进行综合运用。,【典例1】(2012天津高考)下列实验操作能达到预期结果的是() A.在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中,统计每一时期细胞数占计数细胞总数的比例,能比较细胞周期各时期的时间长短 B.在“探究细胞大小与物质运输的关系”实验中,计算紫红色区域的
5、体积与整个琼脂块的体积之比,能反映NaOH进入琼脂块的速率 C.在“探究培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中,培养基内共三次取样测定密度,即可准确绘制酵母菌种群增长曲线 D.在“探究-萘乙酸促进插条生根的最适浓度”实验中,用高浓度的-萘乙酸溶液浸泡插条基部一天后,观察生根情况以确定最适浓度,【解析】选A。某一时期细胞数占计数细胞总数的比例=该时期的时间占一个细胞周期时间的比例,故可统计每一时期细胞数占计数细胞总数的比例,能比较细胞周期各时期的时间长短;NaOH进入琼脂块的速率是一定的,与紫红色区域的体积/整个琼脂块的体积没有关系;要准确绘制出酵母菌种群增长曲线,应在培养期的不同时间点内多次取样
6、,并且每个时间点取样要取多次,以求平均值;应用不同浓度梯度的-萘乙酸溶液浸泡插条基部几个小时至一天,观察生根情况来确定最适浓度。,2、对实验的分析、评价和修订 要求： 能对一些简单的实验方案做出恰当的 评价和修订。 试题中既有合理成分，又有不合理成分，干扰因素较多，要求在吸取原有设计的合理成分的基础上，提出自己的实验设计思路。这表面上是考查对实验设计的分析与评价能力，实质上是全面检测设计生物学实验方案的能力。,【典例2】为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”,某同学制订下列方案： a.取两个玻璃缸分别编号为1号、2号; b.在两个玻璃缸中,分别加入等量(且适量)的水和新鲜水草,然
7、后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状况不同的蝌蚪; c.向1号缸投放含甲状腺制剂的饲料,2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料;,d.每天分别向两缸中投放一些饲料; e.每隔一段时间观察一次,观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中,再将培养皿放在坐标纸上(1 mm1 mm),观察并且测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况,尾的变化等)。,上述实验设计方案中,有一些明显的设计缺陷或不足,请你修改并完善该设计方案。 (1)该设计方案的明显缺陷是_, 因此,a过程应该为_; c过程应该为_。 (2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处,b过程的不妥之处应该改为_; d过程的不妥之处应该改_。,【解析】本题考查了
8、甲状腺激素和甲状腺抑制剂的生理作用。应设两组对照实验,一组为条件对照,在饲料中加入甲状腺抑制剂。一组为空白对照,只加入普通饲料。通过对照组和实验组实验结果比较,才能充分说明实验组中所施加的因素甲状腺激素的生理作用,否则只用条件对照无法说明问题。实验设计应遵循单一变量的原则,对实验条件要严格控制,如蝌蚪的大小、投放饲料和药剂的量,否则实验不易成功。,答案： (1)缺少空白对照在a过程再加1个玻璃缸编为3号(或：取三个玻璃缸分别编号为1号、2号、3号)在3号缸内,投放和1号、2号缸数目大小相同的蝌蚪、普通的饲料,不加任何药剂 (2)“发育状况不同的蝌蚪”应改为“同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪”“一
9、些饲料”应改为“等量饲料”,3、对已有实验进行补充和完善,要求： 此类试题与完整的实验设计的不同之处 在于：给出了实验方案的部分内容，要求 考生在已有方案的基础上，补充完善实验操 作的部分步骤、预期结果、结论或原因分析。,【典例3】 根据提供的实验材料设计并完成pH对酶活性影响的实验。材料用具：试管、量筒、烧杯、酒精灯、温度计、滴管、试管架、三脚架、石棉网、pH试纸、火柴。新鲜唾液、质量分数为3%的可溶性淀粉溶液、质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的NaOH溶液、清水、碘液。用正确方法完成实验中的一些步骤：(1)第一步：实验至少要取_支洁净的试管，编号后分别注入1mL新鲜唾液。(2)第二步：
10、_。(3)第三步：分别向试管中注入2mL淀粉溶液，振荡后将试管下部浸入装有_的烧杯中，这样处理的原因是_。(4)第四步：10min后_。(5)实验结果与分析：_。,答案 ：(1)三(2)分别向1、2、3号试管中注入1mL盐酸溶液、1mLNaOH溶液、1mL清水(3)37温水 满足酶的催化作用需要适宜的温度(4)取出试管，分别滴入1滴碘液并摇匀(5)1、2号试管变蓝，淀粉未被分解，因为过酸、过碱的环境都会影响唾液淀粉酶的活性，3号试管不变蓝，淀粉已被分解。在最适宜的pH下，酶活性最高，pH偏高或偏低，酶活性会明显下降。,4、实验设计与分析 探究性实验 验证性性实验 二者的区别： 探究性实验： 实
11、验现象或结果是未知的或者不确定的，应对应假设分类讨论，结论往往有多个。 验证性实验： 要求验证前人的科学研究过程和结论，而这种结论是既成的事实，具有明确的结果，结论往往只有一个。,实验中的变量： 自变量指实验中由实验者所操纵、需测定的影响因素或条件。 因变量指实验中由于自变量的改变而引起的变化和结果。二者之间是前因后果的关系。 无关变量是指实验中除自变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。 由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。因此实验中无关变量必须保持相同且适宜。,实验设计过程中需要遵循的原则： 1、科学性原则 是指在设计实验时必须有充分的科学根据
12、。实验的原理、材料的选择、方法步骤、结果、结论都要科学 2、对照性原则 是实验设计的最基本的原则。 （1）空白对照 对照组不加任何处理因素。如研究甲状腺激素对蝌蚪个体发育的影响时，实验组的饲料添加甲状腺素，对照组的饲料不添加任何制剂。,（2）条件对照 给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如验证甲状腺激素的生理作用的实验设计中实验组饲喂甲状腺激素；对照组饲喂等量甲状腺激素抑制剂 （3）自身对照 对照组与实验组都在同一研究对象上进行。如观察一条雄性鲫鱼对注射雄性激素前、后的活动变化情况；德国科学家萨克斯证明光合作用需要光的实验中，对实验组给以光照、对照组进行遮光都是在同一叶片进行。,（4）相
13、互对照 不独立设立对照组，而是几个实验组之间相互对照。如比较过氧化氢酶和氯化铁对催化过氧化氢水解反应的催化活性。 （5）标准对照 不设立对照组，实验结果与标准值或正常值对比。如测试人体摄入500克葡萄糖80分钟后血糖浓度是否正常。,3、单一变量原则 在一组实验中实验组和对照组之间只能有一个反应变量（自变量），也就是说只有一个不相同，其他的都相同。变量唯一才能正确地找出实验组和对照组的差别，从而证明自变量的作用。如在验证唾液淀粉酶具有专一性的时候，对照组和实验组的温度、PH值、所采用的试管大小、试剂多少、反应条件、溶液量等均要一致，只有一个变量，即实验组为淀粉溶液，对照组为蔗糖溶液,4、等量性原
14、则 实验组和对照组除自变量不同外，其他无关变量要全部相同且适宜，以消除无关变量对实验结果的影响。如探究PH值对酶活性的影响时，实验变量是PH值，除PH值不同外，其他无关变量（如温度、试管大小、添加的溶液量、试剂多少、实验时间等）在实验组和对照组中要完全相同、等量。,5、可操作性原则 指设计生物学实验时要尽量做到实验材料容易获得，实验装置比较简单，实验药品比较便宜，实验步骤比较少，实验时间比较短，实验效果比较明显，而且在常态下可操作，具有可行性。 6、重复性原则 是保证实验结果可靠性的重要措施。也就是要增加实验的次数，才能判断结果的可靠性。,7、随机性原则 指实验样本的抽取是在实验对象的总体中随
15、机抽取的，它们的机会是均等的。而不要给实验增加特殊性。 8、严整性原则 要使实验设计完整、无漏洞，必须要注意实验设计中的严整性。 在上面的几个原则中，经常考查的是对照原则、单一变量原则和等量原则 。,实验设计方案： (1)实验题目：即实验的目的。一般书写格式： 探究、验证。 例如：探究不同温度对酶活性的影响 (2)实验原理：即进行实验的理论依据。 一般书写格式：假设（未被证实的结论）+假设与结果的联系+结果（预期结果） 例如：不同的温度会影响酶的活性。在一定的范围内，酶的活性随温度的升高而增大，但超过最适温度后，酶的活性会随温度的升高而减小。 (3) 实验材料：取材是实验成败的关键因素之一，一定要按科学的要求选好实验对象。 一般遵循的以下几点：材料易得；便于操作；效果显著；经济节省。,.（4）实验步骤 常用“四步法”： 第一步：取材、分组、编号。 选择实验材料时要注意应用一些表示等量的描述性语言，如：“生长一致的”，“年龄相同的，体重一致的”等等；分组要注意是“随机平均”，分成多少组要视题目中所给的信息而定，（一般情况分两组）；编号最好用A、B、C或甲、乙、丙，而不用1、2、3 ，避免与实验步骤相混淆。 第二步：实验处理。 遵循单一变量原则、等量原则和对
