高考实验与探究能力解读及备考策略研究

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1、高考实验与探究能力解读及备考策略研究教育技术学论文高考实验与探究能力解读及备考策略研究湖北省宜昌市第一中学（443000 ）谢小兵高中生物课标倡导探究性学习和注重与现实生活的联系,学生通过实验” 培养实验操作技能和实验观察能力，接受科学探究方法的训练，培养其科学探究 能力，提高其实验创新能力。正因如此，实验考查在近几年高考中越来越受到重 视，绝大多数高考试题都与实验有关。在高中生物学习和高考实验复习中，一定 要重视实验教学和实验备考策略，体现高中生物课标的理念,才能使学生的 学习和复习有效且高效。1实验与探究能力一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

2、，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。1.1考纲解读考试大纲生物知识内容表所列举的生物实验必修内容一共有19项，见 表lo 1生物知识内容表必修1 分子与 细胞实验(1) 检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质(2) 观察DXA.RNA在细胞中的分布(3) 用显微镜观疾多种多样的细胞(4) 观察线粒体和叶绿体(5通过模拟实验探究膜的透性 观察植物细胞的质璧分离和复原(7) 探究豹响隔活性的因素(8) 叶绿体色素的提取和分离(9) 探究酵母曲的呼吸方式(10观察细胞的有丝分裂(11)模拟探究细抱表面积与体积的关系必修2 遗传与 逬化实验(12)观察细胞的减数分裂 (低温

3、诱丫染色体加倍(14)调査费见的人类遗传病必修3怪态与 环境实验(15) 探究植物生长调节剂对杆插枝条生根的作用(16) 模拟尿糖的检测(17) 探究培养液中酵母菌数ttft - J二亠化(18) 土壊中动物类群丰富度的研范(19) 探究水族箱或鱼缸中群落的演替按照教学大纲和考试大纲要求，学生应独立完成以上19项实验,在当今高考制度下,几乎所有的高中学校都很难做到这一点。介于此,在实验教学中”应 注意以下几个方面。(1 )理解实验目的：实验目的就是通过该实验要达到什么样的知识目标， 或掌握什么样的操作技能。如检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的实验 目的就是用化学试剂检测生物组织中的糖类、脂肪

4、和蛋白质。(2) 明确实验原理：实验原理就是完成实验应遵循的理论依据，包括核心 原理和检测原理。如探究酵母菌的呼吸方式的实验原理应包括以下几点: 酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,属于兼性厌氧菌；检测C02的产生： 可以用澄清的石灰水(现象为石灰水变混浊)，也可使用漠麝香草酚蓝水溶液(现 象为溶液由蓝色变绿色，最后变为黄色)；检测酒精的产生:橙色的重铅酸钾 溶液，在酸性条件下与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。其中原理就是核心原 理,如果酵母菌不是兼性厌氧菌,本实验没有意义,原理和为检测原理。（3）设计实验步骤：根据实验目的、原理，设计合理的实验装置和实验操作步骤。高中阶段的学生实验大多数为对照实

5、验,即实验中除了一个因素以夕卜, 其余因素都保持不变。在对照实验中应注意自变量、因变量和无关变量的控制， 如比较过氧化氢在不同条件下的分解实验中,氧化铁溶液和肝脏研磨液”都 属于自变量，而过氧化氢的分解速率就是因变量，实验过程中可能还存在一些可变因素,对实验结果造成影响,这些变量就是无关变量。还要注意设好实验组和对照组，上述实验设计在4只试管中进行。1号试管（什么也不加）就是对照组，2号试管（90弋水浴 3号试管（加入氧化铁溶液）和4号试管（加入肝脏研磨液）是实验组。在对照实验中，除了要观察的变量外，其他变量应当始终 保持相同且适宜z即应遵循单一变量原则。（4）预期实验结果:在未进行实验之前z

6、预测实验结果z如为验证性实验, 结果唯一；如为探究性实验,结果有多种可能。（5）记录实验现象和数据:在实验中将观察到的现象如实、准确地记录下 来。除了用文字进行记录外,还可以用数据或符号进行记录。（6）分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、推理 等处理，归纳出一般概括性结论，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总 结。1.2典型例题（2005年高考全国卷2 ）植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图 1所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。请以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证 明气孔具有开启和关闭的功能。要

7、求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。细成气孑期细咆(保卫细胞图I气孔结构示意图解析:这是一道经典的高考试题，是对实验与探究能力一的考查典范。本题以植物叶片表皮上的气孔的开闭为情景考查学生设计实验、预测实验结果和 解释结果的能力。实际上本题是必修1实验观察植物细胞的质壁分离和复原 的变式，将该实验涉及的方法和技能进行综合运用，如果学生认真掌握了相关知 识，认真完成了相关实验,掌握了实验过程中材料和用具的选择、实验步骤的设 计、临时装片的制作、实验结果的预测及分析，解答此题易如反掌。参考答案:(1)实验材料与主要用具：菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻 片、显微镜、吸水纸、滴

8、管银子等。(2 )实验步骤：取薇菜叶,用镶子剥取表 皮；在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片； 将临时装片放在显微镜载物台上,先在低倍镜下找到气孑L ,移动到视野中央, 再换高倍镜进行观察,记录观察到的气孔状态；在盖玻片的一侧滴上浓盐水, 在另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复做几次；继续观察气孔的变化， 并做记录。(3 )预测实验结果并作岀解释:在清水中气孔应开启，因为当细胞 液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启；在浓盐水 中气孔应关闭，因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩， 气孔关闭。1.3备考策略针对这一能力要求,在复

9、习备考中的有效策略就是认真完成高中实验。只有 真正做过实验，才能真正理解实验各环节的要求及操作细节。如果条件允许，在复习中，如检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质、观察植物细胞的质壁分离和复原、观察细胞的有丝分裂探究酵母菌的呼吸方式等实验最好再做一遍。要培养学生接受科学探究方法的训练，培养其科学探究能力和实验创新能 力，通过探究细胞膜的透性，模拟探究细胞表面积与体积的关系才能理解细胞为 什么不能无限长大。通过探究影响酶活性的因素、酵母菌的呼吸方式等实验，理 解对照实验、变量控制等实验方法的意义。2实验与探究能力二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;具有对一些生

10、物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验调查、假说演绎、建立模型与系统分析等方法。2丄考纲解读在考试大纲中验证性实验和探究性实验的区别见表2O喪2探究性实验与验证性实验的对比比较项目探究性实验验证性实验实验目的探究研究对象的未知属性、持性验证某一已知结以及与It他因素的关系的实验论的实验实验假设据现有的科学理论、事实对所结论已知不存在探究的对象设想出一种可能假设实验现象未知已知预期结果对应假设分开讨论与验证结果相符实验结论根据可能结果进行分析对应实验目的作 出肓定的结论科学方法的掌握是获得新知识的主要工具，有助于学生对科学知识的理解,有助于增强学生的思维能力和学习能力，有助于培养学生的科

11、学素养。特别是必 修2中重点介绍的假说演绎法（P7 ） 、“类比推理法（P28 ） 、模型建 构（P50 ） 等，一定要有针对性的训练，使学生能熟练掌握这些方法，并能运 用这些方法去解决一些实际问题。在这几年高考遗传实验题的解答分析中，如果运用假说演绎法进行分析，将 收到事半功倍的效果。如2013年新课标卷的32题的第2问要确定偶然发现的 1株白花植株,是一个新等位基因突变造成的，还是属于上述已知5个白花品系 中的一个？可采用假说演绎法来进行分析和解答，若该白花植株是新等位基因突 变造成的，则其他基因全部显性纯合，该白花植株的后代与5个白花品系杂交, 后代全部为紫花。若该白花植株是5个品系中的

12、一个，则A H基因有一对为隐 性，与5个白花品系杂交，其中会有一个组合出现子代为白花的现象。2.2典型例题（2012年课标卷）某草原上生活着鹿、兔、狼和狐等生物，雄鹿有角,雌鹿无角，通常情况下这种鹿的雌雄个体分群活动（生殖季节除外）,有人提出鹿角效应假说解释这种同性聚群现象，即群形态相同的食草动物能迷惑捕食者,降低被捕食的风险。回答下列问题:（1）该草原上的雌鹿群和雄鹿群属于（填不同或同一）种群。（2 ）草、鹿、兔、狼、狐和土壤中的微生物共同形成一个（填种群、群落或生态系统 L（3）为探究鹿角效应假说是否成立，某同学用狗（能将抛入流水池中的漂浮物叼回来1项圈和棍棒做了如下3组实验:甲组同时向流

13、水池中抛岀两个相同的项圈，乙组同时抛出两个相同的棍棒，丙组则同时抛出1个项圈和1个棍棒。记录每次抛岀后狗叼回第1个漂浮物的时间。若丙组平均时间（填大于、等于或小于）其他两组,则实验结果支持该假说。测试时间要求甲、乙、丙3组抛出项圈或棍棒的距离.（填相同或不同 X本实验中项圈或棍棒相当于草原上的。解析:本题考查学生分析、解决问题的能力和实验能力。特别是第（3 ）问应用的科学方法就是类比推理法。根据题中同性聚群信息可知，项圈和木棍 类比于草原上同性聚群的雌鹿或雄鹿;若一群形态相同的食草动物能迷惑捕食 者,降低被捕食的风险假说成立,则丙组项圈和木棍（相当于雌鹿和雄鹿混合） 被叼回第1个漂浮物的平均时

14、间应该比甲组和乙组（相当于同性聚群的雌鹿或雄 鹿）用时略少；抛出的项圈和木棍的距离在此实验中属于无关变量，所以要保持 相同。答案：同一群落小于相同雌鹿或雄鹿2.3备考策略提高验证性实验和探究性实验的能力的方法首先就是要熟练掌握实验设计 的基本方法，特别是书写实验设计步骤,般实验步骤的书写应该有这样3步。（1）材料处理分组编号：选取题干提供的实验材料用具，组装实验设备, 平均分组，并作好编号。常用语言：选择长势相同、大小相似的同种植物随机 等量分组，分别编号为A、B、C等；选择年龄、体重（性别）、健康状况相同的 某种动物随机等量分组,分别编号为1、2、3等。（2 ）对照处理：要注意能体现单一变量

15、的词语的准确使用，例如等量、”相同、适宜。（3）在相同且适宜的条件下处理一段时间，观察实验结果：收集记录实验数据；观察描述实验现象。高考中许多实验试题的素材通常都来自教材,在教学和复习中,定要重视 教材,挖掘教材实验素材。课标教材中的一些新栏目，如技能训练、资料 分析、与生活的联系等都是实验素材。3实验与探究能力三能对一些简单的实验方案做岀恰当的评价和修订。3丄考纲解读2007年以前高考理综生物一个实验题的答案书写量有300字左右。现在高 考关于实验的考查发生了很大的变化,重点考查对实验方案做岀恰当的评价和修 订，而很少要求学生进行完整的实验设计。具体考查两类题型：一类题型是根 据实验原理和所要验证的生物学事实，完善实验步骤并预测实验结果。这类试题 的解决方法：需要学生阅读材料，弄清问题的来龙去脉，再通过分析、推理 善实验设计方案，确走实验的操作步骤,实验设计的逻辑严密性，主要体现在实 验对照的设计。对照常用