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1、第5讲科学探究的思想科学探究思想在生物学科中的应用充分体现了“掌握相关操作技能，验证简单生物学事实，对生物学问题进行初步探究，并对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改”的考纲能力要求。科学探究在本质上是科学家用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式，追求知识的确凿性，用实验证据来证明。与其他形式的思维相比，科学思维具有广阔性、深刻性、独立性和敏捷性等特点；科学探究也是一种过程，有一定的活动程序或阶段，从发现问题到解决问题，一般过程包括提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验、分析实验结果，若支持假设则建立某一理论，若否定假设则改进实验设计再实验或重新假设(可简单地用下图表示)；在探究活动中
2、除了遵循一定的步骤外，还要采用一系列的科学方法。虽然新课程倡导探究性学习理念，但高考试题要求学生独立完成全程性探究实验的各个方面的可能性较小，而要求学生对探究过程中的个别方面，也就是对某个局部进行科学的补充可能性较大。命题视角1补充完善类实验一般给出了具体的材料及条件，要求对已有的实验设计进行补充和完善。常让考生补充实验假设、实验原理、实验思路、实验步骤、预期实验结果或结论。典例剖析研究表明，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进细胞中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素对细胞伸长的促进作用。现以黄花豌豆幼苗切段为实验材料，请设计实验验证乙烯对生长素促
3、进细胞伸长的抑制作用。实验工具及材料：黄花豌豆幼苗若干、剪刀、刻度尺、培养皿、烧杯、培养液、五种一定浓度梯度的生长素溶液(其中含最适浓度)、一定浓度梯度的乙烯、清水、滤纸等。实验步骤：取生长状况相同的豌豆幼苗，_；取标号为A、B、C、D、E的五只培养皿，分别加入相同的培养液和不同浓度的生长素溶液，将五组豌豆茎切段放入培养皿内，置于相同条件下培养；_；再取生长状况相同的豌豆幼苗，从豌豆幼苗的同一部位切取等长的茎段若干段，平均分成五组； / 取标号为a、b、c、d、e的五只培养皿，分别加入_，将豌豆茎切段分组放入培养皿内，将各组装置分别置于_环境中，并在与步骤相同的条件下培养；3天后，测量茎切段长
4、度，计算每组茎切段长度的平均值。实验结果：将实验结果绘制成下图所示曲线。解析第一个空的填写受众多条件限制：题目要求以“黄花豌豆幼苗切段”为实验材料，因此必须对所提供的生长状况相同的黄花豌豆幼苗进行切段处理。为了排除无关变量对实验结果的影响，切取的部位、长度都要相同。由于步骤中提到“将五组豌豆茎切段放入培养皿内”，说明分组必须在第一步完成，分组时要遵循实验的等量原则。总体来看前两步，取材分组施加实验条件，并培养，因此可以推断步骤应该为观察记录，再结合最下面的题图可知，步骤应该是“3天后，测量茎切段长度”，由于每组有多段茎切段，因此应取其平均值，或者说步骤的处理也是一种“暗示”。在确定出生长素溶液
5、的最适浓度后，再“验证乙烯对生长素促进细胞伸长的抑制作用”，因此，五只培养皿中应先加入相同的培养液和最适浓度的生长素溶液，使茎切段处于最适生长状态，然后再添加不同浓度的乙烯，观察其对生长素促进细胞伸长的抑制作用。答案从豌豆幼苗的同一部位切取等长的茎段若干段，平均分成五组3天后，测量茎切段长度，计算每组茎切段长度的平均值，对所得数据进行统计分析，找出最适生长素浓度相同的培养液和最适浓度的生长素溶液不同浓度的乙烯备考指导解答此类题时要紧扣题意，仔细结合上下文进行补充。其突破方法是：(1)补充实验原理类：需要深入分析题目中与实验原理有关的内容，如对照组实验、重要实验步骤、重要实验装置、完善实验装置、
6、完善实验所用的实验方法等，在此基础上，联系教材中相关联的原理、知识点进行知识迁移，归纳其原理。解决这类问题的关键是看我们能否对教材中基础实验的原理深刻理解，能否对其融会贯通，举一反三，是否学会了类比迁移。(2)补充实验步骤类：需根据实验目的确定实验变量，审读所提供的信息中是否准确控制了实验变量，是否遵循对照原则、单一变量原则等。对此类问题的考查，主要是看考生是否知道实验变量的控制及实验原则的遵循。(3)预测实验结果类：需认真分析实验目的和相关知识，确定自变量对因变量的影响。一定要辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各
7、种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。无论是哪种情况，文字描述应力求简练、准确、科学。思想体验1植物的根具有向重力生长的特性，下列是研究根向重力生长机理的两个实验。实验一：将空白琼脂和含EDTA的琼脂做成帽状，分别套在甲、乙两组玉米胚根的根冠外(示意图如下)。(提示：EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca2。)将胚根水平放置培养一定时间后，观察到甲组胚根向重力(下)生长，乙组胚根水平生长。据上述实验结果，得出实验结论：_。实验二：水平放置的胚根弯曲向下生长，与根冠近地侧的Ca2浓度明显高于远地侧有关。研究表明，根总是朝着Ca2浓度高的方向弯曲生长。为验证这一结论，有人设计了下列实验方案。请
8、根据提供的实验材料和用具，写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，并回答问题：(1)实验材料和用具：胚根等长的萌发玉米种子，含EDTA的琼脂帽，含Ca2的琼脂块，空白琼脂块，培养皿等。(2)实验步骤：第一步：取若干个培养皿，在每个培养皿中放置适量的萌发玉米种子，按实验一中乙组的方法处理胚根一定时间后，移去根冠外的琼脂帽。第二步：_。第三步：_。第四步：_。(3)实验结果：_。(4)科学家进一步证实，根冠中生长素的分布受Ca2浓度影响，当胚根水平放置时，重力诱导Ca2向根冠下侧移动，导致近地侧的生长素浓度比远地侧高。请分析胚根的生长素分布与向重力生长的关系：_。答案实验一：胚根向重力(下)生长与(
9、根冠部位的)Ca2有关实验二：(2)第二步：将培养皿均分为两组，编号为A、B第三步：在A组的胚根上方放一个空白琼脂块，在B组的胚根上方放一个含Ca2的琼脂块(如图)第四步：将胚根水平放置培养一定时间后，观察胚根的生长方向(3)实验结果：A组胚根水平生长，B组胚根弯曲向上生长(4)生长素对根生长的作用具有两重性，低浓度生长素促进生长，高浓度则抑制生长。对根来说，生长素的最适浓度较低，近地侧的生长素浓度较高，生长慢；远地侧的生长素浓度较低，生长快。因而，胚根弯曲向下生长解析在解答实验一时，要准确提取题干中的有效信息，即EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca2，答题可就情境作答，答案便一目了然。实验
10、二在设计实验步骤时不能把琼脂块放在胚根的下面，因为对最终的实验结果(B组胚根向下生长)进行解释时，无法区别胚根向下生长是因为受Ca2的影响还是受重力的影响。对实验结果的预测，要把握验证性实验的特点，即实验结果不具有开放性，并且和实验目的的形成呼应。命题视角2实验评价与修订此类试题主要依据已知的实验目的、原理、材料用具评价修订实验方案。要求学生依据所掌握的生物学知识，分析评价已知方案的优缺点，并说明原因或进一步修订原方案。典例剖析小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案：实验假设：下丘脑是调节体温的中枢。材料用具：略。实验步骤：取两只健康状况良好且相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙。用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不做处理作为对照，并分别测量初始体温。把甲鼠置于0 环境中，把乙鼠置于25 环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24 h，每隔4 h分别测量一次体温，并做好记录。预期结果与结论：甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，说明下丘脑是调节体温的中枢。(1)该兴趣小组设计的实验方案有哪些不妥之处？请提出相应的改进意见：_；_；_
