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1、学科: 生物 年级：高三版本：冲刺版 期数：2342本周教学内容：专题十二 生物实验【知识联系框架】 【重点知识联系与剖析】 生物学是一门以实验为基础的学科，生物学的基础理论都是建立在实验基础上发展起来的。对实验的重视和复习是高考复习的重要一环。从对近几年上海、广东的高考生物试卷和全国的理科综合试卷分析中发现：有关实验能力的试题，从所占的比例来看有逐渐增加的趋势；从题目设计的认知层次来看有逐渐提高的趋势；从覆盖的知识范围来分析，有涉及高中课本内的知识，也有不涉及高中所学的内容，所要验证的生物学事实是由题目提供的；从知识内容分析，试题涉及生物学基本原理、概念、解剖和生理知识。实验目的、材料的使用
2、。实验操作、方法步骤、对实验现象的分析、实验设计和结果预测等多个方面。 一、按照认知层次设计实验试题从设计实验试题的认知层次分析，一般分为3个层次：识记、理解和综合运用。 1识记层次的实验试题 一般都是以高中生物教材上的内容作为命题的基本素材，不要求考生有一个复杂的推理过程，只要求学生能在问题情境中识别它们即可。 如：(1995年上海高考试题)通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次为（A）A胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素C叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素D叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素这道题只要求学生对已做过
3、的实验结果进行回忆，即能找到正确的答案。 2理解层次的实验试题 一般要求学生根据实验的基本原理，进行科学的推理，才能导出正确的实验步骤或实验结果。 如：(1995年上海高考试题)将制作的装片在显微镜下观察时，发现细胞的透明度较大，为便于观察，应采取下列何种措施（A） A用平面反光镜，缩小光圈B用平面反光镜，放大光圈 C用凹面反光镜，缩小光圈D用凹面反光镜，放大光圈这道题目要求学生用显微镜的工作原理和显微镜的使用过程来综合分析，细胞的透明度太大，说明光线太强。学生能理解到这一点，就不难找到正确答案。 3综合运用层次的实验题 这类题目难度一般较大。要求学生根据实验原理和实验目的，设计实验步骤，或根
4、据实验原理设计实验步骤、预测实验结果，或对实验结果提出合理的解释等，这类题目不仅仅考查学生对生物学知识掌握和理解的程度，对学生的文字表达能力也有较高的要求。 如：(1999年广东高考试题)为验证pH值对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：(1)操作步骤： 在15号试管中分别加入05的淀粉液2mL。 加完淀粉液后，向各试管中加入相应的缓冲液300mL，使各试管中反应液的pH值依次稳定在500620680.740800。 分别向15号试管中加入05唾液1mL，然后进行37恒温水浴。 反应过程中，每隔1min从第3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘
5、液显色并比色，记录结果。(2)结果见表12-1。 请回答：(1)实验过程为什么要选择37恒温？(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明什么？(3)如果反应速度过快，应当对唾液做怎样的调整？(4)该实验得出的结论是什么？答案 (1)在该实验中，只有在恒温的条件下，才能排除温度因素对结果的干扰；37是唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度 (2)淀粉已完全水解 (3)提高唾液的稀释倍数 (4)唾液淀粉酶的最适pH值是68，高于或低于此pH值时，酶的活性逐渐降低 二、按照实验过程来设计的实验试题按照实验过程来设计的实验试题，从认知层次的角度分析，一般都属于较高的认知层次。要求学生根据已学过的生物学知识，对实验
6、的基本原理、实验目的、实验步骤等有较为深刻的理解；要求学生能够从新的题目情境中收集处理信息，通过推理、想象，最后用恰当的文字、图或表的形式予以正确表达。在生物复习的过程中，教师如何帮助学生收集信息、处理信息、迁移知识是提高学生解实验题能力的关键。 1根据实验结果提出合理解释 设计这类题目的：理论知识一般是以高中生物教材上的有关理论为知识背景，但实验的材料、实验的方法和步骤往往是书本外的，题目的情境设置很新颖。但只要撩开新情境的面纱，抓住实验的基本原理和实验结果，结合所学的理论知识，就不难得出正确的答案。如：在淀粉块上的5个圆点位置，分别用不同的方法处理如图12-1所示：将该实验装置放入37恒温
7、箱中，保温处理24小时后，用碘液冲浸淀粉一琼脂小块，其结果记录于表12-2。图12-1表12-2 实验结果记录淀粉圆点实验处理方法磺液处理后的颜色反应A新鲜唾液与盐酸混合蓝黑色B经过煮沸的新鲜唾液蓝黑色C只有新鲜唾液红棕色D接种面包霉红棕色E只有2%蔗糖酶液？ 请你仔细分析后回答下列问题：(1)你对圆点A和B的颜色变化的解释是_。(2)圆点D的颜色变化与圆点C一致，你的解释是_。(3)你认为圆点E应呈现_色，其理由是蔗糖酶_。(4)上述实验装置要放入37恒温箱中进行保温处理，你提出两个理由加以解释：_；_。答案 (1)强酸和强碱使唾液淀粉酶失活 (2)面包霉分泌淀粉酶 (3)蓝色 不能催化淀粉
8、水解 (4)利于面包霉生长 提高酶的活性 2根据实验结果确定实验控制的条件 设计这类题，一般是以影响某种生理过程的因素或生物体内的各种生物化学反应的原料或产物作为知识背景，重点考查学生对已学过的知识理解和掌握的程度。 如：在研究光合作用的光反应和暗反应的过程中，当控制了某种条件后，发现叶肉细胞中的五碳化合物的含量突然上升，试问：控制的条件是（C） A突然停止光照B突然降低温度 C突然停止CO2的供应D突然升高或降低pH值 3根据实验原理和实验过程，预测实验结果这类题目，一般都是以已学过的知识背景作为设计题目的根据，重点考查学生综合运用和知识迁移的能力。如：在表12-3所列内容的实验中，试管内容
9、物变成蓝色的是（D）表12-3实验内容试管号试管内容物条件检验12mL浆糊+2ml纯唾液3710min3滴碘液22mL浆糊+2ml清水3710min3滴碘液32mL浆糊+2ml稀释10倍唾液3710min3滴碘液42mL浆糊+2ml纯唾液9510min3滴碘液52mL浆糊+2ml纯唾液+2滴浓HCl3710min3滴碘液A.1、2、3B2、3、4C3、4、5D2、4、5 4，根据实验原理和所要验证的生物学事实，设计实验步骤和预测实验结果 设计为这类题目的知识背景，可以是来源于高中生物教材上的内容，也可以是书本外的知识，要验证的生物学事实是由题目提供的材料告知的。需要学生阅读材料，弄清问题的来龙
10、去脉，再通过分析、推理，设计出严密的实验方案，确定实验的操作步骤。实验设计的逻辑严密性主要体现在对实验对照的设计。对照常用的方法有： 空白对照：不给对照组任何处理因素。 条件对照：虽然给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素。 自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行。 相互对照：不单设对照组，而是几个实验组相互对照。 在实验中要注意“变量”的控制，一般只有确认一个变量，即对实验结果有影响的变量。其余的因素都控制使其不变而成为常量。 如：2001年全国高考理科综合试题有人设计了下列实验，试图证明“生长素阿(IAA)在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输
11、，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。 一、材料 用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等。 二、方法、步骤与结果：（一）制备琼脂块(如图12-2所示)图12-2（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面放合IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。(如图12-3所示)图12-3（三）取步骤（二）下面琼脂块a的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧。(如图12-4所示)图12-4 三、结论：以上实验证明了“生长素(IAA)在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。 我们认为，仅用该实验步骤（一）、（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相
12、应的实验方法、步骤和结果。 分析 实验设计中的不严密之处是没有设对照实验。本实验的目的是验证植物对生长素的运输具有极性运输的特点，即只能从形态学的上端运输到形态学的下端，不能倒转过来运输。题中已给予的实验是证明生长素能够从形态学的上端运输到形态学的下端。但不能说明生长素不能从形态学的下端运输到形态学的上端。所以要设一个对照实验，证明生长素不能从形态学的下端运输到形态学的上端。对照实验的设计是在题中提供的实验基础上，将胚芽鞘中间段的上下端颠倒即可，然后观察其实验结果。预测的结果应是胚芽鞘不弯曲。答案 补充方法、步骤与结果（一）:另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块
13、。（如图12-5所示）图12-5补充方法、步骤与结果（二）:取补充步骤（一）下面琼脂块b的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧。（如图12-6所示）图12-6 注：考生只用文字或图示答题均给满分三、生物实验对象的结构层次和知识范围表12-4 生物学实验对象的结构层次和知识范围结构层次实验对象的知识范围备注离子、分子水平的实验有机物的鉴定叶绿体中色素的提取和分离DNA分子的粗提取及其鉴定酶的特性及其影响因素生长素的生理功能动物激素的生理功能可溶性还原、脂肪蛋白质的鉴定温度、PH值对酶催化能力的影响等生长素及其类似物对植物生长发育的影响动物激素对小动物生长发育的影响亚细胞、细胞水平的实验洋葱根尖细胞有丝分裂
14、的观察植物细胞的质壁分离和质壁分离复原利用同位素示综法研究细胞器的功能个体水平的实验植物向性运动现象的实验设计和观察各种非生物因素对小动物行为的影响适应及适应相对性的实验验证主要是植物的向光性实验通过非生物因素对小动物行为的影响研究一些小动物的生态环境实验验证保护色、警戒色和拟态的适应意义种群水平的实验种群密度的取样调查非生物因素影响对种群密度的影响环境污染对种群密度的影响生态系统水平的实验设计制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性研究环境污染对生态系统中生物的影响 【经典例题解析】例题1 在许多生物实验中都需要活的细胞作实验材料，否则得不到预期的效果，下列处于活状态的细胞有（ ） 浸在30的蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞 放在10的HCl溶液中，浸泡1015分钟的洋葱根尖生长点细胞 放在01的盐水中的人的红细胞 洋
