高考理综生物学实验复习应该注意的几个问题(Ⅱ)

编辑: 逍遥路 关键词: 高中生物 来源: 高中学习网


高考理综生物学实验的复习中,通过教科书中17个实验的系统复习,不仅要做到以实验流程图为主线,① 突出实验原理的理解和应用;② 熟悉实验要用到的器材的选择、作用和使用方法;③ 明确实验设计的基本思路和实验步骤的程序;④ 清楚实验数据的测量、数据的处理方法;⑤ 强化对实验现象的观察分析、实验结论的归纳总结等以外,还要求考生:对教科书中的实验原理、实验方法以及实验技术,能够做到“移花接木”和迁移运用,也就是说要学会进行简单的实验方案的设计与评价。 

 

2.实验方案的设计与评价 

 

实验方案的设计着重考查考生:确定实验原理,选择实验器材,安排实验步骤,设计实验数据的处理方法和分析实验现象,得出正确的实验结论,以及对提供的一些实验方案进行补充、完善和评价等。 

 

在实验方案的设计与评价中,必须高度关注以下几个方面: 

 

2.1 实验必须遵循的三大基本原则: 

 

(1)设置对照原则:在实验设计中,为排除无关条件的干扰,常常要设立对照实验。通过干预或控制研究对象,以消除或减少实验误差,鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。常见对照方法主要有:   

 

① 空白对照  不给对照组任何处理因素。如:在研究甲状腺激素促进蝌蚪发育实验中,先取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只,分为两组放入容积相同的两个玻璃缸,加入等量的自然水和蝌蚪饲料;一组加入甲状腺激素,另一组不加任何药品,就是空白对照。 

 

② 条件对照  给对照组施以部分实验因素,但不是所要研究的实验因素。如:在上述空白对照的举例中,如果取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只,分为三组(编号甲、乙、丙)放入容积相同的三个玻璃缸,加入等量的自然清水和蝌蚪饲料;甲组加入甲状腺激素,乙组加入甲硫咪唑(甲状腺抑制剂),是条件对照,丙组不加任何药品,是空白对照。 

 

③相互对照  不单设对照组,而是几个实验组相互对照。例如:验证植物根对矿质离子有选择吸收的特性,可把蕃茄和水稻分别培养在成分相同的培养液中,过一段时间后,测定培养液中各种矿质元素离子浓度的变化,就会发现蕃茄吸收Ca多,吸收Si少;而水稻吸收Si多,吸收Ca少。以上就是两个实验组的相互对照。 

 

④自身对照  对照和实验都在同一研究对象上进行。如:要研究植物根具有向重力性,茎具有背重力性,可把某一植株横放于培养基上,让其自然生长,经过一段时间后,便可观察到根向重力生长,茎背重力生长。这里,对照和实验都在同一个体上进行,属于自身对照。 

 

(2)单一变量原则:控制其它因素不变,只改变其中一个因素,观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活性的影响时,只能改变反应的温度,其它如pH、酶浓度等因素就要完全相同且适宜。 

 

(3)平行重复原则:对所做的实验在同样条件下,进行足够次数的重复,不能只进行1-2次便轻易得出结论。需要选择的实验材料的样本数(如植株的数目、种子的粒数、实验动物的个体数等)不能太少,否则实验的结果不足以反映出生物学现象的本来面目。任何一项生物学实验,要有科学性,都必须能够重复,都必须经得起重复。 

 

此外,还应注意科学性原则(指在设计实验时,必须要有充分的科学依据,也就是要以前人的实验为基础,而不是凭空设想,主观臆造)、简便经济原则(如,装置简单、实验步骤较少、使用材料用具少、实验时间较短等),等等。 

 

2.2 探究性实验和验证性实验的比较 

 

 

探究性实验

验证性实验

实验目的

探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系

验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系

实验假设

假设一般采用“如果A,则B” 的形式表述,是根据现有的科学理论、事实.对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的解释   

因结论是己知的,因此不存在假设问题

实验原理

因探究内容而异

因验证内容而异

实验过程

应有的实验步骤实际上并未完成,因探究内容而异 

实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的,因验证内容而异

实验现象

未知,可以不描述

已知,应准确描述

实验结果的预测

一般需讨论“如果出现结果①会怎样,如果出现结果②或③又会怎样” 。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题.此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。

实验现象是确定的,要么是,要么不是。

实验结论

可根据可能出现的结果,做出不同的推论。即,结论是不惟一的。

根据实验结果做出肯定或否定的结论。即,结论是惟一的。

   

探究性实验的例题:现有一植物的种子,已知它的萌发受水分、温度和氧气的影响,但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子的萌发的影响,请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤,预测可能的实验结果,并分别得出相应的结论。

 

(1)材料和用品:数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。

 

(2)方法步骤:

 

①                                                        ;

 

②                                                         。

 

(3)可能的实验结果及相应的结论:

 

①                                                             ;

 

②                                                              ;

 

③                                                              。

 

解析:这是在高考试题中较早出现的具有探究性的实验方案设计。探究性实验是对某个生物学问题或实验结论不知道或不清楚,需要通过一定的实验方法,对可能出现的多个预期结果进行实验探究,从而得出实验结论。主要考查考生的实验设计、分析和评价的能力。其基本内容一般包括:明确实验目的、要求、条件;确定实验原理、研究对象、实验设计思路;设计实验操作步骤,以及对实验结果的多向预测和解释等。

 

参考答案:(1)①向培养皿中倒入适量的水,将等量的种子分别放入两组培养皿中 

 

②将一组置于有光照的环境中,另一组置于黑暗环境中,在培养过程中,使两组培养皿所处温度、水分、空气状况适宜且相同

 

(3)①有光组萌发,无光组也萌发(或发芽率差异不显著),该种植物的种子的萌发不受光的影响;②有光组萌发,无光组不萌发(或有光组发芽率高于无光组,差异显著),光是该种植物种子萌发的必要条件之一; ③有光组不萌发,无光组萌发(或无光组发芽率高于有光组,差异显著),光抑制该种植物种子的萌发。 

 

验证性实验的例题:血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用,缺乏则血液不能凝固,草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应,形成草酸钙沉淀,起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具,简要写出第二步以后的实验步骤和实验结果,验证钙离子在血液凝固中的作用,并回答问题。  

 

 一、实验材料和用具:(1)家兔   (2)生理盐水   (3)酒精棉   (4)适宜浓度的草酸钾溶液   (5)适宜浓度的氯化钙溶液  (6)试管、注射器(针管、针头)   

 

二、实验步骤和实验结果   

 

第一步:在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水(见图) 

 

第二步:                                       

 

第三步:                                       

 

第四步:                                       

 

问题:设置B管的目的是             。 

 

解析:该题所要验证的是血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用。 

 

从题中第一步知道,A、B两支试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水。草酸钾能与血液中的钙离子形成草酸钙沉淀,起抗凝作用;而生理盐水则相当于人体内的细胞外液,不影响血液中钙离子的作用。因此,如果A、B两支试管中分别加入新鲜血液后,会出现A试管中血液不凝固(血液中的钙离子与草酸钾发生了反应),B试管中血液凝固的现象。由B试管对照(第一次对照)组可说明,缺乏钙离子血液不凝固,有钙离子血液能凝固。 

 

如何肯定是血液中的钙离子而不是其它物质在血液凝固中起作用?可由题中提供的材料再做一次对照(即第二次对照)实验。即在A试管发生沉淀之后加入一定量的氯化钙溶液,至钙离子完全与草酸钾发生反应,继续加入氯化钙就会发现A试管中血液发生了凝固。从A试管加入氯化钙前后的现象对比,便可以验证在血液凝固中起作用的是钙离子而非其它物质。 

 

参考答案:

 

第二步:用酒精棉消毒(家兔耳廓缘静脉),用注射器取兔血(1~2 mL)

 

第三步:立即将等量的鲜血分别加入到A、B试管中,经过一段时间后,

 

第四步:将等量的CaCl2溶液分别加入到A、B两试管中,结果:A管:凝固,B管:仍凝固。

 

问题:作为A管的对照。(未完待续)


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