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摘要:实验题是每年高考生物试题中的重头戏,尤其培养学生具备相应的能力更加重要。
关键词:假说 实验设计 探究性实验 验证性实验
纵观历年来的浙江理综试题,实验占的分值很大。比如05年达到48分,06年22分,07年15分。因此在高考复习中对实验部分内容除了熟悉、掌握教材中呈出的实验之外,还必须具备一定的能力。下面就本人在教学中想到的几方面能力加以分析,希望能对大家实验复习带来帮助。
一、针对问题提出假设的能力
假说就是对自然界或生物学实验中的可以观察到的现象提出一种推测或猜想,是在一定的经验材料的基础上,以一定的科学知识为依据而提出的尚待通过科学实验检验的假说。
例1.1928年,荷兰细菌学家格里菲斯在研究肺炎球菌时,做了如下的实验:将有荚膜的肺炎球菌、高温处理过的有荚膜菌、无荚膜菌、无荚膜菌与高温处理过的有荚膜菌混合物分别注射到小白鼠体内,几天后,出现如下现象:
①注射有荚膜菌小白鼠死亡体内分离出有荚膜菌
②注射高温处理过的有荚膜菌小白鼠无恙 体内没有分离出有荚膜菌
③注射无荚膜菌小白鼠无恙 体内分离出无荚膜菌
④注射无荚膜菌与高温处理过的有荚膜菌混合物小白鼠死亡 体内分离出有荚膜菌
⑤将注射混合物后死亡的小白鼠体内分离出的有荚膜菌进行培养,其后代均为有荚膜菌,再将其注射到小白鼠体内,则引起小白鼠死亡。
对于上述实验现象格里菲斯推测出假设:有什么物质转移到无荚膜菌中,并遗传给后代。
二、根据假说设计实验方案的能力
实验设计是指正式进行科学实验之前,实验者根据一定的目的和要求,运用有关的科学知识原理,对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。主要从以下几方面加以分析:1.弄清题目要求;2.明确实验目的;3.分析实验原理;4.确定设计思路;5.设计实验步骤;6.预测结果和分析
例2.蝌蚪在发育过程中,前后肢的生长,头部形态的改变,鳃的消失,尾部的消失,体形的变化等都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验步骤,验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育,并预测实验结果和结论。
实验材料:30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm),3个相同的玻璃缸,培养皿,小网,坐标纸(1mm×1mm)饲料,甲状腺激素,甲状腺抑制剂,清水。
题目要求:设计实验步骤和预测实验结果和结论。
实验目的:验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
实验原理:甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育,甲状腺抑制剂能抑制蝌蚪的生长发育,使蝌蚪的生长发育延迟。清水不影响蝌蚪的正常生长发育。
实验设计思路:明确三类变量,建立对照实验。
此实验设计中的实验变量是什么?甲状腺激素、甲状腺抑制剂。
此实验设计中的无关变量和反应变量分别是什么?
①无关变量是同种蝌蚪30只(每组10只),适宜的相同水质、饲料、温度等,投药的天数。每天的药量均相同,白天的观察时间、次数均一致。
②反应变量是蝌蚪的体长、前、后肢和尾的变化情况。
实验设计步骤:
(1)将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号;
(2)将30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm)随机分为3组(每组10只),分别放入3个玻璃缸中,在适宜的相同水质、饲料、温度等条件下饲养;
(3)1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg,2号缸中加入甲状腺抑制剂5mg,3号缸中不加任何药物;
(4)向1号和2号玻璃缸中连续投药7d,每天一次,药量相同;
(5)实验期间,每天按时观察一次,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,观察并测量蝌蚪的体长。观察前肢、后肢和尾的变化,并做好记录。
三、预测实验结果的能力
1、对“探究性实验”的预测:
探究性实验是探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系的实验方法。
例3.(2008江苏卷)某同学进行实验,甲图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料:蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)设计出继续实验的简要步骤:
① _____________________________________________________________________;
② _____________________________________________________________________。
(2)预测实验现象并作出结论。
答案:(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液,水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度,观察a、b两管内液面的变化②吸取a、b两管内适量液体,分别加入A、B两试管中,并加入斐林试剂,(60～65℃)水浴加热,观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物能通过半透膜;如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜
注意:需作正、反、中间状态三方面的预测。
2、对“验证性实验”的预测:
验证性实验是指在讲授有关概念和原理之后,通过实验来验证有关知识。
(参考例1题目)预测实验结果:
1号玻璃缸中的蝌蚪前后肢、头部形态改变,尾部及体长变化等较快;2号玻璃缸中的蝌蚪身体部位无明显变化;3号玻璃缸中的蝌蚪变化情况介于1号玻璃缸和与2号玻璃缸中的蝌蚪之间。
注意:已知知识点的验证,不能作三方面的预测,只能作与已知知识点相符的预测。
四、科学分析实验结果,得出合理的实验结论的能力
生物学实验的结果和结论是两种不同性质的认识。实验结果是通过实验过程对人们肉体感官所难以感觉的事实或现象的呈现,它是一种通过实践活动而得到的感性认识。而结论则是将这些零散的、表面看起来没有联系的事实经过分析、综合、抽象、概括等科学思维过程而判断出的理性认识。
例4.(05浙江理综)为了验证胰岛素具有降低血糖的作用,以小鼠活动状况为观察指标设计实验。
某同学的实验方案如下:
①将正常小鼠随机分成A、B两组,观察并记录其活动 状况。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液,B组注射等量生理盐水。一段时间后,A组小鼠会出现四肢无力,活动减少,甚至昏迷等低血糖症状,B组活动状况无变化。
③A组小鼠出现低血糖症状后,分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后,A组小鼠低血糖症状缓解,B组活动状况无变化。
该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
请回答:(2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因
答案:注射胰岛素溶液后,血糖含量下降,小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少,导致能量供应不足而发生功能障碍,从而引起低血糖症状。
五、对他人的实验方法进行评价和修改的能力
先指出原实验方法中的错误之处,然后提出合理的修改意见。
例5.(02年广东题)为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”,某同学制订了下列实验方案:(1)实验目的(略)(2)实验材料和用具(略)
(3)实验方法和步骤
①用一适当大小玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液,密封不漏气。
②将上述植物及装置放在暗室中饥饿,消耗叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。
③饥饿一定时间后,自暗室中取出,照光若干小时,使其充分进行光合作用。
④取一叶片,放入盛有酒精的烧杯中,水浴加热,使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出,平铺在一个培养皿内,用碘-碘化钾溶液,检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现.
该实验方案有几项明显错误,请指出错误并改正。
答案:1)步骤②中暗室内用红色安全灯是错误的,应改为绿色安全灯。
2)步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的,应改为淀粉。3)未设对照,对照的设计是:
A.装置同题干中的步骤①,但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物,用一杯清水代替NaOH溶液。B.将上述植物及装置放在暗室中饥饿,消耗叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。C.重复题干中的步骤③、④。D.重复改正后的题干中步骤⑤。
总之,实验教学是个难点又是重点,能力的培养需借助平时的反复训练得以强化。并成为有自己解题的一套思路,以不变应万变,最终达到理想的效果。
【参考文献】
《生物学实验论》叶佩珉主编
关键词:假说 实验设计 探究性实验 验证性实验
纵观历年来的浙江理综试题,实验占的分值很大。比如05年达到48分,06年22分,07年15分。因此在高考复习中对实验部分内容除了熟悉、掌握教材中呈出的实验之外,还必须具备一定的能力。下面就本人在教学中想到的几方面能力加以分析,希望能对大家实验复习带来帮助。
一、针对问题提出假设的能力
假说就是对自然界或生物学实验中的可以观察到的现象提出一种推测或猜想,是在一定的经验材料的基础上,以一定的科学知识为依据而提出的尚待通过科学实验检验的假说。
例1.1928年,荷兰细菌学家格里菲斯在研究肺炎球菌时,做了如下的实验:将有荚膜的肺炎球菌、高温处理过的有荚膜菌、无荚膜菌、无荚膜菌与高温处理过的有荚膜菌混合物分别注射到小白鼠体内,几天后,出现如下现象:
①注射有荚膜菌小白鼠死亡体内分离出有荚膜菌
②注射高温处理过的有荚膜菌小白鼠无恙 体内没有分离出有荚膜菌
③注射无荚膜菌小白鼠无恙 体内分离出无荚膜菌
④注射无荚膜菌与高温处理过的有荚膜菌混合物小白鼠死亡 体内分离出有荚膜菌
⑤将注射混合物后死亡的小白鼠体内分离出的有荚膜菌进行培养,其后代均为有荚膜菌,再将其注射到小白鼠体内,则引起小白鼠死亡。
对于上述实验现象格里菲斯推测出假设:有什么物质转移到无荚膜菌中,并遗传给后代。
二、根据假说设计实验方案的能力
实验设计是指正式进行科学实验之前,实验者根据一定的目的和要求,运用有关的科学知识原理,对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。主要从以下几方面加以分析:1.弄清题目要求;2.明确实验目的;3.分析实验原理;4.确定设计思路;5.设计实验步骤;6.预测结果和分析
例2.蝌蚪在发育过程中,前后肢的生长,头部形态的改变,鳃的消失,尾部的消失,体形的变化等都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验步骤,验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育,并预测实验结果和结论。
实验材料:30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm),3个相同的玻璃缸,培养皿,小网,坐标纸(1mm×1mm)饲料,甲状腺激素,甲状腺抑制剂,清水。
题目要求:设计实验步骤和预测实验结果和结论。
实验目的:验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
实验原理:甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育,甲状腺抑制剂能抑制蝌蚪的生长发育,使蝌蚪的生长发育延迟。清水不影响蝌蚪的正常生长发育。
实验设计思路:明确三类变量,建立对照实验。
此实验设计中的实验变量是什么?甲状腺激素、甲状腺抑制剂。
此实验设计中的无关变量和反应变量分别是什么?
①无关变量是同种蝌蚪30只(每组10只),适宜的相同水质、饲料、温度等,投药的天数。每天的药量均相同,白天的观察时间、次数均一致。
②反应变量是蝌蚪的体长、前、后肢和尾的变化情况。
实验设计步骤:
(1)将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号;
(2)将30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm)随机分为3组(每组10只),分别放入3个玻璃缸中,在适宜的相同水质、饲料、温度等条件下饲养;
(3)1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg,2号缸中加入甲状腺抑制剂5mg,3号缸中不加任何药物;
(4)向1号和2号玻璃缸中连续投药7d,每天一次,药量相同;
(5)实验期间,每天按时观察一次,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,观察并测量蝌蚪的体长。观察前肢、后肢和尾的变化,并做好记录。
三、预测实验结果的能力
1、对“探究性实验”的预测:
探究性实验是探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系的实验方法。
例3.(2008江苏卷)某同学进行实验,甲图为实验开始状态,乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验,探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料:蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)设计出继续实验的简要步骤:
① _____________________________________________________________________;
② _____________________________________________________________________。
(2)预测实验现象并作出结论。
答案:(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液,水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度,观察a、b两管内液面的变化②吸取a、b两管内适量液体,分别加入A、B两试管中,并加入斐林试剂,(60～65℃)水浴加热,观察A、B试管内有无砖红色沉淀(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物能通过半透膜;如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀,则蔗糖的水解产物不能通过半透膜
注意:需作正、反、中间状态三方面的预测。
2、对“验证性实验”的预测:
验证性实验是指在讲授有关概念和原理之后,通过实验来验证有关知识。
(参考例1题目)预测实验结果:
1号玻璃缸中的蝌蚪前后肢、头部形态改变,尾部及体长变化等较快;2号玻璃缸中的蝌蚪身体部位无明显变化;3号玻璃缸中的蝌蚪变化情况介于1号玻璃缸和与2号玻璃缸中的蝌蚪之间。
注意:已知知识点的验证,不能作三方面的预测,只能作与已知知识点相符的预测。
四、科学分析实验结果,得出合理的实验结论的能力
生物学实验的结果和结论是两种不同性质的认识。实验结果是通过实验过程对人们肉体感官所难以感觉的事实或现象的呈现,它是一种通过实践活动而得到的感性认识。而结论则是将这些零散的、表面看起来没有联系的事实经过分析、综合、抽象、概括等科学思维过程而判断出的理性认识。
例4.(05浙江理综)为了验证胰岛素具有降低血糖的作用,以小鼠活动状况为观察指标设计实验。
某同学的实验方案如下:
①将正常小鼠随机分成A、B两组,观察并记录其活动 状况。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液,B组注射等量生理盐水。一段时间后,A组小鼠会出现四肢无力,活动减少,甚至昏迷等低血糖症状,B组活动状况无变化。
③A组小鼠出现低血糖症状后,分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后,A组小鼠低血糖症状缓解,B组活动状况无变化。
该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
请回答:(2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因
答案:注射胰岛素溶液后,血糖含量下降,小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少,导致能量供应不足而发生功能障碍,从而引起低血糖症状。
五、对他人的实验方法进行评价和修改的能力
先指出原实验方法中的错误之处,然后提出合理的修改意见。
例5.(02年广东题)为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”,某同学制订了下列实验方案:(1)实验目的(略)(2)实验材料和用具(略)
(3)实验方法和步骤
①用一适当大小玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液,密封不漏气。
②将上述植物及装置放在暗室中饥饿,消耗叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。
③饥饿一定时间后,自暗室中取出,照光若干小时,使其充分进行光合作用。
④取一叶片,放入盛有酒精的烧杯中,水浴加热,使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出,平铺在一个培养皿内,用碘-碘化钾溶液,检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现.
该实验方案有几项明显错误,请指出错误并改正。
答案:1)步骤②中暗室内用红色安全灯是错误的,应改为绿色安全灯。
2)步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的,应改为淀粉。3)未设对照,对照的设计是:
A.装置同题干中的步骤①,但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物,用一杯清水代替NaOH溶液。B.将上述植物及装置放在暗室中饥饿,消耗叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。C.重复题干中的步骤③、④。D.重复改正后的题干中步骤⑤。
总之,实验教学是个难点又是重点,能力的培养需借助平时的反复训练得以强化。并成为有自己解题的一套思路,以不变应万变,最终达到理想的效果。
【参考文献】
《生物学实验论》叶佩珉主编