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1、 生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是生物實(shí)驗(yàn)中的一種類型,它能較全面的考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和基本技能,分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)造能力,因而在高考中相對(duì)穩(wěn)定。 I、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的背景資料:科學(xué)的本質(zhì)特點(diǎn)是探索真理和發(fā)現(xiàn)真理。因此,其最有生命力的價(jià)值是“發(fā)現(xiàn)”,是不斷指向未來與未知的過程,所以,實(shí)驗(yàn)是科學(xué)的基礎(chǔ)。美國(guó)科學(xué)家科南曾經(jīng)將一般科學(xué)方法歸結(jié)為六個(gè)步驟:1.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)象的觀察提出或確定問題,樹立研究目標(biāo)。2.觀察并記錄有關(guān)的數(shù)據(jù)、資料。3.根據(jù)觀察數(shù)據(jù)提出解釋性假說,以解釋觀察到的現(xiàn)象。4.根據(jù)假說進(jìn)行推演,構(gòu)造理論體系,同時(shí)提出判決實(shí)驗(yàn)方案。5.用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)對(duì)假說進(jìn)行檢驗(yàn)。6.根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果,
2、接受、修改或放棄假說。這樣的一種以歸納為核心內(nèi)容的方法,作為科學(xué)方法的一般程序,是得到公認(rèn)的。這種方法適用于一切科學(xué)研究過程。要進(jìn)行實(shí)驗(yàn),首先必須對(duì)研究對(duì)象所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象提出某種可能的解釋。也就是提出某種設(shè)想或假說,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)設(shè)想或假說。由此可見,在科學(xué)的研究方法中,實(shí)驗(yàn)起著重要的作用。它不僅意味著某種精確地操作,而且是一種思考的方式。II實(shí)驗(yàn)理論 實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),是在人為控制條件下,研究對(duì)象的變化,以其結(jié)果論證科學(xué)結(jié)論的一種科學(xué)方法。由于研究問題的性質(zhì)不同,科學(xué)研究的方法也有差異,但通??煞譃橐韵聨撞剑河^察 提出問題 假說 實(shí)驗(yàn) 結(jié)論(一)觀察觀察是科學(xué)研究
3、方法的第一步,這里的觀察,是在處于自然常態(tài)條件下進(jìn)行。對(duì)事物進(jìn)行觀察時(shí)必須周詳,并記錄下來,尤為重要的是要操持客觀的態(tài)度,人們常希望看他們想要看或應(yīng)該看到的現(xiàn)象,因此而影響觀察結(jié)果,產(chǎn)生偏差,這就要真實(shí)的記錄,不能虛假。(二)提出問題 人們對(duì)事物作縝密觀察以后,常常由于好奇心或想作進(jìn)行一步的了解而提出問題,雖然任何人都能提出問題,但只有意義的問題才值得探討,因此,進(jìn)行研究時(shí),不僅要提出問題,而且要提出確切的問題。此外對(duì)問題的敘述,也要清楚和正確,如“染色體的運(yùn)動(dòng)是否由于紡錘絲的牽引?”(三)假說 科學(xué)方法的第三步是假說。假說也稱假設(shè)或猜想,指用來說明某種現(xiàn)象而末經(jīng)證實(shí)的論題,也就是對(duì)所提出的問
4、題所作出的參考答案。假說一般分為兩個(gè)步驟:第一步,提出假說,即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)材料或已知的科學(xué)原理,通過創(chuàng)造性思維,提出初步的假定;第二步,作出預(yù)期推斷,即依據(jù)提出的假說,進(jìn)行推理,得出假定性的結(jié)論。例如 “動(dòng)物激素飼養(yǎng)小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)” ,其假說是“甲狀腺激素對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有影響” ;其預(yù)期結(jié)果是:“用適量的甲狀腺激素飼喂蝌蚪,在短期內(nèi)將快速地發(fā)育成一只小的青蛙” ,實(shí)驗(yàn)證實(shí)預(yù)期的推斷正確。(四)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)就是驗(yàn)證假說和解決問題的最終途徑,指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法,是科學(xué)方法的最大特色,也是科學(xué)方法中最困難的一步。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中,應(yīng)掌握和貫徹以下幾點(diǎn):1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則
5、 1.1 科學(xué)性原則所謂科學(xué)性,是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_,實(shí)驗(yàn)原理要正確,實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng),整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)基本知識(shí)和基本原理以及其它學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中,一種生命現(xiàn)象的發(fā)生往往有其復(fù)雜的前因后果,從不同角度全面地分析問題就是科學(xué)性的基本原則。如綠色植物新陳代謝中的物質(zhì)代謝有各種細(xì)胞的參與,有各種物質(zhì)在不同方面的變化。分析問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的全面性和科學(xué)性體現(xiàn)了邏輯思維的嚴(yán)密性。1.2可行性原則:在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),從原理、實(shí)驗(yàn)實(shí)施到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生,都實(shí)際可行。1.3簡(jiǎn)便性原則:實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),要考慮到實(shí)驗(yàn)材料要容易獲得,實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)藥品較便宜,
6、實(shí)驗(yàn)操作較簡(jiǎn)便,實(shí)驗(yàn)步驟較少,實(shí)驗(yàn)時(shí)間較短。1.4可重復(fù)性原則:重復(fù)、對(duì)照、隨機(jī)是保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的三大原則。任何實(shí)驗(yàn)都必須有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)才能判斷結(jié)果的可靠性,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)只能進(jìn)行一次而無法重復(fù)就得出“正式結(jié)論”是草率的。1.5 單一變量原則 不論一個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量,都應(yīng)確定一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)反應(yīng)變量,這就是單一變量原則,它是處理實(shí)驗(yàn)中的復(fù)雜關(guān)系的準(zhǔn)則之一。例如:我們?cè)谧觥爸参锏南蛐赃\(yùn)動(dòng)”有重力與單側(cè)光兩個(gè)實(shí)驗(yàn)變量,必須要有各自實(shí)驗(yàn)和變化結(jié)果,常見的錯(cuò)誤就是在有光的條件下進(jìn)行重力實(shí)驗(yàn)變量,影響了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。例如:在驗(yàn)證溫度對(duì)酶活性的影響的實(shí)驗(yàn)中,就必須控制pH值、底物量和酶量的相
7、等,只改變單一變量 溫度,觀察不同溫度下酶活性的差異。遵循單一變?cè)瓌t,既便于對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行科學(xué)的分析,又增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量。實(shí)驗(yàn)變量(也稱自變量)是實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者操縱的因素或條件,而反應(yīng)變量(也稱因變量)是指由實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化結(jié)果,二者之間是前因后果的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的目的就在于獲得和解釋前因與后果。例如:關(guān)于“溫度對(duì)酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中,“低溫(冰塊)、適溫(37)、高溫 (沸水)就是實(shí)驗(yàn)變量,而這些變量引起的實(shí)驗(yàn)變化結(jié)果就是反應(yīng)變量。該實(shí)驗(yàn)旨在獲得和解釋溫度變化(實(shí)驗(yàn)變量)與酶的活性(反應(yīng)變量)的因果關(guān)系。無關(guān)變量與額外變量。無關(guān)變量是指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量外的影
8、響實(shí)驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)象的因素或條件。由無關(guān)變量引起的變化結(jié)果就叫額外變量。它們之間也是前因后果的關(guān)系。但它們的存在對(duì)實(shí)驗(yàn)與反應(yīng)變量的獲得起干擾作用。例如:“溫度對(duì)酶的活性”影響中,除實(shí)驗(yàn)變量(溫度)外,試管的潔凈程度、唾液的新鮮程度、淀粉濃度、溫度處理的時(shí)間長(zhǎng)短等等就屬于無關(guān)變量。 如無關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)對(duì)三組實(shí)驗(yàn)不等同、不均衡,就會(huì)產(chǎn)生額外變量,影響實(shí)驗(yàn)的真實(shí)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)變量,或稱自變量,指實(shí)驗(yàn)假設(shè)中涉及的給定的研究因素。反應(yīng)變量,或稱因變量,指實(shí)驗(yàn)變量所引起產(chǎn)生的結(jié)果或結(jié)論。而其他對(duì)反應(yīng)變量有影響的因素稱之為無關(guān)變量,觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。16 對(duì)照性原則 實(shí)驗(yàn)中的無關(guān)變量很多,必須嚴(yán)格控
9、制,要平衡和消除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是消除無關(guān)變量影響的有效方法。由于同一種實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)被多種不同的實(shí)驗(yàn)因素所引起,因此如果沒有嚴(yán)格的對(duì)照實(shí)驗(yàn),即使出現(xiàn)了某種預(yù)想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,也很難保證該實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由某因素所引起的,這樣就使得所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)缺乏應(yīng)有的說服力??梢娭挥性O(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn),才能有效地排除其它因素干擾結(jié)果的可能性。才能使設(shè)計(jì)顯得比較嚴(yán)密,所以大多數(shù)實(shí)驗(yàn),尤其是生理類實(shí)驗(yàn)往往都要有相應(yīng)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。如何設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)?zāi)兀克^對(duì)照實(shí)驗(yàn)是指除所控因素外其它條件與被對(duì)照實(shí)驗(yàn)完全相等的實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的正確與否,關(guān)鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”。具體來說有如下四個(gè)方面:
10、所有用生物材料要相同即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積、來源和生理狀況等方面特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同。所用實(shí)驗(yàn)器具要相同即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號(hào)要完全一樣。所用實(shí)驗(yàn)試劑要相同即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問題。所用處理方法要相同如:保溫或冷卻:光照或黑暗;攪拌或振蕩都要一致。有時(shí)盡管某種處理對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)來說,看起來似乎是毫無意義的,但最好還是要作同樣的處理。設(shè)置對(duì)照組有4種方法:(1)空白對(duì)照,即不給對(duì)照組做任何處理;例如,在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)組滴加了唾液淀粉酶液,而對(duì)照組只加了等量的蒸餾水,起空白對(duì)照。課本中涉及到的用甲狀腺制
11、劑飼喂蝌蚪與正常情況下蝌蚪不作任何處理對(duì)照就屬于空白對(duì)照;(2)條件對(duì)照,指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理,但這種處理是作為對(duì)照意義的,或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。這種對(duì)照方法是指不論實(shí)驗(yàn)組還是對(duì)照組的對(duì)象都作不同條件的處理,目的是通過得出兩種相對(duì)立的結(jié)論,以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。例如:“動(dòng)物激素飼養(yǎng)小動(dòng)物”采用等組實(shí)驗(yàn)法,其設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案是: 甲組:飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組) 乙組:飼喂甲狀腺抑制劑(條件對(duì)照) 丙組:不飼喂藥劑(空白對(duì)照組)顯然,乙組為條件對(duì)照,該實(shí)驗(yàn)既設(shè)置了條件對(duì)照,又設(shè)置了空白對(duì)照,通過比較、對(duì)照,更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量 甲狀腺激素能促進(jìn)蝌蚪的生長(zhǎng)發(fā)育。顯然,
12、通過條件對(duì)照實(shí)驗(yàn)說服力大大提高。(3)自身對(duì)照:指對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行,不再另外設(shè)置對(duì)照組;例如,“質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn),自身對(duì)照簡(jiǎn)便,但關(guān)鍵要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后的現(xiàn)象及變化差異。 (4)相互對(duì)照:不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組,而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互為對(duì)照。這種方法常用于等組實(shí)驗(yàn)中?!爸参锵蚬庑浴睂?shí)驗(yàn)中,利用若干組燕麥胚芽鞘的不同條件處理的實(shí)驗(yàn)組之間的對(duì)照,說明了生長(zhǎng)素與植物生長(zhǎng)彎曲的關(guān)系。證明玉米根的生長(zhǎng)方向與地心引力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中不同方向放置的玉米種子之間則屬于相互對(duì)照。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?,凡是涉及確定變化因素之間的因果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,一般都需要設(shè)計(jì)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。中學(xué)階段所要求的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般多采用對(duì)
13、照的原則,因?yàn)榭茖W(xué)、合理的設(shè)置對(duì)照可以使實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)潔、明了,且使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說服力。 另外,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析要注意分析方法的選擇,有時(shí)還要求用圖表表示有關(guān)結(jié)果或事實(shí),這也是常用的基本技能。(4)相互對(duì)照:不單獨(dú)設(shè)置對(duì)照組,而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互為對(duì)照。這種方法常用于等組實(shí)驗(yàn)中。“植物向光性”實(shí)驗(yàn)中,利用若干組燕麥胚芽鞘的不同條件處理的實(shí)驗(yàn)組之間的對(duì)照,說明了生長(zhǎng)素與植物生長(zhǎng)彎曲的關(guān)系。證明玉米根的生長(zhǎng)方向與地心引力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中不同方向放置的玉米種子之間則屬于相互對(duì)照。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?,凡是涉及確定變化因素之間的因果關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,一般都需要設(shè)計(jì)對(duì)照組實(shí)驗(yàn)。中學(xué)階段所要求的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一般多采用對(duì)照的原則,
14、因?yàn)榭茖W(xué)、合理的設(shè)置對(duì)照可以使實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)潔、明了,且使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更有說服力。 另外,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析要注意分析方法的選擇,有時(shí)還要求用圖表表示有關(guān)結(jié)果或事實(shí),這也是常用的基本技能。如在“植物向光性”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,如下圖所示,2與1對(duì)照可證明感光部位在胚芽鞘尖端,3也可與1對(duì)照,4也可與1對(duì)照,也可與2對(duì)照。光光光光 1 2 3 4未經(jīng)處理 尖端遮光 切去尖端 中部遮光光光光光2、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路和方法21 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路 首先,應(yīng)認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)課題,依據(jù)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)思維方法,找出其中的實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量,理解題目已知條件所隱含的意義。明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)要求的基本條件。 其次,充分利用所給器材
15、和試劑,構(gòu)思實(shí)驗(yàn)變量的控制方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的捕獲方法。般情況下,題目中所指定的器材、試劑,任何一種都應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的相關(guān)步驟中出現(xiàn),避免遺漏或自行增加某種器材或試劑。精心策劃實(shí)驗(yàn)方法、嚴(yán)格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程、合理設(shè)置對(duì)照或變量,并引入科學(xué)的測(cè)量方法 其三,最后再選擇適宜的實(shí)驗(yàn)材料(實(shí)驗(yàn)對(duì)象),在注意實(shí)驗(yàn)步驟關(guān)聯(lián)性的前提下表述實(shí)驗(yàn)步驟,并從不同的角度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)步驟的關(guān)聯(lián)性需要考慮步驟排列的順序性和實(shí)驗(yàn)主體(生物個(gè)體、器官、組織、細(xì)胞等)活性的維持;更高層次的關(guān)聯(lián),是認(rèn)識(shí)探究過程的關(guān)聯(lián)和遞進(jìn),不斷地淘汰、修正、檢驗(yàn)假設(shè),最終接近正確結(jié)論。這也是實(shí)驗(yàn)科學(xué)最基本的原則和要求。最后,能夠做到有效預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、
16、科學(xué)描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。22 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法 一份完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案,應(yīng)該包括:實(shí)驗(yàn)名稱,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)原理,實(shí)驗(yàn)對(duì)象,實(shí)驗(yàn)條件,實(shí)驗(yàn)材料、用具和裝置,實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的假設(shè)和預(yù)期,實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和討論。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?分析實(shí)驗(yàn)原理 確定實(shí)驗(yàn)思路 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟 預(yù)測(cè)結(jié)果并分析 得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論 實(shí)驗(yàn)名稱:是關(guān)于一個(gè)什么內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂骄炕蛘唑?yàn)證的某一事實(shí)。 實(shí)驗(yàn)原理:進(jìn)行實(shí)驗(yàn)依據(jù)的科學(xué)道理。 實(shí)驗(yàn)對(duì)象:進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要對(duì)象。 實(shí)驗(yàn)條件:完成該實(shí)驗(yàn)必需的儀器、設(shè)備、藥品條件。 實(shí)驗(yàn)方法與步驟:實(shí)驗(yàn)采用的方法及必需操作程序。 實(shí)驗(yàn)測(cè)量與記錄:對(duì)實(shí)
17、驗(yàn)過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測(cè)量手段與準(zhǔn)確的記錄。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析: 能夠預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析導(dǎo)致的原因。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個(gè)科學(xué)的結(jié)論。3、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題31 在掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(即需要驗(yàn)證的生物學(xué)事實(shí))、原理的基礎(chǔ)上確定實(shí)驗(yàn)方法。32 嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則,準(zhǔn)確設(shè)置對(duì)照或變量。33 注意實(shí)驗(yàn)程序的科學(xué)性、合理性。34 對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確的觀察、測(cè)量、記錄。35準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最后往往還需要預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在結(jié)果預(yù)測(cè)上要全面,準(zhǔn)確。可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其導(dǎo)致原因,并能夠得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。36 合理地設(shè)計(jì)操作過程 基本的實(shí)驗(yàn)方法選定以后
18、,緊接著就要編定具體的操作細(xì)節(jié),這些操作細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)要合理規(guī)范、切實(shí)可行,否則也會(huì)造成很大的失分。35準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最后往往還需要預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在結(jié)果預(yù)測(cè)上要全面,準(zhǔn)確。例如:測(cè)交結(jié)果預(yù)測(cè),除了全黑,有白有黑外,還有全白(只是概率較?。<拥夂?,“不變藍(lán)”不等于“無色”或“沒有顏色變化”;另外“不變”也不能說成“無現(xiàn)象”。用亞甲基藍(lán)做菌量檢測(cè)時(shí),不能把“褪色”說成“無色”。在驗(yàn)證甲狀腺激素對(duì)促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育的作用時(shí),不能把“發(fā)育”說成“生長(zhǎng)”。 能夠預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其導(dǎo)致原因,并能夠得出科學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。36 合理地設(shè)計(jì)操作過程 基本的實(shí)驗(yàn)方法選定以后,緊接著就要編定具體的
19、操作細(xì)節(jié),這些操作細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)要合理規(guī)范、切實(shí)可行,否則也會(huì)造成很大的失分。如:從動(dòng)物體內(nèi)取血,是從臀大肌中抽取,還是從血管中抽???取血前是否要用酒精棉球?qū)θ⊙课贿M(jìn)行消毒?向淀粉糊中加了唾液后是否要振蕩試管呢?酶促反應(yīng)的試管如何加熱?是直接加熱,還是水浴保溫?在用酒精溶解葉中葉綠素時(shí),酒精要加熱,是直接加熱,還是隔水加熱?使甲狀腺制劑、胰島素、生長(zhǎng)激素進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的方法應(yīng)如何操作?是飼喂,還是注射?不同的情況下要合理地選用不同的水。如:清水、池水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水。等等3.7簡(jiǎn)明地組織語言文字 如:步驟設(shè)計(jì)一般不宜連續(xù)描述,往往需要分段敘說,并加以編號(hào)。試管(或燒杯,水槽等)要加以編號(hào)
20、,如A、B或甲、乙等等,這樣可使敘說簡(jiǎn)潔一些。敘說中盡量要用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)術(shù)語,不能用含糊的口語,如:“蓋玻片”不能說是“薄的玻璃片”;“等量的”不宜說成“一樣多的”;“振蕩”不宜說成“晃動(dòng)”“搖動(dòng)”等等。常用的表達(dá)詞匯:適宜、適應(yīng)、等、相同、等量、各、分別、顯著差異、一段時(shí)間 4、中學(xué)實(shí)驗(yàn)有關(guān)的一些最常見的經(jīng)典性的實(shí)驗(yàn)方法匯總?cè)缦拢海?)化學(xué)物質(zhì)的檢測(cè)方法 如:淀粉碘液還原性糖斐林試劑、班氏試劑C02Ca(0H)2溶液或酸堿指示劑乳酸PH試紙02余燼復(fù)然無02火焰熄滅蛋白質(zhì)被蛋白酶分解、雙縮脲試劑、 燃燒脂肪蘇丹、蘇丹(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示方法 如:光合速度02釋放量或CO2吸收量或淀粉產(chǎn) 生量呼
21、吸速度02吸收量或CO2釋放量或淀粉減 少量原子途徑放射性同位素示蹤法細(xì)胞液濃度大小質(zhì)壁分離、體積的變化植物細(xì)胞是否死亡質(zhì)壁分離甲狀腺激素作用動(dòng)物耗氧量,發(fā)育速度, 神經(jīng)系統(tǒng)興奮性等生長(zhǎng)激素作用生長(zhǎng)速度(體重變化,身高 身長(zhǎng)變化)胰島素作用動(dòng)物活動(dòng)狀態(tài)、血糖濃度菌量菌落數(shù)或亞甲基藍(lán)褪色程度(3)實(shí)驗(yàn)條件的控制方法增加水中氧氣泵入空氣或吹氣或放入綠色植物減少水中氧氣容器密封或油膜覆蓋或用涼開水除去容器中CO2NaOH溶液除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境(饑餓處理)除去葉中葉綠素酒精加熱除去光合對(duì)呼吸干擾給植株遮光如何得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光血液抗疑加入檸檬酸鈉線粒體、細(xì)胞膜提取細(xì)胞勻漿離心骨的脫
22、鈣鹽酸溶液CO2濃度的平衡NaHCO3溶液(五)結(jié)論以上科學(xué)方法是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),制定實(shí)驗(yàn)方案的理論依據(jù)。III、實(shí)驗(yàn)試題的類型及解題思路探究性實(shí)驗(yàn)題驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶剿餮芯繉?duì)象的未知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系驗(yàn)證研究對(duì)象的已知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系實(shí)驗(yàn)假設(shè)假設(shè)一般采用“如果A,則B”的形式表述,是根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論、事實(shí),對(duì)所要研究的對(duì)象設(shè)想出一種或幾種可能性的答案、解釋。因結(jié)論是已知的,因此不存在假設(shè)問題。實(shí)驗(yàn)原理因探究?jī)?nèi)容而異因驗(yàn)證內(nèi)容而異實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)步驟,實(shí)際上并未完成,因探究?jī)?nèi)容而異應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)步驟,可以是曾經(jīng)做過或尚未做過的,因驗(yàn)證內(nèi)容而異實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象未知,可以不描述
23、已知,應(yīng)準(zhǔn)確描述實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)假設(shè),分類討論無實(shí)驗(yàn)結(jié)論無對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖龀隹隙ńY(jié)論下面通過具體實(shí)例說明探究性實(shí)驗(yàn)題和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)題的特點(diǎn)和解答方法技巧。【例1】補(bǔ)充完成下面探究性實(shí)驗(yàn)中的缺項(xiàng)部分。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄緾3植物和C4植物葉片中淀粉粒的存在位置。(2)實(shí)驗(yàn)假設(shè): 。(3)材料用具:盆栽天竺葵(C3植物)、盆栽玉米(C4植物)、酒精、碘液、顯微鏡、大燒杯、酒精燈、載玻片、蓋玻片、鑷子、滴管、清水等。(4)實(shí)驗(yàn)步驟: (5)結(jié)果預(yù)測(cè): 。【答案】(2)實(shí)驗(yàn)假設(shè):如果C3植物葉片中淀粉粒只存在于葉肉細(xì)胞中,那么C3植物葉片經(jīng)酒精脫色、碘液染色后葉肉細(xì)胞就會(huì)變成藍(lán)色;如果C3植物葉片中淀粉粒
24、只存在于維管束鞘細(xì)胞中,那么C3植物葉片經(jīng)酒精脫色、碘液染色后維管束鞘細(xì)胞就會(huì)變成藍(lán)色;如果C3植物葉片中淀粉粒既存在于葉肉細(xì)胞中又存在于維管束鞘細(xì)胞中,那么C3植物葉片經(jīng)酒精脫色、碘液染色后葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞都會(huì)變成藍(lán)色;C4植物也是如此。(4)實(shí)驗(yàn)步驟 實(shí)驗(yàn)前,將天竺葵、玉米在光下照射幾小時(shí)。(目的是使葉片中形成淀粉粒) 各摘取一片健康的葉片,分別水浴酒精加熱脫色,清水沖洗后用碘液染色。(酒精脫色便于觀察) 對(duì)比觀察上述處理過的兩種葉片 。 (不出現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述) 將上述處理的葉片分別做成葉片橫切的臨時(shí)裝片,用顯微鏡觀察兩種葉片染成藍(lán)色的部位。(顯微觀察,以便確定淀粉粒存在的位置。
25、不出現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述)(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:如果C3植物葉片中只有葉肉細(xì)胞變成藍(lán)色,則說明淀粉粒只存在于葉肉細(xì)胞中; 如果C3植物葉片中只有維管束鞘細(xì)胞變成藍(lán)色,則說明淀粉粒只存在于維管束鞘細(xì)胞中; 如果C3植物葉片中葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞都變成藍(lán)色,則說明淀粉粒既存在于葉肉細(xì)胞中又存在于維管束鞘細(xì)胞中;C4植物也是如此。(根據(jù)假設(shè)對(duì)可能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論進(jìn)行討論)同樣的實(shí)驗(yàn),如果我們將其改成驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),解答時(shí)就會(huì)有所不同。【例2】補(bǔ)充完成下面驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中的缺項(xiàng)部分。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證C3植物和C4植物葉片中淀粉粒的存在位置分別是葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞。(2)實(shí)驗(yàn)原理: 。(3)材料用具:盆栽天
26、竺葵(C3植物)、盆栽玉米(C4植物)、酒精、碘液、顯微鏡、大燒杯、酒精燈、載玻片、蓋玻片、鑷子、滴管、清水等。(4)實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果 (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 。【答案】(2)實(shí)驗(yàn)原理: 因?yàn)镃3植物葉片中只有葉肉細(xì)胞中含有淀粉粒,所以天竺葵葉片經(jīng)脫色、碘液染色后,葉肉組織變成藍(lán)色,而C4植物葉片中只有維管束鞘細(xì)胞中含有淀粉粒,所以玉米葉片經(jīng)脫色、碘液染色后,維管束鞘細(xì)胞變成藍(lán)色。 (4)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)前,將天竺葵、玉米在光下照射幾小時(shí)。(目的是使葉片中形成淀粉粒)各摘取一片健康的葉片,分別水浴酒精加熱脫色,清水沖洗后用碘液染色。(酒精脫色便于觀察)對(duì)比觀察上述處理過的兩種葉片 。 可以看到天竺葵葉片的
27、葉肉組織被染成藍(lán)色,網(wǎng)狀葉脈沒有變藍(lán);玉米葉片中的平行葉脈被染成藍(lán)色,葉肉組織沒有變藍(lán)。(對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確描述) 將上述處理的葉片分別做成葉片橫切的臨時(shí)裝片,用顯微鏡觀察兩種葉片染成藍(lán)色的部位??梢钥吹?,天竺葵葉片的葉肉細(xì)胞被染成藍(lán)色,而葉脈的微管束鞘細(xì)胞沒有染成藍(lán)色;玉米葉脈中的微管束鞘細(xì)胞被染成藍(lán)色,葉肉細(xì)胞沒有染成藍(lán)色。(對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確描述) (5)結(jié)論:C3植物和C4植物葉片中淀粉粒的存在位置分別是葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞。(結(jié)論明確唯一,不必進(jìn)行討論) 例3:在微生物實(shí)驗(yàn)中,一般用瓊脂培養(yǎng)基來培養(yǎng)細(xì)菌等微生物,它在加熱后呈液化的溶膠狀態(tài),在室溫下又呈半透明的凝膠狀態(tài)。在凝膠狀態(tài)下
28、其表面及內(nèi)部的不同部位可生長(zhǎng)大量的不同代謝類型的肉眼可見的細(xì)菌菌落。請(qǐng)用下列材料和用具,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來判定某種細(xì)菌的異化作用類型。一、材料用具:某細(xì)菌種,瓊脂試管培養(yǎng)基2支,無菌接種設(shè)備、恒溫箱,水浴鍋二、操作步驟:三、實(shí)驗(yàn)可能會(huì)出現(xiàn)哪些結(jié)果?并對(duì)每一結(jié)果作出相應(yīng)的鑒定。參考答案:(1)將2支瓊脂培養(yǎng)基試管置于水浴鍋中加熱溶化。(2)待培養(yǎng)基冷卻至凝固前,用無菌接種設(shè)備將某細(xì)菌接種于一試管培養(yǎng)基中,另一試管不接種作對(duì)照,搓動(dòng)試管,使細(xì)菌均勻混于培養(yǎng)基內(nèi)。(3)將恒溫箱內(nèi)溫度調(diào)至適宜的左右,等瓊脂凝固后,將兩試管置于恒溫箱內(nèi)培養(yǎng),每天觀察培養(yǎng)基的菌落并記錄,連續(xù)觀察幾天,直至結(jié)果清晰為止。 三、
29、(1)若某細(xì)菌菌落只生長(zhǎng)在培養(yǎng)基表面,則其為好氧性細(xì)菌 (2)若某細(xì)菌菌落只生長(zhǎng)在培養(yǎng)基底部,則其為厭氧性細(xì)菌 (3)若全部培養(yǎng)基都有菌落生長(zhǎng),則其為兼氧性細(xì)菌例4:請(qǐng)運(yùn)用微生物培養(yǎng)方法,利用下面的實(shí)驗(yàn)材料和用具,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明酵母菌屬于兼性厭氧性生物。一材料用具:酵母菌菌種,瓊脂試管培養(yǎng)基2支,無菌接種設(shè)備、恒溫箱,水浴鍋二、操作步驟:三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果:參考答案 :二操作步驟:(同上題)三全部培養(yǎng)基都有菌落生長(zhǎng)。生 物 實(shí) 驗(yàn) 設(shè) 計(jì) 題 歸 類 指 導(dǎo)課本實(shí)驗(yàn)重組改進(jìn)型實(shí)驗(yàn)程序知識(shí)完善型實(shí)驗(yàn)步驟自主設(shè)計(jì)型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證簡(jiǎn)單的生物學(xué)事實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果開放預(yù)測(cè)型實(shí)驗(yàn)思路啟發(fā)評(píng)價(jià)型評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案,修正
30、方案中的錯(cuò)誤或補(bǔ)充完善實(shí)驗(yàn)方案課題研究探索設(shè)計(jì)型理解探索性實(shí)驗(yàn)的一般方法,能制訂初步的實(shí)驗(yàn)探究方案。 例題一據(jù)藥理研究,一種茅草的根內(nèi)含有降血糖的因子及多種有益于健康的成分,某公司將它開發(fā)成一種保健飲料。該產(chǎn)品是否適用于糖尿病患者,生物學(xué)興趣小組的同學(xué)以此作為實(shí)驗(yàn)研究課題。請(qǐng)你完成下面的實(shí)驗(yàn)鑒定報(bào)告。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鸿b定一種茅草的根是否含有還原性糖和淀粉。(2)實(shí)驗(yàn)原理:還原性糖可用 試劑、淀粉可用 試劑來檢測(cè)。(3)實(shí)驗(yàn)器材:一種茅草的根、所需試劑、刀片、載玻片、酒精燈、試管夾、火柴、滴管。解析該題為2001年上海高考題。此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟是以高二課本“實(shí)驗(yàn)一”為藍(lán)本,原于教材又高于教材。旨在考
31、查學(xué)生利用課本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)新情境材料的分析和探究能力。學(xué)生往往能從中得到啟發(fā),老老實(shí)實(shí)搞好課本實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)和形成基本的實(shí)驗(yàn)技能,因而在今幾年的高考中備受青睞。 班氏試劑革蘭氏碘液(4)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟: 鑒定還原性糖: 鑒定淀粉:(5)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:(6)結(jié)果分析:(7)在鑒定還原性糖的實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)注意:(4) 將一種茅草的根切成薄片(或壓碎),放在載玻片上,滴加1-2滴班氏試劑。將載玻片在酒精燈上加熱,觀察顏色變化。 將一種茅草的根切成薄片(或壓碎),放在載玻片上,滴加1-2滴革蘭氏碘液。將載玻片在酒精燈上加熱,觀察顏色變化。(5)(6) 學(xué)生可以有幾種不同的回答,但一定要求觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果分
32、析一致(如:觀察到有紅黃色,說明有還原性糖存在,如沒有紅黃色,說明沒有還原性糖存在。如果有藍(lán)色或藍(lán)紫色出現(xiàn),說明有淀粉存在,如果沒有藍(lán)色或藍(lán)紫色出現(xiàn),說明沒有淀粉存在。) (7)載玻片在火焰上加熱時(shí)要來回移動(dòng),以免加熱不勻而爆裂。 例題二下圖為細(xì)菌結(jié)構(gòu)示意圖。據(jù)圖回答:(1)要觀察細(xì)菌的子細(xì)胞群體的特征,應(yīng)該用 培養(yǎng)基,此菌的菌落特征是 。(2)影響細(xì)菌生長(zhǎng)的環(huán)境因素主要為 。(3)此菌若為生產(chǎn)疫苗的“工程菌”,則,疫苗產(chǎn)量最高的時(shí)期為 期。解析該題既考查與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的生物學(xué)知識(shí),又能考查學(xué)生利用生物學(xué)知識(shí)來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。這種比較好的常用題型將課本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能有機(jī)的結(jié)合起來,很受師生歡迎 固
33、體大而扁平、邊緣呈波狀或鋸齒狀溫度、pH值、氧氣穩(wěn)定(4)假定在細(xì)菌培養(yǎng)過程中,分離獲得了不能合成某種維生素的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)以鑒定這種維生素的類型。第一步:將變異菌株接種到 培養(yǎng)基上擴(kuò)大培養(yǎng);第二步:(簡(jiǎn)要寫出以后的實(shí)驗(yàn)步驟)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:細(xì)菌能_的培養(yǎng)基中所添加的維生素,就是_的維生素。答案(4)完全 第二步:配制系列培養(yǎng)基,每種培養(yǎng)基中只添加某一種維生素的“完全培養(yǎng)基”;將擴(kuò)大培養(yǎng)的變異菌種分別接種到上述培養(yǎng)基中培養(yǎng);觀察細(xì)菌生長(zhǎng)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析:細(xì)菌能正常生長(zhǎng)的培養(yǎng)基中所添加的維生素,就是該變異菌株不能合成的維生素。 例題三空氣中的含菌量是衡量空氣質(zhì)量的指標(biāo)之一。為了檢
34、測(cè)學(xué)校生物實(shí)驗(yàn)室、教室、校長(zhǎng)室5 、小樹林四個(gè)地方空氣中的含菌情況,請(qǐng)利用所提供條件設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)。(1)請(qǐng)用100毫升量筒、四副培養(yǎng)皿、煮沸過的洗碗水設(shè)計(jì)取樣的實(shí)驗(yàn)步驟。(2)請(qǐng)用4支試管、滴管、0.01%亞甲基藍(lán)溶液設(shè)計(jì)檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)步驟。 (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)及分析。(4)你所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的是 細(xì)菌的相對(duì)數(shù)量。解析該題考查學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置或?qū)嶒?yàn)步驟的能力。解答這類題型時(shí)要注意三個(gè)方面:一是思考題目中實(shí)驗(yàn)材料(試劑)和實(shí)驗(yàn)裝置的作用;二是不能隨意增加實(shí)驗(yàn)材料(試劑);三是要充分考慮環(huán)境(如溫度)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)效果的影響。 答案(1)用量筒量取等量的煮沸過
35、的洗碗水分別倒入4副培養(yǎng)皿中。分別將以上4副培養(yǎng)皿暴露放置于4個(gè)場(chǎng)所。靜置13天后,同時(shí)加蓋取回。(2)分別取等量放置過的洗碗水放入4支試管中。在每支試管內(nèi)滴加510滴0.01%亞甲基 藍(lán)溶液置于溫暖處。(3)根據(jù)4支試管內(nèi)洗碗水在相同時(shí)間內(nèi)褪色的程度來判定空氣中的含菌量。褪色程度最大的 空氣中的含菌量相對(duì)最高;褪色程度最小的,空氣中含菌量最低。(4)好氧性。 例四:ABO血型的分類是根據(jù)紅細(xì)胞上的一種與血型決定有關(guān)的蛋白質(zhì)(凝集原)有關(guān),而在每個(gè)人的血清里又含有相應(yīng)的蛋白質(zhì)(凝集素),但每個(gè)人的血清中沒有與自身紅細(xì)胞相對(duì)抗的凝集素,各種血型的凝集原和凝集素之間的關(guān)系如下表所示:血型 紅細(xì)胞表
36、面的凝集原 血清中的凝集素A型 A凝集原 抗 B凝集素B型 B凝集原 抗 A凝集素AB型 A凝集原、B凝集原 無凝集素O型 無凝集原 抗A凝集素、抗B凝集素紅細(xì)胞表面的A凝集原只與血清中的抗A凝集素發(fā)生凝集反應(yīng),在顯微鏡下能夠看到紅細(xì)胞凝集成團(tuán);而B凝集原只與抗B凝集素發(fā)生凝集反應(yīng),凝集原和凝集素有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系?,F(xiàn)在要對(duì)某一個(gè)人的血型進(jìn)行鑒定,現(xiàn)有某人的血液兩滴,請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理預(yù)測(cè)。第一步:在一塊載玻片的左邊的a處滴一滴A型標(biāo)準(zhǔn)血清(相當(dāng)于A型血人的血清),在載玻片的右邊b處滴一滴B型標(biāo)準(zhǔn)血清(相當(dāng)于B型血人的血清);第二步:在a、b處各滴一滴該人的血第三步:將載玻片放在顯
37、微鏡下觀察;結(jié)果預(yù)測(cè):_ _解析該題型要求學(xué)生根據(jù)題目所給信息材料和實(shí)驗(yàn)步驟,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè),考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的提煉及獲得結(jié)論和聯(lián)想質(zhì)疑的能力,要求學(xué)生思維要開闊、思路要活潑、答案要開放,便于學(xué)生發(fā)揮個(gè)性特長(zhǎng)。如果a、b兩處的紅細(xì)胞都發(fā)生凝集反應(yīng),說明此人的血型為AB型;如果a、b兩處的紅細(xì)胞都不發(fā)生凝集反應(yīng),說明此人的血型為O型;如果a處的紅細(xì)胞發(fā)生凝集反應(yīng),b處的紅細(xì)胞不發(fā)生凝集反應(yīng),說明此人的血型為B型;如果b處的紅細(xì)胞發(fā)生凝集反應(yīng),a處的紅細(xì)胞不發(fā)生凝集反應(yīng),說明此人的血型為A型;例五:為證明“唾液淀粉酶對(duì)淀粉有消化作用”,某同學(xué)制訂了下列實(shí)驗(yàn)方案。(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?略) (2)實(shí)
38、驗(yàn)材料和用具(略)(3)實(shí)驗(yàn)方法和步驟取2支試管,編號(hào)為A和B,各注入2 L漿糊。用涼開水漱口后,用小燒杯收集唾液。向A試管內(nèi)加入2 唾液。向2支試管中各滴加2滴碘液。將2支試管振蕩后放在37水中恒溫10 。同時(shí)取出2支試管,觀察試管內(nèi)溶液顏色的變化。(4)結(jié)論:唾液中含有淀粉酶能將淀粉分解成麥芽糖。該實(shí)驗(yàn)的方法和步驟以及結(jié)論有沒有錯(cuò)誤?如果有請(qǐng)指出并改正。 解析該題型是一種實(shí)驗(yàn)糾錯(cuò)評(píng)價(jià)題,體現(xiàn)了考試說明中“具備驗(yàn)證簡(jiǎn)單生物學(xué)事實(shí)的能力,并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果解釋和分析以及理解探索性實(shí)驗(yàn)的一般方法”的能力要求。該題是對(duì)課本實(shí)驗(yàn)四和實(shí)驗(yàn)五的延伸和重要補(bǔ)充。實(shí)驗(yàn)方法和步驟中的錯(cuò)誤:第步應(yīng)在B試管中加
39、入2 清水;第步和第步應(yīng)作對(duì)調(diào),以排除碘液對(duì)淀粉分解的影響。結(jié)論錯(cuò)誤:本實(shí)驗(yàn)只能證明唾液對(duì)淀粉的分解作用,但不能證明具體分解后的產(chǎn)物是什么。 (廣東、河南)為證實(shí)“二氧化碳是光合作用合成有機(jī)物必需的原料”,某同學(xué)制訂了下列實(shí)驗(yàn)方案:(1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?略)(2)實(shí)驗(yàn)材料和用具(略)(3)實(shí)驗(yàn)方法和步驟用一適當(dāng)大小的玻璃罩罩住一株生長(zhǎng)正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液,密封不漏氣。將上述植物及裝置放在暗室中饑餓,消耗掉葉片內(nèi)貯藏的有機(jī)物。暗室內(nèi)裝有紅色安全燈。饑餓一定時(shí)間后,自暗室中取出,照光若干小時(shí),使其充分進(jìn)行光合作用。取一葉片,放人盛有酒精的燒杯中,水浴加熱,使葉綠素溶于酒精中。將已脫綠的葉
40、片取出,平鋪在一個(gè)培養(yǎng)皿中,用碘液,檢測(cè)有無葡萄糖的特異顏色反應(yīng)出現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)方案有幾項(xiàng)明顯錯(cuò)誤,請(qǐng)指出錯(cuò)誤并改正。(1)步聚中的暗室應(yīng)裝綠色安全燈(2)步驟中的用碘碘化鉀溶液檢測(cè)有無淀粉的特異顏色反應(yīng)(3)未設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn) 對(duì)照實(shí)驗(yàn)如下: a裝置同題干的步驟,但玻璃罩內(nèi)用同一種生長(zhǎng)狀況相同的另一株植物代替題干中的植物;用一杯清水代替NaOH溶液 b同題干的步驟,但暗室應(yīng)裝綠色安全燈 c同題干的步驟、 d同題干的步驟,但應(yīng)改為檢測(cè)淀粉的特異顏色反應(yīng) 例如:某研究性學(xué)習(xí)小組在進(jìn)行“調(diào)查環(huán)境污染對(duì)生物的影響”課題研究時(shí),確定了對(duì)“家庭煤爐對(duì)植物生長(zhǎng)的影響”的子課題研究,并制定了研究方案。請(qǐng)回答下列問題
41、:(1)你認(rèn)為該研究方案應(yīng)包括哪些內(nèi)容?(2)簡(jiǎn)述該課題研究的兩點(diǎn)主要意義:(3)你對(duì)該課題研究作出的假設(shè)是_;預(yù)期是_。(4)該小組開展研究的過程和結(jié)果如下:取兩盆生長(zhǎng)狀況相似的蔥,一盆(編號(hào)1)置于陽臺(tái),一盆(編號(hào)2)置于廚房煤爐旁,白天給予同樣的護(hù)理,并進(jìn)行同樣的光照,經(jīng)過一個(gè)月的觀察,結(jié)果如下:該課題采用的研究方法_。你得出的初步結(jié)論是_。(5)如果讓你完成該課題的研究報(bào)告,你的報(bào)告中應(yīng)含有的主要內(nèi)容是 項(xiàng)目編號(hào)原來形態(tài)一周后二周后三周后四周后長(zhǎng)度14.85.15.86.78.125.15.35.76.16.6顏色1綠色綠色綠色綠色綠色2綠色綠色頂尖變黃黃色擴(kuò)大頂尖枯掉解析課題研究是新
42、教材最具特色的一項(xiàng)內(nèi)容,要求學(xué)生會(huì)制定課題研究的計(jì)劃和方案,并按照計(jì)劃和方案獨(dú)立完成或協(xié)作完成課題研究任務(wù)。該課題研究的目的是讓學(xué)生學(xué)會(huì)調(diào)查研究環(huán)境污染對(duì)植物影響的一般方法,了解大氣污染對(duì)植物生長(zhǎng)的不利影響。一個(gè)完整的課題研究方案應(yīng)包括研究目的、內(nèi)容、方法、形式、結(jié)論、研究報(bào)告等。該課題把研究的過程和結(jié)果以已知信息出現(xiàn),降低了題目的難度,同學(xué)們可從中領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)研究的基本方法?!澳軌蛑贫ㄕn題研究的初步計(jì)劃”是高考能力考查的高層次要求,是今后高考命題的重要題型。 答案(1)研究目的、研究方法、結(jié)果預(yù)測(cè)、結(jié)論、完成時(shí)間、報(bào)告形式等(2)學(xué)會(huì)調(diào)查研究環(huán)境污染對(duì)植物影響的基本方法(一般方法)了解大氣污染對(duì)
43、植物生長(zhǎng)的不利影響(3)煤球燃燒產(chǎn)生的二氧化硫會(huì)影響植物的生長(zhǎng) 一段時(shí)間后,在煤爐旁生長(zhǎng)的植物會(huì)出現(xiàn)一些明顯的癥狀。(4)實(shí)驗(yàn)法、觀察法家庭煤爐燃燒產(chǎn)生的氣體影響植物的生長(zhǎng)(5)前言(包括課題研究背景、目的、原理、意義等)、材料與方法、結(jié)果、結(jié)論與討論、參考文獻(xiàn)等 典型例題分析 類型一 繪出實(shí)驗(yàn)用具、材料、藥品、實(shí)驗(yàn)的目的,要求根據(jù)所給器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案例1血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用,缺乏它血液不能凝固,草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發(fā)生反應(yīng),形成草酸鈣沉淀,起抗凝作用。請(qǐng)根據(jù)所提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具,簡(jiǎn)要寫出第二步及以后的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證鈣離子在血液凝固中的作用,并回答問題。
44、 1、實(shí)驗(yàn)材料和用具(1)家兔 (2)生理鹽水 (3)70酒精棉 (4)適宜濃度的草酸鉀溶液 (5)適宜濃度的氯化鈣溶液 (6)試管、注射器(針管、針頭)2、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果第一步:在A、B試管中分別加入等量的草酸鉀溶液和生理鹽水第二步:?jiǎn)栴}:設(shè)置B管的目的是 分析 該實(shí)驗(yàn)要求驗(yàn)證鈣離子在血液凝固中的作用。 解析本題要求有二個(gè),一是完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果, 二是回答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題。實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證鈣離子在血液凝固中的作用,鈣離子是實(shí)驗(yàn)因子。實(shí)驗(yàn)的原理題目中以信息的形式給出,包括二方面:一是鈣有凝血作用,二是草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子反應(yīng)生成草酸鈣沉淀。盡管題目提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具
45、沒有指明數(shù)量,但題目已給出了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的第一步,從第一步可以可出是要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn),因此實(shí)驗(yàn)的思路及預(yù)期的結(jié)果應(yīng)是:設(shè)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn),有鈣血液凝固,無鈣血液不凝固。盡管題目提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具沒有指明數(shù)量,但題目已給出了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的第一步,從第一步可以可出是要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn),因此實(shí)驗(yàn)的思路及預(yù)期的結(jié)果應(yīng)是:設(shè)計(jì)兩組實(shí)驗(yàn),有鈣血液凝固,無鈣血液不凝固。題目給出的實(shí)驗(yàn)第一步是:在A、B試管中分別加入等量的草酸鉀溶液和生理鹽水。很明顯,這里的草酸鉀是用于與鈣結(jié)合的,因此A試管是實(shí)驗(yàn)組,B試管用的是生理鹽水,起的是對(duì)照作用,因此B試管是對(duì)照實(shí)驗(yàn)組。 第二步:用70的酒精棉消毒,用注冊(cè)射器取家兔血;第三步:立即將等
46、量的新鮮血液分別加入到A、B兩試管中,經(jīng)過一段時(shí)間后,結(jié)果A管不凝固,B管凝固;第四步:將等量的氯化鈣溶液分別加入到A、B兩試管中。 結(jié)果:A管凝固,B管仍凝固; 設(shè)置B管的目的是:作為A管的對(duì)照實(shí)驗(yàn)材料和用具(1)家兔 (2)生理鹽水 (3)70酒精棉 (4)適宜濃度的草酸鉀溶液 (5)適宜濃度的氯化鈣溶液 (6)試管、注射器(針管、針頭)分析實(shí)驗(yàn)材料和用具的作用:家兔提供血液,酒精棉用于消毒,注射器用于抽取血液,試管、生理鹽水和草酸鉀已在第一步實(shí)驗(yàn)中用到。這樣就可以有以下的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):類型二 只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,?shí)驗(yàn)器材自選,實(shí)驗(yàn)方案自己設(shè)計(jì)。這種類型的設(shè)計(jì)題,最能反應(yīng)學(xué)生的知識(shí)水平、實(shí)踐能力的
47、高低例2將青蛙腦破壞,保留脊髓,在脊柱下部打開脊椎骨,剝離出脊髓一側(cè)鄰近的兩對(duì)脊神經(jīng)根(一對(duì)脊神經(jīng)根包含一個(gè)背根和一個(gè)腹根,見圖)。分別電刺激每對(duì)脊神經(jīng)根的背根和腹根均可引起蛙有同側(cè)后肢發(fā)生運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。已知背根含有傳入神經(jīng),腹根含有傳出神經(jīng),背根和腹根合并成脊神經(jīng)。請(qǐng)根據(jù)上述提供的實(shí)驗(yàn)材料(實(shí)驗(yàn)用具自選)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,并預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以分別驗(yàn)證背根具有傳入功能,腹根具有傳出功能。分析:首先應(yīng)搞清楚脊神經(jīng)的結(jié)構(gòu),脊神經(jīng)屬于混合神經(jīng),也就是說既有傳入功能,又有傳出功能。其次要清楚反射弧的基本結(jié)構(gòu),包括感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器。題目中“分別電刺激每對(duì)脊神經(jīng)根的背根和腹根均可引起同側(cè)
48、后肢發(fā)生運(yùn)動(dòng)反應(yīng)”,說明實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的反射弧是完整的。最后要清楚需要驗(yàn)證的結(jié)論“背根具有傳入功能,腹根具有傳出功功能”。解決本題的核心是:如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),剪斷背根,再分別刺激斷口的兩端,根據(jù)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)的方向預(yù)期應(yīng)該出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果;同樣,換另一對(duì)脊神經(jīng),剪斷腹根再分別刺激斷口的兩端,根據(jù)神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)的方向預(yù)期應(yīng)該出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。答案實(shí)驗(yàn)步驟1:在背根中央處剪斷(或用麻醉藥阻斷),分別電刺激背根向中段、外周段,觀察蛙后肢是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。預(yù)期結(jié)果:電刺激背根向中段應(yīng)發(fā)生蛙后肢運(yùn)動(dòng)反應(yīng),電刺激背根外周段不發(fā)生反應(yīng),說明背根具有傳入功能。實(shí)驗(yàn)步驟2:在腹根中央處剪斷(或用麻醉藥阻斷),分別電刺激腹根向中段
49、、外周段,觀察蛙后肢是否發(fā)生運(yùn)動(dòng)反應(yīng)。預(yù)期結(jié)果:腹根電刺激外周段應(yīng)發(fā)生蛙后肢運(yùn)動(dòng)反應(yīng),說明腹根具有傳出功功能類型三 分析已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中的不科學(xué)性例3北阿爾伯達(dá)的一個(gè)工廠把產(chǎn)酸的化學(xué)品排放到空氣中,工廠東面有一個(gè)湖,湖底是石灰石的。但湖水的PH值已從原來的6.8降低到5.7。雖然酸性沉積一直在增加,湖水的PH值仍保持在5.7不變。湖中原有的魚是河鱸和鮭魚。釣魚運(yùn)動(dòng)員抱怨說,自從工廠開辦以來,魚資源已經(jīng)減少。工廠的科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn),證明工廠放出的化學(xué)藥品與魚資源減少無關(guān)。科學(xué)家取一只大容器,注入湖水,維持PH值在5.7。從湖里找來大魚放進(jìn)容器內(nèi),喂以蛋白質(zhì)飼料。在這樣條件下,魚能正常生
50、長(zhǎng)。假定你是一位獨(dú)立的仲裁者,受釣魚運(yùn)動(dòng)委員會(huì)的請(qǐng)求,來對(duì)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)作出科學(xué)的評(píng)估,列出你要得到的附加信息,并列舉說明你要用什么方法得到這些信息。提示:本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中沒有考慮魚的生活中受著多種因素的影響??茖W(xué)家取一只大容器,注入湖水,維持PH值在5.7。從湖里找來大魚放進(jìn)容器內(nèi),喂以蛋白質(zhì)飼料。在這樣條件下,魚能正常生長(zhǎng)。假定你是一位獨(dú)立的仲裁者,受釣魚運(yùn)動(dòng)委員會(huì)的請(qǐng)求,來對(duì)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)作出科學(xué)的評(píng)估,列出你要得到的附加信息,并列舉說明你要用什么方法得到這些信息。提示:本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中沒有考慮魚的生活中受著多種因素的影響。答案該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)量不出下列因素,而這些因素都是對(duì)河鱸和鮭魚有影響:1、酸對(duì)河
51、鱸和鮭魚的食物數(shù)量多少的影響;2、酸對(duì)河鱸和鮭魚的魚卵或幼魚的影響;3、由于春季干涸造成的PH值隨季節(jié)性漲落的影響;4、由于酸的分解作用而進(jìn)入水域的重金屬是多少。 答案該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)量不出下列因素,而這些因素都是對(duì)河鱸和鮭魚有影響:1、酸對(duì)河鱸和鮭魚的食物數(shù)量多少的影響;2、酸對(duì)河鱸和鮭魚的魚卵或幼魚的影響;3、由于春季干涸造成的PH值隨季節(jié)性漲落的影響;4、由于酸的分解作用而進(jìn)入水域的重金屬是多少。 為了說明上述第1點(diǎn),必須完成一項(xiàng)研究,即決定各種浮游生物,小水生昆蟲和鯉科小魚的多少。如果這個(gè)食物網(wǎng)的某些環(huán)節(jié)正在喪失,則有必要去研究酸是否對(duì)此有影響。 為了說明上述第2點(diǎn),可以在酸化水中飼養(yǎng)魚卵和幼魚,魚的數(shù)量減少可能是上述第1點(diǎn)和第2點(diǎn)結(jié)合的產(chǎn)物,所以人工飼養(yǎng)幼魚可能會(huì)給出不可靠的結(jié)果。 答案該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)量不出下列因素,而這些因素都是對(duì)河鱸和鮭魚有影響:1、酸對(duì)河鱸和鮭魚的食物數(shù)量多少的影響;2、酸對(duì)河鱸和鮭魚的魚卵或幼魚的影響;3、由于春季干涸造成的PH值隨季節(jié)性漲落的影響;4、由于酸的分解作用而
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