(一)复习要点阐述
生命科学是一门以实验为基础的科学。在探索生命的过程中,揭开生命奥秘的主要方法是通过观察和科学实验。实验设计题目是能力考查的综合体现,涉及学生的创新思维能力、收集处理信息能力、逻辑思维能力、语言文字的表达能力等等,故而生物学中的实验及实验设计历来成为高考的重点和热点,且所占分值较大,是学习、掌握的重点。
1、实验与探究能力在考纲中的要求如下:
(1)能独立完成“生物知识内容表”所列实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。
这意味着将考纲要求的课本实验内容要求作出了提升,仅仅记住课本实验是远远不够的,只有能够对课本实验所涉及的方法与技能进行迁移与综合运用,才能达到考纲对实验考查要求。就是说要既要基于课本,又要立于课本之上。我们特别要注意到课本中涉及的经典实验,如:演示实验(渗透作用实验装置)、模拟实验(分离、自由组合规律)、验证实验(质壁分离和复原)、杂交实验(孟德尔豌豆杂交实验),观察实验(向光性实验、二氧化硫对植物的影响)、探究实验(生长素发现实验)等,这些实验涉及的方法和技能同样是高考的重点。
(2)具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。
实验原理和实验现象存在明显的因果关系,相关的试题也多见于以下两种形式:Ⅰ、依据实验的原理、操作及相关知识,分析预期实验的结果并得出结论;Ⅱ、依据实验的结果分析其原因或得出结论等,这是本条的能力要求。
(3)具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等。
这是实验与探究能力中的较高要求,也是对高考命题要求中对考查考生科学素养的具体落实。本条要求将探究能力的考查更具体化了,实际上包含了探究的各个方面。除字面直接表达的要求外,还隐含着一些要求:如根据所给材料提出所要研究的课题,设计表格用于记录实验的数据,运用包括数学模型在内的各种方法处理实验的数据等等。
(4)能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。
这是实验与探究能力中较高层次的要求,考查内容多是判断题目给出的实验方案是否科学,实验过程设计是否合理,实验结果的预期与分析是否得当,需要考生具备相关知识、技能和能力才能作出判断。不仅要求考生掌握书中的基本知识,而且要熟练运用实验的基本原则和方法,答题时既要统筹全局,又要兼顾细微,做到成竹在胸,才能下笔有神。
2、考试题型分析
实验试题千变万化,不同的分类方法,分出的题型也各有千秋,但简单归纳起来,主要包括以下两种题型:
(1)实验分析题
主要分析以下几点:①实验原理及方法是否正确;②实验步骤是否科学;③有没有充分利用实验条件;④有没有设置对照实验;⑤有无更为简单的实验方案;⑥实验能否顺利完成;⑦实验的安全性如何。
(2)实验设计题
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。
(二)要点复习的策略及技巧
1、解答实验设计题的基本步骤
(1)了解题目要求,明确实验要验证或探究的是什么。
(2)分析实验原理:分析实验所依据的科学原理是什么?涉及的生物学及相关学科中的哪些方法和原理。
(3)确定实验器材的选择。
(4)设置实验步骤:分析每一环节之间的关联性,或几个相关实验的延续性,安排实验的最佳程序。
(5)预期结果和分析。
2、解答实验设计题的技巧
(1)实验目的是实验的核心,实验原理是实验的依据。在高考实验题中,实验的目的可以通过分析题目得出,而实验的原理则多源于课本知识,也有来自题干的。
(2)对于生物实验题中已提供的实验材料和用具,主要分析“有什么用”、“怎么用”,一般应全部用上,不可遗漏,除非这道实验题是让你选择使用或者自行确定实验材料和用具。
(3)通常都需要设置对照组,并遵循单一变量原则。
思考:
①实验设计中可采用的对照方法很多,通常都有哪些对照方法?
空白对照(即不给对照组以任何处理因素)
相互对照(不单独设置对照组,而是几个实验相互为对照)
自身对照(实验和对照都在同一研究对象上进行)
条件对照(给实验组某种处理,给对照组另外一个条件处理)
②回顾课本下列实验分别采用了什么对照思想?
生物组织中蛋白质的鉴定;
温度对酶活性的影响;
观察植物细胞的质壁分离与复原;
酶的催化效率具有高效性。
③设置对照组时通常需要考虑保持哪些条件的一致性?
实验的环境、实验的器具、实验的材料和试剂、材料和试剂的用量、所用的处理方法等。
(4)书写实验步骤时应注意简明准确地组织语言文字。如实验步骤一般需要分段叙述;试管、材料等必要时要加以编号;叙述中尽量要用规范的语言,特别要注意能体现“单一变量”的词语的使用,例如“等量”、“相同” 、“适宜” 等。
(5)准确地预测实验结果。验证性实验的结果应与实验假设一致,是唯一的;探究性实验的结果一般有多种可能,需要分类讨论。
例1、(2007全国理综卷I)为了确定生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度,某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理扦插枝条作为两个实验组,用蒸馏水处理作为对照组进行实验,结果发现三组扦插枝条生根无差异。回答下列问题:参考该同学的实验,在下一步实验中你应该如何改进,才能达到本实验的目的?请说明理论依据。
思考:
(1)该实验目的是什么?原理是什么?
(2)该实验的实验变量是什么?
(3)该实验如何体现对照实验思想?属于什么对照?
(4)两个实验组与对照组实验现象相同说明了什么问题?
(5)如何探究生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度?
答案:
在该同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上,分别在低于低浓度和高于高浓度的范围的增加一系列的浓度梯度以及在两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验。原因是生长素在一定的浓度范围可以促进扦插生根,浓度过高或过低都不能起到促进作用。
例2、(2005年天津理综)请根据所提供的实验材料、用具设计一个实验,验证“重力影响生长素的重新分配”。
实验材料、用具:若干相同的燕麦胚芽鞘尖端、若干相同的去掉尖端的胚芽鞘、一个实验支架(支架的材料托中,放置了6块已编号的相同琼脂块。相邻两个琼脂块之间用不透水的云母片完全割开)。
①写出主要实验步骤:
②预期实验结果:
放置a1琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘_______。
放置a3琼脂块的胚芽鞘比放置a2琼脂块的胚芽鞘_______。
放置A3琼脂块的胚芽鞘_______。
思考:
(1)该实验的目的是什么?该实验的原理是什么?
(2)如何使装置中6块琼脂块获取不同浓度的生长素?
(3)如何比较不同浓度生长素的生理作用?
(4)还有什么因素会影响生长素的分布?如何排除?
答案:
①主要实验步骤:
第一步:将3个胚芽鞘尖端分别放置在实验支架材料托的琼脂块上。
第二步:将实验支架在黑暗条件下放置一段时间。
第三步:移走胚芽鞘尖端,然后将材料托的琼脂块取出,分别放在6个切去尖端的胚芽鞘切面的一侧。
第四步:分别测量和比较不同处理的胚芽鞘弯曲程度。
②预期实验结果:弯曲度大 弯曲度小 弯曲度最大