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版权所有转载必究专题七 实验、实习与探究性学习 （实验-实习和探究性学习）一、学习2009年考试大纲 攻占“实验、实习与探究性学习”复习和应考的制高点（一）实验、实习与探究性学习能力是高考“考试大纲”要求学生掌握的一项基本能力。具体要求包括如下四点：1能独立完成“生物知识内容表”（见下表）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。 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。 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。 4能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。 （二）熟练掌握17个“考试大纲”要求的生物知识内容表中所列的教材实验类别序号生物知识内容实验实习探究成分分离鉴定01（1）生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定02（6）叶绿体中色素的提取和分离03（9）DNA的粗提取与鉴定显微观察04（2）高倍显微镜的使用和观察叶绿体05（2）细胞质流动的观察06（3）观察植物细胞的有丝分裂07（7）观察植物细胞的质壁分离与复原探究实验类（探究设计）08（4）比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率09（5）探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用10（选修1）温度对酶活性的影响11（8）植物向性运动的实验设计和观察12（研究性课题）设计实验观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响13（实习4）设计制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性14（12）观察SO2对植物的影响调查信息处理15（研究性课题）调查人群中的遗传病16（实习3）种群密度的取样调查17（研究性课题）调查环境污染对生物的影响（三）应考复习策略1对教材所列实验复习时，应先将它们进行分类，然后按类别形成知识体系，通过重温各个实验的性质、特点、实验方法、注意事项，明确与相应知识的关系，理解其实验原理，着重对实验方法进行复习，实验方法包括以下内容：观察、调查、材料的培养及取材、对实验过程中条件的控制、整理分析等。2对教材中的实验进行改编后的拓展实验的实验结果或实验误差分析：拓展实验是在常规实验基础上，利用常规实验所包含的原理、思想、方法，利用新材料、借助新情境进行创新实验设计、解决、探索新问题。3对完整的拓展实验和实验过程进行分析、纠错：是否有违科学性原则，出现科学性错误；是否有遗漏的实验步骤，如对照实验等；是否有因思维不严密而出现的步骤颠倒、混乱；是否有违实验目的和实验原理的方法性错误等等。然后才能正确的分析以及对错误的步骤作出判断，并能说明其理由。4对不完整的实验进行补充的实验设计：实验器材的选择，实验中材料用具的选择是很重要的，要根据实验所提出的问题和要求以及已设计的实验步骤，联系命题者所提供的器材，准确判断和选取实验所需的用具及材料。实验条件的一致性和可重复性，在实验中除要设计的变量外，其他条件都要一致，并且一个实验不能只看一次的结果必须有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性。科学性和严谨性，主要指实验设计必须有充分的科学依据，在某些实验中要有对照实验。准确地预测或表述结果，全面地进行数据处理。5根据给定的条件、器材、药品和实验目的的实验设计：弄清题意，明确题目要求达到的目的；分析实验原理找出实验所涉及的课本知识和相关学科的知识，并把它们联系起来；确定给定的实验器材在实验中的作用，根据题目要求，决定各器材的取舍，有的可能全用，有的可能选用；合理设计实验步骤，各实验步骤间要有科学性、合理性和连贯性，在有多种实验方案的情况下，应选取最佳实验方案；实验结果的预测和分析。根据实验原理和实验方法，预期应达到的目的，在有几种可能的结果情况下，应逐一分析、说明理由。其实验设计的一般思路可概括为：明确实验目的弄清实验的原理及相关的知识点确立完成实验的关键条件考虑每一材料用具的可能的作用设计实验方案(实验步骤或实验装置图；观察记录实验结果；分析讨论，得出结论)。二、建构 “实验、实习与探究性学习”的基本理论 掌握实验设计的一般原则和方法（一）实验设计的基本内容1实验名称 是关于一个什么内容的实验。2实验目的 要探究或者验证的某一事实。3实验原理 进行实验依据的科学道理。4实验对象 进行实验的主要对象。5实验条件 根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。6实验方法与步骤 实验采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步骤都必须是科学的；能急时对仪器、步骤进行有效矫正。7实验测量与记录 对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。8 实验结果预测及分析 能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。9 实验结论 对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。（二）理科实验设计的原则1对照性原则科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力，包括3类：空白对照/相互对照/自身对照/条件对照。具备可重复性。2等量性原则每次实验所加试剂的量要相等。3单因子变量的原则。4平行重复性原则。5控制与平衡控制原则单组实验法/等组实验法/轮组实验法。（三）理科实验设计的4个提示1科学性：这是实验方案设计的首要原则（原理、操作、程序、方法正确）。2安全性：尽量避免危险性操作（如果必须使用，要注明，防止环境污染和人身伤害）。3可行性：实验设计应切实可行，所选取药品、仪器、设备在中学现有实验室内能够完成。4简约性：实验方案尽可能简易方便（用药少/步骤少/时间短）。总之，原理正确，效果明显，装置简单，操作安全（其它正确步骤多一步要扣分）（四）实验设计的基本思路1明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件；2精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量，并引入科学的测量方法；3能够做到有效预测实验结果、科学描述实验结果，并得出科学的实验结论。（五）实验设计与复习应注意的6个问题1在掌握实验目的、原理的基础上确定实验方法。2严格遵循实验设计的基本原则，准确设置对照或变量。3注意实验程序的科学性、合理性。4对实验现象进行准确的观察、测量、记录。5能够预测可能出现的实验结果及其导致原因，并能够得出科学的实验结论。6多分析实验设计的实例。（六）确定实验方法为了能够迅速确定实验方法，现将与中学实验有关的一些最常见的经典的实验方法汇总如下：1化学物质的检测方法淀粉：碘液；还原糖：斐林试剂、班氏试剂；C02：Ca(HO)2溶液或酸碱指示剂；乳酸：pH试纸；O2：余烬复燃；青霉素：原核生物细胞壁；蛋白质：双缩脲试剂；染色体：龙胆紫溶液、醋酸洋红液；DNA：二苯胺试剂；脂肪：苏丹或苏丹染液。2实验结果的显示方法光合速率：02释放量或CO2吸收量或淀粉产生量；呼吸速率：02 吸收量或CO2释放量或淀粉减少量；原子途径：放射性同位素示踪法；细胞液浓度大小：质壁分离；细胞是否死亡：质壁分离、细胞质流动；甲状腺激素作用：动物耗氧量，发育速度等；生长激素作用：生长速度(体重变化，身高变化)；胰岛素的作用：动物活动状态；菌量：菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度；大肠杆菌：“伊红-美蓝”琼脂培养基。3实验条件的控制方法增加水中氧气：泵入空气或吹气或放入绿色植物；减少水中氧气：容器密封或油膜覆盖或用凉开水；除去容器中的CO2：NaOH溶液；除去叶片中原有淀粉：置于黑暗环境中；除去叶片中叶绿素：酒精沸水浴加热；除去光合作用对细胞呼吸的干扰：给植株遮光；如何得到单色光：棱镜色散或彩色薄膜滤光；血液抗凝：加入柠檬酸钠；线粒体提取：细胞匀浆离心；骨的脱钙：盐酸溶液；灭菌方法：微生物培养的关键在于灭菌，对不同材料，灭菌方法不同：培养基用高压蒸气灭菌；接种环用火焰灼烧灭菌；双手用肥皂洗净，擦干后用75酒精消毒；整个接种过程都在实验室无菌区进行。4实验中控制温度的方法还原糖鉴定：沸水浴加热；酶促反应：水浴保温；用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热；DNA的鉴定：水浴煮沸加热；细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养。（七）中学生物实验中包含的基本技术1玻片标本的制作（一般制作的是临时装片）压片法(如洋葱根尖细胞的有丝分裂)。压片的一般过程是：取材固定解离(对不易分散的材料用HCl处理)漂洗染色压片观察。装片法(如高倍镜下观察叶绿体和细胞质的流动)。其过程是：将材料在载玻片水滴中展平一放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上，防止气泡产生一染色或改变溶液浓度时，从一侧滴染色液或溶液，在另一侧用吸水纸吸引。2显微镜使用的基本技术（包括低倍镜和高倍镜的使用技术）使用低倍镜时应注意正确对光和焦距的调节(粗、细准焦螺旋的调节)。高倍镜的使用方法包括：低倍镜下找到物像并移至视野中央；转动转换器，使高倍物镜正对通光孔；调节细准焦螺旋至物像清晰。纸层析技术(如叶绿体中色素的提取和分离)：制样液；制备滤纸条；点样液；层析，观察实验结果。比色法(如生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定)：是利用生物组织中的有机物与某些化学试剂相互作用，能产生颜色反应的原理，可以根据颜色反应鉴定生物组织中某些有机物的存在。恒温技术(如探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用)：条件：水浴、恒温；用途：此项技术主要用于酶的催化反应或细菌的培养等。20090318研磨、过滤技术(如叶绿体中色素的提取与分离)：研磨过程中加入SiO2是为了研磨充分，色素提取时加CaCO3是为了避免色素被破坏。其原因是叶绿体基质呈弱碱性，细胞液呈弱酸性，加入CaCO3是为了让弱碱性的CaCO3中和细胞液的弱酸性，使色素分子在叶绿体破裂后仍处于弱碱性环境中，使色素的结构和性质维持稳定。三、教学大纲规定部分实验归纳分析（一）观察类实验1在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下：实验名称观察方式观察对象显微镜玻片标本染色剂生物材料观察叶绿体原色观察叶绿体高倍临时装片无菠菜叶观察细胞质流动细胞质(以叶绿体作参照)高倍临时装片无黑藻嫩叶观察质壁分离与复原紫色大液泡高倍临时装片无洋葱表皮观察有丝分裂染色观察染色体高倍临时装片龙胆紫(醋酸洋红)洋葱根尖脂肪的鉴定脂肪高倍切片临时装片苏丹或苏丹染液花生种子2观察类实验应注意的问题（1）注意取材：根据观察对象采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。（2）注意材料处理：根据不同材料，不同的观察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。（3）注意制片方法：显微观察实验要用装片，不同材料用不同的制片方法。装片法(把整个实验材料制成装片。如用葫芦藓观察叶绿体)，切片法(把材料切成薄片，以便观察。如脂肪鉴定)，压片法(把材料压碎成一薄层，以便观察如观察根尖有丝分裂)。（4）注意光学显微镜的使用方法。（二）鉴别类实验1在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别，针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂，归类如下：实验名称鉴定对象试剂颜色水浴加热生物材料生物组织中糖类的鉴定淀粉碘液蓝色无脱色的叶片还原糖斐林试剂(or班氏试剂)砖红色需要含糖量高的白色或近白色的植物组织、尿液、血浆蛋白质的鉴定蛋白质双缩脲试剂紫色无豆浆、牛奶、鸡蛋清、蛋白质类酶DNA粗提取与鉴定DNA二苯胺试剂蓝色需要鸡血细胞甲基绿蓝绿色无萝卜贮藏根组织细胞2鉴别类实验应注意的问题（1）实验结论常根据特定的颜色反应来确定。（2）有些可不设立对照实验，若需设立。应增设一组，加入已知的待检测物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。 （3）注意选择合适的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如加热等。（三）实习和研究性课题此类实验常通过调查法。调查法中常使用统计技术和测量技术。实习、研究性课题调查对象统汁方法计算公式种群密度的取样调查动物标志重捕法个体总数（N）/初次捕获个体数再次捕获个体数/重捕的标志个体数植物样方法 所有样方内个体总数/样方的总面积调查人群中遗传病人类某种遗传病汇总法发病率患病人数/被调查人数调查环境污染对生物的影响环境污染程度汇总法污染程度污染区域/被调查区域（四）“探究性”和“验证性”实验此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计与观察”等。这类实验要求高，开放性强。设计探究和验证性实验要注意的问题：1一定要设置对照。2遵循实验设计的单一变量原则。3注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性(前因后果)，步步有理，环环相扣，各步骤要严密、完整。4注意确定实验用具与试剂及需要控制的实验条件。5注意实验结果的观察、记录、分析和结论，确定对实验结果的观察内容和合适的观察方法，最后对结果作出科学的解释并得出正确的结论。四、教材中的部分经典实验与高考试题分析章节内容经典实验(部分)相关高考试题新陈代谢酶的发现1773年，意大利科学家斯帕兰札尼证明胃液具有消化作用的实验。2001年广东卷以普利斯特利和萨克斯的实验为素材考查了“验证CO2是光合作用合成有机物必需的原料”的实验设计与评价。光合作用的发现1771年。英国科学家普利斯特利发现植物可以更新空气的实验；1864年，德国科学家萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验；l880年，美国科学家恩格尔曼证明叶绿体是光合作用场所的实验；20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2全部来自水的实验。生命活动调节生长素的发现1880年，达尔文研究向光性的实验；1928年，荷兰科学家温特证明胚芽鞘尖端产生了生长素的实验。2001年全国理综卷以温特的实验为素材考查了“证明生长素在植物体内从形态学上端向形态学下端运输”的实验分析与设计。性激素的功能摘除和相互移植公鸡和母鸡生殖腺证明性激素功能的实验。遗传变异证明DNA是遗传物质格里菲思、艾弗里的肺炎双球菌转化实验；噬菌体侵染细菌的实验2004年全国卷以选择题形式考查了肺炎双球菌的转化实验；2003年上海卷以简答题形式考查了孟德尔的豌豆杂交试验。遗传规律的发现孟德尔的豌豆杂交试验生物环境能量流动的特点美国生态学家林德曼对生态系统能量流动的定量分析方法。1999年上海卷以简答题形式考查了“湖泊生态系统能量流动的定量分析图解”。生态系统的稳定性“生物圈号”实验。细胞生物工程生物膜功能联系科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时用同位素标记亮氨酸的实验。2003年上海卷以实验设计题形式考查了杂交瘤细胞的筛选。单抗制备杂交瘤细胞的筛选实验。五、以教材知识为背景的实验设计题材归纳总结背景知识实验设计题材构成细胞的化合物用干燥和潮湿水稻种子设计实验：探究细胞内自由水的含量与代谢强度的关系；探究Ca2+与维持蛙心跳动的关系；鉴定唾液淀粉酶是蛋白质。细胞膜、细胞分裂、细胞分化用荧光染料探究细胞膜的流动性；用红色花瓣、盐酸、清水等材料探究细胞膜的选择透过性；探究细胞分裂素促进植物细胞有丝分裂的作用；探究煤焦油引起细胞癌变ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、细胞呼吸探究萤火虫发光与ATP的关系；探究温度对光合作用强度的影响；探究光照强度、温度、空气湿度等对蒸腾作用的影响；探究溶液浓度与植物细胞渗透作用的关系；探究矿质元素与植物元素缺乏症的关系；探究影响酵母菌发酵速度的因素激素调节探究生长素与细胞分裂素在植物组织培养中的作用；探究胰岛素与尿糖的关系植物个体发育探究影响种子萌发的环境条件染色体变异探究药物对人体细胞的毒副作用现代生物进化理论利用长翅果蝇与残翅果蝇探究觅食环境对果蝇类型的自然选择种内斗争利用油菜或蝌蚪探究影响种群密度的因素六、探究性实验和验证性实验的区别（一）概念1探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验：探索、分析、研究得出