生物实验与探究能力突破(2015年4月18日云浮市高考备考讲座)

实验与探究能力突破策略贺建zdfzhj@163.com华南师范大学附属中学考纲解读Ⅰ.命题指导思想试题以能力测试为主导，在考查考生对基础知识、基本技能和方法掌握程度的同时，注重能力和科学素养的考查，注重考查运用所学知识分析、解决具体问题的能力。考纲解读Ⅱ.能力要求理解能力获取信息的能力实验与探究能力综合运用能力基础能力高级能力核心能力考纲对“实验与探究能力”的定义(1)能独立完成表2所列的生物实验，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，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。(4)能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。课程标准对“实验能力”的要求能够正确使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能课程标准对“科学探究能力”的要求（1）客观地观察和描述生物现象；（2）通过观察或从生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；（3）分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；（4）确认变量；（5）作出假设和预期；（6）设计可行的实验方案；（7）实施实验方案，收集证据；（8）利用数学方法处理、解释数据；（9）根据证据作出合理判断；（10）用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；（11）听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护课程标准对“科学探究能力评价”的描述1．提出问题和作出假设

·确定一个可以通过探究活动回答的问题

·说出与问题有关的背景知识

·作出一种可检验的假设

2．制定实验计划

·明确实验目的

·陈述自变量和因变量的关系

·描述观察或测量变量的方法

·列出重要的步骤和材料器具

3．实施实验计划

·执行实验计划中规定的步骤

·记录实验现象和数据

·重复收集实验数据

·处理实验数据

4．阐述和交流实验结果与结论

·根据实验现象和数据得出结论

·应用有关的科学知识解释结论

·说出假设是否得到支持

·完成实验报告

·对探究过程进行反思和评价实验与探究能力专题设计基础实验实验设计实验分析实验评价巩固提高方法总结典型例题一、基础实验1、考纲要求(1)能独立完成表2所列的生物实验，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运用。必修1（13个），必修2（6个），必修3（8个），选修1（16），合计43个【例1】（2011年广东卷第5题）以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是A.洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测D.在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢【分析】选D.侧重考对实验原理和操作方法的掌握.【例2】（2012年广东卷第24题）小杨对4种实验材料的研究及观察记录见下表，正确的是选项实验材料观察到的结构或现象A胚胎干细胞同源染色体联会B紫色洋葱鳞片叶外表皮质壁分离及复原C黑藻叶片叶绿体移动D大肠杆菌有核仁【分析】选BC.主要考如何根据目的和原理正确选材.【例3】（2013年广东卷第6题）以下为某兴趣小组获得的实验结果及其分析，正确的是【分析】选B；主要考查对实验结果的记忆与分析。【例4】（2012年广东卷第3题）分析下表，可推测

注：“＋”显色，“＋＋”显色更深；“－”不显色。A．甲溶液含有淀粉B．乙溶液含有还原糖C．混合溶液不含淀粉D．混合溶液含有淀粉酶溶液双缩脲试剂碘液斐林试剂甲＋－－乙－＋＋－甲、乙混合＋＋＋【分析】选D；侧重考运用实验方法分析问题的能力.【例5】（2014年广东卷第5题）油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图2所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是选项取样时间检测试剂检测结果A第10天斐林试剂不显色B第20天双缩脲试剂不显色C第30天苏丹Ⅲ试剂橘黄色D第40天碘液蓝色【分析】选C；获取试题信息运用实验方法推理判断。【例6】（2011广东卷29）中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。I.提取叶绿素根据所学知识和实验结果，请回答：（1）提取食用叶绿素的X应该为

，原因是

。（4）小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。2、归纳整理显色反应装片制作细胞分裂物质提取、分离、鉴定抽样统计3、巩固训练1.（2014四川卷）下列有关实验方法或检测试剂的叙述，正确的是A.用改良苯酚品红染色观察低温诱导的植物染色体数目变化B.用健那绿和吡罗红染色观察DNA和RNA在细胞中的分布C.用纸层析法提取菠菜绿叶中的色素和鉴定胡萝卜素提取粗品D.用标志重捕法调查田鼠种群密度及农田土壤小动物的丰富度2.（2013福建卷）下列为减少实验误差而采取的措施，错误的是选项实验内容减少实验误差采取的措施A对培养液中酵母菌数量进行计数多次计数取平均值B探索2,4-D促进插条生根的最适浓度预实验确定浓度范围C调查人群中红绿色盲发生率调查足够大的群体，随机取样并统计D比较有丝分裂细胞周期不同时期的时间长短观察多个装片、多个视野的细胞并统计二、实验设计1、考纲要求(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，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。【例1】(2009广东)小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。

实验材料和用具：大豆种子（200粒）、光照培养箱（光照强度范围0-10000Lux，温度、湿度等均可自行设定）、培养皿、直尺等。（1）实验方案：（2）最可能出现的结果：2、例题分析【参考答案】(1)实验方案①实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成六组，每组30粒，在培养皿中培养。②培养条件：光照强度分别为0、2000、4000、6000、8000、10000Lux温度25℃，培养一周。③测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。(2)结果预测随光照强度增加，植株高度下降【方法归纳】——四步法实验设计第一步，取材、分组、编号材料的名称、特性、数量；实验组和对照组各有几组；编号常用甲、乙、丙、丁等表示。第二步，实验组和对照组的设置对实验组选用恰当的方法进行自变量的操纵，对照组采用对照处理（特别注意等量）。第三步，培养、保温、饲养等处理第四步，观察、测量、记录、统计分析结果应是可观察或可测量的。【例2】（2013广东)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉讲解成单糖。查阅资料后，安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图12。（1）向发酵瓶中加入5g酵母菌开始试验，发酵初期，通气阀①需要偶尔短时间打开，并在A通气口处打气，以利于酵母菌生长与繁殖；实验过程中，通气阀②需要偶尔短时间打开，目的是排出产生的CO2。（2）第3天，取出少量发酵液，滴加含有重铬酸钾的浓硫酸溶液来检测酒精。（3）检测后发现，尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和PH值适宜，但酒精含量（+）比预期低，我们展开了讨论，认为还有其它影响因素，如__________，请设计试验对此因素进行探究并预测实验结果（用表格形式呈现；用“+”表示酒精量，最高含量为“+++++”）。（4）请对预测的结果进行分析（解释）,并得出结论。【参考答案】发酵时间/加入酵母菌的量【参考答案】(3)实验方案实验组号①②③④⑤⑥⑦发酵时间(天)3456789预测结果（酒精量）＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：酵母菌加量为5g，其他条件与题图相同。【参考答案】(3)实验方案实验组号①②③④⑤⑥⑦发酵时间/天3456789酵母菌量/g5pH5.0温度25℃预测结果（酒精量）＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋【参考答案】(3)分析(解释）结果、得出结论预测结果中，7天前发酵时间越长酒精含量越高是因为酵母菌不断无氧呼吸产生酒精；大于7天酒精产量不再增加，可能原因是高浓度酒精抑制酵母菌活性或淀粉酶解物已被完全利用。因而在此装置和酵母菌加量为5g时，最好的发酵时间是7天【例3】（2014广东)铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎（简称PLBs，类似愈伤组织）生产生物碱的实验流程如下：

在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图17所示，请回答下列问题：

⑴选用新生营养芽为外植体的原因是

，诱导外植体形成PLBs的过程称________.

脱分化细胞分化程度低，容易诱导产生PLBs在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如图17所示，请回答下列问题：

(2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在

，

，

。PLBs产量高生长开始早快速生长时间长(3)脱落酸（ABA）能提高生物碱含量，但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养，推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：①ABA的浓度梯度设置和添加方式：设4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复。因ABA受热易分解，故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基____________后按比例加入。灭菌、冷却脱落酸（ABA）能提高生物碱含量，但会抑制PLBs的生长。若采用液体培养，推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：②实验进程和取样：实验50天完成，每10天取样，将样品（PLBs）称重（g/瓶）后再测定生物碱含量。如初始（第0天）数据已知，实验过程中还需测定的样品数为

。③依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间：当某3个样品（重复样）的

时，其对应的ABA浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。75PLBs重量和生物碱含量乘积的平均值最大【例4】（2014广州一模26）科研小组进行了水体铵离子浓度变化对轮叶黑藻生理影响的研究，利用铵离子浓度不同的培养液培养轮叶黑藻40天，测量并统计相关指标。实验结果如下，请分析回答:代谢题中的实验设计：（3）轮叶黑藻细胞有氧呼吸过程中，产生[H]的具体场所是

。研究人员推测:铵离子浓度较高时，轮叶黑藻有氧呼吸增强是其相对生长率较低的原因之一。验证此推测，可比较

条件下，不同铵离子浓度培养液中轮叶黑藻的

。细胞质基质和线粒体基质黑暗耗氧速率【例5】（2012广东）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色.遗传题中的实验设计：（3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。（一）培育转基因植株：Ⅰ.植株甲：用含有空载体的农杆菌感染___________的细胞，培育并获得纯合植株。Ⅱ.植株乙：___________________________________，培育并获得含有目的基因的纯合植株。（二）预测转基因植株的表现型：植株甲：____维持“常绿”；植株乙：_________。（三）推测结论：___________________________。突变植株y2用含Y基因的农杆菌感染纯和突变植株y2能不能维持“常绿”Y基因能使叶子由绿色变为黄色【例6】（2013广东）地中海贫血症属于常染色体遗传病。一对夫妇生有一位重型β地中海贫血症患儿，分析发现。。。其他这种贫血病患者中也检测到该突变位点表现正常的人不存在该突变基因的纯合子（3）研究者在另一种贫血症的一位患者β链基因中检测到一个新的突变位点，该突变导致β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸。如果_______________________________________，但_______________________________________，则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了一个有力证据。三、实验分析考纲要求(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。例题分析【例1】(2013广东）污水处理厂的污泥富含有机质和无机成分，可用作肥料，但其多环芳烃（PAHs）等有机污染物含量通常较高，施入土壤会带来二次污染。生物质炭是由作物废弃秸秆等炭化而成。将污泥、含7%生物质炭的污泥均堆放一段时间后用于盆栽实验，研究它们对黑麦草生长及PAHs迁移的影响，结果见下表。1例题(1)生物质炭孔隙结构发达，能改善土壤的通气状况，使根系细胞

加强，

合成增加，从而促进根系对土壤养分的吸收。有氧呼吸ATP1例题(2)由表可知，施用含生物质炭污泥_______

，从而促进黑麦草生长；使叶绿素含量提高，促进光合作用,有利于有机物积累生物质炭污泥黑麦草生长？1例题(2)由表可知，…污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量

，但是生物质炭的输入_______________________________________,从而降低PAHs污染的风险.增加1例题(2)由表可知，…污泥的施用使土壤和黑麦草的PAHs含量

，但是生物质炭的输入_______________________________________,从而降低PAHs污染的风险.增加降低土壤中PAHs含量和PAHS向黑麦草的迁移1例题(2)由此可见，生物质炭有望用作污泥改良剂，促进污泥的推广应用。污泥的应用符合生态工程的

原理。物质循环再生总结表格的解读与数据处理运用数据进行推理判断推理的距离有短、有长推理的主要思维模式是预测与解释【例2】(2014广东)观测不同光照条件下生长的柑橘，结果见下表，请回答下列问题：光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个·mm－2)净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87(89%)（注：括号内的百分数以强光照的数据作为参考）(1)

CO2以__________方式进入叶绿体后，与_____结合而被固定，固定产物的还原需要光反应提供的__________。光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个·mm－2)净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深绿28.4(209%)752(91%)3.87(89%)自由扩散C5[H]和ATP（2）在弱光下，柑橘通过

和

.来吸收更多的光能，以适应弱

光环境。光照强度叶色平均叶面积(cm2)气孔密度(个·mm－2)净光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)强浅绿13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中绿20.3(149%)76