2022高三二轮复习教案专题12实验实习研究性学习

2022高三二轮复习教案专题12实验、实习、研究性学习一、专题主干核心知识归类总结1．观察类实验分类总结(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Ⅲ或苏丹Ⅳ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。2．化学物质鉴别类实验总结(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(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(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。3．物质提取类实验(1)叶绿体中色素的提取和分离(2)DNA的粗提取与鉴定共同点：①均破坏细胞结构，使物质释放出来；②均采用物理或化学方法进行提取或分离。不同点：具体操作方法不同，所用原理不同，结果不同。4．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计方法计算公式种群密度的取样调查动物标志重捕法植物样方法调查人群中遗传病人类某种遗传病汇总法调查环境污染对生物的影响环境污染程度汇总法5．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，确定对实验结查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。二、实验题解题方法研究1．实验程序设计的一般规律实验程序的设计是历年高考试题考查的重要内容，也是广大师生费时较多的训练试题。通过对大量高考试题的研究，可将繁杂的实验程序归纳为以下要点：共性处理→变量处理→结果处理。现给予举例说明：[例1]为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并做出分析。(1)材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。(2)方法与步骤：(3)结果预测与分析：[解法阐释](1)将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。这一步实际上是对雄性成年大白鼠分组、编号、测量等处理。两组做的处理完全相同。笔者称之为实验设计的第l步：共性处理。在不同的实验设计中，有不同的实验原理、实验目的，但第l步中一般都是分组、编号、添加相同的物质、做相同条件下的处理等等。需要注意的是要强调等量原则，要注意应用一些定性、定量的描述性语言，如此题中的雄性成年大白鼠选择“日龄相同、体重相近”。(2)每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定时间。这一步甲、乙两组分别进行了不同的处理，笔者称之为实验设计的第2步：变量处理。不同的实验所做的变量处理不同，要注意灵活运用。单因子变量中的“变”就在这一步中体现。其他条件要注意强调相同，这些往往也是得分点和失分点，如此题中的蒸馏水的“等量”。(3)测定与记录甲、乙组鼠耗氧量和活动量。这一步实际上是观察实验现象、测量实验数据、记录实验结果等。笔者称之为实验设计的第3步：结果处理。[参考答案](1)将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。(2)每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定时间。(3)测定与记录甲、乙组鼠耗氧量和活动量。[例2]现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。方法步骤：(1) (2) 可能的实验结果及相应的结论：(1) (2) (3) [答案及解法阐释](1)向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中(第l步：共性处理)。(2)将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜相同(第2步：变量处理)。第3步：即“结果处理”，北京高考这里不作要求，省略了。[例3](1)人们不会在热泉中发现活着的嗜冷海藻，而经常可以在冷水环境中分离出嗜热微生物。请根据酶的特性分析产生这种现象的原因。(2)淀粉酶可以通过微生物发酵生产。为了提高酶的产量，请你设计一个实验，利用诱变育种方法，获得产生淀粉酶较多的菌株。①写出主要实验步骤。②根据诱发突变率低和诱发突变不定向性的特点预期实验结果。提示：生产菌株在含有淀粉的固体培养基上，随着生长可释放淀粉酶分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈。[答案及解法阐释]主要实验步骤所给的答案：第1步：将培养好的生产菌株分为两组，一组用一定剂量的诱变剂处理，另一组不处理做对照(变量处理)。第2步：制备含淀粉的固体培养基。第3步：把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养(我们可以把第2步、第3步合并为一步，改为：制备含淀粉的固体培养基。然后，把诱变组的大量菌株接种于多个含淀粉的固体培养基上，同时接种对照组，相同条件下培养。共性处理)。第4步：比较两组菌株菌落周围透明圈的大小，选出透明圈变大的菌株(第2步、第3步合并，这一步相应地可改为第3步。结果处理)。掌握了实验设计的一般程序后可根据试题要求灵活写出答案。2．生物实验中的变量与设计原则分析(1)变量在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用，可分为两类：①实验变量与反应变量：实验变量：也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量：亦称因变量，指实验中由实验变量引起的变化和结果。②无关变量与额外变量：无关变量：也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量：也称干扰变量，指实验中由无关变量所引起的变化和结果。在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。③教材中相关实验中的变量：实验自变量因变量无关变量比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率催化剂的种类(过氧化氢酶、Fe3＋)催化效率的高低(以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速度表示)试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用底物的种类(淀粉、蔗糖)淀粉酶将淀粉水解(处理后加斐林试剂，加热出现砖红色沉淀)，但不能水解蔗糖(处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现)淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等温度对酶活性的影响温度(60℃加碘液后溶液颜色的变化试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作的程序、碘液的加入量等观察植物细胞的质壁分离与复原外界溶液的浓度(高渗及低渗溶液)质壁分离(液泡失水缩水、颜色变深、原生质层与细胞壁分离)；质壁分离复原(液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状)溶液的种类及浓度、分离与复原现象的观察时间、装片的洁净度及临时装片的制作、材料的选择等植物向性运动的实验设计和观察①是否单侧光照、均匀光照；②改变幼苗的空间位置以接受重力影响①幼苗的弯曲状况；②根的弯曲方向①幼苗的种类、培养条件、处理的部位、装置的合理性等；②萌发种子的种类及萌发状况、环境温度、培养条件等观察二氧化硫对植物的影响不同浓度的SO2植物体生长状态的变化实验装置及器材的一致性、实验植物生长状况、SO2浓度的控制、培养的环境条件、实验操作程序、观察时间的长短等(2)设计原则①科学性原则：指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期要有科学依据，实验的各个环节都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。②平行重复原则：任何实验必须有足够的实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。③单一变量原则：该原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义是：a．不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量。b．实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如，在“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，加入的淀粉和蔗糖是单一变量，而加入的淀粉酶的量、反应温度、pH则应控制成相同条件(常量)，否则这些因素的差异将作为无关变量，干扰实验结果及对实验结果的分析。因此，在考虑单一变量原则时，还要尽量使常量能够满足实验成功的条件。④对照原则：对于对照实验，一个实验可包括实验组和对照组，实验组是接受自变量处理的对象组，对照组(控制组)是不接受自变量处理的对象组。至于哪个作实验组，哪个作对照组，一般是随机决定的。目的：通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。对照类型：空白对照：对照组为不作任何处理的对象组。自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组，如“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，实验处理前后的对象状况分别为对照组和实验组。条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理，如在“动物激素饲喂小动物的实验”中，存在以下实验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂(条件对照组)丙组：对蝌蚪不作任何处理(空白对照)相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照，如在“植物向性运动的实验设计和观察”中，如下图所示，2与1对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可与l对照，4也可与l对照，也可与2对照。⑤控制与平衡控制原则：指要严格地操纵自变量，以获取因变量。同时，要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即尽量消除实验误差，以取得较为精确的结果。常用的方法有单组、等组及轮组实验法。单组实验法：对一组(或一个)对象，既用A法，又用B法，顺序随机或轮流循环，这是生物实验常用的实验方法。例如，“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，通常是将做好的紫色洋葱鳞片叶表皮细胞装片，先用蔗糖溶液做质壁分离观察，接着又用清水做质壁分离复原观察，这就是单组实验法。由于对象同一，无关变量的影响也就被平衡和抵消了。等组实验法：将状况相等的对象分成两组或多组，一组用A法，另一组用B法，这也是生物实验常用的实验方法。例如，“植物向性运动的实验设计和观察”实验，可设计多组实验，其对象是玉米幼苗，要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的，这就是等组实验法，对无关变量的影响起到了平衡和消除作用。轮组实验法：对两组或两组以上的对象，循环进行两个或两个以上的实验处理，如甲组——A法、B法；乙组——B法、A法等，这样能有效的平衡和抵消无关变量的影响，操作起来要麻烦一些。例如，“植物向光性”实验，可随机取2株(组)生长状况并不相同的玉米幼苗，做如下实验处理：实验结果则是a+d(“不透光”)和b+c(“单侧光”)的比较，这就是轮组实验法。无论先用单侧光处理，还是先不透光处理，两株长势不同的玉米均表现向光性，均由单侧光引起，可见这种实验处理的匹配，对平衡、消除无关变量更有说服力。3．如何确定实验方法举例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①淀粉——碘液；②还原糖——斐林试剂、班氏试剂；③CO2——Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂；④乳酸——pH试纸；⑤O2——余烬复燃；⑥O2——火焰熄灭；⑦蛋白质——双缩脲试剂；⑧染色体——龙胆紫溶液、醋酸洋红液；⑨DNA——二