2022届高考生物二轮复习专题7实验实习与研究性课题

2012届高考生物二轮复习课件：专题七实验、实习与研究性课题专题七抓住基础研考向战考场［备考方向要明了］在近几年高考中，实验是重要的考查内容，试题呈现形式灵活多样，且常常作为全卷的压轴题。实验设计以简答题为主，主要分为三类：验证性实验、探究性实验和评价修订类实验。一、实验设计的基本原则

1.科学性原则所谓科学性原则，是指实验的原理要符合科学原理，实验结果的预期有科学依据，实验的各个环节不能偏离生物学基本知识和基本原理，以及其他科学领域的基本原则。科学性原则具有两个方面的含义：首先，必须保证实验的设计不出现科学性错误；其次，实验设计要具有科学思想和科学方法的因素。具体地说，科学性原则体现在以下几个方面：实验原理的科学性、实验方法的科学性、实验材料选择的科学性、实验结果处理的科学性及实验结果分析的科学性等。2．平行重复原则平行重复原则要求控制某种因素的变化强度，观察其对实验结果的影响程度。任何实验都必须能够重复，在同样条件下重复，实验结果应该一致或相近，实验设计时，可以通过在一组实验中同时处理多个材料体现重复性原则。3．单一变量原则单一变量原则可使实验中的复杂关系简单化，使结果更准确。其含义包括：①不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个变量对应一个需要观测反应变量；②实验中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。这一原则强调实验组和对照组只有一个量是不同的，实验组和对照组的结果差异只能是由这个单一变量导致的，从而证明实验组变量的作用。因此，在进行实验设计时，要首先确定实验变量并正确设置。4．对照原则对照原则是中学实验中最常用的原则。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。在一个对照实验中，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，对照组是不接受自变量处理的对象组，一般是随机决定的。常用的对照组类型有空白对照、自身对照、条件对照、相互对照几种。5．控制与平衡控制原则该原则是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。6．随机性原则实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体或群体中随机抽取的。这样做可以：①消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；②平衡各种条件，避免实验结果出现误差。二、探究性实验与验证性实验的比较验证性实验探究性实验实验目的验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系。实验结论已经明确探究研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系。实验结论存在多种可能实验假设结论已知，不需假设对探究的问题提出一种可能实验原理由验证内容决定由探究内容决定验证性实验探究性实验实验步骤①分组编号②实验处理(对实验组和对照组的处理，除单一变量外，其他条件、因素等完全相同)③观察、记录实验现象，收集整理实验数据①分组编号②实验处理(对实验组和对照组的处理，除单一变量外，其他条件、因素等完全相同)③观察、记录实验现象，收集整理实验数据实验现象只有一种情况存在多种可能验证性实验探究性实验结果预测对确定的结果进行描述对多种可能进行描述实验结论要验证的问题肯定或否定假说三、实验设计及分析1．科学研究方法的基本思路生物科学是一门实验科学，在生物学中，很多基本概念、基本方法、基础理论的得出，都是通过科学家的实验最终确立的，因此学好科学研究方法的基本思路，就显得极为重要。科学研究方法的基本思路是：观察、提出问题―→提出假说―→设计、完成实验―→分析数据，得出结论2．实验设计时的一般步骤第一步，取材、分组、编号。在这里实验材料包含实验中用到的各种动植物，取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等。这些材料、用具在试题中都会给出，要结合实验的目的和原理合理利用。第二步，相同处理和不同处理。根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。第三步，进一步做相同处理(其他因素相同且最适)。第四步，检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察。3.实验结果与结论的分析与归纳实验结果是指通过观察或测量的实验现象，是实验实际出现的情况。实验结论是根据对实验因变量与自变量关系的分析得出的具有普遍意义的理论性结论。结论的得出必须依据实验结果。归纳实验结论的一般思路是：(1)通过实验目的或步骤(根据单一因素不同)找出实验变量，将实验分为多个对照组。(2)由因找果，分析实验变量与结果间的逻辑关系，先得出正确结论(分结论)。(3)再根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论(总)”。(4)在验证性实验中，如果实验目的已知，可直接作为正确结论，但全面性要因对照组而定。[例1]某遗传实验小组用纯合的紫花香豌豆(AABB)和白花香豌豆(aabb)杂交，得到F1植株366棵，全部表现为紫花，F1自交后代有1650棵，性状分离比为9∶7。同学甲认为F1产生配子时不遵循自由组合定律，同学乙认为F1产生配子时遵循自由组合定律。(1)你认为同学乙对香豌豆花色遗传的解释是________________，由此你可以得出的结论是_______________________________________。(2)请设计一个实验证明你的解释是否正确。Ⅰ.实验步骤：①__________________________________________。②___________________________________________。Ⅱ.实验结果及结论：①___________________________________________。②_____________________________________________。[解析]

本题考查对自由组合定律的理解、实验设计的一般程序及思路。自由组合定律的实质是减数分裂产生配子时，同源染色体上的等位基因分离、非同源染色体上的非等位基因自由组合，因此本题中F1产生的配子有4种，自交后代的基因型有9种，但是表现型只有2种，这是由于基因型为A_B_的香豌豆开紫花，基因型为aaB_、A_bb、aabb的香豌豆开白花。验证F1产生配子时是否遵循自由组合定律，一般采用测交的方法，根据预期结果可以得出相应结论。[答案]

(1)基因型为A_B_的香豌豆开紫花，基因型为aaB_、A_bb、aabb的香豌豆开白花一个性状可以由多对基因控制(2)Ⅰ.实验步骤：①第一年选用F1植株与亲本白花香豌豆测交，得到香豌豆种子②第二年将香豌豆种子种植，统计花的种类及数量Ⅱ.实验结果及结论：①如果紫花与白花的比例约为1∶3，说明F1产生配子时遵循自由组合定律②如果紫花与白花的比例为其他比例，说明F1产生配子时不遵循自由组合定律

解答实验设计题的一般思路(1)明确实验类型，确定是验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。(2)确定实验变量，并设置实验变量。可从实验题目中获得启示从而确定实验变量。(3)遵循单一变量原则，其他条件相同，同时要确保实验的顺利进行，且避免对实验因素的干扰。(4)确定实验观察的对象或实验检测指标。(5)构思实验步骤，准确表达(注意实验操作顺序的合理安排)。(6)记录实验现象，依据实验原理，分析实验结果，得出实验结论。[例2]阅读下列内容，回答有关问题：(1)实验目的：①验证种子萌发、幼苗生长与生长素有关。②确定某种植物的种子萌发、幼苗生长的最适生长素浓度范围。(2)材料用具：萝卜、水稻、油菜等种子若干；试管、移液管、培养皿、滤纸、生长素溶液(浓度分别为100mg/L、10mg/L、1mg/L、0.1mg/L、0.01mg/L)。(3)实验步骤：①取5支试管，编号。在1～5号试管中，分别加入5mL不同浓度的生长素溶液。②在5支试管中各放入2粒某植物种子，浸泡24小时。③取5个培养皿编号(1～5号)，每个培养皿内事先都垫上用蒸馏水浸湿的滤纸，将从1～5号试管中取出的种子分别放入与之对应的1～5号培养皿中，在湿滤纸上均匀摆放。盖上培养皿盖(假设氧气充足)。(4)观察与收集数据。(5)分析与讨论：问题1：本实验步骤中，有三处不够严谨，请指出并改正：①__________________________________________；②___________________________________________；③____________________________________________。问题2：为使实验结果真实和具有普遍性，需要_____________________________________________。问题3：若你是该实验小组的成员，负责观察和收集数据，请你按实验目的的要求，设计一张记录表格。解析：本题主要考查对实验步骤的评价和修正能力。解题时，要从对照实验的设置、实验材料的选取(包括材料的种类和数目)以及实验处理等方面进行分析。依实验目的，“验证种子萌发、幼苗生长与生长素有关”，并“确定某种植物的种子萌发、幼苗生长的最适生长素浓度范围”，可知该实验的自变量是生长素的有无及生长素浓度的高低，因此，在原实验的基础上，需要补充无生长素的空白对照组。为提高实验的可信度，一方面要增加实验种子的数量，另一方面可以运用不同的种子进行重复实验。通过仔细审题，发现步骤③中的滤纸并未用不同浓度的生长素溶液进行处理，在实验结果记录表格中，要体现实验的自变量(不同浓度的生长素溶液)和因变量(种子发芽率、幼苗长度)等。答案：问题1：①应再设置一支对照试管，加5mL蒸馏水，编号为6②步骤②中的种子数目过少③步骤③中的滤纸应该用对应浓度的生长素溶液浸湿问题2：用不同植物的种子重复上述实验问题3：培养皿123456种子发芽率(发芽粒数)幼苗长度(mm)[例3]

(2011·嘉兴二模)染色体的断裂片段在有丝分裂时不能进入子细胞核中，而在细胞溶胶(细胞质基质)中形成圆形结构，称为微核。通过染色可观察到微核，常用含微核的细胞数占观察细胞总数的比例(微核率)来检测有毒物质对细胞的危害程度。某研究小组应用微核检测技术探究不同浓度的氯苯对人类细胞的危害程度。请根据以下提供的实验材料与用具，设计实验思路，绘制用于呈现实验数据的坐标系，并预测最可能的实验结果。材料和用具：人成纤维细胞悬浮液、培养液、0.1mg·L－1的氯苯溶液、染色液、显微镜、细胞培养瓶、二氧化碳培养箱等。(染色和制作装片的具体方法不作要求)(1)实验思路：(2)绘制一个用于呈现实验数据的坐标系。(3)预测最可能的实验结果。(4)检测微核时可用________溶液作染色剂。微核检测技术高度灵敏，简单易行，你觉得它还能应用在哪些社会热点问题上？______________________________。(请举一例)[解析]

(1)探究不同浓度的氯苯对细胞的危害程度，应配制不同浓度的氯苯作自变量，用动物细胞培养技术培养细胞，显微观察统计微核细胞数。(2)数轴要有文字标注和单位。(3)最可能的实验结果是随着氯苯化合物浓度的增加，细胞的微核率也相应增加。(4)微核是断裂的染色体，要用龙胆紫或醋酸洋红染色。[答案]

(1)①配制浓度从低到0.1mg·L－1氯苯化合物，分别等量加入细胞培养瓶中，另设一只培养瓶不加氯苯化合物，并编号；②向各培养瓶中加入等量的培养液和人成纤维细胞悬浮液，放入二氧化碳培养箱中培养一段时间；③取各培养瓶中培养液，染色后分别制成装片，在显微镜下观察并计数，统计出微核率。(2)如右图：(3)随着氯苯化合物浓度的增加，细胞的微核率也相应增加。(4)龙胆紫或醋酸洋红对食品添加剂、汽车尾气、辐射等进行安全评价(其他答案合理也可)

开放型实验设计题的一般解题思路首先，打草稿或腹稿，做到心中有数。在草稿纸上画出一个大致的流程图或拟一个纲要，排一排实验步骤的先后顺序，认清实验中的自变量、因变量和无关变量。一般来说，分三步：分组、处理和观察。

其次，组织语言，准确描述。要注意体现“等量原则”相关词语的准确使用，如“等量”“等温”“生长状况相同”等，在时间、温度、物质的量上难以做到准确量化描述时，尽可能用“定性”的语言表达，如