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高中生物实验设计题的解题技巧,你值得拥有

信息来源:uooioo.com  时间:2019-03-19  浏览次数:54

生物实验设计,就是要求同学们能够根据实验原理,选择实验器材、安排实验步骤、进行数据处理及分析实验现象等。其主要考查学生是否理解实验原理,是否具有灵活运用实验知识的能力,是否具有在不同情境下迁移知识的能力。

实验设计题是高考热点题型,所占分值也比较高。许多同学觉得解这类题目难以下手,有时只是心里明白,却无法用准确的语言文字表达出来。其实只要理清思路,找准方法,就能化难为易,取得好成绩。解答高考实验设计题可遵循以下思路:

一、仔细审题,弄清实验目的和要求

1.确定实验目的,找出要研究的问题,这一点题目中都会给我们提示,诸如“研究、验证、探究”等字眼后面往往是试题将要研究的问题,也就是实验目的。

2.对应实验目的,运用所学知识,找准实验原理。

3.要弄清实验类型,即要设计的实验是验证性实验还是探究性实验。

4.依据实验原理确定实验变量以及影响实验结果的无关变量。

5.确定实验器材,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,除非试题是让你选择使用或者自行确定实验材料和用具。

二、精心设计实验步骤,书写实验步骤的“三步曲”:

1.分组标号:包括分组(实验组、对照组,其中实验组如果有浓度梯度,至少要分三组,如果有必要,每组还要设多个相同处理)、编号、非条件处理等。

常用语言:选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,分别编号为A、B、C……取两支试管,分别编号为甲、乙,各加入等量的某溶液;选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号为1、2、3……

本步骤强调分组的等量原则(器材的规格、生物材料的长势、分组的数量和随机性等),编号可以针对实验器具,也可以针对实验材料,有的非条件处理需在条件处理之后,则需写在第二步。

2.设置实验组(有单一变量)和对照组(无单一变量)。

常用语言:在A组中加入“适量的”……在B组中加入“等量的”……

本步骤强调对照原则、各对照组条件处理的等量原则,通过“适量”和“等量”表达出来。在具体的实验设计中,可用具体的量,如“在A组中加入2 mL……在B组中加入2 mL……”

3.培养或观察:放在适宜且相同的条件下培养,一段时间后观察现象,记录结果。

常用语言:将两套装置放在“相同且适宜的环境中培养一段时间”(或相应方法处理,如振荡、加热等)

本步骤强调各组外界处理的等量原则,两套装置必须放在相同且适宜的环境中,这样的实验结果才有可比性。培养的时间可根据具体的实验确定,也可以用“一段时间”描述。

特别提醒: a.最佳的书写步骤是1→2→3;b.用规范性语言准确地描述。

三、通过对实验结果(现象)的处理,综合分析得出实验结论

实验结果即实验过程中观察到的实验现象或收集到的数据,实验结论则是通过对实验结果的分析得出的定性表述,结论要依据实验原理并与实验目的相对应。实验目的的类型不一样,结果和结论的写法就不一样。验证性实验一般有一种结论,而探究性实验可能有多种结论。

验证性实验:验证性实验的实验目的是“预料之中”的,因此结果和结论只有一种情况。结果即由所学知识或实验原理推出的现象,结论即实验目的。如“验证CO

2

是光合作用的必需原料”的实验,实验结果为:对照组叶片遇碘变蓝,实验组叶片遇碘不变蓝。结论为:CO

2

是光合作用的必需原料。

探究性实验:探究性实验是对未知的生物学现象进行探索,因此预期的结果及结论是所有可能出现的情况。其书写格式一般为“如果……则……”。如“探究光对种子萌发的影响”实验中,结果和结论会有以下几种情况:若相同时间内,在光下的一组比在黑暗中的萌发数多,则光对种子的萌发有促进作用;若在光下的一组比在黑暗中的萌发数少,则光对种子的萌发有抑制作用;若两组的萌发数相同,则光对种子的萌发没有影响。

四、回归检验

1.检查实验原理、原则:检查是否遵循实验原理;检查是否遵循实验设计的原则,如有无对照实验,看实验是否遵循单一变量原则。

2.检查实验过程:有没有科学性错误、是否违背实验原理、语言文字表达是否应用专业术语,一定要避免方言、俗语在答案中出现。

3.检查实验器材:是否“物尽其用”,一般情况下,题目所给的器材都有用,除特殊说明外不允许额外添加实验器材,如有的同学一时疏忽把生理盐水换成了蒸馏水,这样就额外为实验添加了材料,不符合实验要求。

4.检查实验结果是否合理:一般情况下实验结果要符合实验原理,验证性实验一般只有一种结论,而探究性实验可能有多种结论,都需要与实验目的相对应。

五、题例领悟

【典例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,并作出分析。

(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。

(实验提示:给药途径为每日灌胃,给药剂量和仪器操作不作要求,室温恒定。)

(2)方法与步骤:_______________。

(3)结果预测与分析:_________________________________。

【解析】(1)确定是验证性实验还是探究性实验:该实验为验证性实验。

(2)确定实验目的、实验原理、观察指标:

实验目的:验证甲状腺激素的生理作用。

实验原理:甲状腺激素能加速物质的氧化分解,使耗氧量增加;提高神经系统的兴奋性,使活动量增加。

观察指标:大白鼠的耗氧量和活动量。

(3)确定自变量、因变量、无关变量:

自变量:甲状腺激素和蒸馏水。

因变量:大白鼠的耗氧量和活动量。

无关变量:鼠龄、温度、药剂量、灌胃次数等。

(4)设计实验步骤:

分组标号:包括分组、编号、非条件处理等。

①将日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠分为两组并分别标记为甲组和乙组,然后分别用耗氧量测定装置、小动物活动测定仪测定与记录大白鼠的耗氧量和活动量。

设置实验组(有单一变量)和对照组(无单一变量):

②每日用灌胃器给甲组大白鼠灌喂甲状腺激素溶液,给乙组大白鼠灌胃等量的蒸馏水,饲养一段时间。

培养或观察:

③定期测量与记录甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量。

(5)结果预测与分析:

实验目的中有“验证……”,因此本实验是验证性实验,结果和结论只有一种情况。

实验结果预测:未给甲状腺激素时,甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量相近。 给甲组大白鼠甲状腺激素后,其耗氧量和活动量均大于乙组。

结果分析:甲状腺激素能促进新陈代谢,加速体内物质的氧化分解,提高神经系统的兴奋性,从而使耗氧量和活动量加大。

【答案】 见解析中的加粗部分

【典例2】 某校生物兴趣小组为了“探索海洋动物和淡水动物血浆渗透压的高低”,想要做一个探究实验。他们现已得到了两类动物的血液,并已离心分离出这两类动物的血浆各50 mL,请你帮助设计实验以完成研究任务。

(1)本实验的目的是_______________________。

(2)设计依据的实验原理:在半透膜两侧存在浓度差时,会发生__________________。

(3)应准备的仪器有___________________________。

(4)实验的步骤:_______________________________。

(5)可能的结果及相应结论:

①____________________________。

②___________________________________。

③_________________________________________。

【解析】(1)确定实验目的。题目中有“探索”字眼,由此可确定本实验是探究性实验,实验的目的是探索海洋动物和淡水动物血浆渗透压的高低。

(2)找准实验原理。由题干“在半透膜两侧存在浓度差时……”可以确定本实验的原理是在半透膜两侧存在浓度差时,会发生渗透作用。

(3)确定实验器材。本实验是让自行确定实验材料和用具,组装渗透装置要用到烧杯、半透膜、细线等。

(4)设计实验步骤。根据书写实验步骤的“三步曲”设计实验步骤如下:

①先将淡水动物的血浆倒入烧杯中;②用半透膜封住长颈漏斗的口,用细线将半透膜扎紧;③将海洋动物的血浆倒入漏斗中,将漏斗浸入到烧杯中(即淡水动物的血浆中),使漏斗管中的液面与烧杯中的液面平齐;④一段时间后观察漏斗管中液面的变化。

(5)本实验是探究性实验,实验结果和结论不是唯一的。本实验可能的结果及相应结论有三种:

①若液面上升,则说明海洋动物的血浆渗透压高于淡水动物的。

②若液面不变,则说明海洋动物的血浆渗透压与淡水动物的相等。

③若液面下降,则说明海洋动物的血浆渗透压低于淡水动物的。

【答案】 见解析中的加粗部分。

【典例 3】 生物进化的实质是种群基因频率的改变,其中影响种群基因频率的因素有很多,如自然选择、基因突变、基因重组、遗传漂变等。某中学生物研究小组为探究人工选择对种群基因频率是否有影响,选择了纯种长翅果蝇和残翅果蝇进行实验。已知果蝇的长翅(B)对残翅(b)为显性,基因位于常染色体上。实验过程如下:

①选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交,获得子一代雌雄果蝇;

②让子一代果蝇连续自由交配5次,同时在每一代中都除去残翅果蝇;

③当子六代所有长翅果蝇自由交配后,统计子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比;

④根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率,得出结论。

请分析回答:

(1)该实验过程的设计是否科学?请说出你的理由。

(2)若让你对此实验过程进行改进,请设计出改进后的步骤。

①选择一只纯种雄性长翅果蝇与一只雌性残翅果蝇进行杂交,获得子一代雌雄果蝇;

②将F1分成甲、乙两组,让其分别______________________;

③当F6分别自由交配后,分别统计_________________________________;

④根据甲、乙两组中残翅果蝇百分比,分别计算出___________________________。

(3)请预期这种人工选择对种群基因频率的影响。

【解析】 本题是比较典型的实验评价题,先从以下5个方面考虑:

①看有无对照实验,如果有,看对照实验的设计是否合理:本实验无对照实验。此实验应该分为两组,甲组无人工选择,乙组有人工选择。

②看实验是否遵循单一变量原则:本实验没有对照实验,所以没有单一变量。

③看实验步骤的顺序是否合理,步骤是否完整:不合理、不完整。应该对甲组不进行人工选择,让子一代果蝇连续自由交配6次,统计子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比;根据残翅果蝇的百分比计算出B、b基因在种群中的基因频率,得出结论。

④看是否采取正确的方法进行实验结果的检测和记录:正确。

⑤看对实验结果的预测与分析是否合理:本实验不合理,不能得出实验结论。实验结果应该分别统计甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比,根据甲、乙两组中残翅果蝇的百分比,分别计算出甲、乙两组中B、b基因在种群中的基因频率,比较得出结论。

【答案】 (1)不科学,没有对照实验。 (2)②连续自由交配5次,同时将乙组在每一代中都除去残翅果蝇 ③甲、乙两组子七代中长翅果蝇和残翅果蝇在种群中的百分比 ④甲、乙两组中B、b基因在种群中的基因频率,比较得出结论 (3)这种人工选择将导致B基因的频率增大,b基因的频率减小。

解答实验设计题,首先,要认真审题,理清题目要求;其次,遵循实验设计原则精心设计实验步骤;再次,综合分析实验结果,得出结论;最后,回归检验,以确定实验的科学性和正确性。平时要注意总结实验设计题的一般解答模式,当再次遇到新情境实验设计题时也能灵活变通,理清解题思路,最终取得好成绩。

高中生物实验设计题的解题技巧,你值得拥有

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