江苏省邳州市第二中学高考生物总复习 专题九 创新实验设计与分析

江苏省邳州市第二中学高考生物总复习专题九创新实验设计与分析考情动态分析近几年的生物学高考，无论是单科考试还是3+X理综考试，越来越重视考查运用知识分析问题和解决问题的能力。因此，在高中生物学实验设计总复习中也应该体现出既重视理论知识的复习，又重视对运用生物学原理分析问题、解决实际问题能力的培养。为此，在复习过程中，一是要培养独立完成实验的能力，二是要培养设计简单实验方案并处理相关实验问题的能力。近几年实验题着重考查了实验设计、实验分析能力。主要表现在：（1）独立完成实验的能力。包括理解实验原理、实验目的及要求，了解材料、用具，掌握实验方法步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题，会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据，并得出合理的实验结论。（2）能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论和实验方法，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题的能力。今后的高考实验命题将有可能在以下两个方面有所突破：一是增加题目的开放性，主要是实验题目的开放，实验材料的开放，实验方法、步骤的开放等，由于题目的完全开放将增加评卷的难度，影响评卷的信度，所以目前我们对实验的开放性可以理解为对实验某一环节的开放，如实验方法、步骤、材料、方法等方面，而其他环节不开放。二是给出相关的实验数据，要求我们对实验结果进行处理，包括分析、描述、表达等，以体现《考试大纲》中“用简单的图表和数据描述生命活动的特征”的能力要求。考点核心整合1.基本实验方法及技术（1）显微镜操作技术显微镜作为进行生物实验的基本仪器，其构造、使用方法、注意事项、做某些实验时的具体要求等，一直是中考、高考的热点，这在单科考题中表现尤为突出，几乎每年都考（主要是以选择题的形式进行考查），因此我们在平日的学习过程中，一定要注意有关显微镜操作的学习，凡是教材实验涉及用显微镜的内容，要注意显微镜操作技巧的训练。（2）临时装、切片制作技术用显微镜观察的材料可以分为装片、切片和涂片三类。对于这些材料要求薄而透明，在制作临时装片时要展平放置于水中，不得重叠；盖盖玻片时从一侧轻轻地斜放上去，防止产生气泡。若不小心产生了气泡，则可以在盖玻片的一侧滴加清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，引走气泡。（3）研磨和过滤技术课本上涉及到研磨和过滤的地方有两处：一是研磨发芽的小麦，过滤制得淀粉酶；二是在提取和分离叶绿体色素时，研磨叶片，过滤得到滤液。加快研磨速度的方法，是加入一定量的SiO2，由于过滤只是粗略地去掉渣滓，因此为了提高速度并使实验明显，一般不选用滤纸，而是选用脱脂棉。（4）纸层析法纸层析法是利用物质随层析液在滤纸上的扩散速度不同的原理，达到将物质分离的目的。层析液一定含有两种以上的溶剂，不同的层析液有不同的层析效果。注意事项：①经分离的物质要有一定的颜色或经过药品处理后能显示出一定的颜色；②层析液不能没过样品；③5\n层析实验要在层析液走完滤纸后结束；④要加盖。（5）对比实验是指在有一个条件不同，其他条件都相同（都满足）的情况下所进行的一组实验，借此了解条件与结果之间的关系。用于对比的实验对象一般称为对照。设置对照，可以使实验结论更加真实可靠。链接·提示　　设计实验时应特别注意遵循的原则主要有哪些？提示：科学性原则、单一变量原则、等量对照原则、可重复性原则、简约性和可行性原则。（6）恒温技术主要用于酶的催化反应，以及用热酒精脱去叶片中的色素等。方法有：①恒温箱，②水浴。（7）同位素示踪技术可用于物质代谢以及其他实验中以了解物质来源或去向，或者区分事情结果是由于此还是彼的缘故。如光合作用光反应产物——氧气中氧的来源，二氧化碳形成葡萄糖的途径，确定谁是遗传物质的噬菌体侵染细菌的实验等。链接·思考　　光合作用过程中哪项科学技术的使用说明了不同自然学科之间的相互促进？提示：同位素示踪技术。2.常用器材、试剂及药品的配制（1）常用器材基本器材：显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、培养皿、剪刀、解剖刀、解剖针、解剖盘等。光合作用和呼吸作用中涉及到的药品和器材：NaOH（吸收CO2），Ca（OH）2（检验CO2），NaHCO3溶液（CO2的来源），带余烬的木条（检验O2），酒精（脱去叶片中的色素，便于观察淀粉和碘液的颜色反应），碘液（检验淀粉），石蕊试纸〔用于溶液中的酸碱检测（与CO2有关）〕，灯〔光源（用于光合作用）〕，布（黑纸）〔遮光（限制光合作用）〕。（2）试剂及配制注意：以上两种溶液要分别保存，使用时再等量混合。②鉴定淀粉试剂——碘液取2g碘化钾，溶解在10mL蒸馏水中，再加1g碘，待溶解后用蒸馏水稀释到300mL即可。③鉴定蛋白质试剂——双缩脲试剂分别配制质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液，备用。测定时，在3mL待测物中加入1mL质量浓度为0.1g/mL的氢氧化钠溶液和1滴质量浓度为0.01g/mL的硫酸铜溶液。如有蛋白质，会出现紫色反应。④鉴定脂肪试剂——苏丹Ⅲ干粉染液取0.1g苏丹Ⅲ干粉，放入无水乙醇中，加热使其充分溶解，成为饱和乙醇溶液，过滤后倒进试剂瓶密封保存备用，可保存数月。5\n⑤鉴定二氧化碳试剂——澄清石灰水取饱和石灰水澄清过滤，密封备用。⑥用于植物细胞质壁分离和复原试剂质量浓度为0.3g/mL的蔗糖溶液；质量浓度为0.05g/mL的氯化钠溶液；质量浓度为0.05g/mL的硝酸钾溶液链接·拓展　　用硝酸钾溶液做质壁分离与复原实验时的现象与用蔗糖溶液有何区别？原因是什么？提示：能发生质壁分离自动复原。植物细胞能主动吸收K上标+和NO上标-3，使细胞液浓度升高。⑦细胞核、染色体染色溶液——龙胆紫溶液取龙胆紫溶解在2%乙酸溶液中，直到溶液不变成深紫色为止。⑧细胞核、标本染色液——洋红溶液取5g明矾溶解在95mL蒸馏水中，再加0.5g洋红，煮沸、冷却、过滤。可加入少许石炭酸防霉。⑨鉴定DNA的试剂——二苯胺试剂A液：1.5g二苯胺溶于100mL冰醋酸中，再加1.5mL浓硫酸，用棕色瓶保存。B液：乙醛的体积分数为0.2的溶液。配制：将0.1mLB液加入到10mLA液中，现配现用。⑩植物无土栽培营养液配方：硝酸钙0.821g、硝酸钾0.506g、磷酸二氢钾0.136g、硫酸镁0.120g、酒石酸铁0.005g。将上述盐类溶解在少量蒸馏水中，稀释到1000mL。注：土壤浸出液，把肥沃土壤放入清水（重量比1∶1）搅拌后，用滤纸过滤即得。固定液配方：95%乙醇3份，丁醋酸1份，按体积比配制。可保存最佳观察时期的花药和根尖。3.研究性学习苏霍姆林斯基在《给教师的建议》中指出：“在优秀教师那里，学生学习的一个突出特点，就是他们对学习的对象采取研究的态度，教师并不把现成的结论、对某一定理的正确性的证明告诉学生……学生通过实践去证明一个解释和推翻另一个解释。在这种情况下，知识就不是消极地掌握的，而是去获取的，即靠积极地努力去获得的。”在范畴极广的学法指导这一课题中，学会研究性学习法，不仅有现实意义，而且有深远意义。研究性学习已成为一门必修课进入到高中学习计划，研究性学习是培养我们能力的有效手段，目前的高考命题亦朝着这方面发展，用有关人士的话来说就是我们不做研究性学习课题，就答不好高考题。4.科学研究的方法我们知道，科学研究的方法主要有观察法、实验法和调查法。根据方法的不同，我们可以将教材中出现的实验（实习）进行分类复习掌握：（1）观察类如观察植物细胞的有丝分裂、观察植物细胞的质壁分离和复原等。这类实验是通过观察来完成的，除了显微观察外，还可以用摄像机跟踪拍摄等方式进行，如观察动物的行为。（2）实验法5\n实验法又可以分：①验证类，如生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定。该类实验我们事先已知道结果，只是通过实验步骤来验证结果的存在，主要通过某些颜色反应来证明。（3）调查法通过调查，统计分析得出结论的实验。如调查人群中的遗传病、调查媒体对生物科学技术发展的报道等。教材中的实验较多，在第二轮复习时，我们可以将其分类复习掌握。（见下表）分类序号实验名称分类学习要求验证类探究类模拟类调查类观察类实验1生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定√I、Ⅱ2用高倍镜观察叶绿体的囊状结构和细胞质流动√Ⅰ3观察植物细胞的有丝分裂√Ⅰ4比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率√Ⅱ5探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用√Ⅱ6叶绿体中色素的提取和分离√Ⅰ7观察植物细胞的质壁分离与复原√Ⅰ、Ⅱ8植物向性运动的实验设计和观察√Ⅱ9DNA的粗提取与鉴定√Ⅰ10制作DNA双螺旋结构模型√Ⅰ11性状分离比的模拟实验√Ⅰ、Ⅱ12温度对淀粉酶活性的影响√Ⅱ13学习细菌培养的基本技术√Ⅰ实习1动物激素饲喂小动物的实验（选做）√Ⅱ5\n2用当地某种生物做有性杂交试验（选做）√Ⅱ3种群密度的取样调查√Ⅱ4学习植物组织培养技术（选做）√Ⅰ研究性课题1调查媒体对生物科学技术发展的报道√独立2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√教师指导3调查人群中的遗传病√小组4调查环境污染对生物的影响√小组5收集有关生物工程产业发展的信息√独立6收集有关生态农业的信息，根据当地农业生产情况，设计一个农业生态系统√独立5.实验设计及实验分析（1）实验设计的一般程序①明确实验目的和具体要求；②确定实验的原理和研究对象；③明确实验条件（如仪器、温度等）；④确定实验设计思路；⑤设计实验步骤；⑥实验结果的预测和分析。（2）实验设计的基本原则①科学性；②严谨性；③实验条件的一致性；④可重复性。5