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实验与探究. 嘉善高级中学 江生. 一、注重教材中的经典实验及分类. 二、以实验题为载体培养综合运用能力. 2011 年高考生物命题思路. 生物命题组认真研究了高考 《 考试说明 》 及前两年的生物试卷，结合新课改的要求与高考的选拔及导向功能，提出了 2011 年高考生物试题的命题思路。. 立足稳中求新，凸显新课程理念.
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实验与探究 嘉善高级中学 江生
一、注重教材中的经典实验及分类 二、以实验题为载体培养综合运用能力
2011年高考生物命题思路 • 生物命题组认真研究了高考《考试说明》及前两年的生物试卷，结合新课改的要求与高考的选拔及导向功能，提出了2011年高考生物试题的命题思路。
立足稳中求新，凸显新课程理念 • 试卷应遵循《考试说明》的要求，试卷结构、题型、难度、分值及知识点分布与前两年基本保持稳定，注重对基础主干知识及其掌握程度的考查，包含的主干知识点有：光合作用、呼吸作用及影响因素、细胞分裂、遗传及基因工程、植物激素的应用、神经冲动的产生与传导、免疫学的应用、种群的特征、胚胎工程等。尤其要注重《考试说明》中规定的各项能力的考查。同时在稳定的基础上，注重命题的创新，如试题取材新颖、实验题型由前两年的验证性实验向探究性实验转变等。
立足稳中求新，凸显新课程理念 • 试题设计应注重体现三维目标，注重考查生物科学素养，体现新课程理念。试题设计注重生物学科内综合。试题呈现方式要多样化，注重图文并茂、运用多种图表为信息载体，以考查学生获取、转换和处理信息的能力。试题设计逻辑性要强，设问依次递进，要体现出注重思维能力考查的特点。试题取材应科学规范，关注人体健康，关注生活与生产实际的联系，关注学科发展前沿，体现对情感态度价值观的考查。
注重能力考查，明确减负导向 • 试卷要有较好的区分度，非选择题的设问由易到难，具较好的梯度，有利于对不同层次考生的选拔。除了考查考生基础知识和核心概念，也考查基于获取处理信息能力、推理分析能力、图文转换能力和表达能力基础上的多种能力的综合运用。 • 试题设计要注重对学生综合分析能力的考查，突出教材中主干知识的考查，试题中知识点的考查，应源于教材又高于教材。试题背景要新颖，淡化死记硬背内容的考查，既要有利于减轻学生过重的课业负担，又要体现出高考对高中生物教学的导向作用。
关注实验探究，培养创新意识 • 试题应多方位体现学科能力立意，从不同角度考查学生的多种能力，重视实验能力的考查，尤其强调对考生探究能力的考查，从而引导教学中注重对学生发散性思维能力和创新意识的培养。实验试题的设计，应以较常见的素材为背景，减少学生思维上的障碍，要求考生根据提供的材料，推导分析实验目的、预测实验结果和结论、分析解释实验原因等，使探究性实验的考查在浙江生物高考中首次实施。
生物：实验与探究能力要求有所提高 在考试能力要求方面，2011年的生物试题在继续全面考查考生的生物科学素养的基础上，进一步突出了考生实验与探究能力的考查。2010年中“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”的表述在2011年中改变为“具备验证简单生物学事实的能力，能设计实验、提出实验思路，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理”，主要是增加了“能设计实验、提出实验思路”的要求，这也与浙江省生物学科高考试的要求吻合。
31.(12分)为了探究某物质（X）的作用，研究者提出了以下实验思路：31.(12分)为了探究某物质（X）的作用，研究者提出了以下实验思路： (1)实验分组： 甲组：培养液+Y细胞+ -TdR(标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+生理盐水 乙组：培养液+Y细胞+ -TdR+X(生理盐水配制) 每组设置若干个重复样品。 （2）分别测定两组的CRD（细胞内的放射性强度），求每组的平均值。 （3）将各样品在适宜条件下培养合适时间后，测定其CRD，求每组平均值并进行统计分析。（与说明，答题时用X、CRD、3H-TdR表示相关名词；Y细胞是能增殖的高等动物体细胞） 请回答： （1）实验目的： （2）预测实验结果集结论：__________。 （3）实验中采用3H-TdR的原因：_____________。
解析：本题考查对实验分析与探究能力。根据要求与说明：解析：本题考查对实验分析与探究能力。根据要求与说明： • 答题时用X、CRD、3H-TDR表示相关名词：Y细胞是能增殖的高等动物体细胞等说明实验目的是探究物质X对Y细胞增殖（DNA合成）的影响。影响有三个方面，促进作用、抑制作用和无影响。通过比较甲、乙两组含放射性物质的强度来判定：如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有促进作用；如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）无影响；如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖（DNA合成）有抑制作用。由于3H-TDR是合成DNA的原料，所以两组的CRD（细胞内的放射性强度）表示细胞增殖程度。
31 • （1）探究X对Y细胞增殖的影响 • （2）如果乙组CRD明显高于甲组，说明X对Y细胞增殖有促进作用 • 如果乙组CRD与甲组基本相同，说明X对Y细胞增殖无影响 • 如果乙组CRD明显低于甲组，说明X对Y细胞增殖有抑制作用 • （3）3H-TDR是DNA合成的原料之一，可根据CRD变化判断细胞增殖情况
命题走势: 教材中的经典实验将越来越被重视。以经典实验为背景,重点考查学生的基础知识和基本理论及运用已有知识在新情境下解决问题的能力。因此,在复习时,不仅要重视学生实验,更应重视教材中涉及的经典实验。 高考要求的每一个实验都包含着一定的实验思想和方法,这些思想和方法被广泛地应用于生物科学的研究当中,能否将所学的实验思想和方法迁移到新的实验情景或相关的生物学探究实验中,是高考对考生实验能力考查的具体体现.这就要求考生重视教材中的实验,正确理解实验所依据的科学原理,结合理论知识和知识来源过程,仔细伊始析,正确解答.
命题走势: 以实验题为载体,考查综合运用能力。实验题不会只考查实验与探究能力,而是以给出的材料为基础,根据现有条件,设计实验程序、预测实验结果,并对实验结果进行合理的分析和解释,考查学生使用恰当的方法验证或探究简单的生物学实验,并对结果进行解释和分析等综合运用能力。
1.观察类实验 1.在此类实验中通常运用显微镜对目标进行观察,为使观察的结果更清晰,常借助染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下: 原色观察:观察叶绿体\观察洋葱表皮细胞质壁分离及质壁分离复原 染色观察:观察细胞的有丝分裂\检测生物组织中的油脂\检测细胞中的DNA、RNA
2.方法与技巧 (1)注意选材与材料的处理:材料的选择以便于观察、便于获得为标准。 (2)注意装片的制作:用显微镜观察材料利用的是透射光不同材料用不同的制片方法,制片方法可分为: 装片法(把整个实验材料制成装片,如用黑藻叶观察叶绿体) 切片法(把材料切成薄片,以便观察,如检测生物组织中的油脂) 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)。
(3)注意观察的现象:有些现象其实是观察不到的,但可以通过其他指标性现象反映出来。如用液泡的大小变化代表原生质体的大小变化,进而反映细胞是吸水还是失水。(3)注意观察的现象:有些现象其实是观察不到的,但可以通过其他指标性现象反映出来。如用液泡的大小变化代表原生质体的大小变化,进而反映细胞是吸水还是失水。 (4)注意显微镜的使用:①操作步骤:如先低倍镜,再高倍镜;镜筒先下降,后上升。 ②与放大倍数有关的问题:如倍数越大,视野越小,光线越暗,须调节光圈和反光镜;应先调整目标位置,再换高倍镜,等等。 ③与运动有关的问题:装片移动方向与物像移动方向相反;细胞质环流方向与物像相同,等等。
例1 下图为某学生进行某实验的基本操作步骤,请回答相关问题:例1 下图为某学生进行某实验的基本操作步骤,请回答相关问题: (1)你认为他做该实验的目的是。 (2)请描述C步骤的操作方法。 (3)通过实验发现,蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。请据此拟定一个相关的研究课题:。
2.鉴别类实验 1.此类实验的基本原理是利用待检测物质与某种特殊试剂反应(有的是相溶),产生一种特殊颜色的物质来达到检测的目的。
2.方法与技巧 (1)实验的结果是观察到某种有颜色的物质产生,其实验结论也就是根据有无特定的颜色反应来判定是否有某物质存在。 (2)此类实验一般不设立对照实验,若需设立对照实验,对照组应加入成分已知的物质,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。 (4)实验材料应注意选择无色或颜色浅的材料,这样可以避免材料本身的颜色掩盖反应产生的物质的颜色,如检测还原糖一般不用深色的组织,检测蛋白质一般不用血红蛋白等。
3.探究性实验 1.探究性实验的特点 探究性实验指实验者在不知晓实验结论的前提下,创造性地运用科学知识和实验手段,有计划地地实施探究性实践的一种科学认知过程。其特点可归纳如下表。
生物探究性和验证性实验的基本题型大致有5种:①分析——结论型,②设计——预测型,③问题——假设型,④评价——修正型和⑤模仿——创新型。这5种基本题型的命题立意遵循科学探究思想,重视考查考生参与科学探究活动的能力,充分贯穿高中生物学新课程改革的精神,有助于推动新一轮课程改革和高考命题改革的进程。生物探究性和验证性实验的基本题型大致有5种:①分析——结论型,②设计——预测型,③问题——假设型,④评价——修正型和⑤模仿——创新型。这5种基本题型的命题立意遵循科学探究思想,重视考查考生参与科学探究活动的能力,充分贯穿高中生物学新课程改革的精神,有助于推动新一轮课程改革和高考命题改革的进程。 近年来主要以分析——结论型、设计——预测型的题型为主,有的考题包含多种类型,其中以实验设计或分析结论为主干;问题——评价——修正型等形式的试题则较少见。
(1)分析——结论型 该题型的特点是试题给出实验的目的、方法和步骤,侧重考查对实验过程的观察与理解、对实验现象的解释和分析以及对实验结论的归纳与总结能力。
(2)设计——预测型 该题型的特点是试题列出生物科学的结论,要求选用适当的实验材料,依据科学的实验原则,设计合理的实验步骤,验证生物科学的结论,对实验可能的结果作出预测,并对预测的结果进行解释和分析,推理出实验的结论,侧重于推理能力的考查。
(3)问题——假设型 该题型的特点是试题陈述生产和生活中的一些生物学问题,要求提出合理的假设,选用恰当的方法验证或解释提出的假设,并根据提出的假设作出合理的预测。此类题型重在考查提出问题、解决问题的探究能力。从命题技术上看,这类题型是开放性的好题,但由于受到高考阅卷的限制,目前,此类试题只能以选择或填空的形式出现,因而选材受到极大的影响。
(4)评价——修正型 该题型的特点是给出实验目的,列出一些实验设计的基本思路,通过对试题给出的实验思路进行分析,评价能否达到试验目的,考查科学思维能力和判断推理能力,同时,要求对题述设计进行评价,并对错误的实验设计加以修正,提出恰当合理的实验思路。
(5)模仿——创新型 该题型的特点是试题先进行原型示范和具体指导,考生从考试的过程中获得能力的提升,考查尝试、模仿已有实验的操作,作出进一步创新设计,这类题型增强了实验技能性目标的考查,体现终生学习的理念。
2.注意事项 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。如教材中探究酶的专一性、“探究2,4-D对插枝生根的作用”、“不同群落中土壤动物类群丰度的研究”等。这类实验要求高,开放性强。
设计探究性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,确定对实验结果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。
提示 验证性实验和探究性实验的辨别,是最容易失误的地方。在结果预测上,如果是验证性实验,假设既定,那么,结果的预测应是与实验的假设相一致的;如果是探究性实验,那么,就要对实验结果进行讨论,而且对各种可能出现的实验现象都必须作出预测和分析。 提示 验证性实验和探究性实验的辨别,是最容易失误的地方。在结果预测上,如果是验证性实验,假设既定,那么,结果的预测应是与实验的假设相一致的;如果是探究性实验,那么,就要对实验结果进行讨论,而且对各种可能出现的实验现象都必须作出预测和分析。
1.重视实验原理 实验原理： 1、实验进行的科学理论。是进行实验成绩设计和操作的依据，是理论知识在实践中的指导应用和验证，是实验必须遵循的。2、检测结果的理论依据 种子的萌发和植株的生长需要温度、空气、水分等适宜的条件。 重金属会导致蛋白质变性,影响酶的活性，可能对细胞有毒害作用，从而影响种子的萌发率和植株的生长高度。 通过比较萌发率和幼苗平均高度的高低，可判断影响程度的大小。
探究酶的专一性实验。 3ml 1% 的淀粉 1ml 唾液 37℃ 保温15分钟 2ml 本尼迪特试剂 + + + 1 加热 1ml 唾液 3ml 1% 的蔗糖 37℃ 保温15分钟 2ml 本尼迪特试剂 + + + 2 加热 实验原理： 唾液中的淀粉酶在适宜的条件下具有催化作用。 还原性糖与本尼迪特试剂作用产生红黄色沉淀。 淀粉和蔗糖都不是还原性糖，而淀粉和蔗糖的水解产物都是还原性糖。所以，可根据是否出现红黄色沉淀来判断淀粉酶是否起催化作用。
2.重视实验答题的原则 • 分为对照原则、单一变量原则和平行重复原则。 • 第一，对照原则。在措词方面特别要注意，第一次用适量，第二次用等量，或者等份，或者相同条件，如果不带关键词，则答案扣分或没有分。 • 第二，单一变量原则。一个实验只有一个变量，所以要找准变量。 • 第三，平行重复原则。测数据要取平均值，学会用平均值回答问题。 • 答题套路总结，第一，分组、编号，取材；第二，变量处理；第三，等量处理；第四，观察记录实验数据和现象；第五，分析结果，得出结论。
常用的对照类型有以下几种： (1)空白对照：对照组不做任何处理。 (2)自身对照：实验组与对照组在同一对象上进行,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。 (3)条件对照：实验组某种处理、对照组另一条件处理。如一号加甲状腺激素（实验组）、二号甲状腺激素抑剂（条件对照组）、三号不做任何处理（空白对照） (4)相互对照：不另设对照，而是利用几个实验组相互对照。
实验中可以变化的量称为变量。 自变量（实验变量）：实验中人为改变的变量，也是我们在该实验中要研究的变量。在一个实验中，自变量只能有一个，称单因子变量原则。 因变量（反应变量）：随着自变量改变而变化的变量。 无关变量（控制变量）：除自变量以外，也可以对因变量造成一定影响的变量，它们并不是我们在该实验中要研究的变量。
3.实验结果与实验结论的分析？ (1)实验结果是实验过程中观察到的现象或收集到的数据，如实验对象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变化，因此实验结果应是对实验现象的直接陈述，是实验反应的客观存在。 (2)实验结论是在实验结果的基础上，根据已有知识进行的合理迁移，通过对实验现象的分析、比较、抽象概括而得出的定性表述，是对以后实践活动具有指导作用的“规律性”认识，如鉴定葡萄糖是还原糖的实验中，实验结果是“葡萄糖与本尼迪特试剂加热后出现红黄色沉淀”，实验结论是“葡萄糖是还原糖”。
关于探究性实验的假设、结果预测与结论 (1)假设与结论。假设是根据现有的科学理论、事实，对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案或解释。实验结果预测一般与假设相对应：若实验结果与预期结果一致，则得出与先前的假设一致的结论，即假设成立；反之,假设不成立。 (2)探究性实验的结果和结论不唯一，需分情况讨论：
阅读下列材料，回答问题： 在对癌症的研究过程中，许多科 学家付出了大量的努力和汗水。 1911年，年仅30岁的劳斯研究一 种鸡的肉瘤(恶性肿瘤生长在结缔组织中称为肉瘤，而生长在上皮组织称为肿瘤)做了下面的实验：他把鸡肉瘤组织取出来研磨成液体，用一种特别的“筛子”过滤，这种过滤连最小的细胞也过不去，然后把滤液注射到健康的鸡体内,结果鸡很快长出了肉瘤。
(1)上述材料为哪种致癌因子的研究提供了证据？(1)上述材料为哪种致癌因子的研究提供了证据？ (2)如果有某种病毒存在，人们都认为它是引起癌症发生的罪魁祸首，请你设计实验说明上述观点是否正确。(简要写出步骤，并预测结果) (3)上述实验是否需要重复？阐明理由。 答案：(1)病毒致癌因子 (2)①选择健康的、生理条件相同的同种实验动物，分成实验组和对照组。 ②实验组用该病毒侵染，对照组不做任何处理，其他条件保持一致。 ③一段时间(较长)后，对两组动物进行检测、记录、对照。 结果及结论： ①如果实验组动物出现肿瘤而对照组没有出现，说明该病毒是致癌因子。 ②如果两组差别不大，则这种病毒可能无影响，不是致癌因子。 (3)需要，防止实验中出现的偶然因素影响实验结果的准确性。
验证性实验结论的确定？ 1．概述 验证性实验是验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系。此类题目的实验目的一般很明确，在试题中一般描述为“验证……” “证明……”。 2．方法分析 (1)验证性实验的结论是唯一的，无需讨论。在实验目的明确的前提下，实验结论就是对实验目的的肯定。 (2)如果实验目的没有明确提出，则应分析实验变量。在平衡无关变量的前提下，自变量是引起因变量不同的唯一原因。因变量是由自变量的变化而产生的现象。因此，找出自变量和因变量之间的关系，就是该实验的结论。
例：一科研小组对某病毒遗传物质进行了如下实验：例：一科研小组对某病毒遗传物质进行了如下实验： 实验原理：略 实验目的：探究某病毒的遗传物质是DNA还是RNA。 材料用具：显微注射器，某病毒的核酸提取物、活鸡胚、DNA酶、RNA酶。 实验步骤： 第一步：取等量活鸡胚分为两组，用显微注射技术分别向两组活鸡胚中注射有关物质。 第二步：在适宜条件下培养。 第三步：分别从培养后的活鸡胚中抽取样品，检测是否产生该种病毒。
解析：本实验的自变量是核酸的种类(通过DNA酶和RNA酶来操纵)，因变量是病毒的产生情况。当加入DNA酶时核酸提取物若为DNA将被水解，若核酸是RNA，则不被水解，反之亦然。解析：本实验的自变量是核酸的种类(通过DNA酶和RNA酶来操纵)，因变量是病毒的产生情况。当加入DNA酶时核酸提取物若为DNA将被水解，若核酸是RNA，则不被水解，反之亦然。
