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2019-2020年高三生物專題復(fù)習(xí) 生物實驗設(shè)計教案 一. 教學(xué)內(nèi)容 生物實驗設(shè)計 二. 學(xué)習(xí)重點 了解有關(guān)高考生物實驗設(shè)計的題型，一般的解題方法。 三. 學(xué)習(xí)過程 （一）考試說明 要求考生能掌握《教學(xué)大綱》中規(guī)定的實驗，包括了解實驗?zāi)康?、實驗原理和實驗步驟，會控制實驗條件和使用實驗儀器，會觀察和分析實驗現(xiàn)象，解釋實驗結(jié)果（數(shù)據(jù)），并得出實驗結(jié)論；能夠根據(jù)要求設(shè)計簡單的實驗方案。 所謂設(shè)計型實驗題，就是題目要求學(xué)生設(shè)計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設(shè)計數(shù)據(jù)處理的方法及分析實驗現(xiàn)象，主要考查學(xué)生是否理解實驗原理和學(xué)會分析實驗結(jié)果，是否具有在不同情況下遷移知識的能力。 （二）生物高考實驗設(shè)計基本題型 1. 續(xù)寫實驗步驟的題型 這類題目的題干中已經(jīng)提供了比較多的信息，基本上劃定了答題的模式，目的明確，前面的方法步驟等信息已為續(xù)答作了鋪墊，只要明確題目中的實驗變量和反應(yīng)變量，然后設(shè)計對照組，再根據(jù)有關(guān)原理分析，一般就能比較正確地寫出答案。 2. 評價和糾正給定的實驗步驟的題型 試題中既有合理成分，又有不合理成分，干擾因素較多，要求在吸取原有設(shè)計的合理成分的基礎(chǔ)上，提出自己的實驗設(shè)計思路。這表面上是考查對實驗設(shè)計的分析與評價能力，實質(zhì)上是全面檢測設(shè)計生物學(xué)實驗方案的能力，同時還考查考生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神方面的水準(zhǔn)。 3. 獨立設(shè)計實驗方案的題型 這類題型是與研究性學(xué)習(xí)相配套的，要求學(xué)生要具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對實驗過程有所體驗，考查的過程性要求主要體現(xiàn)在課題的選擇及理由闡述、研究方法的理解和運(yùn)用、研究成果的類型選擇等。題目有一定的開放性，便于考生發(fā)揮個性特長。 （三）生物實驗設(shè)計題應(yīng)對策略 1. 生物高考實驗設(shè)計的三種題型雖然在形式上有一定的差異，但在答題中卻有共同點，先要認(rèn)真研究課題，找出其中的實驗變量和反應(yīng)變量，其次是構(gòu)思實驗變量的控制方法和實驗結(jié)果的捕獲手段，最后再選擇適宜的實驗材料，在注意實驗步驟關(guān)聯(lián)性的前提下表達(dá)實驗的方法步驟。在實驗方法和步驟設(shè)計中最重要的是把握好變量控制。 2. 重視課本實驗的復(fù)習(xí)?？荚囌f明明確提出了，要求“理解所學(xué)實驗的實驗內(nèi)容，包括實驗原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技術(shù)”。這一要求，在xx年高考中也得到了體現(xiàn)，如第33題，考查的就是對課本實驗的理解。 3. 挖掘課本知識點中所蘊(yùn)含的實驗因素。生物學(xué)的每一個知識結(jié)論都是在觀察、實驗的基礎(chǔ)上得出的，都包含培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ幕c，在平時的復(fù)習(xí)中要注意多挖掘知識結(jié)論中所蘊(yùn)含的科學(xué)思想和方法。例：生長素的發(fā)現(xiàn)過程中，涉及生長素產(chǎn)生的部位、感光的部位、反應(yīng)的部位、運(yùn)輸?shù)姆较虻?。這些都可以思考如何設(shè)計實驗來證明。 4. 要注意考試大鋼中提出要“理解探索性實驗的一般方法：能夠制訂課題研究的初步計劃”的要求，高考實驗命題中也出現(xiàn)了從驗證向探究變化的趨勢，因此，要認(rèn)真思考和完成教材中有關(guān)研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容，切實提高自身進(jìn)行探究研究的能力。 （四）實驗設(shè)計型題的一般解題思路 1. 了解題目的要求：解題首先要明確題意。 2. 明確實驗?zāi)康模好鞔_實驗到底要解決什么問題。 3. 分析實驗原理：進(jìn)行實驗所運(yùn)用的基礎(chǔ)知識。 4. 確定實驗思路：猶如作文的構(gòu)思，是建立實驗設(shè)計的基本框架。 5. 設(shè)計實驗步驟：有了思路具體怎樣操作？就需要充分利用題目中所給的實驗條件，進(jìn)行精心的設(shè)計。 6. 預(yù)測結(jié)果與分析：針對實驗可能的現(xiàn)象進(jìn)行分析，得出結(jié)論。 【典型例題】 （一）設(shè)計實驗步驟：此類題目要求根據(jù)給定的器材和藥品以及實驗提出的目的，設(shè)計或補(bǔ)全實驗步驟。 如：血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，缺乏則血液不能凝固，草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用，請根據(jù)提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結(jié)果，驗證鈣離子在血液凝固中的作用，并回答問題： 1. 實驗材料和用具 （1）家兔（2）生理鹽水（3）酒精棉（4）適宜濃度的草酸鉀溶液（5）適宜濃度的氯化鈣溶液（6）試管、注射器（針管、針頭） 2. 實驗步驟和實驗結(jié)果 第一步：在A、B試管中分別加入等量的草酸鉀溶液和生理鹽水 第二步： 第三步： 第四步： 結(jié)果： 3. 問題：設(shè)置B管的目的是 。 （二）設(shè)計實驗方案：題目給出實驗?zāi)康募耙恍└郊訔l件，讓學(xué)生設(shè)計實驗方案，寫出實驗原理。解答這類題目，首先根據(jù)題目的要求和給出的條件，確定跟書本相關(guān)的知識點和實驗原理，構(gòu)思相關(guān)的生物情景，然后再設(shè)計便于操作的實驗方案。 如：設(shè)計一個于室外空曠處進(jìn)行的、在不用任何藥劑、裝置和觸及幼苗的情況下，使幼嫩植株長成如圖示形態(tài)的實驗方案，并說明其原理。 （1）實驗方案： （2）設(shè)計原理： （三）設(shè)計實驗改進(jìn)方法：此類試題主要考查學(xué)生對實驗設(shè)計的嚴(yán)密性和科學(xué)性，并以此為媒介，引導(dǎo)解決問題的思想方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和科學(xué)能力。 如：有人設(shè)計了一個實驗 來證明光合作用需要二氧化碳，他在兩支試管里裝入藍(lán)色的BTB溶液（這種溶液在酸性條件下呈黃色，堿性條件下呈藍(lán)色），向管內(nèi)吹入二氧化碳，溶液都變?yōu)辄S色，在1號試管內(nèi)加入綠色水草，放在陽光下，2號試管內(nèi)也加入水草，用黑紙包起來，一小時后發(fā)現(xiàn)1號試管內(nèi)BTB溶液變藍(lán)，2號試管內(nèi)溶液仍呈現(xiàn)黃色。因此，他認(rèn)為這個實驗可以證明光合作用需要二氧化碳。有人認(rèn)為這個實驗不夠嚴(yán)密。你認(rèn)為如何在上述實驗裝置的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，就可以使實驗更加嚴(yán)密地說明光合作用需要二氧化碳。 答案：（一）設(shè)計實驗步驟： 第二步：用酒精棉消毒，用注射器取家兔血 第三步：立即將等量的新鮮血分別加入A、B兩試管中，過一段時間后，結(jié)果A管不凝固，B管凝固。 第四步：將等量的CaCl2溶液分別加入到A、B兩試管中。 結(jié)果：A管凝固，B管仍凝固。 作為A管的對照 （二）設(shè)計實驗方案： （1）將正常生長的植株花盆側(cè)放地上，待其莖彎向上方生長后，再擺正花盆 （2）利用莖的背地生長的特性 （三）設(shè)計實驗改進(jìn)方法：加對照組 【模擬試題】 （答題時間：90分鐘） 1. 現(xiàn)有面包、生雞蛋、花生油等實驗材料和試管、燒杯、溫度計、灑精燈、三角架、鹽酸、氫氧化鈉、蒸餾水、碘酒等實驗儀器和藥品。 請你設(shè)計一個實驗，以驗證胃液在化學(xué)性消化中的作用。 （1）胃液的采集：將一只對鈴聲已建立起食物反射的狗，在其胃底部做一個人工胃瘺（胃液可由胃瘺流到體外），利用_________的方法，可獲得純凈的胃液。 （2）實驗材料選擇和制備：將 并各取2ml，分裝在甲、乙兩個試管中。 （3）驗證胃液的化學(xué)性消化：在甲試管中加入 ，乙試管（對照）中加入 ，然后將甲、乙試管同時放入 中約20—30分鐘。 （4）實驗結(jié)果及其分析： 實驗結(jié)果是 ；此結(jié)果說明 。 （5）如果要進(jìn)一步驗證胃液的消化作用在于酶，而不是鹽酸?？梢栽谏鲜鰧嶒炛性偌右粋€試管C，試管C內(nèi)應(yīng)加入： 。 2. 在淀粉分解實驗中，僅向你提供分別裝于試管中的唾液5ml，1%淀粉液10ml。滴瓶中的碘液若干，滴管一只，白瓷板10塊，手表一塊，室溫25℃，請嚴(yán)格按照給的實驗條件設(shè)計一實驗，證明唾液淀粉酶約需多少時間能完全消化淀粉。 步驟 （1） 。 （2） 。 （3） 。 3. 給你兩個大小相同的蘿卜（新鮮的），10%的鹽酸、蔗糖、蒸餾水、顯微鏡、玻片、小刀、燒杯、吸水紙等材料用具。請從中選用部分器材，用最簡單的方法，設(shè)計一個小實驗，驗證植物細(xì)胞吸水和失水的原理。 （1）你準(zhǔn)備選用的實驗材料和器具是 （2）操作過程是（寫出要點即可） （3）過一段時間后，你所觀察到的實驗現(xiàn)象是 。 （4）實驗結(jié)論是 。 4. 設(shè)計一個測定洋蔥表皮細(xì)胞液濃度的范圍的實驗方案。 （1）實驗原理：水分的 作用。 （2）材料用具：略 （3）方法步驟： ① 配制蔗糖溶液：配制 的蔗糖溶液； ② 制作裝片： 制成洋蔥表皮細(xì)胞裝片； ③ 觀察裝片： ④ 結(jié)論：該洋蔥表皮細(xì)胞的細(xì)胞液濃度是 。 5. 過氧化氫酶和Fe3+都能在常溫下催化過氧化氫分解成水和氧氣。比較兩者分別催化過氧化氫分解時，2分鐘內(nèi)產(chǎn)生氣泡多少和產(chǎn)生的氧氣量多少，可得知過氧化氫酶的催化效率比Fe3+高。氣泡的多少用肉眼觀察，氧氣量用帶火星的衛(wèi)生香檢測。用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的肝臟研磨液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鐵溶液做實驗，已知每滴氯化鐵溶液中的Fe3+數(shù)大約是每滴肝臟研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍。其它實驗材料和用具： （1）體積分?jǐn)?shù)為3%的過氧化氫溶液 （2）量筒 （3）試管（4）滴管 （一）簡要寫出你設(shè)計的實驗步驟（提示：取相同體積的過氧化氫溶液，分別滴入相同滴數(shù)的氯化鐵溶液和肝臟研磨液） （二）為什么要說明每滴氯化鐵溶液中的Fe3+ 數(shù)大約是每滴肝臟研磨液中過氧化氫酶分子數(shù)的25萬倍？ 6. 以下為某同學(xué)自己設(shè)計的制作并觀察洋蔥根尖細(xì)胞分裂裝片的實驗步驟：切取2—3cm根尖，放入0.01%龍膽紫中染色后，立即放入成有10%的鹽酸溶液的小玻璃皿中解離，待根尖酥軟后，放在滴有清水的載玻片上，蓋上蓋玻片。壓片后用顯微鏡低倍鏡找到分裂中的細(xì)胞，然后移到視野正中換成高倍鏡仔細(xì)觀察。你認(rèn)為他設(shè)計不妥之處為（并說明原因）。 （1） （2） （3） （4） 7. 某學(xué)生在實驗時，先用一塊潔凈紗布揩拭鏡頭，再在一干凈的載玻片中央滴一滴清水，放入一小塊植物組織切片，小心展平后，放在顯微鏡載物臺正中央，并用彈簧夾片壓住。然后在雙眼側(cè)視下，將物鏡降至距玻片標(biāo)本約1~2cm處停止。用左眼朝目鏡里觀察，同時轉(zhuǎn)動粗調(diào)節(jié)器，緩緩上升鏡筒。請指出該生操作中不正確的地方： 8. 黃瓜的植株即開雄花也開雌花，雄花和雌花容易分辨?，F(xiàn)在生物園里有幾株黃瓜正在開花，為你提供必要的器具和藥品，請你完成下面的實驗方案，以證明黃瓜的子房發(fā)育成果實需要種子提供的生長素。 器具和藥品：透明紙袋、回形針、小紙牌、剪刀、鑷子、毛筆、燒杯、適宜濃度的生長素溶液 。 實驗方案： 步驟一：選擇一批發(fā)育正常、即將開放的黃瓜雌花，為每朵花套上透明紙袋，用回形針將袋子固定好，然后將這些雌花分為三組，分別掛上標(biāo)有1、2、3的小紙牌。 步驟二： 結(jié)果預(yù)測： 第一組雌花： 第二組雌花： 第三組雌花： 9. 請根據(jù)下列材料和實驗原理設(shè)計一個證明酶是蛋白質(zhì)的實驗： （1）實驗材料：5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、雞蛋、人的口腔唾液（酶）、水、小燒杯、玻璃棒、試管和滴瓶。 （2）實驗原理：雞蛋的蛋清主要成分是蛋白質(zhì)，在堿性溶液中，蛋白質(zhì)與 CuSO4反應(yīng)能產(chǎn)生紅紫色物質(zhì)，即蛋白質(zhì)的雙縮脲反應(yīng)。如果能通過實驗證明，酶能發(fā)生雙縮脲反應(yīng)，即可證明酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。 第一步：制備蛋清液：取生雞蛋一個，打破蛋殼（不要破壞蛋黃）。取少許蛋清注入小燒杯中，加入30ml的清水，用玻璃棒調(diào)勻。 第二步： 第三步： 第四步： 實驗結(jié)果： 結(jié)果分析： 10. 根據(jù)所給的用具和材料，設(shè)計一個實驗測定玉米幼苗胚芽鞘對光的敏感部位。 用具和材料：一個空紙盒、6株約兩厘米高的生長健壯的玉米幼苗、黑紙一張、60W的臺燈一盞。 步驟： （1） （2） 正確實驗結(jié)果是： 正確的結(jié)論是： 11. 請根據(jù)下述條件設(shè)計一實驗，鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，寫出實驗步驟并分析結(jié)果。（一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250ml燒杯1只，半透膜制成的透析袋1只，刻度玻璃管1支、細(xì)線1根、支架1個） 【試題答案】 1. （1）鈴聲刺激空腹的狗，引起它產(chǎn)生分泌胃液的條件反射。 （2）蛋清加水煮沸，制成蛋花液 （3）胃液2ml 蒸餾水2ml 37℃的溫水 （4）甲試管中蛋花消失，乙試管中蛋花不消失；在外界條件適宜的情況下，胃液對蛋白質(zhì)的化學(xué)性消化的作用 （5）2ml蛋花液和2ml鹽酸 2. （1）先將碘液逐滴滴在10塊白瓷板上 （2）將唾液注入淀粉液試管中，計時開始 （3）每隔1—2分鐘，用滴管吸取唾液淀粉混合液，按次加到白瓷板的碘液中，直到不變藍(lán)為止，累積時間。 3. （1）蘿卜、蔗糖、蒸餾水、小刀、燒杯 （2） ① 配制濃蔗糖溶液 ② 在兩只蘿卜上用水刀各挖一個洞 ③ 在洞內(nèi)各分別注入濃蔗糖溶液和蒸餾水 ④ 觀察結(jié)果 （3）注入蒸餾水的蘿卜，洞內(nèi)液面降低，蘿卜硬挺；注入蔗糖溶液的蘿卜，洞內(nèi)液面上升，蘿卜變軟。 （4）當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞滲透吸水；當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時，細(xì)胞滲透失水。 4. （1）滲透 （3） ① 各種濃度或一系列梯度濃度 ② 分別用上述濃度的蔗糖溶液 ③ 用顯微鏡按蔗糖溶液的濃度梯度逐個觀察裝片 ④ 介于能引起與不能引起細(xì)胞質(zhì)壁分離的兩種相鄰濃度溶液的濃度之間 5. （一） ① 取A、B兩支潔凈的試管，各注入2ml過氧化氫溶液（相同體積） ② 向A試管中滴入2滴肝臟研磨滴，向B試管中滴入2滴氯化鐵溶液（相同滴數(shù)） ③ 堵住試管口，輕輕地振蕩這兩支試管，使試管內(nèi)的物質(zhì)混合均勻。觀察并記錄哪支試管產(chǎn)生的氣泡多。 ④ 將帶火星的衛(wèi)生香分別放入A、B試管內(nèi)的液面上方，觀察并記錄哪支衛(wèi)生香燃燒猛烈。 （二）只有確知酶分子數(shù)等于或少于Fe3+數(shù)的前提下，催化效率還更高，才能證明酶的催化效率確實高于Fe3+。 6. （1）應(yīng)切取2—3mm根尖，生長點正在此處 （2）龍膽紫溶液的濃度應(yīng)該為1%，不配制成溶液無法染色，濃度過低使溶液顏色過淺，而不利于觀察。 （3）應(yīng)該先解離后染色，否則只有表層細(xì)胞被染色 （4）解離后需用水漂洗10分鐘，因為龍膽紫溶液呈堿性，會與鹽酸反應(yīng)，使細(xì)胞不能被染色。 7. （1）應(yīng)該使用擦鏡紙揩試鏡頭 （2）應(yīng)將物鏡降至距玻片標(biāo)本約1--2mm處停止 （3）忘記了蓋蓋玻片 8. 步驟二：待紙袋中的雌花開放后，打開第一組的紙袋，授以黃瓜的花粉；打開第二組的紙袋，在其子房壁上涂抹適宜濃度的生長素溶液，以后幾天繼續(xù)套上紙袋；第三組不做任何處理。幾天后將紙袋取下。 結(jié)果預(yù)測：結(jié)出有籽黃瓜；結(jié)出無籽黃瓜；不結(jié)黃瓜，枯萎脫落。 9. 第二步：取兩支試管編號，在1號試管中注入第一步得到的蛋清液2ml，2號試管中注入2ml唾液。 第三步：然后，向1號和2號試管中各加入2--3滴5%的NaOH溶液，振蕩。 第四步：再向1號和2號試管中各加入2--3滴的CuSO4溶液，振蕩。 實驗結(jié)果：振蕩搖勻后，置一會兒，可看到1號和2 號試管中都呈現(xiàn)紅紫色 結(jié)果分析：該實驗證明唾液中存在著與蛋清同樣的成分，即蛋白質(zhì)，而唾液中除水以外主權(quán)威性分是酶。 10. （1）將6株幼苗平分為兩組，分別為甲、乙組，將甲組幼苗的尖端分別用黑紙帽套上，乙組幼苗分別用黑紙環(huán)套在尖端下部； （2）將兩組幼苗放在打有一個孔的空紙盒內(nèi)，孔的高度略高于幼苗的高度，孔外放置點亮的臺燈，放置在實驗室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。 正確實驗結(jié)果是：甲組幼苗將直立生長，乙組幼苗彎向光源生長 正確的結(jié)論是：玉米幼苗的胚芽鞘對光最敏感的部位是尖端。 11. 實驗步驟 （1）將一瓶中的溶液倒入燒杯中 （2）將另一瓶中的溶液裝滿透析袋，刻度玻璃管插入袋內(nèi)溶液中，用線將袋口和玻璃管扎緊。 （3）將插有玻璃管的透析袋放入有溶液的燒杯中，垂直固定于支架上，記錄玻璃管液面刻度。 （4）一段時間后，觀察玻璃管刻度，確定液面是上升還是下降。 結(jié)果分析：如液面升高，則透析袋里的溶液是30%蔗糖溶液，燒杯中的為10%蔗糖溶液。