生物實驗題解題方法與題型訓練

2022-08-19 13:57:03 字數 4360 閱讀 6933

在近年各種模式的高考生物學試題中,始終突出高考兩大主幹內容(代謝和遺傳)的考查。其中以「新陳代謝」和「生命活動的調節」為基礎的實驗分析題,突出「實驗與**」能力這條主線,較為全面地考查了考生的學習能力和科學素養,其分值比例逐年上公升,而且常常作為理綜全卷的壓軸題。因此,重視分析「實驗分析題」的解題方法與題型訓練,提公升高考複習教學的有效性,是十分必要的。

1 考試大綱中「實驗與**能力」的解讀

考試大綱對理科綜合(生物學科)的實驗,提出了專項能力要求——「實驗與**能力」,並對該項能力的考查,再次細化為4個不同的層次。

(1)能獨立完成「生物知識內容表」所列實驗。包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟,掌握相關的操作技能,並能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合的運用。

第(1)層次考查的是考試大綱中規定的17個教科書中的實驗,是高考中最基本的實驗能力要求。它需要考生在高考複習的全過程中,通過親身經歷各項實驗活動,對實驗原理的理解和應用,實驗要用到的器材的選擇、作用和使用方法,設計實驗的思路和實驗步驟的程式,以及實驗資料的測量、資料的處理方法,對實驗現象的觀察分析、實驗結論的歸納總結等,都要有乙個系統的、全面的熟悉。

按照實驗研究方法和操作技術,教材中的實驗大體上可分為兩大類:驗證性實驗和**性實驗。(見下表)

通過上表所列教科書中17個實驗的系統複習,對這些實驗所涉及到的實驗原理、實驗方法和實驗的基本操作技術,要有乙個融會貫通、「移花接木」式地遷移和運用。

例如,2023年重慶卷-31(3)「為了確認馬鈴薯不含還原糖的原因,請完成以下實驗:……」,就是通過提供乙個新的情景材料,考查考生對教科書中「實驗一:生物組織中還原糖鑑定」的實驗方法的熟悉和運用。

2023年全國卷ⅱ-30(1)「請以放置一小段時間的菠菜為材料設計乙個實驗,證明氣孔具有開啟和關閉的功能。……」,則是考查學生能否將教科書中的「實驗七:植物細胞質壁分離和復原」中的實驗原理、實驗操作步驟,乃至材料用具,加以借用。

(2)具備驗證簡單生物學事實的能力,並能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。

第(2)層次的實驗能力較第(1)層次有了明顯提高。它要求考生能從教科書中17個實驗中去提煉、歸納出一些共同的實驗思想,這主要包括實驗的基本原則和實驗設計的基本程式等。

實驗設計應該遵循的基本原則是:①設立對照原則(主要有:空白對照;條件對照;自身對照等);②單一變數原則;③平行重複原則。此外還有科學性原則、簡約性原則等。

實驗設計的基本程式是:①取材分組編號;②單一變數處理;③適宜條件培養;④觀察**解釋。

例如,2023年全國卷ⅱ-30-ⅱ「某同學做了如下實驗:取a、b兩支試管,在a管中加入煮熟的蠶豆子葉,b管中加入發芽的蠶豆子葉。……」,就主要考查了確定該實驗的單一變數因子和設立對照實驗等基本原則。

(3)具有對一些生物學問題進行初步**的能力。包括確認變數、作出假設和預期、設計可行的研究方案、處理和解釋資料、根據資料作出合理的判斷等。

科學**能力是「實驗與**」能力中較高層次的要求,也是《高中生物課程標準》中最亮點的課程理念之一。在近年高考中,該層次能力的考查正在逐步加大力度。這裡所說的科學**能力,在高考中主要指的是對未知答案或不確定答案的問題進行**,通過實驗操作、調查等多種方式得出合理的答案。

例如, 2023年天津卷-31-ⅱ(3)「為進一步**『圓褐固氮菌是否分泌了促生根物質』……」, 2023年重慶卷-31(3)「為**生長素對植物乙花粉管伸長的影響,某生物興趣小組進行了課外實驗,……」等,都屬於這一層次能力的考查。

(4)能對一些簡單的實驗方案作出恰當的評價和修改。

第(4)層次的實驗能力要求主要是考查考生對所學生物學知識、實驗方法的綜合運用。考生在審題時,要能夠對題中已提供的實驗方案進行判斷,要能夠在自己頭腦裡比較清醒地呈現出乙個求解該題需要的較為完整、正確的實驗方案輪廓,然後與試題提供的方案進行比較,再作出正確的評價和恰當地修改。

例如,2023年全國卷ⅰ-30-ⅱ「為了確定生長素類似物促進扦插枝條生根的適宜濃度,某同學用兩種濃度的生長素類似物分別處理扦插枝條作為兩個實驗組,用蒸餾水處理作為對照組進行實驗,結果發現三組扦插枝條生根無差異。……」,2023年天津卷-31(2)「絕大多數微生物最適生長溫度為25~37℃。為了**培養溫度對谷氨酸棒狀桿菌代謝產物(谷氨酸)合成量的影響,設計如下實驗。

在實驗中有4處錯誤,分別標以①、②、③、④,請依次分析錯誤原因。……」,都側重考查了這一能力

隨著《普通高中生物課程標準》的全面實施,嘗試對考生科學**能力的考查,加強對實驗原理、實驗方法、操作技術等方面的遷移能力的考查,正在逐漸成為高考命題的主要方向。

2 實驗分析題的常見考查方向

2.1 酶的催化特點的實驗**

酶的催化具有高效性和專一性。影響酶催化的化學反應速率的因素不僅有溫度、ph,還有底物的濃度、酶的濃度等。該考點的試題命制,多以座標圖、實驗裝置圖等形式呈現。

例1(2023年上海卷)下圖縱軸為酶反應速率,橫軸為底物濃度,其中正確表示酶量增加1倍時,底物濃度和反應速率關係的是( b )

解析酶作為生物催化劑,酶量的增加,能夠加快化學反應的速率,縮短反應達到平衡所需要的時間。該題還需要考慮對照實驗。

例2 (2023年全國卷ⅰ)將小麥種子分別置於20℃和40℃培養箱中培養4天,依次取等量的萌發種子分別製成提取液ⅰ和提取液ⅱ。取3支試管甲、乙、丙,分別加入等量的澱粉溶液,然後加入等量的提取液和蒸餾水,45℃水浴保溫5分鐘,立即在3支試管中加入等量斐林試劑並煮沸2分鐘,搖勻觀察試管中的顏色,結果是( d )

a.甲呈藍色,乙呈磚紅色,丙呈無色

b.甲呈無色,乙呈磚紅色,丙呈藍色

c.甲、乙皆呈藍色,丙呈磚紅色

d.甲呈淺紅色,乙呈磚紅色,丙呈藍色

解析該題重點考查了酶的合成速率與溫度變化的關係,以及酶的濃度與反應速率之關係,並順理成章地運用了教科書中「實驗一:生物組織中還原糖鑑定」的實驗原理和操作方法。

小麥種子在適宜的溫度條件下才能萌發,胚所消耗的養料和能量來自胚乳中儲藏的有機物的分解,其中澱粉酶是麥芽中含量最豐富的酶之一。澱粉酶的產生受小麥萌發時的溫度影響較大,40℃時比在20℃時產生的要快一些,在相同時間內酶的合成量也大一些。

將製成的提取液ⅰ和提取液ⅱ在相同溫度、時間和試劑用量相等情況下繼續實驗,此時決定反應速率的關鍵因素是酶的濃度大小,酶的濃度大小是與酶催化效率呈正比關係的。在實驗中甲和乙是實驗組,酶濃度甲﹤乙,丙是對照組。

2.2 植物礦質營養的實驗研究——溶液培養法

植物生活所必需的14種礦質元素都是採用完全培養液與缺素培養液進行無土栽培的實驗研究來獲知的。高考命題常選擇此素材考查學生的科學**能力。

例3(2023年全國ⅲ)取生長狀態相同的兩組番茄幼苗,置於表中所列a、b兩種培養液中,在相同的適宜條件下培養,甲組用a培養液,乙組用b培養液。

(1)若干天後發現,兩組番茄苗下部葉片顏色不同,甲組呈 ,乙組呈 。(表中+表示有,-表示無)

(2)為了證明發生此現象的原因,分別取兩組不同顏色的等量葉片提取、分離葉綠體色素。層析結果表明,兩組葉片的類胡蘿蔔顏色相同,但是乙組葉綠素的顏色比甲組的 ,其原因是 。

(3)該實驗採用的方法可用來研究 。

解析a培養液屬於完全培養液,含有各種必需的礦質元素;b培養液屬於只缺mg的「完全培養液」。由此,可確定本實驗研究的單一變數是mg元素,而無關變數有番茄的生長情況、培養條件和mg以外的其他元素等。

題幹中已交代了無關變數的控制方法:選取生長狀態相同的兩組番茄幼苗,在相同的適宜的條件下培養,並設定了排除mg以外其他元素的干擾。因此,若干天後發現,甲組番茄苗因培養在完全營養液中,下部葉片呈現綠色;乙組番茄苗因培養在缺乏mg元素的完全培養液中。

由於mg是可再度利用的元素,能夠通過老葉中的葉綠素分解轉移到新葉中,從而導致下部葉片葉綠素含量減少而呈現黃色。這一推測是否合理,可通過「葉綠體色素的提取和分離實驗」來加以驗證。

答案 (1)綠色,黃色; (2)淺,缺mg導致下部葉片葉綠素分解,mg被運至上部葉片中,造成下部葉片葉綠素含量減少;(3)某種元素是否為植物必需的礦質元素。

例4為了證明氮是植物生活過程中所必需的礦質元素,某中學課外活動小組利用無土栽培技術,設計了乙個鑑定實驗。(見下圖)過上一段時間後觀察,甲瓶內植株矮小瘦弱,葉片變黃;乙瓶內植株生長發育正常。

(1)甲、乙兩瓶內的營養液,其主要的區別是什麼?

(2)如果只用右圖中甲瓶做該鑑定實驗,是否可行?請說明原因。

(3)上述實驗過程中,始終要向培養瓶內通入空氣,其目的是什麼?

答案 (1)甲瓶內是缺氮的「完全營養液」,乙瓶是完全營養液。

(2)可行。先將植物在缺氮的「完全營養液」中培養一段時間後,植株生長不正常;向培養液中補充氮元素後,植株的生長又恢復到正常狀態,便可以證明氮是必需的礦質元素。或答成:

不行。如果甲瓶一直使用缺氮的「完全營養液」培養植物,則該實驗缺乏對照組,無法證明氮是必需的礦質元素。

(3)因為植物根對礦質元素的吸收與根細胞的呼吸作用有關,向培養液中通入空氣,有利於根細胞呼吸作用的正常進行。

2.3 光合作用與細胞呼吸(有氧呼吸)的關係

光合作用和細胞呼吸不僅是高中生物教學內容的重點,也是在高考中年年考、重點考、變式考的主要內容。熟悉光合作用和細胞呼吸的基本過程和基本原理,學會分析有關的實驗與**方式,是很重要的。

生物實驗題解題方法與策略

考試說明 明確指出,堅持以能力立意的命題趨勢不變,強調理解和綜合,主要考查學生對生物概念 基本原理 生理過程和生物實驗的理解,掌握和綜合應用情況。實驗在高考中是重中之重,在理綜生物卷中,實驗經常能達到10 20分的分值。高中階段生物學實驗主要分為評價型實驗 補充完善型實驗題 設計型實驗題 綜合性實驗...

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