2023届高考生物冲刺-高中生物必修实验方案的设计分析与评价概述.docx

高中生物必修实验方案的设计分析与评价概述一、考纲要求1.能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验（共19个：必修1分子与细胞11个，必修2遗传与进化3个，必修3稳态与环境5个），包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。2.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分析、解释，并能对收集到的实验数据进行处理。3.具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。4.能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。二、规律方法1.实验设计要点归纳 2.“五看法”评价实验设计三、专项归纳1.正确写出实验目的实验目的要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题。（1）实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象（因变量）和作用于对象的因素（自变量），格式为“探究（验证）×××（自变量）对×××（因变量）的影响”或“探究（验证）×××（自变量）与×××（因变量）的关系”等。（2）实验目的的确认方法根据题目信息，直接写出实验目的。根据实验装置或实验现象，推断实验目的。根据实验步骤反推实验目的。2.准确写出实验原理实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。（1）实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系因变量的观测指标实验过程描述。（2）实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考；有些题目要求对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时合理套用实验原理即可。3.规范写出实验假设假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误，假设要能解释题目现象或与题干相符。一般情况下，若是实验中要求写出假设，我们应根据平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设。4.完整写出实验思路与实验步骤实验思路是较为“粗线条”的思考过程，而实验步骤是更为“细节化”的操作流程。但都要注意“无关变量”的描述，尤其是写出实验步骤类试题。（1）应牢记实验步骤的“三步曲”，即取材（共性处理）处理（变量处理）（培养）观察记录（实验结果处理）。（2）实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题：实验材料的选择：植物：如大小相似、长势相同的同种植株。动物：如体重（体长）、年龄、生长趋势相同，有时甚至要“性别”相同。有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。试剂的选择：在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”“等体积”“适量的”“一定量的”等词的运用。实验时间和条件上用“一段时间”“适宜的温度、pH”等语言。 5.实验结果与结论的预测与分析首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验，则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求（目的）一致；若为探究性实验，则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。6.实验方案的分析与评价分析和评价某实验的关键是明确实验目的。若题干已经给出实验目的，则以自变量为突破口，从“三种变量”的角度进行评价；若试题没有给出实验目的，则需要结合实验信息，进行实验目的的提炼（因为任何与探究性实验有关的内容，都是围绕实验目的进行的，也都能体现出实验目的），之后再继续寻找自变量。四、专项训练【例1】（2019·新课标卷，29）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸（ABA）含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_。（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会_，出现这种变化的主要原因是_。（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。请以该种植物的ABA缺失突变体（不能合成ABA）植株为材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。_。答案：（1）增强（2）降低 气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少（3）取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果：干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。解析：（1）经干旱处理后，植物根细胞的细胞液浓度增大，细胞液和外界溶液的浓度差增大，植物的吸水能力增强。（2）干旱处理后，叶片气孔开度减小，使CO2供应不足，暗反应减弱，从而导致光合作用减弱。（3）本实验需先设计干旱处理与非干旱处理的对照，证明干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的；再设计在干旱条件下ABA处理组与非ABA处理组的对照，证明干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的。【例2】氮元素是植物生长的必需元素，合理施用氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。（1）植物细胞内，在核糖体上合成的含氮有机物是_，在细胞核中合成的含氮有机物是_，叶绿体中含氮的光合色素是_。（2）农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮（NH）和硝态氮（NO）。已知作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中NH和NO的吸收具有偏好性（NH和NO同时存在时，对一种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好性进行验证，要求简要写出实验思路、预期结果和结论。答案：（1）蛋白质 核酸 叶绿素（2）实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH和NO剩余量。预期结果和结论：若营养液中NO剩余量小于NH剩余量，则说明作物甲偏好吸收NO；若营养液中NH剩余量小于NO剩余量，则说明作物甲偏好吸收NH。解析：（1）植物细胞内的含氮有机物有蛋白质、磷脂、ATP、核酸等，其中在核糖体上合成的是蛋白质，在细胞核中合成的是DNA和RNA，植物叶绿体中的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素，其中含氮的光合色素是叶绿素。（2）本实验的目的是验证作物甲对硝酸铵中的NH和NO的吸收具有偏好性，因变量是作物甲对二者的吸收量，因此可将生理状态相同的若干作物甲培养在适宜浓度的以硝酸铵为唯一氮源的营养液中，在适宜条件下培养一段时间，并测定实验后营养液中的NH和NO的浓度，最后进行比较。如果实验后营养液中的NH的浓度低于NO，可说明作物甲对硝酸铵中的NH的吸收具有偏好性；反之，则说明作物甲对硝酸铵中的NO的吸收具有偏好性。【例3】根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）答案：（1）思路 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。（2）结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；反之为DNA病毒。解析：（1）在用放射性同位素标记法对新病毒进行鉴定时，要找出DNA和RNA在化学组成上的区别。题中假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，就是引导考生从DNA和RNA的碱基组成上进行分析。因此，使病毒中的DNA或RNA的特殊碱基（DNA为胸腺嘧啶，RNA为尿嘧啶）带上标记，根据病毒中放射性标记的检测结果就可做出判断。由于病毒不能在培养基上独立生活，其增殖时的原料只能来自宿主细胞，所以实验中需配制两种培养基，记为甲组和乙组，甲组含有放射性标记的尿嘧啶，乙组含有放射性标记的胸腺嘧啶，分别加入等量的宿主细胞使宿主细胞带上相应标记，之后接种新病毒，培养一段时间后，收集病毒并检测其放射性。（2）本实验有两种不同的结果：一种是甲组有放射性，乙组无，则该新病毒为RNA病毒；另一种为乙组有放射性，甲组无，则该新病毒为DNA病毒。