高三生物实验设计专题复习.pdf
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1、0 8届 高 三 生 物 实 验 设 计 专 题 复 习 一、课 本 实 验(学 法 指 导)除 掌 握 一 些 实 验 技 能 和 理 解 实 验 原 理 和 过 程 外,还 应 注 意 以 下 三 点:1.细 心 体 会 科 学 家 的 设 计 思 路,周 密 的 理 解 经 典 实 验 的 全 过 程。例 1.赫 尔 希 通 过 T2噬 菌 体 侵 染 细 菌 的 实 验 证 明 D N A 是 遗 传 物 质,实 验 包 括 4 个 步 骤:培 养 噬 菌 体,叱 和 32P标 记 噬 菌 体,放 射 性 检 测,离 心 分 离。实 验 步 骤 的 先 后 顺 序 为()A.B.C.D
2、.答 案:C2.体 会 课 本 实 验 步 骤 的 书 写 和 语 言 的 表 达 方 式,尤 其 是 探 究 实 验 的 一 般 书 写 格 式。例 如:(1)探 究 酶 的 专 一 性 时,用 到 了 表 格 体 现 实 验 步 骤,起 到 简 洁 明 了,跨 越 语 言 障 碍 的 作 用。(2)当 实 验 范 围 很 宽 泛 时,要 善 于 选 择 一 个 具 体 素 材 着 手 去 设 计 实 验 实 现 实 验 目 的(3)学 会 表 达。3.从 课 本 实 验 中 学 会 一 些 基 本 的 实 验 方 法:两 种 常 用 技 术(-)同 位 素 标 记:通 过 同 位 素 标
3、记 能 够 实 现 的 目 标:使 看 不 见 的 结 构(光 合 作 用 中 的 C 同 化 过 程)或 途 径(分 泌 蛋 白)可 以 看 见。如:光 合 和 呼 吸 中 的 标 记,DNA的 标 记,分 泌 蛋 白 的 标 记。例:人 类 发 现 了 放 射 性 同 位 素 以 后,很 快 便 将 它 应 用 在 生 物 学 的 研 究 中,为 探 明 许 多 生 命 过 程 的 奥 秘 起 了 很 重 要 的 作 用。请 回 答:(1)如 果 用 含 的 水 浇 灌 某 盆 栽 植 物,并 将 该 盆 植 物 置 于 光 照 下。过 一 段 时 间,在 植 物 周 围 的 空 气 中,
4、能 够 收 集 到 哪 些 含 力 的 气 态 物 质?这 些 物 质 是 由 植 物 内 的 哪 些 生 理 过 程 产 生 的?_ _.(2)为 了 证 明 噬 菌 体 浸 染 细 菌 时,进 入 细 菌 的 是 噬 菌 体 DNA,而 不 是 它 的 蛋 白 质 外 壳,可 用 两 种 不 同 的 放 射 性 同 位 素 分 别 标 记 噬 菌 体 的 蛋 白 质 外 壳 和 噬 菌 体 的 DNA。然 后 再 让 这 两 种 不 同 标 记 的 噬 菌 体 分 别 去 侵 染 未 被 标 记 的 细 菌,从 而 对 此 做 出 实 验 论 证。据 分 析,噬 菌 体 的 蛋 白 质 外
5、 壳 含 有 甲 硫 氨 酸 等 多 种 氨 基 酸。你 怎 样 去 实 现 对 噬 菌 体 的 标 记?请 简 要 说 明 实 验 的 设 计 方 法 和 这 样 设 计 的 理 由。答 案:(1)光 合 作 用 CO,呼 吸 作 用 1似)蒸 腾 作 用(2)先 分 别 将 细 菌 在 含 32P,35S 的 培 养 量 上 培 养,后 用 噬 菌 体 去 侵 染 分 别 32P或 35s标 记 的 细 菌.因 为 噬 菌 体 营 寄 生 生 活,噬 菌 体 DNA在 细 菌 体 内 利 用 细 菌 的 化 学 成 分 指 导 合 成 自 身 DNA(二)离 心 的 方 法:通 过 离 心
6、 可 以 得 到:物 质 一 DNA;细 胞 器 一 线 粒 体,叶 绿 体;细 胞 结 构 一 细 胞 膜 二、实 验 设 计 题 型 的 解 题 思 路 及 典 型 例 题:设 计 和 完 成 实 验 的 能 力 也 是 高 考“考 试 说 明”要 求 学 生 掌 握 的 一 项 基 本 能 力。1 实 验 设 计 的 基 本 内 容 1.1 实 验 名 称 是 关 于 一 个 什 么 内 容 的 实 验。1.2 实 验 目 的 要 探 究 或 者 验 证 的 某 一 事 实。1.3 实 验 原 理 进 行 实 验 依 据 的 科 学 道 理。1.4 实 验 对 象 进 行 实 验 的 主
7、 要 对 象。1.5 实 验 条 件 根 据 实 验 原 理 确 定 仪 器 和 设 备;要 细 心 思 考 实 验 的 全 过 程。1.6 实 验 方 法 与 步 骤 实 验 采 用 的 方 法 及 必 需(最 佳)操 作 程 序。每 一 步 骤 都 必 须 是 科 学 的;能 及 时 对 仪 器、步 骤 进 行 有 效 矫 正。1.7 实 验 测 量 与 记 录 对 实 验 过 程 及 结 果 应 有 科 学 的 测 量 手 段 与 准 确 客 观 的 记 录。1.8 实 验 结 果 预 测 及 分 析 能 够 预 测 可 能 出 现 的 实 验 结 果 并 分 析 导 致 的 原 因。1
8、.9 实 验 结 论 对 实 验 结 果 进 行 准 确 的 描 述 并 给 出 一 个 科 学 的 结 论。注:关 于“假 设”“预 期”“结 果”与“结 论”的 辨 析(1)假 设“假 设”,也 称 假 说 或 猜 测,是 指 用 来 说 明 某 种 现 象 但 未 经 证 实 的 论 题,也 是 对 所 提 出 的 问 题 作 出 的 参 考 答 案,即 依 据 发 现 的 事 实 材 料 或 科 学 原 理,通 过 创 造 性 思 维,提 出 初 步 假 定。如“孟 德 尔 分 离 现 象 解 释 验 证”的 测 交 实 验 中,提 出 的 假 说 是:“Fi(Dd)产 生 配 子 时
9、,因 等 位 基 因 分 离,使 得 Fi产 生 含 基 因 D 和 基 因 d 的 两 种 配 子,且 其 数 目 相 等 再 如“观 察 植 物 细 胞 质 壁 分 离 和 复 原”实 验 中,提 出 的 假 说 应 为:当 细 胞 外 溶 液 浓 度 细 胞 液 浓 度 一 细 胞 失 水 当 细 胞 外 溶 液 浓 度 细 胞 液 浓 度 一 细 胞 吸 水(2)预 期“预 期”是 在 实 验 设 计 方 案 确 定 以 后,实 验 正 式 实 施 之 前,根 据 假 说 和 原 理,对 实 验 可 能 出 现 的 结 果 的 判 断,是 依 据 提 出 的 假 说 进 行 推 理,得
10、 出 假 定 性 结 果 或 推 论,即“假 如 假 设 成 立,则 应 有 何 种 结 果”,如“孟 德 尔 分 离 现 象 验 证 实 验,假 如 假 说 成 立 则 有 测 交 的 后 代 应 出 现 D d与 d d为 1:1的 结 果,即 高 茎 与 矮 茎 数 量 比 应 为 1:1”,而“观 察 植 物 细 胞 质 壁 分 离 与 复 原 实 验”中,假 若 假 设 成 立,则 应 有 处 于 高 浓 度(30%)蔗 糖 溶 液 中 的 洋 葱 表 皮 细 胞 因 不 断 失 水 一 质 壁 分 离,而 处 于 清 水 中 的 己 分 离 细 胞 因 细 胞 吸 水 一 质 壁
11、分 离 复 原(3)结 果:结 果 应 为 实 验 实 际 出 现 的 情 况,如“孟 德 尔 分 离 现 象 解 释 实 验”中 出 现 的 结 果 为“得 到 的 64株 后 代 中,30株 高 茎,34株 矮 茎,两 种 性 状 分 离 比 为 1:1”而“质 壁 分 离 复 原 实 验”中 处 于 30%蔗 糖 溶 液 中 的 洋 葱 表 皮 细 胞 果 真 发 生 了 质 壁 分 离,而 处 于 清 水 中 的 己 分 离 细 胞 果 真 发 生 了 复 原 现 象。(4)结 论:结 论 的 得 出 须 依 据 实 验 结 果,即 若 出 现 的 结 果 与 预 期 结 果 一 致
12、则 得 出 与 先 前 的 假 说 一 致 的 结 论 或“假 说 成 立”,若 实 验 出 现 的 结 果 与 预 期 结 果 不 符,则 得 出 的 结 论 应 为“假 说 不 成 立”。由 此 可 知,“假 设”应 对 应“结 论”,“预 期”应 对 应“结 果”,在 实 验 讨 论 时 应 注 意 描 述 的 科 学 性 即“如 果 出 现 何 种 结 果,则 应 有 何 种 结 论”,例 如 用 检 测 呼 吸 装 置 的 红 色 液 滴 检 测 酵 母 菌 呼 吸 类 型 时,应 为 若 液 滴 向 左 移 动 则 推 出 什 么 结 论,若 液 滴 向 右 移 动 则 推 出 什
13、 么 结 论,而 不 能 描 述 为“若 为 有 氧 呼 吸,则 液 滴 向 哪 移 动”,再 如 在 验 证 淀 粉,碘 液 能 否 通 过 半 透 膜 时 应 描 述 为“若 袋 内 外 液 体 均 变 蓝(结 果 或 现 象),则 淀 粉、碘 液 均 能 通 过 半 透 膜 而 不 能 描 述 为“若 淀 粉、碘 液 均 能 通 过,则 袋 内 外 液 体 均 变 蓝 2 实 验 设 计 的 三 个 原 则 2.1 对 照 性 原 则 一 一 科 学、合 理 的 设 置 对 照 可 以 使 实 验 方 案 简 洁、明 了,且 使 实 验 结 论 更 有 说 服 力。“实 验 组”与“对
14、照 组”确 认 一 个 实 验 通 常 分 为 实 验 组 和 对 照 组(控 制 组)。实 验 组 是 施 加 实 验 变 量 处 理 的 被 试 组;对 照 组 是 不 施 加 实 验 变 量 处 理 的 对 象 组,两 者 对 无 关 变 量 的 影 响 是 相 等 的,两 组 之 间 的 差 别,被 认 为是 来 自 实 验 变 量 的 结 果,如 2005年 春 季 高 考 3 题 中 为 研 究 光 对 幼 苗 生 长 的 影 响 时 实 验 变 量 应 为 撤 掉 光 照,因 而 暗 处 生 长 的 小 麦 幼 苗 应 为 实 验 组,而 自 然 状 态(即 来 接 受 实 验
15、变 量 处 理)的 小 麦 幼 苗 应 为 对 照 组,通 过 对 照 组 能 增 强 实 验 的 信 度。按 照 对 照 方 式 的 不 同 可 分 为 4 种:空 白 对 照:即 不 作 任 何 实 验 处 理 的 对 照 组。例 如,在 还 原 糖 鉴 定 实 验 中 留 一 部 分 样 液 不 加 入 斐 林 试 剂,以 作 对 照。相 互 对 照:即 不 设 控 制 组,只 在 几 个 实 验 组 之 间 相 互 对 比。例 如,在 植 物 激 素 与 向 性 的 设 计 实 验 中,5 个 实 验 组 的 相 互 比 较。在 实 验 中 要 找 出 一 个 最 佳 效 果 点,就
16、要 采 取 相 互 对 照 进 行 实 验。条 件 对 照:即 给 对 象 施 加 某 种 实 验 处 理,虽 不 是 检 验 假 设 需 要 的,但 更 能 充 分 说 明 实 验 变 量 的 对 照。例 如,动 物 激 素 饲 喂 小 动 物 的 实 验 方 案 中:饲 喂 甲 状 腺 激 素 的 为 实 验 组;饲 喂 甲 状 腺 抑 制 剂 的 是 条 件 对 照 组;不 饲 喂 药 剂 的 是 空 白 对 照 组。自 身 对 照:即 实 验 与 对 照 在 同 一 对 象 上 进 行。例 如,将 过 氧 化 氢 酶 加 入 过 氧 化 氢 溶 液 中 证 明 酶 是 生 物 催 化
17、剂 可 催 化 过 氧 化 氢 水 解,即 自 身 对 照,处 理 前 的 对 象 状 况 为 对 照 组,处 理 后 的 对 象 变 化 为 实 验 组。再 如:在 探 究 温 度(或 pH)对 酶 催 化 活 性 影 响 实 验 中 温 度(或 pH)(0 度、5 0度,100度)为 条 件 对 照。清 水(软 水)、河 水(硬 水)对 加 酶 洗 衣 粉 影 响 中,清 水(软 水)、河 水(硬 水)为 相 互 对 照。用 缺 素 营 养 液 培 养 的 出 现 缺 素 症 状 的 植 株 加 入 某 元 素 后 恢 复 正 常 为 自 身 对 照。2.2 等 量 性 原 则 一 一 每
18、 次 实 验 所 加 试 剂 的 量 要 相 等。2.3 单 因 子 变 量 的 原 则。实 验 变 量 剖 析 在 实 验 过 程 中 变 量 是 指 可 被 操 纵 控 制 的 在 性 质 和 数 量 上 可 以 变 化 的 特 定 因 素 或 条 件,具 体 分 析 如 下 实 验 变 量 与 反 应 变 量:a.实 验 变 量 是 研 究 者 主 动 操 纵 的 条 件 和 因 子,是 作 用 于 实 验 对 象 的 刺 激 变 量(也 称 自 变 量),自 变 量 须 以 实 验 目 的 和 假 设 为 依 据,应 具 有 可 变 性 和 可 操 作 性。b.反 应 变 量(又 称
19、因 变 量),是 随 自 变 量 变 化 而 产 生 反 应 或 发 生 变 化 的 变 量,反 应 变 量 是 研 究 是 否 成 功 的 证 据,应 具 可 测 性 和 客 观 性。c.二 者 关 系:实 验 变 量 是 原 因,反 应 变 量 是 结 果,即 具 因 果 关 系。无 关 变 量(控 制 变 量)是 指 与 研 究 目 标 无 关,但 却 影 响 研 究 结 果 的 变 量,实 验 者 应 严 格 控 制 无 关 变 量,否 则 实 验 结 果 的 真 实 性 无 法 得 到 认 定、我 们 常 在 实 验 过 程 中 强 调“选 取 生 长 状 况 相 同 的 幼 苗”“
20、数 量 大 小 相 同 的 种 子”“置 于 相 同 并 适 宜 条 件 下 培 养”“加 入 等 量 的 清 水”等 均 是 为 了 控 制 无 关 变 量 对 实 验 结 果 的 干 扰。【案 例 剖 析】例 如,生 物 课 本 内 温 度 对 酶 活 性 影 响 的 实 验 中:实 验 变 量 是 低 温(冰),适 温(60),高 温(沸 水);酶 的 活 性 变 化 即 反 应 变 量;试 管 的 洁 净 度,淀 粉 酶 的 稀 释 度,可 溶 性 淀 粉 的 浓 度,碘 液 的 量 和 浓 度,温 度 处 理 时 间,操 作 程 序 等 是 无 关 变 量。实 验 中 不 论 有 几
21、 个 实 验 变 量,都 应 做 到 每 个 自 变 量 对 应 一 个 因 变 量,此 外 还 要 做 到 操 作 规 范。在 实 验 设 计、实 施 的 全 过 程 中,应 严 格 操 纵 实 验 变 量,严 格 控 制 无 关 变 量,尽 可 能 消 除 误 差,获 取 较 为 精 确 的 反 应 变 量。平 衡 和 消 除 额 外 变 量 原 则 例 如:BTB溶 液 在 中 性 条 件 下 呈 绿 色,酸 性 条 件 下 呈 黄 色,碱 性 条 件 下 呈 蓝 色。现 有 水 草、试 管、绿 色 BTB溶 液、黑 纸 等 实 验 材 料 和 用 具,试 设 计 实 验 证 明 光 合
22、 作 用 需 要 光。光 下 Q(水 草、BTB)-,B黑 纸 oC-一 只 放 BTB溶 液(光 下、绿 色)(P碗 大、变 蓝)(基 本 不 变 或 略 变 黄)图 1如 图 1所 示,设 A、B 两 组 时 不 能 排 除 BTB溶 液 在 照 光 时 可 能 变 蓝,故 需 设 置 C 组(只 放 BTB溶 液,不 放 水 草,置 光 下)。以 平 衡 和 消 除 额 外 变 量 对 实 验 结 果 的 影 响。3 实 验 设 计 的 4性 3.1 科 学 性:这 是 实 验 方 案 设 计 的 首 要 原 则(原 理、操 作、程 序、方 法 正 确)。3.2 安 全 性:尽 量 避
23、免 危 险 性 操 作(如 果 必 须 使 用,要 注 明,防 止 环 境 污 染 和 人 身 伤 害)。3.3 可 行 性:实 验 设 计 应 切 实 可 行,所 选 取 药 品、仪 器、设 备 在 中 学 现 有 实 验 室 内 能 够 完 成。3.4 简 约 性:实 验 方 案 尽 可 能 简 易 方 便(用 药 少/步 骤 少/时 间 短)。总 之,a.原 理 正 确,b.效 果 明 显,c.装 置 简 单,d.操 作 安 全。4 实 验 设 计 的 基 本 要 求 设 计 一 个 实 验,需 要 考 虑 以 下 几 点:4.1:确 定 实 验 目 的:如 验 证 或 探 究 哪 一
24、生 物 学 现 象。实 验 目 的 就 是 实 验 的 方 向。4.2:实 验 原 理(实 验 所 依 据 的 科 学 道 理):达 到 目 的 所 采 用 的 理 论 依 据。4.3:实 验 对 象:达 到 目 的 所 采 用 的 生 物 材 料。4.4:实 验 条 件:达 到 实 验 目 的 所 必 备 的 条 件。4.5:制 定 实 验 步 骤:要 达 到 实 验 目 的,必 然 是 一 个 逐 步 进 行 实 验 的 过 程。需 要 制 定 一 个 计 划,第 一 步 做 什 么,第 二 步 做 什 么,最 后 做 什 么。前 一 步 是 后 一 步 的 基 础,步 步 相 连,最 终
25、 取 得 一 定 的 现 象 和 结 果。为 了 使 实 验 设 计 清 晰 明 了、富 有 条 理,具 体 的 实 验 步 骤 要 用“1、2、3”或 其 它 顺 序 符 号 表 示。实 验 过 程 中 如 果 用 到 了 两 个 以 上 相 同 的 器 材,也 应 对 其 进 行 编 号,以 防 混 淆。4.6:实 验 现 象 的 观 察 和 记 录:确 定 能 观 察 到 的 实 验 现 象,并 进 行 记 录。4.7:实 验 结 果 的 分 析 等。5.实 验 设 计 的 基 本 过 程:5.1、确 认 原 理、提 出 假 设;5.2、构 思 过 程 选 择 方 法(如 是 否 用 对
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