生物實驗與探究能力突破(2015年4月18日云浮市高考備考講座)

實驗與探究能力突破策略賀建zdfzhj@163.com華南師范大學(xué)附屬中學(xué)考綱解讀Ⅰ.命題指導(dǎo)思想試題以能力測試為主導(dǎo)，在考查考生對基礎(chǔ)知識、基本技能和方法掌握程度的同時，注重能力和科學(xué)素養(yǎng)的考查，注重考查運用所學(xué)知識分析、解決具體問題的能力?？季V解讀Ⅱ.能力要求理解能力獲取信息的能力實驗與探究能力綜合運用能力基礎(chǔ)能力高級能力核心能力考綱對“實驗與探究能力”的定義(1)能獨立完成表2所列的生物實驗，包括理解實驗?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。(2)具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理。(3)具有對一些生物學(xué)問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法。(4)能對一些簡單的實驗方案做出恰當?shù)脑u價和修訂。課程標準對“實驗?zāi)芰Α钡囊竽軌蛘_使用一般的實驗器具，掌握采集和處理實驗材料、進行生物學(xué)實驗的操作、生物繪圖等技能課程標準對“科學(xué)探究能力”的要求（1）客觀地觀察和描述生物現(xiàn)象；（2）通過觀察或從生活中提出與生物學(xué)相關(guān)的、可以探究的問題；（3）分析問題，闡明與研究該問題相關(guān)的知識；（4）確認變量；（5）作出假設(shè)和預(yù)期；（6）設(shè)計可行的實驗方案；（7）實施實驗方案，收集證據(jù)；（8）利用數(shù)學(xué)方法處理、解釋數(shù)據(jù)；（9）根據(jù)證據(jù)作出合理判斷；（10）用準確的術(shù)語、圖表介紹研究方法和結(jié)果，闡明觀點；（11）聽取他人的意見，利用證據(jù)和邏輯對自己的結(jié)論進行辯護課程標準對“科學(xué)探究能力評價”的描述1．提出問題和作出假設(shè)

·確定一個可以通過探究活動回答的問題

·說出與問題有關(guān)的背景知識

·作出一種可檢驗的假設(shè)

2．制定實驗計劃

·明確實驗?zāi)康?/p>

·陳述自變量和因變量的關(guān)系

·描述觀察或測量變量的方法

·列出重要的步驟和材料器具

3．實施實驗計劃

·執(zhí)行實驗計劃中規(guī)定的步驟

·記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)

·重復(fù)收集實驗數(shù)據(jù)

·處理實驗數(shù)據(jù)

4．闡述和交流實驗結(jié)果與結(jié)論

·根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論

·應(yīng)用有關(guān)的科學(xué)知識解釋結(jié)論

·說出假設(shè)是否得到支持

·完成實驗報告

·對探究過程進行反思和評價實驗與探究能力專題設(shè)計基礎(chǔ)實驗實驗設(shè)計實驗分析實驗評價鞏固提高方法總結(jié)典型例題一、基礎(chǔ)實驗1、考綱要求(1)能獨立完成表2所列的生物實驗，包括理解實驗?zāi)康摹⒃?、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。必修1（13個），必修2（6個），必修3（8個），選修1（16），合計43個【例1】（2011年廣東卷第5題）以下關(guān)于豬血紅蛋白提純的描述，不正確的是A.洗滌紅細胞時，使用生理鹽水可防止紅細胞破裂B.豬成熟紅細胞中缺少細胞器和細胞核，提純時雜蛋白較少C.血紅蛋白的顏色可用于凝膠色譜法分離過程的監(jiān)測D.在凝膠色譜法分離過程中，血紅蛋白比分子量較小的雜蛋白移動慢【分析】選D.側(cè)重考對實驗原理和操作方法的掌握.【例2】（2012年廣東卷第24題）小楊對4種實驗材料的研究及觀察記錄見下表，正確的是選項實驗材料觀察到的結(jié)構(gòu)或現(xiàn)象A胚胎干細胞同源染色體聯(lián)會B紫色洋蔥鱗片葉外表皮質(zhì)壁分離及復(fù)原C黑藻葉片葉綠體移動D大腸桿菌有核仁【分析】選BC.主要考如何根據(jù)目的和原理正確選材.【例3】（2013年廣東卷第6題）以下為某興趣小組獲得的實驗結(jié)果及其分析，正確的是【分析】選B；主要考查對實驗結(jié)果的記憶與分析?！纠?】（2012年廣東卷第3題）分析下表，可推測

注：“＋”顯色，“＋＋”顯色更深；“－”不顯色。A．甲溶液含有淀粉B．乙溶液含有還原糖C．混合溶液不含淀粉D．混合溶液含有淀粉酶溶液雙縮脲試劑碘液斐林試劑甲＋－－乙－＋＋－甲、乙混合＋＋＋【分析】選D；側(cè)重考運用實驗方法分析問題的能力.【例5】（2014年廣東卷第5題）油菜種子成熟過程中部分有機物的變化如圖2所示，將不同成熟階段的種子勻漿后檢測，結(jié)果正確的是選項取樣時間檢測試劑檢測結(jié)果A第10天斐林試劑不顯色B第20天雙縮脲試劑不顯色C第30天蘇丹Ⅲ試劑橘黃色D第40天碘液藍色【分析】選C；獲取試題信息運用實驗方法推理判斷?！纠?】（2011廣東卷29）中國的飲食講究“色香味”，顏色會影響消費。小李同學(xué)擬研發(fā)“綠色”食用色素，他以生長很快的入侵植物水葫蘆為材料進行如下實驗。I.提取葉綠素根據(jù)所學(xué)知識和實驗結(jié)果，請回答：（1）提取食用葉綠素的X應(yīng)該為

，原因是

。（4）小李想了解葉綠素產(chǎn)品中是否含有其他色素，請你提供檢測方法并寫出主要步驟。2、歸納整理顯色反應(yīng)裝片制作細胞分裂物質(zhì)提取、分離、鑒定抽樣統(tǒng)計3、鞏固訓(xùn)練1.（2014四川卷）下列有關(guān)實驗方法或檢測試劑的敘述，正確的是A.用改良苯酚品紅染色觀察低溫誘導(dǎo)的植物染色體數(shù)目變化B.用健那綠和吡羅紅染色觀察DNA和RNA在細胞中的分布C.用紙層析法提取菠菜綠葉中的色素和鑒定胡蘿卜素提取粗品D.用標志重捕法調(diào)查田鼠種群密度及農(nóng)田土壤小動物的豐富度2.（2013福建卷）下列為減少實驗誤差而采取的措施，錯誤的是選項實驗內(nèi)容減少實驗誤差采取的措施A對培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量進行計數(shù)多次計數(shù)取平均值B探索2,4-D促進插條生根的最適濃度預(yù)實驗確定濃度范圍C調(diào)查人群中紅綠色盲發(fā)生率調(diào)查足夠大的群體，隨機取樣并統(tǒng)計D比較有絲分裂細胞周期不同時期的時間長短觀察多個裝片、多個視野的細胞并統(tǒng)計二、實驗設(shè)計1、考綱要求(2)具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理。(3)具有對一些生物學(xué)問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調(diào)查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學(xué)研究方法?！纠?】(2009廣東)小王發(fā)現(xiàn)黑暗中生長的大豆幼苗比陽光下生長的大豆幼苗高得多。請設(shè)計一個實驗方案，探究不同光照強度對大豆植株高度的影響，并預(yù)測實驗結(jié)果。

實驗材料和用具：大豆種子（200粒）、光照培養(yǎng)箱（光照強度范圍0-10000Lux，溫度、濕度等均可自行設(shè)定）、培養(yǎng)皿、直尺等。（1）實驗方案：（2）最可能出現(xiàn)的結(jié)果：2、例題分析【參考答案】(1)實驗方案①實驗材料：選出180粒大小一致的種子，分成六組，每組30粒，在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。②培養(yǎng)條件：光照強度分別為0、2000、4000、6000、8000、10000Lux溫度25℃，培養(yǎng)一周。③測定指標：用直尺測量植株高度，計算每組的平均值。(2)結(jié)果預(yù)測隨光照強度增加，植株高度下降【方法歸納】——四步法實驗設(shè)計第一步，取材、分組、編號材料的名稱、特性、數(shù)量；實驗組和對照組各有幾組；編號常用甲、乙、丙、丁等表示。第二步，實驗組和對照組的設(shè)置對實驗組選用恰當?shù)姆椒ㄟM行自變量的操縱，對照組采用對照處理（特別注意等量）。第三步，培養(yǎng)、保溫、飼養(yǎng)等處理第四步，觀察、測量、記錄、統(tǒng)計分析結(jié)果應(yīng)是可觀察或可測量的。【例2】（2013廣東)某新能源研究興趣小組嘗試用木薯塊根的淀粉制備燃料酒精。他們用酶將木薯淀粉講解成單糖。查閱資料后，安裝的酒精發(fā)酵裝置、采用的發(fā)酵條件如圖12。（1）向發(fā)酵瓶中加入5g酵母菌開始試驗，發(fā)酵初期，通氣閥①需要偶爾短時間打開，并在A通氣口處打氣，以利于酵母菌生長與繁殖；實驗過程中，通氣閥②需要偶爾短時間打開，目的是排出產(chǎn)生的CO2。（2）第3天，取出少量發(fā)酵液，滴加含有重鉻酸鉀的濃硫酸溶液來檢測酒精。（3）檢測后發(fā)現(xiàn)，盡管酵母菌菌種合適、淀粉酶解物充足、操作正確、發(fā)酵溫度和PH值適宜，但酒精含量（+）比預(yù)期低，我們展開了討論，認為還有其它影響因素，如__________，請設(shè)計試驗對此因素進行探究并預(yù)測實驗結(jié)果（用表格形式呈現(xiàn)；用“+”表示酒精量，最高含量為“+++++”）。（4）請對預(yù)測的結(jié)果進行分析（解釋）,并得出結(jié)論?！緟⒖即鸢浮堪l(fā)酵時間/加入酵母菌的量【參考答案】(3)實驗方案實驗組號①②③④⑤⑥⑦發(fā)酵時間(天)3456789預(yù)測結(jié)果（酒精量）＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋注：酵母菌加量為5g，其他條件與題圖相同。【參考答案】(3)實驗方案實驗組號①②③④⑤⑥⑦發(fā)酵時間/天3456789酵母菌量/g5pH5.0溫度25℃預(yù)測結(jié)果（酒精量）＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋【參考答案】(3)分析(解釋）結(jié)果、得出結(jié)論預(yù)測結(jié)果中，7天前發(fā)酵時間越長酒精含量越高是因為酵母菌不斷無氧呼吸產(chǎn)生酒精；大于7天酒精產(chǎn)量不再增加，可能原因是高濃度酒精抑制酵母菌活性或淀粉酶解物已被完全利用。因而在此裝置和酵母菌加量為5g時，最好的發(fā)酵時間是7天【例3】（2014廣東)鐵皮石斛是我國名貴中藥，生物堿是其有效成分之一，應(yīng)用組織培養(yǎng)技術(shù)培養(yǎng)鐵皮石斛擬原球莖（簡稱PLBs，類似愈傷組織）生產(chǎn)生物堿的實驗流程如下：

在固體培養(yǎng)基上，PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時間的變化如圖17所示，請回答下列問題：

⑴選用新生營養(yǎng)芽為外植體的原因是

，誘導(dǎo)外植體形成PLBs的過程稱________.

脫分化細胞分化程度低，容易誘導(dǎo)產(chǎn)生PLBs在固體培養(yǎng)基上，PLBs的重量、生物堿含量隨增殖培養(yǎng)時間的變化如圖17所示，請回答下列問題：

(2)與黑暗條件下相比，PLBs在光照條件下生長的優(yōu)勢體現(xiàn)在

，

，

。PLBs產(chǎn)量高生長開始早快速生長時間長(3)脫落酸（ABA）能提高生物堿含量，但會抑制PLBs的生長。若采用液體培養(yǎng)，推測添加適量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量。同學(xué)們擬開展探究實驗驗證該推測，在設(shè)計實驗方案時探討了以下問題：①ABA的濃度梯度設(shè)置和添加方式：設(shè)4個ABA處理組，1個空白對照組，3次重復(fù)。因ABA受熱易分解，故一定濃度的無菌ABA母液應(yīng)在各組液體培養(yǎng)基____________后按比例加入。滅菌、冷卻脫落酸（ABA）能提高生物堿含量，但會抑制PLBs的生長。若采用液體培養(yǎng)，推測添加適量的ABA可提高生物堿產(chǎn)量。同學(xué)們擬開展探究實驗驗證該推測，在設(shè)計實驗方案時探討了以下問題：②實驗進程和取樣：實驗50天完成，每10天取樣，將樣品（PLBs）稱重（g/瓶）后再測定生物堿含量。如初始（第0天）數(shù)據(jù)已知，實驗過程中還需測定的樣品數(shù)為

。③依所測定數(shù)據(jù)確定適宜的ABA濃度和培養(yǎng)時間：當某3個樣品（重復(fù)樣）的

時，其對應(yīng)的ABA濃度為適宜濃度，對應(yīng)的培養(yǎng)時間是適宜培養(yǎng)時間。75PLBs重量和生物堿含量乘積的平均值最大【例4】（2014廣州一模26）科研小組進行了水體銨離子濃度變化對輪葉黑藻生理影響的研究，利用銨離子濃度不同的培養(yǎng)液培養(yǎng)輪葉黑藻40天，測量并統(tǒng)計相關(guān)指標。實驗結(jié)果如下，請分析回答:代謝題中的實驗設(shè)計：（3）輪葉黑藻細胞有氧呼吸過程中，產(chǎn)生[H]的具體場所是

。研究人員推測:銨離子濃度較高時，輪葉黑藻有氧呼吸增強是其相對生長率較低的原因之一。驗證此推測，可比較

條件下，不同銨離子濃度培養(yǎng)液中輪葉黑藻的

。細胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體基質(zhì)黑暗耗氧速率【例5】（2012廣東）子葉黃色（Y，野生型）和綠色（y，突變型）是孟德爾研究的豌豆相對性狀之一。野生型豌豆成熟后，子葉由綠色變?yōu)辄S色.遺傳題中的實驗設(shè)計：（3）水稻Y基因發(fā)生突變，也出現(xiàn)了類似的“常綠”突變植株y2，其葉片衰老后仍為綠色。為驗證水稻Y基因的功能，設(shè)計了以下實驗，請完善。（一）培育轉(zhuǎn)基因植株：Ⅰ.植株甲：用含有空載體的農(nóng)桿菌感染___________的細胞，培育并獲得純合植株。Ⅱ.植株乙：___________________________________，培育并獲得含有目的基因的純合植株。（二）預(yù)測轉(zhuǎn)基因植株的表現(xiàn)型：植株甲：____維持“常綠”；植株乙：_________。（三）推測結(jié)論：___________________________。突變植株y2用含Y基因的農(nóng)桿菌感染純和突變植株y2能不能維持“常綠”Y基因能使葉子由綠色變?yōu)辄S色【例6】（2013廣東）地中海貧血癥屬于常染色體遺傳病。一對夫婦生有一位重型β地中海貧血癥患兒，分析發(fā)現(xiàn)。。。其他這種貧血病患者中也檢測到該突變位點表現(xiàn)正常的人不存在該突變基因的純合子（3）研究者在另一種貧血癥的一位患者β鏈基因中檢測到一個新的突變位點，該突變導(dǎo)致β鏈第102位的天冬酰胺替換為蘇氨酸。如果_______________________________________，但_______________________________________，則為證明該突變位點就是這種貧血癥的致病位點提供了一個有力證據(jù)。三、實驗分析考綱要求(2)具備驗證簡單生物學(xué)事實的能力，并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理。例題分析【例1】(2013廣東）污水處理廠的污泥富含有機質(zhì)和無機成分，可用作肥料，但其多環(huán)芳烴（PAHs）等有機污染物含量通常較高，施入土壤會帶來二次污染。生物質(zhì)炭是由作物廢棄秸稈等炭化而成。將污泥、含7%生物質(zhì)炭的污泥均堆放一段時間后用于盆栽實驗，研究它們對黑麥草生長及PAHs遷移的影響，結(jié)果見下表。1例題(1)生物質(zhì)炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達，能改善土壤的通氣狀況，使根系細胞

加強，

合成增加，從而促進根系對土壤養(yǎng)分的吸收。有氧呼吸ATP1例題(2)由表可知，施用含生物質(zhì)炭污泥_______

，從而促進黑麥草生長；使葉綠素含量提高，促進光合作用,有利于有機物積累生物質(zhì)炭污泥黑麥草生長？1例題(2)由表可知，…污泥的施用使土壤和黑麥草的PAHs含量

，但是生物質(zhì)炭的輸入_______________________________________,從而降低PAHs污染的風險.增加1例題(2)由表可知，…污泥的施用使土壤和黑麥草的PAHs含量

，但是生物質(zhì)炭的輸入_______________________________________,從而降低PAHs污染的風險.增加降低土壤中PAHs含量和PAHS向黑麥草的遷移1例題(2)由此可見，生物質(zhì)炭有望用作污泥改良劑，促進污泥的推廣應(yīng)用。污泥的應(yīng)用符合生態(tài)工程的

原理。物質(zhì)循環(huán)再生總結(jié)表格的解讀與數(shù)據(jù)處理運用數(shù)據(jù)進行推理判斷推理的距離有短、有長推理的主要思維模式是預(yù)測與解釋【例2】(2014廣東)觀測不同光照條件下生長的柑橘，結(jié)果見下表，請回答下列問題：光照強度葉色平均葉面積(cm2)氣孔密度(個·mm－2)凈光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)強淺綠13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中綠20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深綠28.4(209%)752(91%)3.87(89%)（注：括號內(nèi)的百分數(shù)以強光照的數(shù)據(jù)作為參考）(1)

CO2以__________方式進入葉綠體后，與_____結(jié)合而被固定，固定產(chǎn)物的還原需要光反應(yīng)提供的__________。光照強度葉色平均葉面積(cm2)氣孔密度(個·mm－2)凈光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)強淺綠13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中綠20.3(149%)768(93%)4.17(96%)弱深綠28.4(209%)752(91%)3.87(89%)自由擴散C5[H]和ATP（2）在弱光下，柑橘通過

和

.來吸收更多的光能，以適應(yīng)弱

光環(huán)境。光照強度葉色平均葉面積(cm2)氣孔密度(個·mm－2)凈光合速率(μmolCO2·m－2·s－1)強淺綠13.6(100%)826(100%)4.33(100%)中綠20.3(149%)76