第4講-實(shí)驗(yàn)類解題方法與思維建模1.對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)重視不足-對(duì)課件

第4講實(shí)驗(yàn)類解題方法與思維建模1．對(duì)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)重視不足，對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想及基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Π盐詹坏轿挥捎陂L(zhǎng)期的應(yīng)試教育，老師課堂講實(shí)驗(yàn)，學(xué)生課下背實(shí)驗(yàn)的條文，缺乏必要的實(shí)際操作，也就造成學(xué)生缺乏基本的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。高考試題中提供的材料、信息，學(xué)生難以聯(lián)想到實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，缺乏整體的設(shè)計(jì)思想，難以建立完整的設(shè)計(jì)方案和具體方法，還常常將實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)果分析、結(jié)論混為一談。

(2011·全國(guó)卷Ⅱ)請(qǐng)用所給的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性。要求完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)材料與用具：適宜濃度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4種溶液，斐林試劑，試管，37℃恒溫水浴鍋。沸水浴鍋。(1)若“＋”代表加入適量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙等代表試管標(biāo)號(hào)，請(qǐng)用這些符號(hào)完成下表實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①按照上表中的設(shè)計(jì)，取試管、加溶液。②___________________________________________。③____________________________________________。④____________________________________________。(3)結(jié)果預(yù)測(cè)：________________________________________________________________________________。(4)結(jié)論：_____________________________________________________________________。(5)在上述實(shí)驗(yàn)中，如果僅將37°C恒溫水浴鍋的溫度調(diào)到20°C，而在其他條件不變的情況下重做上述實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)磚紅色試管中的顏色會(huì)比37°C時(shí)的淺，其原因是_______________________________________________________?！窘馕觥?/p>

該題考查了實(shí)驗(yàn)探究能力，要求考生能獨(dú)立完成“生物知識(shí)內(nèi)容表”所列實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)涉及的方法和技能進(jìn)行綜合運(yùn)用。答題可參照相關(guān)實(shí)驗(yàn)方法和過(guò)程進(jìn)行，其中填寫(xiě)表格時(shí)要注意把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則和控制變量原則。試題難度中等，來(lái)源于教材上的實(shí)驗(yàn)，是教材實(shí)驗(yàn)的拓展。該題是要驗(yàn)證蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性，因此應(yīng)遵循對(duì)照性原則、科學(xué)性原則和單一變量原則。

錯(cuò)因分析

對(duì)教材實(shí)驗(yàn)掌握不到位，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)與結(jié)論相互混淆。實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)出現(xiàn)的，通常伴有一定的現(xiàn)象，本題中應(yīng)描述為“含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀”等。實(shí)驗(yàn)結(jié)論是和實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嚓P(guān)的結(jié)論，應(yīng)回到實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹腥ケ硎?。本題中實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且膀?yàn)證哺乳動(dòng)物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有專一性”，所以實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)表述為“酶的催化作用有專一性”?？忌诮忸}時(shí)，一定要明確題目的要求，不能將實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)論混為一談?！敬鸢浮?1)(2)②混勻，37℃恒溫水浴一段時(shí)間③取出試管，分別加入適量的斐林試劑，混勻，沸水浴一段時(shí)間④觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的試管，以及含淀粉和淀粉酶溶液的試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，其他試管中不出現(xiàn)磚紅色沉淀(4)酶的催化作用具有專一性(5)20℃低于酶的最適溫度，酶活性低，水解產(chǎn)生的還原糖少(1)設(shè)計(jì)出繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)要步驟：①____________________________________________；②____________________________________________。(2)預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并作出結(jié)論：____________________?！窘馕觥?/p>

本實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是首先要考慮將蔗糖用蔗糖酶分解，得到水解產(chǎn)物；其次是檢測(cè)a管內(nèi)有沒(méi)有水解產(chǎn)物，蔗糖分解為葡萄糖和果糖，可用斐林試劑加以確定；三是注意遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求和原則。錯(cuò)因分析

實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_。實(shí)驗(yàn)要解決什么問(wèn)題，這個(gè)核心首先得抓出來(lái)，然后就去解決這個(gè)問(wèn)題。否則整個(gè)試題的解答就顯得沒(méi)有任何邏輯，實(shí)驗(yàn)步驟不知道如何實(shí)施，實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有依據(jù)或理論基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)原理不清楚。實(shí)驗(yàn)的原理通常是來(lái)源于課本，在課本中一定能找到原型。根據(jù)題干的提示，斐林試劑是干什么的，水浴鍋是干什么的，毫無(wú)疑問(wèn)是檢測(cè)還原糖的。哪兒來(lái)的還原糖，蔗糖酶又是干什么的，反映出考生欠缺獲取信息的能力。實(shí)驗(yàn)步驟不完善。很多考生的答案都只有“①向a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液，水浴加熱(或隔水加熱)U型管至適宜溫度；②吸取A、B兩管內(nèi)適量液體，分別加入a、b兩試管中，并加入斐林試劑，60～65℃水浴加熱”，卻忘記了一定要觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。沒(méi)有記錄實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象，如何得到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果從而分析并下結(jié)論呢？還有的考生沒(méi)有注意到編號(hào)問(wèn)題，或者丟掉了“分別”、“等量”、“適量”等，未遵循等量原則或單因子變量原則。實(shí)驗(yàn)結(jié)論不嚴(yán)密。如只回答“如果A、B試管內(nèi)均有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過(guò)半透膜”，或者“如果A試管內(nèi)無(wú)磚紅色沉淀，B試管內(nèi)有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過(guò)半透膜”；有的甚至只回答一個(gè)方面：能通過(guò)，不能通過(guò)。反映考生欠缺邏輯思維能力和綜合分析能力?！敬鸢浮?1)①向a、b兩管分別加入等量蔗糖酶溶液，水浴加熱(或隔水加熱)U型管至適宜溫度，觀察a、b兩管內(nèi)液面的變化②吸取a、b兩管內(nèi)適量液體，分別加入a、b兩試管中，并加入斐林試劑，(60℃～65℃)水浴加熱，觀察a、b試管內(nèi)有無(wú)磚紅色沉淀(2)如果a、b兩管液面高度差縮小且a、b試管內(nèi)均有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物能通過(guò)半透膜；如果a、b兩管液面高度差增大且a試管內(nèi)無(wú)磚紅色沉淀、b試管內(nèi)有磚紅色沉淀，則蔗糖的水解產(chǎn)物不能通過(guò)半透膜。1．明確目的準(zhǔn)答實(shí)驗(yàn)綜合題實(shí)驗(yàn)綜合題常常綜合考查實(shí)驗(yàn)的原理、步驟、結(jié)果和結(jié)論等相關(guān)問(wèn)題，所以能夠全面考查考生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解、遷移和綜合運(yùn)用能力以及語(yǔ)言組織能力。實(shí)驗(yàn)綜合題是高考生物試題中的重點(diǎn)，所占分值較大，因此，“得實(shí)驗(yàn)者得高分”是不爭(zhēng)的事實(shí)。解答實(shí)驗(yàn)綜合題時(shí)審題是關(guān)鍵，審題的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：①審實(shí)驗(yàn)?zāi)康模好鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、理解?shí)驗(yàn)原理是審題的基礎(chǔ)，抓住實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，就等于抓住了試題的靈魂。再根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料是保證實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。②審實(shí)驗(yàn)變量：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的變量包括自變量(實(shí)驗(yàn)變量)、因變量(反應(yīng)變量)和無(wú)關(guān)變量。自變量是指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件，它是體現(xiàn)單一變量原則的實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組唯一不同的“單一變量”。因變量是指實(shí)驗(yàn)中由自變量引起的變化和結(jié)果，它一般是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的描述對(duì)象。無(wú)關(guān)變量是指實(shí)驗(yàn)中除自變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一在于控制實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組之間的無(wú)關(guān)變量，以減少誤差。③審實(shí)驗(yàn)條件：了解實(shí)驗(yàn)條件，體會(huì)各種條件所隱含的意義是實(shí)驗(yàn)分析和形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路的重要依據(jù)。了解實(shí)驗(yàn)條件及其含義，才能保證按題意答題，避

免“答非所問(wèn)”。④審實(shí)驗(yàn)類型：正確判斷實(shí)驗(yàn)類型，才能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出正確的預(yù)期。實(shí)驗(yàn)類型常有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)兩種類型。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證某一理論或假設(shè)是否正確的實(shí)驗(yàn)。題中給出(或隱含)了某一生物學(xué)原理，要求“驗(yàn)證……”，其結(jié)論一般是已知的，因此其預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果一般是唯一的。探究性實(shí)驗(yàn)是探索研究對(duì)象的未知屬性、特征及其相關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)往往是將已知理論模擬成未知理論，然后讓考生去再發(fā)現(xiàn)、再探索的一種過(guò)程，因此也常常將探究性實(shí)驗(yàn)叫做“試驗(yàn)”。題中給出(或隱含)了某種假設(shè)，要求“探究……是否……”，其預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論一般是不確定的，根據(jù)結(jié)論與變量之間的關(guān)系一般可分為正相關(guān)、負(fù)相關(guān)、零相關(guān)三種情況。為驗(yàn)證適宜濃度的生長(zhǎng)素通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞分泌H＋，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，有人設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)。(一)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)材料與藥品：10－5mol/L的生長(zhǎng)素溶液、pH分別為5.0、9.0的緩沖液、黑暗中萌發(fā)的小麥種子若干、鑷子、刀片、刻度尺、培養(yǎng)皿等。(2)實(shí)驗(yàn)步驟：①材料處理：選擇________的黑暗中萌發(fā)的小麥種子若干，用鑷子取其胚芽鞘并切掉尖端，平均分成3組。

②將平均分組的胚芽鞘放入編號(hào)為1、2、3的培養(yǎng)皿中，加等量的不同試劑，置于相同且適宜的溫度下培養(yǎng)。③一定時(shí)間后________，并進(jìn)行若干次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄結(jié)果。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：(二)問(wèn)題(1)步驟①中切除胚芽鞘尖端的目的是____________________________________________________________。組別處理方法結(jié)果110只胚芽鞘＋10－5mol/L的生長(zhǎng)素溶液____A____2____B____胚芽鞘生長(zhǎng)不明顯310只胚芽鞘＋pH為5.0的緩沖液胚芽鞘生長(zhǎng)明顯(2)步驟③中重復(fù)實(shí)驗(yàn)的目的是________，其他步驟中還有哪些措施也是為了達(dá)到這一目的？__________________________________________________________________?！窘馕觥?/p>

本實(shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，目的是驗(yàn)證適宜濃度的生長(zhǎng)素通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞分泌H＋，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)。所以實(shí)驗(yàn)設(shè)置中要有一組用10－5mol/L的生長(zhǎng)素溶液處理胚芽鞘，即第1組，另外還要用pH分別為5.0、9.0的緩沖液處理胚芽鞘，即第3組和第2組。如果第1組與含H＋的第3組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，即胚芽鞘生長(zhǎng)明顯，則有可能是H＋發(fā)揮了促進(jìn)作用，但是不能肯定是H＋發(fā)揮的促進(jìn)作用，若通過(guò)第2組實(shí)驗(yàn)證明在堿性(幾乎無(wú)H＋)條件下胚芽鞘生長(zhǎng)不明顯，則可說(shuō)明是H＋發(fā)揮了促進(jìn)胚芽鞘生長(zhǎng)的作用，從而得出第1組生長(zhǎng)素促進(jìn)生長(zhǎng)的原因與第3組相同，即都含H＋。

【答案】(一)(2)①生長(zhǎng)狀況一致③測(cè)量并統(tǒng)計(jì)各組胚芽鞘的平均長(zhǎng)度(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A：胚芽鞘生長(zhǎng)明顯B：10只胚芽鞘＋pH為9.0的緩沖液(二)(1)排除胚芽鞘尖端產(chǎn)生的生長(zhǎng)素對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾(2)減小實(shí)驗(yàn)誤差(一次實(shí)驗(yàn)的偶然性太大)選擇生長(zhǎng)一致的幼苗、平均分組、置于相同且適宜的溫度下培養(yǎng)、測(cè)量并統(tǒng)計(jì)各組胚芽鞘的平均長(zhǎng)度

2．發(fā)散思維活解開(kāi)放探究題開(kāi)放探究型試題主要考查考生的學(xué)科綜合能力，試題具有結(jié)論不確定性的特點(diǎn)，因而更容易讓考生擺脫單一固定的思維模式，引出考生的不同見(jiàn)解，接受考生的“奇思妙想”，對(duì)于這些新見(jiàn)解、新觀點(diǎn)一般要求“合理即可”。解題時(shí)考生可以在熟練掌握生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本原理的基礎(chǔ)上，從不

同角度去思考問(wèn)題。例如，一個(gè)植物細(xì)胞原生質(zhì)層和細(xì)胞壁分開(kāi)的圖示所處狀態(tài)的分析，可以從相對(duì)靜止的角度看，該細(xì)胞可能處于一種即時(shí)的動(dòng)態(tài)平衡；可以從運(yùn)動(dòng)的角度看，該細(xì)胞可能正在進(jìn)行質(zhì)壁分離或質(zhì)壁分離復(fù)原。

當(dāng)然，“合理即可”這一要求的核心是“合理”，這有兩層含義：其一是從科學(xué)性的角度而言要“合理”。例如在實(shí)驗(yàn)探究中，實(shí)驗(yàn)材料的選擇應(yīng)正確易得；探究步驟的安排應(yīng)遵循基本實(shí)驗(yàn)原則(對(duì)照原則、單一變量原則、平行可重復(fù)原則等)；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的預(yù)測(cè)應(yīng)準(zhǔn)確全面；實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)縝密，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其二是從試題自身要求的角度而言要“合理”。目前常見(jiàn)的開(kāi)放性試題往往并非完全開(kāi)放，試題題

干中一般還含有一些或顯性或隱性的限定，例如在實(shí)驗(yàn)裝置上的限定(利用該裝置繼續(xù)研究×××)、在探究方向上的限定(在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探究×××)等。解答此類試題時(shí)應(yīng)注意“奇思妙想”與試題要求的結(jié)合，在緊扣試題要求的基礎(chǔ)上大膽聯(lián)想。

在一封閉飼養(yǎng)的有毛小鼠繁殖種群中，偶然發(fā)現(xiàn)一對(duì)有毛小鼠生下的一窩鼠仔中有幾只無(wú)毛小鼠，無(wú)毛小鼠全身裸露無(wú)毛，并終身保留無(wú)毛狀態(tài)?？蒲腥藛T為了研究無(wú)毛小鼠的遺傳特性，讓上述這對(duì)有毛小鼠繼續(xù)雜交，仍有無(wú)毛小鼠出生；讓無(wú)毛小鼠與親代有毛小鼠回交，生產(chǎn)出10只無(wú)毛小鼠和12只有毛小鼠，其中無(wú)毛小鼠雌、雄各5只，有毛雌小鼠7只、雄小鼠5只。

(1)科研人員初步判斷：①該小鼠無(wú)毛是種群中的基因突變?cè)斐傻?，而不是營(yíng)養(yǎng)不良或其他環(huán)境因素造成的；②控制無(wú)毛性狀的基因位于常染色體上。寫(xiě)出科研人員做出上述兩項(xiàng)判斷的理由。理由一：______________________________________；理由二：______________________________________。(2)由于該種無(wú)毛小鼠有極大的科研價(jià)值，科研人員需要將其擴(kuò)大繁殖。已知無(wú)毛是由隱性基因控制，無(wú)毛雄鼠能正常生育，無(wú)毛雌鼠繁殖力低、哺乳困難。若利用上述回交實(shí)驗(yàn)得到的小鼠作實(shí)驗(yàn)材料，理論上有四套交配方案能獲得無(wú)毛小鼠。請(qǐng)寫(xiě)出另外三套方案，指出最佳方案并說(shuō)明理由。方案一：雜合有毛小鼠♀×雜合有毛小鼠♂；方案二：______________________________________；方案三：______________________________________；方案四：______________________________________。最佳方案：方案________________________________；理由：___________