高考生物实验专题【知识联系框架】 【重点知识联系与剖析】 生物学是一门以实验为基础的学科，生物学的基础理论都是建立在实验基础上发展起来的。对实验的重视和复习是高考复习的重要一环。从对近几年上海、广东的高考生物试卷和全国的理科综合试卷分析中发现：有关实验能力的试题，从所占的比例来看有逐渐增加的趋势；从题目设计的认知层次来看有逐渐提高的趋势；从覆盖的知识范围来分析，有涉及高中课本内的知识，也有不涉及高中所学的内容，所要验证的生物学事实是由题目提供的；从知识内容分析，试题涉及生物学基本原理、概念、解剖和生理知识。实验目的、材料的使用、实验操作、方法步骤、对实验现象的分析、实验设计和结果预测等多个方面。 一、按照认知层次设计实验试题从设计实验试题的认知层次分析，一般分为3个层次：识记、理解和综合运用。 1识记层次的实验试题 一般都是以高中生物教材上的内容作为命题的基本素材，不要求考生有一个复杂的推理过程，只要求学生能在问题情境中识别它们即可。 如：(1995年上海高考试题)通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次为（A）A胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素bB胡萝卜素、叶绿素a、叶绿素b、叶黄素C叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶黄素D叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素这道题只要求学生对已做过的实验结果进行回忆，即能找到正确的答案。 2理解层次的实验试题 一般要求学生根据实验的基本原理，进行科学的推理，才能导出正确的实验步骤或实验结果。 如：(1995年上海高考试题)将制作的装片在显微镜下观察时，发现细胞的透明度较大，为便于观察，应采取下列何种措施（A） A用平面反光镜，缩小光圈B用平面反光镜，放大光圈 C用凹面反光镜，缩小光圈D用凹面反光镜，放大光圈这道题目要求学生用显微镜的工作原理和显微镜的使用过程来综合分析，细胞的透明度太大，说明光线太强。学生能理解到这一点，就不难找到正确答案。 3综合运用层次的实验题 这类题目难度一般较大。要求学生根据实验原理和实验目的，设计实验步骤，或根据实验原理设计实验步骤、预测实验结果，或对实验结果提出合理的解释等，这类题目不仅仅考查学生对生物学知识掌握和理解的程度，对学生的文字表达能力也有较高的要求。 如：(1999年广东高考试题)为验证pH值对唾液淀粉酶活性的影响，实验如下：(1)操作步骤： 在15号试管中分别加入05的淀粉液2mL。 加完淀粉液后，向各试管中加入相应的缓冲液300mL，使各试管中反应液的pH值依次稳定在500620680.740800。 分别向15号试管中加入05唾液1mL，然后进行37恒温水浴。 反应过程中，每隔1min从第3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果。(2)结果见表12-1。 请回答：(1)实验过程为什么要选择37恒温？(2)3号试管加碘液后出现橙黄色，说明什么？(3)如果反应速度过快，应当对唾液做怎样的调整？(4)该实验得出的结论是什么？答案 (1)在该实验中，只有在恒温的条件下，才能排除温度因素对结果的干扰；37是唾液淀粉酶起催化作用的适宜温度 (2)淀粉已完全水解 (3)提高唾液的稀释倍数 (4)唾液淀粉酶的最适pH值是68，高于或低于此pH值时，酶的活性逐渐降低 二、按照实验过程来设计的实验试题按照实验过程来设计的实验试题，从认知层次的角度分析，一般都属于较高的认知层次。要求学生根据已学过的生物学知识，对实验的基本原理、实验目的、实验步骤等有较为深刻的理解；要求学生能够从新的题目情境中收集处理信息，通过推理、想象，最后用恰当的文字、图或表的形式予以正确表达。在生物复习的过程中，教师如何帮助学生收集信息、处理信息、迁移知识是提高学生解实验题能力的关键。 1根据实验结果提出合理解释 设计这类题目的：理论知识一般是以高中生物教材上的有关理论为知识背景，但实验的材料、实验的方法和步骤往往是书本外的，题目的情境设置很新颖。但只要撩开新情境的面纱，抓住实验的基本原理和实验结果，结合所学的理论知识，就不难得出正确的答案。如：在淀粉块上的5个圆点位置，分别用不同的方法处理如图12-1所示：将该实验装置放入37恒温箱中，保温处理24小时后，用碘液冲浸淀粉一琼脂小块，其结果记录于表12-2。图12-1表12-2 实验结果记录淀粉圆点实验处理方法磺液处理后的颜色反应A新鲜唾液与盐酸混合蓝黑色B经过煮沸的新鲜唾液蓝黑色C只有新鲜唾液红棕色D接种面包霉红棕色E只有2%蔗糖酶液？ 请你仔细分析后回答下列问题：(1)你对圆点A和B的颜色变化的解释是_。(2)圆点D的颜色变化与圆点C一致，你的解释是_。(3)你认为圆点E应呈现_色，其理由是蔗糖酶_。(4)上述实验装置要放入37恒温箱中进行保温处理，你提出两个理由加以解释：_；_。答案 (1)强酸和强碱使唾液淀粉酶失活 (2)面包霉分泌淀粉酶 (3)蓝色 不能催化淀粉水解 (4)利于面包霉生长 提高酶的活性 2根据实验结果确定实验控制的条件 设计这类题，一般是以影响某种生理过程的因素或生物体内的各种生物化学反应的原料或产物作为知识背景，重点考查学生对已学过的知识理解和掌握的程度。 如：在研究光合作用的光反应和暗反应的过程中，当控制了某种条件后，发现叶肉细胞中的五碳化合物的含量突然上升，试问：控制的条件是（C） A突然停止光照B突然降低温度 C突然停止CO2的供应D突然升高或降低pH值 3根据实验原理和实验过程，预测实验结果这类题目，一般都是以已学过的知识背景作为设计题目的根据，重点考查学生综合运用和知识迁移的能力。如：在表12-3所列内容的实验中，试管内容物变成蓝色的是（D）表12-3实验内容试管号试管内容物条件检验12mL浆糊+2ml纯唾液3710min3滴碘液22mL浆糊+2ml清水3710min3滴碘液32mL浆糊+2ml稀释10倍唾液3710min3滴碘液42mL浆糊+2ml纯唾液9510min3滴碘液52mL浆糊+2ml纯唾液+2滴浓HCl3710min3滴碘液A.1、2、3B2、3、4C3、4、5D2、4、5 4.根据实验原理和所要验证的生物学事实，设计实验步骤和预测实验结果1）运用科学原理指导实验 解生物实验设计题时，一定要认真审题。在审题中最关键的是要明确实现本实验目的的科学原理。例如2000年理综实验高考题中“血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固。”这就是本实验的根本原理。遵循这一原理，设法除去血液中的钙离子和添加进去的钙离子，设计实验的方向就不会错。此题中“草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用”。这只是一条除去血液中钙离子的原理，是解决实验中某一问题所需运用的原理，是本实验的辅助原理。2）遵循实验原则设计实验要使实验设计得科学，力求无懈可击，在设计实验时必须遵循以下几个原则：(1)设置对照原则(2)单因子变量原则(3)平行重复原则例如：为了证明土壤中的微生物能分解农药，必须将土壤分为两等份，装入两个大小相同的容器，一个高温灭菌，一个不做处理，造成一个容器中的土壤中无生活的微生物，一个容器中的土壤中有生活的微生物。然后进行实验，才能说明问题。这就是设置对照原则。在进行此实验时，让两个容器中的土壤在一切其他条件都相同的情况下进行实验，惟独不同的只是一个容器中的土壤中有微生物，一个容器中的土壤中无微生物，有无微生物就成了这一实验的单因子变量。这就是单因子变量原则。在进行此实验时，有的情况的出现是有偶然性的，多做几个对照实验，出现相同的结果，更有说服力，更具科学性。让这几组实验装置在相同条件下同时进行，这就是平行重复原则。3）准确地运用实验材料支持实验选用实验材料应讲究，否则将不能支持你的实验结论。例如想证明微生物的营养要素必须有氮源。我们需做一个对照实验：一个培养基中加入氮素，一个不含氮素。于是为你提供两种实验材料，一是NH4NO3、一是人尿。这时你不能认为人尿来的容易，又含有尿素等含氮的有机物，就用人尿作氮源。因为人尿中还含有无机盐等多种成分。说明不了本实验的结论。4）选定最优程序进行实验在明确了实验目的，明确了实验原理，选准实验材料，遵循实验原则后，就应该编制一个实验程序进行实验。对编制的实验程序，还要仔细推敲，形成一个最优化的程序，使实验科学、简捷地进行。在选定最优程序中有的步骤可同时进行，那就可遵循统筹法，让要等待的步骤先做，接着穿插下一步实验，以节约时间，同时也尽量减少因时间过长带来的不良影响。5）答题时讲究用词科学、准确有了如上所述的基本素质，最终还要通过完美的回答来展示自己的能力。答题时关键是用词上讲究科学、准确。例如“假设牛毛的黑色对棕色是显性，现有一匹黑色公牛，想在一个繁殖季节中测定出是纯种还是杂合子，请设计检测办法”，如果同学是这样回答“在这一繁殖季节，让这匹黑色公牛与一匹棕色母牛交配，若生出棕牛，则为杂合子；若只生出黑牛，则为纯种。”这样回答大方向是正确的，但关键字眼上用词不当，反映学生思维的不全面或缺乏一些必要的常识。应该改为“让这匹黑色公牛与多匹棕色母牛交配”。用“多匹”两字，答题的科学性就跃然纸上。因为黑色公牛与多匹棕色母牛交配，才有较多的机会出现棕牛，牛一般一胎一头，没有一定数量的后代，就可能出现不了棕牛，从而导致你做出错误的判断。 设计为这类题目的知识背景，可以是来源于高中生物教材上的内容，也可以是书本外的知识，要验证的生物学事实是由题目提供的材料告知的。需要学生阅读材料，弄清问题的来龙去脉，再通过分析、推理，设计出严密的实验方案，确定实验的操作步骤。实验设计的逻辑严密性主要体现在对实验对照的设计。对照常用的方法有： 空白对照：不给对照组任何处理因素。 条件对照：虽然给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素。 自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行。 相互对照：不单设对照组，而是几个实验组相互对照。 在实验中要注意“变量”的控制，一般只有确认一个变量，即对实验结果有影响的变量。其余的因素都控制使其不变而成为常量。 如：2001年全国高考理科综合试题有人设计了下列实验，试图证明“生长素阿(IAA)在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。 一、材料 用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等。 二、方法、步骤与结果：（一）制备琼脂块(如图12-2所示)图12-2（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面放合IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。(如图12-3所示)图12-3（三）取步骤（二）下面