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整理生物实验题的类型和解答
生物实验题的类型和解答
图解
:
实验试题主要包括三种题型:
实验分析评价及改进题、实验设计补充题。
一、实验分析、评价及改进:
实验分析题就是利用已有的生物学知识,从实验取材、药品试剂、步骤及操作、结果及预测等进行分析,从而正确解答有关内容。
评价及改进主要分析以下几点:
1.实验原理及方法是否正确;2.实验步骤是否科学;3.有没有充分利用实验条件;4.有没有设置对照实验;5.有无更为简单的实验方案;6.实验能否顺利完成;7.实验的安全性如何。
1.实验取材分析、评价及改进:
选择实验材料是实验成功的关键,因此在实验分析时取材的分析往往是实验试题的内容之一。
例如:
观察植物细胞有丝分裂实验、植物细胞的质壁分离和复原实验、叶绿体中色素的提取与分离实验、可溶性还原糖和脂肪和蛋白质的鉴定实验、生长素的研究实验、甲状腺激素的有关实验中,都必须选择适宜的实验材料。
[例题1] 是否可以用植物的叶肉细胞作为材料鉴定可溶性糖。
2.药品与试剂分析、评价及改进:
药品与试剂的量、浓度、纯度等都是影响实验正确结果的重要因素,在进行实验分析时要逐一检查,不能忽视。
例如:
斐林试剂与双缩脲试剂。
3.步骤及操作的分析、评价及改进:
(1)是否漏做某个实验步骤;
(2)操作步骤是否颠倒;(3)操作方法是否正确。
[[例题2]为证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”,某同学制订了下列实验方案。
(1)实验目的(略)
(2)实验材料和用具(略)
(3)实验方法和步骤
①取2支试管,编号为A和B,各注入2 mL浆糊。
②用凉开水漱口后,用小烧杯收集唾液。
③向A试管内加入2 mL唾液。
④向2支试管中各滴加2滴碘液。
⑤将2支试管振荡后放在37℃水中恒温10 min。
同时取出2支试管,观察试管内溶液颜色的变化。
(4)结论:
唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。
该实验的方法和步骤以及结论有没有错误?
如果有请指出并改正。
[解析]该题型是一种实验纠错评价题,体现了考试说明中“具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果解释和分析以及理解探索性实验的一般方法”的能力要求。
该题是对课本实验四和实验五的延伸和重要补充。
[答案]实验方法和步骤中的错误:
第③步应在B试管中加入2 mL清水;第④步和第⑤步应作对调,以排除碘液对淀粉分解的影响。
结论错误:
本实验只能证明唾液对淀粉的分解作用,但不能证明具体分解后的产物是什么。
4.结果、分析:
(1)根据实验结果提出合理解释(即实验结果的分析)
这类题目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。
(2)根据实验原理和实验过程,推导实验结果 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。
解题关键:
找到实验中隐藏的因果(逻辑)关系。
1.在严谨的实验中,“因同则果同,因不同则果不同”。
2.如果出现“因不同而果相同”,要具体分析:
①如果因对立(即实验变量是“有”和“无”),则此“因”不是形成果的真正原因,即题中的实验变量对结果无影响。
②如果因不对立,则两“因”中必有内在联系,即本质相同。
解题思路:
1.通过实验目的或步骤(根据单一因素不同)找出实验变量,将实验分为多个对照组;2.由因找果,分析实验变量与结果间的逻辑关系,先得出正确结论(分结论);3.再根据各对照组中得出的“分结论”,综合为“全面结论(总)”;4.在验证性实验中,如果实验目的已知,可直接作为正确结论,但全面性要因对照组而定。
[例题3]. 植物与 植物的光合作用能力不同,这与它们的结构、生理有关。
(1)科学家发现 植物进行光合作用时,叶片中只有叶脉的维管束鞘细胞内出现淀粉粒,叶肉细胞中没有淀粉粒; 植物的情况正好相反。
请你完成以下支持该发现的实验:
Ⅰ.选取天竺葵( 植物)玉米( 植物)为实验材料,用______________________作为染色剂。
Ⅱ.实验前,先让天竺葵、玉米在光下照射几小时,分别摘取二者新鲜的正常叶片,经退绿处理后滴加染色剂,然后用肉眼观察,其被染色的部位分别是_________________
__________________________________________________________________。
(2)植物单个叶片的光合作用强度可用通气方式测定,如模式简图所示,将叶片置于同化箱中,在适宜的光照、温度条件下,让空气沿箭头方向流动。
Ⅰ.当B处气体的 浓度低于A处气体的 浓度时,说明____________________
______________________________________________。
Ⅱ.请判断A、B两处气体的 浓度是否可能相等,并说明原因:
_________________
____________________________________________。
Ⅲ.用上述方法,在各自适宜的条件下分别测定天竺葵、玉米的光合作用强度,结果如曲线图所示,其中______________________表示玉米的光合作用强度曲线。
答案
(1)Ⅰ.碘液 Ⅱ.叶肉、叶脉 (每空4分,共8分)Ⅰ.光合作用的强度大于呼吸作用的强度Ⅱ.有可能,因为光合作用的强度有可能等于呼吸作用的强度Ⅲ.甲 (每空4分,共12分)
二、实验设计题和补充:
实验设计是指在正式进行科学实验之前,实验者根据一定的日的和要求,运用有关的科学知识、原理,对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。
(一) 试验设计的原则
1.科学性原则:
是指实验目的要明确,实验原理要正确,实验材料和实验手段的选择要恰当,整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
如:
淀粉酶水解淀粉的顺序问题。
2.可行性原则:
是指在设计生物学实验时,从实验原理、实验的实施到实验结果的产生,都具有可行性。
3.简便性原则:
设计实验时,要考虑到实验材料容易获得,实验装置比较简单,实验药品比较便宜,实验操作挝程比较简便,实验步骤比较少,实验时间比较短。
4.可重复性重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则,多年来为研究者所公认。
因此,在实验设计中也必须注意实验的可重复性。
任何实验部必须要有足够的实验次数,才能判断结果的可靠性,设计的实验不能只能进行一次,在无法重复的情况下,作为正式结论,这样的结论易被推翻。
5.单因子变量原则:
是处理实验中的复杂关系的准则之一。
它有两层意思:
一是确保“单因子变量”的实验观测,即不论一个实验有几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量;二是确保“单因子变量”的操作规范,即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。
(二)实验设计的内容及关键环节
1.内容:
一个比较完整的实验设计方案,一般包括以下几方面的内容:
①实验题目的确定;②提出假说;③设计实验方法和步骤;④提出实验的预期结果;⑤要观察和搜集的数据及方法。
书写实验设计方案通常包括:
“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验方法类型”、“实验对照类”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。
而在中学生物课本的实验指导中,实验假说和实验预期大都隐含在“实验原理”中。
实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”里。
2.实验设计的关键环节
(1)实验设计中的假说
在实验设计中,每一个实验目的的确定,都是一个实验假说的形成过程。
我们在作出实验假说时,必须在注意假说的预见性的同时,强调客观性和多样性。
(2)实验材料和实验手段的选择
选择恰当的材料和手段,是所设计的实验能否达到预期结果的重要保证。
(3)变量的确定和控制
依据实验条件和环境因素充分控制无关变量,使实验具有科学性,结果不受干扰。
Ⅰ.变量的确定
变量或称因子,是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。
按性质不同通常可分为两类:
①实验变量与反应变量
实验变量,也称为自变量,指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量,亦称因变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。
通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。
实验的目的在于获得和解释这种前因后果。
例如,在“温度对酶活性”的实验中,所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。
而由于低温、适温、高温条件变化,唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化,这就是反应变量,该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。
②无关变量与额外变量
无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。
额外变量,也称干扰变量,指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。
显然,额外变量会对反应变量有干扰作用,例如,上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外,试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度,实验操作程度,温度处理的时间长短等等,都属于无关变量,要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的;如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件,对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定,则会在实验结果中产生额外变量,出现干扰,造成误差。
实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量,以减少误差。
Ⅱ.变量的控制 控制变量法,是指控制其他因素不变,集中研究其中一个因素的变化,保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。
包括严格地操纵实验变量,以获取反应变量,还要严格地均衡无关变量,以消除额外变量干扰。
一句话,通过实验控制,尽量消除实验误差,以取得较为精确的实验结果。
①操纵实验变量的方法:
设法给研究对象施加干扰,造成实验对象的变化,从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
方法:
施加、改变、去除。
②检测反应变量的方法:
根据实验原理和实验条件确定观察和测量的指标和方法。
具体:
观察特异性颜色变化、沉淀反应;观察形态结构、生理变化;测量生长发育速度;测量生化反应速度。
③控制无关变量的方法:
排除因实验对象的个体差异带来的影响;设法创造稳定的维持不变的相同条件进行对照,以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰;设法提供适宜条件,以排除不利环境条件对实验对象的影响;重复实验,排除偶然因素的干扰,减少实验误差。
④对照的方法 对照是实验控制的手段之一,目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。
通过设置实验对照对比。
既可排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。
通常,一个实验总分为实验组和对照组。
实验组,是接受实验变量处理的对象组:
对照组,也称控制组,对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组。
从理论上说,由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的,被平衡了的,故实验组与对照组两者之差异,则可认定为是来自实验变量的效果,这样的实验结果是可信的。
按对照的内容和形式上的不同,通常有以下对照类型:
A.空白对照指不做任何实验处理的对象组。
例如,在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中,向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水浴,比较它们的变化。
这样,甲为实验组,乙为对照组,且乙为典型的空白对照。
空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增强了说服力。
B.自身对照指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照组。
如“植物细胞质壁分离和复原”实验,就是典型的自身对照。
自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。
C.条件对照指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。
例如,“动物激素饲喂小动物”的实习实验,其实验设计方案是:
甲组:
饲喂甲状腺激素(实验组);乙组:
饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组);
丙组:
不饲喂药剂(空白对照组);
该实验即设置了条件对照,又设置了空白对照,通过比较、对照、更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进动物的生长发育。
D.相互对照指不另设对照组,而是几个实验组相互对比,如“植物的向性”的等组实验中,5个实验组所采用的都是相互对照,较好的平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果更具有说服力。
(三)实验设计的基本步骤
1.确定三个变量:
实验变量、反应变量、无关变量。
2.给实验变量以一定的干扰。
3.控制无关变量。
实验的步骤中应表述的要点
(1)控制变量A、控制无关变量 实验分组(编号):
随机大样本材料分组、验器械分组
明确实验目的
分析实验原理
提出实验思路
设计实验步骤
预期实验结果
实验变量
无关变量
反应变量
施加干扰
随机分组
设置对照
条件适宜
重复实验
观察现象
测量数值
操纵
控制
捕获
设置对照组:
其它条件相同
适宜条件下进行实验B、操纵实验变量
(2)检测反应变量
[例题11]蝌蚪在发育过程中,前后肢的伸出、头部形态的改变、尾部的消失、体形的变化等,都受甲状腺激素的影响。
请根据实验材料设计实验,验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
实验材料:
15只同时孵化的蝌蚪(体长均为15mm),三个相同的玻璃缸,培养皿、小网、坐标纸(1mm╳1mm)、饲料、甲状腺激素、甲状腺抑制剂、清水。
实验步骤:
1.将15只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm),随机分为3组(每组5条),分别放入3个相同的玻璃缸中,加入等量的清水,分别编号为1、2、3号。
2.1号中加入甲状腺激素5mg,2号中加入甲状腺抑制剂5mg,3号中不加任何药物。
向1号、2号玻璃缸中连续投药7天,每天一次,药量相同。
3.将3组蝌蚪在适宜的相同饲料、温度的条件下培养。
4.实验期间,每天按时观察1次,观察时用小网将蝌蚪捞出,放在培养皿中,再将培养皿放在坐标纸上,观察并测量蝌蚪的体长,观察前肢、后肢和尾的变化,并记录。
思考:
找出实验中的实验变量、反应变量、无关变量。
实验中采用了哪些对照方法。
通过哪些具体的方法消除无关变量对实验结果的影响。
(四) 实验设计的常规解题思路
解题思路:
实验目的—→实验变量—→实验步骤
1. 明确实验目的;通过实验目的确定实验变量;(题中可变的单一 因素)
2. 设计对照实验应遵循:
单一因素不同;其他因素相同且最适。
解题模式:
将相关的实验材料、用具等平均分组并编号;(在这里实验材料包含实验中用到的各种动植物,取材时要注意数量和生理及发育状态相同;用具有烧杯、培养皿,饲养动物的容器等等。
这些材料用具在试题中都会给出,注意要结合实验的目的、原理合理利用。
)
1. 根据实验变量设置对照(注意:
单一因素不同;其他因素相同且最适);
2. 观察并记录实验数据和现象(结合题意找出具体的观察和记录对象)。
注意事项:
1. 实验材料在数量上要尽可能多的选取,记录数据时取其平均值以减少实验误差。
2. 在记录实验数据时,要学会设计数据表格或以坐标图的形式现示实验数据。
3.注意吸取物理、化学中的相关实验原理,如:
(物理)多次测量取平均值,
(化学)实验前检查装置气密性等。
(五)实验设计题的类型
就是根据实验原理和所要验证的生物学事实设计实验步骤。
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。
需要仔细阅读材料,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。
1. 设计和补充实验目的、原理、假设、步骤、预测。
求实验目的:
解题思路:
①直接读取题干;②间接:
实验步骤 —→ 实验变量 —→ 实验目的。
预测实验结果:
解题思路:
验证性实验:
根据相关原理解题,结果唯一;探究性实验:
遵循完整性原则(将所有的可能性排列出来,并排除不符合实际的情况)。
写出实验原理:
利用题目中提供的试剂或生物材料的特性,使生物体内“隐藏”的物质或反应,显现为可见的现象
实验假设:
对实验结果最可能的预测和解释。
[例题四]ABO血型的分类是根据红细胞上的一种与血型决定有关的蛋白质(凝集原)有关,而在每个人的血清里又含有相应的蛋白质(凝集素),但每个人的血清中没有与自身红细胞相对抗的凝集素,各种血型的凝集原和凝集素之间的关系如下表所示:
血型
红细胞表面的凝集原
血清中的凝集素
A型
A凝集原
抗B凝集素
B型
B凝集原
抗A凝集素
AB型
A凝集原、B凝集原
无凝集素
O型
无凝集原
抗A凝集素、抗B凝集素
红细胞表面的A凝集原只与血清中的抗A凝集素发生凝集反应,在显微镜下能够看到红细胞凝集成团;而B凝集原只与抗B凝集素发生凝集反应,凝集原和凝集素有一一对应的关系。
现在要对某一个人的血型进行鉴定,现有某人的血液两滴,请根据实验步骤对实验结果进行合理预测。
第一步:
在一块载玻片的左边的a处滴一滴A型标准血清(相当于A型血人的血清),在载玻片的右边b处滴一滴B型标准血清(相当于B型血人的血清);
第二步:
在a、b处各滴一滴该人的血第三步:
将载玻片放在显微镜下观察;
结果预测:
①_______________________________________________________________________
②_______________________________________________________________________
③_______________________________________________________________________
④_______________________________________________________________________
[解析]该题型要求学生根据题目所给信息材料和实验步骤,对实验结果进行预测,考查学生对实验结果的提炼及获得结论和联想质疑的能力,要求学生思维要开阔、思路要活泼、答案要开放,便于学生发挥个性特长。
[答案]结果预测:
①如果a、b两处的红细胞都发生凝集反应,说明此人的血型为AB型;
②如果a、b两处的红细胞都不发生凝集反应,说明此人的血型为O型;
③如果a处的红细胞发生凝集反应,b处的红细胞不发生凝集反应,说明此人的血型为B型;
④如果b处的红细胞发生凝集反应,a处的红细胞不发生凝集反应,说明此人的血型为A型;
答案.
(1)要求考生写出明确的测定指标(单位时间内的可具度的指标,如每分钟心跳次数,单位时间内的死亡率或相同数量的水蚤全部死亡所需要的时间等)。
(2)根据
(1)写出所需要的主要实验器材,如配置浓度所需要的量度器材、实验用具、计时工具等。
2.给出实验用具、材料、药品、实验的目的,要求根据所给器材设计实验方案。
[例题14]空气中的含菌量是衡量空气质量的指标之一。
为了检测学校生物实验室、教室、校长室5 、小树林四个地方空气中的含菌情况,请利用所提供条件设计一个简单实验。
(1)请用100毫升量筒、四副培养皿、煮沸过的洗碗水设计取样的实验步骤。
(2)请用4支试管、滴管、0.01%亚甲基蓝溶液设计检测的实验步骤。
(3)实验结果的预测及分析。
(4)你所设计的实验检测到的是 细菌的相对数量。
[解析]该题考查学生根据实验目的、实验原理和实验思路设计合理的实验装置或实验步骤的能力。
解答这类题型时要注意三个方面:
一是思考题目中实验材料(试剂)和实验装置的作用;二是不能随意增加实验材料(试剂);三是要充分考虑环境(如温度)因素对实验效果的影响。
[答案]
(1)①用量筒量取等量的煮沸过的洗碗水分别倒入4副培养皿中。
②分别将以上4副培养皿暴露放置于4个场所。
③静置1~3天后,同时加盖取回。
(2)①分别取等量放置过的洗碗水放入4支试管中。
②在每支试管内滴加5~10滴0.01%亚甲基蓝溶液置于温暖处。
(3)根据4支试管内洗碗水在相同时间内褪色的程度来判定空气中的含菌量。
褪色程度最大的空气中的含菌量相对最高;褪色程度最小的,空气中含菌量最低。
(4)好氧性。
2.只给出实验目的,实验器材自选,实验方案自己设计。
这种类型的设计题,最能反映学生的知识水平、实践能力的高低。
[[例题13]下图为细菌结构示意图。
据图回答:
(1)要观察细菌的子细胞群体的特征,应该用 培养基,此菌的菌落特征是
(2)影响细菌生长的环境因素主要为 。
(3)此菌若为生产疫苗的“工程菌”,则,疫苗产量最高的时期为 期。
(4)假定在细菌培养过程中,分离获得了不能合成某种维生素的营养缺陷型菌株,请设计一个实验以鉴定这种维生素的类型。
第一步:
将变异菌株接种到 培养基上扩大培养;
第二步:
(简要写出以后的实验步骤)
实验结果分析:
细菌能______________的培养基中所添加的维生素,就是___________的维生素。
[解析]该题既考查与实验有关的生物学知识,又能考查学生利用生物学知识来设计实验的能力。
这种比较好的常用题型将课本知识与实验技能有机的结合起来,很受师生欢迎。
[答案]
(1)固体 大而扁平、边缘呈波状或锯齿状
(2)温度、pH值、氧气
(3)稳定。
(4)完全 第二步:
配制系列培养基,每种培养基为只添加某一种维生素的“完全培养基”;将扩大培养的变异菌种分别接种到上述培养基中培养;观察细菌生长情况。
实验结果分析:
细菌能正常生长的培养基中所添加的维生素,就是该变异菌株不能合成的维生素。
[解析]本题的实验目的是验证钙离子在血液凝固中的作用,具体要求是:
①完成实验步骤的设计和给出实验结果;②回答实验设计中的相关问题。
3、课题研究探索设计型
[例题六] 某研究性学习小组在进行“调查环境污染对生物的影响”课题研究时,确定了对“家庭煤炉对植物生长的影响”的子课题研究,并制定了研究方案。
请回答下列问题:
(1)你认为该研究方案应包括哪些内容?
_______________________________________________________________________
(2)简述该课题研究的两点主要意义:
①_______________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
(3)你对该课题研究作出的假设是________________________________
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