逍遥学能 2014-05-20 10:13
在高考理综生物学实验的复习中，通过教科书中17个实验的系统复习，不仅要做到以实验流程图为主线，① 突出实验原理的理解和应用；② 熟悉实验要用到的器材的选择、作用和使用方法；③ 明确实验设计的基本思路和实验步骤的程序；④ 清楚实验数据的测量、数据的处理方法；⑤ 强化对实验现象的观察分析、实验结论的归纳总结等以外，还要求考生：对教科书中的实验原理、实验方法以及实验技术，能够做到“移花接木”和迁移运用，也就是说要学会进行简单的实验方案的设计与评价。
2．实验方案的设计与评价
实验方案的设计着重考查考生：确定实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计实验数据的处理方法和分析实验现象，得出正确的实验结论，以及对提供的一些实验方案进行补充、完善和评价等。
在实验方案的设计与评价中，必须高度关注以下几个方面：
2．1 实验必须遵循的三大基本原则：
（1）设置对照原则：在实验设计中，为排除无关条件的干扰，常常要设立对照实验。通过干预或控制研究对象，以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素与非处理因素的差异。常见对照方法主要有：
① 空白对照 不给对照组任何处理因素。如：在研究甲状腺激素促进蝌蚪发育实验中，先取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为两组放入容积相同的两个玻璃缸，加入等量的自然水和蝌蚪饲料；一组加入甲状腺激素，另一组不加任何药品，就是空白对照。
② 条件对照 给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的实验因素。如：在上述空白对照的举例中，如果取等量的同龄且发育状态相同的小蝌蚪60只，分为三组（编号甲、乙、丙）放入容积相同的三个玻璃缸，加入等量的自然清水和蝌蚪饲料；甲组加入甲状腺激素，乙组加入甲硫咪唑(甲状腺抑制剂)，是条件对照，丙组不加任何药品，是空白对照。
③相互对照 不单设对照组，而是几个实验组相互对照。例如：验证植物根对矿质离子有选择吸收的特性，可把蕃茄和水稻分别培养在成分相同的培养液中，过一段时间后，测定培养液中各种矿质元素离子浓度的变化，就会发现蕃茄吸收Ca多，吸收Si少；而水稻吸收Si多，吸收Ca少。以上就是两个实验组的相互对照。
④自身对照 对照和实验都在同一研究对象上进行。如：要研究植物根具有向重力性，茎具有背重力性，可把某一植株横放于培养基上，让其自然生长，经过一段时间后，便可观察到根向重力生长，茎背重力生长。这里，对照和实验都在同一个体上进行，属于自身对照。
（2）单一变量原则：控制其它因素不变，只改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活性的影响时，只能改变反应的温度，其它如pH、酶浓度等因素就要完全相同且适宜。
（3）平行重复原则：对所做的实验在同样条件下，进行足够次数的重复，不能只进行1－2次便轻易得出结论。需要选择的实验材料的样本数（如植株的数目、种子的粒数、实验动物的个体数等）不能太少，否则实验的结果不足以反映出生物学现象的本来面目。任何一项生物学实验，要有科学性，都必须能够重复，都必须经得起重复。
此外，还应注意科学性原则（指在设计实验时，必须要有充分的科学依据，也就是要以前人的实验为基础，而不是凭空设想，主观臆造）、简便经济原则（如，装置简单、实验步骤较少、使用材料用具少、实验时间较短等），等等。
2．2 探究性实验和验证性实验的比较
探究性实验
验证性实验
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的解释
因结论是己知的，因此不存在假设问题
实验原理
因探究内容而异
因验证内容而异
实验过程
应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异
实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异
实验现象
未知，可以不描述
已知，应准确描述
实验结果的预测
一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样” 。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。
实验现象是确定的，要么是，要么不是。
实验结论
可根据可能出现的结果，做出不同的推论。即，结论是不惟一的。
根据实验结果做出肯定或否定的结论。即，结论是惟一的。
探究性实验的例题：现有一植物的种子，已知它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子的萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
（1）材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。
（2）方法步骤：
① ；
② 。
（3）可能的实验结果及相应的结论：
① ；
② ；
③ 。
解析：这是在高考试题中较早出现的具有探究性的实验方案设计。探究性实验是对某个生物学问题或实验结论不知道或不清楚，需要通过一定的实验方法，对可能出现的多个预期结果进行实验探究，从而得出实验结论。主要考查考生的实验设计、分析和评价的能力。其基本内容一般包括：明确实验目的、要求、条件；确定实验原理、研究对象、实验设计思路；设计实验操作步骤，以及对实验结果的多向预测和解释等。
参考答案：（1）①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中
②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组培养皿所处温度、水分、空气状况适宜且相同
（3）①有光组萌发，无光组也萌发(或发芽率差异不显著)，该种植物的种子的萌发不受光的影响；②有光组萌发，无光组不萌发(或有光组发芽率高于无光组，差异显著)，光是该种植物种子萌发的必要条件之一； ③有光组不萌发，无光组萌发(或无光组发芽率高于有光组，差异显著)，光抑制该种植物种子的萌发。
验证性实验的例题：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，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。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题。
一、实验材料和用具：（1）家兔 （2）生理盐水 （3）酒精棉 （4）适宜浓度的草酸钾溶液 （5）适宜浓度的氯化钙溶液 （6）试管、注射器（针管、针头）
二、实验步骤和实验结果
第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水（见图）
第二步：
第三步：
第四步：
问题：设置B管的目的是 。
解析：该题所要验证的是血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用。
从题中第一步知道，A、B两支试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水。草酸钾能与血液中的钙离子形成草酸钙沉淀，起抗凝作用；而生理盐水则相当于人体内的细胞外液，不影响血液中钙离子的作用。因此，如果A、B两支试管中分别加入新鲜血液后，会出现A试管中血液不凝固（血液中的钙离子与草酸钾发生了反应），B试管中血液凝固的现象。由B试管对照（第一次对照）组可说明，缺乏钙离子血液不凝固，有钙离子血液能凝固。
如何肯定是血液中的钙离子而不是其它物质在血液凝固中起作用？可由题中提供的材料再做一次对照（即第二次对照）实验。即在A试管发生沉淀之后加入一定量的氯化钙溶液，至钙离子完全与草酸钾发生反应，继续加入氯化钙就会发现A试管中血液发生了凝固。从A试管加入氯化钙前后的现象对比，便可以验证在血液凝固中起作用的是钙离子而非其它物质。
参考答案：
第二步：用酒精棉消毒（家兔耳廓缘静脉），用注射器取兔血（1～2 mL）
第三步：立即将等量的鲜血分别加入到A、B试管中，经过一段时间后，
第四步：将等量的CaCl2溶液分别加入到A、B两试管中，结果：A管：凝固，B管：仍凝固。
问题：作为A管的对照。(未完待续）