2004年生物高考实验专题复习

　　　　　　　　　杭州天目外国语学校　　刘贤平

生物学是一门以实验为基础的自然科学，生物科学的每一个原理，每一种现象，每一个知识点都可以通过实验来验证、探索，同时，观察和实验是生物科学研究的重要方法，是学生获取感性知识的重要源泉，是实施素质教育的切入点。下面就结合新教材和大纲的实验要求谈谈我个人对生物高考实验专题复习的一点体会和做法。

一、实验要求和命题特点

（一）、新教材、新大纲下实验考查要求

新教材、新大纲的一个明显变化，就是实验内容较原来的教材与大纲有大幅度增加。实验由原来４课时增加到３０课时，增加了650％。从实验内容看，实验几乎遍布各章节，包括实验、实习和研究性课题；从实验形式上看，改变了以往的单一形式，有①观察实验，如“观察细胞质的流动”等；②验证性实验，如“生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”等；③探究性实验，如“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”等；④定量、定性实验，如“DNA的粗提取与鉴定”等；⑤设计实验，如“植物向性运动的实验设计和观察”等；⑥模拟实验，如“性状分离比的模拟实验”等；⑦实习、参观，如“种群密度的取样调查”等；⑧基本技能实验，如“学习细菌培养的基本技术”等。从而形成了一个比较完整的实验系列，这对于培养学生严谨的科学态度和正确的科学价值观、方法论，培养学生的观察能力、动手能力、思维能力以及探究创新能力，都具有重要意义。在此背景下，《考试说明》对高考生物实验明确要求：学生应能够使用恰当的方法验证简单的生物学原理，现象和知识点，并对实验结果进行解释和分析。（二）、高考实验题的命题特点

分析近几年的理科综合试卷和生物单科试卷，不难发现，高考突出对学生能力和素质的考查，实验题的分值比例逐年上升，象上海高考卷近几年的压轴题都是实验题。其命题主要特点如下：

（1） 要求学生能改进实验，使实验更科学、合理；

（2） 要求学生能根据实验材料分析、解释实验现象和实验结果；

（3） 要求学生能根据实验要求用文字描述实验现象和结果；

（4） 要求学生能对简单实验进行设计验证；

（5） 要求学生能在更广泛的空间内进行开放性的实验设计和分析；

（6） 要求学生具有收集资料、整理数据和分析处理数据的能力；

（7） 要求学生用相关的理化知识和生物知识综合分析和解决问题，具有一定的综合能力。

二、最新版教材的有关实验、实习和研究性课题

根据2003年6月版生物必修本第一册和2003年12月版必修本第二册教材，以及现行选修本教材，高中生物有关实验（包括必做和选做以及实习和研究性课题）如下：

（一）、实验1５个

1、 生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定

2、 观察叶绿体和细胞质流动

3、 观察植物细胞有丝分裂

4、 比较过氧化氢酶和Fe的催化效率

5、 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的催化作用

6、 叶绿体中色素的提取和分离

7、 观察植物细胞质壁分离与复原

8、 植物向性运动的实验设计和观察

9、 DNA的粗提取与鉴定

１０、制作DNA双螺旋结构模型

１１、性状分离比的模拟实验

１２、观察SO对植物的影响

１３、几种果蔬中维生素C含量的测定

１４、自生固氮菌的分离

１５、学习细菌培养的基本技术

（二）、实习6个

１、动物激素饲喂小动物的实验（选做）

2、 当地某种生物做有性杂交试验（选做）

3、 群密度的取样调查

4、 设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性

5、 学习植物组织培养技术（选做）

6、 学习测量空气中ＳＯ污染的方法（选做）

（三）、研究性课题９个

１、调查媒体对生物科学技术发展的报道

２、设计实验，观察生长素对植物生长发育的影响

３、观察被子植物的花粉管

４、调查人群中的遗传病

５、设计农业生态系统

６、调查环境污染对生物的影响

７、收集有关生物工程产业发展的信息

８、调查生物工程制品在社会生活中的应用情况

９、调查、分析和评价一个社区的生态系统

（注：“探索影响淀粉酶活性的条件”在新版教材中尽管已被删除，但北京大学《2004年高考必胜》中指出：生物增加了酶需要适宜的条件，也就是酶活性与温度、ＰＨ的关系。）

　   　三、实验类型

中学生物学所涉及的实验主要包括观察实验、生理实验和分析实验三大类。现将三类实验的不同目标要求和规律分析如下，以便对照掌握（表中不包含与原理、规律等的综合，广义地看，模拟探究和调查也包含在其中）。

　　　　四、实验设计应注意的几个问题

（一）、明确实验目的

明确实验设计要解决什么问题，或探索验证什么生物学问题。明确实验目的才能明了运用哪一原理进行实验设计，才能明白实验设计中哪一因素是实验变量。例如“如何设计实验验证烟草花叶病毒的遗传物质是ＲＮＡ而不是蛋白质”。此实验验证的问题是“证明ＲＮＡ是烟草花叶病毒的遗传物质”，实验原理和实验思路同教材中“肺炎双球菌转化实验”、“噬菌体侵染细菌实验”的实验原理相同，因此采用教材中相似的实验设计：将烟草花叶病毒的ＲＮＡ和蛋白质分开，单独地观察它们的遗传功能。

再如“探索温度对酶的活性影响的实验”，探讨的问题是温度与酶活性之间的关系，那么在实验设计中，“温度”这一因素就是实验变量。

（二）、实验设计应遵循实验原理

实验原理决定着实验中主要实验步骤的设计及相应实验试剂的选择。如“设计实验验证唾液淀粉酶是蛋白质”的实验。这一实验的实验原理同教材中常规实验“生物组织中蛋白质的鉴定”实验原理相同，因此可用双缩脲试剂与唾液的呈色反应来验证这一问题，明确了这一原理之后，也就明确了其主要实验步骤同“蛋白质成分的鉴定”类似。

（三）、实验材料的选择

正如孟德尔选择豌豆作为实验材料是其遗传实验成功的原因之一一样，正确的选材决定着实验的成败。实验的选材是受实验原理、实验目的制约的。

如“生物组织中可常溶性还原糖的鉴定”实验目的是鉴定组织中存在可溶性还原糖，因而，取材应注意含糖量要高。鉴定的原理是“还原性糖与斐林试剂的呈色反应”，为使呈色反应易于观察，所选材料最好无色透明；“叶绿体中色素的种类及颜色”实验，所选材料应当是色素含量高的材料（新鲜菠菜）；“植物细胞质壁分离与复原实验”的选材就注意两点：一是所选材料必须有液泡存在；二是为了便于观察，所选材料的细胞液最好有一定颜色。

（四）、对照实验的设置

一个完整的实验设计应包括实验组和对照组，实验组接受处理，对照组不进行处理。对照实验的设计常有如下四种类型：

（１）空白对照：设计一个不加任何实验处理的对照组。

（２）自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不加设对照组。如“物细胞质壁分离和复原实验”是典型的自身对照，这种对照的关键是比较实验处理前后的变化。

　　（３）条件对照：给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如在“证明甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，可存在以下实验组和对照组。

甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）

乙组：饲喂甲状腺素抑制剂（条件对照组）

丙组：对蝌蚪不做任何处理（空白对照）

（4）相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。如在“植物向光性”的实验设计中，２与１对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，３也可与１对照，４也可与１对照，也可与２对照。

未经处理　　　　尖端遮光　　　　切去尖端　　　　中部遮光、

　　　１　　　　　　　２　　　　　　３　　　　　　　　４

（五）、实验中关键实验环节的顺序

实验步骤有一定的顺序，实验步骤的前后顺序一般不能前后颠倒，特别是关键环节。如在“探索温度对酶活性影响”的实验中，是应“先将三支试管分别放入37℃、0℃、沸水中５分钟后再加淀粉酶”还是“先向三支试管中加入唾液后再将三支试管分别放入37℃、0℃、沸水中”呢？表面看两种操作无多大差别，其实前者的操作是正确的，因为如果先向盛有淀粉溶液的试管中加入唾液，此时唾液中淀粉酶对三支试管中淀粉均起消化分解作用。

（六）、常见的经典性实验方法

（1）化学物质的检测方法

①淀粉——碘液

②还原性糖——斐林试剂、班氏试剂

③C0₂——Ca（0H）₂溶液或酸碱指示剂

④乳酸——PH试纸

⑤0₂——余烬复然

⑥无0₂——火焰熄灭

⑦蛋白质——被蛋白酶分解或双缩脲反应

（2）实验结果的显示方法

①光合速度——0₂释放量或CO₂吸收量或淀粉产生量

②呼吸速度——0₂吸收量或CO₂释放量或淀粉减少量

③原子途径——放射性同位表示踪

④细胞液浓度大小——质壁分离

⑤细胞是否死亡——质壁分离或质壁分离复原

⑥甲状腺激素作用——动物耗氧量、发育速度等

⑦生长激素作用——生长速度（体重变化，身高、身长变化）

⑧胰岛素作用——动物活动状态

⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度

（３）实验条件的控制方法

①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物

②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水

③除去容器中CO₂——N_aOH溶液

④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境

⑤除去叶中叶绿素——酒精隔水加热

⑥除去光合对呼吸的干扰——给植株遮光

⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光

⑧血液抗疑——加入柠檬酸钠

⑨线粒体提取——细胞匀浆离心

⑩骨的脱钙——盐酸溶液

总之，分析实验设计题要做到“三”“四”“五”。

“三”即三个原则：

１、对照性原则：即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。

２、单因子变量原则：即控制其他因素不变而只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。

３、平行重复原则：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的条件下同时进行。如多测几次脉搏，取其平均值的实验。（又解　平行重复原则是指：控制某种因素的变化幅度在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。如探究不同浓度下植物细胞质壁分离情况的实验）

“四”即四种对照：

１、空白对照，即不给对照组任何处理因素如课本中设计的用甲状腺制剂喂小蝌蚪中对照组就是不加任何处理。

２、条件对照，即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因子。如“探究影响淀粉酶活性的条件”实验中，沸水和冰块、NaOH和ＨＣl都是条件对照。

３、自身对照，即对照和实验都在同一实验对象上进行。

４、相互对照，不仅仅设对照组，而是几个实验组相互对照。如证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子

“五”即五步分析法：

１、了解题目要求，明确实验要验证的是什么

２、分析实验原理：分析实验所依据的科学原理是什么？涉及的生物学及相关学科中的哪些方法和原理。

３、确定实验器材的选择

４、设置实验步骤：分析每一环节之间的关联性，或几个相关实验的延续性，安排实验的最佳程序。

５、预期结果和分析

五、探讨以教材中相关内容为背景的实验命题

根据近几年理科综合考试生物部分题目分析，实验题的背景材料既来自教材的实验情景，也可来自对教材理论问题和社会实践问题的理论化探索，还可能来自对生物学经典实验过程的再发现和再证实。

（一）以教材的实验为背景　

现在直接考查教材中的实验已不再是生物高考实验题的亮点，高考题往往以教材中的实验题为背景材料拓展实验题。如99年上海卷第41题：

　　用2摩尔/升的乙二醇溶液和2摩尔/升的蔗糖溶液分别浸浴某种植物细胞,观察质壁分离现象,得到其原生质体积的变化情况如右图所示,请据图回答:

(1)原生质体体积在A→B段的变化说明:在该段时间内水分从原生质体▁▁▁,细胞液水势▁▁▁▁▁。

(2)在1分钟后,处于2摩尔/升蔗糖溶液中的细胞,其细胞液水势将▁▁▁▁,此时,在细胞壁与原生质层之间充满了▁▁▁▁▁。要使该细胞复原,应将其置于▁▁▁▁▁▁▁中。

(3)在1分钟后,处于2摩尔/升乙二醇溶液中的细胞,其原生质体体积的变化是由于▁▁▁▁▁▁逐渐进入细胞内,引起细胞液水势▁▁▁▁▁▁▁

(4)并不是该植物的所有生活细胞均可发生质壁分离,能发生质壁分离的细胞还必须具有▁▁▁▁▁▁。该题结合教材中“植物细胞的质壁分离和复原”实验，以图表、类似溶液等不同角度对该实验加以拓展，不仅考查学生对实验现象和结果的解释，而且考查了通过分析和推理得出结论的能力。

（二）、以教材中理论问题和社会实践问题为背景

此类题型均为探究性实验。探究性实验包括：发现问题和提出问题，对问题作出尝试性解释（即假设），设计实验方案和执行实验计划，分析实验资料得出实验结论，对实验过程和结果进行反思（交流和评价）等方面。在高校招生考试中，不可能由学生独立完成全程性探究实验的各个方面，适于考查的内容主要有：作出假设、制定计划、预测结果、分析结论、进行评价等。比如，01年理科综合卷“证明生长素运输方向的实验”、02年理科综合卷“验证镁是植物生活的必需元素”、03年春季理科综合卷“探究光的有无对种子萌发的影响”。下面以02年理科综合卷生物实验为例：为验证“镁是植物生活必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实

验的基本思路。请分别提出三个实验思路能否达到目的，为什么？再写出你的实验思路……（具体题目见02年高考理综试卷）。该题以植物生活的必需元素为主要命题内容，并涉及到无土栽培等应用性知识。旧教材中没有讲述无土栽培方面的知识，但是有些老师讲解过缺氮、缺磷或缺钾营养液培养植物的实验操作，有些学生具备用完全营养液培植花卉植物的感性知识，或者阅读过有关的科普读物，或者作为热点搜集过相关资料。因此，学生对该类命题材料并不陌生。

（三）、以生物学的经典实验为背景

此类题型往往是结合教材中的某一点以对照方式让学生模仿教材中的经典实验，如96年上海高考卷“设计一个于室外空旷处进行的、在不用任何药剂、装置和触及幼苗的情况下，使幼嫩植物长成如图形态的实验方案，并说明其原理。（１）实验方案：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（２）设计的原理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。该题结合教材中植物向光性、向地性有关经典实验，首次真正出现“自主设计实验题”，题目虽然只有３分，但考查了学生思维的灵活性，是实验设计题型的开始。

《生物教学大》中强调：教师应当充分利用科学技术发展史上的重大发现和发明，使学生了解生物科学认识模式，包括从实践中发现问题，通过研究实现知识创新；或者先在理论上获得突破，再通过实践探索实现技术创新，以发展学生的创造能力。教材中涉及生物学史的经典实验主要有：

第二章：１、膜的结构特点和功能特点

　　　　２、物质的运输方式

　　　　３、有丝分裂的过程

第三章：４、酶的特性、反应条件

　　５、水分代谢：渗透吸水，蒸腾作用

　　６、光合作用：发现过程，光反应、暗反应条件、产物的证明实验

　　７、呼吸作用：不同阶段原料、产物的证明实验

　　８、消化过程中的酶、条件、产物

第四章：９、生物素的发现有关实验；向光性、向地性有关实验

１０、验证动物激素生理作用的有关实验

第六章：１１、证明遗传物质的有关经典实验，杂交实验，育种过程设计

第八章：１２、生态系统的设计

附一：实验设计的“三四五”　　　　　附二：实验题型归纳

　附三：实验复习专项热点题库及参考答案