高考理综生物学实验复习应该注意的几个问题(Ⅰ)

高考理综生物学实验复习应该注意的几个问题（Ⅰ）编者按：在近年的理科综合能力测试中，实验都是作为重要的考查内容之一，以突出学习能力和科学素养的考查为目标，其分值比例也是呈现逐年上升的趋势，试题呈现形式愈趋灵活多样。从2006年起，全国的各套理科综合能力测试题，都对“实验与探究能力”的4个层次，作了较为全面的考查。在2011年高考到来之际，我们有幸邀请到四川绵阳第一中学特级教师冯永康老师，就“高考理综生物学实验复习应该注意的问题”与师生进行系列交流和探讨，以期对同学们的应考给予指点和帮助。1教科书中高考实验复习的基本方法1．1归类复习《考试大纲》（旧人教版）中“考试范围”所列出的“实验、实习和研究性学习”共有17项，对这17个实验，都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。实验类型考纲知识要点验证性实验生物组织有机成分的提取、分离和鉴定（1）生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定（2）叶绿体中色素的提取和分离（3）DNA的粗提取与鉴定显微镜下的观察（4）高倍显微镜的使用和观察叶绿体（5）细胞质流动的观察（6）观察植物细胞的有丝分裂（7）观察植物细胞的质壁分离与复原探究性实验酶的催化特点（8）比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率（9）探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用（10）温度对酶活性的影响设计与观察（11）植物向性运动的实验设计和观察（12）设计实验，观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响（13）设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性（14）观察SO2对植物的影响调查（15）调查人群中的遗传病（16）种群密度的取样调查（17）调查环境污染对生物的影响1．2使用高倍显微镜必须注意几个原则使用显微镜观察的实验内容复习中，除了熟悉显微镜的基本结构和使用方法外，需要着重把握好以下几个原则：①用眼原则：左眼注视目镜，右眼睁开。这样，一可减轻左眼疲劳，二方便绘图。②物镜选用原则：先低倍后高倍，由低倍到高倍，可以用低倍物镜观察清楚的就勿需使用高倍物镜。③准焦螺旋使用原则：先粗后细，由粗到细。此外，目镜和物镜选用的差异、反光镜和光圈的选用、装片移动方向的确定、显微镜下视野中污物的判定，等等，都是应该引起注意的。1．3实验材料的选择和试剂的配制（1）还原糖的鉴定：要选择含还原糖量较高、颜色较浅的材料，这样颜色反应才明显。通过实验比较，颜色反应的明显程度依次为苹果、梨、白色甘蓝叶、白萝卜。（2）脂肪的鉴定：要选择富含脂肪的材料，如花生、蓖麻等，提前浸泡3～4h。如果是新花生种子，可以不必浸泡，否则切下的薄片不易成形。（3）蛋白质的鉴定：最好的实验材料是鸡蛋清，其蛋白质含量相对高，配制的提取液透明，与双缩脲试剂反应后，颜色反应明显，但蛋清液需要稀释。（4）在观察叶绿体时，宜选用叶绿体大、数目少的材料。如阴生植物藓类的叶、菠菜叶的下表皮（稍带叶肉）等。由于在不同的光照下，叶绿体可以运动并改变在细胞中的分布位置。所以，在不同光照下采集的材料，其叶内叶绿体的形态有所不同。（5）在观察细胞质的流动时，要选用细胞质流动较快的植物，如黑藻的幼嫩叶片、南瓜幼苗的表皮毛、小麦的根毛、向日葵舌状花瓣的表皮或大白菜内层叶片叶脉的表皮细胞等。选取实验材料时，最好将所要取材的植物体置于温暖的阳光下照射1～2小时，以使植物细胞处于旺盛的生活状态。（6）在植物细胞的质壁分离和复原的实验时，要选择生活的、成熟的（具有大液泡）、有颜色的（如紫色洋葱）植物细胞；没有大液泡的植物细胞则质壁分离现象不明显。死的植物细胞中的细胞膜，由于失去了选择透过性，所以不能发生质壁分离。（7）在有关酶的催化特点的探究实验中，常选用动物新鲜肝脏做实验材料，原因是细胞内的过氧化氢酶未被破坏，从而提高实验现象的对比程度。也可选用植物的组织（如马铃薯的块茎、萝卜的肉质根等）做实验材料。因为过氧化氢酶比较广泛地存在于动植物组织细胞中。（8）正确配制和使用斐林试剂与双缩脲试剂：配制这两种试剂时，都要用到NaOH溶液和CuSO4溶液，但配制时，溶液浓度不同，使用原理和方法也有明显区别。（见下表）斐林试剂双缩脲试剂配方甲(A)液0．1g/mLNaOH0．1g/mLNaOH乙(B)液0．05g/mLCuSO40．01g/mLCuSO4使用方法甲、乙液混合均匀，现配现用先A液后B液，不能混用反应原理及注意事项斐林试剂中起实质作用的是生成的Cu(OH)42-络离子，放置过长就会形成Cu(OH)2沉淀或CuCO3沉淀，因而无法反应。双缩脲试剂中起作用的是碱性环境中Cu2+(与蛋白质结合形成紫色络合物)，因而必须先后使用。使用CuSO4时，溶液不能过量，否则蓝色的CuSO4溶液将遮蔽显色反应中产生的紫色。此外，在尿糖的鉴定等临床研究或检测中，常选用班氏试剂（Benedict试剂），因为班氏试剂较之斐林试剂，要稳定一些，测定的效果也要灵敏一些。【未完待续】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）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（1～2mL）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。三、高