高考生物二輪復(fù)習(xí)實驗專題五糾錯和改進實驗設(shè)計的解題策略和評價

1、2012高考生物二輪復(fù)習(xí)實驗專題（五）3.糾錯和改進實驗設(shè)計的解題策略和評價此類試題主要考查學(xué)生對實驗設(shè)計的嚴密性和科學(xué)性的把握，并以此為媒介，引導(dǎo)學(xué)生探求解決問題的思路、方法，進一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和實驗思維能力。3.1方法的糾錯和改進 此類試題給出了實驗?zāi)康?、步驟和結(jié)論，但因?qū)嶒灧椒ú划?dāng)，使實驗結(jié)論失去可信度，還需要指出紕漏加以完善?！纠?1】某生物科技小組為了證明鎂和鉀都是植物生活所必需的元素，他們設(shè)計了如下實驗： (1)配制溶液：配制完全營養(yǎng)液甲。配制無鎂、鉀的營養(yǎng)液乙。 (2)培養(yǎng)植株：將長勢相似、數(shù)量相同的兩組玉米幼苗分別種植在兩個盛有沙土的容器內(nèi)，分別澆灌甲和乙營養(yǎng)液。 (3)

2、觀察記錄：定期觀察記錄幼苗生長狀況。 (4)結(jié)果結(jié)論：一定時間后，發(fā)現(xiàn)澆甲營養(yǎng)液的玉米生長旺盛，澆乙營養(yǎng)液的玉米弱小瘦黃。鎂、鉀元素是植物生活必需的礦質(zhì)元素。 請分析該實驗方案有無紕漏？若有請指出紕漏，再寫出你的設(shè)計思路?！窘馕觥吭擃}的實驗原理是溶液培養(yǎng)法，實驗的目的不同，營養(yǎng)液的成分不同。若要證明鉀或鎂是植物必需的礦質(zhì)元素，實驗組植株必須只在缺鉀或缺鎂的培養(yǎng)液中培養(yǎng)。將植株放在同時缺鎂、鉀的營養(yǎng)液中培養(yǎng)，這樣不但違背了單一變量的原則，而且與溶液培養(yǎng)法的原理不相符。把實驗組和對照組都種植在盛有沙土的容器中，因沙土中有可能含有鐵和鉀元素，導(dǎo)致實驗方案缺乏嚴謹性和科學(xué)性。此實驗方案還缺少植株缺鎂、

3、鉀后加入缺少元素恢復(fù)生長的過程，實驗方案不夠完善?！敬鸢浮吭搶嶒灧桨赣腥庡e誤：錯誤一：乙液配置有誤；錯誤二：沙土栽培錯誤；錯誤三：缺少對癥狀植株恢復(fù)的步驟；正確的實驗方案為： (1)配制溶液：配制完全營養(yǎng)液甲。配制無鎂的營養(yǎng)液乙。配制無鉀的營養(yǎng)液丙。 (2)培養(yǎng)植株：將長勢相似、數(shù)量相同的3組玉米幼苗分別種植在3個盛有洗凈沙礫的容器內(nèi)，分別澆灌甲、乙、丙營養(yǎng)液。 (3)觀察記錄：定期觀察記錄幼苗生長狀況。(4)結(jié)果：一定時間后，發(fā)現(xiàn)澆甲營養(yǎng)液的玉米生長旺盛，澆乙、丙營養(yǎng)液的玉米弱小瘦黃。在乙營養(yǎng)液中補充鎂元素，在丙營養(yǎng)液中補充鉀元素，一段時間后，這兩組營養(yǎng)液中的玉米幼苗又恢復(fù)正常。（5）結(jié)論

4、：鎂、鉀元素是植物生活必需的礦質(zhì)元素?！驹u價】這是一道以溶液培養(yǎng)法的基礎(chǔ)知識為載體，設(shè)計改進實驗方案的實驗題。主要考查學(xué)生對植物必需元素的理解和運用，以及對題給信息的分析和處理能力。3.2控制條件的糾錯和改進 此類試題主要考查學(xué)生對實驗條件如溫度、pH、O2濃度、物質(zhì)的質(zhì)和量的把握。實驗條件不同，所得的結(jié)論各異。這類題目對于檢測學(xué)生的審題能力和實驗分析能力具有較好的效果?！纠?2】為了證實“甲狀腺激素及甲狀腺抑制劑對蝌蚪發(fā)育的影響”，某同學(xué)制定下列方案： a.取兩個玻璃缸分別編號為1號、2號； b.在兩個玻璃缸中，分別加入等量(且適量)的水和新鮮水草，然后在每個玻璃缸中分別放入lO條發(fā)育狀況不

5、同的蝌蚪； c.向l號缸投放含甲狀腺制劑的飼料，2號缸投放含甲狀腺抑制劑的飼料； d.每天分別向兩缸中投放一些飼料； e.每隔一段時間觀察一次，觀察時用小網(wǎng)將蝌蚪撈出放在培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿放在坐標紙上(1 mm×1 mm)，觀察并且測量蝌蚪的體長變化(前肢和后肢的生長情況，尾的變化等)。上述實驗設(shè)計方案中，有一些明顯的設(shè)計缺陷或不足，請你修改并完善該設(shè)計方案。(1)該設(shè)計方案的明顯缺陷是，因此，a過程應(yīng)該為(只需陳述修改內(nèi)容，下同) ；c過程應(yīng)該為(2)方案中存在著引起實驗誤差的不妥之處，b過程的不妥之處應(yīng)該改為；d過程的不妥之處應(yīng)該改為【解析】本題考查了甲狀腺激素和甲狀腺抑制劑的

6、生理作用。應(yīng)設(shè)兩組對照實驗，一組為條件對照，在飼料中加入甲狀腺抑制劑.一組為空白對照，只加入普通飼料。通過對照組和實驗組實驗結(jié)果比較，才能充分說明實驗組中所施加的因素甲狀腺激素的生理作用，否則只用條件對照無法說明問題。實驗設(shè)計應(yīng)遵循單一變量的原則，對實驗條件要嚴格控制，如蝌蚪的大小，投放飼料和藥劑的量，否則實驗不易成功?！敬鸢浮浚?）該實驗設(shè)計方案的明顯缺陷是缺少空白對照；在a過程再加1個玻璃缸編為3號（或：取三個玻璃缸分別編號為1號、2號、3號）；c過程應(yīng)為：在3號缸內(nèi)，投放和1號、2號缸數(shù)目大小相同的蝌蚪、普通的飼料，不加任何藥劑，作為空白對照，來增強實驗的可信度和說服力。（2）b過程中“

7、發(fā)育狀況不同的蝌蚪”應(yīng)改為“同時孵化出的發(fā)育狀況相同的蝌蚪”；d過程中的“一些飼料”應(yīng)改為“等量飼料”?！驹u價】本題以“甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育”的知識為背景，綜合考查了實驗設(shè)計的兩個基本原則“對照原則”和“控制單一變量原則”。還考查了學(xué)生應(yīng)用生物學(xué)基本知識分析和解決有關(guān)問題的能力?！纠?3】有人對促進植物開花是否與生長素萘乙酸(NAA)有關(guān)進行了實驗研究，過程如下：方法：取水仙球莖24個分成兩組。操作見下表：組名處理方法對照組水仙球莖不剝?nèi)[莖，不加NAA，讓其自然生長實驗組剝?nèi)[莖，僅取出花苞，共得18個，消毒后種于MS培養(yǎng)基中，其中加入NAA (O.1mg/L)，每瓶種一個 實驗結(jié)果：

8、實驗組除個別瓶污染外，其余均在一周時破苞開花，而對照組則比實驗組晚開花一個半月。請回答問題： (1)本實驗可得到的結(jié)論是什么？(2)本實驗是否有不妥之處？若有，請指出不妥之處。再設(shè)計出一套合理的實驗方案?！窘馕觥繉嶒灲M花苞用NAA處理，一般在一周時開花，而對照組花苞未用NAA處理，結(jié)果比實驗組花苞開花晚一個半月?？梢?，生長素NAA的確能促進植物開花，而從實驗設(shè)計的科學(xué)性角度出發(fā)?！敬鸢浮浚?）結(jié)論：生長素NAA能促進植物開花。（2）本實驗存在諸多不妥之處：本實驗在分組時應(yīng)將24個球莖隨機均分成兩組，而不是對照組6個，實驗組18個。從鱗莖內(nèi)取出的花苞放在培養(yǎng)基上能提前開花，鱗莖內(nèi)花苞開花晚可能是

9、鱗莖內(nèi)有抑制花苞發(fā)育的物質(zhì)存在。因此對照組的水仙球莖也應(yīng)剝?nèi)[莖或保留實驗組的鱗莖。實驗組種于MS培養(yǎng)基中，而對照組自然生長，開花早晚也可能與培養(yǎng)基有關(guān)。因此實驗組和對照組都應(yīng)種于MS培養(yǎng)基或都讓其自然生長。根據(jù)以上分析可構(gòu)建出如下實驗方案：取生長發(fā)育狀況相同的水仙球莖24個，隨機均分成兩組。將水仙球莖消毒后種于MS培養(yǎng)基中，每瓶種一個。實驗組中加適量的0.1 mg/L的NAA，對照組不加NAA，然后放在相同溫暖的地方培養(yǎng)，定期觀察兩組水仙球莖的生長發(fā)育狀況?！驹u價】教材僅介紹了生長素能促進植物生長的知識，并未提及生長素NAA能促進植物開花。而本題是以新知識為背景，考查學(xué)生對實驗設(shè)計過程中單一

10、變量的理解和應(yīng)用，及對實驗結(jié)論推理和判斷能力。 3.3實驗程序的糾錯和改進 此類題目給出了實驗操作的一系列步驟。要求學(xué)生分析評價解題程序的科學(xué)性和規(guī)范性。找準解題切入點，避開誤區(qū)，設(shè)計最佳實驗方案?！纠?4】為驗證pH對唾液淀粉酶活性的影響，某位學(xué)生設(shè)計如下： (1)在13號試管中分別加入O.5的新鮮可溶性淀粉液2.O mL。 (2)分別向l3號試管中加O.5唾液1.O mL。 (3)向1號試管注入1.0 mL蒸餾水，向2號試管注入質(zhì)量分數(shù)為5的NaOH溶液1.0 mL，向3號試管注入質(zhì)量分數(shù)為5的HCl溶液1.0 mL。 (4)振蕩這3支試管，使試管內(nèi)的液體混合均勻。然后，將3支試管下半部浸

11、入60左右的熱水浴中，保持5 min。 (5)在3支試管中加入2.O mL斐林試劑振蕩后，將3支試管的下半部放入盛有熱水的大燒杯中，用酒精燈加熱，煮沸1min。觀察3支試管中溶液的變化情況，記錄結(jié)果。 該學(xué)生的設(shè)計方案，有無不妥之處？若有請改正并指出原因。【解析】唾液淀粉酶可使淀粉水解成麥芽糖，麥芽糖能夠與斐林試劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成磚紅色的氧化亞銅沉淀。關(guān)于pH對酶活性影響的實驗中，操作時必須先將酶置于不同環(huán)境條件下(加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液)，使酶的活性發(fā)生改變，然后再加入可溶性淀粉液。如果改變順序，先加可溶性淀粉液和唾液淀粉酶溶液，后放入不同環(huán)境中，則會因酶還沒有接觸NaO

12、H溶液和HCl溶液，活性很高，使3支試管中都有還原糖(麥芽糖)生成，最終會出現(xiàn)3支試管中溶液均變成磚紅色，看不到pH對酶活性的影響?！敬鸢浮吭搶嶒灥膶嶒灢襟E順序有誤，正確順序應(yīng)為：(2)(3)(1)(4)(5)。因為一旦將(1)提前，在酶還沒有失去活性的情況下，會使淀粉分解產(chǎn)生還原糖，使3支試管中溶液均變成磚紅色，導(dǎo)致實驗失敗?！驹u價】驗證pH對酶活性的影響，一定要先使酶的活性發(fā)生改變后，再加入淀粉，否則會影響實驗效果。做這類題時，應(yīng)依據(jù)教材實驗方案和自己做實驗的經(jīng)驗，進行分析判斷，從中找出錯誤并加以改正。3.4實驗方案的糾錯和改進 題目中給出了若干實驗設(shè)計的方案，要求學(xué)生評價給定的設(shè)計方案，

13、并根據(jù)題目的要求，設(shè)計出自己的思路。解題時需通過閱讀原材料，找出解題的關(guān)鍵，再根據(jù)題目中所涉及的生物學(xué)概念和原理，構(gòu)建出自己的思維體系。 【例15】為了“鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液”，兩位同學(xué)根據(jù)所給的材料和用具進行了實驗設(shè)計，請分析這兩個實驗思路是否有不妥之處？再寫出你的設(shè)計思路，并分析實驗結(jié)果。 實驗材料用具：一瓶10蔗糖溶液，一瓶30的蔗糖溶液，250mL燒杯一只，半透膜制成的透析袋一只，刻度玻璃管一支，細線一根，支架一個。 (1)實驗方案一：將10的蔗糖溶液倒入燒杯中，將30的蔗糖溶液灌滿透析袋，將刻度玻璃管插入袋內(nèi)溶液中，用線將袋口和玻璃管扎緊。將插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的燒

14、杯中，垂直固定于支架上，記錄玻璃管液面的刻度，一段時間后，觀察玻璃管的液面刻度，確定液面是升還是降。 (2)實驗方案二：將一瓶蔗糖溶液倒入燒杯中，將另一瓶蔗糖溶液灌滿透析袋，用一根細線將袋口扎緊后，放入有溶液的燒杯中，固定于支架上，用另一根細線系住刻度玻璃管的一端并垂直固定于支架上，另一端放入盛有溶液的燒杯中，記錄玻璃管液面的刻度。一段時間后，觀察玻璃管上的液面刻度，確定液面是升還是降?！窘馕觥拷獯疬@類實驗設(shè)計題，可按以下步驟進行：明確實驗?zāi)康姆治鰧嶒炘泶_定實驗思路設(shè)計實驗步驟預(yù)期實驗結(jié)果并分析。本實驗?zāi)康氖氰b別兩種不同濃度的蔗糖溶液，原理是滲透作用。必須具備兩個條件：一是具有一層半透膜；二

15、是半透膜兩側(cè)的溶液具有濃度差。分析實驗原理時要注意題目所給的條件(半透膜制成的透析袋，兩種不同濃度的蔗糖溶液)，結(jié)合有關(guān)滲透知識(水分子總是從溶液濃度較低的一側(cè)通過半透膜向溶液濃度較高的一側(cè)滲透)，根據(jù)實驗?zāi)康?、實驗原理和本題提供的實驗器材，確定實驗思路：必須將兩瓶濃度不同的蔗糖溶液分別置于透析袋的兩側(cè)，通過觀察滲透作用現(xiàn)象來判斷溶液的濃度?！敬鸢浮坎煌字帲簩嶒灧桨敢唬喊堰@兩瓶待測濃度的蔗糖溶液當(dāng)成已知濃度的蔗糖溶液來設(shè)計實驗，混淆了已知與未知的條件，實屬本末倒置。實驗方案二：已知條件給出了一根細線，而實驗中卻用了兩根細線，不符合題目條件要求?？潭炔ＡЧ芊湃胧⒂腥芤旱臒校潭炔ＡЧ軆?nèi)外溶液無壓力差，液面不會發(fā)生變化。 正確的實驗設(shè)計方案為： (1)將一瓶蔗糖溶液倒入燒杯中； (2)將另一瓶蔗糖溶液灌滿透析袋，將刻