2022屆高三生物(人教版通用)一輪復習教案---第5講科學探究的思想

1、第5講科學探究的思想科學探究思想在生物學科中的應用充分表達了“掌握相關操作技能，驗證簡單生物學事實，對生物學問題進行初步探究，并對一些簡單的實驗方案作出恰當?shù)脑u價和修改的考綱能力要求。科學探究在本質上是科學家用來解決自然領域或科學問題的一種思維方式，追求知識確實鑿性，用實驗證據(jù)來證明。與其他形式的思維相比，科學思維具有廣闊性、深刻性、獨立性和敏捷性等特點；科學探究也是一種過程，有一定的活動程序或階段，從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題，一般過程包括提出問題、作出假設、設計實驗方案、實施實驗、分析實驗結果，假設支持假設那么建立某一理論，假設否認假設那么改進實驗設計再實驗或重新假設(可簡單地用以下列圖表示)；在

2、探究活動中除了遵循一定的步驟外，還要采用一系列的科學方法。雖然新課程倡導探究性學習理念，但高考試題要求學生獨立完成全程性探究實驗的各個方面的可能性較小，而要求學生對探究過程中的個別方面，也就是對某個局部進行科學的補充可能性較大。命題視角1補充完善類實驗一般給出了具體的材料及條件，要求對已有的實驗設計進行補充和完善。常讓考生補充實驗假設、實驗原理、實驗思路、實驗步驟、預期實驗結果或結論。典例剖析研究說明，低濃度的生長素促進細胞的伸長，但生長素濃度增高到一定值時，就會促進細胞中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反過來又抑制了生長素對細胞伸長的促進作用。現(xiàn)以黃花豌豆幼苗切段為實驗材料，請設計實驗驗證乙烯

3、對生長素促進細胞伸長的抑制作用。實驗工具及材料：黃花豌豆幼苗假設干、剪刀、刻度尺、培養(yǎng)皿、燒杯、培養(yǎng)液、五種一定濃度梯度的生長素溶液(其中含最適濃度)、一定濃度梯度的乙烯、清水、濾紙等。實驗步驟：取生長狀況相同的豌豆幼苗，_；取標號為A、B、C、D、E的五只培養(yǎng)皿，分別參加相同的培養(yǎng)液和不同濃度的生長素溶液，將五組豌豆莖切段放入培養(yǎng)皿內(nèi)，置于相同條件下培養(yǎng)；_；再取生長狀況相同的豌豆幼苗，從豌豆幼苗的同一部位切取等長的莖段假設干段，平均分成五組；取標號為a、b、c、d、e的五只培養(yǎng)皿，分別參加_，將豌豆莖切段分組放入培養(yǎng)皿內(nèi)，將各組裝置分別置于_環(huán)境中，并在與步驟相同的條件下培養(yǎng)；3天后，測量

4、莖切段長度，計算每組莖切段長度的平均值。實驗結果：將實驗結果繪制成以下列圖所示曲線。解析第一個空的填寫受眾多條件限制：題目要求以“黃花豌豆幼苗切段為實驗材料，因此必須對所提供的生長狀況相同的黃花豌豆幼苗進行切段處理。為了排除無關變量對實驗結果的影響，切取的部位、長度都要相同。由于步驟中提到“將五組豌豆莖切段放入培養(yǎng)皿內(nèi)，說明分組必須在第一步完成，分組時要遵循實驗的等量原那么?？傮w來看前兩步，取材分組施加實驗條件，并培養(yǎng)，因此可以推斷步驟應該為觀察記錄，再結合最下面的題圖可知，步驟應該是“3天后，測量莖切段長度，由于每組有多段莖切段，因此應取其平均值，或者說步驟的處理也是一種“暗示。在確定出生長

5、素溶液的最適濃度后，再“驗證乙烯對生長素促進細胞伸長的抑制作用，因此，五只培養(yǎng)皿中應先參加相同的培養(yǎng)液和最適濃度的生長素溶液，使莖切段處于最適生長狀態(tài)，然后再添加不同濃度的乙烯，觀察其對生長素促進細胞伸長的抑制作用。答案從豌豆幼苗的同一部位切取等長的莖段假設干段，平均分成五組3天后，測量莖切段長度，計算每組莖切段長度的平均值，對所得數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，找出最適生長素濃度相同的培養(yǎng)液和最適濃度的生長素溶液不同濃度的乙烯備考指導解答此類題時要緊扣題意，仔細結合上下文進行補充。其突破方法是：(2)補充實驗步驟類：需根據(jù)實驗目確實定實驗變量，審讀所提供的信息中是否準確控制了實驗變量，是否遵循對照原那么、

6、單一變量原那么等。對此類問題的考查，主要是看考生是否知道實驗變量的控制及實驗原那么的遵循。(3)預測實驗結果類：需認真分析實驗目的和相關知識，確定自變量對因變量的影響。一定要區(qū)分實驗是屬于驗證性實驗還是探究性實驗。驗證性實驗具有明確的結果；探究性實驗的現(xiàn)象和結果是未知的或不確定的，應針對各種可能性分別加以考慮和分析，得到相關結論。無論是哪種情況，文字描述應力求簡練、準確、科學。思想體驗eq x(教師備用)1植物的根具有向重力生長的特性，以下是研究根向重力生長機理的兩個實驗。實驗一：將空白瓊脂和含EDTA的瓊脂做成帽狀，分別套在甲、乙兩組玉米胚根的根冠外(示意圖如下)。(提示：EDTA的作用是去

7、除與其臨接部位的Ca2。)將胚根水平放置培養(yǎng)一定時間后，觀察到甲組胚根向重力(下)生長，乙組胚根水平生長。據(jù)上述實驗結果，得出實驗結論：_實驗二：水平放置的胚根彎曲向下生長，與根冠近地側的Ca2濃度明顯高于遠地側有關。研究說明，根總是朝著Ca2濃度高的方向彎曲生長。為驗證這一結論，有人設計了以下實驗方案。請根據(jù)提供的實驗材料和用具，寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，并答復以下問題：(1)實驗材料和用具：胚根等長的萌發(fā)玉米種子，含EDTA的瓊脂帽，含Ca2的瓊脂塊，空白瓊脂塊，培養(yǎng)皿等。(2)實驗步驟：第一步：取假設干個培養(yǎng)皿，在每個培養(yǎng)皿中放置適量的萌發(fā)玉米種子，按實驗一中乙組的方法處理胚

8、根一定時間后，移去根冠外的瓊脂帽。第二步：_。第三步：_。第四步：_。(3)實驗結果：_。(4)科學家進一步證實，根冠中生長素的分布受Ca2濃度影響，當胚根水平放置時，重力誘導Ca2向根冠下側移動，導致近地側的生長素濃度比遠地側高。請分析胚根的生長素分布與向重力生長的關系：_。答案實驗一：胚根向重力(下)生長與(根冠部位的)Ca2有關第三步：在A組的胚根上方放一個空白瓊脂塊，在B組的胚根上方放一個含Ca2的瓊脂塊(如圖)第四步：將胚根水平放置培養(yǎng)一定時間后，觀察胚根的生長方向(3)實驗結果：A組胚根水平生長，B組胚根彎曲向上生長(4)生長素對根生長的作用具有兩重性，低濃度生長素促進生長，高濃度

9、那么抑制生長。對根來說，生長素的最適濃度較低，近地側的生長素濃度較高，生長慢；遠地側的生長素濃度較低，生長快。因而，胚根彎曲向下生長解析在解答實驗一時，要準確提取題干中的有效信息，即EDTA的作用是去除與其臨接部位的Ca2，答題可就情境作答，答案便一目了然。實驗二在設計實驗步驟時不能把瓊脂塊放在胚根的下面，因為對最終的實驗結果(B組胚根向下生長)進行解釋時，無法區(qū)別胚根向下生長是因為受Ca2的影響還是受重力的影響。對實驗結果的預測，要把握驗證性實驗的特點，即實驗結果不具有開放性，并且和實驗目的的形成照應。命題視角2實驗評價與修訂此類試題主要依據(jù)的實驗目的、原理、材料用具評價修訂實驗方案。要求學

10、生依據(jù)所掌握的生物學知識，分析評價方案的優(yōu)缺點，并說明原因或進一步修訂原方案。典例剖析小白鼠是恒溫動物，當環(huán)境溫度明顯降低時，其體溫仍能保持相對恒定。為了探究調(diào)節(jié)體溫的中樞是否為下丘腦，某校生物興趣小組制訂了以下實驗方案：實驗假設：下丘腦是調(diào)節(jié)體溫的中樞。材料用具：略。實驗步驟：取兩只健康狀況良好且相同的成年小白鼠，并標記為甲、乙。用一定的方法破壞甲鼠的下丘腦，乙鼠不做處理作為對照，并分別測量初始體溫。把甲鼠置于0 環(huán)境中，把乙鼠置于25 環(huán)境中作為對照，在相對安靜的條件下觀察24 h，每隔4 h分別測量一次體溫，并做好記錄。預期結果與結論：甲鼠體溫發(fā)生明顯改變，乙鼠體溫保持相對恒定，說明下丘

11、腦是調(diào)節(jié)體溫的中樞。(1)該興趣小組設計的實驗方案有哪些不妥之處請?zhí)岢鱿鄳母倪M意見：_；_；_。(2)假設沒有破壞甲鼠的下丘腦，將甲鼠置于0 的環(huán)境中，那么甲鼠維持體溫恒定的調(diào)節(jié)方式是_，請寫出導致戰(zhàn)栗的反射?。篲。(3)寒冷環(huán)境下，老年鼠的耗氧量會_，導致這個變化的主要激素是_。(4)將乙鼠從25 移入40 的環(huán)境中，產(chǎn)生炎熱感覺的結構是_。解析一般情況下，用活體做實驗時，為防止因個體死亡或個體差異等情況而導致實驗不能正常進行，常選取幾個相同狀況的個體進行研究。除對下丘腦的處理方式不同外，其他的無關變量均應該相同。實驗目的為“探究調(diào)節(jié)體溫的中樞是否為下丘腦，而最后結論的表述并沒有“扣題，而

12、是按驗證性實驗處理，這是明顯的錯誤。低溫環(huán)境下，機體可通過神經(jīng)調(diào)節(jié)使皮膚血流量減少、骨骼肌產(chǎn)熱量增加等，同時還可以引起甲狀腺激素和腎上腺素分泌增加，因此，既有神經(jīng)調(diào)節(jié)，又有激素調(diào)節(jié)。所有的感覺都在大腦皮層形成。(2)神經(jīng)和激素調(diào)節(jié)冷覺感受器傳入神經(jīng)下丘腦體溫調(diào)節(jié)中樞傳出神經(jīng)骨骼肌(3)增加甲狀腺激素(4)大腦皮層備考指導此類試題要求學生對實驗原理、目的要求、材料用具、方法步驟、實驗現(xiàn)象、結果或結論等內(nèi)容熟悉，能找出錯誤的地方并給予糾正，常以生物學中一些經(jīng)典實驗或學生實驗為根底而設計，要求學生擁有扎實的根底知識和根本技能，突出了對“雙基的考查。其一般步驟包括：第一步：分析取材是否正確。第二步：分

13、析實驗原理及方法是否正確。第三步：分析藥品與試劑的使用是否合理。第四步：步驟及操作分析，主要有以下情況：漏做或顛倒某個實驗步驟；操作方法錯誤；有沒有設置對照，如果有看對照設計是否合理；實驗是否遵循了單一變量原那么；實驗是否具有偶然性；有無更為簡單的實驗方案；實驗能否順利完成；實驗的平安性如何。第五步：分析實驗結果是否正確。思想體驗eq x(教師備用)2某生物小組的同學為了研究葉綠體色素對不同波長光的吸收情況，設計了一個小實驗，具體步驟如下：(1)室外隨意搬取4株天竺葵，制作4個能裝下天竺葵的相同規(guī)格的黑色硬紙盒，每個紙盒內(nèi)分別裝上不同顏色(紅、黃、綠、藍)，功率相同的彩燈；(2)將4株天竺葵分

14、別放入4個黑色紙盒中，在相同且適宜的條件下，接通電源，照光4小時；(3)從4株經(jīng)光照后的天竺葵上同時各取一片葉片放入培養(yǎng)皿中，滴加等量碘液；(4)觀察并比較各培養(yǎng)皿中葉片的顏色變化。請你指出以上實驗設計中的缺乏之處，并做出修改。缺乏之處一：_。修改為：_。缺乏之處二：_。修改為：_。缺乏之處三：_。修改為：_答案缺乏之處一：沒有進行饑餓處理修改為：將天竺葵放置黑暗處24小時缺乏之處二：沒有說明天竺葵的生長發(fā)育狀況是否一致修改為：選取生長發(fā)育狀況一致的天竺葵缺乏之處三：沒有說明葉片選取是否一致修改為：選取葉齡相同、大小相似的葉片(注：答出三項即可，只要符合實驗設計原那么，答案合理即可)。命題視角

15、3科學方法假說演繹、建立模型與類比推理等都是現(xiàn)代科學研究中常用的一些科學方法。利用假說演繹法，孟德爾發(fā)現(xiàn)了兩大遺傳定律；利用建立模型法，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結構；利用類比推理，薩頓提出基因位于染色體上的假說。典例剖析“假說演繹法是現(xiàn)代科學研究中常用的一種方法，以下屬于孟德爾在發(fā)現(xiàn)基因別離定律時的“演繹過程的是()A生物的性狀是由遺傳因子決定的B由F2出現(xiàn)了“31”推測生物體產(chǎn)生配子時成對遺傳因子彼此別離C假設F1產(chǎn)生配子時成對遺傳因子別離，那么測交后代會出現(xiàn)兩種性狀比例接近11解析“假說是通過實驗、觀察，提出假說并解釋；“演繹是對其解釋的驗證，其過程就是測交。答案C備考指導1“假說演

16、繹法是現(xiàn)代科學研究中常用的一種科學方法，以下為假說演繹推理的邏輯關系。2“假說演繹法非常有利于學生逆向思維能力的培養(yǎng)和提高，同學們在平時思考問題和解題時多用“假說演繹法。譬如，在探究性實驗設計中結果和結論的預測分析時，要經(jīng)常用到“假說演繹法先進行逆向思維分析，然后再進行正向組織答案進行描述。思想體驗eq x(教師備用)3玉米短節(jié)與長節(jié)是一對相對性狀，皺縮葉與正常葉是一對相對性狀。玉米葉脈的顏色有綠色和褐色兩種，莖稈有甜和不甜兩種。下面是科學家分別用玉米進行的兩個遺傳實驗。實驗一：純合的短節(jié)皺縮葉植株與純合的長節(jié)正常葉植株雜交，F(xiàn)1全部為長節(jié)正常葉植株，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中長節(jié)正常葉植株長節(jié)皺縮葉植

17、株短節(jié)正常葉植株短節(jié)皺縮葉植株9331。實驗二：純合的綠色葉脈莖稈不甜植株與純合的褐色葉脈莖稈甜植株雜交，F(xiàn)1全部為綠色葉脈莖稈不甜植株，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2中綠色葉脈莖稈不甜植株褐色葉脈莖稈甜植株31(無突變、致死等現(xiàn)象發(fā)生)。(1)如果控制節(jié)長的基因用A和a表示，而控制葉形狀的基因用B和b表示，請畫出實驗一中F1的兩對基因在染色體上的位置。(用長線表示染色體，用其上的短線表示基因位置)。_。(3)根據(jù)你發(fā)現(xiàn)的問題，嘗試提出一個合理的假說(要求簡單概括)_。(4)根據(jù)你的假說，實驗二中F1產(chǎn)生配子的種類有_種，分別是_(提示：標出基因在染色體上的位置，控制葉脈顏色的基因用R和r表示，控制莖稈甜度的基因用M和m表示)。(5)為驗證自己的假說是否成立，可采取_法，預期的實驗結果是_。假設實際的實驗結果與自己演繹推理的預期結果一致，那么說明假說成立，否那么假說不成立。答案(1)如下列圖(2)實驗二中兩對相對性狀的遺傳不遵循自由組合定律，而遵循別離定律(3)兩對基因位于一對同源染色體上，且形成配子時不發(fā)生交叉互換現(xiàn)象(5)測交綠色葉脈莖稈不甜植株褐色葉脈莖稈甜植株11解析(1)實驗一