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高中生物实验设计题归类与例析


第 21 卷第 2 期   2005 年

中学生物学
Middle School Biology

Vol. 21 No . 2 2005

文章编号 : 1003 7586 ( 2005) 02 0041 04

高中生物实验设计题归类与例析
杨学志  ( 江苏省宝应市曹甸高级

中学   225803)
摘    要 针对近年来高考命题的特点 ,本文对高中生物实验设计题进行了归类 ,并就这类题目进行了 例析 。这类题能很好地检测学生的实验分析 、 思维方式 、 创新能力和语言表达能力 。 关键词   实验设计题   高中生物 中图分类号  G632. 474    近年来 ,高中生物学实验设计题逐渐成为高考命 题的一种重要题型 。这类题目能检测学生的实验分 析、 思维方式 、 创新能力 、 语言表达能力等 。这类题目 一般难度较大 , 开放程度较高 , 答案较为灵活 。为此 我做了以下归类 ,供同行们参考 。
1  实验设计题归类 1. 1   课本实验重组改进型

文献标识码   B 搞好课本实验的复习和形成基本的实验技能 ,因而在 近几年的高考中备受青睐。利用该题可引导学生比较 “鉴定还原性糖” 与生物课本中的步骤有什么不同、鉴 “ 定淀粉” 与化学课本中鉴定淀粉溶液有何不同 。
[ 答案 ] ( 2) 班氏试剂 ; 革兰氏碘液 。 ( 4) ①将茅草的根切成薄片 ( 或压碎) ,放在载玻

例题 1   据药理研究 ,一种茅草的根内含有降血 糖的因子及多种有益于健康的成分 ,某公司将它开发 成一种保健饮料 。该产品是否适用于糖尿病患者 , 生 物学兴趣小组的同学以此作为实验研究课题 。请你 完成下面的实验鉴定报告 。 ( 1) 实验目的 : 鉴定一种茅草的根是否含有还原 性糖和淀粉 。 ( 2) 实验原理 : 还原性糖可用       试剂 、 淀粉可用       试剂来检测 。 ( 3 ) 实验器材 : 一种茅草的根 、 所需试剂 、 刀片 、 载玻片 、 酒精灯 、 试管夹 、 、 。 火柴 滴管 ( 4) 设计实验步骤 : ①鉴定还原性糖 : ②鉴定淀粉 :
( 5) 实验现象 : ( 6) 结果分析 :

片上 ,滴加 1~ 2 滴班氏试剂 。将载玻片在酒精灯上 加热 ,观察颜色变化 。 ②将茅草的根切成薄片 ( 或压碎 ) , 放在载玻片 上 ,滴加 1~2 滴革兰氏碘液 。将载玻片在酒精灯上 加热 ,观察颜色变化 。 ( 5) ( 6 ) 学生可以有几种不同的回答 , 但一定要求 观察到的实验现象与结果分析一致 ( 如 : 观察到有红 黄色 ,说明有还原性糖存在 ,如没有红黄色 ,说明没有 还原性糖存在 。如果有蓝色或蓝紫色出现 ,说明有淀 粉存在 ,如果没有蓝色或蓝紫色出现 , 说明没有淀粉 ) 存在 。
( 7) 载玻片在火焰上加热时要来回移动 , 以免因

      。   。

加热不匀而爆裂 。
1. 2   实验程序知识完善型

例题 2   1 为细菌结构示意图 。据图回答 : 图 ( 1) 要观察细菌的子细胞群体的特征 , 应该用       培养基 ,此菌的菌落特征是 ( 2) 影响细菌生长的环境因素主要为   。   。

(7 ) 在 鉴 定 还 原 性 糖 的 实 验 操 作 中 应 注

意 :                 。
[ 解析 ]

( 3) 此菌若为生产疫苗的 “工程菌”则疫苗产量 ,

该题为 2001 年上海高考题 。此实验设计步骤是 以高二课本 “实验一” 为蓝本 ,源于教材又高于教材 ,旨 在考查学生利用课本实验基础知识对新情境材料的分 析和探究能力 。师生往往能从中得到启发 ,老老实实

最高的时期为      。 期 ( 4) 假定在细菌培养过程中 , 分离获得了不能合 成某种维生素的营养缺陷型菌株 ,请设计一个实验以 鉴定这种维生素的类型 。 — 41 —

第一步 : 将变异菌株接种到          培养基上扩大培养 ; 第二步 : ( 简要写出以后的实验步骤)   实验结果分析 : 细菌能      的培养基中 所添加的维生素 ,就是       的维生素 。

( 4) 你所设计的实验检测到的是      细

菌的相对数量 。
[ 解析 ]

该题考查学生根据实验目的 、 实验原理和实验思 路设计合理的实验装置或实验步骤的能力 。解答这 类题型时要注意三个方面 : 一是思考题目中实验材 料 ( 试剂) 和实验装置的作用 ; 二是不能随意增加实 验材料 ( 试剂 ) ; 三是要充分考虑环境 ( 如温度 ) 因素 对实验效果的影响 。
[ 答案 ] ( 1) ①用量筒量取等量的煮沸过的洗碗水分别

倒入 4 副培养皿中 。 ②分别将以上 4 副培养皿暴露 放置于题目所说的 4 个场所 。 ③ 静置 1 ~ 3 d 后 , 同 图1  细菌结构示意图
[ 解析 ]

时加盖取回 。 ( 2) ①分别取等量放置过的洗碗水放入 4 支试 管中 。 ②在每支试管内滴加 5~10 滴 0. 01 %亚甲基 蓝溶液 ,将试管置于温暖处 。 ( 3) 根据 4 支试管内洗碗水在相同时间内褪色 的程度来判定空气中的含菌量 。褪色程度最大的 , 空 气中的含菌量相对最高 ; 褪色程度最低的 , 空气中含 菌量最低 。 ( 4) 好氧性 。
1. 4   实验结果开放预测型

该题既考查与实验有关的生物学知识 ,又能考查 学生利用生物学知识来设计实验的能力 。这种常用 题型将课本知识与实验技能比较好的有机的结合起 来 ,很受师生欢迎 。
[ 答案 ] ( 1) 固体 ; 大而扁平 、 边缘呈波状或锯齿状 。 ( 2) 温度 、 H 、 p 氧气 。 ( 3) 稳定 。 ( 4) 生长 ; 完全 。

例题 4   ABO 血型的分类是根据红细胞上的一 种与血型决定有关的蛋白质 ( 凝集原 ) 有关 , 而在每 个人的血清里又含有相应的蛋白质 ( 凝集素 ) , 但每 个人的血清中没有与自身红细胞相对抗的凝集素 , 各种 血 型 的 凝 集 原 和 凝 集 素 之 间 的 关 系 如 表 1 所示 :
表1  各种血型的凝集原和凝集素之间的关系 血  型 红细胞表面的凝集原
A B AB O A 凝集原 B 凝集原 A 凝集原 、 凝集原 B

第二步 : 配制系列培养基 , 每种培养基为只添加 某一种维生素的 “完全培养基”将扩大培养的变异菌 ; 种分别接种 到上 述培 养基 中 培 养 ; 观 察 细 菌 生 长 情况 。 实验结果分析 : 细菌能正常生长的培养基中所 添加的维生素 ,就是该变异菌株不能合成的维生素 。
1. 3   实验步骤自主设计型

血清中的凝集素 抗 B 凝集素 抗 A 凝集素 无凝集素 抗 A 凝集素 、 B 凝集素 抗

例题 3   空气中的含菌量是衡量空气质量的指 标之一 。为了检测学校生物实验室 、 教室 、 校长室 、 小 树林四个地方空气中的含菌情况 ,请利用所提供条件 设计一个简单实验 。 ( 1) 请用 100 mL 量筒 、 副培养皿 、 4 煮沸过的洗 碗水设计取样的实验步骤 。   ( 2) 请用 4 支试管 、 滴管 、 01 %亚甲基蓝溶液 0. 设计检测的实验步骤 。  
( 3) 实验结果的预测及分析 :

无凝集原

   红细胞表面的 A 凝集原只与血清中的抗 A 凝集 素发生凝集反应 ,在显微镜下能够看到红细胞凝集成 团 ; 而 B 凝集原只与抗 B 凝集素发生凝集反应 ,凝集 原和凝集素有一一对应的关系 。现在要对某一个人 的血型进行鉴定 , 现有某人的血液两滴 , 请根据实验 步骤对实验结果进行合理预测 。   第一步 : 在一块载玻片的左边的 a 处滴一滴 A 型

— 42



标准血清 (相当于 A 型血人的血清) ,在载玻片的右边 b 处滴一滴 B 型标准血清 (相当于 B 型血人的血清) ; 第二步 : 在 a 、 处各滴一滴该人的血 ; b 第三步 : 将载玻片放在显微镜下观察 ; 结果预测 : ( 1)   ; ( 2)   ; ( 3)   ; ( 4)   。 [ 解析 ] 该题型要求学生根据题目所给信息材料和实验 步骤 ,对实验结果进行预测 , 考查学生对实验结果的 提炼及获得结论和联想质疑的能力 ,要求学生思维要 开阔 、 思路要活泼 、 答案要开放 , 便于学生发挥个性 特长 。 [ 答案 ]   ( 1) 如果 a 、 两处的红细胞都发生凝集反应 , 说 b 明此人的血型为 AB 型 ; ( 2) 如果 a 、 两处的红细胞都不发生凝集反应 , b 说明此人的血型为 O 型 ; ( 3) 如果 a 处的红细胞发生凝集反应 , b 处的红 细胞不发生凝集反应 ,说明此人的血型为 B 型 ; ( 4) 如果 b 处的红细胞发生凝集反应 ,a 处的红 细胞不发生凝集反应 ,说明此人的血型为 A 型 。 1. 5   实验思路启发评价型 例题 5  为证明 “唾液淀粉酶对淀粉有消化作 用”某同学制订了下列实验方案 。 , ( 1) 实验目的 ( 略) ( 2) 实验材料和用具 ( 略) ( 3) 实验方法和步骤 ①取 2 支试管 ,编号为 A 和 B ,各注入 2 mL 浆糊。 ②用凉开水漱口后 ,用小烧杯收集唾液 。 ③向 A 试管内加入 2 mL 唾液 。 ④向 2 支试管中各滴加 2 滴碘液 。 ⑤将 2 支试管振荡后放在 37 ℃ 水中恒温10 min 。 同时取出 2 支试管 ,观察试管内溶液颜色的变化 。 ( 4) 结论 : 唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦 芽糖 。 该实验的方法和步骤以及结论有没有错误 ? 如 果有请指出并改正 。 [ 解析 ] 该题型是一种实验纠错评价题 , 体现了 《考试大 纲》 “具备验证简单生物学事实的能力 , 并能对实验 中 现象和结果解释和分析以及理解探索性实验的一般 方法” 的能力要求 。该题是对课本实验四和实验五的

延伸和重要补充 。
[ 答案 ]

实验方法和步骤中的错误 : 第 ③ 步应在 B 试管 中加入 2 mL 清水 ; 第 ④ 步和第 ⑤ 步应作对调 , 以排 除碘液对淀粉分解的影响 。结论错误 : 本实验只能 证明唾液对淀粉的分解作用 ,但不能证明具体分解后 的产物是什么 。
1. 6   课题研究探索设计型

例题 6   某研究性学习小组在进行 “调查环境污 染对生物的影响” 课题研究时 ,确定了对 “家庭煤炉对 植物生长的影响” 的子课题研究 ,并制定了研究方案 。 请回答下列问题 : ( 1) 你认为该研究方案应包括哪些内容 ?  
( 2) 简述该课题研究的两点主要意义 :

① ②
( 3) 你对该课题研究作出的假设是

      :

预期是   。 ( 4) 该小组开展研究的过程和结果如下 : 取两盆生长状况相似的葱 ,一盆 ( 编号 1 ) 置于阳 台 ,另一盆 ( 编号 2 ) 置于厨房煤炉旁 , 白天给予同样 的护理 ,并进行同样的光照 ,经过一个月的观察 ,结果 如表 2 :
表2  观察结果记录 项目 编号 原来形态 一周后
1 2 4. 8 5. 1 5. 1 5. 3

二周后
5. 8 5. 7

三周后
6. 7 6. 1

四周后
8. 1 6. 6

长度

颜色

1 2

绿色 绿色

绿色 绿色

绿色

绿色

绿色

顶尖变黄 黄色扩大 顶尖枯掉

  ①该课题采用的研究方法是

  。

②你得出的初步结论是   。 ( 5) 如果让你完成该课题的研究报告 , 你的报告 中应含有的主要内容是
[ 解析 ]

        。

课题研究是新教材最具特色的一项内容 ,要求学 生学会制定课题研究的计划和方案 ,并按照计划和方 案独立完成或协作完成课题研究任务 。该课题研究 的目的是让学生学会调查研究环境污染对植物影响 的一般方法 ,了解大气污染对植物生长的不利影响 。 一个完整的课题研究方案应包括研究目的 、 内容 、 方 — 43 —

法、 、 、 形式 结论 研究报告等 。该课题把研究的过程和 结果以已知信息出现 , 降低了题目的难度 , 同学们可 从中领悟实验研究的基本方法 。 “能够对一些生物学 问题进行初步的探究性研究 , 并制定课题的研究方 案” 《考试大纲》 是 中高考能力考查的高层次要求 , 是 今后高考命题的重要题型之一 。 [ 答案 ] ( 1) 研究目的 、 研究方法 、 结果预测 、 结论 、 完成 时间 、 报告形式等 。 ( 2) ①学会调查研究环境污染对植物影响的基 本方法 ( 一般方法) 。 ②了解大气污染对植物生长的不利影响 。 ( 3) 煤球燃烧产生的二氧化硫会影响植物的生 长 。一段时间后 ,在煤炉旁生长的植物会出现一些明 显的症状 。 ( 4) ①实验法 、 观察法 ; ② 家庭煤炉燃烧产生的气体影响植物的生长 。 ( 5) 前言 ( 包括课题研究背景 、 目的 、 原理 、 意义 等) 、 材料与方法 、 、 结果 结论与讨论 、 参考文献等 。
2  巩固练习 2. 1   请设计一个实验 , 判断种子胚细胞和胚乳细胞

下操作 : 第一步 : 将玻璃瓶冲洗干净 , 装入约 800 mL 新 鲜干净的河水 ,再向瓶内放入小虾和绿藻 , 然后盖上 瓶盖 。 第二步 : 将石蜡放入烧杯中 ,用电炉升温使石蜡 熔化 ,再用毛笔粘取石蜡液把瓶盖口密封好 , 使之不 透气 。 第三步 : 培养观察 。 发现这样做的生态瓶中的小虾 , 生活不久就死 亡了 。 请回答 : ①小虾死亡的原因可能是   。 ②要想让生态瓶中的小虾和绿藻能够长期生存 下去 ,应该如何对实验步骤进行补充 ?   巩固练习参考答案 : 2. 1  ( 1) 活细胞的细胞膜具选择透过性 , 死细胞的 细胞膜具全透性 。 ( 2) 玉米种子 ; 刀片 ; 培养皿 ; 红墨水 ; 清水 ; 放 大镜 。 ( 3) ①选取 10 粒大小相同的饱满 、 粒大的玉米 种子放在盛有清水的培养皿中浸泡 ; ② 涨大后将玉 米种子用刀片从中线处切开 ,将其一半放入盛有红墨 水的培养皿中浸泡 ; ③ 一定时间后取出放入盛有清 水的培养皿中漂洗 ,直到漂洗掉浮色为止 ; ④ 用放大 镜观察切片后玉米种子剖面的着色情况 。 ( 4) ①如果胚和胚乳均为红色 ,则说明二者为死 细胞 ; ②如果 胚 和 胚 乳 均 为 无 色 , 则 说 明 二 者 为 活 细胞 ; ③如果胚为红色 ,胚乳为无色 ,则说明前者为死 细胞后者为活细胞 ; ④如果胚为无色 ,胚乳为红色 ,则说明前者为活 细胞后者为死细胞 ; 2. 2  ( 1) 在生态瓶中 ,小虾以绿藻为食 ,吸收绿藻光 合作用放出的氧气得以生存 ; 绿藻则利用自己和小 虾释放出的二氧化碳 、 自身的叶绿素 、 阳光进行光合 作用 ,合成有机物 , 小虾排出的粪便由细菌分解正好 是绿藻的肥料 。两者互相依存 。 ( 2) ① a. 生态瓶没有放在光照下 ; b. 生态瓶在 阳光下暴晒 。 ②第三步 : 将制作好的生态瓶放在窗台上 ; 注意 不能让生态瓶受到太阳光暴晒 , 以免水温过高 , 导致 小虾死亡 。

的死活 。 ( 1) 实验原理 : ( 2) 实验原料和器材 : ( 3) 实验步骤 :

  。   。         。  

( 4) 实验结果预测 :

    。 ( 5) 该实验最可能的结果和结论应是      。 2. 2   某生物教师在学生学习了 “生态系统” 这一节内 容后 ,要求学生利用下列所提供的材料 、 工具制作 “生 态瓶” 研究生物与环境之间相互依存关系的演示 , 实验 。 材料 : 1 000 mL 玻璃瓶 1 个 ,活小虾 4~5 只 ,池 塘中的绿藻 1 小团 。 工具 : 石蜡 、 、 烧杯 电炉和干净的毛笔 。 ( 1) 根据所提供的材料和工具写出该实验的实 验原理 。 ( 2) 某同学利用所提供的材料和工具 , 进行了如

— 44




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