2019年高考生物二轮复习第四板块以学科素养为中心的实验探究第3课时破解实验大题审答各有绝技学案.doc
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1、第3课时破解实验大题,审答各有绝技实验题是高考生物试题中常考不衰的题型之一,在近年高考生物试题中所占分值较大,其在考查基础知识的同时,对考生的能力进行了全方位的考查,体现了考纲中“实验与探究能力”的4个基本要求。其中,分析与设计类实验题成为近年高考生物常考题型之一。试题背景常常来自科研实验,命题视角较高,考生解答时常常存在“看不懂题”“没有思路”,对实验原理的阐述、实验思路的表达、实验步骤的完善、实验方案的评价一筹莫展,从而得分率极低。为攻克这一难点,本书从“如何破题”和“如何答题”两方面给予重点指导,让考生入题快、答题准。(一)审题入题从4个方向寻找解题思路从实验程序寻找解题思路在寻找解题思
2、路时,实验程序能起到“定位导航”的作用,能避免答题时失去方向。但在实际解题过程中,实验程序却常常被忽视,主要原因是对探究性实验程序理论不太重视和在解题过程中急于求成,只专注于回答问题,不考虑答案的搜索范围。这样会导致不仅得不到分数,而且浪费宝贵的答题时间。典例1(2016全国卷)为了探究生长条件对植物光合作用的影响,某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组,置于人工气候室中,甲组模拟自然光照,乙组提供低光照,其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后,测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量),光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题
3、:(1)据图判断,光照强度低于a时,影响甲组植物光合作用的限制因子是_。(2)b光照强度下,要使甲组的光合作用强度升高,可以考虑的措施是提高_(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。(3)播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是_。解题观摩(3)小题的解答是难点,有的考生可能完全没有解题思路。实际上,解题思路来源于对实验程序的分析。一个探究性实验共有六个环节:提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析结果并得出结论、表达和交流。试题中“播种乙组植株产生的种子,得到的盆栽苗按
4、照甲组的条件培养T时间后,再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度,得到的曲线与甲组的相同”的阐述,显然属于“设计实验”后的“进行实验”。本小题所述实验对前一个探究实验中“乙组植株”进行了进一步研究。乙组植株与甲组植株有什么区别?区别是低光照条件下培养的乙组植株即使提供正常光照,光合作用强度也依然很低。显然,研究者发现了一个现象:低光照条件下培养的该品种植物即使恢复正常光照也无法恢复正常光合作用强度。进而推出这是一种变异现象。那么,这种变异是可遗传变异还是不遗传变异?如果是可遗传变异,那么乙组植株的后代应依然具有亲代的特点,对乙组植株的有性生殖后代进行与甲组条件相同的实验探究,即可判明。在基
5、于以上实验程序的分析后,解题思路便清晰了,实验结论应该落点于“低光照条件下培养的乙组植株的光合作用强度在正常光照下难以恢复正常是不遗传变异,只是由低光照培养条件引起的。”答案(1)光照强度(2)CO2浓度(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的,而非遗传物质的改变造成的实验题常常提供局部的实验信息,这个局部信息一定位于一个整体的探究性实验中,要基于“探究性实验程序”去分析实验信息,最终明确这个探究性实验提出的问题,因为一切探究性实验活动皆由提出的问题而来。从实验材料寻找解题思路探究性实验若考查一些操作细节,大多会提供较为详细的“材料清单”,有些材料清单直接列出,有些则在题干信
6、息中一笔带过。为什么试题要提供这些实验材料的信息呢?因为对于某一问题的探究实验,并非只有一个,但往往“殊途同归”,而试题的答案表述又不可能过于开放,否则会造成众多考生“殊途”太多而难以统一评判标准。这就意味着,通过分析实验材料获得命题线索,更容易找到解题思路。典例2在小鼠中, 有位于常染色体上的关于毛色的复等位基因:A控制黄色,a1控制灰色,a2控制黑色,A对a1、a2为显性,a1对a2为显性。基因型为AA的个体在胚胎期死亡,灰色小鼠为野生型。现有一只黄色雄鼠和多只其他各色的雌鼠,拟利用杂交方法检测出该黄色雄鼠的基因型,请完善实验设计思路和结果预测。(1)实验思路:_;观察_。(2)结果预测:
7、如果后代表现_,则该黄色雄鼠的基因型为Aa1。如果后代表现_,则该黄色雄鼠的基因型为Aa2。解题观摩实验设计题难度较大,遗传实验设计题更是难上加难。没有正确解题思路的同学会毫不犹豫地选择测交,偶尔会因巧合得到部分分值。实际上,遗传实验设计题的解题思路也可以从“实验材料”中寻找。本题中需要探究的问题是“该黄色雄鼠的基因型是什么?”首先需要思考的是为什么要对“黄色雄鼠”进行基因型鉴定?黄色鼠的基因型有几种?其次,在实验设计中,必须对“该黄色雄鼠”进行杂交实验,那么与该黄色雄鼠杂交的雌鼠是何种体色呢?这时,需要分析试题所给的实验材料。从“现有一只黄色雄鼠和多只其他各色的雌鼠”可知,雌鼠体色是除黄色以
8、外的其他颜色。那么,小鼠的体色除了黄色还有什么颜色,基因型都是什么呢?通过试题信息可知,小鼠体色有黄色、灰色和黑色,表现型和基因型的关系是黄色(Aa1、Aa2)、灰色(a1a1、a1a2)、黑色(a2a2)。由此可知,被检测黄色雄鼠的基因型有两种可能:Aa1、Aa2;可用于杂交实验的雌鼠有三种,体色和基因型分别是灰色(a1a1、a1a2)和黑色(a2a2)。由于被检测的黄色雄鼠基因型无法确定,故只能选用纯合黑色雌鼠与该黄色雄鼠杂交。由于灰色对黄色为隐性性状,故不能将实验设计为“让该黄色雄鼠与隐性个体进行测交”,而应准确表述为“让该黄色雄鼠与多只黑色雌鼠进行杂交”。分别写出黄色雄鼠基因型为Aa1
9、和Aa2时,与黑色雌鼠杂交的遗传图解,即可完成结果预测。答案(1)让该黄色雄鼠与多只黑色雌鼠进行杂交后代的毛色(2)黄色和灰色(或黄色灰色11)黄色和黑色(或黄色黑色11)实验与探究能力的考查,离不开具体的探究实验,探究实验必然有实验材料,尤其是遗传实验设计题,由于遗传实验材料存在表现型和基因型的不同,故遗传实验设计题的解答必然要从实验材料的分析开始,实验材料在解遗传实验设计题中的作用绝对不可小觑。实验材料、用具和试剂可分为三类:生物材料小鼠、绿色植物等。特殊试剂或用具斐林试剂、密闭容器、注射器等。一般用具和试剂烧杯、试管,蒸馏水等,题中没有特殊说明的用具、试剂,也就是实验室常用用具、试剂。从
10、实验目的寻找解题思路有些探究性实验题,命题者提供的信息非常少,但命题者一定会通过少量的信息,给考生提供一个重要的信息:实验目的。因为一个探究性实验,实验目的是其核心,找到这个核心,就能辐射出其他细节。因此,当考生面对一道试题毫无头绪时,就可以从确定实验目的开始。典例3某同学测得某品种小麦在温度为A,光照强度为a时的真正光合速率为Z(以密闭透光容器内气体体积变化量表示,不考虑无氧呼吸)。(1)为获得此数据,至少需要设计两组实验:甲组将小麦置于_条件下,测得呼吸速率为X。乙组将生长状况与甲组相同的小麦置于_条件下的密闭环境中,测得数值为Y。甲组和乙组密闭装置中可分别放置_、_(填“NaOH溶液”或
11、“NaHCO3溶液”)。(2)若该同学测得的Z为负值,则因变量是通过记录密闭容器内_测得的,且X一定为_(填“正值”“负值”或“0”),Y可能为_(填“正值”“负值”或“0”)。解题观摩从题干信息可知,该同学的实验目的是“测得某品种小麦在温度为A,光照强度为a时的真正光合速率”,若要达到实验目的,需要获得两个数据:温度为A时该品种小麦的呼吸速率,温度为A、光照强度为a时该品种小麦的净光合速率。由此,根据问题提示分析:(1)将甲组小麦置于温度为A、黑暗条件下,测得呼吸速率为X,将乙组小麦置于温度为A、光照强度为a条件下测得净光合速率为Y。通过测定密闭容器中气体体积变化量获得呼吸速率和净光合速率,
12、进而计算出该品种小麦的真正光合速率。在密闭容器中,若植物只进行有氧呼吸,则气体总体积不会发生改变,CO2的变化量难以通过气体体积变化获得,根据试题提示,可考虑在装置内放置吸收CO2的液体,如NaOH溶液,密闭容器内气体总量会减少,减少量即有氧呼吸消耗的O2量,也是CO2的释放量。同时,为了保证温度为A、光照强度为a条件下CO2的供应,以获得准确的净光合速率数值,可在装置中放置NaHCO3溶液。(2)由题干信息“以密闭透光容器内气体体积变化量表示”可知,该实验最终要以“O2或CO2的体积变化量”来表示真正光合速率,由于小麦进行光合作用过程中吸收CO2(或释放O2),若记录值Z为负值,说明在进行实
13、验记录时,将CO2的释放量(或O2的吸收量)定义为正值,又因细胞有氧呼吸过程中释放CO2(或吸收O2),因此X一定为正值;乙组中,由于小麦真正光合速率和呼吸速率大小未知,Y可能为正值、负值或0。答案(1)温度为A、黑暗温度为A、光照强度为aNaOH溶液NaHCO3溶液(2)CO2的释放量(或O2的吸收量)正值正值、负值或0在探究性实验中,实验目的是核心:问题的提出、假设的作出最终将由“有明确实验目的”的实验完成;设计实验思路、写出实验步骤是“有明确实验目的”的实验完成的保障;实验结果、实验结论、表达与交流则是“有明确实验目的”的实验操作后的全方位分析。因此,探究性实验题无论提供什么信息,都会“
14、透露”实验目的这个核心信息,考生无论面对何种实验试题,都要明确实验目的,当然,实验目的的明确,有时会从实验程序、实验材料、实验结果、实验结论入手。从答题流程寻找解题思路在解答难度较大的综合性实验题的时候,可以按照下面的思路进行:思路具体思考内容作用第一步明确实验目的不仅要找到或分析出实验目的,还要明确实验到底要解决什么问题,自变量和因变量是什么,哪些因素是无关变量等一个实验的所有操作都应围绕实验目的进行,一道实验题的所有分析和阐述都要围绕实验目的展开,所以,明确实验目的是答案“不跑偏”的保证第二步分析实验材料、用具和试剂要特别关注试题中给出的实验材料、用具和试剂,并将其分为三类:生物材料、一般
15、用具和试剂、特殊用具和试剂实验材料、试剂和用具既是设计实验的限制条件,也是设计实验的启示点,尤其是特殊用具或试剂,常常是解题的突破口第三步反复通读题目实验题的解答不必按部就班地从头到尾逐一填写答案,在没有解题思路的时候,可以反复阅读试题,包括题干和问题在内的所有信息由易到难地解决问题的同时,获得更多的解题信息,“天堑”问题也会变“通途”典例4研究发现,在有光、较高O2浓度等条件下,水稻叶肉细胞的叶绿体能吸收O2,O2能与C5结合,形成C3与C2(一种二碳化合物),C2在其他细胞器的参与下,经一系列反应,最终生成CO2,这一过程称为光呼吸。某同学利用下列实验材料与用具,设计实验,拟对水稻叶肉细胞
16、的光呼吸现象进行验证。请填写相关内容,完成实验设计。(1)实验材料与用具:新鲜水稻叶肉细胞、_、BTB溶液(即溴麝香草酚蓝溶液,BTB对光不敏感,当被测溶液为中性或偏碱时呈淡蓝色,被测溶液为弱酸性时呈淡黄色)、照明灯、氧气瓶等。(2)实验步骤:将_放入培养液中,提供_等条件。往培养液中滴加_,观察_并记录。用_等装置持续往培养液中通入氧气。一段时间后,_。(3)实验结果及结论:_。(4)本实验设计需要对照实验,应该增加的是_。解题观摩第一步:明确实验目的。该实验的目的是“对水稻叶肉细胞的光呼吸现象进行验证”,由题干信息可知光呼吸的含义。由此可知,该实验的自变量为O2浓度(包括较高O2浓度,适宜
17、O2浓度);除O2浓度外,其他所有能影响水稻叶肉细胞光合作用的因素都是无关变量,如光照、温度等。光呼吸现象是否发生为该实验的因变量,具体测量的指标是CO2的产生与否,判断是否有CO2产生的依据是BTB溶液的颜色是否从淡蓝色变为淡黄色。第二步:分析实验材料、用具和试剂。对给出的实验材料、用具和试剂进行分类:实验材料新鲜水稻叶肉细胞;特殊实验用具和试剂BTB溶液、照明灯、氧气瓶;一般实验用具没有特殊说明,即实验室常用用具、试剂。第三步:反复通读题目。从实验步骤中的“将_放入培养液中”的信息可知,实验材料与用具中需要补充“培养液”;且从题中所给的光呼吸的过程及BTB溶液的显色条件等新信息中,可判断所
18、需补充的“培养液”初始状态下应该呈中性或偏碱性。用“取材、处理、(培养)观察与记录”的实验操作步骤分析本题的实验操作,经过反复阅读,可完成需补充的步骤。具体说明如表所示:操作步骤操作环节答案突破点将_放入培养液中,提供_等条件取材和处理适量新鲜水稻叶肉细胞对实验材料的分析适宜的光照对实验无关变量的分析往培养液中滴加_,观察_并记录处理;观察与记录适量的BTB溶液;培养液的颜色呈淡蓝色对实验材料的分析用_等装置持续往培养液中通入氧气处理氧气瓶对特殊实验材料的分析一段时间后,_(培养)观察与记录观察培养液颜色的变化情况,并记录对实验目的中因变量的分析;对特殊实验材料的分析答案(1)呈中性或偏碱性的
19、培养液(2)适量新鲜水稻叶肉细胞适宜的光照适量的BTB溶液培养液的颜色(呈淡蓝色)氧气瓶观察培养液颜色的变化情况,并记录(3)培养液颜色由淡蓝色变为淡黄色,表明在适宜光照、较高O2浓度条件下,新鲜水稻叶肉细胞中存在光呼吸现象(4)O2浓度适宜的对照组(二)规范答题从3个角度提高文字表述的准确性怎样完整写出实验思路与实验步骤实验思路与实验步骤是进行实验前必须确定的内容。实验思路是“粗线条”的思考过程,实验步骤是“细节化”的操作流程,二者都能很好地反映出考生的实验与探究能力。在探究性实验中,实验思路和实验步骤具有高度的统一性;在试题解答中,二者具有高度的相似性。因此,这里将实验思路和实验步骤作为一
20、个角度进行说明,更有利于考生掌握答题技巧。典例1现有一种细菌M,能够合成某种酶,并能分泌到细胞外。为了研究其培养时间与细胞数、细胞外酶浓度及总酶浓度的关系,请根据以下提供的实验材料写出实验思路,并预测实验结果。实验材料:若干个培养瓶、培养液、细菌M。(要求与说明:实验仅设一组;实验仪器、试剂、用具及操作不作具体要求;实验条件适宜)请回答问题。(1)实验思路:_。(2)预测实验结果(设计一个坐标系,并绘制预测的细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化曲线)。(3)测定总酶浓度时,应对细胞做_处理。解题观摩由试题信息可知,该实验的目的是探究细菌M培养时间与细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的变化关系,其中
21、自变量为“培养时间”,因变量为“细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度”,无关变量为培养条件等。结合实验操作中“取材(共性处理)、处理(变量处理)、(培养)观察与记录(实验结果处理)”的环节,可写出实验的大致思路:取细菌M,置于培养瓶中,每隔一段时间,进行细胞数、细胞外酶浓度和总酶浓度的测定并记录。但由于试题在实验思路中给出了“”的提示,说明命题者要求应按照实验操作的顺序进行实验思路的描述,还应该按照该提示对实验思路尽可能地详细描述,尤其是无关变量的描述。如要取等量细菌接种,各个培养瓶中需要含有相同成分的等量的培养液,培养温度要相同且适宜等。答案(1)取细菌M,稀释后,分别等量接种于若干个含等量相同培
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