高考生物实验题的设计思路，本文主要内容关键词为：思路论文,生物论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
从近几年高考题型变化来看，借助实验方法创设新情境，考查同学们的实验思维能力的实验题成为命题趋向，其中设计型实验是一个热点。实验设计包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。主要考查同学们是否理解实验原理、是否学会分析实验结果，是否具有灵活运用实验知识的能力和是否具有在不同情境下迁移知识的能力。面对高考实验题，同学们觉得最棘手的是全程实验设计。这种题型题干中只提供材料信息、药品、用具、实验原理，要求考生依据所给定的条件设计实验思路，写出实验步骤，验证或预测实验结果。这类实验不是教材实验的简单再现，它来源于教材又有别于教材，体现了“源于教材，高于教材”的命题思路。
对这类实验题的解题一般应从以下几个方面入手：(1)了解题目要求；(2)明确实验目的；(3)分析实验原理；(4)确定实验思路；(5)设计实验步骤；(6)预测和分析结果。生物的生命活动往往是错综复杂的，影响生命活动诸多变化的因素常常也很多。为了弄清楚生命活动变化的原因和规律，当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。这是一种在研究问题时常用的科学实验方法，其中对照实验最为典型。在对这类实验题提出设计思路时，最为关键的是抓住3个变量，即自变量、无关变量、因变量。如验证“CO[，2]是光合作用合成有机物的必需原料”，首先应该明确该实验的条件即CO[，2]是光合作用的必需原料，结果是光合作用合成有机物。影响结果的自变量应该是CO[，2]的有、无两种情况，那么对照实验就应该设计为无CO[，2]的空白对照。影响实验结果的无关变量有温度、pH、实验用植物的生长状况、饥饿处理的环境、吸收CO[，2]的氢氧化钠的量及浓度等因素，这些无关变量中的任何一种因素的不恰当处理都会影响实验结果的准确性和真实性。因此实验中必须严格控制无关变量，做到平衡和消除无关变量对实验结果的影响。在具体设计过程中，自变量怎么操纵？无关变量怎么控制？因变量怎么检测(这里因变量是指光合作用的产物)？能够正确把握住3个变量，所设计的实验就不会违背科学性原则、对照原则和单因子变量原则。
例1 蝌蚪在发育过程中，前后肢的伸出，头部形态的改变，鳃和尾部的消失，体形的变化等，都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验，验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
实验材料与用具：15只同时孵化的同种蝌蚪(体长约为15mm)，3个相同的玻璃缸，培养皿，小网，坐标纸(1mm×1mm)，饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。
思维启发 本题目要求考生设计实验步骤和预测实验结果。实验原理是甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育，甲状腺抑制剂能抑制蝌蚪的生长发育，使蝌蚪的生长发育延迟。清水不影响蝌蚪的正常生长发育。
实验思路 在设计对照实验时，自变量是甲状腺激素和甲状腺抑制剂。无关变量是同种蝌蚪15只(每组5条)，适宜的相同水质、饲料、温度等，投药的天数。每天的药量均相同，白天的观察时间、次数均一致。因变量是蝌蚪的体长、前肢、后肢和尾的变化情况。
实验步骤 (1)将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号；
(2)将15只同时孵化的同种蝌蚪(体长约为15mm)随机分为3组(每组5条)，分别放入3个玻璃缸中，在适宜的相同水质、饲料、温度等条件下饲养；
(3)1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg，2号缸中加入甲状腺抑制剂5mg，3号缸中不加任何药物；
(4)向1号和2号玻璃缸中连续投药7d，每天一次，药量相同；
(5)实验期间，每天按时观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出，放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上，观察并测量蝌蚪的体长。观察前肢、后肢和尾的变化，并记录。
预测实验结果 1号玻璃缸中的蝌蚪前后肢、头部形态发生改变，尾部和体形变化较快；2号玻璃缸中的蝌蚪身体部位无明显变化；3号玻璃缸中的蝌蚪变化情况介于1号玻璃缸和与2号玻璃缸中的蝌蚪之间。
实验结论 甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
例2 (2007年高考北京卷)疫苗对预防传染病具有重要意义。为研制抗某种病毒的灭活病毒疫苗，研究人员设计实验方案如下：
(1)制备疫苗
将纯化的某种病毒在特定的______中培养、增殖。收获病毒后用灭活剂杀死，但要确保灭活病毒的______不被破坏且能被免疫细胞识别。这样得到的灭活病毒即为本实验所用的疫苗。
(2)用实验动物检测疫苗刺激机体产生抗体的能力
①实验原理：通过接种疫苗，灭活病毒进入实验动物体内可刺激B细胞，使之增殖、分化形成效应B细胞并产生相应的______；当______病毒再次入侵时，机体能产生更强的特异性免疫反应，包括______。
②实验过程：将健康的实验动物分成对照组和多个实验组，每组若干只动物。对照组的处理：接种不含疫苗的接种物，一段时间后再______。实验组的处理：接种______，一段时间后再接种病毒。
为确定该疫苗的有效浓度，不同实验组动物需接种______-的疫苗。
③分析实验结果：统计实验组和对照组动物的发病率、存活率。若该疫苗可以刺激机体产生足够的抗体，则实验组比对照组发病率______、存活率______。
思维启发 (1)病毒不具有细胞结构，不能独立生活，只有寄生在活细胞内才能进行增殖。因此，制备疫苗时，应使用特定的活细胞来培养病毒。病毒作为抗原，具有特异性，不同的病毒具有不同的抗原决定簇，若要保证灭活的病毒能被免疫系统识别，必须要确保其抗原决定簇(衣壳)不被破坏。
(2)①在体液免疫中，当特定的病毒刺激B细胞后，B细胞增殖分化形成的效应B细胞能产生特定的抗体，此抗体能与特定的病毒发生特异性结合。由于病毒是胞内寄生的生物，当机体被病毒侵染时，往往是先通过体液免疫的作用来阻止病毒通过血液循环而播散，再通过细胞免疫的作用来予以彻底消灭。因此，当同种病毒再次入侵时，机体能产生更强的特异性免疫反应，这种特异性免疫既包括细胞免疫，又包括体液免疫。②对照组与实验组的处理应遵循单一变量的原则，两组唯一的区别应为是否接种疫苗。故对照组应接种不含疫苗的接种物，一段时间后再接种病毒；实验组应接种含疫苗的接种物，一段时间后再接种病毒。第三问的题干中已经提示，“为确定该疫苗的有效浓度”，因此，不同实验组动物需接种不同浓度的疫苗。
答案 (1)活细胞 抗原决定簇
(2)①抗体 同种 细胞免疫和体液免疫②接种病毒 疫苗(含疫苗的接种物)不同浓度③低 高
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