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毕业半年拿到省论文第一,毕业一年拿到省讲课比赛第一,毕业一年半开始参与课题,毕业两年获得全国论文第一,毕业两年半建立人教网专辑,毕业三年跳槽,顺便带着学生获得省第一和全国三等奖,同时获得奥赛优秀教练称号。毕业四年获得湖南省青年教师综合素质大赛一等奖,省级讲课比赛一等奖。毕业五年带着学生拿到三个奥赛全国奖,中南六省讲课比赛一等奖,。现在是长沙市专家库成员。

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【转载】实验设计题备考指南  

2012-09-08 23:18:40|  分类: 高考 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自sdzhangyj《实验设计题备考指南》
    近年来的生物学高考,越来越侧重于实验设计类型题的考查。实验设计题侧重考查学生的操作动手能力、逻辑思维能力和创新想象能力等多方面的综合能力,以及进行科学实验的思想和方法,能较好地体现当前教学改革特别是考试改革的要求,是一类很好的题型。生物实验设计类型题在2004全国理综卷二、北京卷及天津卷约占25%的比例。本文着重以一道例题来探讨一下如何备考生物实验设计类型题。
    例:科学家发现植物进行光合作用时,叶片中只有维管束细胞内出现淀粉粒,叶肉细胞中没有淀粉粒;C3植物的情况正好相反。为了验证“C4植物进行光合作用时,叶片中只有维管束细胞内产生淀粉粒,C3植物进行光合作用时,叶片中只有叶肉细胞内产生淀粉粒”,请你设计实验步骤,预测实验结果并写出实验结论。
   ⑴实验材料:
   ⑵实验用具:
   ⑶实验步骤:
   ⑷实验结果的预测和结论:
   这是一道完整的实验设计题,能力要求高,难度大,考生往往感觉无从下手。历年高考中,这样完整的实验设计题考查的并不多,往往考查其中两三项内容。但我们还是广撒网,捕大鱼,做好各个方面的应试准备。所以,就此题来探讨一下“材料选择、实验用具选用、实验方案设计、结果预测”四个的方面应对策略。
   一、应对“材料选择”题
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料,是保证实验达到预期结果的关键因素之一。我们要善于对经典实验、教材实验、实习及课后习题所涉及的实验材料进行分类总结归纳,为什么要这么做呢?因为从历年高考题来看,实验材料没有突破这个范围。总结的内容中应该包括实验的名称或目的,属于哪个章节哪个知识点?应用了什么原理?用了哪种实验材料?进行这个实验对实验材料有没有什么特殊要求?用这个实验材料有哪些优点?如果复习时能多进行这样的分类思考,那考试中就能应对自如,审题时就能进行必要的知识联系与迁移。本实验我们可根据所学知识确定所用实验材料为:C3植物和C4植物,可选择教材中出现过的天竺葵和玉米或者其它取材方便的C3植物和C4植物。
如果没有完成实验步骤设计,我们对“实验用具”的选用往往很难把握,所以我们在解题时,最好先分析具体实验步骤设计(也称为实验方案设计),再根据具体操作步骤配备所需用具,这样的解题顺序更合理些。
   二、应对“实验方案设计”题
首先,认真审题,明确实验目的。审题时不妨使用语文分析法,迅速抓住主干,读懂题意。尤其要注意“关键词”。如本题中的“验证”、“光合作用”、“叶片”、“C4”、“维管束细胞”、“C3”、“叶肉细胞”、“淀粉粒”皆为题眼。还要注意一些副词,如本题中的“只有”。通过审题明确考查知识点,才能在记忆库中找出相关的网络框架,并能构建起相应的知识链接。本实验的目的是验证C4植物、C3植物进行光合作用时,叶片中产生淀粉粒细胞分别是维管束细胞、叶肉细胞。
其次,找准自变量,设置实验组。所谓自变量,可以把它理解为几个实验组当中唯一不同的条件,迅速抓住自变量,有利于实验方案设计的顺利。本实验中,唯一不同的量应该为C3和C4植物,互为对照,可分为两组进行实验。
  然后,确定因变量,顺藤摘瓜。因变量是实验中随着自变量的改变而随之改变的实验量,这个量是实验中要观察的现象或结果或要记录的实验数据。自变量与因变量之间存在着必然的因果关系。找准了自变量与因变量,就可以顺着自变量这根藤去摘因变量那个瓜了。本实验中,C3和C4植物为自变量,因变量则为有无“淀粉粒”的产生。C3和C4植物如果有淀粉粒产生,就必须进行光作用;而要判断有无淀粉粒的产生,就需用碘液鉴别;因为是颜色反应,就要考虑脱色处理;因为要观察维管束鞘细胞和叶肉细胞,所以需要用镜检。经过这样有机的连接,实验方案的框架结构就明了清晰了。
  之后,精雕细琢,科学严谨。大的框架具备了,但进行实验还需要控制哪些无关变量,还需要排除哪些无关变量,无关变量如果不同,一定会干扰我们对实验数据的解读。所以,必须确保其它的无关变量相同并且控制在适宜水平。本实验中要保证两株植物生长状态相似,并且要在相同的环境中光照相同的时间等。实验前,为了排除未知的淀粉粒的影响,最好先饥饿处理。
  为了使实验步骤更加完善和科学,在这时可以列表格简要写出实验的大致过程,这样,既可避免实验步骤的遗漏,又可对实验步骤的先后顺序进行审查,以保证实验过程的科学性和实验结果的可靠性。
最后,简炼准确地表述实验步骤。语言表述中必须体现出实验设计单因子变量原则、对照原则、等量原则和科学性原则,因为这些原则是设计实验的基本原则。语言表述还要运用生物学术语来答题,并且要条理清晰,尽量用“首先”、“其次”或者“第一步”、“第二步”这样表示先后顺序的词语,还要做到言简意赅。
  根据以上的设计思路,本实验最后的设计步骤可以表述为:
  ①将该植物在黑暗处饥饿处理一段时间(36h);②将其放在光照下进行光合作用一段时间(12h);③剪取该植株叶片置于酒精中水浴加热脱色;④用刀片将叶片横切成薄的切片;⑤用碘液试剂处理并在显微镜下观察被染色的部位。
  三、应对“实验用具选用”题
首先要熟悉基本实验所需器材,如镜检要用载玻片、盖玻片、显微镜等;切片要用刀片、毛笔、培养皿、清水、滴管、吸水纸、镊子等;脱色处理要用到酒精灯、大烧杯、三角架、火柴、石棉网、酒精等;淀粉鉴别要用到碘液;研磨要用到研钵、石杵、SiO2等;过滤要用玻璃棒、尼龙纱布、试管、小烧杯等;压片要用镊子、载玻片等。其次是解题时,进行必要的知识迁移及知识点间的重组。如上面的例题中,就可将镜检、切片、脱色、淀粉鉴定所需的实验用具进行组合,就是标准答案了。
  四、应对“实验预测”题
“实验预测”题包括“实验结果的预测和结论”两个方面,分为两类,一类是验证性的,此类实验结果预测和结论都是唯一的,且结论应与实验目的相符。本实验的结果预测和结论是:玉米叶片(C4植物)只有维管束细胞呈现蓝色,说明玉米叶片(C4植物)进行光合作用时,叶片中只有维管束细胞内产生淀粉粒;天竺葵叶片(C3植物)只有叶肉细胞呈现蓝色,说明天竺葵叶片(C3植物)进行光合作用时,叶片中只有叶肉细胞内产生淀粉粒。
  另一类是探究性的,如果问“探究光合作用产生淀粉的部位”则属于预测题,比验证性的实验有难度。解答实验结果预测题时,要体现出对照原则,尽量使用“和XX相比”的语言,一般从实验组比对照组结果强,实验组与对照组结果相同,实验组比对照组结果弱三个角度来考虑。因为本题互为对照,所以回答时只需答出两个实验组如何就可以了。
  解答实验结论题时要进行讨论,要遵循结果预测去答题,语言表述上要用“如果…则(那么)说明…”的假设句式,体现严谨的逻辑思维。即:如果只有维管束细胞呈现蓝色,则叶片产生淀粉的部位是维管束细胞;如果只有叶肉细胞呈现蓝色,则叶片产生淀粉的部位是叶肉细胞;如果叶肉细胞和维管束鞘细胞都呈现蓝色,则表明两种细胞都能产生淀粉。
  举一反三,从以上一具体实验操作的解题思路,我们可以发现知识系统化是解题的前提,逻辑思维使解题过程清晰明朗,并收到事半功倍的效果。当然,我们在备考实验设计的同时,更不能忽略了基础知识和基本技能,教材中一些重要的概念、原理以及重要的知识结论都必须记牢并不断归纳总结形成知识的网络结构,任何知识只有结构化才有意义,才能在需要的时候方便地提取出来。
             
注:本文为发于2005年9月《课堂内外高考金刊》上的原稿
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