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《全日制普通高级中学教学大纲》提出:要让学生“初步学会生物科学探究的一般方法,具有较强的生物学基本操作技能,收集和处理信息的能力、观察能力、实验能力、思维能力和解决实际问题的能力”。《高考生物考试大纲》对实验与探究能力也提出了明确要求:“理解实验目的、原理、方法和操作技能,并能进行综合运用”,“具备验证简单生物学事实的能力,并对实验现象和结果进行解释分析和处理”;“具有对一些生物学问题进行初步探究的能力”;“能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改”。为此,近年生物高考中对实验题的考查自然成了重中之重。
考法一:教材基本实验的综合考查。一般以选择、填空等形式,考查教材实验的基础知识,基本方法。(例:2010年四川高考第2题)
应对策略:指导学生独立完成考纲要求的所有教材实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤。
考法二:实验原理的考查。(例:2007年全国卷I第30题第11小题:据实验的背景写科学依据)
应对策略:明确实验原理的概念、设计原则、及表述内容,从而确定解决方法。
实验原理是实验设计的依据和思路,实验基本原理是设计性实验的基础,要研究实验,只有明确实验的原理,才能真正掌握实验的关键、操作的要点,进而进行实验的设计、改造和创新。
实验原理的设计原则:1.科学性:实验原理首先要遵循实验的科学性原则。实验中涉及到的实验设计依据必须是经前人证明的科学理论。如还原糖的鉴定,还原糖与斐林试剂产生砖红色的沉淀,淀粉的鉴定,淀粉遇碘变蓝,这都是科学理论。2.可行性:可行性主要是指从仪器选取、实验条件和操作等方面来看,实验是否符合实际情况,能否达到实验目的。3.安全性:实验方案的实施要安全可靠,不会对仪器、人身及周围环境造成危害,成功率高。4.简便性:实验便于操作、读数及数据处理。5.精确性:实验的误差应在允许的范围之内。若有多种可行的实验方案,应选择误差较小的方案。
实验原理的表述的内容:实验设计的整体思路,即通过……达到……的目的;还包括实验现象与结果出现的原因以及重要实验步骤设计的根据等。一般有两种题型:一种是知道实验的目的和材料写实验原理:1.自变量的作用的科学依据。2.操作自变量的原理。3.因变量获得的原量。另一种是做完了实验,根据实验的过程和步骤等写实验原理:
1.写出为什么这样操作?
2.写出为什么出现这样的现象。
考法三:实验步骤的设计与完善。(例:2008年四川高考第29题)
应对策略:在遵循实验设计五大原则(即,科学性原则、可行性原则、对照原则、单一变量原则、可重复性原则)的基础上,应用简洁科学的语言叙述,一般如下叙述:
1.分组标号
根据实验要求选择适宜的材料器具,选材应保持条件相同。将实验分为对照组和实验组,可分两组或若干组,并进行明确标记,如用甲、乙、丙或A、B、C或1、2、3,使人一目了然,便于实验的观察、统计、比较和叙述。常用语言模板如:选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,编号A、B、C等;取两支试管,分别编号甲、乙,各加入等量的某溶液;选择年龄、体重、性别、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号1、2、3等。
2.对照处理
根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理,除实验变量外,实验组和对照组的培养、饲养等条件要相同且适宜,即控制无关变量。要注意能体现“单一变量”的词语的准确使用,例如“等量”、“相同”、“适宜”等词语。
3.培养、观察、记录
找出具体的观察和记录对象,观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的,必须找出具体的检测方法,以显现实验结果,便于观察。
考法四:实验结果的统计、预测和结论的得出。(例:2009年全国卷132题)
应对策略:实验结果是实验过程中观察到的现象或收集到的数据,如实验对象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变化,因此实验结果应是对实验现象的直接陈述,是实验反应的客观存在。实验结论是在实验结果的基础上,根据已有知识进行合理迁移,通过对实验现象的分析、比较、抽象概括而得出的定性表述,是对以后实践活动具有指导作用的“规律性”认识。实验的假设是根据现有的科学理论、事实,对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案或解释。实验结果预测一般与假设相对应:若实验结果与预测一致,则得出与假设一致的结论,即假设成立,反之,假设不成立。探究性实验的结果和结论不唯一,需分情况讨论:若实验组和对照组实验结果无显著差异,实验结论为:实验变量对结果无影响;若实验组和对照组结果(或效果)有明显差异,则得出实验变量对结果有影响的实验结论。
考法五:实验的评价及改进。(2010四川高考30题。)
应对策略:
1.实验评价——“五看”评价法
一看对照:先看有无对照;若有对照则需看对照是否合理:实验变量设置是否合理;是否有标记;是否遵循了单一变量原则;是否排除了干扰因素。
二看步骤:步骤的顺序是否合理;步骤是否完整;具体操作有无违反生物学基本原理。
三看验证:实验结果的验证日标是否准确;验证方法是否得当。
四看材料:生物学材料选择是否得当;实验器材选择是否合理;药剂选择、使用、用量是否准确。五看条件:是否需要搅拌、加热等;实验所需的温度、光照等条件是否合理。
2.实验改进
实验改进是指在发现问题的基础—亡提出准确方案,常从以下方面进行改进:
(1)若没有设置对照实验,要根据实验目的、原理,确定应设置的对照实验类型,进行补充。
(2)若操作步驟颠倒,应根据已有生物学知识进行调换。
(3)若实验条件错误,要根据实验的可行性、安全性进行调整,同时注意语言叙述的严密性。
(4)若没有遵循单一变量原则,应先找出实验变量,保证除自变量外其他条件完全相同。尤其应注意实验过程中是否因添加试剂或进行某个操作而引起控制条件的不一致性。
(5)若观察指标错误,应仔细分析操作对象,做到所选观察指标能使结果准确表达出来。
考法一:教材基本实验的综合考查。一般以选择、填空等形式,考查教材实验的基础知识,基本方法。(例:2010年四川高考第2题)
应对策略:指导学生独立完成考纲要求的所有教材实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤。
考法二:实验原理的考查。(例:2007年全国卷I第30题第11小题:据实验的背景写科学依据)
应对策略:明确实验原理的概念、设计原则、及表述内容,从而确定解决方法。
实验原理是实验设计的依据和思路,实验基本原理是设计性实验的基础,要研究实验,只有明确实验的原理,才能真正掌握实验的关键、操作的要点,进而进行实验的设计、改造和创新。
实验原理的设计原则:1.科学性:实验原理首先要遵循实验的科学性原则。实验中涉及到的实验设计依据必须是经前人证明的科学理论。如还原糖的鉴定,还原糖与斐林试剂产生砖红色的沉淀,淀粉的鉴定,淀粉遇碘变蓝,这都是科学理论。2.可行性:可行性主要是指从仪器选取、实验条件和操作等方面来看,实验是否符合实际情况,能否达到实验目的。3.安全性:实验方案的实施要安全可靠,不会对仪器、人身及周围环境造成危害,成功率高。4.简便性:实验便于操作、读数及数据处理。5.精确性:实验的误差应在允许的范围之内。若有多种可行的实验方案,应选择误差较小的方案。
实验原理的表述的内容:实验设计的整体思路,即通过……达到……的目的;还包括实验现象与结果出现的原因以及重要实验步骤设计的根据等。一般有两种题型:一种是知道实验的目的和材料写实验原理:1.自变量的作用的科学依据。2.操作自变量的原理。3.因变量获得的原量。另一种是做完了实验,根据实验的过程和步骤等写实验原理:
1.写出为什么这样操作?
2.写出为什么出现这样的现象。
考法三:实验步骤的设计与完善。(例:2008年四川高考第29题)
应对策略:在遵循实验设计五大原则(即,科学性原则、可行性原则、对照原则、单一变量原则、可重复性原则)的基础上,应用简洁科学的语言叙述,一般如下叙述:
1.分组标号
根据实验要求选择适宜的材料器具,选材应保持条件相同。将实验分为对照组和实验组,可分两组或若干组,并进行明确标记,如用甲、乙、丙或A、B、C或1、2、3,使人一目了然,便于实验的观察、统计、比较和叙述。常用语言模板如:选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,编号A、B、C等;取两支试管,分别编号甲、乙,各加入等量的某溶液;选择年龄、体重、性别、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号1、2、3等。
2.对照处理
根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理,除实验变量外,实验组和对照组的培养、饲养等条件要相同且适宜,即控制无关变量。要注意能体现“单一变量”的词语的准确使用,例如“等量”、“相同”、“适宜”等词语。
3.培养、观察、记录
找出具体的观察和记录对象,观察、记录、统计、比较实验数据和现象。如果实验现象是隐蔽的,必须找出具体的检测方法,以显现实验结果,便于观察。
考法四:实验结果的统计、预测和结论的得出。(例:2009年全国卷132题)
应对策略:实验结果是实验过程中观察到的现象或收集到的数据,如实验对象呈现的特殊颜色、气味、形态、生理等方面的变化,因此实验结果应是对实验现象的直接陈述,是实验反应的客观存在。实验结论是在实验结果的基础上,根据已有知识进行合理迁移,通过对实验现象的分析、比较、抽象概括而得出的定性表述,是对以后实践活动具有指导作用的“规律性”认识。实验的假设是根据现有的科学理论、事实,对所研究的对象设想出的一种或几种可能性的答案或解释。实验结果预测一般与假设相对应:若实验结果与预测一致,则得出与假设一致的结论,即假设成立,反之,假设不成立。探究性实验的结果和结论不唯一,需分情况讨论:若实验组和对照组实验结果无显著差异,实验结论为:实验变量对结果无影响;若实验组和对照组结果(或效果)有明显差异,则得出实验变量对结果有影响的实验结论。
考法五:实验的评价及改进。(2010四川高考30题。)
应对策略:
1.实验评价——“五看”评价法
一看对照:先看有无对照;若有对照则需看对照是否合理:实验变量设置是否合理;是否有标记;是否遵循了单一变量原则;是否排除了干扰因素。
二看步骤:步骤的顺序是否合理;步骤是否完整;具体操作有无违反生物学基本原理。
三看验证:实验结果的验证日标是否准确;验证方法是否得当。
四看材料:生物学材料选择是否得当;实验器材选择是否合理;药剂选择、使用、用量是否准确。五看条件:是否需要搅拌、加热等;实验所需的温度、光照等条件是否合理。
2.实验改进
实验改进是指在发现问题的基础—亡提出准确方案,常从以下方面进行改进:
(1)若没有设置对照实验,要根据实验目的、原理,确定应设置的对照实验类型,进行补充。
(2)若操作步驟颠倒,应根据已有生物学知识进行调换。
(3)若实验条件错误,要根据实验的可行性、安全性进行调整,同时注意语言叙述的严密性。
(4)若没有遵循单一变量原则,应先找出实验变量,保证除自变量外其他条件完全相同。尤其应注意实验过程中是否因添加试剂或进行某个操作而引起控制条件的不一致性。
(5)若观察指标错误,应仔细分析操作对象,做到所选观察指标能使结果准确表达出来。