验证性和探究性生物实验题的解题策略[1]

验证性和探究性生物实验题的解题策略
阳新高中刘汉华
【教学目标】掌握高中生物验证性和探究性实验题的一般解题策略。

【目标重点】实验设计过程中常见错误及矫正方法。

【教学过程】
引入:
例1：微量元素在生物体内含量很少，却是维持正常生命活动不可缺少的，如油菜缺硼会出现花而不实的现象，植物缺Fe会表现缺绿症状等。

请根据提供的器材设计实验证明硼元素能促进花粉的萌发和花粉管的伸长。

实验器材：新鲜葱兰花、恒温箱、葡萄糖溶液、硼酸溶液、稀盐酸、蒸馏水、滴管、镊子、载玻片、显微镜等。

1、明确目的——做什么
审题时抓关键句：“验证……”，“探究……”，“证明是……还是……”，如本题就是验证“硼元素……”如①（指生物实验设计典型课题题号，下同）②“探究温度……”、“证明生长素……”。

2、弄清原理——为什么这样做
析题：为保证实验的正常进行，如何利用材料，满足实验条件，如何才能观察到因变量的指标（即实验现象），如何排除其他因素的干扰，而得出正确的结论。

如本题花粉萌发需营养、适宜温度等条件，必须在显微镜下才能观察到实验现象，而“酸”的影响要排除。

3、设计实验——怎么做
解题：三步曲：分组、对照、观察。

（1）定性实验中，常根据自变量的有“有、无”分两组，有时“含自变量”的因素还有其它因素，还要增设对照组以排除干扰，如本题“硼酸”中只有“硼”是自变量，而“酸”的影响要排除。

本题分三组。

而定量实验中，如研究溶液的浓度、PH大小、温度高低对某些生物学事实的影响则要分3-5个组。

根据分析，需几个组就将实验材料平均分成几个组。

（2）设置对照：实验组与对照组中，“自变量”不同，如本题实验组+硼酸，对照组+等量蒸镏水，其它对实验有影响但不是我们研究目的的变量，即无关变量必须相同适宜。

相同可用“等量”等词表述或用“几ml”等具体数据表述。

如①除pH不同外，无关变量包括温度、酶量、淀粉液量、反应时间、加入I2液量等都要相同且适宜。

（等量原则）
特别是对活体生物材料，“适宜”尤其要注意。

是错误多发点，如③④⑤几个实验中，必须满足微生物或细胞生长增殖的适宜培养基，植物、动物正常生长发育所需的培养或饲养条件。

（科学原则）如本题花粉萌发需营养（适宜浓度的葡萄糖溶液）、温度（恒温箱）等条件。

（3）观察实验现象：弄清因变量的观察指标是什么，对实验过程的设计及预测实验结果很重要。

有的观察指标很明显，肉眼可见，如动、植物的生长状况，而有的需通过显微镜才可观察到，这种情况必须制作临时装片或有的实验直接在载玻片上完成，如质壁分离与复原，本题花粉的培养等，因此本设计过程中各组的花粉培养是在载玻片上完成，然后再用显微镜观察结果的。

4、结果与结论——怎么样
验证性的结果在“预料之中”，是唯一的，注意结论与题目吻合；而探究性的实验结果难料，要预测多种可能性，一般有正、负、无相关几种情况。

用“如果……（现象），则说明……（结论）”的句式罗列出来。

而定量实验的结果更复杂些，如浓度从0→低→中→高对××的影响，可能有
①无影响②递减③递增④先增后减⑤先减后增
对应曲线为：
本题：预料之中的结果应是：加硼酸的实验组花粉萌发率高，花粉管最长，而结论则是题目要验证的那句话。

若改为探究型，以上的设计过程不变，只是预测多种可能，若各组相同→无影响；若实验组花粉萌发率低，花粉管最短→抑制作用；若实验组花粉萌发率高，花粉管最长→促进作用。

参考答案：实验步骤：
1、配制三种花粉培养基：
a.葡萄糖溶液+硼酸
b.葡萄糖溶液+盐酸
c.葡萄糖溶液+蒸馏水(各组等量)
2、取三块载玻片，编号A、B、C，分别对应滴一滴a、b、c培养液，并将花粉洒落在上述三块载玻片的培养液上，均置25℃恒温箱中培养。

3、一段时间（2h）后，镜检比较花粉管的长度。

结果及结论：略。

例2：1982年，澳大利亚学者巴里·马歇尔和罗宾·活伦发现了幽门螺杆菌，并证明该细菌感染胃部会导致胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡的发生。

这一成果改变了世人对胃病的认识，大幅度地提高了胃溃疡等患者获得彻底治愈的机会，为改善人类生活质量作出贡献，并最终获得2005年诺贝尔生理学或医学奖。

“藏”在胃部的幽门螺杆菌，会导致胃炎、胃溃疡和十二指肠溃疡，是由于该细菌直接从胃壁细胞内获取营养物质，而使胃壁细胞死亡，导致溃烂，还是细菌在生活过程中，分泌毒素导致胃壁细胞溃烂。

有人设计了下列实验步骤，请回答相关问题：
实验探究：
实验器材：细菌培养基、HCl、NaOH、动物细胞培养液、胚胎细胞、培养皿若干、无菌水、恒温箱等。

实验步骤：（如图）
（1）结合上述实验过程，拟定该实验具体的研究课题：___________。

（2）实验中用细菌过滤器的目的是_____________________________。

（3）对提取液1、2为何还要调节pH后才加入动物细胞培养液中？
______________________________________________________________
（4）该实验丙、丁两组中，属于对照组的是_____________________。

（5）设计表格记录实验可能的结果及结论。

解析：先应进行预处理：细菌培养，再提取其产物，是为了获得自变量，同时也是排除菌体本身对实验的干扰。

又如④先对植物进行饥饿处理，也是排除叶片中原来就含有的淀粉对实验结果的干扰。

结果的预测：从题目可知，不应当有促进的作用。

则应从抑制和不抑制细胞的生长两个方面加以及预测。

参考答案：①探究幽门螺杆菌产生的毒素对细胞生长的影响。

②除去幽门螺杆菌，避免其对实验的干扰。

③防强酸对正常细胞造成的影响。

④丁。

⑤见下表：
【课后训练】
研究表明，细胞分裂素可以延缓叶片的衰老。

生物学兴趣小组的同学想通过实验检验生长素是否也具有延缓叶片衰老的作用。

请你利用离体的叶片设计一个实验来探究这个问题。

（1）实验目的：探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。

（2）实验原理：离体的叶子会逐渐衰老，叶片变黄，使用一定浓度的细胞分裂素处理之后，可以显著地延长保绿时间，推迟离体叶片衰老。

（3）材料用具：足够数量的植物离体叶片、一定浓度的细胞分裂素和生长素、所需的相关器材和用具。

（4）实验步骤（写出实验的思路即可）：
______________________________________________________________
（5）结果预测和结论：
①____________________________________________________________
②____________________________________________________________
③____________________________________________________________
④____________________________________________________________
⑤____________________________________________________________
参考答案：（4）①把植物的离体叶片随机均分成A、B、C三组。

②分别用适宜浓度的细胞分裂素和适宜浓度的生长素处理A、B两组叶片，C组不作任何处理。

③观察并记录叶片的保绿时间。

（5）①B组叶片比C组叶片的保绿时间更短，说明生长素具有加速叶片衰老的作用。

②B组叶片与C组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素对叶片的衰老无影响。

③B组叶片的保绿时间在A 组与C组之间，说明生长素具有延缓叶片衰老的作用，但是没有细胞分裂素作用明显。

④B组叶片与A组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素也具有延缓叶片衰老的作用。

⑤B组叶片比A组叶片的保绿时间更长，说明生素比细胞分裂素更具有延缓叶片衰老的作用。

方法：2个对照组
【生物实验设计典型课题】
①探究温度（或pH）对酶活性的影响。

②证明生长素在向光和背光侧分布不均是由于单侧光破坏了向光侧的生长素，还是生长素从向
光侧向背光侧发生了运输？
③探索细菌的代谢产物（如毒素）对动、植物细胞或其他微生物的影响。

④证明植物的光合作用需光照（或CO2）。

⑤探讨动物激素对动物生长发育的影响或植物激素对植物生长发育的影响。

⑥O2浓度对植物根吸收矿质元素（水、无氧呼吸、有氧呼吸）的影响。