【正文】 高一生物探究性實(shí)驗(yàn)專題一、背景敘述高中生物實(shí)驗(yàn)分兩種類型，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)，由于后者更能體現(xiàn)探究能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)和方法分析和解決實(shí)際問題能力；更能體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)，每次考試都有相當(dāng)比重。由于探究實(shí)驗(yàn)知識(shí)教材中并沒有系統(tǒng)的整理，使同學(xué)們?cè)谧鲞@方面題時(shí)感到無所是從。為解決這一問題，現(xiàn)將有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本理論、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路方法和常見的類型作一介紹，以期增加理論知識(shí)，提高分析問題和解決問題的能力之目的。 二、高一生物必修一分子與細(xì)胞中所涉及的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞實(shí)驗(yàn)2檢測(cè)生物組織中的還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)實(shí)驗(yàn)3觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布實(shí)驗(yàn)4體驗(yàn)制備細(xì)胞膜的方法實(shí)驗(yàn)5用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實(shí)驗(yàn)6比較過氧化氫在不同條件下的分解實(shí)驗(yàn)7綠葉中色素的提取和分離實(shí)驗(yàn)8細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系探究1植物細(xì)胞的吸水和失水探究2影響酶活性的條件探究3探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式探究4環(huán)境因素對(duì)光合作用強(qiáng)度的影響三、探究實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容探究性實(shí)驗(yàn)一般包括：提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀察并記錄結(jié)果（有時(shí)需收集數(shù)據(jù)）、分析結(jié)果得出結(jié)論和表達(dá)和交流六個(gè)基本內(nèi)容。（一）提出問題人們對(duì)事物作縝密觀察以后，常常由于好奇心或想作進(jìn)一步的了解而提出問題，雖然任何人都能提出問題，但只有意義的問題才值得探討，問題即為實(shí)驗(yàn)的題目，是實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的具體目標(biāo)，例如“探究植物細(xì)胞在什么條件下吸水和失水”“探究影響酶活性的條件”“酵母菌在有氧還是無氧條件下產(chǎn)生酒精”“光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響”（二）作出假設(shè)根據(jù)已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)提出的問題作出嘗試性的回答，也就是作出假設(shè)。假設(shè)一般分為兩個(gè)步驟：第一步，提出假設(shè)；第二步，做出預(yù)期(推斷)。一個(gè)問題常有多個(gè)可能的答案，但通常只有一個(gè)是正確的。因此，假設(shè)是對(duì)還是錯(cuò)，還需要加以驗(yàn)證，即依據(jù)假設(shè)或預(yù)期，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)A、 實(shí)驗(yàn)原則：?jiǎn)我蛔兞吭瓌t實(shí)驗(yàn)過程中可以變化的因素稱為變量。按性質(zhì)不同，通?？煞譃槿悾鹤宰兞?、因變量和無關(guān)變量自變量，指實(shí)驗(yàn)中人為改變的變量。因變量，指實(shí)驗(yàn)中隨著自變量的變化而引起的變化和結(jié)果。通常，自變量是原因，因變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“溫度對(duì)酶活性”的實(shí)驗(yàn)中，所給定的低溫(冰塊)、適溫(37℃)、高溫(沸水浴)就是實(shí)驗(yàn)變量。而由于低溫、適溫、高溫條件變化，唾液淀粉酶水解淀粉的活性也隨之變化，這就是反應(yīng)變量，該實(shí)驗(yàn)即在于獲得和解釋溫度變化(實(shí)驗(yàn)變量)與酶的活性(反應(yīng)變量)的因果關(guān)系。無關(guān)變量指實(shí)驗(yàn)中除自變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。顯然，無關(guān)變量會(huì)對(duì)反應(yīng)變量有干擾作用，例如，上述實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量(低溫、適溫、高溫)以外，PH、試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，實(shí)驗(yàn)操作程度，溫度處理的時(shí)間長(zhǎng)短等等，都屬于無關(guān)變量，要求對(duì)低溫、適溫、高溫3組實(shí)驗(yàn)是等同、均衡、穩(wěn)定的；如果無關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)因素或條件，對(duì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會(huì)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中產(chǎn)生干擾，造成誤差。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量，以減少誤差。對(duì)照性原則通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照對(duì)比。既可排除無關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)總分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組，是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組：對(duì)照組，也稱控制組。按對(duì)照的內(nèi)容和形式上的不同，通常有以下對(duì)照類型：（1）空白對(duì)照 指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進(jìn)行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實(shí)驗(yàn)組，乙為對(duì)照組，且乙為典型的空白對(duì)照。空白對(duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說服力。（2）自身對(duì)照 指實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就是典型的自身對(duì)照。細(xì)胞外液為蔗糖溶液則液泡變小，細(xì)胞外液為清水則液泡增大，自身對(duì)照，方法簡(jiǎn)便，關(guān)鍵是要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，實(shí)驗(yàn)處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的對(duì)象變化則為實(shí)驗(yàn)組。（3）條件對(duì)照 指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。例如，“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)，采用等組實(shí)驗(yàn)法，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是： 甲組：飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組)； 乙組：飼喂甲狀腺抑制劑(條件對(duì)照組)； 丙組：不飼喂藥劑(空白對(duì)照組)； 顯然，乙組為條件對(duì)照。丙組為空白對(duì)照，通過比較、對(duì)照、更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量——甲狀腺激素能促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。（4）相互對(duì)照 指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比對(duì)照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都是運(yùn)用對(duì)照，如“PH值對(duì)酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中，分別設(shè)置不同的PH值來實(shí)驗(yàn)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)組所采用的都是相互對(duì)照，較好的平衡和抵消了無關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。科學(xué)性原則所謂科學(xué)性，是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則，都要具有可行性。 重復(fù)性原則在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中也必須注意實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。任何實(shí)驗(yàn)部必須要有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，才能判斷結(jié)果的可靠性，尤其是有數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)不能只能進(jìn)行一次，在無法重復(fù)的情況下，作為正式結(jié)論，這樣的結(jié)論易被推翻。（四）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄觀察或測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果（五）分析結(jié)果得出結(jié)論（六）表達(dá)和交流四、筆試考查點(diǎn)及解題技巧六個(gè)基本內(nèi)容中，除實(shí)施實(shí)驗(yàn)筆試無法考查外，其它各項(xiàng)均是考查點(diǎn)。（一）課題的考查通常對(duì)課題的考查要求考生以合乎規(guī)范的方式寫出或補(bǔ)充課題，難度不大，但要注意以下兩點(diǎn)：要緊扣試題的意圖，不能偏題。課題是具體的、有明確的目標(biāo)，不能大而空洞，如果試題的意圖是“探究不同光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響”，而回答成“探究光照對(duì)光合作用的影響”即為偏題，不具體。（二）假設(shè)的考查一般要求根據(jù)試題中給出的材料、用具和藥品，提出一種可檢測(cè)的解釋，因?yàn)楹竺娴膶?shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)具體就是尋找證據(jù)檢驗(yàn)假設(shè)成立與否，從而得出結(jié)論。（三）實(shí)驗(yàn)預(yù)期的考查是常考點(diǎn)，有兩種情況，一是預(yù)期最可能的結(jié)果，二是預(yù)期各種可能的結(jié)果。 （四）實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的考查 最常見的幾種考查形式是：寫出實(shí)驗(yàn)步驟、補(bǔ)充關(guān)鍵步驟、續(xù)寫步驟或找出設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。該考查點(diǎn)對(duì)考生來說最難，跨度最大，需熟知儀器、藥品的使用方法，掌握生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些基本技術(shù)、方法，掌握設(shè)計(jì)的原則并能準(zhǔn)確運(yùn)用，還需有具體實(shí)驗(yàn)情境中獲取信息和靈活處理能力。所以要先審清：實(shí)驗(yàn)材料如何用？自變量是什么？如何控制？因變量是什么？用什么觀測(cè)指標(biāo)來表示因變量的變化？ 步驟的一般順序： １、分組標(biāo)號(hào)、前期共性處理； ２、設(shè)置對(duì)照（自身對(duì)照不需要設(shè)對(duì)照組）； 合適條件下培養(yǎng)或放置、后期共性處理； 觀察現(xiàn)象，記錄結(jié)果； 分析結(jié)果，推導(dǎo)結(jié)論。高中生物必修一實(shí)驗(yàn)歸納實(shí)驗(yàn)一 使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞高倍鏡的使用步驟：（1）在低倍鏡下找到物象，將物象移至視野中央；（2）轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換器，換上高倍鏡。（3）調(diào)節(jié)光圈和反光鏡，使視野亮度適宜。如果光線較暗時(shí)，可用凹面反光鏡來對(duì)光，同時(shí)選用較大的光圈；如果光線明亮?xí)r，可用平面反光鏡來對(duì)光，同時(shí)選用較小的光圈。（4）調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋，使物象清晰。換用高倍鏡后不能使用粗準(zhǔn)焦螺旋。低倍鏡和高倍鏡的區(qū)別： 透鏡大小 鏡頭長(zhǎng)短 視野亮度 物像大小 細(xì)胞數(shù)量低倍鏡 小 短 亮 小 多高倍鏡 大 長(zhǎng) 暗 大 少污點(diǎn)位置的判斷：用顯微鏡觀察玻片標(biāo)本時(shí)，目鏡、物鏡、所觀察的材料是在同一直線上的，只要分別轉(zhuǎn)動(dòng)鏡頭或移動(dòng)玻片標(biāo)本，看污物是否隨之而動(dòng)，就可做出正確判斷。實(shí)驗(yàn)二 檢測(cè)生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)（一）可溶性還原糖的檢測(cè)和觀察實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)試劑：斐林試劑與可溶性還原糖（如葡萄糖、果糖、麥芽糖）反應(yīng)，生成磚紅色沉淀。（這種試劑要現(xiàn)配現(xiàn)用。甲液（）與乙液（）等量均勻混合生成藍(lán)色Cu（OH）2，Cu（OH）2與可溶性還原糖發(fā)生反應(yīng)。淀粉、蔗糖等不能與斐林試劑發(fā)生顏色反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)過程：選材（應(yīng)選含糖量較高、顏色為白色或淺色的植物組織，以蘋果、梨為最好） 研磨過濾 組織樣液 加入斐林試劑（現(xiàn)配現(xiàn)用） 搖勻 水浴加熱 觀察顏色反應(yīng)（淺藍(lán)色 棕色 磚紅色沉淀）。（二）脂肪的檢測(cè)和觀察實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)試劑蘇丹Ⅲ染液：把脂肪物質(zhì)染成橘黃色蘇丹Ⅳ染液：把脂肪物質(zhì)染成紅色實(shí)驗(yàn)過程選材（選含脂肪的種子，以花生種子為較好） 浸泡 制作花生子葉臨時(shí)轉(zhuǎn)片（徒手切片，切片要薄，如厚薄不均就會(huì)導(dǎo)致觀察時(shí)有的地方清晰，有的地方模糊） 滴3滴蘇丹Ⅲ染液染色 用體積分?jǐn)?shù)為50％的酒精洗浮色 顯微鏡觀察（先用低倍鏡，找到子葉最薄處，并移到視野中央，再換高倍鏡，調(diào)整細(xì)焦螺旋觀察，可見已著色的脂肪顆粒）。（三）蛋白質(zhì)的檢測(cè)和觀察實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)試劑雙縮脲試劑：與蛋白質(zhì)發(fā)生作用，產(chǎn)生紫色反應(yīng)。（在堿性溶液中，Cu2＋與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)）雙縮脲試劑A液：雙縮脲試劑B液：實(shí)驗(yàn)過程選材（豆?jié){或雞蛋蛋白） 取組織樣液加入試管中 加入雙縮脲試劑A液加入雙縮脲試劑B液 搖勻觀察，出現(xiàn)紫色。（四）淀粉的檢測(cè)和觀察實(shí)驗(yàn)原理及化學(xué)試劑：淀粉遇碘變藍(lán)。實(shí)驗(yàn)過程：選用富含淀粉的植物組織（如馬鈴薯） 將組織樣液注入試管 滴加碘液 觀察顏色反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)三 觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布實(shí)驗(yàn)原理：甲基綠將細(xì)胞核中的DNA染成綠色，吡羅紅將細(xì)胞質(zhì)中的RNA染成紅色，用甲基綠吡羅紅混合染色劑將細(xì)胞染色，可以顯示DNA和RNA在細(xì)胞中的分布。鹽酸的作用：改變細(xì)胞膜的通透性，加速染色劑進(jìn)入細(xì)胞，同時(shí)使染色體中的DNA與蛋白質(zhì)分離，有利于DNA與染色劑結(jié)合。實(shí)驗(yàn)過程：取口腔上皮細(xì)胞制片 鹽酸水解 沖洗涂片 染色 觀察（先用低倍鏡，后用高倍鏡）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：真核的DNA主要存在于細(xì)胞核中，此外，在線粒體和葉綠體中也有少量的DNA分布。RNA主要存在于細(xì)胞質(zhì)中，少量存在于細(xì)胞核中。實(shí)驗(yàn)四 用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實(shí)驗(yàn)原理高等綠色植物的葉綠體存在于葉片中。葉綠體一般是綠色的橢球或球形，它的形態(tài)和分布不需要染色就可以用高倍鏡觀察。健那綠染液是專一性染線粒體的活細(xì)胞染料，可使活細(xì)胞中的線粒體呈現(xiàn)藍(lán)綠色，而細(xì)胞質(zhì)接近無色。線粒體的形態(tài)和分布可用高倍鏡觀察。實(shí)驗(yàn)過程（1）觀察葉綠體：制作蘚類葉片（或菠菜葉下表皮）臨時(shí)裝片，用顯微鏡觀察葉綠體（低倍顯微鏡到高倍顯微鏡），注意觀察葉綠體的形態(tài)和分布，繪圖。（2）觀察線粒體：制作人口腔上皮細(xì)胞臨時(shí)裝片，用低倍顯微鏡觀察，找到觀察的對(duì)象后移到視野中央，再高倍顯微鏡觀察，細(xì)胞內(nèi)藍(lán)綠色小顆粒即是線粒體，觀察其形態(tài)和分布。實(shí)驗(yàn)六 植物細(xì)胞的吸水和失水一、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)細(xì)胞液的濃度低于外界溶液的濃度時(shí)，細(xì)胞液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入外界溶液中，使細(xì)胞壁和原生質(zhì)層都出現(xiàn)一定程度的收縮。由于原生質(zhì)層比細(xì)胞壁的收縮性大，當(dāng)細(xì)胞不斷失水時(shí)，原生質(zhì)層就會(huì)與細(xì)胞壁逐漸分離，即發(fā)生質(zhì)壁分離。當(dāng)細(xì)胞液的濃度大于外界溶液的濃度時(shí)，外界溶液中的水分就透過原生質(zhì)層進(jìn)入液泡中，整個(gè)原生質(zhì)層就會(huì)慢慢地恢復(fù)成原來的狀態(tài)，即植物細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。常用的化學(xué)試劑：。（試劑濃度越高，發(fā)生現(xiàn)象就越明顯。但如果試劑濃度過高，則細(xì)胞會(huì)因?yàn)檫^度失水而死亡，不能發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原。）二、實(shí)驗(yàn)過程制作洋蔥鱗片葉表皮細(xì)胞的臨時(shí)裝片 顯微鏡觀察液泡的大小和原生質(zhì)層的位置 滴入蔗糖溶液 顯微鏡觀察（觀察到質(zhì)壁分離現(xiàn)象） 滴入清水 顯微鏡觀察（發(fā)生質(zhì)壁分離復(fù)原）?！咎骄?】植物細(xì)