【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 進(jìn)物質(zhì)代謝的作用。根據(jù)教材中甲狀腺激素的作用 , 結(jié)合實(shí)驗(yàn)過程 , 可推出實(shí)驗(yàn)原理應(yīng)為 : 甲狀腺激素能提高實(shí)驗(yàn)鼠的代謝能力 ( 促進(jìn)物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化 ), 實(shí)驗(yàn)鼠的代謝強(qiáng)度可以用耗氧速率來(lái)衡量。由于實(shí)驗(yàn)要測(cè)定鼠的耗氧速率平均值 , 所以本實(shí)驗(yàn)中每組實(shí)驗(yàn)鼠的數(shù)量太少。由本實(shí)驗(yàn)的原理可知 , 實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)是耗氧速率平均值甲組 乙組 丙組 , 實(shí)驗(yàn)結(jié)論應(yīng)是甲狀腺激素可以提高機(jī)體的代謝強(qiáng)度。 【答案】 (1) ①自由擴(kuò)散 細(xì)胞質(zhì) ②調(diào)節(jié) DNA 轉(zhuǎn)錄為m RNA (2) ①驗(yàn)證甲狀腺激素具有促進(jìn)物質(zhì)代謝的作用 ②甲狀腺激素能提高實(shí)驗(yàn)鼠的代謝能力 ( 促進(jìn)物質(zhì)代謝和能量轉(zhuǎn)化 ), 實(shí)驗(yàn)鼠的代謝強(qiáng)度可以用耗氧速率來(lái)衡量 ③每組實(shí)驗(yàn)鼠的數(shù)量太少 ④實(shí)驗(yàn)結(jié)果 : 耗氧速率平均值甲組 乙組 丙組 。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 : 甲狀腺激素可以提高機(jī)體的代謝強(qiáng)度 2. 科學(xué)探究的一般程序 科學(xué)探究的一般過程可簡(jiǎn)單地用下圖表示 : 3. 調(diào)查是探究性實(shí)驗(yàn)的一種常見形式。調(diào)查的對(duì)象通常不是所有的相關(guān)生物 ( 或事物 ), 而只是選中其中的 一部分 ,所以調(diào)查的隨機(jī)性對(duì)調(diào)查結(jié)論的正確性與普適性有重要的意義 , 歸類如下 : 4. 方法與技巧 (1) 調(diào)查數(shù)據(jù)的處理常用統(tǒng)計(jì)法。 (2) 為使實(shí)驗(yàn)獲得成功 , 常選用一些容易調(diào)查的內(nèi)容 , 如植物種群密度的調(diào)查應(yīng)選擇容易辨別個(gè)體的雙子葉植物 , 遺傳病的調(diào)查 選擇發(fā)病率高的遺傳病等。 ? 點(diǎn)石成金 調(diào)查的隨機(jī)性決定了調(diào)查的成敗。如標(biāo)志重捕法要求標(biāo)志物不能太明顯 , 不能對(duì)調(diào)查對(duì)象生存產(chǎn)生不利或有利的影響等 。 樣方法要求樣方的選擇嚴(yán)格按取樣法取樣 , 不能帶個(gè)人的愛好 , 且樣方足夠大等 。 調(diào)查人類遺傳病時(shí)不能限定特定人群 , 且被調(diào)查人群足夠大等。 (2022 年淮北一模 ) 某生物興趣小組研究了光照、赤霉素和赤霉素合成抑制劑 ( 圖示簡(jiǎn)稱抑制劑 ) 對(duì)芹菜的莖伸長(zhǎng)生長(zhǎng)影響的實(shí)驗(yàn) , 部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示 , 相關(guān)推論不正確． ． ．的是 ( ) 。 、 4 組對(duì)照或 3 、 6 組對(duì)照均可說(shuō)明適度延長(zhǎng)光照可促進(jìn) 芹菜莖的伸長(zhǎng) B. 該實(shí)驗(yàn)第 2 組的條件為光照 (8h/d)+ 抑制劑 、 5 組對(duì)照說(shuō)明該芹菜本身能產(chǎn)生赤霉素 、 6 組對(duì)照說(shuō)明赤霉素合成抑制劑只能抑制赤霉素的合成而不能抑制赤霉素的作用 【解析】據(jù)圖分析可知 : 該實(shí)驗(yàn)第 2 組的條件為光照(8h/d)+ 赤霉素 , 故選 B 。 【答案】 B 四、探究性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的總結(jié) 1. 探究性實(shí)驗(yàn)的基本模式 (1) 理論假設(shè)的提出 提出問題 , 明確實(shí)驗(yàn)變量 (x), 提出假說(shuō)。假說(shuō)必須能被檢驗(yàn) , 常描述為 : 當(dāng) x 存在時(shí) , 事件如何 。 當(dāng) x 改變時(shí) , 事件若發(fā)生 , 可證明什么 。 當(dāng)事件未發(fā)生時(shí) , 可得到何種結(jié)論 。 等等。 (2) 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) ①實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 , 包括實(shí)驗(yàn)器材及藥品。 ②設(shè)置變量 x, 觀察 x 被滿足及 x 發(fā)生變化時(shí) , 事件是否發(fā)生 , 如何變化。 ③設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。 ④檢查你的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是否遵循了“單一變量”“平行實(shí)驗(yàn)”等原則。 (3) 分析數(shù)據(jù) 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析 , 看是否存在某種規(guī)律或趨勢(shì)。它們能不能支持你的假說(shuō) ? 是否指出了你在實(shí)驗(yàn)中存在的缺陷 ? 是否需要收集更多的數(shù)據(jù) ? (4) 得出結(jié)論 在下結(jié)論的時(shí)候 , 你要確定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假說(shuō)。通常需要重復(fù)好幾次實(shí)驗(yàn)才能得出最后的結(jié)論。 2. 注意事項(xiàng) 此類實(shí)驗(yàn)需要對(duì)某些生 物學(xué)現(xiàn)象做出合理化的假設(shè)并通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。如教材中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”“影響酶活性的條件”“探究生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”“土壤中小動(dòng)物類群豐富度的研究”等。這類實(shí)驗(yàn)要求高 , 開放性強(qiáng)。 設(shè)計(jì)探究性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)要注意的問題 : (1) 一定要設(shè)置對(duì)照。 (2) 遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則。 (3) 注意實(shí)驗(yàn)操作步驟的前后順序要有邏輯性 ( 前因后果 ), 步步有理 , 環(huán)環(huán)相扣 , 各步驟要嚴(yán)密、完整。 (4) 注意確定實(shí)驗(yàn)用具與試劑及需要控制的實(shí)驗(yàn)條件。 (5) 注意實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察、記錄、分析和結(jié)論 , 確定 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察內(nèi)容和合適的觀察方法 , 最后對(duì)結(jié)果做出科學(xué)的解釋并得出正確的結(jié)論。 點(diǎn)石成金 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)的辨別是最容易失誤的地方。在結(jié)果預(yù)測(cè)上 , 如果是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn) , 假設(shè)既定 , 那么 , 結(jié)果的預(yù)測(cè)應(yīng)是與實(shí)驗(yàn)的假設(shè)相一致的 。 如果是探究性實(shí)驗(yàn) , 那么 ,就要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論 , 而且對(duì)各種可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都必須做出預(yù)測(cè)和分析。 下列為減少實(shí)驗(yàn)誤差而采取的措施 , 錯(cuò)誤 ． ． 的是 ( ) 。 選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 減少實(shí)驗(yàn)誤差采取的措施 A 對(duì)培養(yǎng)液中酵母菌數(shù)量進(jìn)行計(jì)數(shù) 多次計(jì)數(shù)取平均值 B 探究 2,4 D 促進(jìn)插條生根的最適濃度 預(yù)實(shí)驗(yàn)確定濃度范圍 C 調(diào)查人群中紅綠色盲發(fā)生率 調(diào)查足夠大的群體 , 隨機(jī)取樣并統(tǒng)計(jì) D 比較有絲分裂細(xì)胞周期不同時(shí)期的時(shí)間長(zhǎng)短 觀察多個(gè)裝片、多個(gè)視野的細(xì)胞并統(tǒng)計(jì) 【解析】本題主要考查教材實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)。預(yù)實(shí)驗(yàn)可以為進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)摸索條件 , 也可以檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和可行性 , 這里是通過預(yù)實(shí)驗(yàn)確定促進(jìn)插條生根的適宜范圍 , 為了減少不必要的浪費(fèi) , 而不是為了減少實(shí)驗(yàn)誤差 , 故 B項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】 B 五、生物實(shí)驗(yàn)中的變量與設(shè)計(jì)原則分析 1. 變量 在實(shí)驗(yàn)中 , 變量是指可被操縱的特定因素或條件。根 據(jù)其在實(shí)驗(yàn)中的作用 , 可分為兩類 : (1) 實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量 實(shí)驗(yàn)變量 , 也稱自變量 , 指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量 , 也稱因變量 , 指實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化和結(jié)果。通常 , 實(shí)驗(yàn)變量是原因 , 反應(yīng)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)唾液淀粉酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中 ,設(shè)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反應(yīng)速率也隨之變化 , 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 ) 與酶活性 ( 反應(yīng)變量 ) 的因果關(guān)系。 (2) 無(wú)關(guān)變量 無(wú)關(guān)變量 , 也稱控制變量 , 指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。例如 , 上述實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量 ( 低溫、適溫、高溫 ) 以外 , 試管潔凈程度 , 唾液新鮮程度 , 可溶性淀粉溶液濃度和純度 , 試劑溶液的劑量、濃度和純度 , 實(shí)驗(yàn)操作程序 , 溫度處理的時(shí)間長(zhǎng)短 , 等等 , 都屬于無(wú)關(guān)變量。如果無(wú)關(guān)變量中的任何因素或條件 , 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)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成干擾 ,產(chǎn)生誤差。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作中 , 要盡量減少無(wú)關(guān)變量 , 而且不同的實(shí)驗(yàn)組中的無(wú)關(guān)變量應(yīng)完全相同 , 這就可避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異是由于無(wú)關(guān)變量引起的可能性 , 便于清晰地研究實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量的關(guān)系。 (3) 控制方法 操縱實(shí)驗(yàn)變量 —— 施加干擾 控制無(wú)關(guān)變量 —— 隨機(jī)分組、設(shè)置對(duì)照、條件相同且適宜、重復(fù)實(shí)驗(yàn) 捕獲反應(yīng)變量 —— 觀察現(xiàn)象、測(cè)量數(shù)值 2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中遵循的有關(guān)原則 (1) 對(duì)照原則 對(duì)照原則是中學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中最常用的原則 , 如有關(guān)酶的高效性和影響酶活性的條件的實(shí)驗(yàn) , 觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原實(shí)驗(yàn)等都采用了對(duì)照。通過設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn) , 既可排除無(wú)關(guān)變量的干擾 , 又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力。 對(duì)于對(duì)照實(shí)驗(yàn) , 一個(gè) 實(shí)驗(yàn)可包括實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組 , 實(shí)驗(yàn)組是接受自變量處理的 , 對(duì)照組 ( 控制組 ) 是不接受自變量處理的。常用的對(duì)照類型有以下幾種 :a. 空白對(duì)照 , 對(duì)照組為不做任何處理。 b. 自身對(duì)照 , 實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組在同一對(duì)象上進(jìn)行 , 不另設(shè)對(duì)照組 , 如“探究植物細(xì)胞的吸水和失水”的實(shí)驗(yàn) ,實(shí)驗(yàn)處理前后的對(duì)象狀況分別為對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。 c. 條件對(duì)照 , 給實(shí)驗(yàn)組某種處理 , 給對(duì)照組另一條件的處理。 如在艾弗里證明 DNA 是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中 , “ R 型活菌+S 型菌的 DNA 混合培養(yǎng)” ( 實(shí)驗(yàn)組 ), “ R 型活菌 +S 型菌的 DNA和 DNA 酶混合培養(yǎng)” ( 條件對(duì)照組 ), 目的是通過 對(duì)比得出相對(duì)立的結(jié)論 , 以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的正確性。 d. 相互對(duì)照 , 指不另設(shè)對(duì)照組 , 而是設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組 , 通過對(duì)結(jié)果的比較分析 , 來(lái)探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系 , 這樣的實(shí)驗(yàn)叫作對(duì)比實(shí)驗(yàn)。如在“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”實(shí)驗(yàn)中 , 需要設(shè)置有氧和無(wú)氧兩種條件 , 探究酵母菌在不同氧氣條件下細(xì)胞呼吸的方式 , 這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的結(jié)果都是事先未知的 , 通過對(duì)比可以看出氧氣條件對(duì)細(xì)胞呼吸的影響。 (2) 單一變量原則 : 為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更精確 , 說(shuō)服力更強(qiáng) ,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中一定要注意只有確立一個(gè)變量 , 才能得出該結(jié)論是由此變量決定的。其含義是 : ①不論一 個(gè)實(shí)驗(yàn)有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量 , 都應(yīng)做到一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)反應(yīng)變量 。 ②實(shí)驗(yàn)中要盡可能避免無(wú)關(guān)變量及額外變量的干擾。 (3) 科學(xué)性原則 : 指設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須有充分的科學(xué)根據(jù) ,即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要以前人的實(shí)驗(yàn)、公式或自己的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ) ,不能憑空想象。包括實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)材料選擇的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性。 (4) 平行重復(fù)原則 : 任何實(shí)驗(yàn)都必須要有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù) , 才能判斷結(jié)果的可靠性。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)不能只進(jìn)行一次 ,在無(wú)法重復(fù)的情況下就得出“正式結(jié)論” , 這樣是不科學(xué)的。 (5) 可行性與簡(jiǎn)便性原則 可行性原則 是指在設(shè)計(jì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí) , 從實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的產(chǎn)生 , 都具有可行性。簡(jiǎn)便性原則是指設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí) , 要考慮到實(shí)驗(yàn)材料容易獲得 , 實(shí)驗(yàn)裝置比較簡(jiǎn)單 , 實(shí)驗(yàn)藥品比較便宜 , 實(shí)驗(yàn)操作過程比較簡(jiǎn)便 , 實(shí)驗(yàn)步驟比較少 , 實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較短等。 3. 實(shí)驗(yàn)題解題程序可歸納如下 : (1) 確定題型 , 搜尋教材中相關(guān)知識(shí)點(diǎn) 分析該實(shí)驗(yàn)題是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出合理解釋還是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定控制的條件 。 是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)過程預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和所要驗(yàn)證的生物學(xué)事實(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 。 是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探索性實(shí)驗(yàn) 。是定性實(shí)驗(yàn)還是定量 實(shí)驗(yàn)等。然后聯(lián)想考綱中要求的實(shí)驗(yàn)及教材上講的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)甚至是你在練習(xí)中做過的實(shí)驗(yàn)題 , 看有無(wú)可借鑒的原理、方法、步驟。特別是方法和步驟 , 如果有 ,可模仿之。 (2) 明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原? 題干中如果不明確給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康?, 一定要根據(jù)結(jié)果分析透徹 , 目的和結(jié)論應(yīng)該是對(duì)應(yīng)的。原理一般是高中生物教材上的有關(guān)理論知識(shí) , 分析該實(shí)驗(yàn)考的是哪部分知識(shí) , 聯(lián)想該部分知識(shí)結(jié)構(gòu) , 用有關(guān)的生物學(xué)原理先解釋清楚實(shí)驗(yàn)。 (3) 考慮材料用具的用途 , 看材料是否要制取或處理 題干上給的材料用具是你分析方法步驟的主要依據(jù)。材料用具往往對(duì)解題有提示作用 , 一定要 認(rèn)真分析 , 都有用 , 都要用 , 你需要考慮的是怎樣用 , 先用哪個(gè)后用哪個(gè) , 能不能直接用 ? 不能直接用需怎樣處理才能把干擾因素排除而只留下實(shí)驗(yàn)變量 ? 制取時(shí)用不用過濾研磨、用不用制片 ? 如果是定量實(shí)驗(yàn)?zāi)氵x什么作指標(biāo) ? (4) 是否要分組、編號(hào) , 設(shè)不設(shè)或設(shè)什么樣的對(duì)照 對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一 , 目的還是在于消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。如果需要設(shè)空白對(duì)照或條件對(duì)照 , 就一定要分組編號(hào) , 步驟中要表述出。 共性處理實(shí)驗(yàn)材料 , 均等分組并編號(hào)。選擇實(shí)驗(yàn)材料時(shí)要注意應(yīng)用一些表示等量的描述性語(yǔ)言 , 如 : “生長(zhǎng)一致的”“日齡相同的”“體重一致的 ”等等。分成多少組要視題目中所給的信息而定 ( 一般情況分兩組 ) 。編號(hào)最好用 A 、 B 、 C或甲、乙、丙 , 而不用 1 、 2 、 3 避免與實(shí)驗(yàn)步驟相混淆。 (5) 對(duì)不同 ( 或同一 ) 對(duì)象施以不同的處理 敘述要完整 , 所給的材料用具要用上。表述時(shí)特別要考慮怎樣表述才能準(zhǔn)確地遵循單一變量原則 , 如對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組處理的試劑的量要表述出“適量”“等量” , 環(huán)境要求是“在適宜條件下” , 處理的時(shí)間或次數(shù)要表述出“相同”等。 (6) 結(jié)果觀察 ( 預(yù)測(cè) ) 、記錄 , 并根據(jù)結(jié)果 ( 現(xiàn)象 ) 進(jìn)行分析 ,得出結(jié)論 結(jié)果就是實(shí)驗(yàn)所表現(xiàn)的現(xiàn)象 , 可對(duì)比對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組得出 , 結(jié) 論則是根據(jù)結(jié)果分析肯定假設(shè)或否定假設(shè) , 二者不要混淆 , 表述時(shí)一定要分別表述。另外驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)表述時(shí)只表述驗(yàn)證的那個(gè)結(jié)論 。 而探究性實(shí)驗(yàn)是預(yù)測(cè) , 結(jié)果和結(jié)論可能多種 , 一定要注意結(jié)果和結(jié)論的多樣性 , 在表述時(shí)要對(duì)應(yīng)分別表述。 4. 實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià) —— 五看法 一看對(duì)照 有無(wú)對(duì)照實(shí)驗(yàn)如果有 , 看對(duì)照設(shè)計(jì)是否合理 實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置是否有標(biāo)記是