1、第5讲 科学探究的思想 科学探究的思想在生物学科中的应用充分体现了“掌握相关的操作技能，验证简单生物学事实，对生物学问题进行初步探究，并对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修订”的考纲能力要求。科学探究在本质上是科学家用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式，追求知识的确凿性，用实验证据来证明。与其他形式的思维相比，科学思维具有广阔性、深刻性、独立性和敏捷性等特点；科学探究也是一种过程，有一定的活动程序或阶段，从发现问题到解决问题，一般过程包括提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验、分析实验结果，若支持假设则建立某一理论，若否定假设则改进实验设计再实验或重新假设。可简单地用下图表示。命题视
2、角1 补充完善类实验 一般给出了具体的材料及条件，要求对已有的实验设计进行补充和完善。常让学生补充实验假设、实验原理、实验思路、实验步骤、预期实验结果或结论。案例 某兴趣小组研究不同浓度的CO2对红掌幼苗各项生理指标的影响，测得实验结果如图，请回答以下问题：(1)完善实验步骤：材料用具：盆栽红掌幼苗100株，设施相同的塑料薄膜温室及供气的CO2钢瓶若干。第一步：取长势相似的红掌幼苗90株，_，编号A、B、C，各置于一个温室中。第二步：分别向B、C组温室中通入CO2气体至设定值，A组温室保持_。第三步：在光照强度、温度、湿度_的条件下培养30天。第四步：每组选取相同部位、相同_的叶片测定各生理指
3、标，求平均值。剖析 实验中的自变量为CO2浓度，无关变量有叶片的数目、光照强度、温度、湿度等，无关变量应该相同且适宜，以避免无关变量对实验造成干扰，根据题图可知，A组应提供大气二氧化碳浓度。答案 平均分为3组 原大气CO2浓度 相同且适宜 数量(2)据实验结果图分析：随着CO2浓度升高，红掌幼苗还原糖的含量也有所增加，主要原因是_，同时也会抑制植物的呼吸作用。较高CO2浓度使_，减少水分的散失，有利于红掌幼苗度过干旱环境。Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程，在体外一般通过测定_来表示其活性。剖析 二氧化碳是光合作用暗反应的原料，二氧化碳浓度高会促进光合作用的进行，会生成更多的葡萄糖
4、，从而使还原糖的含量增加；题图显示，随着二氧化碳浓度升高，气孔的开度减小；Rubisco酶催化光合作用中CO2的固定过程，可以通过测定二氧化碳的吸收速率来表示其活性。答案高CO2浓度会促进植物的光合作用 气孔开度下降 CO2的吸收速率(或单位时间CO2的减少量)备考指导解答此类题时要紧扣题意，仔细结合上下文进行补充。其突破方法是：(1)补充实验原理类：需要深入分析题目中与实验原理有关的内容，如对照组实验、重要实验步骤、重要实验装置、完善实验装置、完善实验所用的实验方法等，在此基础上，联系教材中相关联的原理、知识点进行知识迁移，归纳其原理。解决这类问题的关键是看我们能否对教材中基础实验的原理深刻
5、理解，能否对其融会贯通，举一反三，是否学会了类比迁移。(2)补充实验步骤类：需根据实验目的确定实验变量，审读所提供的信息中是否准确控制了实验变量，是否遵循对照原则、单一变量原则等。对此类问题的考查，主要是看考生是否知道实验变量的控制及实验原则的遵循。(3)预测实验结果类：需认真分析实验目的和相关知识，确定自变量对因变量的影响。一定要辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。无论是哪种情况，文字描述应力求简练、准确、科学。命题视角2 实验评价与修订 此类试题主要依据已知的实验目的、
6、原理、材料用具评价修订实验方案。要求学生依据所掌握的生物学知识，分析评价已知方案的优缺点，并说明原因或进一步修订原方案。案例某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉溶液1 mL。各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。将5支试管加入70 恒温水浴中，保温时间相同且合适。取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理
7、由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。(1)_。(2)_。剖析 解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。(1)唾液淀粉酶的最适温度是37 左右，70 时酶会变性失活。(2)加入斐林试剂后，需要5065 温水浴加热才能看到砖红色沉淀。答案(1)中70 应改为37。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 左右(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在5065 温水浴中一段时间。因为在5065 温水浴条件下斐林试剂才能与还原糖反应显色 备考指导此类试题要求学生对实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤、实验现象、结果或结论等内容熟悉
8、，能找出错误的地方并给予纠正，常以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计，要求学生拥有扎实的基础知识和基本技能，突出了对“双基”的考查。其一般步骤包括：第一步：分析取材是否正确。第二步：分析实验原理及方法是否正确。第三步：分析药品与试剂的使用是否合理。第四步：步骤及操作分析，主要有以下情况：漏做或颠倒某个实验步骤；操作方法错误；有没有设置对照，如果有看对照设计是否合理；实验是否遵循了单一变量原则；实验是否具有偶然性；有无更为简单的实验方案；实验能否顺利完成；实验的安全性如何。第五步：分析实验结果是否正确。命题视角3 科学方法 假说演绎法、建立模型与类比推理等都是现代科学研究中常用的一些科学
9、方法。利用假说演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用建立模型法，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构；利用类比推理，萨顿提出基因位于染色体上的假说。案例 假说演绎法是现代科学研究中常用的方法，包括“提出问题、作出假设、验证假设、得出结论”四个基本环节。利用该方法，孟德尔发现了两个遗传规律。下列关于孟德尔研究过程的分析正确的是()A.提出问题是建立在豌豆纯合亲本杂交和F1自交遗传实验的基础上 B.孟德尔所作假设的核心内容是“生物体能产生数量相等的雌雄配子”C.为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了正、反交实验 D.孟德尔发现的遗传规律可以解释所有有性生殖生物的遗传现象 剖析 孟德尔通过豌豆纯合亲本杂交、F1自交的遗传实验提出问题并进行分析、验证，其验证所用的方法是测交；生物体产生的雌、雄配子数量不等，雌配子数量少于雄配子；孟德尔遗传规律只能解释位于不同对同源染色体上基因的遗传现象，不能解释位于同对同源染色体上的非等位基因的遗传情况。答案 A 备考指导1.“假说演绎法”是现代科学研究中常用的一种科学方法，以下为假说演绎法推理的逻辑关系。2.“假说演绎法”非常有利于学生逆向思维能力的培养和提高，同学们在平时思考问题和解题时多用“假说演绎法”。譬如，在探究性实验设计中结果和结论的预测分析时，要经常用到“假说演绎法”先进行逆向思维分析，然后再进行正向组织答案进行描述。