1. Clasificación de las preguntas de diseño experimental
1. 1 Experimento de libro de texto tipo recombinante mejorado
Ejemplo 1 Según investigaciones farmacológicas, las raíces de un tipo de paja contiene niveles reducidos de azúcar en sangre y una variedad de ingredientes que son beneficiosos para la salud. Una empresa la ha convertido en una bebida saludable. Los estudiantes del grupo de interés en biología lo utilizaron como tema de investigación experimental sobre si este producto es adecuado para pacientes diabéticos. Complete el siguiente informe de identificación experimental.
(1) Propósito experimental: Identificar si las raíces de una especie de paja contienen azúcar reductor y almidón.
(2) Principio experimental: el azúcar reductor se puede detectar con el reactivo ________ y el almidón se puede detectar con el reactivo ________.
(3) Equipo experimental: una raíz de paja, reactivos necesarios, cuchillas, portaobjetos de vidrio, lámparas de alcohol, abrazaderas para tubos de ensayo, cerillas y goteros.
(4) Diseñar pasos experimentales:
① Identificar azúcares reductores: _______________________
② Identificar almidón: _______________________;
(5) Fenómeno experimental: _______________________________.
(6) Análisis de resultados: ____________________________.
(7) En la operación experimental de identificación de azúcares reductores se debe prestar atención a: _______________________________________.
[Análisis]
Esta pregunta es una pregunta del examen de ingreso a la universidad de Shanghai de 2001. Este paso de diseño experimental se basa en el "Experimento 1" del libro de texto de la escuela secundaria. Se deriva del material didáctico pero es superior al material didáctico. Está diseñado para evaluar la capacidad de los estudiantes para analizar y explorar nuevos materiales situacionales. Conocimiento experimental básico del libro de texto. Los profesores y estudiantes a menudo pueden inspirarse en él y revisar concienzudamente los experimentos de los libros de texto y desarrollar habilidades experimentales básicas. Por lo tanto, se ha favorecido en los exámenes de ingreso a la universidad en los últimos años. Esta pregunta puede guiar a los estudiantes a comparar las diferencias entre "identificar azúcares reductores" y los pasos en los libros de texto de biología, y en qué se diferencia "identificar almidones" de identificar soluciones de almidón en los libros de texto de química.
[Respuesta]
(2) Reactivo de Bancroft; solución de yodo de Gram.
(4)① Corte las raíces de paja en rodajas finas (o tritúrelas), colóquelas en un portaobjetos de vidrio y agregue 1 o 2 gotas de reactivo de Bancroft. Calentar el portaobjetos en una lámpara de alcohol y observar el cambio de color. ② Corte las raíces de paja en rodajas finas (o tritúrelas), colóquelas en un portaobjetos de vidrio y agregue 1 o 2 gotas de solución de yodo de Gram. Calentar el portaobjetos en una lámpara de alcohol y observar el cambio de color.
(5)(6) Los estudiantes pueden tener varias respuestas diferentes, pero los fenómenos experimentales observados deben ser consistentes con el análisis de resultados (por ejemplo: se observan colores rojo y amarillo, indicando la presencia de azúcares reductores, Si no hay color rojo o amarillo, significa que no hay azúcar reductor. Si hay color azul o azul violeta, significa que hay almidón. Si no hay color azul o azul violeta, significa que no hay almidón. )
(7 ) Los portaobjetos deben moverse hacia adelante y hacia atrás cuando se calientan sobre una llama para evitar que exploten debido a un calentamiento desigual.
1.2 Conocimiento completo de los procedimientos experimentales
Ejemplo de pregunta 2 La figura 1 es un diagrama esquemático de la estructura bacteriana. Responda según la imagen:
(1) Para observar las características de la población de células hijas bacterianas se debe utilizar medio de cultivo _______________________________ Las características de la colonia de esta bacteria son _______________.
(2) Los principales factores ambientales que afectan el crecimiento bacteriano son __________.
(3) Si esta bacteria es una "bacteria diseñada" para la producción de vacunas, el período con mayor producción de vacunas será el período _______________.
(4) Supongamos que durante el cultivo bacteriano se aísla una cepa auxotrófica que no puede sintetizar una determinada vitamina. Por favor, diseñe un experimento para identificar el tipo de esta vitamina.
El primer paso: inocular la cepa mutada en el medio __________________ para su expansión;
El segundo paso: (anotar brevemente los pasos experimentales futuros)____________________________
Análisis de resultados experimentales: Las bacterias pueden _______________ las vitaminas añadidas, que son las vitaminas en medio de _________
[Análisis]
Esta pregunta no solo evalúa el conocimiento biológico relacionado con el experimento, sino que también evalúa la capacidad de los estudiantes para utilizar el conocimiento biológico para diseñar experimentos. Este tipo de pregunta de uso común combina orgánicamente el conocimiento de los libros de texto con habilidades experimentales y es muy popular entre profesores y estudiantes.
[Respuesta]
(1) Sólido; grande y plano, con bordes ondulados o dentados.
(2)Temperatura, pH, oxígeno.
(3) Estable.
(4) Crecimiento completo.
El segundo paso: preparar una serie de medios de cultivo, cada medio de cultivo es un "medio de cultivo completo" que solo agrega una determinada vitamina para inocular las cepas mutantes cultivadas expandidas en los medios de cultivo anteriores; crecimiento bacteriano.
Análisis de resultados experimentales: Las vitaminas añadidas al medio de cultivo donde las bacterias pueden crecer normalmente son las vitaminas que la cepa mutante no puede sintetizar.
1.3 Pasos experimentales de diseño propio
Ejemplo 3 La cantidad de bacterias en el aire es uno de los indicadores para medir la calidad del aire. Para detectar las bacterias en el aire en el laboratorio de biología, el aula, la oficina del director y la arboleda de la escuela, diseñe un experimento simple utilizando las condiciones proporcionadas.
(1) Utilice una probeta graduada de 100 ml, 4 placas de Petri y agua hervida para lavar platos para diseñar los pasos experimentales para el muestreo.
_______________________________________________________________
(2) Utilice 4 tubos de ensayo, goteros y una solución de azul de metileno al 0,01% para diseñar los pasos experimentales de la prueba.
__________________________________________________________________________
(3) Predicción y análisis de resultados experimentales:
____________________________________________________________________________
(4) El experimento que diseñaste detecta es el número relativo de _________ bacterias.
[Análisis]
Esta pregunta evalúa la capacidad de los estudiantes para diseñar dispositivos o procedimientos experimentales razonables basados en el propósito experimental, los principios experimentales y las ideas experimentales. Al responder este tipo de preguntas, se debe prestar atención a tres aspectos: primero, pensar en el papel de los materiales experimentales (reactivos) y los dispositivos experimentales en la pregunta; segundo, no agregar materiales experimentales (reactivos) a voluntad; Considere el impacto de los factores ambientales (como la temperatura) en los resultados experimentales.
[Respuesta]
(1)① Utilice una probeta graduada para medir cantidades iguales de agua hervida para lavar platos y viértala en 4 placas de Petri respectivamente. ② Coloque las cuatro placas de Petri anteriores en los cuatro lugares mencionados en la pregunta. ③ Después de dejarlo reposar durante 1-3 días, cúbralo y retírelo.
(2)① Tome cantidades iguales de agua para lavar platos y colóquelas en 4 tubos de ensayo. ② Agregue 5,10 gotas de solución de azul de metileno al 0,01% en cada tubo de ensayo y coloque el tubo de ensayo en un lugar cálido.
(3) Determine la cantidad de bacterias en el aire según el grado de decoloración del agua para lavar platos en los cuatro tubos de ensayo dentro del mismo período de tiempo. El que tiene el mayor grado de decoloración tiene el mayor contenido de bacterias en el aire; el que tiene el menor grado de decoloración tiene la menor concentración de bacterias en el aire.
(4) Aeróbico.
1.4 Tipo de predicción abierta de resultados experimentales
Ejemplo 4 AB () La clasificación de los tipos de sangre se basa en una proteína (aglutinógeno) en los glóbulos rojos que está relacionada con la determinación del tipo de sangre. , y en cada suero de un individuo contiene proteínas correspondientes (lectinas), pero el suero de cada persona no tiene lectinas que se opongan a sus propios glóbulos rojos. La relación entre los aglutinógenos y las lectinas de varios tipos de sangre se muestra en la Tabla 1:
.Tabla 1 La relación entre los aglutinógenos y las lectinas de varios tipos de sangre
Aglutinógenos en la superficie de los glóbulos rojos del tipo de sangre Lectinas en el suero
A A Aglutinógeno Anticuerpos B aglutinina
B aglutinógeno B anti-aglutinina
AB aglutinógeno A, B aglutinógeno no aglutinina
O no aglutinógeno anti-A aglutinina, anti-B aglutinina
El aglutinógeno A en la superficie de los glóbulos rojos solo reacciona con la aglutinina anti-A en el suero, y los glóbulos rojos se pueden ver aglutinados en grupos bajo el microscopio, mientras que el aglutinógeno B solo reacciona con las lectinas anti-B sufren aglutinación; reacciones, y existe una correspondencia uno a uno entre los aglutinógenos y las lectinas. Ahora necesitamos identificar el tipo de sangre de una determinada persona. Tenemos dos gotas de sangre de alguien. Haga una predicción razonable de los resultados experimentales de acuerdo con los pasos experimentales.
Paso 1: Deje caer una gota de suero estándar tipo A (equivalente al suero de una persona con tipo de sangre A) en el lado izquierdo de un portaobjetos y deje caer una gota de suero estándar tipo B. el lado derecho del portaobjetos Suero (equivalente al suero de una persona con sangre tipo B);
El segundo paso: poner una gota de la sangre de la persona en a y b;
El tercer paso: Colocar el portaobjetos Colocar los cortes bajo un microscopio para su observación;
Predicción del resultado:
_____________________________________________;
_______________________________________________;
_______________________________________________;
_______________________________________________.
〔Análisis]
Este tipo de pregunta requiere que los estudiantes predigan los resultados experimentales basándose en los materiales de información y los procedimientos experimentales proporcionados. en la pregunta, y prueba el refinamiento y la obtención de resultados experimentales por parte de los estudiantes. La capacidad de sacar conclusiones y asociar preguntas requiere que los estudiantes tengan un pensamiento amplio, un pensamiento vivo y respuestas abiertas, para que los estudiantes puedan usar sus fortalezas individuales. >
(1) Si a, si los glóbulos rojos en ambos lugares b se aglutinan, significa que el tipo de sangre de la persona es AB;
(2) Si los glóbulos rojos en ambos lugares a y b no se aglutinan, significa que el tipo de sangre de la persona es tipo O;
(3) Si los glóbulos rojos en un lugar experimentan una reacción de aglutinación y los glóbulos rojos en el lugar b no, significa que el tipo de sangre de la persona es tipo B;
(4) Si los glóbulos rojos en b están aglutinados y los glóbulos rojos en a no están aglutinados, indica que el tipo de sangre de la persona es tipo A.
1.5 Tipo de inspiración y evaluación de ideas experimentales
Ejemplo 5 Para demostrar que "la amilasa salival puede digerir el almidón", un estudiante desarrolló el siguiente plan experimental.
(1) Propósito del experimento (omitido)
(2) Materiales y herramientas experimentales (omitidos)
(3) Métodos y procedimientos experimentales
① Tome 2 tubos de ensayo, numerados A y B, y vierta 2 ml de pasta en cada uno.
② Después de enjuagarse la boca con agua fría, recoger la saliva en un vaso pequeño.
③ Añadir 2mL de saliva al tubo de ensayo A.
④ Añade 2 gotas de solución de yodo a cada uno de los 2 tubos de ensayo.
⑤ Agite los dos tubos de ensayo y colóquelos en agua a 37 °C a temperatura constante durante 10 minutos. Saque los dos tubos de ensayo al mismo tiempo y observe el cambio de color de la solución en el. tubos de ensayo.
(4) Conclusión: La saliva contiene amilasa que puede descomponer el almidón en maltosa.
¿Hay algún error en los métodos, procedimientos y conclusiones de este experimento? Si es así, indíquelo y corríjalo.
[Análisis]
Este tipo de pregunta es una pregunta de evaluación de corrección de errores experimental, que incorpora la "capacidad de verificar hechos biológicos simples y la capacidad de verificar experimentos" en el "Plan de estudios del examen". «Requisitos de competencia para la interpretación y análisis de fenómenos y resultados y comprensión de métodos generales de experimentos exploratorios. Esta pregunta es una extensión y un complemento importante del Experimento 4 y del Experimento 5 del libro de texto.
[Respuesta]
Errores en los métodos y pasos experimentales: El paso 3 debe agregar 2 mL de agua al tubo de ensayo B. Los pasos 4 y 5 deben invertirse para eliminar la influencia; de solución de yodo sobre la descomposición del almidón. Conclusión errónea: este experimento sólo puede probar la descomposición del almidón por la saliva, pero no puede probar cuáles son los productos de descomposición específicos.
1.6 Tipo de diseño de exploración de investigación de proyecto
Ejemplo 6 Cuando un grupo de estudio de investigación llevó a cabo un proyecto de investigación sobre "Investigar el impacto de la contaminación ambiental en la biología", determinaron el impacto de la contaminación "doméstica". estufas de carbón en los seres vivos". Investigación sobre el subtema "Influencia en el crecimiento de las plantas" y formuló un plan de investigación. Por favor responda las siguientes preguntas:
(1) ¿Qué cree que debería incluir el plan de investigación?
____________________________________________________________________________
(2) Describa brevemente los dos aspectos de este proyecto de investigación El significado principal del punto:
①____________________________________________________________________________
②____________________________________________________________________________
(3) La hipótesis que usted hizo para este tema de investigación es _________ la expectativa es_____________________________; .
(4) El proceso de investigación y los resultados del equipo son los siguientes: se toman dos macetas de cebollas verdes con condiciones de crecimiento similares, se coloca una maceta (No. 1) en el balcón y la otra maceta (No. 2) sobre el carbón de la cocina Al lado de la estufa, se le dio el mismo cuidado e iluminación durante el día. Luego de un mes de observación, los resultados son los que se muestran en la Tabla 2:
Número de artículo Formulario original Una semana. más tarde Dos semanas después Tres semanas después Cuatro semanas después
Longitud 1 4,8 5,1 5,8 6,7 8,1
2 5,1 5,3 5,7 6,1 6,6
Color 1 verde verde verde verde verde
2 verde cambio de tapa verde Amarillo tapa agrandada marchita
① El método de investigación utilizado en este tema es_____________________________.
② La conclusión preliminar que sacas es ____________________________.
(5) Si se le pide que complete un informe de investigación sobre este tema, el contenido principal que debe contener su informe es ______________
_____________________________________________________________.
〔Análisis〕
La investigación de proyectos es el contenido más distintivo de los nuevos libros de texto. Se requiere que los estudiantes aprendan a formular planes y planes para la investigación de temas y completarlos de forma independiente o colaborativa según sea necesario. a los planos y planos. Completar las tareas de investigación. El propósito de esta investigación es permitir a los estudiantes aprender los métodos generales para investigar el impacto de la contaminación ambiental en las plantas y comprender los efectos adversos de la contaminación del aire en el crecimiento de las plantas. Un plan de investigación completo debe incluir el propósito de la investigación, el contenido, los métodos, la forma, la conclusión, el informe de la investigación, etc. Este tema presenta el proceso de investigación y los resultados como información conocida, lo que reduce la dificultad del tema y permite a los estudiantes comprender los métodos básicos de la investigación experimental. "Poder realizar una investigación exploratoria preliminar sobre algunas cuestiones biológicas y formular planes de investigación para el tema" es un requisito de alto nivel para la prueba de capacidad del examen de ingreso a la universidad en el "Plan de estudios" y es un importante tipo de pregunta para futuras preguntas del examen de ingreso a la universidad uno.
[Respuesta]
(1) Propósito de la investigación, método de investigación, predicción de resultados, conclusión, tiempo de finalización, formulario de informe, etc.
(2) ① Aprenda los métodos básicos (métodos generales) para investigar el impacto de la contaminación ambiental en las plantas.
② Comprender los efectos adversos de la contaminación del aire en el crecimiento de las plantas.
(3) El dióxido de azufre producido al quemar briquetas afectará el crecimiento de las plantas. Después de un tiempo, las plantas que crecen junto a estufas de carbón mostrarán algunos síntomas notables.
(4) ① Método experimental, método de observación;
② El gas producido por la combustión de estufas de carbón domésticas afecta el crecimiento de las plantas.
(5) Introducción (incluidos antecedentes de la investigación, propósito, principio, importancia, etc.), materiales y métodos, resultados, conclusiones y discusiones, referencias, etc.
2. Ejercicios de consolidación
2. 1 Diseña un experimento para determinar la vida y muerte de las células embrionarias y del endospermo.
(1) Principio experimental: __________________________________________.
(2) Materias primas y equipos experimentales: ____________________________________________.
(3) Pasos experimentales: __________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
(4) Predicción de resultados experimentales: ____________________________________________________________
__________________________________________________________________________.
(5) El resultado y la conclusión más probable de este experimento es __________________________________________.
2.2 Después de que los estudiantes estudiaron la sección "Ecosistema", un profesor de biología les pidió que usaran los materiales y herramientas que se proporcionan a continuación para hacer "botellas ecológicas" para estudiar la interdependencia entre los organismos y el medio ambiente.
Materiales: 1 botella de cristal de 1000mL, 4-5 gambas vivas, 1 bolita de alga verde del estanque.
Herramientas: parafina, vaso de precipitados, hornillo eléctrico y cepillo limpio.
(1) Escriba el principio experimental del experimento basándose en los materiales y herramientas proporcionados.
(2) Un alumno utilizó los materiales y herramientas proporcionados para realizar las siguientes operaciones:
Paso 1: Enjuagar la botella de vidrio y llenarla con unos 800ml, frescos y limpios de río. agua, luego ponga camarones y algas verdes en la botella y luego cierre la tapa de la botella.
Paso 2: Coloque la parafina en el vaso de precipitados, use una estufa eléctrica para calentarla y derretir la parafina y luego use un cepillo para pegar el líquido de parafina para sellar la tapa de la botella y hacerla hermética.
Paso 3: Cultivar la observación.
Descubrí que las gambas de la botella ecológica que hacían esto morían al poco tiempo de vivir.
Por favor responda: ① El motivo de la muerte del camarón puede ser _______________________________.
② Si queremos que las gambas y las algas verdes de la botella ecológica sobrevivan mucho tiempo, ¿cómo debemos complementar los pasos experimentales?
______________________________________________________________________________.
Respuestas de referencia para ejercicios de consolidación:
2.1 (1) La membrana celular de las células vivas es selectivamente permeable, mientras que la membrana celular de las células muertas es totalmente permeable.
(2) Semillas de maíz; hoja de petri; tinta roja;
(3) ① Seleccione 10 semillas de maíz grandes y regordetas del mismo tamaño y sumérjalas en una placa de Petri llena de agua limpia. ② Después de que las semillas de maíz se hayan hinchado, córtelas por la línea media con una cuchilla; ③ Remoje la mitad en una placa de Petri llena de tinta roja; ③ Después de un cierto período de tiempo, sáquela y colóquela en una placa de Petri llena de agua limpia para enjuagar hasta que se elimine el color flotante. Vaso para observar la coloración de la sección de semillas de maíz después del corte.
(4) ① Si el embrión y el endospermo son rojos, significa que son células muertas.
② Si el embrión y el endospermo son incoloros, significa que están vivos; células
③ Si el embrión es rojo y el endospermo es incoloro, significa que el primero es una célula muerta y el segundo es una célula viva
④ Si el embrión es; incoloro y el endospermo es rojo, significa que la primera es una célula viva y la segunda es una célula muerta;
2.2 (1) En la botella ecológica, el camarón se alimenta del alga verde y absorbe el el oxígeno liberado por la fotosíntesis de las algas verdes para sobrevivir; las algas verdes utilizan el dióxido de carbono liberado por ellas mismas y los camarones, su propia clorofila y la luz solar para realizar la fotosíntesis y sintetizar la materia orgánica. Las heces excretadas por los camarones son descompuestas. bacterias y se convierten en fertilizante para las algas verdes. Los dos son interdependientes.
(2) ① a. La botella ecológica no se coloca a la luz. b.
② Paso 3: Coloque la botella ecológica preparada en el alféizar de la ventana; tenga cuidado de no exponer la botella ecológica a la luz solar para evitar que la temperatura del agua sea demasiado alta y provoque la muerte de los camarones.