高中生物實驗設計專題復習與總結

高中生物實驗設計專題復習與總結

實驗設計是生物實驗中的一種常見題型，它能較全面的考查學生的實驗知識和基本技能，分析問題和解決問題的能力以及創(chuàng)造能力，因而在高考中相對穩(wěn)定。由于學生缺乏實驗設計系統(tǒng)的理論知識，因此，遇到這類題型，就會感到無從下手，導致考試中嚴重失分�，F(xiàn)將有關實驗設計的基本理論、實驗設計的思路方法和常見的題型等進行歸納總結，增加學生理論知識，提高學生分析問題和解決問題的能力。

一、實驗設計的基本內容

（一）實驗名稱或課題（是關于什么內容的實驗）；（二）實驗目的（要探究或者驗證的問題或事實）；

（三）實驗原理（進行實驗所依據的科學道理，隱含著實驗假設和預期）；（四）實驗材料和條件（進行實驗的主要對象，完成該實驗必備的儀器、設備、藥品等）；

（五）實驗方法與步驟（實驗采用的方法及必需的操作程序）；（六）實驗測量或觀擦與記錄（對實驗過程及結果應有科學的測量手段、觀擦指標與準確的記錄）；

（七）實驗結果預測及分析（能夠預測可能出現(xiàn)的實驗結果并分析其原因）；（八）實驗結論：對實驗結果進行準確的描述并給出科學的結論。二、實驗設計的基本原則

（一）科學性原則。所謂科學性，是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都要依據生物學基本知識和基本原理，不能主觀臆造。如：酸堿度對酶活性的影響，酶的高效性實驗的順序等。（二）單一變量原則

1、變量：或稱因子，是指實驗過程中所被操作的特定因素或條件。按性質不同，通�？煞譃閮深悾�

（1）實驗變量與反應變量。實驗變量，也稱為自變量，指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件。反應變量，亦稱因變量，指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結果。通常，實驗變量是原因，反應變量是結果，二者具有因果關系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“溫度對酶活性的影響”的實驗中，所給定的低溫（冰塊）、適溫（37℃）、高溫（沸水浴）就是實驗變量。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結果也隨之變化，這就是反應變量，該實驗即在于獲得和解釋溫度變化（實驗變量）與酶的活性（反應變量）的因果關系。

（2）無關變量與額外變量。無關變量，也稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現(xiàn)象或結果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實驗中由于無關變量所引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量有干擾作用，例如，上述實驗中除實驗變量（低溫、適溫、高溫）以外，試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，溫度處理的時間長短等等，都屬于無關變量，要求對低溫、適溫、高溫3組實驗是等同、均衡、穩(wěn)定的；如果無關變量中的任何一個或幾個因素或條件，對3個實驗組的給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會在實驗結果中產生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。實驗的關鍵之一在于控制無關變量或減少額外變量，以減少誤差。（二）單一變量。在實驗設計中僅僅改變實驗中的某一項變量，其它因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對實驗材料和實驗結果的影響。除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，其他實驗條件要做到前后一致。綜合研究多變量時，也要求先研究一個變量，再研究一另個變量。

（三）對照性原則。對照是實驗控制的重要手段之一，目的還是在于平衡或消除無關變量對實驗結果的干擾。通過設置實驗進行對照，可排除無關變量的影響，也可增加實驗結果的可信度和說服力。

通常，一個實驗可為實驗組和對照組。實驗組：是接受實驗變量處理的對象組；對照組：也稱控制組，對實驗假設而言，是不接受實驗變量處理的對象組，至于哪個作為實驗組，哪個作為對照組，一般是隨機決定的，這樣，從理論上說，由于實驗組與對照組的無關變量的影響是相等的，被平衡了的，故實驗組與對照組的差異，則可認定為是來自實驗變量的效果，這樣的實驗結果是可信的。按對照的內容和形式上的不同，通常有以下對照類型：

1、空白對照：指不做任何實驗處理的對象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實驗中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實驗組，乙為對照組，且乙為典型的空白對照�？瞻讓φ漳苊靼椎貙Ρ群鸵r托出實驗組的變化和結果，增強了說服力。

2、自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對照。如“植物細胞質壁分離和復原”實驗，就是典型的自身對照。自身對照，方法簡便，關鍵是要看清楚實驗處理前后現(xiàn)象變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗組。3、條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的。例如�！皠游锛に仫曃剐�動物”的實習實驗，采用等組實驗法，其實驗設計方案是：甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）；

乙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）；丙組：不飼喂藥劑（空白對照組）；

雖然，乙組為條件對照。該實驗即設置了條件對照，又設置了空白對照，通過比較、對照、更能充分說明實驗變量--甲狀腺激素能促進小動物的生長發(fā)育。4、相互對照：指不另設對照組，而是幾個實驗組相互進行對照，在等組實驗法中，大都是運用相互對照，如“植物的向性運動”的等組實驗中，5個實驗組采用的都是相互對照，較好的平衡和抵消了無關變量的影響，使實驗結果更具有說服力。

四）可重復性原則。指控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復實驗，觀察其對

實驗結果影響的程度。目的在于盡可能消除無關變量所造成的實驗誤差，體現(xiàn)實驗的準確性與科學性。

（五）簡單可行性原則。指實驗材料容易獲得，實驗裝置簡化，實驗藥品便宜，實驗操作簡便，實驗效果明顯并能在較短時間內完成。從實驗目的、實驗原理到材料用品的選擇、實驗操作等，都要符合實驗者的一般認知水平，滿足現(xiàn)有的條件，具有實驗和完成實驗的可能性。

三、實驗設計的基本思路

（一）準確把握實驗目的：看清題意是要求設計實驗方案、步驟還是分析實驗結果，是探究性實驗還是驗證性實驗。

（二）明確實驗原理：要解決題目所給的問題，要用到生物學上什么原理。

（三）確定實驗思路：根據原理對實驗作出假設，并充分利用實驗材料設計實驗思路。

（四）精心設計實驗步驟：根據實驗目的、原理和思路，設計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。并設置好實驗組和對照組，遵循實驗設計的原則。并將觀察到的現(xiàn)象如實進行記錄。

（五）準確預期實驗結果并分析得出結論：實驗步驟一般不連續(xù)描述，要分段敘述；試管、燒杯等要給予編號。在敘述實驗步驟及預期結果時結論時，語言文字要簡明扼要，準確科學。

四、實驗設計的基本題型類型一：設計實驗方案型給出實驗用具、材料、藥品、實驗目的，或只給實驗目的，實驗器材自選，設計實驗方案。

［例1］請根據下述條件設計一個實驗，鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，寫出實驗步驟并分析結果。一瓶10%蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液，250ml燒杯一只，半透膜制成的透析袋l只，刻度玻璃管l只，細線一根，支架l個。(一)實驗步驟：(二)結果分解：

［解析］本實驗是考查滲透作用的原理和動手設計實驗的能力，解題的關鍵是如何利用透析袋和兩種液體形成一個滲透系統(tǒng)。當將兩種液體之一放入透析袋，另一液體放大燒杯中，然后將盛放液體的透析袋用線扎實(插入刻度玻璃管)并浸浴在燒杯的液體中時，由于兩液體具有濃度差，水分子便通過透析袋發(fā)生滲透作用，觀察刻度玻璃液面數(shù)值變化即可將二者區(qū)別開來。根據實驗設計理論，把所給器材的作用分析清楚，有助實驗設計思路的形成。［答案］(1)實驗步驟：①將一瓶中的液體倒入燒杯中；②將另一瓶中的液體倒?jié)M透析袋，刻度玻璃管插入袋內液體中，用線將袋口和玻璃管扎緊；③將插有刻度玻璃管的透析袋放入盛有液體的燒杯中，垂直固定于支架上，記錄玻璃管液面刻度；④一段時間后，觀察玻璃管液面刻度，確定液面上升還是下降。

(三)結果分析：如液面上升，則透析袋中的溶液為30%蔗糖溶液，燒杯中的溶液為10%的蔗糖溶液。反之，可推測透析袋中是10%蔗糖溶液，燒杯中的液體是30%的蔗糖溶液。類型二：評價和糾正型

分析已有實驗設計方案中不科學性，并提出改進。

［例2］北阿爾伯達的一個工廠把產酸的化學品排入到空氣中，工廠東面有一個湖，湖底是石灰石的。但湖水的pH值已從原來的6兒降低到5.7。雖然酸性沉積一直在增加，湖水的pH值仍保持5.7不變。湖中原有的魚是河鱸和鯉魚。釣魚愛好者抱怨說，自從工廠開辦以來，魚資源已經減少。工廠的工人設計了一個實驗，證明工廠排放出去的化學藥品與魚資源的減少沒有關系。

工人取一只大容器，盛放湖水，維持pH值在5.7。從湖里找來大魚放在該容器內，喂以蛋白質飼料。在這樣的條件下，魚正常成長。

假定你是一個獨立的仲裁員，受雇于垂釣愛好委員會委拖，來對該項實驗進行評估，列出你要得到的附加信息，并列舉說明你要用什么方法去得到這些信息。

［解析］本實驗設計方案中沒有考慮魚的生活中受著多種因素影響，這與單一變量原則是相違背的。分析問題不全面，只考慮單一因素的影響，設計實驗無說服力，也不符合實驗設計的要求。本題考查思維的全面性，在認定兩個問題時，除了看有無直接聯(lián)系外，也要注意考慮間接聯(lián)系［答案］該實驗設計測量不出下列因素。而這些因素都是對河鱸和鯉魚的影響的：（l）酸對河鱸和鯉魚的食物數(shù)量多少的影響；（2）酸對河鱸和鯉魚的魚卵或幼魚的影響；（3）由于春季干涸造成pH值季節(jié)性漲落的影響；（4）由于酸的分解作用而進入水域的重金屬量是多少；

為了說明上述第一點，必須完成一項研究，即確定各種浮游生物，水生昆蟲和小魚的多少。如果這個食物網的某些環(huán)節(jié)正在喪失，則有必要去研究酸是否對此有影響。為了說明上述第二點，可以在酸化水中飼養(yǎng)魚卵和幼魚。魚的數(shù)量減少可能是上述第一點和第二點結合的產物，所以人工飼養(yǎng)幼魚可能會給出不可靠的結果。

對于季節(jié)性漲落，應該對全湖長期取水樣。做仔細徹底的記錄至少一年。這一因素可能和第二點相符合，因為魚卵或繁殖更受低pH值的影響。重金屬是累積的有毒物質，人工飼養(yǎng)和魚與湖里吃污染食物的魚相比，并不處在相同水平的毒素中。應該在湖水中、魚飼料中以及河鱸和鯉魚身體中檢測如鉛這樣的重金屬含量。

所有這些因素都說明，酸的影響是長期的，在容器里短期飼養(yǎng)的魚不可能給出可靠的結果。這種研究必須以年為周期來實施，而且要與該工區(qū)其他湖水情況作比較。類型三：補充完善型

對已有的實驗設計進行補充和完善。

［例3］向你提供的條件僅有健康活潑的家兔一只，75%酒精、無菌干棉球、解剖刀、潔凈的載玻片10塊(編號為A、B、C、D、E、F、G、H、I、L)、紅墨水、秒表，請在上述提供的條件范圍內，設計一個測定血液凝固時間的實驗。

實驗步驟：①用酒精棉球消毒兔耳；②用消毒解刮刀剖開兔耳邊緣的小靜脈；請將實驗步驟補充完整：

［解析］這類題目的題干中已經提供了一定的信息，基本上劃定了答題的模式，目的明確，前面的方法步驟等信息已為續(xù)答作了鋪墊，只要明確題目中的實驗變量和反應變量，然后設計對照組，再根據有關原理分析，一般就能比較正確地寫出答案。本實驗設計方案很巧妙地看出血液是否凝固。

［答案］③把從刀口流出的血液分別在ABCDEFGJIL10塊載玻片上滴一滴(第一滴血棄去不用)；④取血后對兔耳刀口外進行消毒止血；⑤在L載玻片上滴一滴紅墨水(起對照作用)；⑥開始記錄時間，過l分鐘后將A載玻片豎立，第二分鐘后將B載玻片豎立(在它們豎立的同時，都將L載玻片豎立)，其余類推，看血液是否完全凝固(血液不向下流，且血液表面保持半球形而不改變?yōu)槟��?；⑦血液完全凝固，而墨水仍然流動，即為血液凝固時間。五、生物實驗設計題解題策略

（一）生物高考實驗設計的三種題型雖然在形式上有一定的差異，但在答題中卻有共同點，先要認真研究課題，找出其中的實驗變量和反應變量，其次是構思實驗變量的控制方法和實驗結果的顯示方法，最后再選擇適宜的實驗材料，在注意實驗步驟邏輯性的前提下表達實驗的方法步驟。在實驗方法和步驟設計中最重要的是把握好變量控制。

（二）重視課本實驗的復習，掌握書本知識是提高實驗設計能力的基礎。要熟悉教材，心中有書。題在書外，理在書內。因此要深入理解與靈活應用基礎知識。在考試說明中明確提出了，要求“理解所學實驗的實驗內容，包括實驗原理、方法和操作步驟、實驗變量的控制、掌握相關的操作技術”。

（三）挖掘課本中所蘊含的實驗因素，深刻領會教材有關實驗的本質與特點是提高實驗設計能力的前提。要認真分析教材所涉及的實驗，包括學生實驗，演示實驗，經典實驗等。生物學的每一個知識結論都是在觀察、實驗的基礎上得出的，在平時的復習中要注意多挖掘知識結論中所蘊含的科學思想和方法，深入分析實驗的條件、過程、現(xiàn)象、結果和結論的科學性。例：生長素的發(fā)現(xiàn)過程中，涉及生長素產生的部位、感光的部位、作用的部位、運輸?shù)姆较虻�，這些都可以思考如何設計實驗來證明。

（四）學會對已知實驗進行變換和轉化是提高實驗設計能力的有效手段。求變、求異思維的發(fā)展有助于提高實驗設計能力。善思會變才能應答自如，通過換位思考提高素質，才能將所學知識，技能遷移到新情景中來，才能依據實驗目的、原理和材料安排實驗步驟等，并作出分析、評價和結論。

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高中生物實驗設計專題復習

1實驗設計的一般程序：

1.1明確實驗目的；1.2分析實驗原理；1.3選擇材料用具；1.4設計實驗步驟；1.5預測實驗結果；

1.6觀察收集數(shù)據；1.7分析推理得出結論。

2實驗設計遵循的原則：

⑴單一變量原則

①自變量與因變量

自變量是實驗中由實驗者操縱的因素或條件，而因變量是指由實驗變量而引起的變化結果，二者之間是前因后果的關系。實驗的目的就在于獲得和解釋前因與后果。

例：關于“唾液淀粉酶水解淀粉”的實驗中，“低溫(冰塊)、適溫(37℃)、高溫(沸水)就是實驗變量，而這些變量引起的實驗變化結果就是反應變量。該實驗旨在獲得和解釋溫度變化(自變量)與酶的活性(因變量)的因果關系。

②無關變量與額外變量

無關變量是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現(xiàn)象的因素或條件。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。它們之間也是前因后果的關系。但它們的存在對實驗與反應變量的獲得起干擾作用。例如：“唾液淀粉酶實驗”中，除實驗變量(溫度)外，試管的潔凈程度、唾液的新鮮程度、淀粉濃度、溫度處理的時間長短等等就屬于無關變量。如無關變量中的任何一個或幾個對三組實驗不等同、不均衡，就會產生額外變量，影響實驗的真實結果。實驗變量，或稱自變量，指實驗假設中涉及的給定的研究因素。反應變量，或稱因變量，指實驗變量所引起產生的結果或結論。而其他對反應變量有影響的因素稱之為無關變量，觀察其對實驗結果的影響。

強調：不論一個實驗有幾個實驗變量，都應確定一個實驗變量對應觀測一個反應變量，這就是單一變量原則，它是處理實驗中的復雜關系的準則之一。

⑵對照性原則對照實驗是指除所控因素外其它條件與被對照實驗完全相等的實驗。

①空白對照

空白對照是指不做任何實驗處理的對象組。如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實驗中，實驗組滴加了唾液淀粉酶液，而對照組只加了等量的蒸餾水，起空白對照。

②條件對照

條件對照是指雖給對象施以某種實驗處理,但這種處理作為對照意義的,或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的，或不是所要研究的處理因素。即雖給對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素；這種對照方法是指不論實驗組還是對照組的對象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對立的結論，以驗證實驗結論的正確性。例,“動物激素飼喂小動物”實驗,其實驗設計方案是：甲組：飼喂甲狀腺激素(實驗組)；乙組：飼喂甲狀腺抑制劑(條件對照組)；丙組：不飼喂藥劑(空白對照組)。顯然,乙組為條件對照。該實驗既設置了條件對照,又設置了空白對照,通過比較、對照,更能充分說明實驗變量---甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育。

③自身對照

自身對照是指實驗與對照在同一對象上進行,即不另設對照。如“植物細胞質壁分離和復原”實驗,則是典型的自身對照。自身對照,方法簡便,關鍵是要看清楚實驗處理前后現(xiàn)象變化的差異,實驗處理前的對象狀況為對照組,實驗處理后的對象變化則為實驗組。

④相互對照

相互對照是指不另設對照組,而是幾個實驗組相互對比對照。如“植物激素與向光性向重力性實驗”和“溫度對唾液淀粉酶活性的影響的實驗”中,所采用的都是相互對照,較好地平衡和抵消了無關變量的影響,使實驗結果具有說服力。

⑶等量原則

對照實驗設置的正確與否，關鍵就在于如何盡量去保證“其它條件的完全相等”。具體來說有如下四個方面：

①所用生物材料要相同即所用生物材料的數(shù)量、質量、長度、體積、來源和生理狀況等方面特點要盡量相同或至少大致相同。

②所用實驗器具要相同即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小型號要完全一樣。

③所用實驗試劑要相同即試劑的成分、濃度、體積要相同。尤其要注意體積上等量的問題。

④所用處理方法要相同如：保溫或冷卻：光照或黑暗；攪拌或振蕩都要一致。有時盡管某種處理對對照實驗來說，看起來似乎是毫無意義的，但最好還是要作同樣的處理。

⑷科學性原則

3.實驗設計的類型

⑴驗證性實驗

例1.構成細胞的生物膜是選擇透過性膜。其特點是水分子可以自由通過，被選擇的小分子和離子可以通過，不被選擇的小分子和離子及大分子物質不能通過。請根據提供的試驗材料和用具簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，以驗證活細胞膜的選擇透過性功能。

實驗材料和用具：①新鮮的紅色月季花②燒杯③玻璃鉛筆④質量分數(shù)為15%的鹽酸⑤清水⑥量筒等

實驗步驟：

(1)；

(2)；

(3)。

預期結果：。

結果分析：。

[參考答案]

實驗步驟：(1)用玻璃鉛筆在兩只大小相同的燒杯上分別標上A和B；兩燒杯中分別加入等量的紅色新鮮月季花瓣；(2)分別用量筒量取等量清水和鹽酸,分別加入到A、B兩燒杯中；(3)一段時間后，觀察燒杯中花瓣和溶液的顏色變化。

預期結果：清水中的花瓣顏色不變，水呈無色；鹽酸中的花瓣顏色逐漸變淺，溶液的顏色逐漸變紅。

結果分析：在鹽酸溶液中，細胞膜的結構被破壞，選擇透過性功能喪失，色素分子從細胞內進入外界溶液。

⑵探究性實驗

例2.探究過了保質期的生長激素的活性。一批生長激素過了保質期，需設計一個實驗來檢驗它是否還有使用價值�，F(xiàn)給你一群生長狀況完全相同的幼齡小白鼠和飼養(yǎng)它們的必需物品，正常的生長激素、過期的生長激素、生理鹽水、注射器、酒精棉等物。請回答下列有關問題：

1）在設計實驗步驟時，

其實驗組是；對照組是。

2）預測可能的4種實驗結果，并得出相應得結論：

①；②；③；④。

［答案］實驗組：對一只小白鼠注射適量的過期的生長激素溶液

對照組：A組：對一只小白鼠注射等量的正常生長激素溶液；B組：對另一只注射等量生理鹽水

①若實驗組個體和對照A組個體的大�。ɑ蝮w重）相同，則說明過期生長激素還具有完全正常的生物活性，可以使用；②若實驗組個體比對照A組個體的小，但比對照B組的大，則說明過期生長激素還具有部分生物活性，可以使用；③若實驗組個體和對照B組個體的大小相同，則說明過期生長激素喪失了生物活性，沒有使用價值；④若實驗組個體在實驗過程中出現(xiàn)死亡或不良反應，則過期生長激素不能使用。

4一些常見的實驗方法

⑴根據顏色來確定某種物質的存在：

淀粉+碘液(藍色)；還原性糖+斐林試劑(磚紅色)；脂肪+蘇丹Ⅲ(橘黃)或+蘇丹Ⅳ(紅色)；

蛋白質+雙縮脲試劑(紫色)等等

⑵用熒光標記法來證明細胞膜具有一定的流動性

⑶同位素示蹤法：光合作用產生氧氣的來源；光合作用中二氧化碳的去向；

噬菌體侵染細菌實驗證明DNA是遺傳物質；DNA的復制是半保留復制

⑷獲得無籽果實的方法:

用適宜濃度的生長素處理花蕾期已去雄的子房，如無籽蕃茄、誘導染色體變異，如無籽西瓜。

⑸確定某種激素功能的方法：

飼喂法，切除注射法，閹割移植法，切除口服法。

⑹確定傳入、傳出神經的功能：刺激+觀察效應器的反應或測定神經上的電位變化。

⑺植物雜交的方法

雌雄同花：花蕾期去雄+套袋+開花期人工授粉+套袋

雌雄異花：花蕾期雌花套袋+開花期人工授粉+套袋

⑻確定某一顯性個體基因型的方法：測交；該顯性個體自交。

⑼確定某一性狀為顯性性狀或隱性性狀的方法：

具有一對相對性狀的純合體的雜交/自交，觀察后代是否有性狀分離。

⑽確定某一個體是否具有抗性基因的方法：即抗性接種實驗

確定小麥是否具有抗銹病基因，用銹病菌去侵染，一段時間后，觀察有無銹斑出現(xiàn)。⑾育種的方法雜交育種；人工誘變育種；人工誘導育種；單倍體育種；基因工程育種；細胞工程育種等。

⑿測定種群密度的方法：樣方法；標志重捕法

5．實驗設計的具體方法

實驗設計往往是解答實驗題的難點，但只要理清思路，找準方法和突破口，也能化難為易。實驗的設計可遵循以下思路和方法進行。

（1）首先確定實驗目的，并對其去粗取精，提煉要點,確定是驗證性實驗還是探究性實驗。

（2）運用所學知識，找準實驗原理，并要做到對原理理解透徹----------------是實驗設計的依據

理解實驗原理對實驗設計的重要作用，每一個生物實驗材料的選擇、實驗裝置的確定、實驗步驟和實驗方法的安排都不是隨意的、盲目的，而是有其實驗原理作為依據的。實驗現(xiàn)象和實驗結果的預期也是依據實驗原理而作出的。

（3）根據實驗原理，對照實驗目的，通過初步分析，在頭腦中搜尋教材上或曾做過的實驗模型，初步形成大致方案，實驗設計大多與單因子變量和對照實驗有關。

（4）結合實驗所給的條件，選取適當?shù)姆椒ǎê啽阈栽瓌t），開始草擬具體步驟方案，設計具體步驟后，要順藤摸瓜，通過實驗結果（現(xiàn)象）的判斷，分析綜合得出實驗結論。

（5）回歸檢驗。

看看自己設的實驗是否存在科學性原則，緊扣實驗原理來進行分析；是否有遺漏的地方；是否還有其它可能性存在，即檢驗實驗的嚴密性、科學性問題。實驗設計的檢驗過程最終應該對照實驗原理，回歸實驗目的。

（6）實驗設計中反應變量的確定和控制

生物實驗設計中，反應變量的確定非常重要，因為任何一個科學實驗的結論都是從反應變量所表現(xiàn)出的數(shù)量、質量或狀態(tài)的事實中推導或分析出來的。生物實驗中很多反應變量就是實驗條件。設計實驗時，應該根據實驗目的和實驗原理來確定對實驗結果有影響的反應變量。

同時，對其他無關變量或非研究變量應進行控制。對變量的控制所要遵循的原則是對照原則，即控制其他因素不變，而只改變其中一個因素（反應變量），觀察其對實驗結果的影響。通過對照的建立，達到對變量的控制，這是生物實驗設計的靈魂。

6.實驗材料的選擇

(1)“觀察洋蔥根尖細胞的有絲分裂實驗”和“質壁分離和復原實驗”都用洋蔥，兩者的取材部位分別是、，可否互換？為什么？

(2)“還原性糖的鑒定實驗”對材料的要求是、。

該實驗可否選擇小麥、甘蔗等含糖較多的植物組織？

(3)某生物學習小組對動物在空腹狀態(tài)和進食后血液中是否含有葡萄糖進行了實驗研究。他們從一健康的成年狗身上采集了以下實驗材料：

a：空腹時的血液b：進食一小時后的血液

[注：材料a、b都加入了檸檬酸鈉（一種防凝劑）]

請問:材料a、b必須進行如何處理才能用斐林試劑檢驗？為什么要進行該項處理？

[參考答案]

(1)根尖的分生區(qū)細胞、紫色的洋蔥鱗片葉不能互換，因為前者能進行旺盛的有絲分裂，后者是已經分化的細胞，含有大的液泡。(2)白色、無色或接近無色或白色含有可溶性糖不能選擇，原因小麥、甘蔗內含有蔗糖，不是還原性糖。(3)兩者都得離心（或靜置24小時），取上清液血液呈紅色，會影響還原性糖與林試劑發(fā)生反應生成的磚紅色沉淀，不便于觀察顏色反應。

【知識小結】(1)科學合理，簡便易行，有典型性和代表性。(2)數(shù)量足夠多（避免量少給實驗帶來偶然性誤差）(3)實驗組和對照組應等量①材料等量（種類、數(shù)量、生理狀況等）②處理方法等量（溫度、光照、時間等

7.實驗步驟的書寫三步曲

(1)材料器具的準備：包括分組、編號、非條件處理等②

取兩套規(guī)格相同的器材(或取長勢相同的某種生物材料隨機平均分成兩份)分別標記為A、B，并分別加入等量的

本步驟強調分組的等量性原則(器材的規(guī)格、生物材料的長勢、分組的數(shù)量和隨機性等)，編號可以針對實驗器具，也可以針對實驗材料，有的非條件處理需在條件處理之后，則需寫在第二步。

(2)設置實驗組（有單一變量）和對照組（無）①

在A組中加入適量的在B組中加入等量的

本步驟強調對照性原則、各對照組條件處理的等量性原則，通過“適量”和“等量”表達出來。在具體的實驗設計中，可用具體的量，如“在A組中加入2ml在B組中加入2ml”。需要注意的是：一組加入試劑時，如另一組不需加入試劑，則必須加等量的蒸餾水或相應不影響實驗結果的溶液；如果用試管做實驗，實驗中加入試管的各溶液的總量一般不超過10mL。另外，要注意單一變量原則，即本步處理的變量只能有一個。

(3)放在適宜的相同的條件下培養(yǎng)，一段時間后觀察現(xiàn)象和結果③

將兩套裝置放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間(或相應方法處理，如振蕩、加熱等)。

本步驟強調各對照組外界處理的等量性原則，兩套裝置必須放在相同且適宜的環(huán)境中，這樣的實驗結果才有可比性。培養(yǎng)的時間可根據具體的實驗確定，也可以用“一段時間”描述。

（注意：a.最佳的書寫步驟是①→②→③；b.規(guī)范性語言準確地描述。）

8.實驗結果的獲取

（1）直接觀察法觀察植物細胞質壁分離與復原、觀察植物細胞的有絲分裂等

（2）化學法、物理法

①鑒定淀粉的方法：碘液

②鑒定可溶性還原糖：斐林試劑或班氏試劑

③鑒定脂肪：蘇丹Ⅲ染液或蘇丹Ⅳ染液④鑒定蛋白質：雙縮脲試劑

⑤鑒定DNA：二苯胺試劑或甲基綠試劑

⑥追蹤物質運行和變化過程：同位素標記法

（3）生物特性

①光合速率單位時間氧氣的釋放量或二氧化碳的吸收量或淀粉生成量

②呼吸速率單位時間二氧化碳的釋放量或氧氣的吸收量或淀粉減少量

③生長速率植物株高、干重或動物身高、體重

④動物代謝速率A.一定時間內耗氧量B.消耗一定氧氣所需的時間

⑤某物質對生物的毒性①種子的發(fā)芽率或植株染病情況②動物壽命、染病情況

常用的觀測指標

1.物理化學特性：顏色反應、有無氣泡、沉淀等。

2.生物特性：生物形態(tài)結構、生理、生長發(fā)育等。【知識小結】1.文字描敘：注意提取題干中對解題有用的關鍵信息。2.表格：（1）準確找出實驗的自變量（反應條件等發(fā)生改變的量）和因變量（隨著反應條件改變而改變的量）（2）要看清數(shù)據的變化規(guī)律（上升、下降）；注意特殊數(shù)據（最多、最少、平均，總和等，尤其0）想清道理。3.坐標曲線：（1）注意橫、縱坐標的變量及單位；（2）曲線的變化趨勢（如升、降）及原因；（3）特殊點的意義：交點、折點、最高點、最低點等。例3：某生物學興趣小組開展“不同濃度生長素類似物對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響”的課題研究，老師已經為他們準備了生長素類似物的濃溶液和蘿卜種子。假如你是其中的一員，請回答：

（1）要測定生長素類似物對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，你可以采用的測量指標是_____、______等。

（2）做該實驗時，如何設置對照組？

（3）設計一張表格，用于實驗時記錄數(shù)據。

例4：請利用下圖裝置和計時器設計實驗證明溫度能影響光合作用強度。

（一）實驗步驟

（1）將裝置放置在陽光下（2）調節(jié)自動控溫器，將水溫調節(jié)到15℃，觀察記錄此溫度下_____,重復測三次。

（3）再將溫度依次控制到25℃、35℃、45℃，重復（2）的操作

（二）請用直角坐標曲線圖表示你的預期結果

[參考答案]略

10.高考常見題型

⑴實驗分析題型-根據提供的實驗方案，分析其中的步驟、現(xiàn)象、結果，做出解答

例5.某生物興趣小組用迎春枝條作實驗材料，做了探究NAA促進扦插枝條生根最適濃度實驗的預實驗，結果如圖所示。請根據預實驗結果，設計進一步的探究實驗:

⑴材料用具：生長旺盛的一年生迎春枝條若干、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿、NAA、蒸餾水等。

配制溶液：（溶液濃度梯度差為0.5ppm）

⑵實驗步驟：

①；②浸泡：；

③一天后，；④十天后，。

⑶該實驗應控制好兩個主要無關變量是：。

⑷請你設計一個表格來呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象。

[參考答案]⑴配制濃度依次為2ppm、2.5ppm、3ppm6ppm的NAA溶液9份。

⑵①將長勢相同的、等長大小的迎春枝條隨機平均分成9份，每份5枝；

②將9份枝條的基部分別浸泡在2ppm、2.5ppm、3ppm6ppm的NAA溶液中；

③取出枝條放在適宜相同條件下分別進行扦插培養(yǎng)；④對扦插枝條的生根情況進行統(tǒng)計記錄⑶各組枝條處理時間要長短一致所用植物材料盡可能做到條件相同⑷

⑵實驗設計題型-根據題目所給的條件，自行設計實驗方案。例6.“生長素對植物生長的作用，往往具有雙重性”。為了驗證這一結論，請根據下圖（根對生長素濃度的反應），以植物的根為實驗對象，設計實驗步驟，預測并解釋實驗結果。

⑴實驗材料和用具：

⑵實驗步驟：

⑶實驗結果的預測和解釋：

[參考答案]

⑴濃度為10-10mol/L（或低于10-8mol/L的其他適宜濃度）和濃度為10-7mol/L（或高于10-8mol/L的其他適宜濃度）的生長素，滴管，剛長出幼根的植物種子（若干），吸水紙，清水，尺，培養(yǎng)皿。

⑵①取3個培養(yǎng)皿分別編號為1號、2號、3號，在其底部襯墊濕吸水紙，然后各放入2粒剛長出幼根的種子；

②給1號培養(yǎng)皿內種子的幼根滴加適量的濃度為10-10mol/L的生長素，2號培養(yǎng)皿內種子的幼根滴加適量的濃度為-7

10mol/L的生長素，3號培養(yǎng)皿內種子的幼根滴加少量的清水作對照；

③定期測量三個培養(yǎng)皿內幼根的長度。

⑶1號培養(yǎng)皿中的幼根比3號培養(yǎng)皿中的幼根長，表明濃度為10-10mol/L的生長素能促進根的生長；

2號培養(yǎng)皿中的幼根比3號培養(yǎng)皿中的短，幾乎沒有生長，表明濃度為10-7mol/L的生長素抑制根的生長。

⑶實驗方案的糾錯或完善題型

例7.某同學由溫度能影響酶的活性聯(lián)想到溫度能否影響甲狀腺激素的活性。為了探索這一問題，他做了一個實驗。實驗步驟如下：

①取三只相同的潔凈玻璃缸，編號為l、2、3，分別裝上等量的蒸餾水、河水、自來水。

②取發(fā)育狀況不同的15只蝌蚪，分成三等份，分別放人1、2、3號玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的適宜外界條件下培養(yǎng)。

③每天同時向l、2、3號玻璃缸中分別投入普通飼料、常溫(25℃)下的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料、用60℃溫水處理1小時的甲狀腺激素制劑拌勻的飼料。

④每隔一段時間測量、記錄，并比較蝌蚪的發(fā)育狀況。

(1)在實驗步驟的敘述中，存在一些不妥或不嚴密之處，請指出并加以改正；

(2)預測實驗現(xiàn)象及結論；

(3)通過上述正確修改后的實驗，能體現(xiàn)出實驗設計應遵循的基本原則之一是。

[參考答案](1)改正：①蒸餾水、河水、自來水改為河水，②“發(fā)育狀況不同”改為“相同”，③“投入”后加“等量的”。(2)預測實驗現(xiàn)象及結論：①若2號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育最快，而l、3號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育狀況相同，說明高溫使用甲狀腺激素制劑失活。②若2號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育最快，3號玻璃缸內次之，l號玻璃缸最慢，說明高溫使甲狀腺激素制劑的活性降低。③若2、3號玻璃缸內蝌蚪發(fā)育狀況相同，而1號玻璃缸內較慢，說明高溫未影響甲狀腺激素制劑的活性。(或增加一項：若三個玻璃缸中的蝌蚪發(fā)育狀況為：l號快于2號，2號快于3號，說明高溫增強了甲狀腺激素制劑的活性。)(3)等量原則

⑷綜合類型題型以實驗為背景，主要涉及代謝、遺傳、調節(jié)、生態(tài)等相關知識

例8.植物的根與莖分別具有向地生長和背地生長的特性，這與重力影響植物體內生長素的重新分布有關。

實驗一：將植物幼苗分成甲、乙兩組。將甲組幼苗根的前端中央插入一薄云母片（見下圖）。提示：云母片不影響植物生長，但不能讓生長素透過。

一段時間后

一段時間后

將兩組幼苗水平放置培養(yǎng)一段時間后，兩組幼苗的生長情況如上圖所示。

（1）根據上述實驗結果得出的實驗結論

是：。

（2）圖乙所示幼苗的幼莖和幼根近側端的生長素都遠比遠地側高，但兩者所發(fā)生的反應卻不相同，這是因

為

實驗二：科學家研究發(fā)現(xiàn)，在單側光的照射下，胚芽鞘中生

長素能從向光側橫向運輸?shù)奖彻鈧龋瑥亩鴮е屡哐壳氏蚬鈴澢�生長。為了驗證胚芽鞘中的生長素的橫向運輸是發(fā)生在A段（胚芽鞘尖端）而不是B段（胚芽鞘下面一段），請

根據提供的材料和用具，設計實驗加以驗證。

（1）實驗材料及用具：胚芽鞘，一側開孔的硬紙盒，薄云母片，光源等。

（2）繪圖表示實驗裝置及方法，并用文字加以注解或補充說明。

（3）實驗結果的預測、解釋和結論：

[參考答案]實驗一

（1）幼苗根的向地生長與根尖內生長素的重新分布有關

（2）根對生長素濃度的反應敏感，高濃度會抑制根近地側的生長，根表現(xiàn)為向地生長。

莖對生長素濃度的反應敏感性差，高濃度能促進莖近地側的生長，莖表現(xiàn)為背地生長。

（說明：僅答生長素具有兩重性或根莖對生長素敏感度不同，只給1分）

實驗二：（2）

甲乙丙

以上裝置放在相同條件下培養(yǎng)一段時間后，觀察胚芽鞘的生長和彎曲情況。

實驗結果的預測、解釋和結論：

甲裝置內胚芽鞘直立生長，表明胚芽鞘尖端生長素的橫向運輸受到阻止，植物不表現(xiàn)為向光生長。

乙、丙裝置內胚芽鞘彎向光源生長，表明在單側光照射下，乙胚芽鞘尖端的生長素依然發(fā)生了橫向運輸，使背光側生長素濃度高于向光側，植物表現(xiàn)向光生長。

實驗結論：在單側光照射下，胚芽鞘尖端生長素的橫向運輸發(fā)生在A段而不是在B段。

例9.植物生命活動調節(jié)的基本形成是激素調節(jié)，下面是有關植物激素的知識及實驗研究，請根據有關信息分別回答下列問題：

(1)植物激素對植物的生長發(fā)育產生顯著調節(jié)作用，植物的生長發(fā)育是由多種激素相互協(xié)調、共同調節(jié)的。下表是植物不同部位各種激素的相對濃度，請分析回答：激素的相對濃度部位生長素赤霉素細胞分裂素脫落酸莖尖+++++++++-幼葉++++++--伸長莖++++--側芽++--成熟葉++-+++根++--根尖++---+++表示含量高；++表示含量中等；+表示含量低；-表示無①目前公認的植物激素共有五大類，除上表中的四大類外，植物體內還有一類物質也屬于植物激素，該激素的主要作用是____________________。

②比較莖尖和伸長莖中各種激素的含量，從細胞角度分析植物的生長，說明生長素和赤霉索主要通過促進__________，從而促進生長；細胞分裂素主要通過促進_________，而促進生長。

(2)分析上表可知，成熟葉中含有較多的脫落酸而不含細胞分裂素�？茖W家通過進一步分析研究可知；脫落酸能抑制核酸、蛋白質的合成，促使葉片衰老。而細胞分裂素則抑制葉綠素、核酸和蛋白質的降解，抑制葉片衰老。所以在生產中可利用細胞分裂素作保鮮劑。請你設計一個實驗證明細胞分裂素有延緩葉片衰老的作用。

③實驗原理：葉綠素逐漸喪失而失去綠色的葉片衰老最明顯的特點，離體葉片很快就會出現(xiàn)衰老的特點，因此，可通過______________________來證明。

④實驗步驟；

第一步：選取___________________________葉片隨機分成兩組，分別標記為甲組、乙組。

第二步：在甲組葉片的局部位置涂上一定濃度的細胞分裂素，乙組葉片_______________。

第三步：___________________________________________________________。

⑤實驗結果預測：

⑥實驗結論：細胞分裂素有延緩葉片衰老的作用

[參考答案](1)①促進果實的成熟②細胞的伸長、細胞的分裂

(2)③用細胞分裂素來處理離體葉片，記錄葉片失綠變黃所需的時間

④第一步：同種植物、同樣大小和發(fā)育狀況相同的；

第二步：在相同位置相同面積上涂等量的蒸餾水；

第三步：記錄甲、乙兩組葉片失綠變黃所需的時間；

⑤甲組葉片失綠變黃所需的時間比乙組長。

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