高中生物實驗復習實驗設計實驗與探究能力

（1）能獨立完成“生物知識內容表”所列生物實驗與技術，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗與技術涉及的方法和技能進行綜合運用。

（2）具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。

（3）具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查，假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。

（4）能對一些簡單的實驗方案作出恰當的評價和修訂。考試說明中關于實驗所謂設計型實驗題——就是要求考生設計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計數據處理的方法及分析實驗現象。包括設計實驗方案、設計實驗步驟、設計實驗改進方法等。主要考查我們是否理解實驗原理和是否會分析實驗結果，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情景下遷移知識的能力。實驗設計實驗設計的基本內容實驗名稱實驗目的實驗原理實驗對象實驗方法與步驟實驗條件實驗測量與記錄實驗結果與分析實驗結論實驗設計的基本原則科學性原則單一變量原則對照原則平行重復原則實驗設計的基本思路確定實驗目的明確實驗原理選擇實驗材料設計實驗步驟預期實驗結果并分析空白對照自身對照條件對照相互對照自變量與因變量無關變量與額外變量實驗設計的題型全程設計型補充設計型設計改錯型分析原因型探究性實驗驗證性實驗（07山東）端粒酶是與染色體末端結構相關的一種細胞組分。表中數據顯示細胞癌變可能與端粒酶的活性有關，請完成下面的探究實驗：實驗目的：探究端粒酶與細胞癌變的關系。實驗材料：癌細胞、端粒酶抑制劑、細胞培養液等。實驗步驟：①______________________________②______________________________③______________________________結果預測及分析：______________________________________________________________細胞類型增值代數端粒酶活性正常體細胞50～60無癌細胞無限有將癌細胞分成A、B兩組A組加入端粒酶抑制劑；B組不加，在相同條件下培養記錄觀察A、B兩組細胞的分裂次數（增值代數）A組比B組增值代數少，說明端粒酶與細胞癌變有關，A組仍無限增殖，說明端粒酶與細胞癌變無關。一探究實驗的一般程序提出問題作出假設設計實驗分析數據得出結論交流反思材料儀器方案預測實施計劃1明確實驗原理：書寫實驗原理的解題方法：原理的來源有兩個，其一是課本中的相關知識（題干較短），其二是來自題干（題干較長）。所以，通過聯想相關知識或解讀題干來解題。

單一變量原則對照原則科學性原則平行重復的原則隨機性原則簡約性和可行性等設計實驗步驟要遵循的原則：2設計實驗步驟（1）單一變量原則確定變量實驗變量：也稱自變量，是指實驗中實驗者能操縱的給定的因素和條件（可根據實驗目的來確定）控制變量：也稱無關變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗變化和結果的因素或條件（強調生物學實驗中對控制變量的設定）

反應變量：也稱因變量，指實驗中由于實驗變量引起的變化和結果（其實就是實驗結果）

例如，課本內“溫度對酶活性影響”的實驗中：實驗變量是低溫(冰水),適溫(60℃),高溫(沸水)酶的活性變化即反應變量；試管的潔凈度，淀粉酶的稀釋度，可溶性淀粉的濃度，碘液的量和濃度，溫度處理時間，操作程序等是無關變量。實驗中不論有幾個實驗變量，都應做到每個自變量對應一個因變量，此外還要做到操作規范。在實驗設計、實施的全過程中，應嚴格操縱實驗變量，嚴格控制無關變量，盡可能消除誤差，獲取較為精確的反應變量。①生物材料要相同②實驗器具要相同③實驗試劑要相同④處理方法要相同即所用生物材料的數量、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。實驗中要做到“單一變量”，應注意等量的原則即試管、燒杯、水槽、廣口瓶等器具的大小、型號、潔凈度等要完全一樣。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，但還是要作同樣的處理。無關變量都相同且適宜。表述要清楚。對在量上難以準確描述的，應盡可能用“定性”的語言表達，如：“一段時間”、“適宜溫度”、“適量的”、“一定量的”、“用相同型號的…”、“選取生長狀況相同的…”、“大小數量相同的…”、“等體積的”、“置于相同且適宜條件下”、“加入等量的…”等。1、排除因實驗對象個體差異帶來的影響。——生長狀況一致、隨機分組2、創造相同條件進行對照，以抵消或排除這些條件對實驗對象的干擾3、提供適宜條件，以排除不利環境條件對實驗對象的影響。（2）對照原則空白對照自身對照條件對照相互對照空白對照空白對照是指不做任何實驗處理的對象組觀察唾液淀粉酶對淀粉的消化作用，兩個試管都有等量的漿糊；一個試管放唾液，另外一個試管放清水，那放清水的試管就是一個空白對照。例：某學生為了證明植物呼吸放出二氧化碳，設計了如下圖的實驗裝置，其中綠色植物生長旺盛。將裝置在黑暗中放置了24小時后觀察結果。試分析：在實驗中，有同學提出，需要同時進行另一組其他條件相同但不放植物的實驗。你認為有沒有意義？簡述原因。有意義，因為該實驗需要設立對照實驗，即放有植物的燒杯內的石灰水因吸收植物放出的二氧化碳而變渾濁，對照實驗中的石灰水不變渾濁。

例：“探索甲狀腺激素的生理作用”實驗中A組：給蝌蚪喂養摻有甲狀腺制劑的飼料；B組：喂養摻有甲狀腺抑制劑的飼料；C組：喂養普通飼料，（空白對照）

（自身對照）對照組和實驗組都在同一研究對象上進行質壁分離和復原實驗質壁分離復原質壁分離條件對照

例1：加入雞肝研磨液（含過氧化氫酶）的一組為實驗組，而加入氯化鐵的一組只是酶高效性的一個條件（高效性是相對于無機催化劑而言），實驗本身并不研究氯化鐵的催化作用，本實驗是條件對照。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2：“動物激素飼喂小動物”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)；相互對照相互對照---指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照。例1：“驗證pH值對淀粉酶活性的影響”，設置pH值分別為5.0、6.2、6.8、7.4、8.0的5支試管，這5支試管間相互對照。例2：驗證氮和磷是水體富營養化的因素，實驗變量是氮和磷，在設計實驗中，可以設置三組實驗，即加入氮（尿素）、加入磷（含磷洗衣粉）、加入氮和磷（尿素和洗衣粉）。三組均為實驗組，通過相互對照得出結論。就沒有必要單獨設置一個不含氮和磷（蒸餾水）的一個空白對照組了。（3）科學性原則簡明、準確組織語言文字2、實驗步驟分步描述并加以編號（一般不宜連續描述）3、在量上難以做到準確的量化描述，應盡可能用“定性”的語言表達。

1、實驗組別編號描述如：凡實驗中涉及到兩組或兩組以上，所用器材需用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以編號便于區分。如：第一步……。第二步……。……如：1、……。2、……。……如：“一段時間”、“適宜的溫度”、“適量的”、“一定量的”等。4、盡量要用規范的實驗術語，不能用含糊的口語，如：“蓋玻片”不能說是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜說成“一樣多的”；“振蕩”不宜說成“晃動”“搖動”等等。

5、注意避免“詞不達意”。如：如圖二，有些學生描述為“分別在甲、乙兩試管中加入A、B物質”，如此表達則成了圖三的含義，顯然與圖二不符。準確的描述應為“在甲乙兩支試管中分別加入A、B物質”或“在甲試管中加入A物質，乙試管中加入B物質。”簡明、準確組織語言文字、圖形6、選用文字、表格、坐標曲線圖等形式進行具體、準確表達。例：某生物學興趣小組開展“不同濃度香煙浸出液對水蚤的影響”的課題研究。他們已將香煙和蒸餾水按照1︰1的重量比浸泡24小時，過濾后的濾液作為原液。如果你是其中一員，請設計一張表格用于在實驗時記錄數據。不同濃度的煙草浸出液每分鐘心跳次數第一次測量第二次測量第三次測量平均值濃度1濃度2濃度3蒸餾水（對照）1、表格的設計：簡明、準確組織語言文字、圖形例：用幼葉鞘作為實驗材料進行生長素促進生長的探究實驗設計和實驗結果6、選用文字、表格、坐標曲線圖等形式進行具體、準確表達。2、坐標曲線表示：簡明、準確組織語言文字、圖形例：小麥品種是純合體，生產上用種子繁殖，現要選育矮桿（aa）、抗病（BB）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體（有一對基因雜合即可稱為雜合體），生產上通常用塊莖繁殖，現要選育黃肉（Yy），抗病（Rr）的馬鈴薯新品種。請分別設計小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡要說明。（寫出包括親本在內的三代即可）馬鈴薯第一代yyRr×Yyrr親本雜交第二代YyRr,yyRr,Yyrr,yyrr種植，選黃肉，抗病（YyRr）第三代YyRr用塊莖繁殖3、用圖表示：6、選用文字、表格、坐標曲線圖等形式進行具體、準確表達。小麥第一代AABB×aabb親本雜交第二代AaBb種植F1代，自交第三代A_B_,A_bb,aaB_,aabb種植F2代，選矮桿，抗病（aaB-）繼續自交，期望下代獲得純合體×①全面：可能的結果都要預測到。事實究竟是哪一種，應由實驗現象來說明；準確地預測實驗結果如：黑鼠╳白鼠②準確：如：加碘后，“不變藍”不等于“無色”或“沒有顏色變化”；另外“不變”也不能說成“無現象”全黑有黑、有白全白(完全顯性)大多數題目要求寫出實驗步驟，這是大家束手無策失分較多的地方。總結下面一條書寫模式，能夠使書寫條理，思路清晰。A選擇材料并分組編號（應保持條件相同），設立實驗組和對照組；B實驗處理：分別對實驗組和對照組施加單一變量；除實驗變量外，對實驗組和對照組的培養、飼養等條件應要相同，即控制無關變量。C培養（或飼養）、觀察、記錄：觀察記錄實驗現象和實驗數據（結合題意找出具體的觀察和記錄對象）

總結總結1．取兩套規格相同的器材(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……說明：本步驟強調分組的等量性原則(器材的規格、生物材料的長勢、分組的數量和隨機性等)，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。基本步驟描述性語言可規范(以兩組為例)如下：2．在A組中加入適量的……在B組中加入等量的……說明：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……”這里需要注意的是：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．將兩套裝置放在相同且適宜的環境中培養一段時間(或相應方法處理，如振蕩、加熱等)。說明：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境中，這樣的實驗結果才有可比性。培養的時間可根據具體的實驗確定，也可以用“一段時間”描述。4.觀察并記錄實驗結果（結合題意找出具體的觀察和記錄對象）3.實驗結果分析或者預測實驗現象

要弄清題目的目的是“驗證性”的還是“探究性”的。如果是“驗證性”的實驗，則要根據所學知識和原理，分析得出應有的實驗結果和推出相應的結論，（此時一般只有一個結果和相應的結論，且結論與實驗目的相對應）。若是“探究性”的實驗，則要根據原理、目的，預測出可能的結果和推出相應的結論（此時一般有幾個不同結果及相應的結論）。預測結果“三步曲”：預測的實驗結果不惟一，大多有三種可能：“變量促進結果；變量抑制結果；變量與結果無關”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。還有一類就是結果與變量的濃度有關。模式：“若。。。則。。。”二解答設計探究實驗的框架

審題---用筆標記重點明確目的，找準原理---區分原理和目的

書寫格式選擇儀器，處理或選擇實驗材料

分組編號（等量、適量、隨機）

設計對照，突出單因子

再次強調固定控制變量

觀察記錄

閱卷體會：不要空白（分寫原理，預期和結果）；分條寫；準確運用生物學術語；字體工整。三實驗設計例題分析補充設計題

：試題明確給出了部分實驗設計步驟，要求把其他步驟或原理補充完整

全程設計題

：試題明確給出或隱含相應的實驗目的和原理，要求學生通過步驟的設計，驗證或探究一個實驗目的，得到相應的結果和結論。

設計改錯題

：試題明確給出了實驗目的、原理和設計步驟，要求把步驟中的錯誤之處指出來并加以改正。分析原因題：試題明確給出了實驗目的、原理和設計步驟，要求就其中的實驗現象分析其原因補充設計題（08山東）轉基因技術可以使某基因在植物體內過量表達，也可以抑制某基因表達。假設A基因通過控制赤霉素的合成來控制番茄的株高，請完成如下實驗設計，已驗證假設是否成立。①實驗設計：（借助轉基因技術，但不要求轉基因的具體步驟）a．分別測定正常與矮生植株的赤霉素含量和株高。b．________________________________________

c．________________________________________

②支持上述假設的預期結果：_______________________________________________________③若假設成立，據此說明基因控制性狀的方式：______________________________________________通過轉基因技術．一是抑制正常植株A基因的表達，二是使A基因在矮生植株過量表達測定兩個實驗組植株的赤霉素含量和株高與對照比較，正常植株在A基因表達被抑制后赤霉素含量降低，株高降低；與對照比較，A基因在矮生植株中過量表達后，該植株赤霉素含量增加，株高增加。基因通過控制酶的合成來控制代謝途徑，進而控制生物性狀（09山東）小鼠常被用作研究人類遺傳病的模式動物。請填充觀察小鼠細胞減數分裂的實驗步驟：供選材料及試劑：小鼠的腎臟、睪丸、肝臟，蘇丹Ⅲ染液、醋酸洋紅染液、詹納斯綠B（健那綠）染液，解離固定液。取材：用____________作實驗材料制片：①取少量組織低滲處理后，放在____________溶液中，一定時間后輕輕漂洗。②將漂洗后的組織放在載玻片上，滴加適量____________。③一定時間后加蓋玻片，____________。觀察：①用顯微鏡觀察時，發現幾種不同特征的分裂中期細胞。若它們正常分裂，產生的子細胞是__________________。②右圖是觀察到的同源染色體A１和A２的配對情況。若A1正常，A2發生的改變可能是________________________。（小鼠）睪丸解離固定液醋酸洋紅染液壓片次級精母細胞，精細胞，精原細胞缺失全程設計題（10山東）假設某隱性致死突變基因有純合致死效應（胚胎致死），無其他性狀效應。根據隱性純合體的死亡率，隱性致死突變分為完全致死突變和不完全致死突變。有一只雄果蠅偶然受到了X射線輻射，為了探究這只果蠅X染色體上是否發生了上述隱性致死突變，請設計雜交實驗并預測最終實驗結果。實驗步驟：①_______________________________________；②_______________________________________；③_______________________________________。結果預測：I如果_____________，則X染色體上發生了完全致死突變；II如果___________________，則X染色體上發生了不完全致死突變；III如果______________，則X染色體上沒有發生隱性致死突變。讓這只雄蠅與正常雌蠅雜交F1互交（或：F1雌蠅與正常雄蠅雜交）統計F2中雌雄蠅比例F2中雌：雄＝2：1F2中雌：雄在1：1～2：1之間F2中雌：雄＝1：1（09山東）用適宜濃度的2,4－D處理番茄花蕾可提高坐果率。請設計實驗方案。確定施用2，4-D的最適濃度。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________④統計分析不同處理組的番茄坐果率，確定最適施用濃度。①將生長狀態相同的番茄平均分成若干組；②配制對應組數的系列濃度梯度的2，4-D溶液；③分別用不同濃度的2，4-D溶液處理對應組的番茄花蕾；設計改錯題為證實“二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料”，某同學制訂了下列實驗方案：（1）實驗目的和實驗材料用具（略）（2）實驗方法和步驟：①用一適當大小的玻璃罩罩住一株正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏氣。②將上述植物及裝置放在暗室中饑餓消耗掉葉片內貯藏的有機物，暗室內裝有紅色安全燈。③饑餓一定時間后，自暗室中取出，照光若干小時，使其充分進行光合作用。④取一葉片，放入盛有酒精的燒杯中水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中⑤將已脫色的葉片取出，平鋪在一個培養皿內，用碘-碘化鉀溶液檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現

該實驗方案有幾項明顯錯誤，請指出錯誤并改正答案（1）實驗步驟②中暗室內用紅色安全燈是錯誤的，應改為綠色安全燈（2）實驗步驟⑤中的“葡萄糖”是錯誤的，應改為淀粉。（3）未設對照實驗。對照實驗的步驟可設計如下：a.裝置同題干中的步驟①，但玻璃罩內用同一種生長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物，用一杯清水代替NaOH溶液b.將上述植物和裝置放在暗室中進行饑餓處理，消耗掉葉片內貯存的有機物，暗室內裝有綠色安全燈c.重復題干中步驟③和④。d.重復改進后的題干中步驟⑤某同學進行了溫度對酶活性影響的研究，設計了實驗：

實驗步驟：

（1）取三支試管，分別加入質量分數為3％的可溶性淀粉溶液。

（2）將試管分別放入25℃、60℃的水中和冰塊中，在三支試管中分別加入質量分數為2％的淀粉酶溶液，兩支試管中的pＨ＝6.8,第三支試管中的pH＝４，搖均后維持各自溫度５min。

（3）在三支試管中各滴一滴碘液，并搖均。

觀察并記錄：（略）

結論：溫度過高或過低都影響酶的活性。

請回答：[1]該實驗能否得出上述實驗結論？[2]指出步驟中不正確之處，并在此基礎上加以糾正或補充相應的內容。[1]按此步驟不能得出以上實驗結論。[2]a.試管上沒有做標記，應用字母或數字進行標記如三支試管上分別標記Ａ、Ｂ、Ｃ。b.步驟（１）（２）中加入試管中的兩種溶液應有量的描述，如步驟（２）中應補充３％的可溶性淀粉2ml。c.實驗組與對照組未遵循單一變量原則。兩組中存在酸堿度和溫度兩個變量，應只有一個溫度變量，酸堿度應一致，pH應都為6.8。分析原因題（09北京）鴨蛋蛋殼的顏色主要有青色和白色兩種。金定鴨產青色蛋，康貝爾鴨產白色蛋。為研究蛋殼顏色的遺傳規律，研究者利用這兩個鴨群做了五組實驗，結果如下表所示。請回答問題：（1）根據第1、2、3、4組的實驗結果可判斷鴨蛋殼的

色是顯性性狀。（2）第3、4組的后代均表現出

現象，比例都近

。（3）第5組實驗結果顯示后代產青色蛋的概率接近

，該雜交稱為