高中生物实验设计专题 知识归纳

高中生物实验设计专题一、2009年高考生物实验考试大纲 （1）能独立完成所列生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。（2）具备验证简单生物学事实的能力，并对实验现象和结果进行解释、分析和处理。 （3）具备对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。 二、生物实验设计的科学性分析实验能力是“教学大纲”要求学生掌握的一项基本能力。就是能使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并对结果进行解释和分析。此能力要求包括两方面的内容：一是能够设计简单的实验，验证简单的生物学事实；二是能对实验现象、实验结果作出正确的解释和分析。实验能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力（设计和完成实验的能力）。此能力要求也包括两方面的内容：一是独立实验的能力（大纲规定学生实验和教师演示实验），即理解实验原理、目的、要求、材料、用具；掌握实验的步骤、控制实验条件、使用有关仪器、安全问题处理；观察现象、分析数据、得出结论；常规实验非常规做法。二是能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题。用理、化、生三科实验中所学的知识去解决实际问题。实验所占比分为30%（基本不变，也可能在25%左右）。实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力。要提高这方面的能力，必须改变过去“背实验”的方法，亲自动手做实验，熟悉实验的操作步骤，弄清实验的原理，能运用所学知识对实验现象进行分析，以此来验证或探究某一结论。只有这样，才能促进实验能力的提高，促进科学思维的形成和发展，才能真正对实验的知识、内容进行举一反三。1．实验设计的基本内容1.1实验名称是关于一个什么内容的实验。1.2实验目的要探究或者验证的某一事实。1.3实验原理进行实验依据的科学道理。1.4实验对象进行实验的主要对象。1.5实验条件根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。1.6实验方法与步骤实验采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步骤都必须是科学的；能急时对仪器、步骤进行有效矫正。1.7实验测量与记录对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。1.8实验结果预测及分析能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。1.9实验结论对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。2．实验设计的基本原则2.1科学性原则所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如：淀粉酶水解淀粉的顺序问题。2.2单一变量原则 （1）变量：或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：①实验变量与反应变量实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37℃）、高温（沸水浴）就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。②无关变量与额外变量　无关变量，也称控制变量，指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对反应变量有干扰作用，例如，上述实验中除实验变量（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。（2）单一变量原则在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。当然还有多变量综合研究的原则，这在高中生物实验设计中涉及的较少。2.3对照性原则对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。设置对照组常有4种方法：(1)空白对照，即不给对照组做任何处理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照；在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。(2)条件对照，即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组(饲喂甲状激素)，乙组为条件对照(饲喂甲状抑制剂)；不饲喂药剂的是空白对照组。显然，通过条件对照．实验说服力大大提高。(3)自身对照，指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组；例如，“质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。(4)相互对照，不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。即实验与对照在同一对象上进行.这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。再如:在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度)为相互对照。 在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。“实验组”与“对照组”确认:一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。2.4等量原则 对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：①所用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。 ②所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。 ③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。 ④所用处理方法要相同如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。2.5可重复性原则指的是控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能消除非处理因素所造成的实验误差，体现实验的科学性。2.6简约性和可行性原则是指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显并能在较短时间内完成（用药少/步骤少/时间短）。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可能性。3.实验设计基本思路实验设计往往是解答实验题的难点，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易。实验的设计可遵循以下思路和方法进行。3.1首先确定实验目的，并对其去粗取精，提炼要点,确定是验证性实验还是探究性实验。3.2运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻----是实验设计的依据 理解实验原理对实验设计的重要作用，每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。3.3根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，在头脑中搜寻教材上或曾做过的实验模型，初步形成大致方案，实验设计大多与单因子变量和对照实验有关。3.4结合实验所给的条件，选取适当的方法（简便性原则），开始草拟具体步骤方案，设计具体步骤后，要顺藤摸瓜，通过实验结果（现象）的判断，分析综合得出实验结论。 3.5 回归检验。 看看自己设的实验是否存在科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其它可能性存在，即检验实验的严密性、科学性问题。实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。3.6实验设计中反应变量的确定和控制 生物实验设计中，反应变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多反应变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。 同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（反应变量），观察其对实验结果的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。 4.实验材料的选择 材料选择的依据：4.1科学合理，简便易行，有典型性和代表性。4.2数量足够多（避免量少给实验带来偶然性误差）4.3实验组和对照组应等量 ①材料等量（种类、数量、生理状况等）     ②处理方法等量（温度、光照、时间等 7.实验步骤的书写———三步曲 (1)材料器具的准备：包括分组、编号、非条件处理等………………………②  取两套规格相同的器材(或取长势相同的某种生物材料随机平均分成两份)分别标记为A、B，并分别加入等量的…… 本步骤强调分组的等量性原则(器材的规格、生物材料的长势、分组的数量和随机性等)，编号可以针对实验器具，也可以针对实验材料，有的非条件处理需在条件处理之后，则需写在第二步。 (2)设置实验组（有单一变量）和对照组（无）………………………………① 在A组中加入适量的……在B组中加入等量的…… 本步骤强调对照性原则、各对照组条件处理的等量性原则，通过“适量”和“等量”表达出来。在具体的实验设计中，可用具体的量，如“在A组中加入2ml……在B组中加入2ml……”。需要注意的是：一组加入试剂时，如另一组不需加入试剂，则必须加等量的蒸馏水或相应不影响实验结果的溶液；如果用试管做实验，实验中加入试管的各溶液的总量一般不超过10mL。另外，要注意单一变量原则，即本步处理的变量只能有一个。 (3)放在适宜的相同的条件下培养，一段时间后观察现象和结果……………③   将两套装置放在相同且适宜的环境中培养一段时间(或相应方法处理，如振荡、加热等)。 本步骤强调各对照组外界处理的等量性原则，两套装置必须放在相同且适宜的环境中，这样的实验结果才有可比性。培养的时间可根据具体的实验确定，也可以用“一段时间”描述。 （注意：a.最佳的书写步骤是①→②→③；b.规范性语言准确地描述。） 8.实验结果的获取 （1）直接观察法    观察植物细胞质壁分离与复原、观察植物细胞的有丝分裂等 （2）化学法、物理法 ①鉴定淀粉的方法：         碘液 ②鉴定可溶性还原糖：       斐林试剂或班氏试剂 ③鉴定脂肪：               苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液 ④鉴定蛋白质：             双缩脲试剂 ⑤鉴定DNA：               二苯胺试剂或甲基绿试剂 ⑥追踪物质运行和变化过程：同位素标记法 （3）生物特性 ①光合速率    单位时间氧气的释放量或二氧化碳的吸收量或淀粉生成量 ②呼吸速率    单位时间二氧化碳的释放量或氧气的吸收量或淀粉减少量 ③生长速率    植物株高、干重或动物身高、体重 ④动物代谢速率A.一定时间内耗氧量 B.消耗一定氧气所需的时间 ⑤某物质对生物的毒性①种子的发芽率或植株染病情况②动物寿命、染病情况 三、实验设计的方法体系1、常用器材和药品的使用方法。NaOH：吸收CO2或改变溶液的pH。Ca（OH）2：鉴定CO2HCl：解离或改变溶液的pH。NaHCO3：提供CO2滤纸：过滤或纸层析。纱布或尼龙布：过滤斐林试剂：可溶性还原性糖的鉴定。碘液：鉴定淀粉。苏丹Ⅲ、Ⅳ：脂肪的鉴定。双缩脲试剂：蛋白质的鉴定二苯胺试剂：鉴定DNA。柠檬酸钠：血液抗凝剂。NaCl：配制生理盐水及其它不同浓度的盐溶液，可用于动物细胞内液或用于提取DNA。琼脂：激素或其它物质的载体，用于激素的转移或培养基。亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水中的耗氧性细菌（细菌的氧化可使之褪色）。酒精：用于消毒处理、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液。蔗糖：配制蔗糖溶液，用于测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原。 龙胆紫溶液或醋酸洋红：碱性染料，用于染色体染色。甲基绿：对DNA进行染色；吡罗红：对RNA进行染色；健那绿：对线粒体进行染色。2、实验结果的显示方法。如：（1）速度：光合速度----O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量；呼吸速度----O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量；（2）有无O2产生：O2-----余烬复燃、无O2-----火焰熄灭；（3）细胞液浓度大小----质壁分离；（4）细胞是否死亡----质壁分离；（5）种子发芽率；（6）生长发育：生根数、长度（身长变化）、身高、宽度、体重变化、发育速度（耗氧量）、动物活动状态------生长素、甲状腺激素、生长激素、胰岛素等作用；（7）存活率与死亡率；（8）观色法：如①生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定的实验，②测交结果预测，除了全黑，有白有黑外，还有全白，③加碘后，“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变化”；另外“不变”也不能说成“无现象”，④不能把“褪色”说成“无色”；（9）计录时间：如保鲜时间长短。3、实验条件的控制方法。（1）增加水中氧气----泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；（2）减少水中氧气----容器密封或油膜覆盖或用凉开水；（3）除去容器中二气化碳-----氢氧化钠溶液；（4）除去叶中原有淀粉-----置于黑暗环境；（5）除去叶中叶绿素----酒精加热；（6）除去光合作用对呼吸作用干扰----给植株遮光；（7）如何得到单色光----棱镜色散或薄膜滤光；（8）线粒体提取-----细胞匀浆离心。4、初测法。如初始长度、初始刻度、初始温度、初始重量等5、重复法。如测量上重复，取其平均值，这在统计学上才是更可靠的。例如“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究：不同浓度烟草浸出液每分钟心跳次数第一次测量第二次测量第三次测量第四次测量浓度1浓度2浓度3蒸馏水（对照）再如“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验，要求设置重复组，即每组不能少于3个枝条。6、预实验法。在科学研究中，有时需要在正式实验前先做一个预实验。这样可以为进一步的实验摸索或创造条件，可以检验和保障实验设计的科学性和可行性。例如“探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的实验中，确定应设计什么样的浓度梯度？如果对要研究的植物有关情况所知不多，可以先设计一组梯度比较大的预实验进行摸索，再在预实验的基础 上设计细致的实验；再如预热处理，研究某温度对酶活性影响：将酶溶液和反应物分别放入2个试管，然后在同一水浴环境中持续一定时间，再将酶溶液和反应物倒入同一试管中混合反应。7、加法创意，如用饲喂法研究甲状腺激素的实验，用注射法研究生长激素的实验，用移植法研究性激素的实验等。8、减法创意，如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素和生长激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育着的种子的实验、去雄蕊避免植物自交、去顶芽解除顶端优势、胚芽鞘切尖实验等。9、杂交实验法，如孟德尔发现遗传规律的植物杂交、测交的实验，小麦的杂交实验等。雌雄同花：花蕾期去雄+套袋+开花期人工授粉+套袋雌雄异花：花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋10、确定某一显性个体基因型方法：测交；该显性个体自交；单倍体培育法。11、确定某一个体是否具有抗性基因的方法：确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈菌去侵染，一段时间后，观察有无锈斑出现。12、育种的方法：杂交育种；人工诱变育种；多倍体育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种13、测定种群密度的方法：样方法；标志重捕法。14、水培法(完全培养液与缺素完全培养液对照)。确定某种元素为植物必需的元素方法。15、获得无籽果实的方法:用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃茄、诱导染色体变异，如无籽西瓜。16、确定传入、传出神经的功能：刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。17、模拟实验法，如模拟探究细胞表面积与体积的关系、通过模拟实验探究膜的透性、渗透作用的实验装置等。18、合理选用实验材料。19、简明、准确地组织语言文字。（1）步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙说，并加以编号。（2）试管（或烧杯）要加以编号，如A、B或甲、乙等等，这样可使叙说简洁一些。（3）叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等。四、实验设计的技术手段1、关于光学显微镜的使用：正确使用显微镜，如对光、低倍物镜的使用、高倍物镜的使用、反光镜的使用、镜头的擦拭、显微镜的放大对象、显微镜使用时物象移动方向、显微镜使用时异物的判断。2、临时装片、切片和涂片的制作：适用于显微镜观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成临时装片、切片和涂片，如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片，在“生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片，在“观察动物如人体血液中的细胞”中要制作血液的涂片等等。3、研磨，过滤：适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等，要求学生熟练掌握研磨、过滤的方法，如研磨时要先将生物材料切碎，然后加入摩擦剂（常用二氧化硅）、提取液和其它必要物质，充分研磨之后，往往要进行过滤，以除去渣滓，所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等。4、解离技术：适用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。5、恒温技术：适用于有酶参加的生化反应，一般用水浴或恒温箱，根据题目要求选用。 6、纸层析技术：适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、划滤液细线、层析分离等。7、植物叶片生成淀粉的鉴定：适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘等。8、同位素示踪技术：如噬菌体浸染细菌的实验，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定等。熟悉常用的实验方法和技术，理解每种方法和技术的适用情况并熟练掌握其操作技能，以便在设计实验时能进行迁移和利用.五、生物高考实验设计的基本题型及其应对策略1.设计实验方案型给出实验用具、材料、药品、实验目的，或只给实验目的，实验器材自选，设计实验方案。示例：“验证成熟植物细胞的渗透作用”实验设计实例：Ⅰ　实验名称：观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象。Ⅱ　实验目的：验证成熟植物细胞的渗透作用。Ⅲ　实验原理：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用失水；反之则吸水。Ⅳ　实验对象：新鲜马铃薯条。Ⅴ　实验条件：0.8g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水、大试管、有刻度的小烧杯、刀片、镊子等。Ⅵ　实验设计的基本原则：对照、等量。Ⅶ　实验方法与步骤：(1)制备3条长度、宽度、体积都相同的新鲜马铃薯条。(2)将其中的2条分别放入盛有等体积的蔗糖溶液与蒸馏水的烧杯中，另1条放入加塞的空试管中。(3)2h以后，通过比较的方法观察薯条的长度变化及蒸馏水、蔗糖溶液体积的变化。Ⅷ　实验结果预测分析：可能出现的实验结果是：(1)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积明显大于蒸馏水体积。(2)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度不变，且蒸馏水的体积小于蔗糖溶液体积。(3)放入蒸馏水中的薯条长度不变，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积大于蒸馏水体积。(4)薯条的长度及溶液的体积都没有明显的变化。Ⅸ　实验测量与记录：将放入溶液中的薯条与试管中的薯条比较观察，并比较烧杯中溶液的体积：放入蒸馏水中的薯条变长、放入蔗糖溶液中的薯条变短，且烧杯中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大。Ⅹ　实验结论：放入蔗糖溶液中的薯条渗透失水，放入蒸馏水中的薯条渗透吸水。2.改错型：试题明确给出了试验目的、原理和设计步骤，要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。例1：（2004年天津高考）生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原进行调查。下表是不同调查面积的物种数量统计结果：调查面积cm×cm草原类型10×1020×2040×4080×8090×90100×100110×110120×120130×1301,3,5140×140A358141617152020… B35691213131313…C235888888…（1）A、B、C三种草原对放牧干扰的抵抗力稳定性由强到弱的顺序是。导致这三种类型的草原物种数量不同的关键生态因素是。如果将A草原与我国东北针叶林相比，两者之间恢复力稳定性较强的是。（2）调查B草原某种双子叶植物种群密度时，设计如下步骤：①选取40cm×40cm为最佳样方面积②在该物种分布较密集的地方取5个样方③记数每个样方内该物种的个体数。若记数结果由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5，则将N3作为种群密度的估计值。请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。例1：（1）ABC。水。A草原。（2） ①选取的样方面积不对，应取物种数量达到稳定的最小面积100cm×100cm。②取样方不对，应在B草原中随机取样。③对种群密度值的估计方法不对，应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值。例2：为证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响”，某同学制定了下列实验方案：①取两个玻璃缸分别编号：1号、2号；②在两个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状态不同的蝌蚪；③向1号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；④每天分别向各缸投放一些这样的饲料；⑤每隔一定时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上（1mmx1mm），观察并测量蝌蚪的体长变化（前肢和后肢的生长情况、尾的变化等）。上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不妥，请你修改完善该设计方案：实验现象预测；。例2：①取3个玻璃缸分别编号：1号、2号、3号；②在3个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后每个玻璃缸中分别放入10条发育状态相同的蝌蚪；③向三号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；3号缸中内投放不含任何激素的常规饲料；④和⑤原方案不变。实验现象预测；l号缸内蝌蚪将在短期内发育成微型青蛙；2号缸内蝌蚪将停止发育；3号缸内蝌蚪将正常发育。 例3(广东、河南高考题)为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：(1)实验目的(略)(2)实验材料和用具(略)(3)实验方法和步骤①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。③饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。答案是：(1)实验步骤②中暗室内用“红色安全灯”是错误的，应改为绿色安全灯(此项不改，仅在对照中提到也给分)；(2)实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉；(3)未设对照。对照的作法是：a．装置同题干中的步骤①，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b．将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c．重复题干中的步骤③、④。d．重复改正后的题干中的步骤⑤。练习1：某同学由温度能影响酶的活性联想到温度能否影响甲状腺激素的活性。为了探索这一问题，他做了一个实验。在实验步骤(1)、(2)、(3)中各有一处错误或不妥之处，请改正并预测实验现象及结论。实验步骤:(1)取三只相同的洁净玻璃缸，编上号，分别装上等量的蒸馏水、河水、自来水。(2)取发育状况不同的15只蝌蚪，分成三等份，分别放入1、2、3号玻璃缸中，三只玻璃缸放在相同的适宜外界条件下培养。(3)每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入普通饲料、甲状腺制剂拌匀的饲料、用60℃温水处理1小时的甲状腺制剂拌匀的饲料。(4)过几天比较蝌蚪的发育状况。改正：预测实验现象及结论：改正：(1)蒸馏水/河水/自来水改为河水，(2)不同改为相同，(3)投入后加等量。预测实验现象及结论：①若B玻璃缸内蝌蚪发育最快，而A、C玻璃缸内蝌蚪发育状况相同，说明高温使甲状腺制剂失活。②若B玻璃缸内蝌蚪发育最快，C玻璃缸内次之，A玻璃缸最慢，说明高温使甲状腺制剂活性降低。③若B、C玻璃缸内蝌蚪发育状况相同，而A玻璃缸内较慢，说明高温未影响甲状腺制剂活性。3.补充完善型：对已有的实验设计进行补充和完善。例1：（10江苏30）．(8分)单细胞铜绿微囊藻大量繁殖可形成水华．受到广泛关注。下面是有关铜绿微囊藻的研究．请回答问题： (1)利用配制的X培养液培养铜绿微囊藻8d．每天定时测定其细胞数量，发现铜绿徽囊藻数量呈指数增长．短时间内产生大量个体，这是因为铜绿微囊藻具有等特性。(2)某同学用x培养液培养铜绿微囊藻时．加人粉绿狐尾藻(一种高等水生植物)．结果铜绿微囊藻生长受到明显抑制．重要的原因是这两种生物在利用等资源时存在显著的竞争关系。(3)也有人提出假设：粉绿狐尾藻能产生化学物质抑制铜绿微囊藻的生长。请利用下列实验材料用具．完成实验设计．探究该假设是否成立。材料用具：铜绿微囊藻．粉绿狐尾藻，用于配制x培养液的各种无机盐，500mL锥形瓶，蒸馏水，显微镜，血球计数板，盖玻片．玻璃缸，微孔滤膜(可以除菌)等。实验步骤：①材料准备：在装有7000mL蒸馏水的玻璃缸中种植一定数量且生长良好的粉绿狐尾藻．在适宜条件下培养8d。准备接种用的铜绿微囊藻。②培养液配制：。③实验分组：取锥形瓶6只．分为两组。。④接种与培养：。⑤观察与统计：每天定时用血球计数板对6只锥形瓶内铜绿微囊藻细胞进行计数．计算平均值．比较两组同的差异。（4）若(3)中假设成立．则实验结果是。答案：（1）个体小、世代周期短、无性生殖（2）光照、无机营养、二氧化碳（3）②用蒸馏水配制X培养液；用微孔滤膜过滤玻璃缸中的水，用滤液代替蒸馏水配制X培养液③在对照组的3只锥形瓶中分别加入150mL用蒸馏水配制的X培养液，在实验组的3只锥形瓶中分别加入150mL用滤液配制的X培养液④在6只锥形瓶中分别加入等量的铜绿微囊藻，并将上述培养瓶置于相同且适宜的条件下培养8天（4）对照组的铜绿微囊藻呈指数增长，实验组受抑制。例2：（10安徽卷29）.面对去冬今春我国西南部分地霉菌可以与植物区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性，请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿（牧草）的抗旱能力。材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土（经灭菌处理的田间土与河沙混合，体积比9：1），大小一致的花盆。方法步骤：⑴每个花盆中放置栽培土3㎏，并将花盆平均分成A、B两组⑵A组各花盆中，B组各花盆中。⑶将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于条件下培养；⑷6周后，处理10d，每天观察、记录并统计。结果预期与分析【答案】⑵接种等量的摩西球囊霉菌菌种不接种⑶适宜且相同（4）干旱紫花苜蓿死亡率或存活率或存活天数例3.（四川30）、（24分）回答下列问题I.某实验室通过手术获得下丘脑部分损毁却能存活的大鼠，进行了相关研究。（1）实验一按下表准备两组实验大鼠并作如下处理：向大鼠皮下注入等量的SRBC（山羊红细胞）；7天后，取脾脏组织制成细胞悬液；将适量脾细胞悬液与SRBC混合培养一段时间，然后检测SRBC破裂情况（注：特异性抗体与红细胞表面的抗原结合后，红细胞会破裂，释放出血红蛋白。培养液中血红蛋白的含量越高，OD值越大）。w_w*w.k*s5*u.c_o*m 组别材料准备数量（只）培养液的OD值甲手术摧毁组（做手术并损毁丘脑前部）120.20乙正常组（未做手术）120.40①向大鼠皮下注入SRBC的目的是。②脾细胞悬液会引起SRBC破裂，说明悬液中含有物质，产生该物质的细胞称为。w_ww.k#s5_u.co*m③有人认为该实验还应增设一组；做手术却不损毁下丘脑。你认为有必要吗？。请说明理由：④请为此实验拟定一个题目。w_w*w.k*s5*u.c_o*m（2）实验二另取正常鼠和手术手损毁鼠多组，在不同温度的环境中放置30分钟，然后测定大鼠单位时间的耗氧量。正常鼠的结果如图所示。w_ww.k#s5_u.co*m①请在图中绘出手术损毁鼠单位时间的耗氧量变化曲线。②将正常鼠从室温移至低温环境，其血糖浓度会升高，原因是。③在适宜条件下喂养一段时间后，发现手术损毁鼠的性腺萎缩，这是由于该大鼠下丘脑释放的减少，使垂体释放的降低所致。答案：I：1、（1）抗原（2）抗体效应B细胞（3）有必要排除手术本身对实验结果的影响（4）探究下丘脑对抗体产生的影响2、（1）（2）在低温刺激下，下丘脑通过相关神经促进肾上腺素和胰高血糖素分泌，肾上腺素和胰高血糖素能促进肝糖元分解，使血糖升高（3）促性腺激素释放激素促性腺激素例4（10浙江29）为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。（要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求）实验思路：ks5u（1）①；②取6片载玻片，标记为1-6，滴加；③制成临时装片，并做好记录。（2）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。答案：（1）实验思路：①用1.5%的NaCl溶液和蒸馏水，培植出NaCl质量分数0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的溶液②滴加适量且等量的红细胞稀释液滴在1-6号玻片上，再分别滴加等量的蒸馏水，0.3%、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%的NaCl溶液。③持续观察红细胞的形态变化（2）不同浓度NaCl溶液下兔红细胞的形态变化表组别/指标细胞形态原因1（蒸馏水）胀破在蒸馏水中吸水过多胀破2（0.3%）膨胀后恢复细胞液浓度大于外界浓度，细胞吸水膨胀，但是离子会进入细胞，一段时间后细胞内外浓度相等，细胞恢复形态。 3（0.6%）膨胀后恢复细胞液浓度大于外界浓度，细胞吸水膨胀，但是离子会进入细胞，一段时间后细胞内外浓度相等，细胞恢复形态。4（0.9%）正常细胞液浓度等于外界浓度，细胞水分平衡5（1.2%）皱缩后恢复细胞液浓度小于外界浓度，细胞失水皱缩，但是离子会进入细胞，一段时间后细胞内外浓度相等，细胞恢复形态。6（1.5%）皱缩后不恢复细胞液浓度小于外界浓度，细胞失水皱缩，但是细胞失水过多死亡，不再恢复含适宜浓度IAA的琼脂块qiongzhikuai空白琼脂块例5：（2001年高考）有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。一、材料用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等二、方法步骤与结果含IAA琼脂顶端基端琼脂块（a）过一段时间后含IAA琼脂顶端基端空白琼脂（一）制备琼脂块（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。（三）取步骤（二）下面琼脂块（a）的部分放在去尖的胚芽鞘一侧过一段时间后三、结论：以上实验证明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。我们认为，仅用该实验步骤（一）、（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。补充方法、步骤与结果（一）：（4分）另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。补充方法、步骤与结果（二）：（4分）取补充步骤（一）下面琼脂块（b）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧，一段时间后观察，胚芽鞘不向对侧弯曲。例6.（10海南卷21）．某木本植物种子成熟后不能萌发，经过适宜的预处理可以萌发。现用甲、乙、丙、丁四种预处理方法处理种子，再将处理后的种子分成两组：一组在温度和水分等适宜的条件下进行萌发实验并测定萌发率，结果见表；另一组用于测定A、B两种激素的含量，结果见图。请回答：预处理方法室温、保湿（甲）4℃、保湿（乙）4℃、水浸种（丙）4℃、干燥（丁）种子萌发实验条件温度和水分等适宜条件种子萌发率（%）0100980（1）由表可知，有利于该种子萌发的预处理条件是＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿。（2）由表和图可知，两种激素中抑制种子萌发的是＿＿＿＿＿＿＿。（3）已知激素A存在于上述木本植物种子的种皮中，为了验证激素A对种子萌发的作用，可用白菜种子为材料，以白菜种子发芽率为指标进行实验，请补充 完成下列实验步骤，并预测结果、得出结论。实验步骤：①剥离该木本植物种子的种皮，提取激素A，并制备成激素A水溶液。②。③。预测结果：得出结论：答案：（1）低温　　水分（或4℃保湿、4℃水浸种）（每空1分，共2分）（2）A　（2分）（3）步骤：②分别用激素A水溶液和蒸馏水处理白菜种子，置于适宜温度下培养，其中蒸馏水处理为对照（2分）③一定时间后，统计白菜种子的发芽率。（2分）预测结果：激素A处理的白菜种子发芽率低于对照（1分）结论：激素A对种子萌发有抑制作用（1分）4.析因型：对已有的实验设计方案的某些步骤、结果等进行分析。练习3（10江苏32）．(7分)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：材料处理：称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份．每份l0g。剪碎后分成两组，一组置于20℃、另一组置于一20℃条件下保存24h。DNA粗提取：第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入l5mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤．取滤液备用。第二步：先向6只小烧杯中分别注人10mL滤液，再加入20mL体积分数为95％的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。第三步：取6支试管，分别加入等量的2mol／LNaCl溶液溶解上述絮状物。DNA检测：在上述试管中各加入4mL二苯胺试剂。混合均匀后，置于沸水中加热5min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表。分析上述实验过程，回答下列问题：(1)该探究性实验课题名称是▲。(2)第二步中”缓缓地”搅拌，这是为了减少▲。(3)根据实验结果，得出结论并分析。①结论1：与20℃相比，相同实验材料在-20℃条件下保存，DNA的提取量较多。结论2：▲。②针对结论I．请提出合理的解释：▲。(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性．在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：▲。然后用体积分数为95％的冷酒精溶液使DNA析出。答案：（1）探究不同材料和不同保存温度对DNA提取的影响（2）DNA断裂 （3）①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄提取的DNA量最多②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢（4）将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混和、静置一段时间，吸取上清液练习4：（10海南卷22）．（12分）为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤和结果见表。请回答：试管编号实验步骤12341%NaCl溶液（mL）11%CuSO4溶液（mL）11%Na2SO4溶液（mL）1蒸馏水（mL）1pH6.8缓冲液（mL）11111%淀粉溶液（mL）1111唾液淀粉酶溶液（mL）1111各试管放入37℃恒温水浴保温适宜时间取出试管，加入1%碘溶液0.1mL观察结果无色深蓝色浅蓝色（1）实验中加入缓冲液的作用是。（2）分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是＿＿＿＿＿＿＿，其中对酶活性有抑制作用的离子是＿＿＿＿＿＿，对酶活性有促进作用的离子是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）该实验中设置4号试管的目的是＿＿＿＿＿＿＿；设置3号试管的目的是＿＿＿＿＿。（4）上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，1～4号试管中的颜色依次是＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿、＿＿＿。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。答案：（1）维持反应液中pH的稳定（其他合理答案也给分）（1分）（2）Cl-和Cu2+（2分）　　Cu2+（1分）　　　　Cl-（1分）（3）对照　　确定Na+和SO42－对唾液淀粉酶催化活性是否有影响（其他合理答案也给分）（每空1分，共2分）（4）深砖红色　　无砖红色（或蓝色）　浅砖红色　　浅砖红色（其他合理答案也给分）斐林试剂中有Cu2+，其可抑制唾液淀粉酶的活性（每空1分，共5分）练习5：（10广东卷29）假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：（1）选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为。（2）完善以下实验设计并回答问题。探究A动物蛋白对小鼠生长的影响资料：饲料中的蛋白含量一般低于20；普通饲料可维持小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。一、研究目的：探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。二、饲料：1、基础饲料：基本无蛋白质的饲料；2、普通饲料（含12%植物蛋白）：基础饲料+植物蛋白； 1、试验饲料：基础饲料+A动物蛋白。一、实验分组：实验组号小鼠数量（只）饲料饲养时间（天）110基础饲料21210试验饲料1（含6A动物蛋白）21310试验饲料2（含12A动物蛋白）21410试验饲料3（含18A动物蛋白）21510试验饲料4（含24A动物蛋白）21610ⅠⅡ备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。二、实验方法和检测指标：略①实验组6中，Ⅰ应该为，原因是；Ⅱ应该为，原因是；②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的和。【答案】（1）③紫色（2）①普通饲料要排除普通饲料中的植物蛋白对实验结果的影响21无关变量应该处于相同且适宜的状态②平均体长平均体重5.验证性实验设计示例：练习6：（10天津8）根据下列实验结果回答问题。实验一：选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30天，结果如图1。（1）该实验的目的是探究。（2）手术应切除。每次注射各激素的量应按照来计算。（3）图1表明胰岛素具有的作用，胰岛素与生长激素共同作用的效应（小于/等于/大于）它们单独作用之和。实验二：选取健康大鼠，持续电刺激支配其胰岛的副交感神经，测定血液中胰岛素和胰高血糖素的浓度，结果如图2。（4）开始刺激后，血糖浓度将，原因是。（5）图2中胰高血糖素浓度下降的原因之一是胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌。若要证实该结论，可在胰岛组织中注射，通过检测注射前后期周围血液中的浓度变化来确定。答案：（1）胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响（2）垂体和胰腺；单位体重注射量乘以体重（3）促进大鼠生长（及加强生长激素的促生长作用）；大于（4）降低；胰岛素浓度升高和胰高血糖素浓度降低，促进了组织细胞加速对葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制了糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖（5）胰岛素；胰岛血糖素6.探究性实验设计示例：练习7：近年来常有音乐、噪音对动植物生长发育影响的报道，请你依据所给材料和用具设计一个实验，以探究声音对豌豆种子萌发的影响。 材料和用具：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒的豌豆种子、分贝计（能测声音大小的仪器）若干台收录机、《蓝色多瑙河》磁带、从磨具车间录制的磁带等。方法步骤：（1）（2）可能的实验结果及相应的结论：（1）（2）（3）参考答案：方法步骤：（1）向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入三组培养皿中（2）将第一组置于播放《蓝色多瑙河》乐曲的环境中培养，声音的响度为70分贝；将第二组置于安静的环境中培养，声音的响度为5分贝；将第三组置于从磨具车间录制的磁带的噪音环境中培养，声音的响度为70分贝（注：乐音和噪音的响度要一致，其响度大于45而小于85分贝皆可）可能的实验结果及相应的结论：（1）发芽率差异不显著，豌豆种子萌发不受声音大小的影响（2）第一组与第三组发芽率明显高于第二组的，声音大有助于豌豆种子萌发（3）第一组与第三组发芽率明显低于第二组的，声音大不利于豌豆种子萌发（4）第一组发芽率大于第二组的，第二组发芽率大于的第三组的，乐音有助于豌豆种子萌发，噪音不利于豌豆种子萌发（5）第三组发芽率大于第二组的，第二组发芽率大于的第一组的，噪音有助于豌豆种子萌发，乐音不利于豌豆种子萌发