生物實驗 市賽獲獎 完整版課件

1、生 物新課程高考導(dǎo)練第一輪總復(fù)習(xí)教師用書湖南師范大學(xué)出版社第三部分 教學(xué)實踐表明，以探究為核心對高中生物學(xué)的實驗進(jìn)行分級，有助于準(zhǔn)確制定實驗教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計出最佳的實驗方案，為取得理想的實驗效果打下基礎(chǔ)，也為實驗教學(xué)評價提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。高中生物新課程的實驗分級如下表： 實驗分級 實驗考查目標(biāo) 例證性實驗觀察或鑒別 觀察對象“是什么”，或鑒別實驗材料中“有什么” 高倍顯微鏡的使用和對葉綠體、線粒體等的觀察；檢測生物組織中的糖類、脂肪和蛋白質(zhì)；觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布；綠葉中色素的提取和分離；DNA的粗提取和鑒定 實驗分級 實驗考查目標(biāo) 例證性實驗驗證為闡明“為什么”或“怎么樣”提供實驗依據(jù)

2、，證實物質(zhì)或結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化植物細(xì)胞的吸水和失水；觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂；觀察蝗蟲精母細(xì)胞減數(shù)分裂固定裝；觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離及復(fù)原 實驗分級 實驗考查目標(biāo) 例證性實驗引導(dǎo)式探究教師提出實驗結(jié)構(gòu)或程序，學(xué)生參與“干什么”和“發(fā)現(xiàn)什么”的研究過程比較過氧化氫在不同條件下的分解；影響酶活性的條件；環(huán)境因素對光合作用強(qiáng)度的影響；低溫誘導(dǎo)植物染色體數(shù)目的變化；探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式；探究生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度；生物體維持pH穩(wěn)定的機(jī)制；培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化；土壤微生物的分解作用 實驗分級 實驗考查目標(biāo) 例證性實驗自主式探究學(xué)生自主探究，設(shè)計和執(zhí)行實驗方案來檢驗對“有什么”

3、和“為什么”的解釋細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系；脫氧核苷酸序列與遺傳信息的多樣；調(diào)查人群中的遺傳??；自然選擇對種群基因頻率變化的影；土壤中小動物類群豐富度的研究；用樣方法調(diào)查草地中某種雙子葉植物的種群密度 實驗分級 實驗考查目標(biāo) 例證性實驗?zāi)M或制作設(shè)計和制作實驗研究的某種對象，或人為條件下模擬研究對象的動態(tài)變化體驗制備細(xì)胞膜的方法；制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型；性狀分離的模擬；設(shè)計并制作生態(tài)缸，觀察其穩(wěn)定性 1觀察或鑒別類實驗 （1）觀察類實驗：在此類實驗中常綜合運(yùn)用顯微觀察技術(shù)、染色技術(shù)、玻片標(biāo)本制作技術(shù)等。復(fù)習(xí)時應(yīng)注意： 取材。根據(jù)觀察對象采用合適的材料，如觀察有絲分裂應(yīng)選取根尖分生區(qū)細(xì)胞；觀察

4、質(zhì)壁分離與復(fù)原應(yīng)選取成熟的植物細(xì)胞等。 材料處理。根據(jù)不同材料，不同的觀察對象，做不同的材料處理，如浸泡、染色、解離、保持生活狀態(tài)等。 1觀察或鑒別類實驗 （1）觀察類實驗：在此類實驗中常綜合運(yùn)用顯微觀察技術(shù)、染色技術(shù)、玻片標(biāo)本制作技術(shù)等。復(fù)習(xí)時應(yīng)注意： 制片方法。顯微觀察實驗要用裝片，不同材料用不同的制片方法。裝片法（把整個實驗材料制成裝片，如用葫蘆蘚觀察葉綠體）；切片法（把材料切成薄片，以便觀察，如脂肪鑒定）；壓片法（把材料壓碎成一薄層以便觀察，如觀察根尖有絲分裂）。 光學(xué)顯微鏡的使用方法。 1觀察或鑒別類實驗 （2）鑒別類實驗：在此類實驗中，常利用某種試劑對生物體或細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)或成分進(jìn)行

5、鑒別，針對不同的鑒別對象，采用不同的試劑。復(fù)習(xí)時應(yīng)該注意： 選材。根據(jù)特定顏色進(jìn)行鑒別的實驗，應(yīng)該選擇鑒別對象含量豐富、無色或顏色較淺的材料，以便增強(qiáng)實驗效果，避免實驗材料的顏色對實驗結(jié)果的干擾。 實驗結(jié)論常根據(jù)特定的顏色反應(yīng)來確定。 1觀察或鑒別類實驗 （2）鑒別類實驗：在此類實驗中，常利用某種試劑對生物體或細(xì)胞中的結(jié)構(gòu)或成分進(jìn)行鑒別，針對不同的鑒別對象，采用不同的試劑。復(fù)習(xí)時應(yīng)該注意： 注意選擇合適的試劑，并注意試劑使用的特殊要求，如加熱煮沸等。 有些可不設(shè)置對照實驗，若需設(shè)置，應(yīng)該以已知檢測結(jié)果的物質(zhì)作為對照組。如驗證唾液淀粉酶是蛋白質(zhì)，對照組可加入稀釋的雞蛋清。 2驗證和探究性實驗 此

6、類實驗需要對某些生物學(xué)現(xiàn)象作出合理化的假設(shè)并通過設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。如教材中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”、“影響酶活性的條件”、“探究生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”和“土壤微生物的分解作用”等。這類實驗的要求高，開放性強(qiáng)。復(fù)習(xí)時應(yīng)該注意： （1）分清實驗組和對照組。 （2）分析實驗設(shè)計中的單一變量。 （3）實驗操作步驟的前后順序要有邏輯性（前因后果），步步有理，環(huán)環(huán)相扣，各步驟要嚴(yán)密、完整。 2驗證和探究性實驗 此類實驗需要對某些生物學(xué)現(xiàn)象作出合理化的假設(shè)并通過設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。如教材中“比較過氧化氫在不同條件下的分解”、“影響酶活性的條件”、“探究生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度

7、”和“土壤微生物的分解作用”等。這類實驗的要求高，開放性強(qiáng)。復(fù)習(xí)時應(yīng)該注意： （4）實驗用具與試劑及需要控制的實驗條件。 （5）實驗結(jié)果的觀察、記錄、分析和結(jié)論，確定對實驗結(jié)果的觀察內(nèi)容和合適的觀察方法，最后對結(jié)果作出科學(xué)的解釋并得出正確的結(jié)論。 3模擬或制作類實驗 此類實驗主要通過模擬或制作來強(qiáng)化學(xué)生的基礎(chǔ)知識，從而提高學(xué)生的動手能力和思維水平。復(fù)習(xí)時應(yīng)該注意： （1）要讓學(xué)生親自參與，通過動手、動腦理解和掌握知識，絕不能“紙上談兵”。 （2）要加強(qiáng)對學(xué)生的指導(dǎo)，不能放任自流。 1化學(xué)物質(zhì)的檢測方法細(xì)胞中的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)檢測的試劑 顏色變化還原性糖（葡萄糖、果糖、麥芽糖等） 斐林試劑、班氏試劑（

8、5065 水?。?淺藍(lán)色棕色磚紅色 淀粉 碘液 藍(lán)紫色脂肪 蘇丹（或蘇丹）染液 橘黃色（或紅色） 蛋白質(zhì) 雙縮脲試劑 紫色 1化學(xué)物質(zhì)的檢測方法細(xì)胞中的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)檢測的試劑 顏色變化DNA二苯胺試劑（沸水?。?、吡羅紅甲基綠混合染色劑分別為藍(lán)色、綠色RNA吡羅紅甲基綠混合染色劑紅色纖維素剛果紅染料紅色（復(fù)合物）二氧化碳澄清石灰水、紫色石蕊試劑、溴麝香草酚藍(lán)水溶液依次為變渾濁、紅色、藍(lán)綠黃 1化學(xué)物質(zhì)的檢測方法細(xì)胞中的物質(zhì)或結(jié)構(gòu)檢測的試劑 顏色變化酒精重鉻酸鉀溶液（酸性條件）灰綠色亞硝酸鹽對氨基苯磺酸、萘基乙二胺鹽酸鹽溶液玫瑰紅染色體（質(zhì)）龍膽紫溶液（醋酸洋紅液）紫色（紅色）線粒體健那綠（或細(xì)胞染

9、料）藍(lán)綠色細(xì)胞質(zhì)健那綠（或細(xì)胞染料）無色 2實驗條件的控制方法 （1）增加水中氧氣泵入空氣或打氣或放入綠色植物。 （2）減少水中氧氣容器密封或油膜覆蓋或用涼開水。 （3）除去葉中的葉綠素酒精隔水加熱。 （4）除去容器中的CO2NaOH溶液等。 （5）除去光合作用對呼吸作用的干擾給植物遮光。 （6）除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境中饑餓處理。 2實驗條件的控制方法 （7）除去植物的細(xì)胞壁用纖維素酶和果膠酶處理。 （8）使植物細(xì)胞、動物細(xì)胞分離分別用鹽酸解離、胰蛋白酶處理。 （9）使動物細(xì)胞破裂加蒸餾水并攪拌。 （10）線粒體等細(xì)胞器的提取細(xì)胞勻漿離心。 （11）骨的脫鈣鹽酸浸泡。 （12）植物向光生

10、長單側(cè)光處理。 （13）根的向地性與莖的背地性將植株橫放。 2實驗條件的控制方法 （14）血液防凝加入檸檬酸鈉。 （15）葉綠體中的色素溶解加入丙酮或酒精等。 （16）葉綠體中的色素分離紙層析法。 （17）DNA析出加入0.14 mol/L的NaCl溶液中。 （18）DNA純化加入冷酒精并攪拌。 3實驗結(jié)果的顯示方法 （1）物質(zhì)轉(zhuǎn)移或流動途徑放射性同位素示蹤法或熒光分子標(biāo)記法。 （2）呼吸速率O2吸收量或CO2釋放量或有機(jī)物（葡萄糖）減少量。 （3）光合速率O2釋放量或CO2吸收量或有機(jī)物（葡萄糖）生成量。 （4）細(xì)胞液濃度大小質(zhì)壁分離。 （5）細(xì)胞是否死亡質(zhì)壁分離和復(fù)原、細(xì)胞質(zhì)的流動。 3實

11、驗結(jié)果的顯示方法 （6）甲狀腺激素的作用動物耗氧量、發(fā)育速度（如變態(tài)發(fā)育速度）。 （7）生長激素的作用生長速度（體重變化、身高、體長的變化）。 （8）基因分離定律、自由組合定律的驗證測交實驗。 （9）顯性純合子、顯性雜合子的判斷自交、測交實驗或花粉鑒定法。 3實驗結(jié)果的顯示方法 （10）顯隱性狀的判斷雜交或自交實驗。 （11）菌量菌落數(shù)或亞甲基藍(lán)溶液退色程度。 （12）鑒別大腸桿菌伊紅美藍(lán)培養(yǎng)基。 實驗設(shè)計就是要求學(xué)生依據(jù)實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設(shè)計數(shù)據(jù)處理的方法及分析實驗的現(xiàn)象，它包括設(shè)計實驗方案、設(shè)計實驗步驟、設(shè)計實驗改進(jìn)方法等。實驗設(shè)計主要考查學(xué)生是否理解實驗原理，是否具有

12、靈活運(yùn)用實驗知識的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力。實驗設(shè)計題是高考命題的重點(diǎn)，在每年的生物試題中都占有相當(dāng)大的比重。因此，學(xué)生復(fù)習(xí)時應(yīng)當(dāng)引起高度重視。 1實驗設(shè)計的基本類型 實驗設(shè)計一般分為探究性實驗和驗證性實驗兩種類型。探究性實驗是指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探索、分析、研究得出結(jié)論，從而形成科學(xué)概念的一種認(rèn)知活動。而驗證性實驗是指實驗者針對已知的實驗結(jié)果而進(jìn)行的以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強(qiáng)有關(guān)知識內(nèi)容、培養(yǎng)實驗操作能力為目的的重復(fù)性實驗。 1實驗設(shè)計的基本類型 兩者的區(qū) 別如下表： 1實驗設(shè)計的基本類型 兩者的區(qū)別如下表： 2實驗設(shè)計的基本原則 （1）科學(xué)性原則

13、：是指實驗?zāi)康囊鞔_，實驗原理要正確，實驗材料的選擇和實驗結(jié)果的處理要恰當(dāng)，整個設(shè)計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。 （2）簡便、可行性原則：簡便是指設(shè)計生物學(xué)實驗時，要盡量做到實驗材料容易獲得，實驗裝置比較簡單，實驗藥品比較便宜，實驗操作比較簡便，實驗步驟比較少，實驗時間比較短?？尚惺侵冈O(shè)計生物學(xué)實驗時，要考慮現(xiàn)有的實驗條件，保證現(xiàn)有的實驗條件能滿足實驗的要求。 2實驗設(shè)計的基本原則 （3）隨機(jī)性原則：隨機(jī)性是指被研究的樣本是從總體中任意選取的。目的在于：消除或減少系統(tǒng)誤差，使顯著性測驗有意義；平衡各種條件，避免實驗結(jié)果中的誤差。 （4）平行

14、重復(fù)原則：任何實驗必須有足夠的實驗次數(shù)，才能避免實驗結(jié)果的偶然性，使得出的實驗結(jié)論準(zhǔn)確、科學(xué)。 2實驗設(shè)計的基本原則 （5）平衡等量原則：在實驗中，無關(guān)變量是很難避免的，這就要求實驗中除實驗變量外，對實驗組和對照組施加的影響要是相同的，包括每次實驗所加試劑的量都要相等，以消除無關(guān)變量對結(jié)果的影響。值得注意的是在對無關(guān)變量進(jìn)行嚴(yán)格控制時，不但要等量，而且要是在適宜條件下的等量，在常態(tài)下的等量，即不能影響實驗的正常進(jìn)行。 2實驗設(shè)計的基本原則 （6）單一變量原則：該原則可使實驗中的復(fù)雜關(guān)系簡單化，使結(jié)果更準(zhǔn)確。其含義是：不論一個實驗有幾個實驗變量，都應(yīng)做到一個實驗變量對應(yīng)觀測一個反應(yīng)變量；實驗中要

15、盡可能避免無關(guān)變量與額外變量的干擾。 2實驗設(shè)計的基本原則 （6）實驗中可以變化的因素或條件統(tǒng)稱為變量。變量通?？煞譃閷嶒炞兞?、反應(yīng)變量、無關(guān)變量和額外變量等。實驗變量（或稱自變量）是研究者主動操縱的條件和因子，是作用于實驗對象的刺激變量，須以實驗?zāi)康暮图僭O(shè)為依據(jù)，應(yīng)具有可變性和可操作性，一般是題目已知的或是可以根據(jù)題目提供的已知條件來獲取的。反應(yīng)變量（或稱因變量）是指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結(jié)果，通常體現(xiàn)為我們在實驗中觀察到的實驗現(xiàn)象。反應(yīng)變量是反映實驗是否成功的證據(jù)，應(yīng)具有可測性和客觀性。實驗變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。實驗的目的就在于獲得和解釋這種前因后果。除實

16、驗變量外，其余可導(dǎo)致實驗結(jié)果變化的條件或因素都是無關(guān)變量。無關(guān)變量（或稱控制變量）是指與研究目的無關(guān)，但卻能影響研究結(jié)果的因素或條件。 2實驗設(shè)計的基本原則 （6）實驗者應(yīng)該嚴(yán)格控制無關(guān)變量，否則實驗結(jié)果的真實性無法得到認(rèn)定。我們常在實驗過程中強(qiáng)調(diào)“選取生長狀況相同的幼苗”、“選擇數(shù)量大小相同的種子”、“置于相同且適宜的條件下培養(yǎng)”、“加入等量的蒸餾水”等，均是為了控制無關(guān)變量對實驗結(jié)果的干擾。額外變量（或稱干擾變量）是指實驗中由于無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果。在實驗中，無論有幾個變量，都應(yīng)該做到一個實驗變量對應(yīng)一個反應(yīng)變量，確保單一變量的操作規(guī)則，盡可能控制無關(guān)變量，減少干擾變量。這樣既便于對

17、實驗結(jié)果進(jìn)行科學(xué)分析，又增加了實驗結(jié)果的可信度和說服力。在考慮單一變量原則時，要盡量使常量能夠滿足實驗成功的條件。 2實驗設(shè)計的基本原則 （7）對照性原則：科學(xué)、合理地設(shè)置對照，既可排除無關(guān)變量的干擾，使實驗方案簡潔、明了，又可增加實驗結(jié)果的可信度和說服力。一個實驗通常分為實驗組和對照組。實驗組是施加實驗變量處理的被試組；對照組是不施加實驗變量處理的對象組（控制組），無關(guān)變量對兩者的影響是相等的，兩組之間的差別來自實驗變量。例如，在研究光對幼苗生長的影響時，實驗變量應(yīng)為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應(yīng)為實驗組，而自然狀態(tài)（即未接受實驗變量處理）的小麥幼苗應(yīng)為對照組，通過對照組能增強(qiáng)實驗的可信

18、度。按照對照方式的不同可將對照分為四大類。 2實驗設(shè)計的基本原則 （7）對照性原則 空白對照：即不作任何實驗處理的對照組。例如，在還原糖鑒定實驗中，留一部分樣液不加入斐林試劑，以作對照。 相互對照：即不設(shè)控制組，只在幾個實驗組之間相互對比。例如，在“探究生長素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”實驗中，幾個實驗組的相互比較。在實驗中要找出一個最佳效果點(diǎn)，就要采取相互對照的方法進(jìn)行實驗。例如，清水（軟水）、河水（硬水）對加酶洗衣粉影響中，清水（軟水）和河水（硬水）為相互對照。 2實驗設(shè)計的基本原則 （7）對照性原則 條件對照：即給對象施加的某種實驗處理雖不是檢驗假設(shè)需要的，但更能充分說明實驗變量的對照

19、。例如，用動物激素飼喂小動物的實驗中，飼喂甲狀腺激素的為實驗組，飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組，不飼喂藥劑的是空白對照組。 自身對照：即實驗與對照在同一對象上進(jìn)行。例如，用缺素營養(yǎng)液培養(yǎng)出現(xiàn)缺素癥狀的植株，加入某元素前后為自身對照。 3實驗設(shè)計的基本內(nèi)容 （1）實驗名稱：關(guān)于一個什么內(nèi)容的實驗。 （2）實驗?zāi)康模阂骄炕蛘唑炞C的某一事實。 （3）實驗原理：進(jìn)行實驗所依據(jù)的科學(xué)道理。 （4）實驗對象：進(jìn)行實驗的主要對象。 （5）實驗條件：根據(jù)實驗原理確定儀器和設(shè)備，要細(xì)心思考實驗的全過程。 （6）實驗方法與步驟：實驗采用的方法及必需（最佳）操作程序。要求每一步驟都必須是科學(xué)的，并能及時對儀器、步

20、驟進(jìn)行有效矯正。 3實驗設(shè)計的基本內(nèi)容 （7）實驗測量與記錄：對實驗過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測量手段與準(zhǔn)確客觀的記錄。 （8）實驗結(jié)果預(yù)測及分析：能夠預(yù)測可能出現(xiàn)的實驗結(jié)果并分析其原因。 （9）實驗結(jié)論：對實驗結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個科學(xué)的結(jié)論。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （1）認(rèn)真審題，弄清題意 解題首先要明確題意，只有弄清題意才能方向明確，少走彎路。因此，在進(jìn)行實驗設(shè)計前一定要認(rèn)真審題，具體內(nèi)容主要包括：瀏覽整個試題，注意試題每小題分?jǐn)?shù)的分配情況及實驗題類型；充分挖掘條件，一般情況下，隱蔽條件的問題難度較大，必須看清有關(guān)的線索，找出隱蔽條件； 4實驗設(shè)計題的解答策略 （1）認(rèn)真審題，弄清題意

21、 明確題目要求，切實弄清每小題的題意，看清題意是要求設(shè)計實驗方案、補(bǔ)充步驟還是分析實驗結(jié)果，明確實驗到底要解決什么問題，要用到生物學(xué)上的什么原理等。一個結(jié)論的證實，可通過許多不同的實驗來證明，但究竟應(yīng)選用何種設(shè)計方案，則要根據(jù)題目的具體要求來確定，所以要細(xì)心地弄清題目的設(shè)計要求，否則盡管實驗設(shè)計得很完美，但若不合題意，還是不能得分。例如：鑒定高稈小麥?zhǔn)羌兎N還是雜種，題目中可能要求你用最簡易的方法，你若用測交法就錯了；培育無子果實，題目中可能要求你用秋水仙素，你若用生長素則也是錯的。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （2）正確把握目的原理 實驗?zāi)康氖钦麄€實驗設(shè)計的靈魂和方向，實驗原理是進(jìn)行實驗設(shè)計所依據(jù)

22、的科學(xué)道理，所有實驗步驟的設(shè)計都要根據(jù)實驗原理去圍繞實驗?zāi)康倪@個核心來進(jìn)行，否則整個實驗設(shè)計就無從談起。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （3）精心策劃實驗方法 科學(xué)實驗是一種技術(shù)性很強(qiáng)的工作，它的成功與否很大程度上取決于能否找到一些巧妙的實驗方法。例如，要證明光合作用產(chǎn)生O2，你得找到檢測O2的方法；要證明甲狀腺激素加快代謝速度，你就得找到顯示代謝速度的方法等。因此要成功地進(jìn)行實驗設(shè)計，必須正確地選擇適當(dāng)?shù)膶嶒灧椒?。實驗方法的策劃是整個實驗設(shè)計的精髓，是一個好的實驗設(shè)計最富有創(chuàng)意的閃光之處，也是做好實驗設(shè)計的關(guān)鍵所在。那么，如何針對一個具體的設(shè)計題目恰當(dāng)?shù)剡x用實驗方法？一方面可圍繞實驗?zāi)康膩磉x擇。另

23、一方面可通過分析題目要求和材料用具來確定，試題中多數(shù)都是提供了實驗材料和用具的，這些材料和用具在設(shè)計實驗時一般都應(yīng)該利用上，它們往往能提示設(shè)計實驗的方法、思路。因此，要認(rèn)真分析題目所給出的材料和用具分別起什么作用，充分合理運(yùn)用所給實驗材料和用具。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （4）合理制定操作過程 要達(dá)到實驗?zāi)康?，必然是一個逐步進(jìn)行操作的過程。操作過程的設(shè)計要合理規(guī)范，切實可行，否則也會造成實驗失敗。如：如何使甲狀腺激素、胰島素、生長激素進(jìn)入動物體內(nèi)？是注射還是飼喂？在不同的情況下要合理地選用不同的水，如清水、池水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水等。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （5）嚴(yán)格設(shè)計對照實驗 由于

24、同一種實驗結(jié)果可能會由多種不同的實驗因素所引起，因此，如果沒有嚴(yán)格的對照實驗，即使出現(xiàn)了某種預(yù)期的實驗結(jié)果，也很難保證實驗結(jié)果是由某種特定因素引起的，這樣就使得所設(shè)計的實驗缺乏應(yīng)有的說服力。只有設(shè)置對照實驗，才能有效地排除其他因素對實驗結(jié)果的干擾，才能使實驗設(shè)計顯得比較嚴(yán)密。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （5）嚴(yán)格設(shè)計對照實驗 對照實驗設(shè)置得正確與否，關(guān)鍵在于如何盡量去保證其他條件的“完全相同”，具體來說有以下四個方面：所用生物材料要相同，即所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長度、體積、來源和生理狀況等各方面特點(diǎn)要盡量相同或至少大致相同；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

25、一樣；所用實驗試劑要相同，即試劑的成分、濃度、體積要相同，尤其要注意體積等量的問題；所用處理方法要相同，如保溫或冷卻、光照或黑暗、攪拌或震蕩等都要一致。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，但最好還是做同樣的處理。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （6）準(zhǔn)確預(yù)測和描述實驗結(jié)果 實驗設(shè)計的最后往往還需要預(yù)測實驗結(jié)果，在預(yù)測結(jié)果上要做到全面、準(zhǔn)確。例如，預(yù)測鼠毛色測交結(jié)果時，除了全黑、有白有黑外，還有全白。加碘后，“不變藍(lán)”不等于“無色”或“沒有顏色”，“不變”也不能說成“無現(xiàn)象”。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （7）規(guī)范組織簡明語言 首先，步驟設(shè)計一般不宜連續(xù)描述，往往需要分段敘說，并加以

26、編號；其次，為使敘述更簡潔，對試管、燒杯等器具一般也要加以編號，如A、B或甲、乙等；再次，敘說中盡量要用規(guī)范的實驗術(shù)語，不能用含糊的口語，如 “蓋玻片”不能說成“薄的玻璃片”；“等量”不宜說成“一樣多”；“振蕩”不宜說成“搖動”、“晃動”等。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 選擇材料，分組編號 題干中給出的材料用具是設(shè)計方法步驟的主要依據(jù)，一定要認(rèn)真分析，看給出的材料用具能否直接運(yùn)用？不能直接運(yùn)用的，需要怎樣處理才能把干擾因素排除？如在驗證光合作用是否產(chǎn)生淀粉時，首先需要對材料進(jìn)行暗處理。排除干擾因素后可依據(jù)實驗所需的組數(shù)對選定的材料進(jìn)行分組編號或編組，并在實驗步驟中明確

27、表述出來。為了使實驗設(shè)計清晰明了、富有條理，具體的實驗步驟要用“1、2、3”或其他順序符號表示。實驗過程中如果用到了兩個以上相同的器材，也應(yīng)對其進(jìn)行編號，以防混淆。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 根據(jù)實驗?zāi)康模罁?jù)自變量的情況確定所需要的實驗組的數(shù)量，設(shè)置對照組，對各組實驗材料施以不同的處理。操作自變量通常用“加法原理”或“減法原理”來完成?！凹臃ㄔ怼本褪窃O(shè)法給研究對象施加影響或干擾，造成研究對象的變化或研究對象所處環(huán)境條件的變化，使研究對象反映出某些現(xiàn)象特征，從而對施加的因素進(jìn)行研究。通常以施加該因素的為實驗組，以未施加該因素的為對照組，這種

28、方法適用于實驗變量是一個外在條件的實驗，如在“觀察SO2對植物的影響”實驗中，實驗組=正常生活的植物+SO2。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組“減法原理”就是設(shè)法排除某種因素對研究對象的影響，同時盡量保持研究對象的穩(wěn)定，從而對被減去的因素進(jìn)行研究。一般以去除該因素的為實驗組，沒有去除該因素的為對照組，這種方法適用于實驗變量只有一個的實驗，如在“植物光合作用需要光”實驗中，實驗組=正常生活的植株光照。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 如何在生物實驗中設(shè)置對照呢？下面舉例加以說明。 實驗一：某同學(xué)為了驗證“

29、幼嫩葉片可以產(chǎn)生生長素阻止葉柄脫落”這一實驗結(jié)論，根據(jù)給出的實驗材料（去掉頂芽的健壯植物若干，不含生長素的羊毛脂，剪刀等）設(shè)計的實驗思路如下表（已知羊毛脂與葉柄脫落與否無關(guān)）： 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 如何在生物實驗中設(shè)置對照呢？下面舉例加以說明。 實驗一：該實驗為典型的單因子實驗。實驗中有兩組對照關(guān)系：甲與乙對照，由于植物正常狀態(tài)下是有葉片的，依據(jù)“減法原理”可知，乙組是實驗組而甲組是對照組，該對照說明幼嫩葉片能阻止葉柄脫落（但是否是由于產(chǎn)生了生長素阻止了葉柄的脫落，還需要另一組對照來說明）；丙與乙對照，兩組的前期處理相同，都是去掉葉片保

30、留葉柄，依據(jù)“加法原理”可知，丙組是實驗組而乙組是對照組，該對照說明生長素能阻止葉柄脫落。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 如何在生物實驗中設(shè)置對照呢？下面舉例加以說明。 實驗一：根據(jù)兩組對照的結(jié)論能推出“幼嫩葉片可以產(chǎn)生生長素阻止葉柄脫落”的實驗結(jié)論。從這里可以看出，在同一個實驗的不同對照關(guān)系中，實驗組和對照組的設(shè)置所依據(jù)的原理可能不同，某組在一個對照關(guān)系中是實驗組，而在另一個對照關(guān)系中可能是對照組（如此實驗中的乙組）。本實驗中甲與丙沒有對照關(guān)系，因為甲與丙之間有兩個變量（去葉片與不去葉片，有外源生長素與沒有外源生長素）。 4實驗設(shè)計題的解答策略

31、 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 實驗二：在“研究環(huán)境中光照、CO2的不足分別對光合作用的影響”實驗中，某同學(xué)設(shè)計的實驗思路如下表： 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 實驗二：該實驗可以看作兩個獨(dú)立的單因子實驗：a.光照不足對光合作用的影響。此時光照的強(qiáng)弱是實驗變量，CO2是無關(guān)變量（在兩組間應(yīng)滿足光合作用的需要并等量）。通過控制實驗變量將實驗設(shè)置成兩組甲組（光照正常，CO2正常）和乙組（光照弱，CO2正常）。b.CO2不足對光合作用的影響。此時CO2的量是實驗變量，光照是無關(guān)變量（在兩組間應(yīng)滿足光合作用需要并等量）。通過對實驗

32、變量的控制將實驗設(shè)置成兩組丙組（CO2不足，光照正常）和丁組（CO2正常，光照正常）。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 實驗二：可以看出，丁組與甲組相同，因此可以將甲組和丁組合并成為一組（即表中的甲組），把光照和CO2這兩個變量均適宜放在同一個實驗中進(jìn)行對照。乙組與甲組對照，依據(jù)“減法原理”可知，乙組是實驗組而甲組是對照組，說明了光照不足會影響光合作用；丙組與甲組對照，同樣依據(jù)“減法原理”可知，丙組是實驗組而甲組是對照組，說明了CO2不足會影響光合作用。乙組和丙組之間由于有兩個變量而不能形成對照關(guān)系。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)

33、的描述 操縱自變量，設(shè)置對照組 實驗三：果膠酶能促進(jìn)果汁生產(chǎn)，提高果汁產(chǎn)量，已在果汁生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，請你設(shè)計一個實驗，探究果膠酶催化化學(xué)反應(yīng)的最適溫度和最適pH。 由于在不同的溫度下會有不同的最適pH，在不同的pH下也會有不同的最適溫度，因此在控制時，可以將每種因素人為地設(shè)計為多個水平（為方便說明，這里都只設(shè)計成3個水平），如對溫度分別控制為30、35、40等3個水平，對pH分為4、6、8等3個水平的處理。實驗方案如下表： 實驗三： 從上表可以看出，當(dāng)溫度（或pH）一定時，pH（或溫度）是單一變量，此時該溫度（或pH）下，pH（或溫度）不同的三組實驗是只有一個自變量的單因子對照實驗（即各組都是

34、實驗組，進(jìn)行相互對照）。因此，該雙因子實驗可以看作是由一系列單因子實驗所組成的，每一個單因子實驗可以看做是只有一個自變量的對照實驗。 4實驗設(shè)計題的解答策略 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 控制無關(guān)變量 控制無關(guān)變量主要有以下三種方法：a.恒定法，即設(shè)法創(chuàng)造穩(wěn)定的、適宜的、維持不變的相同條件進(jìn)行實驗，以消除這些條件對研究對象的干擾；b.平衡法或抵消法，即對某些不能被消除，又不能或不便被恒定的無關(guān)變量，通過設(shè)置對照組來平衡或抵消這些變量對研究對象的影響；c.可重復(fù)性重復(fù)、隨機(jī)、大樣本法，即通過重復(fù)實驗、隨機(jī)分組、大樣本，以排除偶然性，減少實驗誤差，增強(qiáng)實驗的可信度和說服力。 4實驗設(shè)計題的解答策略

35、 （8）實驗步驟基本環(huán)節(jié)的描述 確定并描述反應(yīng)變量的觀察或測量 在實驗的最后一步，要明確告知本實驗需要觀察或測量的反應(yīng)變量的內(nèi)容，即用什么方法觀察和測量什么指標(biāo)等。生物實驗中，常用的檢測反應(yīng)變量的觀察指標(biāo)有兩類：一是物化指標(biāo)，包括顏色變化、溫度和pH的變化、氣體體積和壓強(qiáng)的變化、反應(yīng)速度（速率）、反應(yīng)時間、沉淀生成、氣味變化、氣泡的產(chǎn)生等；另一類是生物指標(biāo)，包括形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理狀況的變化、生長發(fā)育狀況、存活狀況、菌落特征等。 實驗設(shè)計試題一般有以下三種類型：全程設(shè)計、補(bǔ)充設(shè)計、設(shè)計評價或改錯。 1全程設(shè)計 試題明確給出了實驗?zāi)康暮驮?，要求學(xué)生通過步驟的設(shè)計，驗證或探究實驗?zāi)康?，得到相?yīng)的結(jié)果和

36、結(jié)論。 1全程設(shè)計 （1）驗證性實驗的全程設(shè)計 【例1】為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實驗材料和用具，設(shè)計實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果，并作出分析。材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測定裝置，小動物活動測定儀等。（實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。） 【例1】 方法與步驟：a.將兩組大白鼠分別標(biāo)號為甲組和乙組，并分別用給出的儀器，測定與記錄耗氧量和活動量。b.每日用灌胃器給予甲組鼠灌胃甲狀腺激素溶液，給予乙組鼠灌胃等量的蒸餾水，飼養(yǎng)一定的時期。c.測定與記錄甲、

37、乙組鼠的耗氧量和活動量。 結(jié)果預(yù)測與分析：a.未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量相近。b.給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧量和活動量均大于乙組鼠。 結(jié)果表明甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動物的耗氧量和活動量增加。 【解析】解答本題時，首先要知道甲狀腺激素的生理作用是促進(jìn)動物的新陳代謝，加速其體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動物的耗氧量和活動量增加。其次要根據(jù)實驗設(shè)計的對照原則和單一變量原則，即在實驗過程中，除了向一組鼠灌胃甲狀腺激素、向另一組鼠灌胃蒸餾水外，其他實驗操作都相同。在實驗操作前后，要測定兩組鼠的耗氧量和活動量。

38、 1全程設(shè)計 （2）探究性實驗的全程設(shè)計 【例2】綠豆種子萌發(fā)初期的生長主要是胚軸的伸長。某研究性學(xué)習(xí)小組從一個農(nóng)科所獲得了一種復(fù)合肥料，他們想探究這種復(fù)合肥料溶液在什么濃度范圍對綠豆萌發(fā)初期的生長的促進(jìn)作用最大。請你利用下列材料，參與他們的實驗設(shè)計。 材料用具：做好標(biāo)記的大號培養(yǎng)皿若干個，剛萌發(fā)出一小段胚軸的綠豆種子若干組（10粒組），復(fù)合肥料顆粒，蒸餾水，脫脂棉，直尺等。 【例2】 方法與步驟： a.配制一系列不同濃度的復(fù)合肥料溶液。（確定自變量） b.分別測量已萌發(fā)綠豆胚軸的長度，并計算各組的平均值，記錄下來。（確定因變量，前測，收集、處理數(shù)據(jù)） c.將分別用不同濃度的復(fù)合肥料溶液浸潤過

39、的脫脂棉鋪在不同的培養(yǎng)皿中，再將幾組已萌發(fā)的綠豆分別放入其中。另外設(shè)置一個用蒸餾水代替復(fù)合肥料溶液處理的對照組。（設(shè)置實驗組和對照組） d.將上述裝置放在溫度等外界環(huán)境條件適宜且相同的地方培養(yǎng)。（控制無關(guān)變量） e.幾天后，再次測量綠豆胚軸的長度，計算各組平均值，記錄下來。（后測，收集、處理數(shù)據(jù)）。 【解析】該實驗的自變量是復(fù)合肥料溶液的濃度，因變量是綠豆胚軸的長度。因此，首先要測量綠豆胚軸的初始長度，然后用不同濃度的復(fù)合肥料溶液處理為實驗組，用蒸餾水處理為對照組進(jìn)行實驗，再測量綠豆胚軸的長度。綠豆胚軸的長度可能不一樣，實驗時要取每組的平均值。 2補(bǔ)充設(shè)計 試題明確給出了實驗?zāi)康?、原理和部分設(shè)

40、計步驟，要求把其他步驟補(bǔ)充完整。 （1）驗證性實驗的補(bǔ)充設(shè)計 【例3】甘薯和馬鈴薯都富含淀粉，但甘薯吃起來比馬鈴薯甜，為了探究其原因，某興趣小組以甘薯塊根和馬鈴薯塊莖為材料，在溫度不同、其他條件相同的情況下處理30min后，測定還原糖含量，結(jié)果表明馬鈴薯不含還原糖，甘薯的還原糖含量見下表： 【例3】 （1）由表可見，溫度為70 時甘薯還原糖含量最高，這是因為 還原糖的產(chǎn)生是酶作用的結(jié)果，酶具有最適溫度 。 （2）馬鈴薯不含還原糖的原因是 不含淀粉酶 。 【解析】甘薯和馬鈴薯都富含淀粉，甘薯中的還原糖來自于淀粉的水解。從題中表格數(shù)據(jù)可以看出，在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，甘薯中還原糖的含量也隨

41、之升高，在70 時還原糖的含量最高，超過這一溫度，隨溫度的增加，還原糖的含量隨之降低，這說明了淀粉水解為還原糖的過程需要酶的參與，而酶的活性受溫度的影響。馬鈴薯不能產(chǎn)生還原糖的原因可能是缺乏相應(yīng)的酶，不能使淀粉水解為還原糖。 馬鈴薯不含還原糖，但吃起來略帶甜味，這是由于口腔中存在唾液淀粉酶的緣故，部分淀粉在唾液淀粉酶的作用下水解成了麥芽糖。淀粉在人體內(nèi)最終被消化成葡萄糖后，才被機(jī)體吸收利用，用于氧化分解供能，合成糖原（肝糖原和肌糖原）和生成非糖物質(zhì)（脂肪、某些非必需氨基酸）。 【例3】 （3）為了確認(rèn)馬鈴薯不含還原糖的原因，請完成以下實驗 淀粉酶水解淀粉產(chǎn)生了還原糖 還原糖與斐林試劑反應(yīng)產(chǎn)生磚

42、紅色沉淀。 備選材料與用具：甘薯提取液（去淀粉和還原糖），馬鈴薯提取液（去淀粉），二苯胺試劑，斐林試劑，雙縮脲試劑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的淀粉溶液和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%的蔗糖溶液等。 【例3】 實驗步驟： 第一步 取A、B兩支試管，在A管中加入甘薯提取液，B管中加入等量的馬鈴薯提取液 等量淀粉溶液 。 第二步 70 水浴保溫5 min后，在A、B兩支試管中各加入 等量斐林試劑 。 第三步 70 水浴保溫5 min后，在A、B兩支試管中各加入。 第四步 沸水浴加熱煮沸12 min 。 實驗結(jié)果： A管磚紅色；B管藍(lán)色 。 【例3】 （4）馬鈴薯不含還原糖，但吃起來略帶甜味，這是由 唾液淀粉酶 于的作用，食用

43、馬鈴薯后消化分解成的葡萄糖，被小腸上皮細(xì)胞吸收后發(fā)生的代謝變化是 氧化分解為CO2、H2O及釋放能量；合成糖原（肝糖原和肌糖原）；轉(zhuǎn)變成非糖物質(zhì)（脂肪、某些非必需氨基酸） 。 2補(bǔ)充設(shè)計 （2）探究性實驗的補(bǔ)充設(shè)計 【例4】某實驗小鼠適宜生活在25 左右的環(huán)境中，為探究低于適宜溫度的環(huán)境（如10 ）對小鼠能量代謝的影響（能量代謝的強(qiáng)弱用單位時間的耗氧量表示）。請依據(jù)所給的實驗裝置（如圖）、實驗材料和用品，在給出的實驗方法和步驟的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成探究實驗，預(yù)測可能的實驗結(jié)果和結(jié)論，并回答問題。 【例4】 【例4】 方法和步驟： 步驟1將小鼠放入廣口瓶的籠子內(nèi)，加塞密閉。打開夾子（A）、（B）、（

44、C），片刻后關(guān)閉夾子（B），用注射器抽取10 mL氧氣備用。關(guān)閉夾子（C），打開夾子（B），使水檢壓計液面左右平齊。 步驟2：待小鼠安靜后，關(guān)閉夾子（A），記下時間，將注射器向前推進(jìn)5毫升（推進(jìn)數(shù)量合理即可），水檢壓計液面左側(cè)升高，關(guān)閉夾子（B），待水檢壓計的液面左右平齊時，記錄時間。得到在25 環(huán)境中小鼠消耗5毫升O2所用時間 。 步驟3：將冰袋放在廣口瓶周圍，調(diào)節(jié)距離，使瓶內(nèi)溫度穩(wěn)定在10 ，待小鼠安靜后，重復(fù)步驟 1、2中的有關(guān)操作。得到在10 環(huán)境中小鼠消耗5毫升O2所用時間 。 【解析】本題屬探究性實驗類題型，所探究的問題是：溫度影響動物代謝，當(dāng)環(huán)境溫度偏離適宜溫度時，在一定范圍內(nèi)動

45、物會通過代謝調(diào)節(jié)體溫。本實驗的假設(shè)是：環(huán)境中溫度發(fā)生變化時會使小鼠的代謝發(fā)生改變，從而維持體溫恒定。代謝的強(qiáng)弱，可通過單位時間內(nèi)耗氧量的高低變化反映出來，因而通過測定小鼠25 （適宜溫度）與10 條件下耗等量氧所需時間，就可推測其代謝狀況。本實驗需對結(jié)果進(jìn)行討論，即：若 25 下耗5 mL O2所需時間多于10 下消耗等量O2所需時間，表明什么？若25 下耗 5 mL O2所需時間與 10 下耗等量 O2所需時間相同，表明什么？若 25 下耗5 mL O2所需時間少于10 下消耗等量氧所需時間，又表明什么？ 【例4】 結(jié)果預(yù)測和結(jié)論：消耗5毫升O2所用的時間10 環(huán)境少于25 環(huán)境，說明小鼠的

46、生活環(huán)境從25 降為10 時，能量代謝會加強(qiáng)消耗5毫升O2所用的時間10 環(huán)境多于25 環(huán)境，說明小鼠的生活環(huán)境從25 降為10 時，能量代謝會減弱消耗5毫升O2所用時間10 環(huán)境等于25 環(huán)境，說明小鼠的生活環(huán)境從25 降為10 時，能量代謝不受影響 。 該實驗最可能的結(jié)果和結(jié)論是 消耗5毫升O2所用的時間10 環(huán)境少于25 環(huán)境，說明小鼠的生活環(huán)境從25 降為10 時，能量代謝會加強(qiáng) 。 原因是 小鼠是恒溫動物，在10 環(huán)境中維持體溫所消耗的能量多 3設(shè)計評價或改錯 試題明確給出了實驗?zāi)康?、原理和設(shè)計步驟，要求對實驗設(shè)計進(jìn)行評價或把步驟中的錯誤之處改正過來。此類試題的解題方法是“五看法”，即： 3設(shè)計評價或改錯 3設(shè)計評價或改錯 【例5】為驗證“鎂是植物生活的必需元素”，3位同學(xué)進(jìn)行了實驗設(shè)計，下面是實驗的基本思路。請分別指出3個實驗設(shè)計思路能否達(dá)到實驗?zāi)康?，為什?寫出你的設(shè)計思路。 （1）實驗一：取生長狀況一致的大豆幼苗，用符合實驗要求的容器培養(yǎng)。對照組容器內(nèi)只盛有蒸餾水，實驗組容器內(nèi)盛有蒸餾水配制的鎂鹽溶液。兩組置于相同的適宜