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生物实验设计专题 实验理论实验是科学研究过程中的一个重要环节 是在人为控制条件下 研究对象的变化 以其结果论证科学结论的一种科学方法 由于研究问题的性质不同 科学研究的方法也有差异 但通常可分为以下几步 观察提出问题假说实验结论 一 观察观察是科学研究方法的第一步 对事物进行观察时必须周详 并记录下来 尤为重要的是要操持客观的态度 人们常希望看他们想要看或应该看到的现象 因此而影响观察结果 产生偏差 这就要真实的记录 不能虚假 二 提出问题虽然任何人都能提出问题 但只有意义的问题才值得探讨 因此 进行研究时 不仅要提出问题 而且要提出确切的问题 此外对问题的叙述 也要清楚和正确 如 染色体的运动是否由于纺锤丝的牵引 三 假说科学方法的第三步是假说 假说也称假设或猜想 指用来说明某种现象而末经证实的论题 也就是对所提出的问题所作出的参考答案 假说一般分为两个步骤 第一步 提出假说 即依据发现的事实材料或已知的科学原理 通过创造性思维 提出初步的假定 第二步 作出预期推断 即依据提出的假说 进行推理 得出假定性的结论 例如 动物激素饲养小动物的实验 其假说是 甲状腺激素对动物的生长发育有影响 其预期结果是 用适量的甲状腺激素饲喂蝌蚪 在短期内将快速地发育成一只小的青蛙 实验证实预期的推断正确 四 实验实验就是验证假说和解决问题的最终途径 指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法 是科学方法的最大特色 也是科学方法中最困难的一步 在科学实验过程中 应掌握和贯彻以下几点 1 实验设计的基本原则1 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基本知识和基本原理以及其它学科领域的基本原则 1 2可行性原则 在实验设计时 从原理 实验实施到实验结果的产生 都实际可行 1 3简便性原则 实验设计时 要考虑到实验材料要容易获得 实验装置简单 实验药品较便宜 实验操作较简便 实验步骤较少 实验时间较短 1 4可重复性原则 重复 对照 随机是保证实验结果准确的三大原则 任何实验都必须有足够的实验次数才能判断结果的可靠性 设计实验只能进行一次而无法重复就得出 正式结论 是草率的 1 5单一变量原则不论一个实验有几个实验变量 都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量 这就是单一变量原则 它是处理实验中的复杂关系的准则之一 例如 我们在做 植物的向性运动 有重力与单侧光两个实验变量 必须要有各自实验和变化结果 常见的错误就是在有光的条件下进行重力实验变量 影响了实验结果的准确性 例如 在验证温度对酶活性的影响的实验中 就必须控制ph值 底物量和酶量的相等 只改变单一变量 温度 观察不同温度下酶活性的差异 遵循单一变原则 既便于对实验结果进行科学的分析 又增强实验结果的可信度和说服力 实验变量与反应变量 实验变量 也称自变量 是实验中由实验者操纵的因素或条件 而反应变量 也称因变量 是指由实验变量而引起的变化结果 二者之间是前因后果的关系 实验的目的就在于获得和解释前因与后果 例如 关于 温度对酶活性的影响 的实验中 低温 冰块 适温 37 高温 沸水 就是实验变量 而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量 该实验旨在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 无关变量与额外变量 无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件 由无关变量引起的变化结果就叫额外变量 它们之间也是前因后果的关系 但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用 例如 温度对酶的活性 影响中 除实验变量 温度 外 试管的洁净程度 唾液的新鲜程度 淀粉浓度 温度处理的时间长短等等就属于无关变量 1 6对照性原则实验中的无关变量很多 必须严格控制 要平衡和消除无关变量对实验结果的影响 对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法 由于同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起 因此如果没有严格的对照实验 即使出现了某种预想的实验结果 也很难保证该实验结果是由某因素所引起的 这样就使得所设计的实验缺乏应有的说服力 可见只有设置对照实验 才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性 才能使设计显得比较严密 如何设置对照实验呢 所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验 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 所有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 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 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 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 设置对照组有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 课本中涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对照 2 条件对照 指虽给对象施以某种实验处理 但这种处理是作为对照意义的 或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的 例如 动物激素饲养小动物 采用等组实验法 其设计实验方案是 甲组 饲喂甲状腺激素 实验组 乙组 饲喂甲状腺抑制剂 条件对照 丙组 不饲喂药剂 空白对照组 显然 乙组为条件对照 该实验既设置了条件对照 又设置了空白对照 通过比较 对照 更能充分说明实验变量甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育 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 4 相互对照 不单独设置对照组 而是几个实验相互为对照 根据实验目的要求 凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中 一般都需要设计对照组实验 另外 对实验结果的分析要注意分析方法的选择 有时还要求用图表表示有关结果或事实 这也是常用的基本技能 2 实验设计的思路和方法2 1实验设计的思路首先 应认真研究实验课题 依据科学的实验思维方法 找出其中的实验变量和反应变量 理解题目已知条件所隐含的意义 明确实验目的 实验原理及实验要求的基本条件 其次 充分利用所给器材和试剂 构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获方法 般情况下 题目中所指定的器材 试剂 任何一种都应在实验的相关步骤中出现 避免遗漏或自行增加某种器材或试剂 精心策划实验方法 严格设计实验过程 合理设置对照或变量 并引入科学的测量方法其三 最后再选择适宜的实验材料 实验对象 在注意实验步骤关联性的前提下表述实验步骤 并从不同的角度分析实验结果 2 2实验设计的方法一份完整的实验设计方案 应该包括 实验名称 是关于一个什么内容的实验 实验目的 要探究或者验证的某一事实 实验原理 进行实验依据的科学道理 实验对象 进行实验的主要对象 实验条件 完成该实验必需的仪器 设备 药品条件 实验方法与步骤 实验采用的方法及必需操作程序 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的记录 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 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 实验设计明确实验目的分析实验原理确定实验思路设计实验步骤预测结果并分析得出实验结论 3实验设计应注意的问题3 1在掌握实验目的 即需要验证的生物学事实 原理的基础上确定实验方法 3 2严格遵循实验设计的基本原则 准确设置对照或变量 3 3注意实验程序的科学性 合理性 3 4对实验现象进行准确的观察 测量 记录 3 5准确地预测实验结果 实验设计的最后往往还需要预测实验结果 在结果预测上要全面 准确 例如 测交结果预测 除了全黑 有白有黑外 还有全白 只是概率较小 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 用亚甲基蓝做菌量检测时 不能把 褪色 说成 无色 在验证甲状腺激素对促进幼小动物发育的作用时 不能把 发育 说成 生长 能够预测可能出现的实验结果及其导致原因 并能够得出科学的实验结论 3 6合理地设计操作过程基本的实验方法选定以后 紧接着就要编定具体的操作细节 这些操作细节的设计要合理规范 切实可行 否则也会造成很大的失分 如 从动物体内取血 是从臀大肌中抽取 还是从血管中抽取 取血前是否要用酒精棉球对取血部位进行消毒 向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢 酶促反应的试管如何加热 是直接加热 还是水浴保温 在用酒精溶解叶中叶绿素时 酒精要加热 是直接加热 还是隔水加热 使甲状腺制剂 胰岛素 生长激素进入动物体内的方法应如何操作 是饲喂 还是注射 不同的情况下要合理地选用不同的水 如 清水 池水 凉开水 蒸馏水 生理盐水 等等3 7简明地组织语言文字如 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 试管 或烧杯 水槽等 要加以编号 如a b或甲 乙等等 这样可使叙说简洁一些 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 等等 常用的表达词汇 适宜 适应 等 相同 等量 各 分别 显著差异 一段时间 4 中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总如下 1 化学物质的检测方法如 淀粉 碘液 还原性糖 斐林试剂 班氏试剂 c02 ca 0h 2溶液或酸碱指示剂 乳酸 ph试纸 02 余烬复然 无02 火焰熄灭 蛋白质 被蛋白酶分解 双缩脲试剂 燃烧 脂肪 苏丹 苏丹 2 实验结果的显示方法如 光合速度 02释放量或co2吸收量或淀粉产生量 呼吸速度 02吸收量或co2释放量或淀粉减少量 原子途径 放射性同位素示踪法 细胞液浓度大小 质壁分离 体积的变化 植物细胞是否死亡 质壁分离 甲状腺激素作用 动物耗氧量 发育速度 神经系统兴奋性等 生长激素作用 生长速度 体重变化 身高身长变化 胰岛素作用 动物活动状态 血糖浓度 菌量 菌落数或亚甲基蓝褪色程度 3 实验条件的控制方法 增加水中氧气 泵入空气或吹气或放入绿色植物 减少水中氧气 容器密封或油膜覆盖或用凉开水 除去容器中co2 naoh溶液 除去叶中原有淀粉 置于黑暗环境 饥饿处理 除去叶中叶绿素 酒精加热 除去光合对呼吸干扰 给植株遮光 如何得到单色光 棱镜色散或薄膜滤光 血液抗疑 加入柠檬酸钠 线粒体 细胞膜提取 细胞匀浆离心 骨的脱钙 盐酸溶液 co2浓度的平衡 nahco3溶液 五 结论以上科学方法是进行实验设计 制定实验方案的理论依据 解实验题的基本模式 1 分组 根据实验要求和材料 有的实验只分2组 有的实验分3组 也有的实验分若干组 各组材料量要相同 如观察影响种子萌发因素类实验中 每组要取符合统计要求的一定量 如10 20 30粒 一定不要每组一粒种子 并给每组编号等 2 做对照处理 根据实验的目的和要求 改变一种实验变量 其他条件一定相同 3 再做相同的处理 如在同一条件下培养一段时间或都恒温或水浴加热等 4 观察现象或实验结果 仔细观察实验组与对照组的差异 5 得出结论 由于实验组和对照组只有一个条件的差异 因此实验结果的不同一定是由唯一的这个条件差异引起的 如果是验证性实验 结论就在题目中 如果是探索性实验 结论一般要分情况讨论 结果至少有2种或2种以上的可能 对比的原则 注意点 分组时要 编号 实验处理时用 适量 等量 等词 单一变量的原则 注意点 用单因子对比研究其余因子均需进行不变量控制 主要体现在实验过程同条件控制 实验探究过程中涉及自变量 因变量和无关变量 要让学生明确自变量的基本条件必须是可以操作的 因变量必须是可以观察或测量的 无关变量应是可以控制的 而且这种可操作 可观察或测量 可控制必须是在试题特定的条件与要求下的 会用 适宜条件 培养一段时间 进行观察 或测量 5 运用实验设计四个原则表达时应注意事项 随机化原则 1 掌握调查取样的方法 动物 标志重捕法 植物 样方法注意用 随机 一词 重复性原则 实验材料数量上 多个 来实施重复小型易取材料 例种子 数量上常各取30个符合统计要求 6 高考中实验设计的限制条件 1 用试题中所给的实验材料和器材 并充分使用 2 用书上介绍过的常用方法或相似方法7 实验结果预测的两个原则 对 探究性实验 结果不能确定的实验 的预测 一般需作正 反 中间状态三方面的预测 注意点 会用 无显著差异 一词 对 验证性实验 结果可确定的实验 如 课本上已学知识的验证实验 的预测 一般作与课本相关知识点相符的预测8 实验分析的注意点 1 充分使用试题中所给的数据和已知条件 包括隐含的 2 用书上学过的理论作解释 3 会用图表进行表达 尤其是曲线图和柱形图 9 实验评价的注意点 1 不必推翻原方案 2 先指错 再改错 下面通过具体实例说明探究性实验题和验证性实验题的特点和解答方法技巧 例1 补充完成下面探究性实验中的缺项部分 1 实验目的 探究c3植物和c4植物叶片中淀粉粒的存在位置 2 实验假设 3 材料用具 盆栽天竺葵 c3植物 盆栽玉米 c4植物 酒精 碘液 显微镜 大烧杯 酒精灯 载玻片 盖玻片 镊子 滴管 清水等 4 实验步骤 5 结果预测 答案 2 实验假设 如果c3植物叶片中淀粉粒只存在于叶肉细胞中 那么c3植物叶片经酒精脱色 碘液染色后叶肉细胞就会变成蓝色 如果c3植物叶片中淀粉粒只存在于维管束鞘细胞中 那么c3植物叶片经酒精脱色 碘液染色后维管束鞘细胞就会变成蓝色 如果c3植物叶片中淀粉粒既存在于叶肉细胞中又存在于维管束鞘细胞中 那么c3植物叶片经酒精脱色 碘液染色后叶肉细胞和维管束鞘细胞都会变成蓝色 c4植物也是如此 4 实验步骤 实验前 将天竺葵 玉米在光下照射几小时 目的是使叶片中形成淀粉粒 各摘取一片健康的叶片 分别水浴酒精加热脱色 清水冲洗后用碘液染色 酒精脱色便于观察 对比观察上述处理过的两种叶片 不出现对实验现象的描述 将上述处理的叶片分别做成叶片横切的临时装片 用显微镜观察两种叶片染成蓝色的部位 显微观察 以便确定淀粉粒存在的位置 不出现对实验现象的描述 5 实验结论 如果c3植物叶片中只有叶肉细胞变成蓝色 则说明淀粉粒只存在于叶肉细胞中 如果c3植物叶片中只有维管束鞘细胞变成蓝色 则说明淀粉粒只存在于维管束鞘细胞中 如果c3植物叶片中叶肉细胞和维管束鞘细胞都变成蓝色 则说明淀粉粒既存在于叶肉细胞中又存在于维管束鞘细胞中 c4植物也是如此 根据假设对可能的实验结果和结论进行讨论 同样的实验 如果我们将其改成验证性的实验 解答时就会有所不同 例2 补充完成下面验证性实验中的缺项部分 1 实验目的 验证c3植物和c4植物叶片中淀粉粒的存在位置分别是叶肉细胞和维管束鞘细胞 2 实验原理 3 材料用具 盆栽天竺葵 c3植物 盆栽玉米 c4植物 酒精 碘液 显微镜 大烧杯 酒精灯 载玻片 盖玻片 镊子 滴管 清水等 4 实验步骤与结果 5 实验结论 答案 2 实验原理 因为c3植物叶片中只有叶肉细胞中含有淀粉粒 所以天竺葵叶片经脱色 碘液染色后 叶肉组织变成蓝色 而c4植物叶片中只有维管束鞘细胞中含有淀粉粒 所以玉米叶片经脱色 碘液染色后 维管束鞘细胞变成蓝色 4 实验步骤 实验前 将天竺葵 玉米在光下照射几小时 目的是使叶片中形成淀粉粒 各摘取一片健康的叶片 分别水浴酒精加热脱色 清水冲洗后用碘液染色 酒精脱色便于观察 对比观察上述处理过的两种叶片 可以看到天竺葵叶片的叶肉组织被染成蓝色 网状叶脉没有变蓝 玉米叶片中的平行叶脉被染成蓝色 叶肉组织没有变蓝 对实验结果进行准确描述 将上述处理的叶片分别做成叶片横切的临时装片 用显微镜观察两种叶片染成蓝色的部位 可以看到 天竺葵叶片的叶肉细胞被染成蓝色 而叶脉的微管束鞘细胞没有染成蓝色 玉米叶脉中的微管束鞘细胞被染成蓝色 叶肉细胞没有染成蓝色 对实验结果进行准确描述 5 结论 c3植物和c4植物叶片中淀粉粒的存在位置分别是叶肉细胞和维管束鞘细胞 结论明确唯一 不必进行讨论 例3 在微生物实验中 一般用琼脂培养基来培养细菌等微生物 它在加热后呈液化的溶胶状态 在室温下又呈半透明的凝胶状态 在凝胶状态下其表面及内部的不同部位可生长大量的不同代谢类型的肉眼可见的细菌菌落 请用下列材料和用具 设计一个实验来判定某种细菌的异化作用类型 一 材料用具 某细菌种 琼脂试管培养基2支 无菌接种设备 恒温箱 水浴锅二 操作步骤 三 实验可能会出现哪些结果 并对每一结果作出相应的鉴定 参考答案 1 将2支琼脂培养基试管置于水浴锅中加热溶化 2 待培养基冷却至凝固前 用无菌接种设备将某细菌接种于一试管培养基中 另一试管不接种作对照 搓动试管 使细菌均匀混于培养基内 3 将恒温箱内温度调至适宜的左右 等琼脂凝固后 将两试管置于恒温箱内培养 每天观察培养基的菌落并记录 连续观察几天 直至结果清晰为止 三 1 若某细菌菌落只生长在培养基表面 则其为好氧性细菌 2 若某细菌菌落只生长在培养基底部 则其为厌氧性细菌 3 若全部培养基都有菌落生长 则其为兼氧性细菌 例4 请运用微生物培养方法 利用下面的实验材料和用具 设计一个实验证明酵母菌属于兼性厌氧性生物 一 材料用具 酵母菌菌种 琼脂试管培养基2支 无菌接种设备 恒温箱 水浴锅二 操作步骤 三 实验结果 参考答案 二 操作步骤 同上题 三 全部培养基都有菌落生长 生物实验设计题归类指导 课本实验重组改进型实验程序知识完善型实验步骤自主设计型设计实验方案 验证简单的生物学事实实验结果开放预测型实验思路启发评价型评价实验方案 修正方案中的错误或补充完善实验方案课题研究探索设计型理解探索性实验的一般方法 能制订初步的实验探究方案 例题一 据药理研究 一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分 某公司将它开发成一种保健饮料 该产品是否适用于糖尿病患者 生物学兴趣小组的同学以此作为实验研究课题 请你完成下面的实验鉴定报告 1 实验目的 鉴定一种茅草的根是否含有还原性糖和淀粉 2 实验原理 还原性糖可用试剂 淀粉可用试剂来检测 3 实验器材 一种茅草的根 所需试剂 刀片 载玻片 酒精灯 试管夹 火柴 滴管 4 设计实验步骤 鉴定还原性糖 鉴定淀粉 5 实验现象 6 结果分析 7 在鉴定还原性糖的实验操作中应注意 解析 该题为2001年上海高考题 此实验设计步骤是以高二课本 实验一 为蓝本 原于教材又高于教材 旨在考查学生利用课本实验基础知识对新情境材料的分析和探究能力 学生往往能从中得到启发 老老实实搞好课本实验的复习和形成基本的实验技能 因而在今几年的高考中备受青睐 2 班氏试剂革兰氏碘液 4 将一种茅草的根切成薄片 或压碎 放在载玻片上 滴加1 2滴班氏试剂 将载玻片在酒精灯上加热 观察颜色变化 将一种茅草的根切成薄片 或压碎 放在载玻片上 滴加1 2滴革兰氏碘液 将载玻片在酒精灯上加热 观察颜色变化 5 6 学生可以有几种不同的回答 但一定要求观察到的实验现象与结果分析一致 如 观察到有红黄色 说明有还原性糖存在 如没有红黄色 说明没有还原性糖存在 如果有蓝色或蓝紫色出现 说明有淀粉存在 如果没有蓝色或蓝紫色出现 说明没有淀粉存在 7 载玻片在火焰上加热时要来回移动 经免加热不匀而爆裂 例题二 下图为细菌结构示意图 据图回答 1 要观察细菌的子细胞群体的特征 应该用培养基 此菌的菌落特征是 2 影响细菌生长的环境因素主要为 3 此菌若为生产疫苗的 工程菌 则 疫苗产量最高的时期为期 4 假定在细菌培养过程中 分离获得了不能合成某种维生素的营养缺陷型菌株 请设计一个实验以鉴定这种维生素的类型 第一步 将变异菌株接种到培养基上扩大培养 第二步 简要写出以后的实验步骤 实验结果分析 细菌能 的培养基中所添加的维生素 就是 的维生素 解析 该题既考查与实验有关的生物学知识 又能考查学生利用生物学知识来设计实验的能力 这种比较好的常用题型将课本知识与实验技能有机的结合起来 很受师生欢迎 答案 1 固体大而扁平 边缘呈波状或锯齿状 2 温度 ph值 氧气 3 稳定 4 完全第二步 配制系列培养基 每种培养基为只添加某一种维生素的 完全培养基 将扩大培养的变异菌种分别接种到上述培养基中培养 观察细菌生长情况 实验结果分析 细菌能正常生长的培养基中所添加的维生素 就是该变异菌株不能合成的维生素 例题三 空气中的含菌量是衡量空气质量的指标之一 为了检测学校生物实验室 教室 校长室5 小树林四个地方空气中的含菌情况 请利用所提供条件设计一个简单实验 1 请用100毫升量筒 四副培养皿 煮沸过的洗碗水设计取样的实验步骤 2 请用4支试管 滴管 0 01 亚甲基蓝溶液设计检测的实验步骤 3 实验结果的预测及分析 4 你所设计的实验检测到的是细菌的相对数量 解析 该题考查学生根据实验目的 实验原理和实验思路设计合理的实验装置或实验步骤的能力 解答这类题型时要注意三个方面 一是思考题目中实验材料 试剂 和实验装置的作用 二是不能随意增加实验材料 试剂 三是要充分考虑环境 如温度 因素对实验效果的影响 答案 1 用量筒量取等量的煮沸过的洗碗水分别倒入4副培养皿中 分别将以上4副培养皿暴露放置于4个场所 静置1 3天后 同时加盖取回 2 分别取等量放置过的洗碗水放入4支试管中 在每支试管内滴加5 10滴0 01 亚甲基蓝溶液置于温暖处 3 根据4支试管内洗碗水在相同时间内褪色的程度来判定空气中的含菌量 褪色程度最大的空气中的含菌量相对最高 褪色程度最小的 空气中含菌量最低 4 好氧性 红细胞表面的a凝集原只与血清中的抗a凝集素发生凝集反应 在显微镜下能够看到红细胞凝集成团 而b凝集原只与抗b凝集素发生凝集反应 凝集原和凝集素有一一对应的关系 现在要对某一个人的血型进行鉴定 现有某人的血液两滴 请根据实验步骤对实验结果进行合理预测 第一步 在一块载玻片的左边的a处滴一滴a型标准血清 相当于a型血人的血清 在载玻片的右边b处滴一滴b型标准血清 相当于b型血人的血清 第二步 在a b处各滴一滴该人的血第三步 将载玻片放在显微镜下观察 结果预测 解析 该题型要求学生根据题目所给信息材料和实验步骤 对实验结果进行预测 考查学生对实验结果的提炼及获得结论和联想质疑的能力 要求学生思维要开阔 思路要活泼 答案要开放 便于学生发挥个性特长 如果a b两处的红细胞都发生凝集反应 说明此人的血型为ab型 如果a b两处的红细胞都不发生凝集反应 说明此人的血型为o型 如果a处的红细胞发生凝集反应 b处的红细胞不发生凝集反应 说明此人的血型为b型 如果b处的红细胞发生凝集反应 a处的红细胞不发生凝集反应 说明此人的血型为a型 例五 为证明 唾液淀粉酶对淀粉有消化作用 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 取2支试管 编号为a和b 各注入2 l浆糊 用凉开水漱口后 用小烧杯收集唾液 向a试管内加入2 唾液 向2支试管中各滴加2滴碘液 将2支试管振荡后放在37 水中恒温10 同时取出2支试管 观察试管内溶液颜色的变化 4 结论 唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖 该实验的方法和步骤以及结论有没有错误 如果有请指出并改正 解析 该题型是一种实验纠错评价题 体现了考试说明中 具备验证简单生物学事实的能力 并能对实验现象和结果解释和分析以及理解探索性实验的一般方法 的能力要求 该题是对课本实验四和实验五的延伸和重要补充 实验方法和步骤中的错误 第 步应在b试管中加入2 清水 第 步和第 步应作对调 以排除碘液对淀粉分解的影响 结论错误 本实验只能证明唾液对淀粉的分解作用 但不能证明具体分解后的产物是什么 广东 河南 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 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 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 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 取一叶片 放人盛有酒精的烧杯中 水浴加热 使叶绿素溶于酒精中 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 1 步聚中的 暗室应装绿色安全灯 2 步骤中的 用碘 碘化钾溶液检测有无淀粉的特异颜色反应 3 未设计对照实验对照实验如下 a 装置同题干的步骤 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 同题干的步骤 但暗室应装绿色安全灯c 同题干的步骤 d 同题干的步骤 但应改为检测淀粉的特异颜色反应 例如 某研究性学习小组在进行 调查环境污染对生物的影响 课题研究时 确定了对 家庭煤炉对植物生长的影响 的子课题研究 并制定了研究方案 请回答下列问题 1 你认为该研究方案应包括哪些内容 2 简述该课题研究的两点主要意义 3 你对该课题研究作出的假设是 预期是 4 该小组开展研究的过程和结果如下 取两盆生长状况相似的葱 一盆 编号1 置于阳台 一盆 编号2 置于厨房煤炉旁 白天给予同样的护理 并进行同样的光照 经过一个月的观察 结果如下 该课题采用的研究方法 你得出的初步结论是 5 如果让你完成该课题的研究报告 你的报告中应含有的主要内容是 解析 课题研究是新教材最具特色的一项内容 要求学生会制定课题研究的计划和方案 并按照计划和方案独立完成或协作完成课题研究任务 该课题研究的目的是让学生学会调查研究环境污染对植物影响的一般方法 了解大气污染对植物生长的不利影响 一个完整的课题研究方案应包括研究目的 内容 方法 形式 结论 研究报告等 该课题把研究的过程和结果以已知信息出现 降低了题目的难度 同学们可从中领悟实验研究的基本方法 能够制定课题研究的初步计划 是高考能力考查的高层次要求 是今后高考命题的重要题型 答案 1 研究目的 研究方法 结果预测 结论 完成时间 报告形式等 2 学会调查研究环境污染对植物影响的基本方法 一般方法 了解大气污染对植物生长的不利影响 3 煤球燃烧产生的二氧化硫会影响植物的生长一段时间后 在煤炉旁生长的植物会出现一些明显的症状 4 实验法 观察法 家庭煤炉燃烧产生的气体影响植物的生长 5 前言 包括课题研究背景 目的 原理 意义等 材料与方法 结果 结论与讨论 参考文献等 典型例题分析类型一绘出实验用具 材料 药品 实验的目的 要求根据所给器材设计实验方案 例1 血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用 缺乏它血液不能凝固 草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应 形成草酸钙沉淀 起抗凝作用 请根据所提供的实验材料和用具 简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果 验证钙离子在血液凝固中的作用 并回答问题 1 实验材料和用具 1 家兔 2 生理盐水 3 70 酒精棉 4 适宜浓度的草酸钾溶液 5 适宜浓度的氯化钙溶液 6 试管 注射器 针管 针头 2 实验步骤和实验结果第一步 在a b试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水第二步 问题 设置b管的目的是分析该实验要求验证钙离子在血液凝固中的作用 答案 第二步 用70 的酒精棉消毒 用注册射器取家兔血 第三步 立即将等量的新鲜血液分别加入到a b两试管中 经过一段时间后 结果a管不凝固 b管凝固 第三步 将等量的氯化钙溶液分别加入到a b两试管中 结果 a管凝固 b管仍凝固 设置b管的目的是 作为a管的对照 类型二只给出实验目的 实验器材自选 实验方案自己设计 这种类型的设计题 最能反应学生的知识水平 实践能力的高低 例2 将青蛙脑破坏 保留脊髓 在脊柱下部打开脊椎骨 剥离出脊髓一侧邻近的两对脊神经根 一对脊神经根包含一个背根和一个腹根 见图 分别电刺激每对脊神经根的背根和腹根均可引起蛙有同侧后肢发生运动反应 已知背根含有传入神经 腹根含有传出神经 背根和腹根合并成脊神经 请根据上述提供的实验材料 实验用具自选 设计实验步骤 并预测实验结果 以分别验证背根具有传入功能 腹根具有传出功能 分析 首先应搞清楚脊神经的结构 脊神经属于混合神经 也就是说既有传入功能 又有传出功能 其次要清楚反射弧的基本结构 包括感受器 传入神经 神经中枢 传出神经 效应器 题目中 分别电刺激每对脊神经根的背根和腹根均可引起同侧后肢发生运动反应 说明实验动物的反射弧是完整的 最后要清楚需要验证的结论 背根具有传入功能 腹根具有传出功功能 解决本题的核心是 如何设计实验 剪断背根 再分别刺激断口的两端 根据神经冲动传导的方向预期应该出现的实验结果 同样 换另一对脊神经 剪断腹根再分别刺激断口的两端 根据神经冲动传导的方向预期应该出现的实验结果 答案实验步骤1 在背根中央处剪断 或用麻醉药阻断 分别电刺激背根向中段 外周段 观察蛙后肢是否发生运动反应 预期结果 电刺激背根向中段应发生蛙后肢运动反应 电刺激背根外周段不发生反应 说明背根具有传入功能 实验步骤2 在腹根中央处剪断 或用麻醉药阻断 分别电刺激腹根向中段 外周段 观察蛙后肢是否发生运动反应 预期结果 腹根电刺激外周段应发生蛙后肢运动反应 说明腹根具有传出功功能 三 实验评价与设计 02全国理综 为验证 镁是植物生活的必需元素 三位同学进行了实验设计 下列是实验的基本思路 请分别指出三个实验思路能否达到实验目的 为什么 再写出你的设计思路 1 实验一 取生长状况一致的大豆幼苗 用符合实验要求的容器进行培养 对照组容器内只盛有蒸馏水 实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液 两组置于相同的适宜条件下培养 并对溶液通气 观察比较两组植物的生长发育情况 2 实验二 取生长状况一致的大豆幼苗 栽培在盛有砂性土壤的容器中 砂性土壤肥力均匀 容器符合实验要求 对照组浇以蒸馏水 实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液 两组置于相同的适宜条件下培养 观察比较两组植物的生长发育情况 3 实验三 取生长状况一致的大豆幼苗 栽培在盛有砂性土壤的容器中 砂性土壤肥力均匀 容器符合实验要求 对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液 实验组浇以不含镁离子的完全营养液 两组置于相同的适宜条件下培养 观察比较两组植物的生长发育情况 4 下面由你进行实验设计 请写出你的设计思路 解答 1 不能因为蒸馏水和镁盐溶液均缺少植物必需的矿质元素 而使两组植物生长均不正常 2 不能因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子 3 不能因为两组容器内的砂性土壤都可能含有镁离子 4 取生长状况一致的大豆幼苗 用符合实验要求的容器 对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液 实验组盛有不含镁离子的完全营养液 两组置于相同的适宜条件下培养 并对溶液通气 观察比较两组植物的生长发育情况 请根据下述条件设计一实验 鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液 写出实验步骤并分析结果 1瓶10 的蔗糖溶液 1瓶30 的蔗糖溶液 250ml烧杯1只 半透膜制成的透析袋1只 刻度玻璃管1支 细线1根 支架1个 1 实验步骤 将一瓶蔗糖溶液倒入烧杯中 另一瓶蔗糖溶液倒入透析袋中 袋口与一根刻度玻璃管相连通 并用细线扎紧透析袋口和玻璃管 再将细线上端固定铁架台上 使透析袋浸入烧杯溶液中且刻度玻璃管保持竖直 2 结果分析 a 若玻璃管内液面上升 则说明透析袋内是30 的蔗糖溶液 烧杯内是10 的蔗糖溶液 b 若玻璃管内液面下降 则说明透析袋内是10 的蔗糖溶液 烧杯内是30 的蔗糖溶液 现有一种由人工膜制成的袋 为检测淀粉和碘能否透过该膜 现提供试剂和用品如下 铁架台 烧杯和人工膜袋各一个 1 的淀粉溶液 稀碘溶液和细棉线 1 请用上述试剂和用品 设计一个实验装置 探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜 请用示意图表示 加图注 理解探索性实验的一般方法 能制订初步的实验探究方案 一段时间后 袋内外液体均不变蓝 表明淀粉和碘均不能通过 袋内外液体均变蓝 表明淀粉和碘均能通过 袋内液体变蓝 袋外液体不变蓝 表明碘能通过 淀粉不能通过 袋外液体变蓝 袋内液体不变蓝 表明碘不能通过 淀粉能通过 2 实验结果预测及分析 某实验小鼠适宜生活在25 左右的环境中 为探究低于适宜温度的环境 如10 对小鼠能量代谢的影响 能量代谢的强弱用单位时间的耗氧量表示 请根据所给的实验装置 如图 实验材料和用品 在给出的实验方法和步骤上 继续完成探究实验 预测可能的实验结果和结论 并回答问题 实验室温度 25 左右材料和用品 小鼠 冰袋 秒表等 方法和步骤 步骤1 将小鼠放入广口瓶的笼子内 加塞密闭 打开夹子 a b c 片刻后关闭夹子 b 用注射器抽取10毫升氧气备用 关闭夹子 c 打开夹子 b 使水检压计液面左右平齐 步骤2 待小鼠安静后 关闭夹子 a 记下时间 将注射器向前推进5毫升 数量合理即可 水检压计液面左侧升高 关闭夹子 b 待水检压计的液面左右平齐时 记录时间 得到在25 环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间 重复几次 将冰袋放在广口瓶周围 调节距离 使瓶内温度稳定在10 待小鼠安静后 重复步骤1 2中的有关操作 得到在10 环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间 重复几次 步骤3 消耗5毫升氧气所用的时间10 少于25 说明小鼠的生活环境从25 降为10 时 能量代谢会加强 消耗5毫升氧气所用的时间10 多于25 说明小鼠的生活环境从25 降为10 时 能量代谢会减弱 消耗5毫升氧气所用的时间10 等于25 说明小鼠的生活环境从25 降为10 时 能量代谢不受影响 结果预测和结论 该实验最可能的结果和结论是 原因是 消耗5毫升氧气所用的时间10 少于25 说明小鼠的生活环境从25 降为10 时 能量代谢会加强 小鼠是恒温动物 在10 比25 下维持体温所消耗的能量多 牛奶中含有丰富的蛋白质 蛋白质的营养价值主要体现在氨基酸的种类和数量能否满足机体的需要 有研究发现空腹喝牛奶 其营养价值会降低 请设计实验 探究空腹喝牛奶时营养价值降低的主要原因 探究问题 空腹喝牛奶 为什么其营养价值会降低 提出假设 空腹时喝下的牛奶中的蛋白质主要用于氧化供能 材料用具 小鼠 含14n标记的蛋白质液体 淀粉类食物 放射性测量仪等 该实验的原理是 空腹时血糖浓度较低 蛋白质氧化供能增强 尿液中含氮物质 尿素 增多 因此可利用放射性同位素示踪法 检测尿液中的氮含量 来确定蛋白质氧化供能强度 实验过程 第一步 第二步 第三步 预期的结果及结论 第一步 选择生长状态 体形大小等基本一致的小鼠 饥俄一段时间使其成空腹 分a b两组第二步 a组仅饲喂含14n标记的蛋白质液体 b组饲喂含14n标记的蛋白质液体和淀粉类食物第三步 在一段时间后 用放射性检测仪检测两组小鼠排出的尿液中14n的含量 若14n在尿液中的含量a组比b组多 说明空腹时喝下的牛奶中的蛋白质主要用于氧化供能 导致营养价值降低 或说明假设成立 若14n在尿液中的含量a组与b组差不多或a组比b组少 说明空腹时喝下的牛奶中的蛋白质主要用于氧化供能这个假设不成立 或说明假设不成立 病毒是一类没有细胞结构的分子生物 与人类关系特别密切 近几年世界上发现了能感染人类的高致病性禽流感病毒 简称禽流 我国参与了抗击禽流感受的国际性合作 并已经研制出禽流感受疫苗 要与禽流感受作斗争 必须了解它 研究它 需要大量的供应实验用的病毒结晶 根据所学知识回答下列问题 1 在免疫学上 侵入到鸟体内的禽流感病毒属于 往往通过 的作用阻止病毒的散播 再经过 的作用予以彻底消灭 2 在病禽中分离出禽流感样本后 实验室中如何获得大量禽流感病毒 为什么 1 2 3 要研制禽流感疫苗 必须知道其大分子组成 请设计实验探究禽流感的物质组成 抗原 体液免疫 细胞免疫 在活鸡胚中培养 或在活鸟胚胎中培养 病毒是专性活细胞内寄生 或病毒无代谢特征 病毒不能独立繁殖 1 实验原理 rna液在浓盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色 还需补充的两个实验原理是 2 去掉病毒中大分子成分的简便方法是 3 设计一个表格记录实验结果 蛋白质液与双缩脲试剂显紫色 dna与二苯胺试剂共热显蓝色 酶处理 有人发现某种花卉有红花和白花两种表现型 1 请你设计一个实验 探究花色的遗传是细胞质遗传还是细胞核遗传 用图解和简洁语言回答 2 如果花色的遗传是细胞核遗传 请写出f2代的表现型及其比例 1 正交p红花 白花 反交p白花 红花 f1f1若正交与反交产生的f1的性状表现都与母本相同 则该花色的遗传为细胞质遗传 若正交与反交产生的f1的性状表现都与母本无关 表现为红花或白花的一种 则该花色的遗传为细胞核遗传 2 3红 1白或3白 1红 1 探索细胞膜的成分某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分 如果你是课题组成员 请你设计一个简易实验得到较纯净的细胞膜 并对其成分进行鉴定 1 应选取人的那种细胞做实验 a成熟红细胞b神经细胞c白细胞d口腔上皮细胞 2 将选取的上述材料放入 中 由于渗透作用 一段时间后细胞将破裂 3 经过 2 的实验步骤后 再用