高中生物实验设计相关知识和解题策略

1、一、实验设计遵循的三大原则:1、单一变量原则（等量原则）变量单一变量原则种类 实验变量（自变量） 反应变量（因变量） 无关变量（控制变量）©额外变量（干扰变量）处理变量 的目的及 关键目的：在于操纵自变获取因变量关键：在于控制无关变量，减少干扰变量 确保机单一变量"的实验 观测，即不论有几个实验变 量，都应做到一个实验变量 对应观测一个反应变量 确保单一变量,的操作 规范，即实施中要尽可能避 免无关变量及额外变量的干 扰2、对照原则对照实验对照设置对照，进一步 消除无关变量对 实验结果的影响， 以增加实验结果 的可信度 空白对照：不做任何实验处理的对照组 自身对照：实验与对

2、照在同一对象上进行 条件对照：给实验组进行某种条件处理， 给对照组进行另一种条件处理 相互对照（对比实验）：几个实验组相互 对照【例】试判断下列实验分别是属于什么对照类型？实验组和对照组分别是什么？（1）“探究影响酶活性的因素”实验中：1号试管加1 ml蒸馅水；2号试管加1 ml盐酸；3号试管加1 ml naoh溶液。（2）“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验。（3）在“动物激素饲喂小动物”的实验中，甲组饲喂甲状腺激素，乙组饲喂甲状腺激素抑制剂，丙组不饲喂药剂。3、重复原则:其目的是为了使实验结果或数据更接近真实情况，避免偶然因素对实 验的影响。【例】探究植物生长调节剂对抒插枝条生根的作用，为

3、了排除偶然因素的 干扰，实验时该如何操作？答案：同一浓度处理的插条数目要求为35根，然后再求平均值。二、实验设计的常见考点1. 实验目的要探究或者验证的某一事实。实验目的一般的书写格式为“探究xx（自变量）对xx（因变量）的影响”或“探究xx（自变量）与xx（因变量）的关系”或“验证等。【例】 在用生长素促进植物枝条生根的实践过程中，发现枝条生根情况不一，分析其原因，认为可能与生长素的浓度有关。请据此拟定一个相关研究课题的实验目的：例】 甲型流感病毒正在全球范围内扩散，严重危害人体健康。某学校 生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是rna病毒, 同时提出疑问：甲型流感病毒的遗传

4、物质是dna还是rna?该兴趣小组为解 决这一疑问而设计了实验，请为该实验拟定一个实验目的。【例】 如图装置表示3株脱淀粉（经充分“饥饿”处理）的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内,请根据下面图解，写出实验目的：质量分数 为0.1%的nahuos溶液 、质量分数 为1%的inahco 溶液质量分数 为1%的 wauh 溶液 、in2. 实验假设的书写实验假设是对研究结果的预测，可能正确也可能错误。一般情况下, 若是实验中要求写出实验假设，应依据题干信息和所学的知识，写出最 可能的一种假设（即该假设要能解释题目所给的现象或与题干相符）。【例】 哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现

5、机体产热 量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。为了探究哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低, 某校生物兴趣小组设计了实验，请写出该实验的实验假设:3、预测实验结果，得出实验结论一般来说，验证性实验是“不需要”预测实验结果的，因为实验结果 是“已知的”。探究性实验一般有多种可能的预测结果，大多有三种。“变 量促进结果；变量抑制结果；变量与结果无关”，或“全肯定；全否定； 一肯定一否定”等。【语言描述】探究性实验的每一个结果和结论一般都用“若，则 来描述。【例】在欧美，洋葱被誉为“蔬菜皇后”。其肥大的鳞茎中含糖类86%。 那么，洋葱肥大的鳞茎中所含的

6、糖类是淀粉还是可溶性还原糖？生物兴 趣小组的同学以此为研究课题开展研究。请你完成下面的实验研究报 告。(1) 实验目的：探究洋葱肥大的鳞茎中所含的糖是淀粉还是可溶性还原 糖。(2) 实验步骤：1鉴定可溶性还原糖： 制备洋葱组织样液，取样液2毫升注入试管。 观察颜色变化。ii 鉴定淀粉： 制备洋葱组织样液，取样液2毫升注入试管。 观察颜色变化。(3) 预期实验结果与结论： o o答案：(2) i 加入适量刚配制的斐林试剂，摇匀后，将试管置于50 °c65 °c水浴锅中加热11滴加12滴碘液，摇匀(3) a.若观察到步骤i有砖红色沉淀，步骤ii没有蓝色出现，则洋葱肥大的鳞茎中所

7、含的糖是可溶性还原糖而不是淀粉;b.若观察到步骤i无砖红色沉淀，步骤ii有蓝色出现，则洋葱肥大的鳞茎中所舍的糖不是可溶性还原糖而是淀粉;c.若观察到步骤i有砖红色沉淀，步骤ii也有蓝色出现，则洋葱肥大的鳞茎中所含的糖既有可溶性还原糖又含有淀粉 三、实验设计的一般步骤:(1) 取材、分组、编号 取材：取材要符合实验的要求，有利于实验的成功进行且容易获得。估计实验的偶然误差较大时，应适当增加取样数量，在分析实验结果时取平均值。 分组：等量、随机 编号：如甲组(可再分为a组和b组)、乙组(可再分为c组和d组)等【语言描述】若实验材料为植物，可描述为“选择长势相同、大小 相近的同种植物随机等量分组，分

8、别编号为a、b、c”； 若实验材料为动物，可描述为“选择年龄.体重、性别相同，健康 且生长发育状况相同的同种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3”; 若实验材料为种子，可描述为“取大小一致、饱满程度相近的同种 种子随机等量分组，分别编号为甲、乙、丙”。(2) 实验自变量的处理，即实验组和对照组的设置【语言描述】可通过“适量”和“等量”表达出来，如“在a组中加 入适量的在b组中加入等量的（如生理盐水、蒸憾水、清水等）”。 在某些具体的实验设计中，也可用具体的量表达出来，如“在a组中加入2 ml 在b组中加入2 ml”。（3）培养（或处理）、观察、记录实验组和对照组都必须放在“相同且适宜”的环境

9、中，这样的实验结 果才具有可比性。培养时间根据具体实验而定，也可用“一段时间后”来描述。【语言描述】将两套（或多套）装置放在相同且适宜的环境中培养（或用相 应方法处理，如振荡、加热等），一段时间后（或定时）观察（或测定）并 记录（求平均值）;【例】台湾塑化剂事件的爆发，使我们认识到环境激素对人体的危害。 有人猜测塑化剂的作用类似于雌激素，可能会引发性早熟。请设计实验探 究上述猜测是否正确。（说明：性成熟的早晚可以用初次发情时间为指标）（1）材料和用具：的雌鼠若干，的饲料（甲），含适量浓度雌性激素的饲料（乙），普通饲料（丙）实验目的:（3）实验步骤： 将雌鼠,编号 a. b、coo（4）如果猜测

10、正确，则实验结果是:化剂(2) 探究塑化剂的作用是否类似于雌激素，会引发雌鼠性早熟。(3) 随机均等的分为3组a组每天饲喂适量的饲料甲，b组每天饲喂等量的饲料乙，c组每天饲喂等量的饲料丙。在相同且适宜的条件下培养。观察记录每个雌鼠的初次发情时间，并求每组平均值(4) a、b两组的平均初次发情时间都早于c组【例】某学生准备验证酵母菌既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸,并设计了下列对照实验，请你帮助他完成有关内容。(1)实验目的：验证酵母菌的细胞呼吸方式。(2)材料用具：酵母菌培养液、质量浓度为0. 19 g/ml的葡萄糖溶液、 液体石蜡油、蒸惚水.保温瓶、温度计、棉花。(3) 实验步龙 将质量浓

11、度为0. 19 g/ml的葡萄糖溶液加热后冷却备用。 取3个保温瓶，编号为a、b、c,并将c瓶设置为对照。 在3个保温瓶中分别加入等量的。 a瓶中再加入, b瓶中再加入，c瓶中再加入o 在3个保温瓶中均放入温度计，用棉花轻轻塞上瓶口，并保证保温瓶通气。 24小时后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。(4) 实验结果及分析：c瓶温度, a瓶温度(填“高于”、“低于”或“等于”用瓶温度，原因是o(5) 实验结论：o答案：(3)葡萄糖溶液适量的酵母菌培养液和液体石蜡油与a瓶所 加酵母菌培养液等量的酵母菌培养液 与a瓶所加酵母菌培养液等量的蒸 憾水(4)不变 低于 酵母菌无氧呼吸释放的能量比有氧呼吸释放

12、的能 量少(5)酵母菌的细胞呼吸方式有有氧呼吸和无氧呼吸两种四、实验表格的设计（1）自变量因变量的观 察指标或测 量指标【例】探究发酵时间对酵母菌酒精产量的影响探究温度对淀粉酶活性的影响 某校生物兴趣小组计划对a草地土壤中小动物类群丰富度进行调查研究。请你设计一个表格用于记录a草地土壤中的小动物类群（种类）和个体数量。(2) 各区域中所填内容：自变量因变量的观察指标或测量指标同一实验组内的不同个体、测量次数、另一个自变量例】探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化（计数时多次测量） 探究生长素类似物浓度对抨插枝条生根的影响（同一浓度下处理 多根枝条） 探究不同种类的洗衣粉对同一污渍或不同污渍洗涤效果的影响请你设计表格记录蛋白酶洗衣粉、复合酶洗衣粉、普通洗衣粉对同一污渍或不同污渍的洗涤效果，常见的污渍有油渍、血渍、奶渍、果汁渍等。 某生物兴趣小组准备对所处地区的花园和菜地两类土壤中小动物类群的丰富度进行研究。若要用记名计算法对两类土壤中的动物进行统计 和分析，请你设计一个数据统计表。 木瓜蛋白酶的提取工艺流程如下:加酶保护剂(0.02-0.10 mol/l)加65%乙醇调提取液ph（5.0 9.0） 沉淀物亠 酶制剂）*酶活力（单位：u）兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液ph进行了探究实验。结果显示,酶