专题高考生物中的实验分析设计题.docx
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专题高考生物中的实验分析设计题
专题高考生物中的实验分析设计题
一实验设计题的基本内容
㈠ 验证性实验的基本内容
1．实验题目
2．实验原理即完成实验所用的理论依据
3．目的要求通过实验要解决的问题
4．材料用具
5．方法步骤
（为加强说服力，有时往往对实验要设立“实验组”和“对照组”。
设计对照实验时切记：
只有遵循“单一变量”原则，这样才有对照价值。
补充实验步骤时，对每一步有必要先打腹稿然后下笔，并要编号清楚（如⑴……⑵……，表达清晰。
）
6．实验结果（预测实验现象）
验证性实验由于有明确的实验目的，预测的结果是科学的、合理的、惟一的。
有实验（题目）中需要记录实验结果，这就要搞清楚记录什么？
如何记录？
⑴用文字描述：
略。
⑵表格的设计：
要理清设计思路：
①首先要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容。
（题目中有明确的要求）②其次要明确表格的第一列写什么？
第一行写什么？
注意在第一列或第一行中肯定要写组别，即实验组和对照组（相互对照中组数可能更多）。
③再绘制表格（切记：
表格“工作区”是预留给所设计的实验中记录到的数据，而不是要学生造出数据来填入其中。
因此只要设计完成一张空白表格即可。
设计表格时，要先在草稿纸上画出表格轮廓，再写入答题纸中。
）
表格设计好后，切勿忘记给表格添上题注（即表格名称）。
⑶坐标图的设计：
要理清横轴的含义？
纵轴的含义？
纵横轴的单位？
曲线的走势？
关键点？
⑵分析实验结果
用书本理论分析实验结果。
6．实验结论
联系实验目的得出结论。
结论是合理的、科学的、肯定的。
不少结论是在实验要验证的内容中寻找。
7．讨论
⑴对实验操作的理论、具体细节等进行讨论。
⑵也可讨论与实验无直接关系但有一定联系的其他知识。
注意：
●验证性实验中，实验目的、实验（或预测）结果和实验结论三者是一致的。
结果是指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。
●验证性实验中，由于要验证的结论是肯定的，因此无实验假设。
●在验证实验中，如果实验记录作为题目条件已出现，那么就可得到肯定的实验结论。
㈡探究性实验的基本内容
1．实验课题如试题需要学生写出实验课题，那对课题的文字描述大多渗透在题干的字里行间，仔细阅读便可领会。
实验课题的格式有：
“×××××××××××研究”
“×××××××××××实验”
“××××××××××的影响”
2．实验原理是完成实验所应用到的理论依据。
有的是书本学到的理论知识，有的在题目中作为条件出现。
3．实验目的大多是写做了该实验后要解决的问题。
4．材料用具：
包括实验材料、仪器、试剂等，有时省略。
大多数试题是作为条件提供给学生。
5．实验假设指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出问题所作出的参考答案。
如果要学生写出来，请参阅实验课题的名称，但要比实验课题的名称在文字上写得更具体一些。
6．实验步骤的设计（即实验设计方案或曰实验设计思路）
涉及到⑴实验设计思想⑵器材药品⑶实验步骤（要体现单一变量对照原则）。
为此要设立“实验组”和“对照组”。
设立对照组时，只需明确写出单一变量内容，其余条件（无关变量，如培养条件等）用“其他……条件与（甲）对照组相同”即可。
⑷观察记录（图表、曲线等。
表格的设计要求同验证性实验）
设计实验步骤时，往往要考虑以下“三步曲”？
①分组将所用的材料、仪器等根据实验需要进行分组并标号。
所分的组数根据题目要求而定，必需考虑实验组和对照组。
②处理主要考虑实验组和对照组要有不同的处理方法，但必需遵循单一变量原则。
③培养（或饲养）、观察和记录
7．实验预测及分析探究性实验是对本不知道，现在需要知道的实验现象或结果进行探究。
即使我们能用掌握的理论知识作出科学的、唯一的预测，但由于我们是作理论上的实验设计，因此实验预测应该是开放性的，即要写出所有可能出现的实验现象或结果。
探究性实验不象验证性实验能得出一个肯定的结论，往往有几种预测结果，相应的就有几种可能的结论。
8．计论讨论的是与实验直接有关的内容，也可能是与该实验内容有关的其他知识。
实验设计题的内容虽然较多，但在实际考试中由于种种原因，如试题考查内容、试卷长度等，内容往往是不完整的，主要由试题设计者来决定，选取其中主要部分对学生进行考查。
二实验设计题的应试技巧
㈠解答实验设计题的思路
1．明确实验目的弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实。
一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”，其后内容就是实验的目的。
[例题1]为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
（1）材料和用具：
日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。
（实验提示：
给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。
）
（2）方法与步骤：
_____________________________________________。
（3）结果预测与分析：
________________________________________。
[解析]（接上例）此实验目的就是题干中“为了验证甲状腺激素的生理作用”这句“验证”后面的内容，即“验证甲状腺激素的生理作用”。
2．分析实验原理就是完成该实验的理论依据是什么？
这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法，以及所依据的科学科学原理。
另外提供的实验仪器的使用方法和原理也是应考虑在内。
此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用。
对所学知识运用要求较高，这是完成实验设计题目的的关键。
因此要求学生在日常学习中应熟练掌握各知识点，并灵活运用。
[解析]接上例：
实验原理是甲状腺激素的生理作用，即加速物质的氧化分解，耗氧量增加，提高神经系统的兴奋性，使活动量增加。
3．独立设计实验根据题目给出的材料、用具（一般情况下要用全所给的材料用具），实验设计应从三个方面入手，即实验设计“三步曲”：
⑴编组标号。
研究对象、器皿等要编组标号，设立实验组和对照组；
⑵实验处理。
分别对实验组和对照组施加单一变量；
实验处理要遵循“单一变量，对照原则”。
单一变量，就是对实验结果有关键影响的单一因素；对照原则，就是要有正反两个方面的实验。
即在实验中设置对照组，与实验组进行比较，以显示实验的效果，增强实验结果的可信度和说服力。
常见的对照方法有以下几种：
①自身对照（“这里对那里”）指实验组和对照组是在同一研究对象上进行，用“这样处理”跟“那样处理”的结果相对照。
②空白对照（“处理对不处理”或“有药对无药”）指不给对照组以任何处理。
③条件对照（“等药对等水”）给对照组施以不是所要研究的处理因素，这个处理因素就是实验变量。
一般用“等量清水”取代“药品、制剂”等。
④相互对照（“这药对那药”或“这里对那里”）不单独设立对照给，而是几个实验组相互对照。
现将四种对照方法总结成下表：
表1几种对照方法的比较
类型
设置对照实验
实例
空白对照
不给对照组以任何处理
在“动物激素饲喂小动物的实验”中，3号缸不加药（第1册P88）
自身对照
实验组和对照组都在同一实验对象上进行
植物细胞质壁分离和复原实验，在同一装片中先后进行（第1册P88）
条件对照
给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素（如甲状腺激素）
如上例中给对照组灌蒸馏水
相互对照
不单独设对照组，而是几个实验组相互对照
植物向重力性生长的向性实验中将玉米种子放置在不同的方向（第1册P79图4-2）
在对实验组和对照组进行处理的时候，要注意下图所示的程序：
⑶培养（或饲养）、观察、记录等。
观察记录实验现象和实验数据，最后根据实验原理对实验结果进行预测与分析。
[解析]接上例：
方法步骤：
①将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出仪器测定与记录耗氧量和活动量。
——编组标号
②每日用灌胃器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给与乙组灌胃等量的蒸馏水，饲养一段时间。
——实验处理，设立实验组（甲组）和对照组（乙），操纵实验变量“甲状腺激素和蒸馏水”。
③定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量。
——培养（或饲养）、观察、记录
4．实验结果分析要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。
如果是“验证型的”实验，则要根据所学知识和原理，分析得出应有的实验结果和推出相应的结论，（此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应）。
若是“探究型的”实验，则要根据原理、目的，预测出可能的结果和推出相应的结论（此时一般有几个不同结果及相应的结论）。
预测结果“三步曲”
⑴实验预测
①验证性实验如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。
②探究性（预测结果“三步曲”）实验如“探究……”预测的实验结果不惟一，大多有三种可能：
“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。
[解析]接上例：
实验目的中有“验证……”，因为是验证性实验，所以实验结果可预测为：
未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧和活动量相近。
给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧和活动量均大于乙组。
⑵很多实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入批示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。
实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。
[解析]接上例：
甲状腺激素促进物质氧化分解的化学反应无法观察，但可以以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标。
5．实验结论通过现象、结果的分析，概括出规律性的问题，结论一般就是实验的目的。
[解析]接上例：
此实验的目的是：
验证甲状腺激素的生理作用；结论是甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使耗氧量和活动量加大。
6．讨论讨论的内容可以是实验中的内容，也可以是跟实验有关的其他问题。
如：
[解析]接上例：
①验证甲状腺激素的作用，为什么要以耗氧量和活动量作为观察指标？
②如以体重为衡量指标，那么实验组的大白鼠在实验前后的体重有何变化？
㈡实验步骤设计
大多数题目要求写出实验步骤，这是学生束手无策失分较多的地方。
总结下面一条书写模式，能够使书写条理，思路清晰。
1．选材：
选材应保持条件相同（如上例中：
日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠）
2．分组：
体现操纵实验变量。
从实验目的中分析出实验变量是什么，如“验证甲状腺激素的生理作用”即变量为甲状腺激素，实验组有甲状腺激素，对照组无甲状腺激素。
（每日用灌胃器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给与乙组鼠灌喂等量的蒸馏水）
3．培养、观察：
除实验变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同，即控制无关变量。
4．统计分析结果：
（定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量）
5．得出结论
这一规范并非一成不变，在运用时掌握基本原则，灵活处理，才能以不变应万变。
[例题2]现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。
为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料用具设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料用具：
数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。
方法步骤：
①______________________________________________________；
②______________________________________________________；
实验结果及相应的结论：
①______________________________________________________；
②______________________________________________________；
③______________________________________________________；
[分析]1.明确实验目的：
探究光的有无对该种子萌发的影响，推导出变量是“有光”和“无光”。
2．分析实验原理：
种子在适宜的条件下萌发。
3．设计实验过程：
①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中
←——选材
②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，←——分组
使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。
←——统计分析结果
4．实验结果分析：
实验目的“探究……”为探究性试验，结果可能有多方面。
①有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率差异不显著），该种植物的种子萌发不受光的影响；
②有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽高于无光组，差异显著），光是该种植物种子萌发的必要条件之一；
③有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽高于有光组，差异显著），光抑制该种植物种子的萌发。
三验证性实验和探究性实验有关内容的比较
目的
步骤
假设
预测
结果
结论
验证性实验
验证……
相同
无
结果惟一
解题前已知
有惟一肯定的结论
探究性实验
探究……
有
结果多种
解题前后都未知
几种预测就有几种结论
当然，涉及到具体的实验题时，一般不会面面俱到，也就是以上各项实验要求不会在试题中全部出现，即在题中仅出现其中的部分要求，因此解题时需具体情况具体分析。
如：
四课后作业
1．生物体细胞内的膜具有一定的选择透过性，即水可以自由通过，细胞要选择吸收的离子和小分子也可通过，而其他离子、小分子和大分子则不能通过。
请根据以下所提供的条件探究细胞内膜的选择透过性。
实验材料和用具：
的①新鲜红色康乃馨②烧杯③玻璃铅笔④质量分数为15%的盐酸⑤清水⑥量筒
⑴简要说明膜的成分与选择透过性的关系
⑵康乃馨的红色部分是指细胞的哪一结构？
⑶完善下列实验设计，验证膜具有选择透过性。
第一步：
选两只大小相同的烧杯，用玻璃铅笔标上A和B。
第二步：
________________________________________________________。
第三步：
________________________________________________________。
结果预测：
_____________________________________________________。
原因分析：
_____________________________________________________。
⑷此实验主要能验证哪些膜的选择透过性？
2．某医院病理室为确诊一患者的肿瘤是良性还是恶性，切取了一小块肿瘤组织进行培养。
请回答下列问题：
（1）培养之前，肿瘤组织必须先用等处理成单个细胞。
（2）若开始培养时取一滴培养液观察有100个肿瘤细胞，经24h培养后，取一滴稀释100倍后再取一滴（设三次的“一滴”等量）观察，发现有64个肿瘤细胞，此肿瘤的细胞周期约为_____h。
（3）与正常细胞相比，在显微镜下可见明显增多的细胞器是（两项）。
（4）某科研单位研制出一种新型药物X，据说对此类肿瘤有较好的疗效，请你设计一个方案加以验证。
写出你所设计的实验步骤：
a．；
b．；
c．。
3．现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。
为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料用具设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料用具：
数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。
方法步骤：
①________________________________________________________；
②_________________________________________________________；
实验结果及相应的结论：
①________________________________________________________；
②________________________________________________________；
③________________________________________________________；
4．某生物兴趣小组在实验室中研究外界环境温度对酶催化活性的影响。
请依据所给条件继续完成探究实验，预测可能的实验结果和结论，并回答问题：
⑴材料和用品：
若干试管、水浴锅、比色板、量筒、烧杯、滴管、玻棒、冰块、热水、清水、温度计。
斐林试剂、酸碱缓冲液（可调节适宜的pH值：
5.5~7.5）、3%的可溶性淀粉、2%的新鲜的α-淀粉酶溶液。
⑵实验目的：
探究α-淀粉酶催化活性最高时的适宜温度。
⑶方法与步骤：
①取7支试管分别编号为A、B、C、D、E、F、G，分别加入2ml3%的可溶性淀粉溶液。
②________________________________________________________。
③________________________________________________________。
④_________________________________________________________。
⑷对实验结果进行预测：
⑸完成该实验后得出的结果或结论是：
__________________________。
⑹请将实验结果填入记录表中。
⑺用曲线图表示出实验结果（纵坐标表示反应速度，横坐标表示摄氏温度）
5．（6分）某同学为了探究酸碱度对酵母菌酒精发酵酶促反应速度的影响，设计了以下实验。
⑴实验用具：
烧杯、10ml注射器4支、凡士林、干酵母粉、蔗糖、配制好的pH分别为5、6、7、8的缓冲液。
⑵实验步骤：
①用开水配制质量分数为10%的蔗糖溶液100ml，冷却到室温（26℃）后，加入4克干酵母粉，10分钟后……。
（依次完成步骤②③④⑤）
②________________________________________________________。
③________________________________________________________。
④________________________________________________________。
⑤_______________________________________________________。
⑶实验记录：
产生2ml气体体积量（以针筒柄上升的ml数为产气量）所需要的时间如下表：
pH
PH=5
PH=6
PH=7
PH=8
时间（s）
8
7
6
7．5
⑷实验结论：
______________________________________________。
⑸回答问题：
实验过程中为什么要等到蔗糖溶液冷却后再加入酵母粉？
__________________。
6．下述是某校研究性学习小组的同学为探究青蛙的呼吸情况而设计的方案。
右图是实验装置，用于测定正常青蛙和皮肤涂满油脂的青蛙在单位时间内耗氧量的改变。
请把下述方案补充完整并回答问题：
实验假设：
青蛙的呼吸包括肺呼吸和皮肤呼吸，正常青蛙在单位时间内（如3小时）的耗氧量应比只用肺呼吸时多。
实验步骤：
①将甲、乙、丙三只青蛙分别放入三套装置内（有足够的氧气）。
②：
___________________________________；
③：
_________________________________。
④将甲、乙、丙三只青蛙取出，全身涂满油脂，再分别放入三套装置内（有足够的氧气），重复以上实验步骤②③。
实验结果：
实验测得玻璃管内红墨水液面的刻度记录如下表：
（单位：
mm）
正常的青蛙
涂油脂的青蛙
甲
乙
丙
甲
乙
丙
实验开始时
22
23
19
16
18
20
实验终了时
81
83
98
52
56
66
液面上升
59
60
79
36
38
46
（1）实验装置里的NaOH溶液在本实验中起什么作用？
（2）本实验装置必须做好密封，为什么？
第1题：
答案：
⑶第二步：
在AB两只烧杯中，分别加入等量的15%的盐酸和清水。
第三步：
选等量的红色康乃馨花瓣，分别放入AB两只烧杯中，经过一段时间后观察
结果预测：
⑷细胞膜、液泡膜
第2题：
（1）胰蛋白酶
（2）4（3）线粒体、核糖体（其他正确给分）
（4）a．将相同的培养液分为相等的两份，一份加入药物X，另一份不加b．将等数量的肿瘤细胞置于两份培养基中c．放在相同条件下培养，观察肿瘤细胞生长情况
第3题：
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两组培养皿中
②将一组置于有光照的环境中，另一组黑暗的环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同
实验结果及相应的结论
①有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率差异不显著），该种植物的种子萌发不受光的影响
②有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽高于无光组，差异显著），光是该种植物种子萌发的必要条件之一
③有光组不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽高于有光组，差异显著），光抑制该种植物种子的萌发
第4题：
答案：
⑶②向七支试管中分别加入两毫升2%的新鲜的α-淀粉酶溶液（振荡）混合均匀（2分）③将水浴锅的温度分别调到100℃、90℃、80℃、60℃、40℃、20℃、10℃，将七支试管分别放入不同温度的水浴锅中5分钟（温度数值为参考，只要合理就给分2分）④向七支试管中分别加入2ml斐林试剂，100℃水浴2分钟，观察实验现象（2分）
⑷若A管内呈现的砖红色最深，则相应温度为酶催化活性最高时的适宜温度；若B管内呈现的砖红色最深，则相应温度为酶催化活性最高时的适宜温度；依此类推C~G（2分）
⑸酶催化活性最高时的适宜温度约为60℃，温度过高或过低酶的催化活性都将降低（2分）
⑹
级别
项目
A
B
C
D
E
F
G
温度℃
10
20
40
60
80
90
100
颜色
+
++
+++
++++
+++
++
+
⑺（2分）（0℃和100℃时，α-淀粉酶仍有活性，只是活性较低，因此曲线在0℃和100℃处不能接触横轴，否则扣1分）
第5题：
⑵②取4支注射器，分别标号A、B、C、D③分别抽2ml（等量1~6范围也可）含酵母菌的蔗糖液④用A、B、C、D4支注射器对应抽取等量的pH为5、6、7、8的缓冲液，并用凡士林涂抹在针头及有关地方⑤观察并记录针筒柄上升2ml所需时间（4分）
⑷pH为7时，酵母菌发酵效率最高，过高过低的pH都会影响酶的活性，而影响发酵效率（1分）
⑸防止酵母菌高温被杀死，及防止酶失去活性（1分）
第六题：
答案：
②记录此时玻璃管内红墨水液面的刻度。
③3小时后，再次记录此时玻璃管内红墨水液面的刻度。
（1）吸收青蛙呼吸放出的CO2，使本实验能测定出青蛙的耗氧量。
（2）本实验通过青蛙呼吸消耗氧气后，引起容器内的气压下降，从而测定出耗氧量。
所以必须做好密封。
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