1、1生物学实验设计的基本原则和方法(高 2005 级)新一轮的高考模式理科综合能力测试中加强了对实验能力的考查，虽然高考对理、化、生三科实验能力测试的目标要求有所不同，但是作为根本的原则和基本方法又是完全一致的。1 理科综合能力测试的要求和命题形式1 1 目标要求 生物科高考说明中对实验考查的目标和要求是“使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并能对实验结果进行解释和分析” 。具体的能力考查要求包括两个部分：一方面是考生能够设计简单的生物学实验，另一方面则是能够对实验结果进行解释和分析。考查考生设计实验方案、验证生物学事实的能力，考查考生对实验结果分析、解释和推导结论的能力，以及根据某些实验条件和
2、部分结果，推测下一步实验结果的能力；同时也考查了考生对生物学实验中常以图、表等抽象形式所表达的生物学意义的理解能力，准确描述相关的现象、原理的能力。这种考查目标适合于高考的新一轮改革，适应学科之间实验的交叉和渗透，更适应对学生创新能力的自我展现。这就要求考生能明确掌握生物学实验设计的基本原则和方法，惟其如此，才能设计出一个完整严谨的实验方案，也才能有根有据地分析解释实验结果、推导结论，根据部分实验结果推测、预期后续实验步骤的结果及理解、表述等。完整的实验设计既要求考生有较强的思考及操作能力，也要求考生有较强的分析综合和逻辑思维能力。也就是说实验设计考查的是考生的综合能力。1 2 命题形式 设计
3、实验方案验证生物学事实的命题形式：一方面要求题目是“开放性试题” ，即“命题中不给任何提示而独立设计实验思路和方案” 。例如，2000 年高考浙苏吉三省卷理科综合能力测试的第 25 题，2004 年“验证胰高血糖素有升高血糖浓度的作用” 天津卷就是一道开放性试题，涉及实验思路和实验方案的设计。另一方面要求命题可以是纠正给定实验步骤中的错误，也可以是续写实验步骤。如 2001 年高考理科综合能力测试中“验证 IAA(生长素) 的极性运输( 形态学上端向形态学下端的运输)” ，2003 年“验证背根、腹根的功能”、2004 年“验证胰高血糖素有升高血糖浓度的作用” 重庆卷的题目，就是要求考生从给定
4、的实验器材和步骤，准确理解已经表达出的生物学意义，并精确构思实验步骤，续写尚未完成的实验，以实现生物学实验的完整性和严密性。2 实验设计的基本原则2 1 科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。分析问题、设计实验的全面性和科学
5、性体现了逻辑思维的严密性。2.2 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。2.3 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。2.4 可重复性 ：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。2 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
6、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。实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应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“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中， “低温(冰块) 、适温(37)、高温 (
7、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：“唾液淀粉酶实验”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。 如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。实验变量，或称自变量，指实验假设中涉
8、及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。2 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，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有
9、相应的对照实验。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。所用实验试齐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
10、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，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)；课本中涉及到温度对淀粉酶
11、活性影响的实验中 0、100等温度下的对照则为条件对照；，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。课本中涉及到将过氧化氢酶加入 H202 液中说明酶是生物催化剂，则属于自身对照；(4)相互对照，不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。这种方法常用于等组实验中。 “植物向光性”实验中，利用若于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
12、之间则属于相互对照。2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。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则，因为科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。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。3 实验设计的思路和方法伴随高考模式的改革，以能力测试为主的高考题中，实验设计题型是新题型，并且在试题中所占比例逐年增加。因此，在生物学教学和复习中加强这一方面的训练是很有必要的。3 1 实验设计的思路 3 实验设计的基本思路首先，应认真研究实验课题，依据科学的实验思
13、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。实验步骤的关联性需要考虑步骤排列的顺序性和实验主体(生物个体、器官、组织、细胞等)活性的维持；更高层次的关联，是认识
14、探究过程的关联和递进，不断地淘汰、修正、检验假设，最终接近正确结论。这也是实验科学最基本的原则和要求。最后，能够做到有效预测实验结果、科学描述实验结果，并得出科学的实验结论。3 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，实验目的，实验原理，实验对象，实验条件，实验材料、用具和装置，实验步骤，实验现象，实验结果的假设和预期，实验结果的分析和讨论。3. 2. 1 实验设计的基本内容实验名称：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：
15、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。4 实验设计的步骤a观察现象。这里的观察是指在处于自然常态条件下进行的积极主动行为。观察时必须仔细而周详，且要作相应的记录，更为重要的是观察时要保持客观的态度，要避免产生定势思维和经验幻想，以确保观察的真实可靠性。b提出问题。对事物作慎密观察以后会因疑问想作进一步了解而提出问题，但是，一般只有有意义的问题才值得去探讨。因此，研究时，不仅要提出问题，更要提出确切的问题，并保证问题的
16、叙述要清楚且正确。例如“蚯蚓如何借助肌肉的收缩与舒张而移动身体的?”c作出假设。所谓假设，就是对可见现象提出一种可以检测的解释，提出假设后应寻找证据，如果符合事实则假设成立。假设实际上是对所提出的问题所作出的参考答案。在检测假设之间，常先提出实验的预期结果，如果预期没有实现，则假设不成立。一般来说假设的形成可分为两步：首先依据发现的事实材料或已知的科学原理，通过发散性思维，提出涵盖各种可能的初步假定；之后，依据假定进行推理、排除并综合分析，得出具体的假定性结论。例如：“动物激素饲喂小动物的实验” ，其假说是：“甲状腺激素对动物的生长发育有影响” ，假定性结论是“用适量的甲状腺激素饲喂蝌蚪，生长
17、发育加速” 。d设计、进行实验。实验是实现验证假说和解决问题的最终途径。科学的实验过程必须要注意以下内容。平衡控制。平衡控制主要是针对无关变量与额外变量的控制。因为实验中的无关变量很难避免，只能设法平衡和抵消它们的负面影响。平衡控制的形式主要有以下几种。单组实验法：对组或个对象，随机或轮流循环地采用两种(或两种以上) 的方法，由于实验对象唯一，无关变量影响也就被平衡与抵消。如：“观察质壁分离与复原”实验，通常先做分离，然后紧接 90 着在同一材料上再做复原。等组实验法：将种状况相等的实验对象分成若干组，不同组采用不同的方法处理。例如“根对矿质元素的交换吸附”实验中，两组染色根等份，一份放人 C
18、aCl2 溶液中，一份放入等量的蒸馏水中的对比实验，就是等组实验。轮组实验法：对两组或更多以上的实验对象，循环采用两个或以上的实验处理。例如， “植物向光性”实验中，可随机取 2 株生长状况不同的玉米幼苗，作如下处理：甲组中，玉米幼苗A 先用“不透光”处理， B 后用“单侧光” ；乙组中，玉米幼苗C 先用“单侧光” ，D 后用“不透光” 。实验结果处理是 A+D 与 B+C 的对比。轮组实验操作要麻烦些，但这种处理的匹配，对平衡消除无关变量与额外变量往往更具有说服力。因此在实验设计中可以从以下几个方面去考虑：(1)恰当选择实验对象，选择最能体现此生物学事实的具体对象，如细胞、组织、器官或生物个
19、体；(2)细心注意对实验条件、材料用具和装置的理化条件和生物学方法处理后，认真研究实验装置设计的严密性和合理性；(3)合理设计实验步骤，要注意实验步骤的关联性和延续性，实验操作的程序性；(4)精心设置对照组实验，控制和消除无关变量对实验结果的影响；(5)提出假设条件，预测结果，假设是对可见现象作出可以检测的解释，假设的成立与否依赖证据( 预测结果符合事实或实现则假设成立；反之则假设不成立)；(6)仔细观察实验现象，详细记录实验结果，只考虑单一实验变量对结果的影响；5 实验设计应注意的问题51 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。52 严格遵循实验设计的基本原
20、则，准确设置对照或变量。53 注意实验程序的科学性、合理性。54 对实验现象进行准确的观察、测量、记录。55 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。而在这一环节上，学生往往会出现各种各样的错误。例如：测交结果预测，除了全黑，有白有黑外，还有全白。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。56 合理地设计操作过
21、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？3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5.7 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
22、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。5 7 多分析实验设计的实例。在理科综合能力测试中，受时间和卷面的限制，实验设计能力考查无法面面俱到，或者是考查实验步骤的设计、续写或修改，或者只是考查实验结果的分析与讨论，或者是实验装置的检验或改进等等。了解一份完整的实验方案的要求和所涉及的内容，掌握实验设计的思路和方法，在理科综合能力测试的实验能力考查中就能够有据可依，有法可循，总
23、体考虑，综合分析，达到事半功倍的效果。5.7.1 实验设计的实例分析“验证成熟植物细胞的渗透作用”实验设计实例：1实验名称：观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象。2实验目的：验证成熟植物细胞的渗透作用。3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。4实验对象：新鲜马铃薯条。5实验条件：0.3g/L -1 蔗糖溶液、蒸馏水、大试管、有刻度的小烧杯、刀片、镊子等。6实验设计的基本原则：对照。7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。(
24、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。8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。9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
25、中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大。10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。6 生物实验设计题解题技巧1、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2、实验设计题的简单分类：验证型 对于实验现象可以由要验证的结论直接得出，不必讨论研究型 对于实验现象一般要讨论并得出相应的结论（正、反、中间）3、实验目的 含实验单因子变量实验目的 具体化实验结论实验现象 涉及到假设，是具体的可以观察到的现象或具体的数据实验解释 涉及到实验原理实验结论 变量 + 现象7.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
26、粉碘液还原性糖斐林试剂、班氏试剂C0 2Ca（0H） 2 溶液或酸碱指示剂乳酸PH 试纸0 2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0 2 释放量或 CO2 吸收量或淀粉产生量呼吸速度0 2 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
27、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 CO2NaOH 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CO 2 浓度的平衡NaHCO 3 溶液8.创新实验(1）用小麦或其他植物种子，置于小盘中，给予水分和温暖的环境，促进种子萌发，待长出幼根后可观察根尖的根毛。(2)将体积、形状相同的两根萝，卜( 或两条土豆条)，分别浸于等量的清水和盐水中，观察他们的变化情况。说明变化的原因。(3)将植物幼苗的外面用玻璃容器或透明的塑料袋罩上，观察植物
28、的蒸腾作用。(4)将两株大小差不多的植物幼苗分别种于细沙中，然后一株每天仅浇清水，另一株每天浇“土壤浸出液” ，观察两株幼苗的生长情况有什么区别，并说明其原因。(5)观察家里种植的各种花卉的向光生长现象，并用生长素的理论加以解释。4(6)将植物种植在花盆里，然后将植物及花盆横向放置，过一段时间后，观察茎的背地生长和根的向地生长，并用生长素的理论来解释。(7)对庭院中的植物进行“破除顶端优势”的实验。方法是选两株长势和形态大小差不多的植物，一株进行摘掉顶芽的处理，另一株作为对照，不进行处理。经过一段时间的生长发育后，观察两株植物的差别，并解释其原因。(8)选两段柳条，一段带有 2-3 个芽，另一
29、段不带芽，然后将两个柳条下端用干净的小刀斜向切去一小部分，使柳条下端呈一斜面。接着将这两个柳条扦插于潮湿疏松的土壤或花盆的土里。经过一段时间后，观察两个树条生长发育的情况，并解释其原因。(9)对于饲养小动物进行“建立条件反射”的实验，并说明神经系统的调节功能。条件反射的建立可参见初中(生理卫生) 课本中的有关内容。(10)进行营养生殖的实验。可以用分根、扦插、嫁接等方法来繁殖家里栽培的花卉等植物。(11)进行异花传粉实验。可以利用庭院种植的豆科植物的花( 与豌豆花一样均为蝶形花冠)进行异花传粉，即先对某一朵花去雄，使之作为母本，再将另一朵花作为父本提供花粉，为去雄的花传粉，然后观察以后的发育过
30、程。 (12)观察蝌蚪的发育过程。捕捉蝌蚪进行饲养，观察其变态发育的情况。有条件的还可以采集青蛙的卵、蝌蚪和以后的不同发育阶段的个体，在教师指导下制成青蛙发育过程的标本。(13)对于自己的家庭成员某些性状的遗传情况进行调查。如调查家庭成员中有无耳垂、是否卷舌、是否是双眼皮等，按照显隐关系和基因的分离定律来分析这些性状的遗传情况，并画出遗传系谱图。9 、复习应试策略生物是一门以实验为基础的学科，因此，对实验的重视和复习是高考复习中的重要一环。在复习时，首先应明确本专题的复习目标和内容，对本专题的重点做到心中有数。从近几年上海、广东生物高考试题分析看，对实验能力进行考查是重点，它的导向功能在这里得
31、到了充分的体现；从知识内容看，试题涉及到生物基本原理、概念、解剖和生理知识，实验目的、教材操作、方法步骤，对实验现象的观察分析，实验设计和结果的预测等多方面；从认识水平看，包括了解、理解、综合运用等层次。针对近几年高考试题情况，在复习时应采取以下策略：1显微镜是生物实验中最常用的仪器，在高考中，每年都涉及到与此有关的专题，有时单独命题考查，有时结合其他实验考查。所以尽管高中生物教学大纲对“显微镜的使用”未做要求，但考虑到显微镜的特殊作用，在复习时，我们应将此内容进行重点复习。2牢固掌握中学生物学的每个实验的目的、方法、原理、步骤，并熊对实验结果和现象进行综合分析和说明。3从近几年生物高考题看，
32、实验考题从方案设计到结果的分析都是开放性的，给考生更大的思维空间，真正是在考查能力。在复习中必须真正弄懂实验的原理及每一步骤设计的科学依据。要求考生掌握科学实验的基本方法，如对比法、单因子实验法、模拟实验法，观察法和解剖法等。考题应增加一些探索性的、开放性的实验，放手让学生自己设计方案，动手操作，切实提高学生的实验能力。习题：考题类型： 1. 考查观察实验、提出假设能力的试题例 1：将同时孵化的同种蝌蚪 15 条（体长均为 15 毫米），随机分为 3 组（每组 5 条），在相同的水质、饲料、温度条件下饲养实验。A 组加入甲状腺激素，B 组加入甲状腺抑制剂，C 组不加任何药物。在饲养和实验的 1
33、012 天中。按时用坐标纸观察蝌蚪的生长变化状况。此实验要研究的假设可能是_。此实验中使用同种、同长的蝌蚪和相同的实验条件，其中实验组是_; 对照组是_。本实验的预期结果可能是_。2 考查设计实验和完成实验的能力试题设计实验的能力即为验证提出的假设而设计相应的实验。包括实验方法的选定，实验原理的设计，实验材料和设备的选择，实验装置的安排，可变因素和可控因素的预测，以及实验结果的预测等。完成实验能力是指在准确把握设计思想的基础上，正确使用仪器设备，合理安排时间和步骤，选择合适的观察方法和记录时间的方法，消除干扰因素，减少实验误差，使实验结果客观准确。例 2：已知过氧化氢酶广泛存在于动、植物组织中
34、，它能催化过氧化氢的分解反应。锈铁钉上的 Fe3+也能催化过氧化氢的分解。现有新鲜猪肝、锈铁钉、3%H2O2 溶液以及试管若干，酒精灯、烧杯、剪刀。请用这些实验材料和用具设计一组实验来证明：猪肝组织中是否有过氧化氢酶；若猪肝中存在过氧化氢酶，请用所给条件继续设计实验证明该酶的一种特性及影响因素。本题有三个实验项目，主要通过对照实验方法，对某一可变因素进行调控，设计实验组和对照组。解题关键点在于明确实验目的，确定实验方法；然后才是器材的使用，步骤的设计等。3. 为说明生产者和消费者之间的关系以及碳循环在此相互关系中的重要性，设计了如下实验。可用 pH 计测定 pH 来间接测定系统中 CO2 浓度
35、的变化。方法步骤：（1） 取 4 支试管(25mmX200mm)编号至，各管中加等量的去氯的水( 自来水放置 24h)至距管口 40cm 处；（2） 号试管中放一只水蜗牛，号管中放一枝带叶的伊乐藻，号管中放入一只与号管等大的几乎相同的水蜗牛和一枝带叶的伊乐藻，测定每管中的 pH；（3） 密封各试管，并置于较强人工光照下，每 10 分钟记录一次 pH,共测 3 次；（4） 封好试管，放在光下过夜，24h 后测各管 pH 并观察生物的状态；（5） 用铝箔将每支试管卷起，放在黑暗中，24h 后测各管 pH,再将试管放于光下；（6） 24h 后再观察各试管并测定 pH。实验结果(pH)：试PH 管号对
36、应步骤 步骤 2 6.40 6.40 6.40 6.40（1） 6.38 6.32 6.43 6.39（2） 6.36 6.27 6.44 6.38步骤 3（3） 6.36 6.25 6.47 6.39步骤 4 6.33 6.18 6.49 6.39步骤 5 6.31 6.13 6.43 6.29步骤 6 6.30 6.10 6.50 6.35(1)该实验的假设是 预期结果是 (2)请根据记录结果作图，反映生物生命活动对水体 pH 变化的影响。(3)设置试管号目的是： ；试管号发生如表中变化的原因是(4)若四支试管均较长时间置于黑暗中，预期结果是： 4现有下列材料用具，请设计实验探索酶活性与温
37、度的关系。材料用具：质量分数为 2%的新鲜淀粉酶溶液(市售 淀粉酶，最适温度为 60)、试管、量筒、小烧5杯、大烧杯、滴管、试管夹、酒精灯、三角架、石棉网、温度计、火柴、3%(质量分数) 的可溶性淀粉液、热水、冰水、蒸馏水、碘液(1)设计本实验的原理是 (2)实验预期结果是 (3)试写出您设计的方法与步骤(4)如果用唾液代替市售 淀粉酶，则上述方法步骤是否应作改变? (5)上述步骤中，有人认为应先加淀粉液，再加淀粉酶液。然后各自在相应温度下保温并加碘检验。你认为是否合理?将可能产生怎样的结果?(6)100、0下的酶均不能催化反应，其原因分别是什么 ?(7)试绘制温度对酶活性影响的曲线图。(5)
38、写出上述实验设计的基本思路。5现有相同容积的玻璃缸几只，取自然的清水，同龄的、发育状态相同的同种小蝌蚪 60 只，饲喂蝌蚪的饲料有三种，一种是天然饲料，一种是含有未经处理的具有生物活性的甲状腺激素的饲料，另一种是含有在50的温水中处理过 10 分钟的原具有生物活性的甲状腺激素的饲料。请你根据现有条件，设计一个实验，验证甲状腺激素经过处理后，是否还有生物活性。(1)实验方案的设计。 (2)实验结果的预测及结论。6请你根据光合作用的原理，设计一个简单的实验装置，证明光合作用需要光、CO 2，同时释放出的是氧气。给你如下的实验器材、试剂、水生植物等：大烧杯、漏斗、试管、蒸馏水、1%NaHCO3 溶液
39、、火柴、100W 白炽灯及成套设备、水草(如金鱼藻等) 。要求：(1)画出实验装置简图。(2)写出实验操作步骤，并对每一实验操作步骤加以说明。逻辑要严密，不留漏洞。7取分别编号的锥形瓶 4 个，各加入等量的清水，向 3、4 号锥形瓶加入等量的河泥，再向 2、3、4号锥形瓶中分别入等量的金鱼藻，在各个锥形瓶中分别放入条金鱼，并加清水至各瓶液面位于同一高度，然后用橡皮塞塞紧，把 4 号锥形瓶放在不透光的纸箱中，结果发现，瓶中金鱼的生存时间不同，详见表 1。瓶号 1 2 3 4瓶中金鱼生存时间 5 11 40 3请分析回答：(1)为什么 1 号锥形瓶比 4 号锥形瓶中的金鱼生存的时间长 ?。(2)说
40、明 3 号锥形瓶中金鱼生存的时间最长的原因。8.下表1是某校生物课外活动小组人工孵化蛙卵的实验记录表(用同样大小的容器，装等量的水孵化时间相同) 。请回答：表1 人工孵化蛙卵的实验记录项目组别 水源 水量(mL) 水温() 蛙卵数 孵出蝌蚪数A 池塘水 500 2225 250 245B 自来水 500 13 250 165(1)B组孵化率较低的原因可能是 。(2)某同学认为实验应按照表2所示的设计去做：表2 人工孵化蛙卵的实验记录项目组别 水源 水量(mL) 水温 () 蛙卵数 孵出蝌蚪数A 池塘水 500 2225 250B 池塘水 500 13 250C 自来水 500 2225 250
41、D 自来水 500 13 250结果预测与分析：（1）A组与B组相比，C组与D 组相比，如果A 、C组的孵化率高，说明 。（2）A组与C组相比，B组与D 组相比，如果A 、B 组的孵化率高，说明 ；在上述实验的基础上就可得出影响蝌蚪发育因素的结论。（3）比较表1和表2的实验方案，更好一些的是 。它的优点是 。（4）请利用上述实验同一个组别中孵化的蝌蚪若干条、两只容器、甲状腺制剂、池塘水、蝌蚪饲料，设计一个实验，证明甲状腺激素具有促进幼小动物发育的作用。方法步骤： 。 。可能的实验结果及相应的结论： 。9 （一） （16 分）以下实验研究水分在植物体内的移动情况。把洋紫苏的茎放在盛有红色染液的烧
42、杯中，3 小时后，把枝条洗净，并在距枝条底部的不同位置切出切片。含有染液的部分显示有水分经过。实验装置和结果如图所示。6（1）水分上升的主要动力来自 ，茎部横切面显红色的结构是 。（2）在不同外界条件下，水分向上运输的速率会有所不同，试改变两种条件，使水分移动速率加快 。（3）给你提供数枝洋紫苏，试利用类似上述的实验，研究叶的表面积与水运输速率的关系。实验步骤：第一步： 。第二步：把洋紫苏的茎放在盛有红色染液的烧杯中。第三步：2 小时后，洗净枝条，并在距离枝条底部的不同位置切出切片。实验预期： 。实验结论： 。对实验结论的解释： 101928 年，德国学者施佩曼用较细的婴儿头发将蝾螈曲受精卵结
43、扎成 A、B 两个半球(其中的 A 半球的细胞质中含灰新月区和细胞核，B 半球不含这个区带和细胞核 )进行下列不同处理：单独培养 A 半球；单独培养 B半球；将 A 中的细胞核移入 B 中继续培养。结果发现：实验发育成胚；实验不能发育成胚；实验也不能发育成胚，细胞也不能分化，只能发育成没有一定形状的团块。请据上述材料回答下列问题：(1)这个实验说明： 保证蝾螈胚胎正常发育的一个不可或缺的条件是 实际上，细胞质在胚胎发育中的作用是 (2)施佩曼的另一个实验是验证细胞核在卵裂过程中起主导作用。现提供如下材料：蝾螈的受精卵、较细的要儿头发等材料用具。请设计一个实验证明细胞核在卵裂过程中起主导作用。写
44、出实验步骤、现象和结论。实验步骤、现象： 用较细的头发 ；现象是 让一个细胞核 ；现象是 实验结论：在胚胎发育过程中 11铁离子和肝细胞中的过氧化氢酶都能催化 H2O2 分解，请根据上述原理和下列所提供的条件，设计一组实验：比较铁离子和过氧化氢酶的催化效率。实验用品：试管、烧杯、水槽、锈铁钉、温度计、5ml 量杯、酒精灯、H 2O2 溶液、蒸馏水、捣碎的新鲜猪肝。（1）写出实验步骤：（2）实验现象：（3）实验结果：12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 1 支试管，注入 2ml 浆糊。：用凉
45、开水漱口后，用小烧杯收集唾液。：向试管内加入 2ml 唾液。：往试管中滴加 2 滴碘液。：将试管振荡后放十分钟。取出试管，观察溶液颜色的变化。（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。13提供如下材料：40W 不同颜色灯泡 3 只（红、绿、白各 1 只） 、试管数只、足量衣藻、pH 试纸、石蜡油、NaHCO3 溶液，定测不同波长的光对衣藻光合作用强度的影响。（1） 画出实验装置（2） 写出主要步骤（3） 预测并分析实验结果（4）在不改变实验方法和材料的前提下，要提高实验效果可采取_。14研究 pH 值对酶活性的影响：准备 5
46、只含有等量蛋白酶溶液但 pH 值各不相同的试管，每只试管中加一块1cm3 的正方体凝固蛋白块，试管置于 25 室温条件下，记录蛋白块完全消失的时间（见下表）试管（不同 pH 值） 1 2 3 4 5蛋白块完全消失的时间（分钟） 13 9 11 45 135（1）请以两种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成。（2）为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应对实验进行怎样改正？15黄瓜花是单性花，雄花和雌花容易分辨。现在生物园里有几株黄瓜正在开花，为你提供必要的器具和药品，请你完成下面的实验方案，证明：黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素。器具药品：透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液。步骤一：选择一批发育正常，即将开放的黄瓜雌花，为每朵花套上透明纸袋，用回形针将纸袋固定好，然后，将这些雌花分为 3 组，分别挂上 1、2、3 的小纸牌。步骤二：7结果预测：第一组雌花_；第二组雌花_；第三组雌花_。16某实验小鼠适宜生活在 25
