生物实验研究性学习实验设计专题Word格式文档下载.docx
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（1）设置对照原则
（2）单因子变量原则（3）等量性原则（4）平行重复原则
例如：
为了证明土壤中的微生物能分解农药，必须将土壤分为两等份，装入两个大小相同的容器，一个高温灭菌，一个不做处理，造成一个容器中的土壤中无生活的微生物，一个容器中的土壤中有生活的微生物。
然后进行实验，才能说明问题。
这就是设置对照原则。
在进行此实验时，让两个容器中的土壤在一切其他条件都相同的情况下进行实验，惟独不同的只是一个容器中的土壤中有微生物，一个容器中的土壤中无微生物，有无微生物就成了这一实验的单因子变量。
这就是单因子变量原则。
在进行此实验时，有的情况的出现是有偶然性的，多做几个对照实验，出现相同的结果，更有说服力，更具科学性。
让这几组实验装置在相同条件下同时进行，这就是平行重复原则。
3、准确地运用实验材料支持实验
选用实验材料应讲究，否则将不能支持你的实验结论。
例如想证明微生物的营养要素必须有氮源。
我们需做一个对照实验：
一个培养基中加入氮素，一个不含氮素。
于是为你提供两种实验材料，一是NH4NO3、一是人尿。
这时你不能认为人尿来的容易，又含有尿素等含氮的有机物，就用人尿作氮源。
因为人尿中还含有无机盐等多种成分。
说明不了本实验的结论。
4、选定最优程序进行实验
在明确了实验目的，明确了实验原理，选准实验材料，遵循实验原则后，就应该编制一个实验程序进行实验。
对编制的实验程序，还要仔细推敲，形成一个最优化的程序，使实验科学、简捷地进行。
在选定最优程序中有的步骤可同时进行，那就可遵循统筹法，让要等待的步骤先做，接着穿插下一步实验，以节约时间，同时也尽量减少因时间过长带来的不良影响。
5、答题时讲究用词科学、准确
有了如上所述的基本素质，最终还要通过完美的回答来展示自己的能力。
答题时关键是用词上讲究科学、准确。
（三）常见实验题型
1.补充完善型：
一般给出了具体材料及条件，要求完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因。
2.分析实验结果型：
这类试题以实验为背景，要求通过对实验结果的解读，进行分析。
着重考查学生科学思维的品质。
3.改错型：
实验目的、材料、过程或结果有错误，要求学生运用已有知识分析找出并加以改正。
4.设计型：
设计型实验题是在目前实验考查难以做到动手操作的情况下，要求学生自己设计、选择、分析实验的思路和方案。
5.综合型：
它是前几种题型的组合。
二、能力提升技巧
[例]（2003年上海理综题）研究性学习是一种重要的学习方式，有利于培养学生的实践能力和创新精神。
口香糖的生产已有很长的历史。
咀嚼口香糖有很多益处，但其残留物也会带来污染。
为了研究口香糖的粘附力与温度的关系，一位同学通过实验，测定了不同温度下除去糖分的口香糖与瓷糖与瓷砖地面的粘附力，得到了如表所示的一组数据：
（1）请根据上述数据，在下图中绘制出粘附力F随温度变化的图线。
（2）根据上述数据以及得到的图线，可以得到的实验结论是
[解析]通常处理实验数据的基本方法有：
项目
次数
温度（℃）
粘附力（N）
1
15
2．0
2
25
3．1
3
30
3．3
4
35
3．6
5
37
4．6
6
40
4．0
7
45
2．5
8
50
1．4
①列表法。
把被测量的量分类列表表示出来。
列表法常用作其他数据处理方法的一种辅助手段。
②算术平均值法。
③图象法。
在图象呈曲线的情况下，可先根据大多数描点的分布位置（个别特殊位置的奇异点可舍去），画出穿过尽可能多的点的草图，然后连成光滑的曲线，一般要避免画成折线形状。
本题的考查重点是：
测试考生能否通过分析，正确处理数据，并通过对数据的分析和综合，得出合理结论。
这一点非常重要，因为在研究性学习中，由于多种原因，获取的数据既多又杂，研究者必须要有一套科学可行的方法对实验数据进行正确评价，合理取舍，才能在此基础上作出科学地推理，得出合理结论。
[答案]
（1）见右图
（2）随着温度升高，粘附力先增大后减小，在37℃时，粘附力最大。
例2.某同学从《植物生理学》书中查到“幼嫩叶片
可产生生长素；
生长素可阻止叶柄脱落”的结论，
于是他设计了一个实验，想证实该结论。
他的实
验步骤为：
①取一盆生长状况良好的植物，去掉
幼叶的叶片（如图所示）；
②观察幼叶叶柄的脱落
情况。
（1）请你用所学知识，指出该同学实验设计的不足之处：
（2）给你一定浓度的生长素溶液，空白琼脂块和其地所需条件，利用所学知识，完成改进后的实验设计步骤：
①
②
③
解析：
本题为实验设计题。
实验设计题必须抓好以下关键：
1.认真分析需验证的课题，本实验需验证两个结论：
幼嫩叶片是否可产生生长素；
生长素是否可阻止叶片脱落。
2.实验设计需遵循三个大步骤：
①分组编号；
②设置对照；
③观察现象。
3.实验设计在设置对照步骤中必须遵循单一变量原则和等量原则。
答案：
（1）未摘除顶芽，未设计对照实验；
（2）①取同一品种长势相同的三株植物，均切除顶芽和切去近顶端一幼叶叶片，保留叶柄，并依次编号为A、B、C。
②在相同适宜条件下培养A、B、C，并作如下处理：
取三块相同的琼脂，编号为a、b、c，在a上涂一定浓度的生长素溶液，在b上插上切下的幼叶叶片，c不作处理。
将a、b、c切成适宜小块，依次固定在A、B、C三植株切去叶片的叶柄切口处并固定。
③观察A、B、C三植株去叶片的叶柄的脱落情况。
过氧化氢酶
例3.新收获的稻米煮的饭香气诱人，但是不法商贩也可以用稻米抛光增白、上油后以假乱真，欺骗消费者。
新稻米过氧化氢酶活性明显高于陈稻米。
植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢（H2O2）存在下能把某些酚类化合物如愈创木酚氧化成红褐色物质，简单表示为：
愈创木酚
红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关。
请你帮助完成食品卫生质量检验人员设计一个检测稻燮是否是新稻米的简易实验。
实验目的：
实验原理：
实验材料：
新稻米、待测稻米（数量足够）
试剂和用具：
1%愈创木酚，1%过氧化氢H2O2，具塞试管，培养皿，移液管，观察颜色放大镜等。
实验步骤：
（1）让稻米事先浸有1%愈创木酚：
具体做法是，然后分别用移液管往两试管内加入1%的愈创木酚溶液，浸没大米，盖上试管用力摇振20下，静置一段时间后，弃掉多余液体。
（2）将浸有1%的愈创木酚的稻米分别倒入两个具有相同编号的培养皿中，用镊子摊开，然后。
（3）。
预期实验结果及结论：
。
本题为综合型实验题。
解综合实验题的关键是：
1.要清楚材料中描述的实验目的和要探究的实验课题；
2.按已提供的实验操作步骤，了解实验者意图并结合课题要求完成实验；
3.会根据材料涉及的基础知识作出合理原理分析；
4.能正确完成剩余的实验设计步骤和预测实验可能的结果。
实验目的：
检测稻米是否为新稻米，
新稻米过氧化氢酶明显高于陈稻米；
稻米内过氧化氢酶在有H2O2存在下可将愈创木酚氧化为红褐色物质，颜色的深浅与酶活性呈正相关。
（1）取2支试管，分别编号为A、B；
在A中放5g（适量）新稻米；
在B中放5g（等量）得测稻米。
（2）用移液管吸取等量的H2O2分别滴向两培养皿里的稻米，使所有稻米浸有过氧化氢；
（3）一段时间后用放大镜观察两培养皿里稻米的颜色变化。
A培养皿里的稻米（新稻米）呈红褐色；
若B培养皿里的稻米（待测稻米）呈红褐色，说明待测稻米是新稻米；
若B培养皿里的稻米（待测稻米）颜色很浅或几乎无色，说明待测稻米是新稻米。
课堂练习：
1.通常情况下，正常人的尿液中没有葡萄糖，当一次食用大量糖时，尿液中是否有葡萄糖存在？
试运用对照的方法设计实验方案进行鉴定。
（1）实验方法步骤：
（2）实验结果分析：
2.目前市场上有许多水果、蔬菜是用植物激素刺激生长发育成熟的，人们担心儿童吃了这类水果、蔬菜后会出现性早熟。
中科院上海植物生理生态研究所赵毓橘教授介绍，大部分植物激素是植物自身合成的“内源激素”。
因其能调节植物的生长发育，人们便将其科学地提取出来，分析其结构，利用微生物发酵工业生产或化学合成，之后推广应用，如保花保果，延缓或促进果实成熟等。
赵教授说：
“激素水果不会引起儿童性早熟。
”
根据信息结合所学知识，请回答下列问题：
（1）引起儿童性早熟的物质主要是，它的化学本质是，它主要是由产生的。
（2）与蔬菜、水果生长相关的最密切的激素是。
（3）综合上述，从理论层次分析说明“激素水果”不会引起儿童性早熟的原因是
（4）给你12只未成熟的长势、体重和年龄相同的同种幼小雄兔，其它所需条件均满足，请你设计一实验探究：
“激素水果”是否会引起儿童性早熟。
第一步：
第二步：
第三步：
预测实验结果及结论：
3.某中学开展生物课外活动，探究“小麦种子在萌发开始的5天中淀粉酶的活性变化”。
具体设计如下，请你对有关步骤进行补充并预测和分析结果。
材料用具：
小麦种子若干、研钵、石英砂、漏斗、纱布、试管若干、清水、蒸馏水、1%淀粉液、碘液；
①种子萌发培养方法：
从所有小麦干种子中选出状态相同的种子若干，并平分成5等份。
第一天用清水浸泡其中一份，放在温度等条件适宜的环境中培养，以后每天在同一时间按相同的方法浸泡一份直至第5天泡完。
注意每天浸泡和培养的各种条件均相同。
待最后一次浸泡的种子刚萌发时（这时第一天浸泡培养的种子已经处于萌发的第五天），分别将萌发1至5天的种子分别收集起来并编号（萌发1天）、2（萌发2天）、3（萌发3天）、4（萌发4天）、5（萌发5天）。
②小麦淀粉酶滤液的制备方法：
③取6只洁净试管，编号为A、B、C、D、E、F。
④震荡6只试管将6只试管的下半部浸在35℃温水中，保温5分钟。
⑤分别向A至F的6支试管中加入一滴碘液并对比颜色。
⑥预测结果并分析：
。
1答案：
（1）①取3支试管分别标号为1、2、3；
②在1号和2号试管中加入2ml正常人的尿液，3号试管内加入2ml大量食糖人的尿液，2号试管加入少量葡萄糖；
③向3支试管分别加入刚配制好的斐林试剂2ml，振荡试管并将它们同时放入盛开水的大烧杯中，用酒精灯加热煮沸2分钟左右；
④在加热过程中随时观察试管中溶液颜色的变化。
（2）1号试管不会出现砖红色沉淀，2号试管出现砖红色沉淀。
若3号试管不出现砖红色沉淀，说明大量食糖后尿中不含葡萄糖；
若3号试管出现砖红色沉淀则说明大量食糖后尿中含有葡萄糖。
2.答案：
（1）性激素脂类（固醇类）性泉（睾丸或卵巢）
（2）生长素
（3）植物激素（生长素）与儿童性激素是不同物质，其结构不同，功能也不一样。
（4）第一步：
把12只未成熟的雄兔分为三组，编号标记为A、B、C，并分开进行饲养。
对A、B、C进行相同的适量饲喂：
A组用普通水果拌普通饲料饲养。
喂B组用等量激素水果拌普通饲料饲喂，C组用兔雄激素拌等量普通饲料饲喂。
观察A、B、C个体发育情况。
若B组发育与A同步且比C慢，说明“激素水果”不会引起儿童性早熟；
若B组发育与C同步且比A快，说明“激素水果”会引起儿童性早熟。
3.答案：
（1）CcDd
（2）10（3）CCdd或Ccdd10
（4）②从萌发1—5天的种子分别取等量的种子放入研钵中，加等量的石英砂和蒸馏水，常温下轻轻研磨并分别过滤，收集等量小麦淀粉酶溶液并编号1—5；
③向每支试管加入2ml淀粉液，再向A中加1mL蒸馏水，分别向B—F中对应加入1—5号小麦淀粉酶溶液各1mL。
⑥A中蓝色最深。
若B—F5支试管中反应液蓝色逐渐变浅并都比AI玫，说明种子萌发后1—5天淀粉酶活性逐渐增强；
若B—F5支试管中反应液蓝色逐渐变深并都比A浅，说明种子萌发后1—5天淀粉酶活性逐渐减弱；
若B—F5支试管中反应液蓝色一样并都比A浅，说明种子萌发后1—5天淀粉酶活性不变。
三、基础能力测试
1．炭疽热是由碳疽芽孢杆菌引起的，它可引起动物组织水肿，粘膜出血造成死亡。
法国著名科学家巴斯德在研究牲口炭疽病时进行了如下实验：
把实验绵羊用毒性已削弱的炭疽芽孢杆菌制剂注射，这些绵羊感染后没有发病。
四天后，对实验绵羊注射毒性很强的炭疽芽孢杆菌制剂，经过一段时间看，实验绵羊全部正常生活。
本实验的结论是：
实验绵羊获得了免疫力。
请回答以下问题：
（1）①实验绵羊在第二次注射炭疽芽抱杆菌后没有发病，其原理是绵羊体内产生了相应的抗体，从而获得免疫力，这属于免疫。
②毒性极弱的炭疽芽孢杆菌进入绵羊体内作为抗原起作用，使其体内产生了具有免疫力的物质，请写出所有与该物质产生有关的细胞名称
（2）我们认为仅用该实验过程还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验设计原则、步骤、预测结果。
①实验设计原则：
②操作步骤：
③预测结果：
2.为验证光合作用能释放氧气，某同学在互联网上查到了一种指示剂——焦性没食子酸，该指示剂在碱性环境下遇氧会由无色变为褐色。
该同学利用焦性没食子酸设计了如下一组实验。
具体步骤为：
1234
（1）在4只500mL的平底烧瓶中分别装入煮沸的蒸馏水300mL，冷却后，滴几滴植物油，在水面上形成一层油膜，并编号；
（2）通过油膜向1、3、4号烧瓶中加等量的NaHCO3溶液；
（3）通过油膜向2、3、4号烧瓶中加入大小相似，生长状况相同的金鱼藻枝条，用黑纸将3号瓶包住，把4个烧瓶放在光下照射30分钟；
（4）取一支试管，加5mL煮沸的蒸馏水，冷却后向试管内加极少量的焦性没食子酸；
（备用）
（5）最后向每一烧瓶中先加人1mL1%的NaOH溶液，再加入1mL新配制的焦性没食子酸溶液，加煮沸冷却的蒸馏水至500mL，立即观察颜色变化。
问题：
（1）能立即变为褐色的是号瓶，原因是；
（2）设置1号瓶的作用是，它可说明；
（3）实验中蒸馏水煮沸后冷却使用的原因是，油膜的作用是；
（4）3号瓶的实验结果与号瓶组合可说明；
（5）本实验中只需号瓶，就可说明光合作用可释放氧气。
3.下图所示的实验装置是用来研究碳酸氢钠溶液的浓度对光合作用速率的影响。
实验结果如下：
⑴叙述和解释当二氧化碳浓度增加时光合作用速率的变化（每分钟产生气体的长度）。
①0%到0.4%
②0.4%到0.6%
⑵叙述并解释当NaHCO3浓度维持恒定时，放一些水蚤在气瓶中对产气速率的影响。
⑶本实验用蒸馏水做对照，你能否提出更好的对照？
4.某生物学兴趣小组在研究性学习中发现：
饲养的实验小白鼠群体中，一对正常尾的双亲鼠生了一只短尾的雄鼠。
怎样判断这只短尾的雄鼠的产生，是基因突变的直接结果，还是由于它的双亲都是隐性短尾基因的携带者造成的？
若只考虑常染色体遗传，探究如下：
㈠提出假设
假设①：
双亲都是隐性短尾基因的携带者
假设②：
短尾的雄鼠为隐性突变
假设③：
短尾的雄鼠为显性突变
㈡设计实验：
将这对正常尾的双亲中雌鼠与短尾的雄鼠交配，观察其子代尾的表现型
㈢实验结果：
子代出现正常尾的鼠和短尾的鼠
㈣结论：
你对此实验方案有何评价？
若有缺陷，请指出并改正或补充。
5.某生物学兴趣小组开展“不同浓度生长素类似物对种子萌发和幼苗生长的影响”的课题研究，老师已经为他们准备了生长素类似物的浓溶液和萝卜种子，假如你是其中的一员，请回答：
（1）要测定生长素类似物对种子萌发和幼苗生长的影响，你可以采用的测定指标是、等
（2）做该实验时，如何设置对照组?
（3）设计一张表格，用于实验时记录数据。
6.香蕉皮在冰箱内冷藏（4℃）情况比在常温下发黑得更快。
研究表明，这是一种氧化反应：
香蕉表皮细胞液泡内的酚胺类物质（如多巴胺）溢出液泡，与同样处在细胞内的氧化酶（多酚氧化酶）相遇，这样多巴胺就被大气中的氧气氧化，形成棕黑色的聚合物。
那么，为什么它在冷藏条件下该氧化反应反而进行得更为迅速呢?
某同学提出如下假设：
低温能加速香蕉的氧化反应。
（1）您认为该同学的假设合理吗？
为什么？
（2）您能提出一种更合理的假设吗？
试设计实验证明之并作出结果预测。
（3）根据您的实验结论，您认为在商业化贮藏中，应当怎样科学地储藏热带及温带水果？
7．某同学在做微生物实验时，不小心把圆褐固氮菌和酵母菌混在一起。
该同学设计下面的实验，分离得到纯度较高的圆褐固氮菌和酵母菌。
（1）实验原理：
圆褐固氮菌是自生固氮菌，能在无氮培养条件下生长繁殖而酵母菌则不能；
青霉素不影响酵母菌等真菌的生长繁殖，而会抑制圆褐固氮菌的生长繁殖。
（2）材料用具：
（略） （3）主要步骤：
①制备两种培养基，一种是无氮培养基，另一种是含青霉素的培养基，将两种培养基各自分成两份，依次标上A、a和B、b。
②分别向A、B培养基中接种混合菌，适宜条件培养了3~4天。
③分别从A、B培养基的菌落中挑取生长良好的菌并分别接种到a、b培养基中，适宜条件下培养3~4天。
（4）请回答：
①本实验中，根据上述原理配制的培养基属于_______________培养基。
②根据所需目的配制上述培养基时除营养要协调外还应注意_______________。
③实验步骤中第③步的目的是______________________________。
④圆褐固氮菌与酵母菌在结构上的主要差异为_______________。
⑤青霉素抑制圆褐固氮菌的生长繁殖，其作用机理是破坏或抑制其细胞壁的形成。
请据此推测不影响酵母菌与真菌生长繁殖的原因是______________________________。
8（22分）考古队在古墓中挖掘出的陪葬品中有一罐小麦粒，为了解这批小麦粒目前的生理状况，研究性学习小组进行了下列实验（如图所示）：
（1）该实验是通过测量古代小麦的来了解其目前生理状况的。
（2）该实验的对照组应选用（只填单一变量）。
（3）该实验进行一定时间后，若实验装置中，说明古代小麦仍有生命力。
（4）如果后来经播种种植证实，古代小麦仍具有基本正常的生长繁殖能力，则它能保存数百年的原因可能是①环境干燥；
②隔绝空气；
③环境温度较低；
④具有耐贮存基因。
要想证实古代小麦是否具有耐贮基因，他们设计了一个实验进行探究，请你将下列实验步骤填写完整，然后预测结果并得出相应的结论。
将古代小麦所繁殖的种子晒干，分成若干等份，贮藏在普通的贮粮环境中，同
时用作对照。
第二、三、四……年，每年，
测定发芽率。
预测可能的结果并得出相应的结论：
9．1997~2002年，我区的许多中学都开展了以环境调查为中心的系列环保活动。
感谢这些热衷于环保事业的老师和同学们，是他们“胸怀全球”的环境责任感、前卫的环境意识、高尚的环境道德，撑起了我区环境教育的一片蓝天。
但是，此项活动的开展并不平衡，希望广大同学都参与到这项活动中来。
（1）请你自己确定一个环境调查的课题，并简单陈述选题理由。
注：
①要注意所选课题开展调查研究的可行性，尽量选择较“小”的题目。
②选题范
围十分广泛，可涉及我们生存环境的各种因素，也可涉及人们的环境意识、环境责任、环境道德等人文领域。
①课题称：
②选题由：
（2）简要拟订出你的调查方案。
①调查的对象（或内容）：
②调查的方法（获取数据、信息方法）：
调查方案还应包括调查的计划，本卷不做要求。
（3）课题最终的成果形式是：
五、标答与点拨
1．
（1）特异性吞噬细胞、B细胞、T细胞、效应B细胞
（2）①对照原则②将未免疫的绵羊同时注射毒性极强的炭疽芽抱杆菌③未免疫的绵羊全部死亡
2．
（1）4号光合作用生成氧气，在碱性环境中，使焦性没食子酸变褐色
（2）对照光照不会使焦性没食子酸变色（3）除去溶于水中的氧防止瓶中气体与瓶外气体的交换（4）4号或2号光照是光合作用的必需条件或CO2是合作用的必需条件（5）3号和4号（本题考查光合作用的原料、条件和产物，主要测试运用生物
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