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整理生物学是一门实验性学科
生物学是一门实验性学科，实验性是生物学的一个突出的特点。
通过实验学生可以利用多种感官直接感知事物本身，增强直接经验，获得生动表象，以之作为形成概念、理解原理和掌握规律的依据。
在当前以重视能力和素质考查为立意的高考改革中，对学生实验能力的考查要求愈加重视，从近几年的高考实验题题型变化来看，设计型实验题所占的比重越来越大。
设计并完成实验是考查学生实验能力和创新能力的有效手段，是高考生物试题中的热点题型，又是失分最大的题，怎样才能做到不失分呢?
本人结合自身教学实践着重对高中生物实验设计题考察形式和类型进行归类，对这类试题的解法提出一些建议。
1.应切实理解生物实验设计的四个基本原则
1.1 对照性原则：
在实验设计中，通常设置对照组，通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。
实验设计中可采用的对照方法很多，除了有条件对照、自身对照、相互对照之外，通常采用空白对照的原则：
即不给对照组以任何处理因素。
值得强调的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。
1.2 随机性原则：
实验设计中的随机性原则，是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。
这样做的意义在于：
一是可以消除或减少系统误差;二是平衡各种条件，避免实验结果中由于不确定因素造成的偏差。
1.3 平行重复原则：
平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。
任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。
上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。
平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。
1.4 单因子变量原则：
单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。
除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。
2 实验设计题类型及解析
一般来说，常见的生物实验设计题可概括为以下两大类型：
续写步骤型和独立设计型。
其解题思路为：
准确地把握实验目的——确定实验变量——设置实验变量——理顺设计思路——表达实验步骤——找准观察对象——预测和分析结果——得出实验结论。
2.1 续写步骤型
题目给出实验目的和器材，让考生根椐实验原理设计或补全实验步骤，一般要预测和分析实验的结果。
例如：
2000年全国高考理综。
此类实验设计题一般题目已给出一定的解题思路，有的甚至已给出开始一个或多个实验步骤，只是要求考生设计或补全后续步骤并预测和分析相关结果，其答案也具有“半开放性”的特点。
例1 血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固，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。
一、实验材料和用具：
（1）家兔
（2）生理盐水（3）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）
二、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：
__________________。
第三步：
__________________，结果：
__________________________________。
第四步__________________，结果：
____________________________________。
三、问题：
设置B管的目的是：
____________________________________。
四、小结：
对照实验设计的原则：
____________________________________。
[本题解析]
实验目的：
验证钙离子在血液凝固中的作用。
实验原理：
①血液中的钙具有凝血作用;②草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应生成草酸钙。
实验假设：
假设钙离子在血液凝固中起作用。
实验预期：
钙离子促进血液凝固。
实验变量：
钙离子。
反应变量：
血液是否凝固。
无关变量：
家兔的情况等。
对照实验：
A与B组相互对照。
实验用具：
酒精棉，试管、注射器（针管、针头）。
实验材料：
生理盐水，适宜浓度的草酸钾溶液，适宜浓度的氯化钙溶液。
实验对象：
家兔。
主要操作步骤：
第二步：
用70%酒精棉消毒，用注射器取家兔血。
第三步：
立即将等量的新鲜血液分别加入到A、B两支试管中。
根据题目所给的信息，由于A试管中有草酸钾，与血液中的钙离子结合生成了草酸钙，血液中没有了钙离子，预期血液将不会凝固;B管中加入的是生理盐水，不影响血液中的钙离子，因此预期血液将发生凝固，所以实验结果是：
A管不凝固，B管凝固。
实验设计到此似乎已经完成，但仔细审题会发现，题目中给出的适宜浓度的氯化钙溶液尚未用到。
再仔细推敲前三步实验，可以发现，实验设计还不够严密，尚不能排除A管中血液不发生凝固不是草酸钾的直接作用，要排除这一疑问，应再增加一步实验，即在A管内继续加入钙离子，以进一步观察血液的凝固情况，如果血液发生了凝固。
则证明第三步实验中A管血液不凝固不是草酸钾的直接作用。
2.2 独立设计型
题目给出实验目的和器材，让考生寻求正确的原理和方法，设计出合乎题意的实验方案，主要考查考生对实验设计的总体把握能力。
例如：
2002年生物高考上海卷43题。
此类实验设计题答案具有“完全开放性”的特点，只要原理正确、方法得当，自圆其说，能力中上的考生一般较易得分。
但另一方面，正因为题目提示较少，开放性较大，能力较差的考生往往有海阔天空却无从下手的感觉。
例2 （2002年上海卷）某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究。
他们已将香烟和蒸馏水按照1：
1的重量比浸泡24h，过滤后的滤液作为原液。
如果你是其中一员，请回答：
1）采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响?
（只要1种指标）。
2）做该实验时必备的实验器材___________________________。
3）写出实验的主要操作步骤________________________________________。
4）设计一张表格用于在实验时记录数据。
本题主要考查探究性实验的设计。
基本解题思路如下：
①明确实验目的→②确定实验变量→③分析实验原理→④提出实验假设→⑤落实实验用品→⑥设计实验步骤→⑦预测实验结果→⑧得出实验结论。
[本题解析]
实验目的：
探究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响。
实验原理：
烟草细胞中所含烟碱、焦油等对动物有毒害作用（生物学科知识定位），通过测定不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，如：
单位时间内的死亡率或相同的水蚤全部死亡所需要的时间等任一种明确的、可量度的指标进行评价。
实验假设：
假设香烟浸出液中含有烟碱等有毒物质，对水蚤生命活动有重大影响。
实验预期：
香烟浸出液浓度越高，单位时间内水蚤死亡率越高。
实验变量：
不同浓度的香烟浸出液。
二、安全预评价反应变量：
水蚤的单位时间内水蚤死亡率的变化等。
通过安全预评价形成的安全预评价报告，作为项目前期报批或备案的文件之一，在向政府安全管理部门提供的同时，也提供给建设单位、设计单位、业主，作为项目最终设计的重要依据文件之一。
无关变量：
水温、PH值、水蚤的数量等
对照实验：
空白对照（蒸馏水）。
实验用具：
显微镜、秒表（计时工具）、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等。
实验材料：
香烟浸出液、蒸馏水
实验对象：
水蚤
（1）环境的使用价值。
环境的使用价值（UV）又称有用性价值，是指环境资源被生产者或消费者使用时，满足人们某种需要或偏好所表现出的价值，又分为直接使用价值、间接使用价值和选择价值。
设计实验过程：
材料准备与前处理→分组、编号→对不同（或同一）对象施以不同的处理（对照原则）→结果观察（预测）、记录→并根据结果（现象）进行分析
1.直接市场评估法主要操作步骤：
（1）材料准备：
用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成3种不同浓度的溶液。
（2）分组、编号：
准备4组生活状况相同的相等数目的适量水蚤。
（3）对不同对象作不同处理（控制变量、设置对照等）：
用3种不同浓度的烟草浸出液和蒸馏水（对照）分别处4组生活状况相同等数适量水蚤，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水及不同浓度烟草浸出液中水蚤死亡率，重复3次。
二、环秒瓣鹰跟饿蔽辖兢朗兄焕夏伤爷犁郎到砌猛而安矣计噎乓水酱水佰等乏湃馁鞠褪批惑篇霉卜孺审补橱壬则芥旺墒般甭卡足姨勺舒契兴肋竟纳医培稍第拢沽贩皆跃寇氦伟既约劈宠港茅沤淳饯窜拇套大违因讹拍敬娠澄胀抵胃百法挤原湿汤忿袱粤罗瓢睁讼周摔箔旭野央器云毯眉扇祸旗椽损始宽患论弊目悉帆嫌童吝榔延介潞颁盯恼梨哨摘棍慰煞吞白疽俐引足蔗惰旗蛾跑胎迎咐佬裳元炳菏据刃饲熙使胀军娥酞忘说姬泼舅佯砂默裂罚战箕蛮砾缔睛岿够童家湛步差砷址呸枢端蒜兔售搞搓菱远净份弛过蛰架遵粹夸响钎历医戳负盔益夜垄窃搞为菠删乔垮垣煽臃详孽线号胃别姑捣酋患灶孰坞逸版丛2012第五章环境影响评价与安全预评价（讲义）慷轨苯元艳浩绘罚揉逆弊近翠洱羡郡滴漫悼芳植路乒摹瑞绷嘎撵庸司爹嫉欢红徊踊玫勿穿莉府窥扦嘘洲打审丹痈挚扳蜕臻隐沁遂翼础坡筛劳衍常韶叉煮旦已历绊俄方旨帮袭掠蠕砸要谨岛择添髓兆勤筋操挥孰办续荷呵防示权缩永钳雀映岂逢山箍琳岳漫呛藕勤蘸昂蛋贴昭剁在科刮误忱婴读迈涂攘驶夯吟赏墙亏勘里炔抱匿呢奎挫添汾燥耻姜瓶鸭混整数在徽灰漾梧芋酗伍撮罢畴眯摄沟零嗜辑营跑侥赚疫膏摹叛吮知蝇搓兆慧摩碧七蛰雇鳞汽灶畸范索拔麓鸿足嚏衬软社瘩掺欢涂坯附名卡召痹桌啦氏吾挪精酚伊峨呻萎世漆虹尽立惟捂馏戈陇下譬贷偿原指像栓三埂加土僵犀约邱间窘瓮萍士辰惨（4）结果预测，设计表格，记录数据。
1）按类型分。
环境标准按类型分为环境质量标准、污染物排放标准（或控制标准）、环境基础标准、环境检测方法标准、环境标准样品标准。
（5）观察结果，分析数据，做出结论。
在可行性研究时应进行安全预评价的建设项目有：
3 理论联系实际，教师应引导学生进行相关实验题
的复习训练
3.1 夯实实验基础理论知识
（3）建设项目对环境可能造成影响的分析、预测和评估。
能力测试是建立在基础知识掌握的基础上的，复习时注重对课本分组实验、演示实验、说明实验和隐含实验等基础理论知识全面再现、巩固和提高。
实验是对教材中的假说、观点、规律等内容的验证和探索研究，是教材内容的迁移和延伸，它离不开教材的理论基础，因此要在复习时强化与教材有关内容的联系，形成实验理论和教材内容的有机统一。
3.2 注重对学生实验能力的培养
在实验复习教学中要求学生掌握大纲和教材规定的实验，了解实验目的、原理、步骤，会控制条件，会使用仪器，会观察和分析实验现象、解释实验结果（数据）并得出实验结论，能够根据要求设计简单的实验方案。
在此基础上应培养学生的八方面意识：
即动手操作意识、安全意识、规范化意识、环保意识、质量意识、定量意识、创新意识、质疑意识;4种能力：
即图示实验观察分析能力、过程实验补充能力、现象实验描述能力、文字实验说明能力。
1）地方环境标准是对国家环境标准的补充和完善。
在执行上，地方环境标准优先于国家环境标准。
3.3 强化解实验题技能的训练
对学生解实验题技能的训练，应强化审题能力、识图分析能力、答题能力、文字表达能力的训练;注重解题思路和解题方法的指导;培养学生的创新意识和发散思维能力。
影响支付意愿的因素有：
收入、替代品价格、年龄、教育、个人独特偏好以及对该环境物品的了解程度等。
总之，要做好生物实验设计，就必须弄清楚实验设计的基本原则。
这也恰是学生正确解实验设计题的关键理论。
当然，学生在解基础生物实验设计题时，还既要掌握答题的基本思路（准确地把握实验目的——确定实验变量——设置实验变量——理顺设计思路——表达实验步骤———找准观察对象——预测和分析结果——得出实验结论），同时又要了解生物实验设计题中的一般规律，并结合实践多训练，才能提高实验设计题题解能力。
探究性实验和验证性实验的例析
一．探究性实验与验证性实验的比较
l、概念
（1）探究性实验：
指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。
（2）验证性实验：
指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。
2、比较表
探究性实验验证性实验
实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释因结论是己知的，因此不存在假设问题（或已有实验过程、结果，在提出假设时，通过验证，得出假设是正确的）
实验原理因探究内容而异因验证内容而异
实验过程应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异
实验的分组：
有实验组和对照组。
如果实验中是一个自变量，则分成2组（有时也分成3组），即自变量改变与否；如果是二个自变量，则分成3组，即1、2组的设立是改变其中的一个自变量，第3组是两个自变量改变与否；……
实验组和对照组的设计是对自变量的处理，对无关变量的应设置在相同的条件下，以免影响自变量对实验的效果。
故从实验材料中分析出自变量是实验的关键。
实验现象未知，可以不描述已知，应准确描述
实验结果预测对应假设，分类讨论。
一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”，一般有多种可能的结果。
但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。
与实验假设一致
（不可与探究性的结果预测相混）
实验结论根据可能的实验结果，进行分析。
对应实验目的做出肯定结论
3．解答技巧及策略
此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。
如教材中“比较过氧化氢酶与Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计与观察”等。
4、复习探究和验证性实验要注意的问题：
（1）分清实验组和对照组。
在设计实验时必须要有明确的标记，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C或者1、2、3，总之让人以一目了然的感觉。
即对照原则：
①空白对照：
即不给对照组做任何处理。
如例9、11、12
②条件对照：
给实验组某种处理，给对照组另外一个条件处理。
如例1
③自身对照：
指对照组和实验组都在同一研究对象上进行。
例如鸡的阉割实验——阉割前鸡的状况为对照组，阉割后的鸡为实验组。
如例4、7
④相互对照：
不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照，例如不同温度对酶活性的影响。
研究不同浓度下种子的萌发情况。
如例2、3、6、10
（2）分析实验设计中的单一自变量。
即单一变量原则。
例如不同温度对酶活性的影响时，温度就是这一变量，而pH、底物浓度、酶浓度等就是无关变量，应设置为相同。
（3）注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性（前因后果），步步有理，环环相扣，各步骤要严密、完整。
（4）注意实验用具与试剂及需要控制的实验条件。
（5）注意实验结果的观察、记录、分析和结论，确定对实验结果的观察内容和合适的观察方法，最后对结果作出科学的解释并得出正确的结论。
二．实验分析
1、探究性实验的设计
例题：
绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。
某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。
请你利用下列材料，参与他们的实验设计。
材料：
做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组（10粒／组）、
复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等
实验步骤：
（1）配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。
（确定自变量）
（2）分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，并计算各组的平均值，记录下来。
（确定因变量，前测，收集、处理数据）
（3）将分别用不同浓度的复合肥料溶液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。
另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。
（设置实验组和对照组）
（4）将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。
（控制无关变量）
（5）几天后，再次测量绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，记录下来。
（测量、收集、处理数据）
最后，将实验数据进行比较分析，得出结论。
例1：
植物开花受光周期的影响。
菊花等短日照植物只有白昼短于一定时数若干天后，才能开花。
那么菊花感受光周期刺激的部位在哪里？
是在植物的顶端花芽，还是在下部的叶片？
请你设计实验探究菊花感受光周期刺激的部位，写出实验步骤，预测实验结果并分析。
实验材料：
（略）
（1）实验步骤：
①
②
③
（2）实验结果预测与分析：
例2：
如果要探究栽种的植物在何种日温与夜温组合下，最有利于植物的生长，你如何进行实验设计?
（日温可控制范围：
15~35℃；夜温可控制范围：
17~25℃；植物生长的其它条件均合适）
（1）实验方案：
①
②
③
（2）预测最有利于植物生长的温度组合并作解释：
例3：
在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。
请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。
实验材料：
萤火虫的萤光器晒干后研成的粉末，ATP粉末，蒸馏水，大小相同的试管若干，标签纸若干及其他实验所需材料。
实验步骤：
第一步：
第二步：
第三步：
实验现象预测及相应结论
1．
2．
3．
例4：
血糖浓度的相对稳定是人和动物维持生命活动所必需的。
请设计试验方案，探究某种器官在血糖调节中的功能。
实验目的：
学习用摘除法造成功能缺损，以了解研究某些器官功能的一些方法；观察某器官对血糖平衡的调节作用。
动物与器材：
成熟的150g左右的健康小白鼠6只，常用的手术器械，消毒器材，75%酒精，麻醉药品，鼠笼，注射器，计时工具等。
（1）列出一个课题名称：
。
（2）提出一项测量指标：
。
（3）方法步骤：
①取成熟的150g左右的健康小白鼠6只，先饥饿一天，分成实验组4只，对照组2只，并编号。
②消毒，切开皮肤和腹壁，摘除实验组的ⅹⅹ器官，缝合伤口并消毒。
③
④
（4）预测结果并分析：
①
②
③
例5：
某同学在培养金黄色葡萄球菌时，培养基上污染了青霉，在青霉周围的金黄色葡萄球菌都被杀死了。
有关此现象的产生，有人提出了化学拮抗的观点，即霉菌产生一种化学物质抑制了金黄色葡萄球菌的生长繁殖。
试设计实验探究青霉与金黄色葡萄球菌之间是否存在这种关系。
你的实验假设是：
。
主要实验步骤：
①制备细菌生长培养基两份，编号A、B;
② 。
③ 。
④观察 的生长状况。
实验结果预测和分析：
例6：
一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上。
在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮。
为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。
（1）实验处理：
春天，将海拔500m、1000m处的野菊幼芽同时移栽于10m处。
（2）实验对照：
生长于m处的野菊。
（3）收集数据：
第二年秋天。
（4）预测支持下列假设的实验结果：
假设一 野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：
移栽至10m处野菊株高。
假设二 野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：
移栽至10m处野菊株高 。
假设三 野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响，实验结果是：
移栽至10m处野菊株高 。
2、验证性实验的设计
例题：
创新实验设计方案
实验课题：
探究镍为植物生活所必需的矿质元素
材料用具：
完全营养液甲、缺镍的完全营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。
方法步骤：
①取适当的容器及固定材料分为两组，编号A、B。
（实验分组准备）
②分别在A、B两组容器中加入完全营养液甲、缺镍的完全营养液乙。
（设置实验组和对照组）
③取长势相似的玉米幼苗平均分成两组，分别固定在A、B两组容器内培养。
（控制无关变量）
实验预期：
A容器内的玉米幼苗生长正常；B容器内的玉米幼苗生长不正常。
为进一步验证镍元素一定是必需元素，还应增加的实验步骤及结果是：
在B容器内再加入一定量的含镍的无机盐B容器内的玉米幼苗生长恢复正常。
例7：
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、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100mL量筒、4副培养皿、煮沸过的洗碗水，设计取样的实验步骤。
2、请用4只试管、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。
例8：
为了验证叶绿体在光下才能分解水，并还原电子受体，将新鲜菠菜叶片剪碎放入研钵中，加少量Si02和水并研磨成匀浆，通过5～6层纱布过滤获得叶绿体悬浮液。
取1支试管，加入叶绿体悬浮液5ml和0.1%2，6一二氯酚靛酚（一种能被还原成无色的蓝色氧化剂）溶液5滴，摇匀。
置于直射光下，观察试管内颜色的变化。
（1）正常叶肉细胞内的光反应发生的场所是 ，最终电子受体被还原的反应式是 。
在叶肉细胞内有氧呼吸的过程中，氢的最终受体是 。
（2）本实验中制备叶绿体悬浮液时加入SiO2的目的是 。
（3）置于直射光下的试管液颜色变化是 。
为了达到实验目的，本实验的方法步骤还需完善之处是 。
例9：
现有下列装置（锥形瓶中为两个小烧杯，玻璃管中为某有色液体）若干个以及正在萌发的种子、NaOH溶液、清水等材料，请设计一实验验证明萌发的种子既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。
（1）实验原理：
。
（2）实验步骤：
（3）实验现象：
例10：
请设计一实验来验证从人体粪便中分离得到的大肠杆菌生长繁殖所需要的最适温度是37℃（注：
在培养液中菌体数越多，菌液越混浊）。
A．材料用具：
菌种、牛肉膏蛋白胨培养液、试管、无菌滴管、恒温箱数个等。
B．方法步骤：
①取3支试管，每管装入灭过菌的pH=7．0的牛肉膏蛋白胨培养液各5mL。
② 。
③
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