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生物实验设计 高三生物专题复习 复习要求 对每个实验的内容仔细地在头脑 中回顾 1 2遍，全面弄清每步原理， 对不清楚的地方可边看边用 “ 脑图 ” 归纳整理，再回顾直到记住为止。 复习内容 本讲内容包括了 考试大纲 中 要求的必修课本的 17个考点，其中 12 个为动手操作性实验， 5个研究性课题 及实习。 课本实验分为三类： 实验、实习 和 研究性 课 题三类。 考纲对实验、实习的要求分为 类和 类。 它们的要求分别如下： 类 :理解实验目的、原理和方法步骤，初 步学会有关的操作技能，进一步理解有关的生物 学知识。 类 :能够独立完成实验和实习，理解探究 性实验的基本过程，初步学会探究性实验的一般 方法。 对研究性课题的要求分为小组合作完成和独 立完成两个层次。 实验名称 实验要求 探 究 类 1 比较过氧化氢酶和 Fe3+的催化效率 2 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用 3 温度对酶活性影响 验 证 类 4 生物组织中还原性糖、脂肪、蛋白质的鉴定 5 叶绿体中 色素 的提取和分离 6 DNA的粗提 与 鉴定 观 察 类 7 高倍 显微镜 的使用和观察叶绿体 8 细胞质流动的观察 9 观察植物细胞有丝分裂 10 观察植物细胞的质壁分离和复原 11 观察 SO2对植物的影响 12 植物向性运动的实验设计和观察 实验名称 实验要求 实 习 13 群密度的取样调查 14 设计小生态瓶，并观察生态系统的稳定性 研 究 性 课 题 15 调查人群中的遗传病 小组 合作 16 调查环境污染对生物的影响 17 设计实验、观察生长素或生物素类似物对植物生 长发育的影响 教师 指导 一些常见的实验方法 、根据颜色来确定某种物质的存在： 淀粉 +I2(蓝色 )；还原性糖 +斐林试剂 (砖红色 )； 脂肪 +苏丹 ( 橘黄 )或 +苏丹 ( 红色 )； 蛋白质 +双缩脲试剂 (紫色 )； 大肠杆菌 +伊红和美蓝 (菌落为深紫色，有金属光泽 ) 、用颜色标记法来确定原肠胚三个胚层的分化情况。 、用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性 、同位素示踪法：光合作用产生氧气的来源； 光合作用中二氧化碳的去向；噬菌体侵染细菌实验证明 DNA 是遗传物质，蛋白质不是遗传物质； DNA的复制是半保留复制。 、确定某种元素为植物生长必需的元素的方法 : 水培法 (完全培养液与缺素完全培养液对照 ) 、获得无籽果实的方法 : 用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃 茄、诱导染色体变异，如无籽西瓜。 、确定某种激素功能的方法： 饲喂法，切除注射法，阉割移植法，切除口服法。 、确定传入、传出神经的功能： 刺激 +观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。 、植物杂交的方法 雌雄同花：花蕾期去雄 +套袋 +开花期人工授粉 +套袋 雌雄异花：花蕾期雌花套袋 +开花期人工授粉 +套袋 、确定某一显性个体基因型的方法： 测交； 该显性个体自交。 、确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法： 具有一对相对性状的纯合体的杂交 自交，观察后代是否有性状分离。 、确定某一个体是否具有抗性基因的方法： 确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈病菌去侵染，一段时间后， 观察有无锈斑出现。 、鉴定血型的方法： 用标准血清与待测血型混合，在显微镜下观察血液的凝集情况。 、育种的方法： 杂交育种；人工诱变育种；人工诱导育种；单倍体育种；基因 工程育种；细胞工程育种等。 、测定种群密度的方法：样方法； 标志重捕法 、生态瓶的制作方法。 、分离微生物的方法： 平板划线法；用选择培养基培养 (如：圆褐固氮菌的分离， 金黄色葡萄球菌的分离，细菌和酵母菌的分离 ) 、测定微生物群体生长的方法： 测定细菌的数目 -显微计数 测定细菌的重量 -取一定体积的培养基，经离心分离，反 复洗涤后，称湿重，或烘干后称干重。 1、审准实验目的和原理。明确验证 “ 生物学事实 ” 是什么，或 “ 生物学事实 ” 的哪一方面；实验所依据的生物学原理是什么。 2、找出 自变量 和 因变量 ，以及影响本实验的相关原理，然后构 思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。在实验中必须严格 控制相关变量，做到平衡和消除相变量对实验影响。常常采用对照 的方法，即相关变量相同的条件下，观察实验变量（实验条件）的 不同情况对反应变量（实验结果）的影响。 3、实验对象。实验所用的生物学材料，如光合作用的叶片，验 证质壁分离所用的成熟植物细胞 4、实验条件。完成这一项实验所必需的下条件及生物学处理方 法，如 光照、温度、 pH、酶、缓冲剂、离心 等。 5、设计实验方法和步骤。这一环节要遵循科学性原则、可操作 性原则、对照设计原则，使实验有可信度和说服力。 6、记录分析实验方法和步骤。分析应有的实验结果，对意料之 外的结果甚至失败的情况作出恰当的分析和推论。 7、注意事项及补救措施。实验中若要使用有毒物质，应怎么使 用？加热酒精应采用水浴法隔水加热。一旦燃烧怎么办？这些注意 事项都应该在实验前有所准备，这些方面常常需要相关科学实验能 力的渗透。 实验题解题思路 实验设计不是教材实验的简单再现，它来源于教材又与教材 有别，体现了 “ 源于教材，高于教材 ” 的命题思路。 对这类实验题一般应从以下几方面人手： (1)了解题目要求； (2)明确实验目的； (3)分析实验原理； (4)确定实验思路； (5)设 计实验步骤； (6)预测结果和分析。 生物的生命活动往往是错综复杂的。影响某一个生命活动的 产生和变化的因素常常也很多。为了弄清楚变化的原因和规律， 当研究多个因素之间的关系时，往往先控制其他几个因素不变。 集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫 控制变量 法 。这是一种在研究问题时常用的科学实验方法。其中对照实验 最为典型。在对这类实验题提出设计思路时，最为关键的是要抓 住 3个变量：即 实验变量、相关变量、反应变量 。在具体设计过 程中，实验变量怎么操纵？相关变量怎么控制？反应变量怎么检 测？把握住了这 3个变量，那么所设计的实验就不会违背 科学性 原则、对照原则、单因子变量原则 。 生物实验设计原则 1）科学性原则 实验设计中必须有充分的科学依据。 2）单因子变量原则 自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。 因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。 无关变量，其他对因变量有影响的因素。 3）对照性原则 对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。 对照是实验控制的手段之一 ,目的仍在于消除无关变量对实验 结果的影响。 实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设臵实验对 照对比 ,即可排除无关变量。 实验组 ：是接受实验变量处理的对象组。 对照组 ：亦称控制组 ,对实验假设而言 ,是不接受实验变量处理 的对象组。 至于哪个作为实验组 ,哪个作为对照组 ,一般是随机决定的。这 样 ,从理论上说 ,由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的、 被平衡了的 ,故实验组与对照组两者之差异 ,则可认定为是来自实验 变量的效果 ,这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的 不同 ,通常有以下对照类型 : .空白对照 。指不做任何实验处理的对象组。例如在 “ 生物组 织中可溶性糖的鉴定 ” 的实验中 ,假如用两个试管，向甲试管溶液 加入试剂 ,而乙试管溶液不加试剂 ,一起进行沸水浴 ,比较它们的变 化。这样 ,甲为实验组 ,乙为对照组 ,且乙为典型的空白对照。空白 对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果 ,增加了说服力。 对照与实验对照原则的解释 2.自身对照 。指实验与对照在同一对象上进行 ,即不另设对照。 如 “ 植物细胞质壁分离和复原 ” 实验 ,则是典型的自身对照。自身 对照 ,方法简便 ,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异 ,实 验处理前的对象状况为对照组 ,实验处理后的对象变化则为实验组。 3.条件对照 。指虽给对象施以某种实验处理 ,但这种处理作为 对照意义的 ,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义 的，或不是所要研究的处理因素。例如 ,“ 动物激素饲喂小动物 ” 实验 ,其实验设计方案是 :甲组 :饲喂甲状腺激素 (实验组 );乙组 :饲 喂甲状腺抑制剂 (条件对照组 );丙组 :不饲喂药剂 (空白对照组 )。显 然 ,乙组为条件对照。该实验既设臵了条件对照 ,又设臵了空白对照 , 通过比较、对照 ,更能充分说明实验变量 -甲状腺激素能促进蝌蚪 的生长发育。 4.相互对照 。指不另设对照组 ,而是几个实验组相互对比对照。 如 “ 植物激素与向光性向重力性实验 ” 和 “ 温度对唾液淀粉酶活性 的影响的实验 ” 中 ,所采用的都是相互对照 ,较好地平衡和抵消了无 关变量的影响 ,使实验结果具有说服力。 实验设计的思路 研究实验课题，依据科学的实验思维方法， 找出其中的实验变量和反应变量。 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。 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。 实验设计的方法 实验设计方案包括实验课题，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。 探究性生物学实验应当要求同学们在明确，实验要求、目的的 前提下，遵循实验设计 “ 操作方便、程序合理、药品节约、依据 现象推测结论 ” 的原则进行设计，一般可分为以下几个环节： 1理论假设的提出 根据题目要求，确定实验的条件即实 验变量 X，实验中要注意控制 “ 变量 ” 。一般只确定一个变量， 即唯一一个对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理 论假设，它常常可以描述为： “ 当条件 X存在时，事件 P(实验现 象 )可能发生当条件 X改变时，若事件 P发生，能得出何结论；当 事件 P不发生，能得出何结论。 ” 2设计探究性假设 分五个实验步骤进行： 实验准备，包括必要的实验器材及实验药品的准备； 满足条件 X，设计一个实验，观察事件 P能否发生； 条件 X改变，设计一个实验，观察事件 P能否发生，发生的程 度如何 ? 探究性生物学实验的设计方法 设计对照实验。对照实验是实验设计时必须遵循的原则， 对照的常用方法有以下几种：空白对照：不给对照组任何处理因 素；条件对照：虽然给对照组施以部分实验因素但不是所要研究 的实验因素，自身对照：对照和实验都在同一研究对象上进行； 相互对照不单独设立对照组，而是几个实验组相互对照； 梳理，实验是否遵循 “ 单因子变量 ” 、 “ 平行重复 ” 原则。 3观察、记录和结论 仔细观察并准确记录实验现象，并根据实 验现象作出相应的结论，一般规律是： (1)若条件 X存在，事件 P能发生，条件 X改变，事件 P不能发生 (或发生程度改变 )，结论是 “ ” (2)若条件 X存在，事件 P能发生，条件 X改变，事件 P能发生 (或 发生程度改变 )，结论是 “ ” (3)若条件 X存在，事件 P不能发生，条件 X改变，事件 P能发生 (或发生程度改变 )，结论是 “ ” 相同：实验原理、所用材料、方法步骤相同。 区别：现象：验证性实验每个装臵只出现一种现象，探索性实 验分情况说，结论：验证性实验只有一种结论，探索性实验对每种 现象分别作以说明，例如必修本上 48页实验六 “ 探索淀粉酶对淀粉 和蔗糖的水解作用 ” 。 因此，一般的来说，凡是探究性的实验的预测，往往有 三种 可 能性，即 正相关、负相关和不相关 。而作为鉴定性的实验则只有 一 种 可能性，要么就是结论是成立的，要么就是结论不成立的，切记！ 切记！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 ” 。另外，加斐林试剂鉴定还原 性糖时，加入时，不能说没有颜色变化，因为斐林试剂是兰色的。 等等 用亚甲基蓝做菌量检测时，不能把 “ 褪色 ” 说成 “ 无色 ” 。 验证性实验和探索性实验的比较 、看有无对照实验，如果有看对照设 计是否合理。 、看实验是否遵循了单一变量原则。 、看实验步骤的顺序是否合理，步骤 是否完整。 、看实验仪器、药剂的使用的是否合 理。药剂的配备、使用及用量的大小。 、 实验结果的验证是否合理。 实验评价题应对策略 探究性生物学实验的几类题型分析 高考生物探究实验的基本题型大致有 5种：分析 结论、设 计 预测、问题 假设、评价 修正和模仿 创新。这 5种基本题型的命题立意，遵循科学探究思想，重视考查同学们 参与科学探究活动的能力，充分贯彻高中生物学新课程改革的精 神，有助于推动新一轮课程改革和高考命题改革的进程。近年来 主要以分析 结论、设计 预测的题型为主，有的考题每个 题目又包含 1 2种组题类型，其中以实验设计或分析结论为主干， 而问题 假设、评价 修正等其他编制试题的形式则较少。 分析 结论型 该题型的特点是试题给出实验的目的、方法和过程，侧重于 考查同学们对实验过程的观察与理解、对实验现象的解释和分析 以及对实验结论的归纳与总结能力。 设计 预测型 该题型的特点是试题列出生物科学的结论、事实，要求考生 选用适当的实验材料，依据科学的实验原则，设计合理的实验步 骤，验证生物科学的结论、事实，对实验可能的结果作出预测， 并对预测的结果进行解释和分析，推理出实验的结论，侧重于对 考生推理能力的考查。 问题 假设型 该题型的特点是试题陈述生产和生活中的一些生物学问题，要 求考生提出合理的假设，选用恰当的方法验证或解释提出的假设， 并根据提出的假设作出合理的预测。此类题型重在考查同学们提出 问题、解决问题的探究能力，是近年来实验考查的主力题型。从命 题技术上看，这类题型是开放性的好题，但由于受到高考阅卷的限 制，目前此类试题只能以选择或填空的形式出现，因而选材受到极 大的影响。 评价 修正型 该题型的特点是试题给出实验的目的，列出一些实验设计的基 本思路，考生通过对试题给出的实验思路进行分析，评价能否达到 实验的目的，考查了同学们的科学思维的能力和判断推理能力； 同时要求考生结合自己的评价，对错误的实验设计加以修正，提出 恰当合理的实验思路，是一类，较为简单的题型。 模仿 创新型 该题型的特点是试题先进行原型示范和具体指导，考生从考试 的过程中获得能力的提升，考查考生尝试、模仿已有实验的操作， 作进一步创新设计，这类题型增强了实验技能性目标的考查，体现 终生学习的理念。基于课文实验的创新为备考的重点。 、下面是一组探究生物体主要有机物存在与否的鉴别、鉴定 实验，按表中 - 数字顺序，下列各选项 - 表示正确的是 待检物质 试剂颜色 反应 蛋白质 双缩脲 脂肪 红色 斐林试剂 砖红色 DNA 蓝色 选项 : 葡萄糖 蔗糖 淀粉 苏丹 苏丹 IV 紫色 蓝色 砖红色 二苯胺试剂 碘液 A. B. C. D. 2.下列关于实验原理和技术操作的叙述中正确的是（ ） A “ 观察植物细胞有丝分裂 ” 实验中，可以不必保持细胞的活体状态 B使用显微镜时，当由低倍物镜换成高倍物镜时，视野变暗，此时应 调节反光镜和通光孔使视野变亮 C在 “ DNA粗提取和鉴定 ” 实验中，将所得到的 DNA粘稠物加入到 0.14mol/L的 NaCl溶液中，过滤，此时应取滤液继续提纯 DNA D鉴定可溶性还原糖所用的斐林试剂可以用于蛋白质的鉴定，只是使 用的方法不同 3观察藓类叶片细胞叶绿体的形态与分布、观察黑藻叶片细胞的细胞 质流动、植物根尖细胞的有丝分裂和花生子叶中脂肪的鉴定四个实验的 共同点是 A.实验全过程都要使实验对象保持生活状态 B.都必须使用高倍显微镜观察 C.适当提高温度将使实验结果更加明显 D.都需对材料进行染色 4完成下列实验所用的实验技术手段，依次是（ ） 观察 SO2对植物的影响 验证光合作用产生的氧来自水 叶绿体中色素的分离 无籽番茄的培育 A溢水法；余烬复燃法；纸层析法；秋水仙素处理 B注水法；同位素示踪法；纸层析法；生长激素处理 C溢水法和注水法；余烬复燃法；过滤法；生长素处理 D溢水法和注水法；同位素示踪法；纸层析法； 2， 4 D处理 5.若要做叶绿体中色素的提取和分离 、 DNA的粗提取和鉴定 、 植物 细胞质壁分离和复原以及观察植物的向性运动的实验 ， 所选用的材料 依次是 A. B. C. D. 、为了探究动物体内甲状腺激素分泌的调节机理，某同学设 计了如下实验： 知识准备：碘是合成甲状腺激素的原料。甲状腺是合成、贮存、 分泌甲状腺激素的器官。 材料用具：略 方法步骤： 第一步：取健康雄兔 15只，将注射部位消毒后，分别给每只兔注 射适量的放射性碘溶液。 第二步；每隔一定时间用放射性测量仪分别测定每只兔子甲状腺 中碘的放射量，记录并计算平均值。 第三步： 3天后，将 15只实验兔随机均分为 A、 B、 C三组。 第四步：向 A组注射一定量的无放射性的甲状腺激素溶液，向 B组 注射等量的无放射性的促甲状腺激素溶液，向 C组注射等量的生理 盐水。 第五步：每隔一定时间，分别测定三组兔子甲状腺中碘的放射量， 记录并计算平均值。回答下列问题： (1)指出上述实验方法第一步中的两处不妥当之处： (2)实验中选用三组而不用三只兔子的好处是 应取生长状况一致健康的雄兔；向每只兔子注射的放射性溶液应该等量 避免个体差异、偶然因素，通过求平均值提高实验准确性 （ 3）若分别用 A、 B、 C三条曲线代表 A、 B、 C三组兔子的甲状 腺中碘的放射量，则预计 A、 B、 C三组兔子的甲状腺中碘的 放射量应如下图中的 。 乙 (4)若将 C组其中一只兔子的甲状腺切除，并从第三周开始 每天注射适量的甲状腺激素，则该兔子血液中甲状腺激素含量 的变化如下图 (A)所示。请在下图 (B)中用虚线画出 1 5周内促 甲状腺激素在血液中含量的变化曲线。 (5)若给 C组的另一只兔子注射一定量的甲状腺激素抑制剂， 抑制甲状腺和甲状腺激素的分别是 和 。 增加 增加
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