2013年生物实验设计专题

1、 生物实验设计专题生物实验设计专题 实验设计题实验设计题要求同学要求同学们依据一定的实验目的，设们依据一定的实验目的，设计实验过程，预测实验结果计实验过程，预测实验结果的试题。的试题。这类高考题的出现这类高考题的出现有利于培养同学们的科学素有利于培养同学们的科学素质和创新精神。质和创新精神。科学研究方法：科学研究方法：现象现象提出问题提出问题假设假设实验实验结论结论1.1.实验的目的要求实验的目的要求一、实验设计元素一、实验设计元素6.6.实验结论实验结论5.5.实验结果（实验现象和数据）实验结果（实验现象和数据）4.4.实验步骤实验步骤3.3.实验思路实验思路2.2.实验原理实验原理二、实验

2、设计的步骤二、实验设计的步骤1 1、观察、观察-发现问题发现问题2 2、提出问题、提出问题-提出实验要求提出实验要求3 3、假说（可有多个）、假说（可有多个）-确立实验原理确立实验原理4 4、实验（引出实验设计原则）、实验（引出实验设计原则）- - -设计实验的思路和步骤设计实验的思路和步骤5 5、结论（数据处理）以表格形式出现，并、结论（数据处理）以表格形式出现，并对结果预测一般为三个方面：对结果预测一般为三个方面：（1 1）正相关）正相关 （2 2）负相关）负相关 （3 3）无关）无关-记录实验现象和数据；记录实验现象和数据； 分析得出实验结论分析得出实验结论 实验设计题的应对方法：实验设

3、计题的应对方法：1 .1 .认真读题审题，搞清是验证性实验认真读题审题，搞清是验证性实验还是探究性实验。还是探究性实验。（1 1）验证性实验和探究性实验的区别）验证性实验和探究性实验的区别与做法：与做法：验证性实验：验证性实验： 需要你验证的问题已经是定论（即需要你验证的问题已经是定论（即结论已知）。只是让你设计实验验证已知结论已知）。只是让你设计实验验证已知的结论。的结论。预期结果预期结果: : 注意注意: :此类题的关键是如何此类题的关键是如何设计实验得设计实验得出支持已知结论（能证明结论）出支持已知结论（能证明结论）的实验的实验结果。结果。得出结论：得出结论： 结果是唯一的，而且结果一定

4、支持结果是唯一的，而且结果一定支持已知已知结论。结论。就是试题中给出的那个让你验证的问题。就是试题中给出的那个让你验证的问题。探究性实验：探究性实验： 需要你探究的问题还没形成定论（即结论需要你探究的问题还没形成定论（即结论未知）。这种题是先提出假设，再设计实验未知）。这种题是先提出假设，再设计实验验证假设是否成立验证假设是否成立, ,然后得出结论然后得出结论。 探究性实验的过程：探究性实验的过程：提出提出假设假设设计实验设计实验验证假设验证假设得出得出结论结论观察观察事物事物观察事物时可能会出现某些现象或发现某些问题观察事物时可能会出现某些现象或发现某些问题根据经验或所学知识推测现象或问题的

5、原因根据经验或所学知识推测现象或问题的原因 如试题要求写出假设，那么，试题中需要你探如试题要求写出假设，那么，试题中需要你探究的问题的疑问句改为陈述句就是假设。究的问题的疑问句改为陈述句就是假设。设计的每一环节和验证性实验一样（把假设先当设计的每一环节和验证性实验一样（把假设先当成结论进行验证）成结论进行验证）结论是根据实验结果得出的。结论是根据实验结果得出的。 实验的结果有可能支持假设，也有可能不支持假实验的结果有可能支持假设，也有可能不支持假设。设。支持假设的结果：通过反复实验，结果都能支持假支持假设的结果：通过反复实验，结果都能支持假设，假设成立，假设就成为结论。设，假设成立，假设就成为

6、结论。不支持假设的结果：通过反复实验，结果都不支持不支持假设的结果：通过反复实验，结果都不支持假设，假设不成立。此实验只能得出假设不成立的假设，假设不成立。此实验只能得出假设不成立的结论。有时需进一步研究才有可能得出具体结论。结论。有时需进一步研究才有可能得出具体结论。预期结果：预期结果： 结果需要讨论结果需要讨论（即结果可能有多（即结果可能有多种）。支持假设的结果和不支持种）。支持假设的结果和不支持假设的结果假设的结果 都应给出。都应给出。得出结论：得出结论： 支持假设和不支持假设的结果支持假设和不支持假设的结果的相应结论都应给出。的相应结论都应给出。实验步骤实验步骤: : 等量等量. .单

7、一单一1 1、取材分组。要注明所选的实验材料在、取材分组。要注明所选的实验材料在种类、大小、种类、大小、 生理状态基本一致，随机生理状态基本一致，随机分成分成等量等量的两组（或若干组）的两组（或若干组）2 2、处理方法、处理方法 简要说明实验组与对照简要说明实验组与对照组的不同处理，而其他条件完全相同。组的不同处理，而其他条件完全相同。（关键字（关键字: :等量、等条件等量、等条件）3 3、观察现象并记录、观察现象并记录 不但要记录与预不但要记录与预期一致的现象，还要记录与预期不一致期一致的现象，还要记录与预期不一致的现象。的现象。注意变量的不同要求注意变量的不同要求自变量（操作变量）自变量（

8、操作变量）因变量（反应变量）因变量（反应变量）无关变量（干扰变量）无关变量（干扰变量）可操作性可操作性可测性可测性可控性可控性确定变量确定变量自变量自变量：也称实验变量，是指实验中实验者能操：也称实验变量，是指实验中实验者能操纵的给定的因素和条件。纵的给定的因素和条件。 给不同处理的实验器具或材料是否进行了编号。给不同处理的实验器具或材料是否进行了编号。是否说明了对照组和实验组是否说明了对照组和实验组。是否做到了单一变量是否做到了单一变量。因变量因变量：也称反应变量，指实验中由于实验变：也称反应变量，指实验中由于实验变量引起的变化和结果。量引起的变化和结果。有的因变量是无法直接观察有的因变量是

9、无法直接观察到的，要把它转化成为能通过肉眼或仪器观察到的现到的，要把它转化成为能通过肉眼或仪器观察到的现实现象。实现象。 因变量是否用可测量的指标来反映。因变量是否用可测量的指标来反映。对一些生理实验是否有前测与后测。对一些生理实验是否有前测与后测。有没有对实验数据进行处理或处理是否科学有没有对实验数据进行处理或处理是否科学确定变量确定变量控制变量：也称无关变量，指实验中除实控制变量：也称无关变量，指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。或条件。 选材是否等量且一致。选材是否等量且一致。 样本数是否足够。样本数是否足够。 是否进行了重复实验。

10、是否进行了重复实验。 要求培养的实验，培养条件是否适宜要求培养的实验，培养条件是否适宜且相同。且相同。三、实验设计的原则三、实验设计的原则 对照性原则对照性原则 在实验设计中，通常设置对照组，通过干在实验设计中，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，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。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，除了实验设计中可采用的对照方法很多，除了有自身对照、条件对照、相互对照之外，通有自身对照、条件对照、相互对照之外，通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任常采用空白对照的原则：

11、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。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，只是不加实验对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。组的处理因素。实验对照实验对照1.1.空白对照空白对照2.2.条件对照条件对照4.4.自身对照自身对照3.3.相互对照相互对照例：鸡肝研磨液与氯化铁（条件）例：鸡肝研磨液与氯化铁（条件）例：不同例：不同PHPH值对酶活性的影响值对酶活性的影响例：质壁分离与复原例：质壁分离与复原例：酶的催化作用；光对光合例：酶的催化作用；光对光合作用的影响作

12、用的影响空白对照：不给对照组任何处理因素空白对照：不给对照组任何处理因素实验组实验组对照组对照组甲状腺制甲状腺制 剂饲喂剂饲喂（自身对照自身对照）对照组和实验组都在同一研究对象上进行对照组和实验组都在同一研究对象上进行质壁分离质壁分离 和和复原实验复原实验（相互对照）（相互对照）不单设对照组，而是几个实验组相互对照不单设对照组，而是几个实验组相互对照不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究（条件对照条件对照） 给对照组部分实验因素，保证除了要给对照组部分实验因素，保证除了要 研究的变量不同外其他条件完全相同研究的变量不同外其他条件完全相同燕燕麦麦实实验验法法1.

13、1.为了为了验证验证甲状腺激素具有促进甲状腺激素具有促进新陈代谢新陈代谢的生理作用，的生理作用，请你根据给出的实验材料和用具，完善实验步骤，并请你根据给出的实验材料和用具，完善实验步骤，并预测预测实验结果。实验结果。材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠若材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠若干只，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测干只，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置等。定装置等。方法与步骤：方法与步骤：A.A.将实验鼠随机分为数量相等的甲、乙两组，并分别用将实验鼠随机分为数量相等的甲、乙两组，并分别用给出的仪器，测定并记录给出的仪器，测定并记录 耗氧量耗氧

14、量 。B.B.每天用灌胃器给予甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给予每天用灌胃器给予甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌喂乙组鼠灌喂等量的蒸馏水等量的蒸馏水 ，饲养一定时间。，饲养一定时间。C.C.测定与记录。测定与记录。结果预测：结果预测：A A步骤的测定结果是：步骤的测定结果是：甲、乙组耗氧量相甲、乙组耗氧量相近近 。C C步骤的测定结果是：步骤的测定结果是：甲组耗氧量大于乙组甲组耗氧量大于乙组 。 2. 帕金森氏症的主要症状表现为帕金森氏症的主要症状表现为运动时运动时不自主地震颤不自主地震颤，患者十分痛苦。瑞典科，患者十分痛苦。瑞典科学家卡尔松的研究表明，神经末梢中的学家卡尔松的研究表明，神经

15、末梢中的“多巴胺多巴胺”缺乏是帕金森氏症的病因缺乏是帕金森氏症的病因，并找到了并找到了“多巴多巴”作为缓解该病的有效作为缓解该病的有效药物，卡尔松因此而获得了药物，卡尔松因此而获得了20002000年诺年诺贝尔生理学医学奖。现在已知贝尔生理学医学奖。现在已知 “ “多巴多巴”可以在人体内转化成可以在人体内转化成“多巴胺多巴胺”；而一；而一种名为种名为“利血平利血平”的药物可耗竭神经末的药物可耗竭神经末梢中的多巴胺梢中的多巴胺。为了验证。为了验证“多巴胺缺乏多巴胺缺乏是引起运动震颤的原因是引起运动震颤的原因”，请你依据所，请你依据所给的材料和用品来补充和完善实验设计给的材料和用品来补充和完善实验

16、设计的方法步骤，并预测实验结果。的方法步骤，并预测实验结果。（一）主要实验材料和用品：小鼠、生理（一）主要实验材料和用品：小鼠、生理盐水、用生理盐水配制的一定浓度的利盐水、用生理盐水配制的一定浓度的利血平溶液、用生理盐水配制的一定浓度血平溶液、用生理盐水配制的一定浓度的多巴溶液等。的多巴溶液等。（二）实验步骤：（二）实验步骤：（1 1）把生长发育状况相同的健康小鼠分）把生长发育状况相同的健康小鼠分为数量相等的为数量相等的A A、B B两组。两组。（2 2）A A组注射一定浓度的利血平溶液，组注射一定浓度的利血平溶液，B B组注射等量的生理盐水。随后在相同的组注射等量的生理盐水。随后在相同的条件

17、下饲养，观察并记录小鼠的运动状条件下饲养，观察并记录小鼠的运动状况。况。（3 3）继续实验：）继续实验：A A组组 ，B B组组 。继续饲养，。继续饲养，观察并记录小鼠的运动状况。观察并记录小鼠的运动状况。（三）预测实验结果：（三）预测实验结果：A A组鼠：组鼠： 。B B组鼠：组鼠： 。注射一定浓度的多巴溶液注射一定浓度的多巴溶液 注射等量的生理盐水注射等量的生理盐水 注射利血平后出现运动震颤，注射利血平后出现运动震颤，注射多巴后运动恢复正常注射多巴后运动恢复正常 。 实验过程中始终运动正常实验过程中始终运动正常 3.3.现用体重等方面大体相同的三组兔子进行实验。将含现用体重等方面大体相同的

18、三组兔子进行实验。将含有放射性碘的注射液注射到有放射性碘的注射液注射到A A、B B、C C三组兔子的体三组兔子的体内，然后，定时测定兔子甲状腺的放射量。内，然后，定时测定兔子甲状腺的放射量。4d4d后，后，进行第二次注射，向进行第二次注射，向A A组兔子注射组兔子注射无放射性的甲状腺激素，无放射性的甲状腺激素，向向B B组兔子注射无放射组兔子注射无放射性的促甲状腺激素，性的促甲状腺激素，向向C C组兔子注射生理盐水，组兔子注射生理盐水，实验结果如图所示。对实验结果如图所示。对于第二次注射后，三组于第二次注射后，三组兔子甲状腺的放射量速兔子甲状腺的放射量速率下降不同的原因下列说法不正确的是率下

19、降不同的原因下列说法不正确的是 A AA A组兔子由于注射了无放射性的甲状腺激组兔子由于注射了无放射性的甲状腺激素，抑制了甲状腺激素的分泌，所以甲状腺素，抑制了甲状腺激素的分泌，所以甲状腺放射量下降速率最慢放射量下降速率最慢B BA A组兔子由于注射了无放射性的甲状腺激组兔子由于注射了无放射性的甲状腺激素，促进了甲状腺激素的分泌，所以甲状腺素，促进了甲状腺激素的分泌，所以甲状腺放射量下降速率最快放射量下降速率最快C CB B组兔子由于注射了促甲状腺激素，促进组兔子由于注射了促甲状腺激素，促进了甲状腺激素的合成与分泌，所以甲状腺放了甲状腺激素的合成与分泌，所以甲状腺放射量下降速率最快射量下降速率

20、最快DDC C组兔子由于注射的是生理盐水，所以下组兔子由于注射的是生理盐水，所以下降速率不变降速率不变B4.4.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，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，验证钙离子验证钙离子在血液凝固中的作用，在血液凝固中的作用，并回答问题。并回答问题。一、实验

21、材料和用具：（一、实验材料和用具：（1 1）家兔（）家兔（2 2）生理盐水）生理盐水 （3 3）酒精棉（）酒精棉（4 4）适宜浓度的）适宜浓度的草酸钾溶液草酸钾溶液 （5 5）适宜浓度的氯化钙溶液（）适宜浓度的氯化钙溶液（6 6）试管、注射器（针管、针头）试管、注射器（针管、针头）二、实验步骤和实验结果：二、实验步骤和实验结果： 第一步：在第一步：在A A、B B试管中分别加入等量的试管中分别加入等量的 草酸钾溶液和生理盐水（见右图）草酸钾溶液和生理盐水（见右图） 第二步：第二步：用酒精棉消毒，用注射器取家兔血；用酒精棉消毒，用注射器取家兔血；第三步：第三步：立即将等量的新鲜血分别加入到立即将

22、等量的新鲜血分别加入到A A、B B两试管中两试管中 经过一段时间后；经过一段时间后；结果结果：A A管不凝固，管不凝固，B B管凝固管凝固第四步：第四步：将等量的将等量的CaClCaCl2 2溶液分别加入到溶液分别加入到A A、B B两试管中两试管中；结果：结果：A A管凝固，管凝固，B B管仍凝固管仍凝固问题：设置问题：设置B B管的目的是管的目的是与与A管对照管对照小结：对照实验设计的原则小结：对照实验设计的原则：等量的原则，单一变量原则、二次对照等量的原则，单一变量原则、二次对照 A B A B 草酸钾草酸钾 生理生理溶液溶液 盐水盐水5.5.一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在

23、海拔一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10m10m、500m500m和和1000m1000m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随海拔的增高而显著变矮。为检验环境和遗著差异，但不同海拔的野菊株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。传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。（1 1）实验处理：春天，将海拔）实验处理：春天，将海拔500m500m和和1000m1000m处的野菊幼芽同时移栽于处的野菊幼芽同时移栽于10m10m处。处。（2 2

24、）实验对照：生长于）实验对照：生长于_m_m处的野菊。处的野菊。 （3 3）收集数据：第二年秋天）收集数据：第二年秋天_。 （4 4）预测支持下列假设的实验结果：）预测支持下列假设的实验结果： 假设一假设一 野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：移栽至野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：移栽至10m10m处的野菊株高处的野菊株高_。 假设二假设二 野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：移栽至野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：移栽至10m10m处的野菊株高处的野菊株高_。 假设三假设三 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：移野菊株高的变化受

25、遗传和环境因素的共同影响，实验结果是：移栽至栽至10m10m处的野菊株高处的野菊株高_。10m10m、500m500m、1000m1000m测量株高测量株高 记录数据记录数据与与10m10m处野菊株高无显著差异处野菊株高无显著差异; ;与原海拔处（与原海拔处（500m500m、1000m1000m）野菊株高无显著差异）野菊株高无显著差异比比10m10m处矮，比原海拔处高处矮，比原海拔处高表现型表现型= =基因型基因型+ +环境环境6.6.成熟叶中含有较多的脱落酸而不含细胞分成熟叶中含有较多的脱落酸而不含细胞分裂素。科学家通过进一步分析研究可知：裂素。科学家通过进一步分析研究可知：脱落酸能抑制核

26、酸、蛋白质的合成，促使脱落酸能抑制核酸、蛋白质的合成，促使叶片衰老。而细胞分裂素则抑制叶绿素、叶片衰老。而细胞分裂素则抑制叶绿素、核酸和蛋白质的降解，抑制叶片衰老。所核酸和蛋白质的降解，抑制叶片衰老。所以在生产中可利用细胞分裂素作保鲜剂。以在生产中可利用细胞分裂素作保鲜剂。请你设计一个实验证明细胞分裂素有延缓叶请你设计一个实验证明细胞分裂素有延缓叶片衰老的作用。片衰老的作用。实验原理：叶绿素逐渐丧失而失去绿色是实验原理：叶绿素逐渐丧失而失去绿色是叶片衰老最明显的特点，离体叶片很快就叶片衰老最明显的特点，离体叶片很快就会出现衰老的特点，因此，可通过会出现衰老的特点，因此，可通过_ _来证明。来证

27、明。用细胞分裂素处理离体叶片，用细胞分裂素处理离体叶片，记录叶片失绿变黄所需的时间记录叶片失绿变黄所需的时间实验步骤：实验步骤：第一步：选取第一步：选取_ _ _ _叶片随机分成两组，分别标记为甲组、叶片随机分成两组，分别标记为甲组、乙组。乙组。第二第二步：步： 。第三步：第三步：_。同种植物、同样大小和发育状况相同的同种植物、同样大小和发育状况相同的 在甲组叶片上涂一定浓度的细胞分裂素，在甲组叶片上涂一定浓度的细胞分裂素，在乙组叶片的相同位置涂等量的蒸馏水在乙组叶片的相同位置涂等量的蒸馏水 记录甲、乙两组叶片失绿变黄所需的时间记录甲、乙两组叶片失绿变黄所需的时间实验结果预测：实验结果预测：_ 。实验结实验结论：论： 。甲组叶片失绿变黄所需的时间比乙组长甲组叶片失绿变黄所需的时间比乙组长 细胞分裂素有延缓叶片衰老的作用细胞分裂素有延缓叶片衰老的作用 7.7.凋亡抑制蛋白与肿瘤的发生、发展有关，科学家利用凋亡抑制蛋白与肿瘤的发生、发展有关，科学家利用先天无胸腺的裸鼠，探究凋亡抑制蛋白基因的反义脱先天无胸腺的裸鼠，探究凋亡抑制蛋白基因的反义脱氧核苷酸链对肠癌肿瘤的抑制作用。请分析回答下列氧核苷酸链对肠癌肿瘤的抑制作用。请分析回答下列问题：问题：（1 1）人工合成部分序列为）人工合成部分序列为5GGCAACACCCAT3