生物高考实验设计专题

2008年生物高考实验设计专题实验与探究能力培养目的与方法1.新课标和考纲是我们备考坚定不移的方向标普通高中生物课程标准(实验)明确指出，学生通过高中生物新课程的学习发展科学探究能力，应该初步学会：⑴客观地观察和描述生物现象；通通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；⑶分析问题，阐明与研究该问题相关的知识；⑷确认变量；⑸作出假设和预期；⑹设计可行的实验方案；⑺实施实验方案，收集证据；⑻利用数学方法处理、解释数据；⑼根据证据作出合理判断；(10)用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点；(11)听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护及作必要的反思和修改。而考查评价学生的实验和探究能力可从多个侧面展开：.提出问题和作出假设一一(1)确定一个可以通过探究活动回答的问题；(2)说出与问题有关的背景知识；(3)作出一种可检验的假设。.制定实验计划一一(1)明确实验目的；(2)陈述自变量和因变量的关系；(3)描述观察或测量变量的方法；(4)列出重要的步骤和材料器具。.实施实验计划——(1)执行实验计划中规定的步骤；(2)记录实验现象和数据；(3)重复收集实验数据；(4)处理实验数据。.阐述和交流实验结果与结论一一(1)根据实验现象和数据得出结论；(2)应用有关的科学知识解释结论；(3)说出假设是否得到支持；(4)完成实验报告；(5)对探究过程进行反思和评价。考试大纲对实验与探究能力考查的具体目标与要求是：(1)能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。(2)具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。(3)具备对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。(4)能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。2,掌握某础知识和学会某本技能是颠扑不破的直理07考纲中有19个实验和探究活动，考试大纲对的考查目标与要求之一就是：能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验(已经印发在2张半纸)，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。基于此，教师在实验的复习教学中一定要设法使学生熟悉各实验的目的要求、材料用具及方法步骤，重视实验过程中现象的观察，掌握实验的原理及运用，懂得分析实验现象、实验程序、实验结果，学会设置对照实验，明确设计实验的基本原则一一科学性原则、控制实验变量的原则、随机性原则、重复性原则、简约性原则和可行性原则，学会实验设计的基本程序一一确定实验目的(课题)一 提出假设一制订实验方案一预期结果，掌握实验设计的基本技巧一一清楚实验的起始状态、明白实验的目标状态、分析实验设计的障碍、合理安排步骤的书写顺序、尽量用规范的专业术语叙述、语言表达要形象和直观、尽量用简图(表)或曲线或流程图(线)来表示实验的步骤和结果以及分组要编号等等。.将创新思维的培养融会于日常复习备考活动中在必修1的教师教学用书中，北京师范大学何克抗教授提出创造性思维结构的六要素：发散思维、形象思维、直觉思维、逻辑思维、辩证思维和横纵思维。还指出： （1）具有寻的（指向）作用的是发散思维——“一个指向”； （2）具有明察事物的对立统一和进行联系、比较、整合作用的分另是辩证思维和横纵思维——“两条策略”；（ 3）形象思维、直觉思维和逻辑思维——“创造性思维的主体”。回到我们的教学中，想一想，这六要素是否都在我们的视野之中？是否在教学中处理好“指向”、“主体”和“策略”的相互关系？让我们还是以必修 1为例来说明：（1）在几个重大科学发现，如“细胞学说的建立”、“对生物膜结构的探索历程”、“关于酶本质的探索”、“光合作用的探究历程”，它们每前进一步，都要冲破固有的思想、观念、理论的束缚，每一步的前进都是发散思维的胜利。（ 2）层层递进地认识“细胞的多样性和统一性”，需要的是辩证思维、横纵思维；“细胞器——系统内的分工合作”充满了辩证的思维；“细胞膜——系统的边界”一开始就推论其功能，似在为难学生，实际是训练直觉思维——整体把握、快速判断；而到了“物质跨膜运输的实例”、“生物膜的流动镶嵌模型”、“物质跨膜运输的方式”，则凸显形象思维、直觉思维和逻辑思维的创造，f思维主体和过程。（ 3）第5章《细胞的能量供应和利用》，是严密的逻辑思维。从“降低化学反应活化能的酶”到“细胞的能量‘通货’—— ATP',接着“ATP的主要来源——细胞呼吸”，再到“能量之源——光与光合作用”的安排，既符合认识的过程，更训练逻辑思维的能力。（ 4）从“细胞不能无限长大”到“细胞通过分裂进行增殖”；从细胞分化实现专一性到细胞的全能性，从脱分化到再分化；从细胞衰老到个体寿命的有限性；从细胞凋亡的不可避免到凋亡对正常生长发育、维持稳态的必要性等，充满了辩证的思维。上述例子，只是举其大者，实际上任何一节内容的学习，任何一个问题的解决，都有训练创造性思维的不同价值，或是不同要素，或是深度不一。全赖我们在复习教学中用心处理。.领悟和运用科学方法对发展学生科学探究能力至关重要例如在必修2的“孟德尔遗传实验的科学方法”复习中就有助于学生“领悟假说演绎、建立模型等科学方法及其在科学研究中的应用（考查探究能力的具体要求之一）"。这也是该模块在培养学生于科学探究活动中学习、掌握和应用科学方法的侧重点。就思维过程的方法论而言，归纳和演绎都是重要的科学方法，前者是从特殊事实中概括出一般原理的推理形式和思维方法，后者是从一般到特殊，根据一类事物都有的一般属性、关系、本质来推断该类中的个别事物所具有的属性、关系和本质的推理形式和思维方法。二者是互为补充、相辅相成的。从近代科学到现代科学，以观察（实验）一归纳为主的方法逐渐让位给以假说一演绎为主的方法。这是因为现代科学从总体上来说，已经不是处在经验材料的收集阶段，而是处于高度的理论概括和演绎的阶段。由于数学、计算机科学等工具学科的发展，人们能够凭借这些工具提出假说，然后演绎出理论体系或具体推论，再通过观察和实验来检验。当然，在应用假说一演绎法时，仍需要以经验归纳法作补充，以一定的实验事实为根据。在《遗传因子的发现》和《基因和染色体的关系》两章中就分别体现了假说一演绎法和类比推理法的内容。此外模型方法也是现代生物科学研究的重要方法，复习必修 1《分子与细胞》时我们应该侧重物理模型和概念模型的构建，如真核细胞三维结构模型和细胞膜的流动镶嵌模型；复习必修2《遗传与进化》时我们应该侧重物理模型和数学模型的构建，如DNA分子的双螺旋结构模型、减数分裂中染色体数目和行为变化的模型和种群基因频率变化的数学模型；复习必修 3《稳态与环境》时我们则是在必修 1、2模型构建训练的基础上进一步强化练习以上各类模型的构建。通过针对性的复习可令学生在逻辑推理（如归纳、演绎、类比）能力、数学方法的运用能力、实验材料的选择及实验数据的处理能力等方面得到一个相对全面的提高。.务求重视生物科学史的复习教学重视科学本质，重视理解科学研究过程，重视学习科学研究方法是新课标理念重要思想内容之一。在生物科学史中，不仅记载着生物科学知识的形成的过程，而且蕴涵着科学家的创造性思维方式和灵活多样的科学方法，体现着科学家尊重事实，服从真理和实事求是的科学态度。因此，在备考中必须注重科学史的复习，要充分挖掘教材内在因素，从学生的认知水平出发，适当选取或处理相关史料，实施有效复习策略，让学生领会科学家是怎样发现问题、分析问题、解决问题和提出新问题的，使学生在科学态度和科学方法乃至创造性思维方面多些感悟。比如， 植物生长素的发现史”、“DNA是遗传物质的发现史”等内容，都蕴涵培养学生科学素养的素材。例如在 肺炎双球菌的转化实验中”，教师可以让学生仔细阅读观察课本上的四组实验： （1）把无毒性的R型活细菌注射入小鼠体内； （2）把有毒性S型活细菌注射入小鼠体内；（3）把加热杀死的S型活细菌注射入小鼠体内；（4）把无毒性R型活菌与加热杀死的S型细菌混合后分别注射入小鼠体内，引导学生形成自己的推想，再将推想与格林菲斯的推想相比较。又如达尔文怀疑“特创论”和“用进废退”学说而创立了达尔文进化论的科学史，易于激发了学生的好奇心，培养了学生敢于怀疑和独立思考的科学品质。还有上面提到的孟德尔豌豆杂交实验，让学生体会假说一演绎法的研究思路和数学方法的应用，以及萨顿的假说，让学生体会类比推理的方法，等等，这样的复习教学，可以大大激发学生的创造热情和探究精神，既培养了学生科学思维的习惯，又利于学生掌握科学研究的方法。.主动创设学生自主探讨情境如果所有的问题拓展都有教师来完成，学生本身没有强烈的问题意识的话，学生的自主学习就难以顺利展开。所以，创设一个自主的探讨环境，才能真正锻炼或者说更高层次地进行思维。教师毕竟只是一个引导者，学生才是真正的主体。在教师创设学生自主探讨环境时，一定要有耐心，不要因为课堂时间的关系而不屑等待，有效地延长这种等待时间，有利于学生创新思维更好地进行，这种影响是深远的。在复习教学中，就某个生物学原理教师只需提出一个或几个关键问题，学生可由此问题或在解答此问题过程中自己提出另一些疑问，然后再进行思考。所以，问题拓展应由师生共同来完成，教师的参与不可过多、过频繁。如在“生长素的发现”知识点复习中，有教师一口气提出了以下问题：向光弯曲与什么有关？是胚芽鞘尖端还是以下一段？如是尖端，又与什么有关？看似非常循序渐进的问题，但这样使学生头晕目眩！还没听清上一题是什么或还没思考过，下一问题又接上了。更有趣的是，下一问题有些竟然是上题答案。这样的复习提问不仅没有实效，而且不能激起学生的思维过程。如果换种方法，帮助学生创设一个自主探

讨环境可能结果就完全不一样了。要创设自主学习环境，还必须要让学生说出自己想法，所以得尊重学生的直觉思维，并及时适当进行引导。当教师提出一些问题时，有些学生脱口而出一个答案，如果不太准确那我们该如何处理？对于这种脱口而出的想法，我们应给予非常的重视，因为这是直觉思维的结果。学生只有在对知识的熟练掌握的程度上，才能对问题进行大胆的猜想。所以，不论其错对都要有所评价，且以正面评价为主，这样才能增加他的自信心和勇气。如果对学生进行责难或讥讽,就会大大挫伤他的积极性和自尊心，久而久之，就会使学生失去运用直觉思维的动力，使他宁愿按照教师或教材的程式对问题作出一般性的回答，不愿讲出自己别出心裁的想法。充分尊重学生，把学生当作是解决问题的合作者，才会有学生创造性思维的出现。.充分利用好教科书上设置的各种功能多样的栏目和科学探究活动例如有些问题，教材不是直接给出答案，而是让学生通过“资料分析”、“思考与讨论”、“探究”等活动寻求答案；有些问题，教材并未叙述得面面俱到，而是提出要求，让学生自己搜集信息；有时教材只提供背景资料和提示,引导学生自主设计探究方案，并通过讨论题来引导学生总结和反思；教材亦会介绍生物科学上尚未解决的疑难问题或存在的争议，以此体现科学体系的开放性；甚至有些练习题的答案不惟一等等，这些都有利于教师引导学生提出问题、分析问题、通过各种途径寻求答案，有利于教师在解决问题的思路和科学方法上加强对学生的点拨和引导，有利于学生适应高考试题的开放性和延伸性。附件1“各模块科学探究活动的类型、特点和能力目标”探究活动类型特点能力目标侧重点实验说明材料用具、方法步骤等培养操作技能和观察能力「探究学生自行制订探究方案，学生自主探究的空间大全面提高科学探究能力模型建构提供一定的指导，由学生动手动脑建构模型领悟和运用建构模型的方法资料分析提供让学生分析的资料培养信息处理能力资料搜集和分析让学生搜集资料培养信息搜集和处理能力思考与讨论提出要讨论的问题培养思维能力技能训练就科学探究的某一环节创设情境，提出问题训练过程技能调查提出要求和提示，让学生到自然界或社会中进行调查培养调查能力附件2"各模块设置的各种栏目及其功能”栏目名称栏目功能本节聚焦 「提出本节要探讨的问题，明确学习目标旁栏思考题深入理解正文主栏内容，活跃思维，培养求异思维和发散思维相关信息正文主栏内容的补充和延伸，一般不要求记忆知识链接不同章节前后呼应，形成概念间的逻辑联系学科交叉体现生物学与其他学科的交叉渗透，利于知识综合，形成知识网络想像空间体现知识迁移，培养想像能力批判性思维一培养独立思考的精神和批判性思维能力技能训练训练科学探究技能，相当于作业*守川象试摘1新亡米浴加口件物时官一a情nt£■41晌军定斐林M就•班13刊.障红色,情增岛的.用抑*由黑KLilft的“证一」况等!＜试MX.硼*牛帚，浦曲用犷喟二4，岳色•考纲考查的教材实验：一、物质提取、鉴定类：(1)生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定( 2)DNA的粗提取与鉴定(3)叶绿体中色素的提取和分离□鉴别类实验(1)在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别，针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂。归类如右：(2)鉴别类实验应注意的问题①实验结论常根据特定的颜色反应来确定。②有些可不设立对照实验，若需设立，应增设一组，加入已知的待检测物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。③注意选择合适的试剂，并注意试剂使用的特殊要求，如加热煮沸等。二、显微观察类：（1）观察DNA、RNA在细胞中白^分布（2）用高倍显微镜观察多种多样的细胞（ 3）用高倍显微镜观察线粒体和叶绿体（4）观察植物细胞的质壁分离与复原（ 5）观察植物细胞的有丝分裂（6）观察细胞的减数分裂（7）低温诱导染色体数目的变化口观察类实验（1）在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。归类如表：实验名林方式现察起集显微谶玻片标本染色剂牛物材料刑察叶身体叶坤体临时装片无菠菜叫观察细袍腹就动细胞感《以叶绿体作参照）岛硒格时装片:王黑球懒叶视察察箜分离与复朦紫色大液泡高需临时装片无泮息表皮视察忖就分裂染色观察染色体高带也时装片龙胆筝f超成洋十。 ■■r:।洋葱楸尖膈舫的鉴定胧物商传切片临时装片苏丹IE成苏丹W染液殖生样子（2）观察类实验应注意的问题①注意取材；根据观察对象采用合适的材料，如观察有丝分裂应选取根尖分生区细胞；观察质壁分离与复原应选取成熟的植物细胞等。②注意材料处理：根据不同材料，不同的观察对象，做不同的材料处理，如浸泡、染色、解离、保持生活状态等。③注意制片方法：显微观察实验要用装片，不同材料用不同的制片方法。装片法（把整个实验材料制成装片，如用葫芦群观察叶绿体），切片法（把材料切成薄片，以便观察，如脂肪鉴定） ，压片法（把材料压碎成一薄层.以便观察，如观察根尖有丝分裂）。④注意光学显微镜的使用方法。三、实验探究类：（1）探究影响酶活性的因素（2）探究酵母菌的呼吸方式（3）模拟探究细胞表面积与体积的关系（ 4）探究植物生长调节剂对杆插枝条生根的作用（设计类实验）（ 5）探究培养液中酵母菌数量的动态变化（ 6）探究水族箱（或鱼缸）中群落的演替（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）温度对酶活性的影响 （4）植物向性运动的实验设计和观察（设计类实验）（5）设计实验观察生长素或其类似物对植物生长发育的影响（设计类实验）口探究性和验证性实验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 探索性实验：“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。验证性实验：生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定；观察植物细胞的有丝分裂；观察植物细胞的质壁分离和复原；叶绿体中色素的提取和分离等。这类实验要求高，开放性强。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。（2）分析实验设计中的单一变量。（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。四、模拟制作与实习调查类：（1）调查人群中的遗传病（2）种群密度的取样调查（3）性状分离比的实验 （4）制作DNA双螺旋结卞^模型（4）调查环境污染对生物的影响（5）观察SO2对植物的影响（6）设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性（设计类实验）* （7）设计农业生态系统*口实习和研究性课题

此类实验常通过调查法，调查法中常使用统计技术和测量技术。统计方法计算公式种群密度

的取样调查动物标志重捕法个体总数（N）

初次捕获个体数再次捕获个体数

重捕的标志个体数植物样方法所有样方内个体总数

样方的总面枳调杳人群中遗传病统计方法计算公式种群密度

的取样调查动物标志重捕法个体总数（N）

初次捕获个体数再次捕获个体数

重捕的标志个体数植物样方法所有样方内个体总数

样方的总面枳调杳人群中遗传病调查环境污染对生物的影响人类某种遗传病汇总法发病率=患病人数XICC3被调查人数Xl0°/介环境污染

程度汇总法污染程度二污染区域牛川”/破洞查区域M•实验考查中应该注意的问题:、重要知识回顾:1.显微观察实验（1）临时装片制作 取清洁载玻片一向载玻片中央滴一滴清水或生理盐水一取材并置于液滴中一加盖盖玻片（注意防止气泡产生）一显微观察。（2）高倍显微镜的使用 先在低倍镜下观察（注意使用较大光圈，用左眼注视目镜内的视野） ，找到目标后,将目标移至视野中央（装片移动方向与物像所处位置对应）后，换高倍镜观察（注意调节细准焦螺旋和视野亮度，直到物像清晰）。（3）显微镜观察结果比较视野范围细胞数目视野明暗度细胞结构物镜与玻片距离高倍镜比低倍镜小少暗清晰小（4）几个显微观察实验的材料选择I观察叶绿体和细胞质流动一般选择群类小叶或新鲜的蚕豆叶下表皮 （稍带叶肉）等叶绿体较大且丰富的材料。n质壁分离复原实验 选择紫色洋葱表皮（成熟的植物表皮细胞） 。m观察有丝分裂实验 洋葱根尖或马蛔虫受精卵（分裂旺盛的组织或细胞）植物细胞有丝分裂：解离一漂洗一染色一制片（特别：压片）一观察2.物质的鉴定物质还原性糖淀粉脂肪蛋白质DNA试剂J斐林试剂、班氏糖定性试剂碘酒苏丹HI或苏丹IV双缩月尿试剂二苯胺特殊实验要求新制斐林试剂、水浴加热煮沸2min,加热过程中观察若材料具有颜色需先脱色显微观察先加试剂A（0.1g/mLNaOH）摇匀后，再加试剂B（0.01g/mLCuSO4）设置对照；加入0.015mol/mLNaCl搅拌后加试剂，沸水中加热5min,冷却观察特征现象溶液颜色：浅蓝色-棕色-砖红色沉淀呈蓝色橘黄色或红色出现紫色出现蓝色拓展：运用免疫学原理可以鉴定细胞中特定的蛋白质（原理：抗体能与抗原发生特异性结合） ；运用基因探针可鉴定某种特定基因（原理： DNA分子杂交原理）。常用化学试剂功能： ①NaOH用于吸收CO或改变溶液的pH;②澄清石灰水：鉴定CO;③10%HCl:解离（使植物根尖细胞分离）或用于改变溶液 pH;④NaHCO提供CO;⑤NaCl：配制生理盐水（人：0.9%）,可用于提取DNA（2mol/L溶解后加水至0.14mol/L兀⑥酒精：用于消毒处理（75%、去除DNA中的杂质（95帆酒精）、脂肪鉴定中洗去浮色（50%、叶片脱色及配制解离液；⑦龙胆紫溶液或醋酸洋红：碱性染料，用于染色体〔质〕染色，使于观察染色体；⑧柠檬酸钠：血液抗凝剂。3．实验材料的选择与处理：※显色实验（如物质鉴定）：材料最好不带色或颜色浅，或实验中脱色处理。派 材料选择：满足实验要求，如①可溶性还原性糖鉴定中不宜选择甜菜、甘蔗等，因为这些材料中主要的糖类为不具还原性的蔗糖；②观察叶绿体和细胞质流动时，选择菠菜叶下表皮稍带叶肉（叶表皮细胞没有叶绿体，而靠近下表皮的叶肉细胞中含少而较大的叶绿体）或用藓类（叶片薄、叶绿体大），观察时应选择靠近叶脉部位细胞（叶脉附近细胞中水含量丰富，细胞质流动明显） ；③观察有丝分裂实验时，选择幼小根尖或动物受精卵；④观察质壁分离和复原实验中选择紫色洋葱表皮（液泡呈紫色，便于观察） ；⑤进行DNA提取和鉴定实验时不能选用哺乳动物红细胞作为材料；⑥叶绿素提取实验中选择新鲜绿叶（叶绿素含量丰富）等。※实验材料处理：如通过升温、损伤等手段加速细胞质流动；研磨肝脏细胞以释放出细胞中的过氧化氢酶；向血细胞悬液中加入清水，使细胞吸水破裂等。4．几种重要的生物学实验研究方法1）显微观察法：利用显微镜观察生物体的细微结构或微观的生命活动。如观察植物细胞的有丝分裂；观察植物细胞的质壁分离和复原的实验；观察花粉管萌发状况。2）同位素标记法：用放射性同位素标记某些物质中的某种原子，追踪其变化的过程和途径。如噬菌体侵染细菌的实验；用18O标记H20研究光合作用 Q来源；用14C标记CO追踪光合作用中碳原子转移途径的实验；以 3H标记的胸昔研究细胞分裂过程中 DNAM制时期、弓II度；以15N标记的尿喀咤核甘酸研究蛋白质合成时期、场所等。3）等组实验法（主要是单因子的等组实验） ：实验组与对照组的设置，只有一个单一因素不同，而其它各种条件均应适宜且相同，以此来研究单一因素在生命活动中的作用。如研究生长素的产生的部位、向光性实验等。4）加法创意：研究某种物质在生命活动中的作用时，增加物质的量，看其作用的变化。 如利用饲喂法、注射法、移植法研究各种动物激素作用的实验；植物授粉前用生长素处理雌蕊培育无子果实的实验等。5）减法创意：与加法创意相反，研究某种物质在生命活动中的作用时，减少物质的量，看其作用的变化。如利用摘除法、阉割法研究各种动物激素作用的实验；植物雌蕊授粉后除去正在发育的种子以证明果实发育与幼嫩种子产生的生长素有关的实验等。6）杂交实验法；利用杂交技术研究生物性状的遗传和变异，以及进行育种的研究。如孟德尔发现两个遗传基本规律的杂交、测交实验；其它的各种动植物的遗传实验和育种实验等。7）化学分析法：用化学分析的方法研究生命活动中物质的变化和生物体结构的化学成分。如叶绿体中色素的提取和分离（利用的是层析法）的实验、大肠杆菌鉴定等。8）模拟实验法：创造出类似于生命活动的各种条件来研究生命活动，或给生命活动建立模型来研究生命活动。如渗透作用的实验装置（可以理解为模拟植物细胞发生渗透作用时的条件，也可以理解为给植物细胞渗透作用所建立的模型）、大小两种草履虫单独培养和混合培养证明两者的竞争关系。常规实验方法教材中的实验方法可大致归纳为以下10种：①显微观察法。如观察植物细胞有丝分裂的实验，观察植物细胞的质壁分离与复原实验等。②观色法：如动物毛色和植物花色的遗传实验。③同位素示踪法。如噬菌体侵染细菌的实验，用 18q和14CQ追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。④等组实验法。 如小麦淀粉酶催化淀粉的实验，发现生长素的燕麦胚芽鞘实验等。⑤加法创意。 如用饲喂法研究甲状腺激素的实验，用注射法研究生长激素的实验，用移植法研究性激素的实验等。⑥减法创意。 如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素和生长激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育的种子的实验等。⑦杂交实验法。 如孟德尔发现遗传定律的豌豆杂交、测交的实验，小麦的杂交实验等。⑧化学分析法。 如番茄和水稻对钙和硅选择吸收的实验，叶绿体中色素的提取和分离实验等。⑨理论分析法。 如大、小两种草履虫的竞争实验，植物根向地生长、茎背地生长的实验，植物向光性实验等。⑩模拟实验法。 如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等。上述内容基本上可以包括一般的实验方法，通过复习理解了这些实验方法将有利于认识、分析和设计新的实验。此外上述多数的实验方法有一个共同的特点，就是实验结论的得出，都是一个逻辑推理过程，或者说都是一个透过现象看到本质的思维过程。因此复习中要充分体会和体验这个过程。可以说构建实验的方法体系，为分析、解决和设计新的实验，以及形成实验能力，奠定了良好的方法基础和思维基础。实验材料的常用处理方法和技术熟悉常用的实验方法和技术，理解每种方法和技术的适用情况并熟练掌握其操作技能，以便在设计实验时能进行迁移和利用。主要包括以下几个方面：①光学显微镜观察。适用于观察生物微观结构，如细胞结构，包括光镜下看到的各种细胞器。要求学生熟练掌握显微镜的使用技术。②制作临时装片、切片和涂片。 适用于显微观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成临时装片、切片和涂片。对于这些材料要求薄而透明，在制作临时装片时要展平放置于水中，不得重叠；盖盖玻片时从一侧轻轻地斜放上去，防止产生气泡，若不小心产生了气泡，则可以在盖玻片的一侧滴加清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，引走气泡。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片，“在生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片等等。③研磨、过滤。 适用于从生物组织中提取物质，如酶、色素等，要求学生熟练掌握研磨、过滤的方法，如研磨时要先将生物材料切碎，然后加入摩擦剂（常用二氧化硅）、提取液及其必要物质，充分研磨之后，往往要进行过滤，以除去渣滓，所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等等。课本上涉及到研磨和过滤的地方有两处：一是研磨发芽的小麦，过滤制得淀粉酶；二是在提取和分离叶绿体色素时，研磨叶片，过滤得到滤液。概括加快研磨速度的方法，是加入一定量的 SiO2,由于过滤只是粗略地去掉渣滓，因此为了提高速度并使实验明显，一般不选用滤纸，而是选用脱脂棉。④解离技术。 用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。⑤恒温技术。 适用于有酶参与的生化反应，以及用热酒精脱去叶片中的色素等。一般用水浴或恒温箱。⑥纸层析技术。纸层析法是利用物质随层析液在滤纸上的扩散速度不同的原理，达到将物质分离的目的。适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条，画滤液细线，层析分离。层析液一定含有两种以上的溶剂，不同的层析液有不同的层析效果。注意事项：①经分离的物质要有一定的颜色或经过药品处理后能显示出一定的颜色；②层析液不能没过样品；③层析实验要在层析液走完滤纸后结束；④要加盖。⑦植物叶片生成淀粉的鉴定。适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿、光照、酒精脱色、加碘。⑧同位素示踪技术。同位素示踪技术可用于物质代谢以及其他实验中以了解物质来源或去向，或者区分事情结果是由于此还是彼的缘故。如光合作用光反应产物——氧气中的氧的来源，二氧化碳形成葡萄糖的途径，确定谁是遗传物质的噬菌体浸染细菌的实验等。⑨对照实验。对照实验是指有一个条件不同，其他条件都相同（都满足）的情况下所进行的一组实验，借此了解条件与结果之间的关系。用于对比的实验对象一般称为对照。设置对照，可以使实验结论更加真实可靠。另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定等。常用器材、试剂及药品的配置1）基本器材显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、培养皿、剪刀、解剖刀、解剖针、解剖盘等。2）基本试剂或药品光合作用和呼吸作用中涉及到的药品和器材： NaOH吸收CO）、Ca（OH）2（检马效CO）、NaHCQ溶液（CO2的来源）、带余烬的木条 （检验 O2）、酒精 （脱去叶片中的色素，便于观察淀粉和碘液的颜色反应 ）、碘液（检验淀粉）、石蕊试纸 ［用于溶液中的酸碱检测（与CO有关）］、灯［光源（用于光合作用）］、布（黑纸）（遮光：限制光合作用）］o（3）试剂及配制（*）①斐林试剂和双缩脲试剂鉴定还原性糖的试剂——斐林试剂a.取35g硫酸铜，溶解在400mL蒸播水里，加蒸储水到 500mL。b.取85g氢氧化钾（或70g氢氧化钠）和175g酒石酸钠，溶解在 400mL蒸播水里，加蒸储水到 500mL注意：以上两种溶液要分别保存，使用时再等量混合，现配现用。鉴定蛋白质试剂——双缩脲试剂分别配制质量浓度为 O.1g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为 O.0lg/mL的硫酸铜铭液，备用。测定时，在 3mL待测物中加入1mL质量浓度为O.1g/mL的氢氧化钠溶液和 1滴质量浓度为O.01g/mL的硫酸铜溶液。如有蛋白质，会出现紫色反应。②鉴定淀粉试剂——碘液取2g碘化钾，溶解在10mL蒸播水中，再加1g碘，待溶解后用蒸储水稀释到 300mL即可。③鉴定脂肪试剂一一苏丹m干粉染液取O.1g苏丹加干粉，放入无水乙醇中，加热使其充分溶解，成为饱和乙醇溶液，过滤后倒进试剂瓶密封保存备用，可保存数月。④鉴定CO试剂一一澄清石灰水（ Ca（OH）2溶液）；酸碱指示剂。取饱和石灰水澄清过滤，密封备用。⑤用于植物细胞质壁分离和复原试剂质量浓度为 O.3g/mL的蔗糖溶液；质量浓度为 O.05g/mL的氯化钠溶液；质量浓度为 O.05g/mL的硝酸钾溶液。―细胞核、染色体染色溶液一一龙胆紫溶液取龙胆紫溶解在 2％乙酸溶液中，直到溶液不变成深紫色为止。⑦细胞核、标本染色液一一洋红溶液取5g明研溶解在95mL蒸播水中，再加O.5g洋红，煮沸、冷却、过滤。可加入少许石炭酸防霉。⑧鉴定DNA的试剂一一二苯胺试剂A液：1.5g二苯胺溶于 100mL冰醋酸中，再加 1.5mL浓硫酸，用棕色瓶保存。B液：乙醛的体积分数为O.2。配制：将O.lmLB液加到10mLA液中，现配现用。⑨植物无土栽培营养液配方：硝酸钙O.821g、硝酸钾O.506g、磷酸二氢钾0.136g、硫酸镁O.120g、酒石酸铁 0.005g。将上述盐类溶解在少量蒸馏水中，稀释到 1000mL。注：土壤浸出液，把肥沃土壤放入清水 （重量比1：1）搅拌后，用滤纸过滤即得，⑩固定液配方： 95％乙醇 3份，丁醋酸 1份，按体积比配制。可保存最佳观察时期的花药和根尖。5．实验设计的一般过程：从解题技巧的角度来看，总体上可以分以下几步进行： 了解答题要求（设计、补充或订正实验）-明确实验目的-分析实验原理及实验变量-确定实验思路-设计主要实验步骤-设计结果统计方法-预期结果与结论。（1）明确答题要求 ①对已有实验方案进行评价、修改或形成自己的正确方案；②完善实验步骤；③根据生物现象提出合理假说并验证；④针对某一理论或观点设计相关实验进行验证等。2）分析实验原理，确定实验基本思路 根据实验目的结合所学知识，确定实验原理（包括：生物学、物理、化学等相关原理），再根据实验目的结合实验原理发生的条件，确定基本的实验思路。3）设计实验步骤 a.根据实验目的， 确定实验变量及实验结果测量或观察指标．．．．．．．．．．．．．．．．．． ；b.根据实验变量，依据单一变量原则，设置实验组和并行实验组（重复实验）；c.根据实验原理，结合提供的实验材料和用具，初步形成主要实验步骤；．．．．．．．．．．．．．．．． ． ．．．．．．．．．．d.结合已有的学习经验，形成具体实验步骤，除注意实验步骤的科学性外，特别注意设置对照实验、对定量实验还应．．．．．．．．．．．．．．．．．．注意设计重复实验 ；e.明确实验结果观察或测量指标及记载方式。f.整理实验方案，检查是否已充分利用题目中所给．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．的实验条件，确定题中给定的实验试剂和材料及用具是否充分利用；设计的实验步骤中是否有超出给定的用具。（4）预期实验结果，得出相应结论 一定要注意实验目的类型是验证类或探究类。对于验证类实验其实验结果只．．． ．．．能是一种即支持实验目的、原理的结果；而对于探究类实验则应尽可能分析可能出现的各种情况，并根据各种实验结果作出相应的实验结论。（5）简明组织语言文字 注意：①步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙说，并加以编号。②试管（或烧杯，水槽等）要加以编号，以便叙说简洁。③尽量使用规范的实验术语，如：载玻片、盖玻片、临时装片、无 N培养基、含青霉素的培养基、伊红的美蓝培养基；等量的、其它条件相同且适宜；振荡、充分研磨等。6．实验设计中的几个特别注意的问题变量：实验变量（自变量）、控制变量、因变量以探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用为例，淀粉酶本身是实验变量，通过比较研究其对淀粉和蔗糖水解作用的影响；淀粉、蔗糖在实验过程中的浓度、用量、淀粉酶的浓度、用量、水解过程中的温度、酸碱度等都为控制变量，需遵循等量原则；而淀粉和蔗糖水解的产物和速率变化等实验结果，即为因变量。实验变量与反应变量实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者操纵的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量引起的变化和结果。通常实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，所给定的低温、适温和高温是实验变量，而由于低温、适温和高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即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也称控制变量，指实验中除实验变量外的影响实验现象和实验结果的因素或条件。额外变量也称干扰变量，指实验中由于无关变量引起的变化和结果。显然额外变量会对反应变量起干扰作用。如：上述实验中除实验变量以外，试管的洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度、实验操作程序、温度处理的时间长短等，都属于无关变量。如果无关变量的任何一个或几个因素或条件，对三个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会对实验结果造成干扰，产生误差。在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。（3）教材中相关实验的变量实验自变量因变量无关变量实验4比较过氧化氢酶和Fe"的催化效率催化剂的种类（过氧化氢酶、Fe3+）催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度表示或气泡产生速度表示 ）试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等实验5探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用底物的种类（淀粉、蔗糖）淀粉酶将淀粉水解（处理后加斐林试剂，加热出现砖红色沉淀），但不能水解蔗糖（处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现 ）淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等实验8植物向性运动的实验设计和观察①是否黑暗、单侧光照、均匀光照）②改变幼苗空间位置以接受重力影响①幼苗弯曲状况②根的弯曲方向①幼苗的种类及生长状况、环境温度、培养条件、处理的部位、装置的合理性等②萌发种子的种类及萌发状况、环境温度、培养条件等实验9观察植物细胞的质壁分离和复原外界溶液的浓度即高渗及低渗溶液）质壁分离（液泡失水缩小、颜色变深、原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状）溶液的种类及浓度；分离与复原现象的观察；装片的洁净度及临时装片的制作；材料的选择等。实验12观察SO对植物的影响不同浓度的SO植物体的生长状态的变化实验装置及器材的一致性、实验植物生长状况、SO浓度的控制、培养的环境条件、实验操作程序、观察时间的长短等实验13温度对酶活性的影响温度（60C热水、沸水、冰块）加碘液后溶液颜色的变化试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作程序、碘液的加入量等研究课题设计实验观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响生长素（或类似物）的不同浓度①杆插枝条的生根状况的差异②果实发育状况的差异③落花落果状况在使用前后的差异实验材料的一致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等2、对照实验:在一个对照实验中，可包括实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量的处理的对象组，一般是随机决定的。常用的对照组类型有以下几种：只有比较才能看出差异，只有通过对照才能验证我们的推论，因此，在实验设计中，一般都要设置对照组。设置对照的目的通常有两种情况，一种是为了说明问题，验证推论；另一种是为了消除或减少实验误差。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与非处理因素的差异。 通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力。 设置对照组有3种方法：①空白对照：即不给对照组做任何处理，或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；如要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，让其自然生长，而对照组饲喂甲状腺激素制剂或甲状腺抑制剂，以观察甲状腺激素的作用；②自身对照：指实验组和对照组都在同一实验对象上进行。如观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对照组即正常的洋葱表皮细胞和实验组即质壁分离和复原的细胞是同一组细胞， 是典型的自身对照实验。③相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。如“比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率”实验中，分别用过氧化氢酶和 Fe3+去催化过氧化氢分解，进行相互对照，以得出酶的高效性结论等。通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任何处理因素。但是要注意，不给对照组以任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组也要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素而已。如探索光对种子萌发的影响中，实验组不给光照，对照组给予光照，其他的如空气、水分、温度都要适宜且相同。空白对照（不给对照组任何处理因素） 用甲状腺制剂饲喂蝌蚪〔实验组〕与正常情况下蝌蚪不作任何处理 （空白对照组），后者的具体作用是反映自然状态下的实验结果。对照组为不作任何处理的对象组。如“探索影响淀粉酶活性的条件”实验中， 1号试管加1mL蒸播水，2号、3号试管分别加等量的NaOHHCl溶液，1号试管即为典型的空白对照组；用小狗做活体材料设计实验，证明动物生长激素的分泌器官及作用时，用不做任何处理的小狗作对照，与切除了脑垂体的小狗进行比较。条件对照（虽给对照组施以部分实验因素，但不是所要研究的处理因素） 进行温度对淀粉酶活性影响的探究实验时，可用0C、100c等温度下的现象对照，即为条件对照。给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如在验证唾液淀粉酶发挥作用的最适温度的实验中的 OC和80c下的对照。再如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，存在以下实验组和对照组。甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂 （条件对照组）丙组：对蝌蚪不作任何处理（空白对照）相互对照 不单设对照组，而是几个实验相互对照。这在验证的条件是不明确的因素情况下使用。①“不同盐浓度对哺乳动物红细胞形态的影响研究” ，这里的盐浓度、pH值、温度都是一种不确定的因素，设置的实验组就应该是

多组不同盐浓度的溶液。②证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验，将玉米种子不同方向放置。这属于相互对照。指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。如验证温度对唾液淀粉酶活性影响的实验中 60C、OC、37c之间的对照；验证pH对唾液淀粉酶活性影响的实验中，不同pH溶液之间的对照。再如在“植物向光性”的实验设计中，如下图所示，2与l对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端， 3也可与1对照，4也可与l对照，也可与2对照。自身对照 即对照和实验都在同一研究对象上进行。如①质壁分离和复原实验在一个对象上完成，先质壁分离再进行复原实验。②缺素培养法验证镁是必需的矿质元素，可以设定在一组上先用完全培养液培养再用缺素培养液培养，最后用完全培养液再培养确定。实验与对照在同一对象上进行， 不另设对照组。如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验， 既是典型的自身对照一一实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组。3、几个重要的实验设计原则单一变量原则（即控制变量相同，而实验变量不同）；对照性原则；其它条件对等性原则；可重复性；可行性原则;简洁性原则；安全性等。单一变量原则上指实验组和对照组的处理只能有一项条件不同，其他条件都应相同。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。例如：在验证酶是催化剂的实验中， A试管加入淀粉酶，在对照试管（B试管）中应加入等量的清水；观察温度对酶的影响时，各组其他条件一样，只有温度不同。观察 pH对酶的影响时，各试管只能是pH不同，其他如温度、酶、反应物的量等必须相同。再如：某兴趣小组为了研究阳光对大豆发芽的影响，而在两个花盆里种了大豆，并设计如下实验：B.C.D.在这一实验设计中，应该改正的错误是 B.C.D.在这一实验设计中，应该改正的错误是 （）A.两个花盆应该放在向阳的地方两个花盆都应放在暗处两个花盆的温度不应该一样高两个花盆都应该浇给充足的水这个实验要研究的是阳光对大豆发芽的影响,花盆阳光温度水I光照20℃充足n暗室20℃不充足因此阳光应该为自变量。根据单因子变量的原则，其他因素都应相同,两花盆该浇给同样充足的水，这样既保证了单一变量，又使大豆不会因为缺水而影响发芽。而如果两个花盆都浇水不足，两个花盆中的大豆就会因为缺水而使发芽不良，也会导致实验的失败。因此，在考虑单因子变量原则时，还应尽量使常量能够满足实验成功的条件。平衡和消除额外变量原则BTB溶液、黑纸等实验材料和例如：BTBBTB溶液、黑纸等实验材料和1一只放溶液光下（曲丸光下（曲丸变蓝2整氏C诔本不变或咯变黄）《光下、绿色）COk科学性原则例如：以COk科学性原则例如：以CO2为指标，设计并测定植物呼吸速率的实验如图 2所示外界空气图1如图1所示，设A、B两组时不能排除BTB溶液在照光时可能变蓝，故需设置 C组（只放BTB容液，不放水草，置光下）。以平衡和消除额外变量对实验结果的影响。干烽 1,NaOK3液 CatW%溶液绿色植物CJ011匕溶洞 一^匚aO及定量分析（2口七述北处理）

图2（1）为什么要遮光？消除绿色植物光合作用吸收 CO2对实验的干扰。（2）Ca（OH）2溶液的应用：前者是检验空气中 CO2是否完全被 NaOH吸收；后者是检验植物是否进行了呼吸作用，并可对生成物作干燥处理后进行定量分析。（4）保证“其它实验条件对等性”少大致相同。②实验器具相同③实验试剂相同④处理方法相同似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理，如在运用手术摘除法验证甲状腺对动物发育的影响时，对照组也同①所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。②实验器具相同③实验试剂相同④处理方法相同似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理，如在运用手术摘除法验证甲状腺对动物发育的影响时，对照组也同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上的等量。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但最好还是要作同样的处理，如在运用手术摘除法验证甲状腺对动物发育的影响时，对照组也同样进行手术，但不摘除甲状腺。7．实验条件的控制方法：①增加水中氧气一一泵入空气或吹气或放入水生绿藻；②减少水中氧气一一容器密封或油膜覆盖或用凉开水；③除去容器中CO一一NaOH―液吸收；④除去叶中原有淀粉一一置于黑暗环境进行“叶饥饿” ；⑤除去叶中叶绿素一一酒精水浴加热；⑥除去绿色植物光合作用对呼吸作用的干扰一一给植株遮光；⑦得到单色光一一棱镜色散或薄膜滤光。8．微生物研究中的一般实验步骤配制培养基-灭菌-接种-适宜条件下培养（如细菌： 37c下培养24h或25c下培养5〜7d）-观察结果（如菌落数量、特征）。9．实验题解答思路审准实验目的和原理。明确验证的“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（或其他知识）原理是什么？如： “探究禽感病毒遗传物质是 DNA还是RNA,则首先应该明确实验原理：遗传物质能控制生物的性状遗传。找出自变量（实验变量或实验条件）和因变量（反应变量），以及影响本实验的无关变量，然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。如验证“ CO2是光合作用合成有机物的必需原料） ”，首先明确该实验的条件是 CO2，结果是光合作用（合成有机物），影响结果的条件变化应该是 CO2的有、无两种情况，那么对照的设计就应该为空白对照。影响实验结果的无关变量有温度、 pH、实验用植物的生长状况、饥饿处理的环境、吸收CO的NaOH勺量及浓度等因素，这些无关变量中任何一种因素的不恰当处理都会影响实验结果的准确性和真实性，因此实验中必须严格控制无关变量，，做到平衡和消除无关变量对实验结果的影响。常常采用对照的方法，即在无关变量相同的情况下，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。确定实验对象。实验所用的生物学材料，如光合作用所用的叶片、验证质壁分离所用的成熟植物细胞、离子交换吸附所用的幼嫩的根。注意影响实验的其它条件。完成这一实验所必须的理化条件及生物学处理方法，如光照、温度、 pH、酶、缓冲剂、离心等。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、单一变量原则，使实验有可信度和说服力。记录分析实验结果。分析应有的实验结果，对意料之外的结果乃至失败的情况做出恰当的分析和推论。注意事项及补救措施。实验中若要使用有毒物质，应怎么办？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学科实验能力的渗透。解实验题的基本模式无论解哪种类型的实验试题，都可以用一个固定的模式去解，无论是补充完善实验还是自己独立设计实验，都可以用这个固定模式去套用。分组：根据实验要求和材料，有的实验只分2组，有的实验分3组，也有的实验分若干组。各组材料量要相同。如观察影响种子萌发因素类实验中，每组要取若干粒（如10、20粒），一定不要每组一粒种子。并给每组编号，有的实验还要做相同的处理如观察酶的高效性实验，先取2只试管，编号 1、2；向2只试管各加入2毫升过氧化氢溶液等。做对照处理：根据实验的目的和要求，改变是种实验变量，其他条件一定相同，这样观察到的实验现象或结果差异才一定这种实验变量引起的，否则得不出结论。再做相同的处理：如在同一条件下培养一段时间或都恒温或水浴加热等。观察现象或实验结果：仔细观察实验组与对照组的差异得出结论：由于实验组和对照组只有一个条件的差异，因此实验结果的不同一定是由唯一的这个条件差异引起的。如果是验证性实

验，结论就在题目中；如果是探索性实验，结论一般要分情况讨论，结果至少有 2种或2种以上的可能。“验证性实验”实例例1：（04高考全国卷31）胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用” ，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测和解释应出现的结果，并写出实验结论。（一）实验材料和用具：正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管，烧杯等。（二）实验步骤：（实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药 1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液）（三）实验结果的预测、解释和结论【提示及答案】：（二）实验步骤：.分组：（1）取两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂。.对照处理：（2）确定1只鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠为对照鼠，腹腔注射等量生理盐水。.再相同处理：（3）给药1小时后，对两只小白鼠采尿液，实验鼠尿液放入 1号试管内，对照鼠尿液放入2号试管内。.观察实验现象或结果：（4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。（三）实验结果的预测、解释和结论：1号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖； 2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。5.得出结论：实验结论：实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。“探索类实验”实例例2:（05广东39）研究性学习小组在某电镀厂排水口采集重金属污染液 1000mL利用以下实验材料和器材设计实验，探索不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。实验材料和器材：水稻种子；试管；培养皿；纱布；尺子（ 100mm；蒸储水；恒温光照培养皿，温度设定为 28C,光强度为2000Lux;（实验材料和器材的数量不限）根据给出的实验材料和器材。请设计实验方法和步骤。预测实验结果并作出分析。（1）方法和步骤：（2）结果预测和分析：【解析】在特定温度和光照条件下，设置不同编号的实验装置，培养皿放入浸湿的纱布，相同数量的种子，实验组用不同浓度重金属污染液处理（量要相同），对照组用相同量蒸储水处理，观察种子萌发及生长状况。预期结果应是浓度越高，发芽率越低，生长越慢。【答案】方法和步骤：.分组：（1）挑选籽粒饱满、大小一致的水稻种子250粒，随机分成5组，每组50粒。取5只培养皿，垫上纱布，分别编号为1、2、3、4、5;（2）用蒸储水将重金属污染液逐级稀释10、100、1000、10000倍（稀释过程中pH值的变化可不作考虑）,获得4种不同浓度的污染液。.做对照处理：（3）向1、2、3、4号培养皿加入等体积的不同浓度重金属污染液（浸湿纱布即可） ，5号培养皿加入等体积的蒸储水作为对照。.再做相同的处理：（4）在每只培养皿的纱布上，均匀放置 50粒水稻种子； （5）将5只培养皿置于恒温光照培养箱养；每天实验组补充等量的相应浓度的重金属污染液，对照组补充等体积的蒸储水，以保持纱布的湿润。.观察现象或实验结果：（6）1周后统计各组的发芽率；用尺子测量幼苗株高（或根长） ，计算其平均值。.得出结论：结果预测和分析：不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发均有抑制作用，随着浓度的增加，萌发率逐渐降低；不同浓度的重金属污染液对水稻幼苗的生长均有抑制作用，随着浓度的增加，株高（或根长）逐渐降低。例3:（05湖北模拟）生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖。为探索该调控基因是存在于细胞质还是细胞核中，科研人员做了如下实验设计:小鼠肝脏①胰蛋白蹴建四后正左国一-单个肝胆细胞肝殖艇核 肝细胞质四后正左国一-单个肝胆细胞肝殖艇核 肝细胞质根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案:（一）实验方案：（实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求。用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。。取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。。。（二）预期实验结果及结论：。。。【解析】本题是探索性实验设计题。解题的关键是实验变量的确定及施加，联系细胞工程中“核移植”等相关知识可受到启发：即通过核质重组的方法来施加变量并相互对照。本实验结果最可能的三种情况很容易预测，实验结论则分别是该调控基因存在于细胞核中或存在于细胞质中或同时存在于细胞核和细胞质中。【答案】（一）实验方案：取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙。分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两只培养瓶中，进行细胞培养。分别观察甲、乙培养瓶中的细胞形态。（二）预期实验结果及结论：若甲瓶中的细胞（或重组甲细胞分裂产生的细胞）形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞核中。若乙瓶中的细胞（或重组乙细胞分裂产生的细胞）形态发生明显变化，则调控基因存在于细胞质中。若甲、乙瓶中的细胞（或重组甲、重组乙细胞分裂产生的细胞）形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在于细胞核和细胞质中。10．科学探究的一般过程 :1）分析生物学现象提出研究课题一切研究源于问题的发现，因此，合理分析试题中呈现出的生物学现象、从中提出个人意见、最终形成研究课题是能力考查点之一。如：有些园艺爱好者习惯于夜晚临睡前在自己的卧室内摆放较多的绿色盆景，你认为这种做法是否恰当？为什么？（分析：考查情境为“夜晚将绿色植物置于卧室”；可能涉及的生物学知识有：植物在黑暗中仅进行呼吸作用消耗氧气，产生二氧化碳，不利于人类；某些植物能具有杀灭细菌功能，但黑暗中这种作用是否存在或效果如何，没有相关背景知识。……可选择课题：验证黑暗中植物呼吸消耗氧气；探究某些植物在黑暗中是否具有杀灭细菌功能等）。2）确定研究课题名称 在研究课题制订时切忌大而空，而应注意简洁、明确，能让人通过课题名称基本清楚本研究目标。如：在环境污染研究中，制定： “大气污染影响生物的生命活动”不如“ SO对小麦种子萌发影响的探究”具体；“某些酶催化需要无机离子促进”不如“Cl－对唾液淀粉酶催化活性的影响研究”明确。在课题名称组织方面应注意课题名称不宜过长、难懂，包含对象、内容和方式即可。3）提出合理的实验假设 依据所学知识和结合试题呈现的背景信息，提出较为合理的假设，是学生学习能力考查的重点之一。比如：孟德尔根据豌豆杂交试验中的性状分离和自由组合现象，提出了“对分离现象和自由组合现象的解释”。4）确定合理的研究方法（如实验法、调查法或先调查后实验等）实验法：在实验设计时应特别注意以下几个问题：①确当运用实验材料和用具。②注意实验方法步骤的科学性和可操作性。如：在有关淀粉参与的酶实验中，对实验中淀粉的变化分析方法应在反应完成后加入碘液或斐林试剂检验，而不应在反应前加入，因为先加入的碘液或斐林试剂可能对酶的催化活性造成影响；动物实验中不宜危及动物的生命，以体现学生珍爱生命、保护动物的道德情感；在研究甲状腺激素对蝌蚪发育的影响时，不宜采用摘除甲状腺的方法。③适时运用“对照性原则”、“单因子变量原则”、“其它条件对等原则”。④结合研究课题明确实验现象的观察内容和方法（看什么？怎么看？）及实验结果的记载形式（记载什么、怎么记？）。⑤注意设计重复实验，特别是定量实验中数量测定应多次重复取平均值，以正确反映实验结果。调查法：考试中对调查法的考查主要包括：根据调查目的合理确定调查对象（注意：在进行调查时应注意信息来源的可信性、代表性）；确定具体调查方法 [如问卷式（问题式、选择式）调查、个别访谈、资料查询等 ]；调查结果分析讨论等。5）按照设计具体实施研究方案：时间、具体过程、实验现象（结果）。这方面的考查较少。6）学会以多种形式表达探究结果 数据表格、直方图、二维坐标图、遗传系谱图等能比较形象、直观地反映生物学现象，也是科学研究中直观反映研究结果、科学比较实验变化的常用方式。7）完成实验报告，并以适当形式进行交流 受高中学生能力的限制，在这一能力点上的考查较少。常见报告形式主要有：书面实验报告、观察报告、调查报告、口头交流、实物模型、动植物活体标本等。★课题研究中可能延伸的几个考查点（1）本研究课题研究成果的可能指导意义。（2）开展研究性课题的实践意义 增强学生的合作精神和科学探究能力；加强对已有知识的理解掌握；培养自己的创新能力等。（3）对他人研究成果的分析、评价及应用★特别应该注意的三种表述、统计实验结果的形式：坐标曲线图（定量、定性曲线） 、柱形图、统计表格。通过对人教大纲版2007年全国高考理综I、II卷生物试题、上海高考生物卷和理综卷、江苏高考生物卷和新课标版2007年广东高考生物卷、海南高考生物卷、山东高考理综卷生物试题及宁夏高考理综卷生物试题共9套试卷的分析，发现对实验与探究能力考查存在以下5种类型。类型一.单纯对考纲“生物知识内容表”所列的生物学实验进行考查考查学生是否理解实验目的、原理、方法和操作步骤，是否掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。考查学生是否具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。2007年高考上海生物卷21.在叶绿体色素的提取和分离实验中，收集到的滤液绿色过浅，其原因可能是①未加石英砂、研磨不充分②一次加入大量的无水酒精提取③分次加入少量无水酒精提取④使用放置数天的菠菜叶A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④评析：本题考查实验“叶绿体色素的提取和分离”，检查学生是否理解实验目的、原理、方法和操作步骤，属于对实验与探究能力考查的初级水平。答案： D2007年高考山东理综卷生物部分［新课标版］1.用高倍显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂。下列描述正确的是：A.处于分裂间期和中期的细胞数目大致相等B.视野中不同细胞的染色体数目可能不相等C.观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到赤道板和染色体D.细胞是独立分裂的，因此可选一个细胞持续观察它的整个分裂过程评析：本题考查实验“观察细胞的有丝分裂”和知识内容“细胞的有丝分裂” ，干扰项是C选项，“观察处于分裂中期的细胞，可清晰看到赤道板和染色体”，赤道板是指相当于细胞中央的一个位置， 而不是一个结构，所以看不到。答案：B2007年高考广东生物卷［新课标版］2.用洋葱鳞片叶表皮制备 观察细胞质壁分离实验”的临时装片，观察细胞的变化。下列有关实验操作和结果的叙述，正确的是A.将装片在酒精灯上加热后，再观察细胞质壁分离现象B.在盖玻片一侧滴人清水，细胞吸水膨胀但不会破裂C.用不同浓度的硝酸钾溶液处理细胞后，均能观察到质壁分离复原现象D.当质壁分离不能复原时，细胞仍具正常生理功能评析：本题要求考生能独立完成“观察细胞质壁分离实验” ，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合运用。答案： B2007年高考海南生物卷［新课标版］15.（10分）现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩月尿试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：（1）用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是,其中发生显色反应的一组是和溶液，不发生显色反应的一组是和溶液。（2）用试剂区分不发生显色反应的一组溶液。（3）区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是。评析：本题考查实验“检测生物组织中还原糖、脂肪、和蛋白质”原理、方法、步骤和现象，考查学生是否能将该实验涉及的方法和技能进行综合运用。 【参考答案】（1）双缩月尿试剂 稀蛋清蛋粉酶葡萄糖淀粉（2）斐林试剂（3）将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现醇红色的溶液是淀粉酶溶液。2007年高考广东生物卷［新课标版］36.（5分）为进一步确定来源不同的 A、B、C、D、E五种物质（或结构）的具体类型，进行了下列实验，现象与结果如下：①各种物质（或结构）的性质、染色反应的结果，见下表：ABCDE来源猪血马肝蛙表皮棉花霉菌

水溶性十-十-十灰分十-十--甲基绿溶液--十--染斐林试剂-----色苏丹W溶液-十---反双缩月尿试剂十-十-十应碘液-----注：十:有（溶解）；一：无（不溶解）；灰分指物质充分燃烧后剩下的部分。②A为红色，检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。③将适量的E溶液加人盛有D的试管中，混合一段时间后，混合液能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀。根据以上实验现象和结果，推断出：A、；B、；C、；D、；E、评析：本题考查考生对建立在实验“检测生物组织中还原糖、脂肪、和蛋白质”基础上的细胞分子组成知识的理解和掌握程度，正确分析实验现象和结果、推理与归纳以及读表获取信息等能力。 【参考答案】A、血红蛋白；B、脂肪：C、染色质（体）；D纤维素（半纤维素）；E、纤维素酶（半纤维素酶）。类型二.在考查考纲“生物知识内容表”所列的生物学实验的同时，对一些生物学问题进行初步探究，或者对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。2007年全国高考I生物卷试题II为了确定生长素类似物促进托插枝条生根的适宜浓度，某同学用两种浓度的生长素类似物分别处理杆插枝条作为两个实验组，用蒸储水处理作为对照组进行实验，结果发现三组杆插枝条生根无差异。回答下列问题：（1）参考该同学的实验，在下一步实验中你应该如何改进，才能达到本实验的目的 ？请说明理论依据。（2）在进行杆插枝条生根实验时，一般需要剪去托插枝条上的一部分叶片， 其主要目的是为了减少同时还应使托插环境保持较高的避免托插枝条干枯。评析：本题考查的知识点是“植物生长素作用”及实验“探究植物生长调节剂对杆插枝条生根的作用” ，精彩的部分是第（1）小题，非常流畅自然的过渡到考查学生的实验与探究能力和创新精神，考查的角度是“能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订，对探究过程进行反思和评价” 。【参考答案】（1）改进方法：在某同学使用的两种浓度生长素类似物的基础上，分别在低于低浓度的范围设置一组浓度梯度、高于高浓度的范围设置一组浓度梯度，以及两浓度之间设置一组浓度梯度进行实验从而找到促进枝条生根的适宜浓度。理论依据：生长素促进生根的浓度范围是一定的浓度过高或过低都不能促进生根。 （2）插条蒸腾失水湿度2007年高考广东生物卷［新课标版］32.（5分）（1）甲同学利用新鲜的玉米绿色叶片进行“叶绿体色素提取和分离”实验，在滤纸上出现了四条清晰的色素带，其中呈黄绿色的色素带为（2）该同学改变层析液组成后继续进行实验，滤纸条上只出现了黄、绿两条色素带。他用刀片裁出带有色素带的滤纸条，用乙醛分别溶解条带上的色素，浓缩后用一分析仪器检测，通过分析色素溶液的来判断条带的色素种类。（3）实验结束几天后，乙、丙两同学发现部分预留叶片已变黄。乙同学认为这是由于叶片中某些色素降解所造成的，丙同学则认为某些色素含量增加。根据所学知识，你将如何设计实验来判断两个同学的观点是否正确？评析：本题考查“叶绿体色素的提取和分离”实验，检查考生是否具备验证生物学事实、正确分析和处理实验现象和结果等基本实验能力，同时考查学生对生物学问题进行初步探究的能力。【参考答案】（1）叶绿素b（2）吸收光谱（3）从预留的叶片中挑选出足量的、份量相等、大小相近的已变黄的叶片和尚未变黄的叶片为实验材料，在相同条件下，再次进行叶绿体色素的提取分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片各种色素的组成及含量后，得出结论。甲组（20C）乙组（40℃）丙组（100C）2007甲组（20C）乙组（40℃）丙组（100C）28.（25分）回答I、II小题：28.I.将某种玉米子粒浸种发芽后研磨匀浆、过滤，得到提取液。取6支试管分别加入等量的淀粉溶液后，分为 3组并分别调整到不同温度，如图所示，然后在每支试管中加入等量的玉米子粒提取液，保才I各组温度30分钟后，继续进行实验（提取液中还原性物质忽略不计）：（1）若向A、C、E三支试管中分别加入适量的班氏试剂或斐林试剂，沸水浴一段时间，观察该三支试管，其中液体颜色呈砖红色的试管是;醇红色较深的试管是,颜色较深的原因是;不变色的试管是,不变色的原因是。（2）若向B、D、F三支试管中分别加入等量的碘液，观察三支试管，发现液体的颜色是蓝色，产生该颜色的原因是（3）以上实验的三种处理温度不一定是玉米子粒提取液促使淀粉分解的最适温度。你怎样设计实验才能确定最适温度？（只要求写出设计思路）28.II.同一品种的西瓜种植在非生物因素相同的两块土地上，但单位面积产量差别很大，为了探究两块土地上产量不同的原因，请根据所学知识提出一个值得研究的课题（要求写出课题的题目）。评析：本题考查实验“检测生物组织中还原糖、淀粉、脂肪和蛋白质”、“ 探究影响酶活性的因素”原理、方法与现象，考查学生是否具备验证简单生物学事实的能力 ［I（3）］及对一些生物学问题进行初步探究的能力，例如通过观察现象提出问题和作出假设（II）。【参考答案】28.I.（1）A和CC淀粉酶在40c时活性相对较高，淀粉酶催化淀粉水解产生的还原糖多 E酶失活（2）剩余的淀粉遇碘变蓝（3）在20c和100c之间每隔一定温度设置一个实验组，其它实验条件保持一致。以反应液和上述试剂（或答碘液或答斑氏试剂或答斐林试剂）发生颜色反应的程度为指标确定最适温度。 II.病虫害对西瓜产生影响的研究（本题答案有多种，只要合理就给分）类型三.单纯考查实验设计与科学探究能力。其中包括以下可能出现的 10项考查内容：①