生物实验设计题解题思路

实验设计题解题思路实验设计是题是目前高考的热点和重难点所在在进行实验设计时，一般可遵循以下思路进行：明确实验目的---确定实验原理、方法---设计实验步聚---预测（预期）实验结果---检查纠错。一、 明确实验目的实验目的就是指所要设计的实验试图发现或解决什么问题，它是整个实验的中心所在。依据实验目的可将实验分为三大类：第一类是探究性实验。探究者根据一定的实验目的，利用现有的实验条件，通过控制实验变量来探究研究对象的未知属性、特性以及其它因素的关系，依据实验现象推测出结论的实验方法。由于探究者在实验前提出的假说往往是比较模糊的，因此对实验结果的预期也是不确定的，仅仅把可能出现的实验现象考虑在内，再由各种现象来推测出最可能的实验结论，而事实上最后真正的实验结果和相应的结论都只有一种。如:“探索小白鼠在低于适宜温度的条件下能量代谢情况〈“探索光照对种子萌发的影响”、“探索死的大豆种子和活的大豆种子谁的吸水力强”等等。第二类是验证性实验。实验者在实验前已经知道了相关的实验原理，并对实验现象已经形成一定认识或提出了某种比较确定的假说，再通过具体实验来验证相应的生物学现象或事实的实验方法。由于实验者在实验前大都已掌握了实验结果和实验结论，因此，对实验结果的和预期往往是唯一的。如:“验证镁是植物必需的矿质元素'、“验证光合作用需要C。；'、“验证Ca2+在血液的凝固中具有重要作用,、“验证脊髓的背根具有传入功能，腹根具有传出功能”等。第三类是设计一种程序或模型，如“设计一个育种程序'、“设计一个生态瓶”、“设计一个生态农业模型”等，这里不再赘述。明确实验目的十分重要，它可以说是一个实验能否设计成功的关键。例如在学习微生物的培养之后，遇到这样一道题，“某山区有一条小溪，水质清澈，请你设计一个实验来验证该水质是否受到粪便的污染'。结果相当多的学生没有明确实验目的，将实验设计为“鉴定水质是否符合饮用水的标准”其实该实验只需将待检水样在无菌条件下接种到伊红一美蓝培养基上恒温培养，观察有无深紫色的大肠杆菌菌落产生即可。二、 明确实验原理、实验方法明确实验目的以后，就要依据实验材料，恰当地确定实验原理，它是实验结果判定的依据。在大脑中快速提取存储于大脑中的常规实验原理，而后进行加工改造，设计出新的实验方案来。常用的实验原理如下：I、物质成分类1、 可溶性还原糖（如麦芽糖、果糖、葡萄糖）的鉴定用斐林试剂实验现象是砖红色沉淀。2、 尿糖的鉴定可用班氏糖定性试剂，实验现象是出现砖红色沉淀。3、 脂肪的鉴定用苏丹m染液，颜色反应是橘黄色，或苏丹w,颜色为红色。4、 蛋白质用双缩脲试剂，颜色反应是紫色。5、 DNA用二苯胺试剂，颜色反应是蓝色。6、 淀粉用碘-碘化钾试剂，颜色反应是蓝色。7、 水源是否符合饮用水的标准，判断依据是将1000ml水样进行过滤，无菌条件下接种到伊红-美蓝培养基上，观察培养基上的大肠杆菌菌落数是否超过3个。II、酶的性质1、 酶的专一性淀粉酶只能催化淀粉水解为麦芽糖，而不能水解蔗糖。麦芽糖是可溶性还原糖，蔗糖不是可溶性还原糖。故可用斐林试剂检验是否发生了催化反应。2、 酶的高效性。酶作为有机催化剂，和无机催化剂相比具有高效性，可通过“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”验证，实验中必须注意：①必须用新鲜的肝脏做实验材料，②肝脏制成研磨液，加大接触面积，③可适当提高温度增加酶活性，④一定不要用同一吸管先后滴加两液。3、 酶需要适宜的条件酶活性的高低取决于酶结构的变化，故在设计酸、碱、盐、温度!^对酶活性的影响这类实验时，要先为酶促反应创造好条件，最后再加入酶。m、植物生理方面1、验证是否进行了光合作用因为光合作用的产物主要是淀粉，故可用碘一碘化钾来检验是否进行了光合作用。因为正常叶片中都含有淀粉，故在实验进行前都要将植物放在暗室中进行“饥饿”处理，因为叶绿体中的色素是有机物，可溶于酒精中，故在用碘一碘化钾检验是否有淀粉生成前，可用酒精水浴煮沸法将叶片进行脱色处理。如需判定是C3或C4植物，需用显微镜观察叶片横切面染色部位。2、 探索光合作用强度沉水植物（如黑藻）在进行光合作用时，会产生气泡。故可用单位时间内产生气泡的多少来判定光合作用强度的大小。水生植物在进行光合作用时，会吸收水中的叫而CO2的吸收又会影响水的PH值，故如果试验材料中给出了能灵敏指柞日值变化的试剂，就可依据PH值的变化判定光合作用速度的大小。3、 验证植物必需的矿质元素采用溶液培养法，判断依据是:在人工配置的营养液中，除去或加入某种矿质元素，然后观察植物在营养液中生长发育的状况，如果除去某一种矿质元素后，植物的生长发育仍正常，就说明这种矿质元素不是植物必需的矿质元素；如果除去某一种矿质元素后植物的生长发育不正常了，而补充这种矿质元素后，植物的生长发育又恢复正常的状态，就说明这种矿质是植物必需的矿质元素。4、 植物激素有关的实验首先应该熟练掌握有关生长素产生、运输、生理作用等方面的知识。在此基础上还要理解其典型的实验方法：琼脂收集激素法，激素涂抹法、激素浸泡法、将产生生长素的枝条嫁接到其它植物体上以观察植物激素生理作用的方法等。此外，还要知道其它几种常见激素的生理功能。5、 种子或其它植物组织呼吸强度组织呼吸作用是一个消耗O2，产生CO2的过程，而NaOH可吸收CO2，故通常在密封玻璃罩内进行实验。密封玻璃罩中气压变化反映出O2的变化情况，而O2的变化情况又反映出植物组织呼吸强度，所以可以依据密封玻璃罩中气压变化情况判断呼吸强度的变化情况。可以通过玻璃管中水滴的移动距离来判断。种子进行呼吸时会产生热量。所以也可用测量温度变化情况的方法来判断组织呼吸强度的大小。W、动物生理方面1、 激素方面常采用的研究方法有①切除内分泌腺法②移植内分泌腺法③注谢内分泌腺提取物法④饲喂法⑤注射激素法2、 神经生理方面反射弧结构的完整性是反射发生的结构基础；兴奋在神经纤维上的传导是以局部电流的形式进行的，可以用测定电位的仪器来测定兴奋的传导情况；兴奋在神经纤维上的传导具有双向性；电刺激可引起神经纤维膜电位的变化，产生并传导兴奋；兴奋在神经纤维上的传导可以在机械切断、机械压迫、冷冻、麻醉药物的作用下而阻断。兴奋在神经元之间是通过突触来传递的，具有单向性。是由神经递质传递的，有些物质可阻断或加强突触的传递。3、能量代谢方面动物能量代谢强度可依据单位时间内的耗氧量或耗定量氧所用时间的多少来判定。实验设计时通常在密封的玻璃罩中进行实验。用碱液吸收空气中的CO2，密封玻璃罩中气压变化反映出02的消耗情况，而02的消耗情况又反映出动物能量代谢强度。所以可以依据密封玻璃罩中气压变化情况判断呼吸强度的变化情况。V、微生物方面1、 病毒属寄生生活，分离培养毒株常用活的组织或细胞，如大肠杆菌、小白鼠、发育的鸡胚胎等。2、 青霉素可抑制或杀死细菌等原核微生物，故在培养酵母菌、霉菌时可加入青霉素。3、 只有自生固氮菌才能在无氮培养基上生长繁殖。故用无氮培养基从土壤中分离培养自生固氮菌。4、 由于微生物在固体培养基上生长部位固定，会在培养基表面长出许多菌落，故可用固体培养基进行菌种的鉴定与分离纯化，具体方法可采用稀释法和划线法。用、生物与环境方面1、 亚硫酸钠与稀硫酸反应可制备SJ可以观察SQ对植物的影响。2、 需氧微生物在代谢过程中，可以吸收亚甲基蓝阳离子而使溶液褪色。利用这一原理及褪色的快慢，可以检测空气或水源的污染程度。训、生物育种方面包括植物杂交育种、动物杂交选育、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种等，不再细说。三、设计实验方法步骤选取实验材料。我们应根据实验目的和实验原理，恰当运用题中所提供的实验器材，一般来说，每一种器材在题中都有它的用途，如果觉得有些器材用不上，很可能是我们的设计思路出现了偏差，应重新分析实验目的和实验原理。实验设计题能否得分的关键是能否用简单的语言恰当地描述出实验的具体方法步骤。设计实验步骤时要注意以下原则：1、科学性原则，可操作性原则实验的设计必须有充分的科学依据，不能凭空想象。例如在探索光合作用强度这类实验时，如果设计成通过称量叶片的重量变化来判定光合作用强度的大小，显然就没有科学依据，或者说是高中实验条件所不能做到的。2、 单一变量原则即在设计实验时，只控制一个实验变量而使其它实验变量保持不变。3、 设置对照原则通常把接受实验变量处理的对象组叫实验组，把不接受实验变量处理的对象组叫对照组。只有正确地设置对照，才能使实验结果更具有说服力。常见对照方法有以下几种:空白对照：即不给对照组任何生理因素，例如在“观察甲状腺激素对蝌蚪发育的影响”这一实验中，对照组中既不加甲状腺激素制剂，也不加甲状腺激素抑制剂。条件对照：即给对照组施以部分实验因素，但不是所需研究的处理因素。例如在“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”实验中，“试管中加入2滴FeCl3溶液”的那组实验就是一个条件对照。自身对照：对照和实验都在同一个研究对象上进行。例如“胰岛素引起小白鼠休克”的实验就属于这种情况。相互对照：即不单设对照组，而是几个实验组相互对照，例如:“探索唾液淀粉酶最适PH”实验中，PH值不同的几个实验组就属相互对照。4、 平衡等量原则在实验中无关变量的因素条件是很难避免的，除实验变量以外，对实验组和对照组施加的影响是相同的，以消除无关变量对结果的影响。如探繇H值对酶活性的影响时，单一变量是PH，即除PH之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量，而且是要适宜的量。5、 排除干扰原则在很多实验过程中都会存在一些干扰实验结果的因素，所以在设计实验时一定要设法排除。例如在“验证镁是植物必需的矿质元素”这一实验中，如果用沙土作为培养介质，则沙土中的Mg2+就是干扰因素，故只能用水培法来排除干扰因素。如果对照组用蒸馏水中加入Mg2+,而实验组只用水蒸馏水培养，则植物因缺少必需的矿质元素都会表现病症。为了排除这一干扰因素，实验组就应设计为“用不含镁的完全培养液”而对照组则要“用完全培养液培养”。分析并找出实验设计过程中的干扰因素，并用恰当的方法加以排除。常见的实验干扰因素如下：鉴定物质成份时，试剂往往用新配制的，有的还强调加入顺序在植物生理有关的实验中，要选用饱满的种子，健壮的幼苗等，为了排除干扰，往往强调一定的数量，而不只选一粒种子、一颗幼苗来试验。由于动物情绪紧张时代谢加强，故在做动物能量代谢实验时要待动物安静后进行。在设计酶类实验时一定要注意实验步骤，应该先为酶促反应创造相应的反应条件，最后加入酶以排除高效性的干扰。在微生物培养鉴定这类实验中，要强调“无菌条件下接种”且一般每个实验组都要接种三个培养皿。6、、其它原则在实验操作时，还要注意安全、卫生、环保等，例如在对动物进行采血时，应注意用酒精消毒。细菌接种时应注意“在无菌条件下操作”在“叶绿体中色素的提取与分离”试验中进行层析时，烧杯应加培养皿盖。四、 预测实验结果常见于“探索类”实验中。预测时一般分三种情况：1、实验因素对生物的某一生理过程没有影响；2、实验因素对某一生理过程有促进作用；3、实验因素对某一生理过程有抑制作用。但也有例外，针对具体实验应具体分析。五、 预期实验结果预期实验结果即推测出最可能的实验结果。预期和预测不同，它是指利用已知的理论，推断出最符合逻辑的实验结果。常见于一些“验证性”实验过程中。六、 检查纠错当完成实验过程的设计以后，一定要回过头来检查一遍。再对照要求分析一下自己的实验过程和结果及结论中有没有不合理的地方，所用语言是否准确。总之，我们的实验应该没有漏洞，经得起推敲。七、 需注意的几个问题1、 在实验中注意用语的准确性。我们常说植物杂交、自交，对动物而言可用“个体间相互杂交”，对人来说为婚配，千万不能闹笑话。2、 我们实验所用的植物多为一年生植物，即产生种子之后，亲本就死去了，种子属于子代。而动物产生后代之后，亲本一般仍存在。所以我们在实验中应注意这种现象。3、 用好一些模糊而准确的关键词。在一些实验中有些条件我们难以确定，但又必不可少，不妨用一些模糊词代替，可使整个实验过程更完美。如：“适量”、“少量”、“等量”、“适宜条件”、“合适的温度”等。附：解题一般思路1、 明确实验目的和原理（验证的生物学事实是什么？所依据的生物学原理是什么？）2、 找出实验变量、反应变量和无关变量3、 构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。4、 明确实验对象和实验条件（实验对象：实验所用的生物学材料；实验条件：完成这一实验必需的理化条件及生物学处理方法）5、 实验方法和步骤四步曲：材料是否要制取或处理？有些实验中，