生物实验设计专题

生物实验设计专题第一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三讲座提纲Ⅰ实验理论Ⅱ剖析经典，体会探究Ⅲ解题策略Ⅳ小试牛刀第二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三②无关变量与额外变量。无关变量是指实验中除实验变量外的影响实验结果与现象的因素或条件。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。它们之间也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。一、实验基本知识1．实验中的变量①实验变量与反应变量。实验变量(也称自变量)是实验中由实验者操纵的因素或条件，而反应变量(也称因变量)是指由实验变量而引起的变化结果，二者之间是前因后果的关系。实验的目的就在于获得和解释前因与后果。例如：关于“温度对酶活性的影响”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在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。与假设无关,但会干扰实验第三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验变量(自变量)---------反应变量（因变量）无关变量（控制变量）---额外变量

原因结果例如，上述实验中除实验变量（低温、适温、高温）以外，试管洁净程度，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等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定条件不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。第四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三3．控制与平衡控制——保证实验不受干扰或干扰因素降低到最低程度控制，是处理实验中变量关系的准则之一，指实验要严格地操纵实验变量，以获取反应变量。与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。即通过实验控制，尽量消除实验误差，以获取较为精确的实验结果。第五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三3．控制与平衡控制单一变量原则，主要是对实验变量与反应变量的控制，平衡控制则主要是对无关变量与额外变量的控制。实验中的无关变量的因素或条件很难避免，只能设法平衡和抵消它们的影响，常用的方法有：（1）单组实验法（2）等组实验法

第六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三4．对照对照是实验控制的手段之一，目的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。通过设置实验对照对比，既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。第七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验组和对照组实验组是接受实验变量处理的对象组对照组也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组（或符合、保持自然状态的那组）至于哪个作为实验组或对照组，一般是随机决定的第八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例1、（2005年普通高等学校春季招生考试）为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是（）

①实验组②对照组③黑暗中培养④在光下培养⑤生长育好⑥生长不良

A．②③⑤B．①③⑥C．①④⑤D．②④⑥答案选B例2、为了解土壤微生物是否能分解农药，并尽快得出实验结论，有人用“敌草隆”（一种除草剂）进行了实验。取等量砂土分装于相同的两容器中，a组高压灭菌，b组不灭菌，下列有关事项的叙述不正确的是（）

A、a组为对照组，b组为实验组

B、向a、b中喷入等量敌草隆，再置于同一恒温箱中培养相同时间

C、检测敌草隆消失的情况，预计a组敌草隆含量不变,b组的全部消失

D、只用砂土，实验效果不如几种典型土壤混合后的好答案选：A实验组和对照组的判定：

第九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三究竟实验组和对照组判段的依据到底是什么呢？

通常，一个实验总要进行对照实验（实验组和对照组）。对照实验（即对比实验）只是一个条件（即因素）不同，其他条件（因素）都相同的情况下所进行的一组实验，借此条件（因素）和结果之间的关系，用于对比的实验对象组一般称为对照组。我们不难发现对照组起到一种衬托作用、实际上它就相当于物理学中参照物的作用，既然作为衬托作用的对照组其实验过程、结果、现象对实验者已经有感性上或理论上的认识，也就说在未真正做实验之前，实验者对对照组的结果已经知道。如果发现真正做实验之后对照组的实验结果与其之前的结果是不相符合的，说明此实验操作过程有误，宣布实验已失败，必须重做；如果在实验设计中所有的对象组的结果实验者都不清楚，即此所有的对象组为相互对照实验。我们可以根据这些来判断实验组和对照组。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。第十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三对照类型

：(1)空白对照，即不给对照组做任何处理；(2)条件对照，指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。(3)自身对照:指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组；例如，“质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。(又如证明N是水稻生长发育的必需矿元素实验)第十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三(4)相互对照:不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽鞘的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则，因为科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。另外，对实验结果的分析要注意分析方法的选择，有时还要求用图表表示有关结果或事实，这也是常用的基本技能。如在“植物向光性”的实验设计中，如下图所示，2与1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1对照，也可与2对照。

1234未经处理尖端遮光切去尖端中部遮光光光光光第十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例题.我国科学工作者研究的针对SARS病毒的疫苗已经进入到人体安全性试验阶段，数十名志愿者报名接受安全性试验。研究人员制定的试验方案应是（）A.志愿者全部注射疫苗，密切监视受试者的反应，随时准备处理意外情况的发生B.志愿者全部注射疫苗，密切监视受试者的反应，观察、比较与常态人群的区别C.志愿者全部注射疫苗，观察、记录并统计出现不良反应的个体所占的比例D.在志愿者不知情的状况下将他们分为两组，一组注射疫苗，一组注射生理盐水空白对照！！！D第十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三5．结论观察、实验的价值即在于获得验证性的结果。因此，实验中要记录实验的事实、现象和数据，即捕捉、记录由实验变量而带来的反应变量。然后，论证、说明实验中的实验变量与反应变量的因果关系，从而得到实验结果。（1）如果所获得的结果与假设相符，则肯定假设；（2）如果结果与假设不相符，则否定假设；（3）如果结果与假设无关，则无从判断。第十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三二、实验设计1．实验设计的含义实验设计是指在正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识、原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。第十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2．实验设计的原则（1）科学性原则：①实验原理的科学性：②实验材料选择的科学性：③实验方法的科学性：④实验结果处理的科学性：例、检测某种有毒物质对动物细胞的毒害作用，应用两条原理：许多致畸、致癌物质加入培养液后，培养细胞会发生染色体结构和数目的变异；根据变异细胞占全部培养细胞的百分数，可以判断某种物质的毒性。1.符合实验要求;2.易获取;3.不对实验现象造成干扰.第十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（4）单因子变量原则（或单一变量原则）

即控制其他因素不变，而改变其中一个因素，观察其对实验结果的影响。如探索温度对酶活动性的影响时，就必须控制pH值、底物量和酶量的相等，只改变单一变量

——温度，观察不同温度下酶活性的差异。遵循单一变量原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。第十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（5）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，避免实验结果中的偏差。（6）平行重复原则任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。控制某种因素的变化幅度，在同样的条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。第十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例如孟德尔豌豆杂交实验的成功原因之一——实验材料、后代个体数量足够多例如遗传病调查——被调查家庭数量越多越好例如植物种群密度调查——样方数量越多越好例如培养植物幼苗——一株可以吗？例如种子萌发实验——一粒可以吗？例如测定幼根生长情况——为什么10条根一组，而不是一条根一组？第十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（7）对照性原则实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。由于同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起，因此如果没有严格的对照实验，即使出现了某种预想的实验结果，也很难保证该实验结果是由某因素所引起的，这样就使得所设计的实验缺乏应有的说服力。可见只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。第二十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：第二十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三①所有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所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。④所用处理方法要相同(培养条件、时间也必须相同)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，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。第二十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验设计的基本原则

单因子变量原则

控制与平衡控制重复、对照、随机是保证实验结果准确的三大原则。任何实验都必须有足够的实验次数才能判断结果的可靠性，设计实验只能进行一次而无法重复就得出“正式结论”是草率的。对照性原则第二十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三Ⅱ、剖析经典，体会探究2.1恩格尔曼用水绵进行的光合作用实验2·2分析、体会《动物激素饲喂小动物的实验》2.3了解科学探究的一般过程2.4能力培养第二十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2.1恩格尔曼用水绵进行的光合作用实验1、实验目的?2、遇到的困难？3、你有解决困难的方法吗?4、他又是怎样解决的？研究光合作用的场所和O2是否为光合作用的产物.A、植物细胞本身就小,要研究细胞内哪种结构进行光合作用很困难B、自然光下植物细胞多处受光C、O2看不见,摸不着,无色无味D、空气中含有O2等等第二十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三恩吉尔曼的实验示意图暗处、极细光束照射光下照射2.叶绿体是光合作用的场所结论：1.O2是由叶绿体释放的无空气有空气好氧菌第二十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2·2．蝌蚪在发育过程中，前后肢的生长，头部形态的改变,鳃的消失,尾部的消失,体形的变化等都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验步骤，验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育,并预测实验结果和结论。

实验材料:30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm),3个相同的玻璃缸，培养皿，小网，坐标纸(1mm×1mm)饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。题目要求设计实验步骤和预测实验结果和结论。1.弄清题目要求；2.明确实验目的；3.分析实验原理；4.确定设计思路；5.设计实验步骤；6.预测结果和分析.实验目的是验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。实验原理是甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育，甲状腺抑制剂能抑制蝌蚪的生长发育，使蝌蚪的生长发育延迟。清水不影响蝌蚪的正常生长发育。第二十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三此实验设计中的实验变量是什么？甲状腺激素、甲状腺抑制剂。此实验设计中的无关变量和反应变量分别是什么？实验设计思路：明确三类变量，建立对照实验。①无关变量是同种蝌蚪30只(每组10只)，适宜的相同水质、饲料、温度等，投药的天数。每天的药量均相同，白天的观察时间、次数均一致。1.弄清题目要求；2.明确实验目的；3.分析实验原理；4.确定设计思路；5.设计实验步骤；6.预测结果和分析.2·2．蝌蚪在发育过程中，前后肢的生长，头部形态的改变，鳃的消失，尾部的消失，体形的变化等都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验，验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育，并预测实验结果和结论。

实验材料：30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm),3个相同的玻璃缸，培养皿，小网，坐标纸(1mm×1mm),饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。②反应变量是蝌蚪的体长、前、后肢和尾的变化情况。

第二十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2·2．实验材料：30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm),3个相同的玻璃缸,培养皿,小网,坐标纸(1mm×1mm)饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。

(1)将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号；

(2)将30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm)随机分为3组(每组10只)，分别放入3个玻璃缸中，在适宜的相同水质、饲料、温度等条件下饲养；

(3)1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg，2号缸中加入甲状腺抑制剂5mg，3号缸中不加任何药物；

(4)向1号和2号玻璃缸中连续投药7d，每天一次,药量相同;(5)实验期间，每天按时观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出，放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上，观察并测量蝌蚪的体长。观察前肢、后肢和尾的变化，并做好记录。实验步骤：第二十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2·2．蝌蚪在发育过程中，前后肢的生长，头部形态的改变，鳃的消失，尾部的消失，体形的变化等都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验，验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育，并预测实验结果和结论。

实验材料：30只同时孵化的同种蝌蚪(体长均为15mm)，3个相同的玻璃缸，培养皿，小网，坐标纸(1mm×1mm)，饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。

1号玻璃缸中的蝌蚪前后肢、头部形态改变，尾部及体长变化等较快；2号玻璃缸中的蝌蚪身体部位无明显变化；3号玻璃缸中的蝌蚪变化情况介于1号玻璃缸和与2号玻璃缸中的蝌蚪之间。预测实验结果：实验结论：甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。第三十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三1）空白对照：不做任何实验处理的对象组。2）条件对照：给对象组施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量引起的。该实验中的对照类型：例如动物激素饲喂小动物的实验，其实验设计：1号玻璃缸中加入甲状腺激素5mg2号缸中加入甲状腺抑制剂5mg3号缸中不加任何药物（其它饲喂条件均相同）

——实验组

———条件对照———————空白对照第三十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三观察、发现问题提出假说（假设）设计实验方案预测实验结果

实施实验方案获得实验结果(观察、记录现象、数据等)分析实验结果

支持假说则建立某一理论

否定假说则放弃假说

否定假说改进实验设计再试验2.3、了解科学探究的一般过程第三十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2.4、提高以下实验能力（一）针对问题提出假设的能力

能根据问题提出假设，能对同一问题提出不同假设。例：问题：黄花吸引蜜蜂的原因是什么？现象：黄花吸引蜜蜂。请提出：黄花吸引蜜蜂的原因的(不同)假设。假设是对提出的问题所作出的一种推测性的回答。第三十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三①现象（胚芽鞘向光弯曲生长）—提出问题（此现象是否与何单侧光照有关）—假设（此现象与单侧光照有关）—设计实验（单侧光照与常态均匀光照对照）—结果（单侧光照处理向光弯曲生长，对照处理则直立生长）—结论（证实了假设成立）。观察、记录实验现象——提出问题——假设与预期——设计方案验证——分析结果并得出结论第三十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

②新发现的现象（向光弯曲的部位是尖端下面一点）—问题（此现象是否与尖端有关？）—假设（向光弯曲生长与尖端有关）—设计实验（切掉尖端，单侧光照）—结果（不长也不弯）—结论（假设成立）

③现象（上述两实验结果）——提出问题（尖端是否产生某种物质，影响细胞的生长）——假设（尖端能产生影响细胞生长的物质）——设计实验（借助琼脂，注意用空白琼脂对照）——结果（略）——结论（胚芽鞘尖端确实产生了促进细胞生长的物质）第三十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三假设一野菊株高的变化只受环境因素的影响；假设二野菊株高的变化只受遗传因素的影响；假设三野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响。例1、某生物科技小组，在野外调查活动中发现：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和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有何影响，请你为实验设计前提出几种假说。第三十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例2、用蝌蚪为实验材料探究60℃处理甲状腺激素对其功能的影响写出假设、分组情况及作出预测。实验假设：A、60℃处理对甲状腺激素的功能没有影响B、60℃处理对甲状腺激素的功能有破坏作用C、60℃处理对甲状腺激素的功能有促进作用实验变量：经过60℃处理和不经过60℃处理实验分组：A：经处理的甲状腺激素添加在饲料中喂养蝌蚪B：未经处理的甲状腺激素添加在饲料中喂养蝌蚪C：未添加甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪为什么要设C组?第三十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三预期实验结果及可能的结论

假设——预期现象；现象——结论1.A组、C组生长速度相同，B组生长速度最快。说明60℃处理对甲状腺激素功能有彻底破坏作用。2.A组、B组生长的速度明显快于C组。说明60℃处理对甲状腺激素功能没有影响。3.A组生长速度比C组快、比B组慢说明60℃处理对甲状腺激素功能有一定程度的破坏性影响。第三十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例3、实验探究:果蝇长翅／残翅的遗传特性第三十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三探究的课题方法结果结论例3.实验探究:果蝇长翅／残翅的遗传特性正交/反交杂交/自交/自由交配自交/测交正交/反交核遗传/质遗传显性/隐性纯合体/杂合体常染色体/性染色体X自交/测交对照实验几对基因控制/在几对染色体上环境对相对性状遗传的影响３：11：1相同/不同核遗传/质遗传第四十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

巨胚与正常胚是一对相对性状，由一对等位基因Ge、ge控制，巨胚稻是一种肉眼可见的有巨大胚的水稻。因胚的增大而使米的营养价值大为改观，具有独特的潜在的经济价值。科学家利用γ射线处理正在萌发的正常胚种子，经育种、筛选，最终获得了巨胚突变体。为研究此变异的遗传特性，科学家用经典遗传学的研究方法获得了以下数据：分析以上数据，可以得出哪几个结论？并简要说明理由。纯种亲本组合观测粒数F1表现型的平均数组别表现型粒重（mg）胚重（mg）甲巨胚×巨胚3019．470．92乙正常胚×正常胚3022．840．47丙巨胚♀×正常胚♂3021．370．50丁正常胚♀×巨胚♂3021．300．47第四十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三结论1：上述一对相对性状中，正常胚对巨胚为显性理由：由丙丁可知，无论正交反交，都表现为正常胚性状结论2：正常胚对巨胚为完全显性理由：由丙或丁可知，杂种F1都完全表现为正常胚性状，而不是两个亲本性状的中间类型结论3：上述一对相对性状属于细胞核遗传理由：无论正交反交，都表现为显性亲本的性状而不是母本的性状第四十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三要判断是几对等位基因控制？纯种亲本组合观测粒数F1表现型的平均数组别表现型粒重（mg）胚重（mg）甲巨胚×巨胚3019．470．92乙正常胚×正常胚3022．840．47丙巨胚♀×正常胚♂3021．370．50丁正常胚♀×巨胚♂3021．300．471、杂合巨胚自交：3：1？2、杂合巨胚与正常胚测交：1：1？第四十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（1）首先，细心审题，明确实验类型、实验目的(实验变量和反应变量隐含其中)、实验原理及实验要求。Ⅲ、解题策略一、实验设计题

1、解题思路提示：一个实验的实验原理通常应包括，①自变量与因变量之间的关系②因变量与检测指标的关系。而结论通常则是阐述自变量与因变量之间的关系。第四十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（2）找自变量和因变量，以及影响本实验的相关变量，然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。控制变量法在提出设计思路时，最为关键的是抓住3个变量，即实验变量、反应变量、无关变量。在具体设计过程中，实验变量怎么操纵？无关变量怎么控制？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。第四十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（3）明确实验对象，思考所给器材、设备的功用。选择适宜的实验材料（实验对象）。充分运用所给器材和试剂，一般情况下，题目中所制定的器材、试剂，任何一种都应该在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。（4）实验条件。完成这一项实验所必需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。（5）设计实验方法和步骤。依据因变量确定检测指标及检测方法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。实验步骤的关联性需要考虑步骤排列的顺序性和实验主体（生物个体、器官、组织、细胞等）活性的维持。第四十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（6）预测结果（7）观察、记录，分析现象、数据，得出结论。2、实验的步骤中应表述的要点A、取材,分组,编号B、对照,变量刺激(或处理),控制无关变量,体现单一变量原则C、培养、观察、记录等量,状况一致的,随机分成,A组B组,1号2号顺序,结果如何捕获?相同且适宜,计时?重复?第四十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三结果对出现的现象、变化进行描述结论概括、抽象出来的知识,比结果更高一个层次,实验结论是实验结果的升华,往往就是实验目的预期结果与实验结果的区别

验证性实验探究性实验预期结果唯一不唯一（写全多种可能）实验结果唯一唯一第四十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三A、准确地预测实验结果，实验设计的最后往往还需要预测实验结果，在结果预测上要全面，准确。例如：①自交结果预测，除了全黑，有白有黑外，还有全白（只是概率较小）。②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”。③用亚甲基蓝做菌量检测时，不能把“褪色”说成“无色”。④在验证甲状腺激素对促进幼小动物发育的作用时，不能把“发育”说成“生长”。2、实验设计应注意的问题第四十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三B、

合理地设计操作过程基本的实验方法选定以后，紧接着就要编定具体的操作细节，这些操作细节的设计要合理规范、切实可行，否则也会造成很大的失分。如：①从动物体内取血，是从臀大肌中抽取，还是从血管中抽取？取血前是否要用酒精棉球对取血部位进行消毒？②向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢？③酶促反应的试管如何加热？是直接加热，还是水浴保温？④在用酒精溶解叶中叶绿素时，酒精要加热，是直接加热，还是隔水加热？⑤使甲状腺制剂、胰岛素、生长激素进入动物体内的方法应如何操作？是饲喂，还是注射？⑥不同的情况下要合理地选用不同的水。如：清水、池水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。……等等第五十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三C、简明地组织语言文字如：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，如A、B或甲、乙等等，这样可使叙说简洁一些。③叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如：“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等。常用的表达词汇：适宜、适应、等、相同、等量、各、分别、显著差异、一段时间

第五十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例5：（验证性实验）为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。（1）材料和用具：日龄相同，体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。）（2）方法与步骤（3）结果预测与分析。限制型第五十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三答案（2）方法与步骤：①将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。②每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠胃等量的蒸馏水，饲养一定时期。③测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。（3）结果预测与分析：①未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。②给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果表明甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使运动的耗氧量和活动量增加。排除个体差异,无关变量的平衡控制确保单一变量第五十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验设计类型高考实验设计的类型及一般步骤完整的实验设计补充完善实验实验纠错弄清题意分析原理设计步骤结果预测分析是否违反科学原则是否有步骤遗漏步骤是否颠倒混乱是否有违目的原理正确的判断并说明理由第五十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。例．（2007年淄博市第二次摸底考试）甲、乙、丙三位同学，围绕酶的特性，设计了如下实验，请运用你所学的知识，指出三位同学实验设计中存在的问题并提出修正方案。（示例：某同学做唾液淀粉酶水解淀粉的实验：取一支试管，先加入2mL淀粉糊，然后再加入1mL唾液，放在水温37℃的烧杯内，一段时间后，向试管内滴加2滴碘液，结果不变蓝，说明唾液淀粉酶能够水解淀粉。缺乏对照，应再取1支试管，加入1mL清水代替唾液，其余条件都相同，起对照作用）（1）甲同学探究酶的高效性：取一支试管，加入2mLH2O2，再加2滴新鲜土豆研磨液，观察到产生大量气泡，用带火星的卫生香检测，卫生香猛烈燃烧，说明酶的催化作用具有高效性。

缺乏对照。应再取一支试管，滴加2滴FeCl3溶液，其余条件都相同，观察到产生的气泡较少

第五十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（2）乙同学探究不同的酶其所需的pH条件不同：①取12支试管并编号1~12，各加入2mL蛋清液，调节各试管的pH，分别等于1~12；②同时向12支试管内各加入1滴胃蛋白酶和胰蛋白酶；③放在37℃左右的大烧杯内一段时间；④用双缩脲试剂检验试管中的蛋白质存在情况。

（3）丙同学探究温度影响酶的活性：①取6支试管编号，A，A1、B，B1、C，C1。在6支试管中都加入等量的淀粉溶液和等量淀粉酶溶液。②A，A1试管放入60℃水中，B，B1试管放入100℃水中，C，C1试管放入冰水中，维持5分钟。③取出后各加入等量的碘液，观察.存在两个变量。（1分）应在12支试管中，只加胃蛋白酶（胰蛋白酶），再取12支试管，只加胰蛋白酶（胃蛋白酶）（2分）

实验步骤混乱。（1分）应①取6支试管编号，A，A1、B，B1、C，C1。在A、B、C试管中都加入等量的淀粉溶液，在A1、B1、C1试管中都加入等量淀粉酶溶液。②A，A1试管放入60℃水中，B，B1试管放入100℃水中，C，C1试管放入冰水中，维持5分钟。③分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，摇匀后，维持各自温度5分钟。（3分）第五十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三“三明确”实验目的实验原理实验变量一、审题－－分析理解能力第五十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三1、明确实验目的验证性实验－－验证简单的生物学事实探究性实验－－探究生物学新问题弄清是验证性实验还是探究性实验是实验的核心第五十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2、明确实验原理原理的来源其一：来自题干其二：课本中的相关知识解读题干或联想课本相关知识来获取。是实验的依据第五十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。

实验目的是什么？实验原理是什么？第六十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验目的：证明气孔具有开启和关闭的功能。保卫细胞吸水会膨胀变形，气孔开启保卫细胞失水会收缩变形，气孔关闭实验原理课本原理：渗透作用原理外界溶液浓度＜细胞液浓度，细胞吸水外界溶液浓度＞细胞液浓度，细胞失水题中原理：第六十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三确认实验变量的方法 实验目的实验原理证明气孔具有开启和关闭的功能方法一：直接从实验目的获取 方法二：分析实验目的和实验原理推出 保卫细胞吸水或细胞失水实验变量保卫细胞外界溶液的渗透压第六十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2、自行确定实验材料和用具（1）实验材料要恰当可以用、效果好（2）实验用具要科学如：临时装片制作与观察根据实验步骤，迁移运用教材相关实验中的实验用具第六十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。

实验材料与主要用具：

菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。第六十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三环节二：书写实验设计步骤“三步走”分组（或组装）对照（或处理）记录（或描述）第六十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三第一步：分组选取题干提供的实验材料用具，组装实验设备，平均分组，并作好编号。常用语言：选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C…选择年龄、体重（性别）、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3…第六十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三第二步：对照要注意能体现“单一变量”的词语的准确使用，例如“等量”、“相同”、“适宜”②自身对照：实验与对照在同一对象上进行。如：“质壁分离与复原”实验。自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及差异。①空白对照：指不用实验变量处理的对照组。不同情况下要合理地选用不同的水。如：清水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。③相互对照：几个实验组相互之间形成的对照如：“探究温度对酶活性的影响”实验第六十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三第三步：记录观察描述实验现象

收集记录实验数据第六十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三2005年全国理综卷Ⅱ

植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。

实验步骤：制片观察换液再观察组装对照记录第六十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三①取菠菜叶，用镊子剥取表皮。②在载玻片上滴一滴清水，将表皮放入清水中，盖上盖玻片，制成临时装片。③将临时装片放在显微镜的载物台上，先用低倍镜下找到气孔，移到视野中央，再换高倍镜进行观察，记录观察到的气孔状态。④在盖玻片的一侧滴上浓盐水，再另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体，反复几次。⑤继续观察气孔的变化，并做记录。（第一步：组装）（第二步：对照）（第三步：记录）第七十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验结果由实验变量而引起的变化环节三：预测解释实验结果实验结论实验结论是根据实验结果作出的一种推论第七十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

植物叶片表皮上分布有大量的气孔，气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞（保卫细胞）吸水后，会膨胀变形，气孔开启；反之细胞失水收缩，气孔关闭。以放置一小段时间的菠菜为材料设计一个实验，证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。预测实验结果并作出解释：在清水中气孔应开启。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时，保卫细胞吸水膨胀变形，气孔开启。在浓盐水中气孔应关闭。因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时，保卫细胞失水收缩，气孔关闭。第七十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三实验设计题解题策略审题“三明确”实验目的实验原理实验变量解题“三环节”选择实验材料用具书写实验设计步骤预测解释实验结果设计“三步走”分组（或组装）对照（或处理）记录（或描述）第七十三页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

例6土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性，下图A、B、C、D4种土壤微型节肢动物分离收集装置中，最合理的是（）第七十四页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

［解析］据题意提示：土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的习性。4种土壤微型节肢动物分离收集装置中，最合理的是亮、湿、热三个条件中符合最多的。A符合亮和热，B只符合亮，C只符合热，D没有采取任何措施。故A最符合。［答案］A

第七十五页，共九十二页，编辑于2023年，星期三例、06高考验证实验方案设计典例探析

为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。

实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O2、CO2在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。实验步骤和预测实验结果：⑴剪取两小块相同的烟草叶片，分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中。此时，叶片均浮在水面上。⑵用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。．．．．．．分析预测的实验结果：第七十六页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

实验原理：⑴在充足光照下，进行光合作用的植物叶片，光合作用大于呼吸作用，即叶肉细胞释放氧气的量，大于该细胞有氧呼吸消耗氧气的量。⑵在完全无光条件下，叶肉细胞不能进行光合作用，但仍进行有氧呼吸，消耗氧气，释放CO2。⑶叶肉细胞间隙附着的气体分子越多，叶片的比重越小，浮力越大，否则反之。⑷NaHCO3浠溶液中的NaHCO3有维持浠溶液中CO2含量动态平衡的作用。蒸馏水中没有CO2也没有O2。

第七十七页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

根据实验原理构建本实验设计思路：

根据实验原理可知，将植物放在充足光照下，植物叶片的光合作用大于呼吸作用。叶肉细胞释放氧气的量大于该细胞有氧呼吸消耗氧气的量。因此，在NaHCO3稀溶液中的叶片，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片比重减小，叶片定会上浮。由此可用于证明植物叶片在光合作用过程中有气体产生。

根据实验原理可知，将植物放在黑暗条件下，叶肉细胞不能进行光合作用，但仍进行有氧呼吸，消耗O2释放CO2。因此，在NaHCO3稀溶液中的叶片，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片比重增大，叶片定会下沉。由此可用于证明植物叶片在有氧呼吸作用过程中有气体消耗。

根据实验原理可知，处于蒸馏水中的叶片，由于缺少光合作用的原料CO2，缺少有氧呼吸作用的原料O2，因此，不论是在光照下，还是在黑暗中，叶肉细胞间隙都缺乏气体，叶片仍都位于试管底层。第七十八页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

实验变量、反应变量、无关变量和观测指标：

无关变量：光照强度、适宜温度、叶片大小和新鲜程度、两实验装置中液体的量等。实验处理实验变量反应变量观测指标充足光照有CO2产O2量增加、叶片上浮叶片上浮无CO2无O2产生、叶片不上浮黑暗条件有O2O2被消耗、叶片下沉叶片下沉无O2不进行有O2呼吸、叶片仍在底层第七十九页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

⑶将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间。

实验假设：植物叶肉细胞在光合作用过程中有气体产生。实验预期：光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片将会上浮。实验结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮。蒸馏水中的叶片仍在试管底层。实验结论：植物叶片在光合作用过程中有气体产生（或假设成立）

分析预测的结果：光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮。蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底层。实验一第八十页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

⑷再将这两支试管放在暗箱中一段时间。实验假设：植物叶肉细胞在进行呼吸作用时消耗气体。实验预期：黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片将会沉。实验结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉。蒸馏水中的叶片仍在试管底层。实验结论：植物叶片在有氧呼吸作用过程中有气体耗。分析预测的结果：黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。蒸馏水中缺乏O2，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍在试管底层。实验二第八十一页，共九十二页，编辑于2023年，星期三

例、植物乙自然结实率低，主要原因是花粉粒萌发后多数花粉管不能伸长。为探究生长素对植物乙花粉管伸长的影响，某生物兴趣小组进行了课外实验，得到下表结果：请结合表中数据对实验结果进行简要分析：

根据上述分析，可以得出的结论是：

生长素浓度(mg/L)01.02.03.04.05.06.07.0花粉管平均长度(mm)0.53.65.56.45.23.10.40.2生长素浓度为3.0mg/L时，花粉管平均长度最长，表明最适生长素浓度为3.0mg/L；生长素浓度低于3.0mg/L（0—3.0mg/L）时，对花粉管的促伸长作用随浓度增加逐渐增强；生长素浓度高于3.0mg/L（3—5.0mg/L）时，对花粉管的促伸长作用随浓度增加逐渐减弱；生长素浓度等于或高于6.0mg/L时，对花粉管伸长起抑制作用。生长素对花粉管伸长的作用具有两重性（促进或抑制作用）

考查结果分析与结论的得出第八十二页，共九十二页，编辑于2023年，星期三（07模拟）用含的完全培养液培养大麦幼苗，几天后测试大麦根尖不同区域的累积量和运输情况，结果如下表。以下叙述不正确的是（

）

A.根吸收磷元素的主要区域在距根冠20~60mm范围，吸收的方式为主动运输

B.在距根冠1~3mm区域32P累积较多，最主要原因是32P用于了DNA和蛋白质的合成

C.几天后在幼苗叶片中检测到32P放射性，则光反应的产物中，含32P的有机物是ATP和NADPHD.实验两天后，幼苗出现萎蔫现象，可能是营养液的浓度大于细胞液浓度，细胞失水