2021年高考生物二轮复习：生物实验知识梳理汇编

2021年高考生物二轮复习：生物实验知识梳理汇编

一、课本实验考点知识归纳

【表一】提取鉴定类实验

实验名称鉴定对象主要试剂颜色水浴加热生物材料

生物组织中糖淀粉碘液蓝色无脱色的叶片

类的鉴定还原糖斐林试剂（班氏试剂）砖红色需要

蛋白质的鉴定蛋白质双缩胭试剂紫色无

苏丹HI橘黄色

脂肪的鉴定脂肪无

苏丹VI红色

提取丙酮或无水乙醇无

胡萝卜素：橙黄色

叶绿体中色素

四种色素叶黄素：黄色

的提取和分离分离层析液

叶绿素a：蓝绿色

叶绿素b：黄绿色

鉴定二苯胺试剂蓝色'需要

DNA粗提取与0.14mol/L氯化

DNA提取无

鉴定钠溶液鸡血细胞

提纯95%冷酒精

【表二】观察类实验

实验名称观察方式观察对象显微镜染色剂玻片标本生物材料

苔薛的叶片或菠菜叶的

观察叶绿体叶绿体高倍无临时装片

小表皮稍带点叶肉细胞

观察细胞质流细胞质，以叶

原色观察万倍无临时装片黑藻的叶片

动绿体作参照

观察质壁分离撕片•法制作

紫色大液泡万倍无紫色洋葱的外表皮

与复原临时装片

龙胆紫或醋压片法制作

观察有丝分裂染色体等倍洋葱根尖

酸洋红临时装片

染色观察

苏丹ni或苏切片法制作

脂肪的鉴定脂肪高倍花生种子

丹W临时装片

【表三】实习、研究性课题

实习、研究性

调查对象统计方法

课题计算手段

动物个体总数（N）—再次捕获个体数

标志重捕法

（活动范围较大）=重播的标志个体数

种群密度的取

样调查

植物所有样方内个体总个

样方法

（不活动或活动范围较小）样方的总面积

调查人群中的发病率——患病A数-----xioo%

人类某种遗传病汇总法

遗传病被调查人数

调查环境污染

环境污染程度汇总法4-mjo由污染区域

对生物的影响百木程度-被调杳区域X100%

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【表四】实验原理归纳

实验目的实验原理

植物必需矿质元素的确定缺乏该元素时，植物表现出相应病症；补充后，缺乏症消失

鉴定还原性糖斐林试剂与还原糖在沸水浴下反应生成石专红色沉淀

鉴定蛋白质双缩胭试剂与蛋白质反应生成紫色物质

鉴定淀粉淀粉遇碘后形成紫蓝色的复合物

鉴定脂肪苏丹IV可将脂肪染成红色、苏丹HI可将脂肪染成橘黄色

鉴定DNA二苯胺在加热情况下可将DNA染成蓝色

检测血糖或尿糖班氏试剂可与葡萄糖在加热情况下反应生成砖红色沉淀

提取叶绿体中的色素色素可溶于丙酮等有机溶剂

分离叶绿体中的色素不同色素在层析液中的溶解度不同

观察植物细胞的质壁分离与复原细胞壁的伸缩性比原生质层的伸缩性小、渗透作用

糖渍盐渍食品不易变质高浓度的糖或盐溶液使细菌等发生渗透作用严重失水而死亡

DNA分子杂交（DNA探针或基因探针与被测DNA或基因的单链碱基

检测人类的遗传病和传染病

互补配对）

动物细胞培养细胞分裂

用培养的动物细胞鉴定物质的毒性有毒物质可使培养的动物细胞发生染色体结构和数目的变异

转基因抗虫棉的培育过程遗传学原理是基因重组、细胞学原理是细胞的全能性

植物体细胞杂交细胞膜的流动性、细胞的全能性

遗传学原理是基因重组和染色体变异、细胞学原理是细胞的全能

单倍体育种

性

秋水仙素可抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，导致染色体不分

多倍体育种离，使细胞不能分裂，从而形成染色体加倍的细胞，该细胞以后正常

分裂发育成多倍体组织或个体

人工诱变育种基因突变

通过杂交培育高产杂种作物利用杂种优势

生态学原理是根据种内斗争的原理确定株距，增加植株周围的C0

合理密植2

浓度，植物生理学原理是增加光合作用面积，提高光能利用率

增加土壤中的含量，①促进根细胞的有氧呼吸，有利于矿质元

素的吸收；②增强硝化细菌的活动，使土壤中的NO普加；③促进

中耕松土

需氧型分解者的分解作用；④抑制反硝化细菌的活动减少土壤中N

的流失

轮作（在同一块土地上不同年份种植充分利用土壤中的矿质元素，防止土壤肥力枯竭，改变原有食物

不一样的作物）链，降低害虫的危害程度。

间作套种（即不同作物同年份在同一通过增加光合作用面积，控制光照强度，提高植株间C02浓度等提

块土地上间行种植或高矮套种）高光能利用率

一年一耕改为一年两耕延长光合作用时间，提高光能利用率

阴雨天适当降低温度并保持昼夜温在弱光下降温不会降低光合作用但可降低呼吸作用对有机物的消

差耗，保证有机物的积累

不同植物对各种必需的矿质元素的需要量不同。同一植物在不同

的生长发育阶段，对K、P等各种必需的矿质元素的需要量也不同合

合理施肥的原理

理施肥就是指根据植物的需肥规律，适时地、适量地施肥，以便°

使植物体茁壮成长，并且获得少肥高效的结果。

细胞分化的原理基因的选择性表达

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【表五】实验材料的选择和处理

实验材料优点备注

鉴定植物组织中可不用胡萝卜：避免材料的颜

梨富含还原糖，颜色近于白色

溶性还原糖色对实验结果的影响

新鲜、含水量多、含叶绿体多、

观察细胞质流动新鲜的黑藻嫩叶

叶片薄、取材方便

观察植物细胞的质若用无色透明的材料，则需

紫色洋葱鳞片叶细胞液呈紫色，便于观察

壁分离使用平面反光镜，缩小光圈

鉴定植物组织中的

花生富含脂肪，便于切片

脂肪

获取较纯净的细胞哺乳动物的红细

不含细胞核、细胞器等膜结构

月莫胞

自花传粉、闭花授粉，自然状态

豌豆下是纯种、有许多稳定的、易区

验证遗传规律分的相对性状

种类多、繁殖快、容易饲养；有

果蝇

许多稳定的、易区分的相对性状

有细而长的带状叶绿体，而且螺

恩格尔曼的实验水绵旋状的分布在细胞中，便于观察

和分析研究

不进行光合作用，排除光合作用测定绿色器官的呼吸速率：

研究植物的呼吸商种子

对结果的影响黑暗条件下进行

研究甲状腺激素促

蝌蚪胚后发育为变态发育容易出现实验结果

进幼小动物发育

DNA的粗提取与鉴定鸡血细胞液含有细胞核

雌雄同株异花，便于去雄，利于

杂交；培育周期短，后代数量多

有性杂交实验玉米

便于数学统计、分析；有许多稳

定的、易区分的相对性状

【表六】几种重要的培养基/液成分

培养基用途成分

无土栽培的完全营养液含14种必需矿质元素、水

动物细胞培养液水、无机盐、动物血清、葡萄糖、氨基酸、维生素

植物组织培养基水、矿质元素、植物激素、有机小分子(维生素、琼脂、蔗糖、某些

氨基酸)

微生物培养基根据微生物种类、培养目的选择材料(碳源、氮源、水、生长因子、

无机盐)

选择培养基(分离微生物)不加碳源、不加氮源、添加青霉素、添加高浓度食盐等

二、实验设计总结

1.常用仪器、试剂或药品的用途

(l)NaOH：用于吸收CCh或改变溶液的pH

(2)Ca(OH)2：鉴定CO2

(3)CaCl2：提高细菌细胞壁的通透性

(4)HC1：解离(15%)或改变溶液的pH

(5)NaHCO3：提供CO2、作为酸碱缓冲剂

(6)酸碱缓冲剂(Na2cO3/NaHCO3，NazHPO/NaH2Po4)：用于调节溶液pH

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(7)NaCl：配制生理盐水(0.9%)维持红细胞、口腔上皮细胞形态或用于提取DNA(0.14M

或2M)

⑻琼脂：激素或其他物质的载体或培养基，用于激素的转移或培养基

⑼酒精：用于消毒(75%)、提纯DNA(95%)、叶片脱色、配制解离液(95%的冷酒精)

及洗去浮色(50%)

(10)蔗糖：配制蔗糖溶液，测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原。10%KNO3溶液：

植物细胞质壁分离和自动复原

(11)二苯胺：用于DNA的鉴定(沸水浴，蓝色)

(12)甲基绿：检测DNA,呈绿色

(13)毗罗红:检测RNA,呈红色

(15)斐林试剂(甲液O.lg/mLNaOH、乙液(Hbg/mLCuSCU)/班氏试剂：鉴定可溶性还原

性糖(沸水浴，砖红色沉淀)

(16)双缩麻试剂：用于蛋白质的鉴定(紫色)

(17)苏丹HI染液(橘黄色)和苏丹W染液(红色)：用于脂肪鉴定

(18)碘液：用于鉴定淀粉(变蓝色)

(19)龙胆紫溶液或醋酸洋红：碱性染料，用于染色体染色时，前者呈深蓝色，后者呈红色

(20)改良苯酚品红染液：检测染色体，红色

(21)健那绿：检测线粒体，专一性让线粒体染色呈蓝绿色

(22)重铭酸钾溶液：检测酒精，呈灰绿色

(23)澳麝香酚蓝水溶液：检测CO2，由蓝变绿再变黄

(24)口引口朵酚试剂：用于维生素C的鉴定

(25)伊红美蓝：鉴定有无大肠杆菌的存在

(26)亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水中的耗氧性细菌(细菌的氧化可使之褪色)

(27)pH试纸：检验物质的酸碱性，如乳酸

(28)卡诺氏固定液：用于细胞有丝分裂根尖的固定

(29)解离液(5%盐酸和95%酒精按1：1的比例配成)：有丝分裂中根尖的分离与固定

(30)层析液：用于叶绿素的分离，主要类型：①由20份石油酸(在60〜90《分储出来

的)、2份丙酮和1份苯混合而成；②95%的酒精；③93号汽油；④9份体积分数为95%的酒

精和1份苯混合；⑤汽油或四氯化碳加少许无水硫酸钠。

(31)20%新鲜肝脏研磨液：含有H2O2酶，可促进H2O2分解产生。2

(32)无土营养液：用于植物无土栽培

(33)柠檬酸钠：血液抗凝剂

(34)2,4-D生长素类似物：有双重性，低浓度促进生长；高浓度抑制生长；培育无籽果实

(35)秋水仙素(C22H25O6N)：用于单倍体育种，作用机理是可抑制植物细胞有丝分裂中

纺锤体的形成，可导致细胞内染色体数目加倍，因此用于多倍体育种以及单倍体育种时培育

纯种；还可以诱发基因突变。是1937年发现的，是从百合科植物秋水仙的种子和球茎中提取

出来的一种植物碱。它是白色或淡黄色的粉末或针状结晶，有剧毒，使用时应特别注意。

(36)滤纸：过滤或纸层

(37)纱布、尼龙布：过滤，遮光

(38)云母片：阻止生长素传递

(39)微电流计：测量神经元受刺激时，神经元细胞内或细胞间的兴奋传递情况

(40)紫外线：一定剂量作为能量、保温，高剂量导致细胞基因突变

2.实验设计的技术手段

(1)光学显微镜的使用：包括显微镜的取送、放置、旋转、对光(反光镜及光圈的使用)、

低倍观察、高倍观察、镜头的擦拭；显微镜的放大倍数(是物体的长和宽，不是面积，也不

是体积)、焦距问题、物镜离装片的远近、准焦螺旋的使用、显微镜使用时物象移动方向、显

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微镜使用时异物的判断(通常通过移动玻片、转动转换器或旋转目镜来判断)。

(2)临时装片、切片和涂片的制作：适用于显微镜观察，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，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，在“观察动物如人体血

液中的细胞”中要制作血液的涂片等等。

⑶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)、提取液和其它

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。

(4)解离技术：适用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。

(5)恒温技术：适用于有酶参加的生化反应，一般用水浴或恒温箱，根据题目要求选用。

(6)纸层析技术：适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、划滤液细线、层

析分离等。

⑺植物叶片中淀粉的鉴定：适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒

精脱色、加碘等。

⑻根尖培养技术：有丝分裂实验的材料

⑼小动物饲养技术：饲养小白鼠等实验动物

(10)无土栽培技术：用于植物必需元素与非必需元素的鉴定

(11)微电流测量技术：用于刺激神经元细胞时，兴奋的传递情况。刺激神经元的某一点时，相

对于该神经元的刺激点而言，其两侧均有电位变化(用两表则可在两侧任意位置，用一表测

定则相对于受刺激点不等距位置有两次偏转)可证明在同一神经元内具有双向传递性；刺激

突触前神经元时，突触后神经元可测得电位变化，刺激突触后神经元时，突触前神经元测不

到电位变化，可证明突触传递具有单向传递性。

(12)pH控制技术：利用缓冲液调节pH,确保实验环境的pH相对稳定。

(13)同位素示踪技术：如噬菌体浸染细菌的实验，用和"CO?追踪光合作用中氧原子和碳原子转移

途径的实验等。

3.常用实验方法

(1)显微观察法：如“观察细胞有丝分裂”“观察叶绿体和细胞质流动”“用显微镜观察多种多

样的细胞”等。

(2)观色法：如“生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定”“观察动物毛色和植物花色的遗

传”“DNA和RNA的分布”等。

(3)同位素标记法(元素示踪法)：如“噬菌体浸染细菌的实验”“恩格尔曼实验”等。

(4)补充法(加法创意)：如用饲喂法研究甲状腺激素，用注射法研究动物胰岛素和生长激素,

用移植法研究性激素等。

(5)摘除法(减法创意)：如用“阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺激素或生长激素的作

用”“雌蕊受粉后除去正在发育着的种子”等。

(6)杂交法：如植物的杂交、测交实验等。如孟德尔发现遗传规律的植物杂交、测交的实

验，小麦的杂交实验等。

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

(7)化学分析法：如“番茄对Ca和Si的选择吸收”“叶绿体中色素的提取和分离”等。

⑻理论分析法：如“大、小两种草履虫的竞争实验”“植物向性动物的研究”等。

⑼预实验法：在科学研究中，有时需要在正式实验前先做一个预实验。这样可以为进一

步的实验摸索或创造条件，可以检验和保障实验设计的科学性和可行性。例如“探索生长素

类似物促进插条生根的最适浓度”的实验中，确定应设计什么样的浓度梯度？如果对要研究

的植物有关情况所知不多，可以先设计一组梯度比较大的预实验进行摸索，再在预实验的基

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础上设计细致的实验；再如预热处理，研究某温度对酶活性影响：将酶溶液和反应物分别放

入2个试管，然后在同一水浴环境中持续一定时间，再将酶溶液和反应物倒入同一试管中混合

反应。

(10)初测法：如初始长度、初始刻度、初始温度、初始重量等

(11)重复法：如测量上重复，取其平均值，这在统计学上才是更可靠的。例如“不同浓度香

烟浸出液对水蚤的影口向”的课题研究：

每分钟心跳次数

不同浓度烟草浸出液

第一次测量第二次测量......第ni次测量

浓度1

...

浓度n

蒸储水(对照)

(12)确定某一显性三个体基因型方方且测交；该显性个体自交；单倍体培育法

(13)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，用锈菌去侵

染，一段时间后，观察有无锈斑出现

(14)育种的方法：杂交育种；人工诱变育种；多倍体育种；单倍体育种；基因工程育种；

细胞工程育种

(15)测定种群密度的方法：样方法；标志重捕法

(16)水培法(完全培养液与缺素完全培养液对照)：确定某种元素为植物必需的元素方法

(17)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(三倍体)

(18)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

(19)模拟实验法：如模拟探究细胞表面积与体积的关系、通过模拟实验探究膜的透性、渗透

作用的实验装置等

4,常用的实验条件控制方法

(1)增加水中。2：泵入空气或吹气或放入绿色植物；

⑵减少水中。2：容器密封或油膜覆盖或用凉开水；

(3)除去容器中CO2：NaOH溶液、Na2c。3溶液；

(4)除去叶中原有淀粉：置于黑暗环境(饥饿)；

⑸除去叶中叶绿素：酒精水浴加热(酒精脱色)；

(6)除去植物光合作用对呼吸作用的干扰：给植株遮光；

⑺单色光的获得：棱镜色散或透明薄膜滤光；

(8)血液抗疑：加入柠檬酸钠(去掉血液中的Ca2+)；

⑼线粒体提取：细胞匀浆离心；

(10)骨无机盐的除去：H。溶液；

(11)消除叶片中脱落酸的影响：去除成熟的叶片；

(12)消除植株本身的生长素：去掉生长旺盛的器官或组织(芽、生长点)；

(13)补充植物激素的方法：涂抹、喷洒、用含植物激素的羊毛脂膏或琼脂作载体；

(14)补充动物激素的方法：口服(饲喂)、注射；

(15)阻断植物激素传递：插云母片法。

5.实验结果的显示方法一一实验现象的观测指标

⑴光合作用：02释放量或CO2吸收量或有机物(淀粉)生成量。例：水生植物可依气泡

的产生量或产生速率；离体叶片若事先沉入水底可依单位时间内上浮的叶片数目；植物体上

的叶片可依指示剂(如碘液)处理后叶片颜色深浅。

⑵呼吸作用：。2吸收量或CO2释放量或有机物(淀粉)消耗量

⑶原子或分子转移途径：同位素标记法或元素示踪法

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(4)细胞液浓度大小或植物细胞活性：质壁分离与复原

⑸溶液浓度的大小：U型管+半透膜

(6)甲状腺激素作用：动物耗氧量、发育速度等

⑺生长激素作用：生长速度(体重、体长变化)

⑻胰岛素作用：动物活动状态(是否出现低血糖症状——昏迷)

(9)胰高血糖素作用：尿糖的检测(在尿液中加班氏试剂进行沸水浴，看是否出现砖红色

沉淀)

(1())菌量的多少：菌落数、亚甲基蓝褪色程度

(11)生长素作用及浓度高低的显示：可通过去除胚芽鞘后补充生长素后的胚芽生长情况

来判断(弯曲、高度)

(12)淀粉：碘液(变蓝色)

(13)还原性糖：斐林试剂/班氏试剂(沸水浴后生成砖红色沉淀)

(14)CO2：Ca(0H)2溶液(澄清石灰水变浑浊)

(15)孚L酸：pH试纸

(16)02：余烬复燃

(17)蛋白质：双缩胭试剂(紫色)

(18)脂肪：苏丹in染液(橘黄色)；苏丹H染液(红色)

(19)DNA：二苯胺(沸水浴，蓝色)、甲基绿(染色后，呈绿色)

(20)RNA：毗罗红(呈红色)、苔黑酚乙醇溶液

6.实验设计的原则

⑴对照原则

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。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。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：

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。

阳性对照：给对照组施以已经被证明是一种有效的处理因素。阳性对照目的是证明试验

具有检验灵敏度，也就是该试验具有证明有效阳性药物的有效性的能力。

空白对照：指不做任何实验的对照组或不给对照组以任何处理因素。值得注意的是，不

给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加

实验组的处理因素，或者说相对于实验组而言，除实验变量外，别的处理与实验组完全相同。空

白对照能明白地对比和衬托实验组的变化和结果，增加说服力。通常未经实验因素处理的对

象组为对照组，经实验因素处理的对象组为实验组；或处于正常情况下的对象组为对照组，未处

于正常情况下的对象组为实验组。例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，实验组滴加了

唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸储水，起空白对照；在还原糖鉴定实验中留一部分

样液不加入斐林试剂，以作对照。

自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不另设对照。自身对照方法简

便，关键是看清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。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。

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相互对照：不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是

其他级别的对照组。在等组实验法中，若不设空白对照，则大都是运用相互对照。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。例如：“植物向光性”实验中，

利用若干组燕麦胚芽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。再如：在探究温度（或pH）对酶催化活性影响实验中温度（或pH）（O℃、50℃、100℃）

互为相互对照。在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。

条件对照：指虽然给对象施以某种实验处理，但是这种处理是作为对照意义的，给定的

处理因素正是为了保证实验中对照组与实验组相比只是少了实验变量的影响，或者说这种处

理不是实验假设所给定的实验变量意义的。通常施以条件因素的对象组为对照组，施以实验

因素的对象组为实验组。例如，在“动物激素饲喂小动物''的实验中，采用等组实验法，甲组为

实验组（饲喂甲状激素），乙组为条件对照（饲喂甲状抑制剂）；不饲喂药剂的是空白对照组。显

然，通过条件对照.实验说服力大大提高。

标准对照：生物生理、生化的某些项目也都有相应的标准，将观察测定的实验数值与规

定的标准值相比较，以确定其正常与否的对照方法。

【“实验组”与“对照组”确认】

一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是施加实验变量处理的被试组；对

照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，

被认为是来自实验变量的结果，如为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因

而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即未接受实验变量处理）的小麦幼苗应为

对照组，通过对照组能增强实验的信度。

（2）单一变量原则

理解该原则，应弄清几组变量：即自变量与因变量，无关变量与额外变量。

①自变量与因变量：a.自变量是研究者主动操纵的条件和因子，是作用于实验对象的刺

激变量（也称实验变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。b.因变

量（又称反应变量或应变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，因变量是研究

是否成功的证据，应具可测性和客观性。c.二者关系：自变量是原因，因变量是结果，即具因

果关系。

②无关变量与额外变量：无关变量又称干扰变量、控制变量，是指与研究目标无关，但

却影响研究结果的变量。额外变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。无关变量

是原因，额外变量是结果，二者也具有因果关系。为确保实验结果的准确，实验者应严格控

制无关变量，防止额外变量的出现，否则实验结果的真实性无法得到认定，如我们常在实验

过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培

养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。

所谓单一变量原则（单因子变量原则），就是要尽可能控制无关变量的作用，以确保实验

变量的唯一性。强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量，只有这样当实验组和对照组

出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验

组所给实验因素的作用，因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，至于将

谁作为变量则很容易确定，即要验证谁则把谁作为变量，也就是要把所要验证的中心条件作

为变量。

【案例剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：实验变量是低温（冰），适

温（60元高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性

淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。实验中不论有几个

实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。在实验设计、实

施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确

的反应变量。

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(3)等量原则

实验中要做到“单一变量”(即自变量)外，其它变量需注意等量原则，即：

①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

面要尽量相同或至少大致相同。

②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、洁净度等相同。

③实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。即使使用不同试剂也要注意体

积相同。

④处理方法要相同：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，但还是要作同样的处理。

(4)科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法、实验结果

处理的科学性。

(5)安全原则：尽量避免危险性操作(如确需使用，应注明，防止环境污染和人身伤害)。

如：在“叶绿体色素的提取和分离”实验中，使用丙酮时指出“用滤纸打孔盖住研钵进

行研磨”以减少挥发，或者干脆使用酒精，以减少危害。

(6)可行性原则：实验设计应注意取材方便、药品便宜、装置简单、经济实用、步骤简洁、操

作性强、花时经济，在现有实验条件下能够完成。

⑺平行复重原则：即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验

结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。

(8)随机性原则：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，使显著性测验有意义；二是平衡各种条件，避免实验结

果中的偏差。

⑼简便性原则：实验设计时，要考虑到实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品

较便宜，实验操作较简便，实验步骤较少，实验时间较短。

7.操作设计注意事项

1、应注意实验选材的合理性

如：⑴所选材料应有利于实验现象的观察：如可溶性还原糖的鉴定中应选择“白色或近

白色”的材料；

⑵所选材料应容易获得：尽可能选择无明显季节性、地域性的材料；

⑶所选材料应价格便宜

2、应注意操作细节的合理性

如：⑴溶液或培养基灭菌后是否要冷却后使用？冷却后

⑵向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢？要

⑶酶促反应的试管如何加热？是直接加热，还是水浴加温？水浴加热

⑷用酒精溶解叶中叶绿素时，酒精直接或隔水加热？隔水加热

⑸使甲状腺激素、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？甲状腺激素饲喂，胰岛素、生长激素注射

⑹不同的情况下要合理地选用不同的水。如：清水、池水、凉开水、蒸储水、生理盐水。

3、应注意操作顺序的合理性

例：为“验证pH对唾液淀粉酶活性的影响”。在如下实验步骤中，最佳顺序应该是

①在1〜5号试管中分别加入0.5%的淀粉液2mL；

②加完淀粉液后，向各试管中加入相应的缓冲液3mL,使各试管中反应液的pH依次稳

定在5.00、6.20、6.80、7.40、8.00；

③分别向1〜5号试管中加入0.5%唾液1mL,然后进行37。恒温水浴；

④反应过程中，每隔Imin从第3号试管中取出一滴反应液，滴在比色板上，加一滴碘液

显色，待呈橙黄色时，立即取出5支试管，加碘液显色并比色，记录结果；

A.①②③④B.③①②④C.③②①④D.①③②④

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答案：c

4、应注意实验方案的可操作性

例：为“验证镁是植物生活的必需元素”。请写出你的设计思路。

方案1：将幼苗中运载Mg2+的载体去掉

方案2：用去掉镁的砂性土壤培养幼苗

方案3：将植物体内的Mg?+分离出来

方案4：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各

种矿质元素的完全培养液，实验组盛有不含镁离子的完全培养液，两组置于相同的适宜条件

下培养；观察比较两组植物的生长发育情况。

方案1、2、3均缺乏可操作性，正确思路应该是方案4o

8.实验设计的题型

【观察类实验】

（1）高倍镜的使用和观察叶绿体

原理：叶绿体存在于细胞质基质中，一般是绿色的、扁平的椭球形或球形。

步骤：取材（碎类叶）一制片一观察

⑵观察植物细胞的有丝分裂

原理：高等植物体的分生区细胞能进行有丝分裂，用高倍显微镜观察有丝分裂各个时期细胞

内的染色体变化情况，从而识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。步骤：洋葱根尖的培养一

装片制作（解离、漂洗、染色、制片）一观察

⑶观察植物细胞的质壁分离与复原

原理：内因为原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，外因为细胞液的浓度与外界溶液的浓

度差。

步骤：装片一观察

说明：

（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。

（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。

【鉴定物质成分的生化实验】

（1）生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定

（2）DNA的粗提取与鉴定

说明：

（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。

（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。

【调查实验题】

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（1）种群密度的取样调查

原理：在一般情况下，逐一计数某个种群的个体总数是困难的。常常用取样调查法来估计整

个种的种群密度。植物种群密度的取样调查常用样方法。动物种群密度的取样调查常用标志

重捕法。

（2）调查人群中的遗传病

流程图：确定调查的目的要求，制定调查的计划（A.以组为单位，确定组内人员；B.确定调查病

例；C.制定调查记录表；D.明确调查方式；E.讨论调查时应注意的问题），实施调查活动，整

理、分析资料，得出结论、撰写调查报告。

（3）初步学会社会科学研究的一般方法

步骤：社会科学研究的一般步骤是：确定研究课题一制定研究计划一收集信息资料一加工分

析收集的信息资料f提出论点或假说一撰写研究报告一自我评价。

说明：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。

注意事项：

（1）调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病、高度近视

（600°以上）等

（2）为保证调查的群体足够大，小组调查的数据，应在班级和年级中进行汇总。

某遗传病的发病率=某种遗传病的患病人数♦某种遗传病的被调查人数X100%

调查结果往往与实际水平有一定的差距，要想缩小与实际水平的差距，在调查时应采取哪些

措施？随机性调查，调查的群体足够大

【探究性实验与验证性实验】

探究性实验:指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出

结论，从而形成科学概念的一种认知活动。验证性实验:指实验者针对已知的实验结果而进

行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。

探究性实验验证性实验

探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因验证研究对象的已知属性、特征以及与其

实验目的

素的关系他因素的关系

假设一般采用“如果A,则B”的形式表述，因结论是己知的，因此不存在假设问题

实验假设是根据现有的科学理论、事实.对所要研究的（或已有实验过程、结果，在提出假设

对象设想出一种或几种可能性的答案、解释时，通过验证，得出假设是正确的）

实验原理因探究内容而异因验证内容而异

应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未

而异做过的，因验证内容而异

实验的分组：有实验组和对照组。如果实验中是一个自变量，则分成2组（有时也分成3

实验过程组），即自变量改变与否；如果是二个自变量，则分成3组，即1、2组的设立是改变其中

的一个自变量，第3组是两个自变量改变与否；……

实验组和对照组的设计是对自变量的处理，对无关变量的应设置在相同的条件下，以免影

响自变量对实验的效果。故从实验材料中分析出自变量是实验的关键。

实验现象未知，可以不描述已知，应准确描述

对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现

结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎

实验结果与实验假设一致

样”，一般有多种可能的结果。但有时也会出

预测（不可与探究性的结果预测相混）

现“预测最可能的结果”的问题.此种情况应

根据已有知识推测最合理的结果。

实验结论根据可能的实验结果，进行分析。对应实验目的做出肯定结论

相同：实验原理、所用材料、方法步骤相同。

区别：

现象:验证性实验每个装置只出现一种现象，探索性实验分情况说;

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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

“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”。一般的来说，凡是探究性的实验的预测，往往有

三种可