2024高考生物二轮复习特色专题三基础实验与实验设计考点三实验设计与评价学案

PAGE7-考点三试验设计与评价1.试验设计的一般程序明确试验目的——分析试验原理——选择材料用具——设计试验步骤——视察收集数据——分析结果得出结论2.试验设计的要素之——自变量、因变量和无关变量（必修1P79）（1）概念自变量——试验过程中人为变更的变量（一般试验组处理的量）称自变量。因变量——试验中随着自变量的变更而变更的变量称为因变量。无关变量——试验过程中可能还会存在一些可变因素（自变量之外的），对试验结果造成影响，这些变量称为无关变量。（2）解读①三者的关系如图所示。②三者的数量：一个试验中自变量可能有1个或多个，因变量也可能有1个或多个，无关变量一般有多个。如探究“××”和“×××”对“××××”的影响，涉及到2个自变量；如探究“××”对“×××”和“×××”的影响，涉及到2个因变量。③自变量的处理方法——“加”“减”或“换”：例如验证甲状腺激素的生理作用——“加”即口服或注射该激素；“减”即手术切除甲状腺法；“换”如探究温度对酶活性的影响试验，对自变量温度无法“加”或“减”，就用“换”的方法。④自变量和因变量可从试验目的或试验预期结果或试验结论中得出。⑤因变量即试验现象或试验结果，但不是试验结论，该变量必需是可测量或可视察的指标，例如某溶液中是否存在淀粉酶，肉眼看不到，通过试验加淀粉，但淀粉含量是否发生变更还是看不到，所以须要通过加碘液或斐林试剂进行颜色方面的鉴定，即是否出现蓝色或砖红色沉淀这些现象指标做因变量。⑥无关变量是个名不符实的概念，该变量对试验结果即因变量会产生影响，是须要限制的变量，如探究扦插枝条生根，无关变量涉及到植物的种类，生长状态、处理浸泡的时间、条件等都是无关变量；探究温度对酶活性的影响，首要限制的无关变量是该酶的pH保持一样且处于最适状态。⑦无关变量的限制方法。a.消退法：解除或隔离无关变量对试验结果的影响。例如在“验证生长素能促进果实发育”的试验中，有一组要求无生长素，需在开花前，用纸袋将雌花套住，隔离外来花粉的干扰。b.恒定法：在整个试验中，尽量使全部的试验条件、试验处理、试验对象等都恒定不变。例如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”试验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消退温度这一无关变量对试验的影响。c.平衡法：设立比照组，除自变量以外，无关变量对试验组、比照组的影响都是均等的。从而可不计无关变量的影响，得到试验变量的效果。3.试验设计的基本原则（1）科学性原则：所谓科学性，是指试验目的要明确，试验原理要正确，试验材料和试验手段的选择要恰当，整个设计思路和试验方法的确定都不能偏离生物学基本学问、基本原理及其他学科领域的基本原则。（2）比照原则：比照是试验限制的手段之一，目的是平衡和消退无关变量对试验结果的影响。通过设置比照试验，既能解除无关变量对试验结果的影响，又能增加试验结果的可信度和劝服力。（3）单一变量原则：不论一个试验有几个试验变量，都应确定一个试验变量对应观测一个因变量，这就是单一变量原则，即试验组和比照组相比较只能有一个不同自变量。（4）平行重复原则：任何试验都必需经得起重复，这是具有科学性的重要标记。做任何试验都会产生误差，“重复”是试验中削减误差，避开偶然性的重要手段。（5）随机性原则：试验探讨的样本必需是从总体上随意抽取的，即要求总体中的每个部分都有同样被抽中的可能性。4.试验设计步骤、思路、结果和结论的表述（1）“三步法”书写试验步骤①材料分组编号。选材的句式：“选取年龄、性别相同，健康且发育状况相同的同种动物”或“选取长势相同、大小相像的同种植物”等。分组的句式：“随机均分（或等分）为X组”。编号的句式：“编号为A、B……组”或“编号为甲、乙……组”。②对试验组与比照组施以不同的处理（限制变量）。试验组“用适量的某溶液”处理，比照组“用等量的蒸馏水（或生理盐水或清水）”处理，且“每组都在相同且相宜的条件下培育（或饲养）”或“视察相同的时间”。③试验结果的视察与记录。“一段时间后，视察（现象）或测量（数据），做好记录（并计算出平均值）”。（2）试验设计思路的书写试验思路答题套路：自变量＋因变量＋预期结果试验思路不同于试验步骤，试验步骤是具体的可操作性较强的试验过程（填写试验步骤要求学生对试验的选材、分组、处理等均要写出具体要求及具体内容），而试验思路不须要写出细致具体的可干脆操作的步骤，只须要有一个大致的试验设计过程即可。试验思路一般用一句话表述为用某方法处理某材料，视察其对某方面的影响效果。描述试验思路的要点是答出自变量、因变量及试验对象，而不是具体可操作性的设计。在限制无关变量时，试验思路中只要提到“相同且相宜”即可，具体操作时不同的试验者可以采纳不同的方法去限制。（3）试验结果和结论的表述①探究性试验结果的预料。大多有三种可能：变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关。试验结论要依据可能的试验结果进行分析，探究性试验的每一个结果和结论一般都用“假如（若）……就（则）……”来描述。②验证性试验的结果与相应结论只需考虑一种状况，即试验结论对应“试验目的”得出确定结论。（4）组织答案需留意的问题①步骤设计一般不宜连续描述，而是分段叙述，并加以编号。②为使叙述更简洁，对试管、烧杯等一般要加以分组、编号，如A、B或甲、乙等。③叙述中尽量用规范的试验术语，不能用模糊的口语，如“等量”不宜说成“一样多”等。④一般在时间、温度、物质的量上难以做到精确的量化表达，尽可能用“相同”“相宜”或“适量”等“定性”的语言表达。⑤试验设计中适时出现“其他培育条件相同”或“培育一段相同时间后”等都是很好的得分点。⑥题目给出的试验材料和试剂一般应充分利用，除非题目条件允许，否则不能自己随意增减试验材料和试剂。5.试验设计的评价——五个角度评价试验设计一看“比照”：若无比照，则参照试验组补充比照组；若有比照，则看比照是否有标记、是否遵循单一变量原则和等量原则。二看“步骤”：依次是否合理，步骤是否完整。三看“材料”：材料选择是否合适，试验仪器、药剂的运用是否精确。四看“条件”：是否须要搅拌、冷却等，温度、光照等条件是否合理。五看“结果与结论”：试验目的是否与试验结果、结论对应，探究性试验的结果和结论是否探讨全面，是否为先写结果后写结论。1.（2024·湖南长郡中学考前演练）某同学查资料得知细胞分裂素可解除顶端优势。为探讨细胞分裂素的作用部位，该同学用相宜浓度的细胞分裂素溶液、多株生长状况相同的幼苗为材料进行试验，用未经处理的幼苗作比照组，用在①②处同时涂抹等量细胞分裂素溶液的幼苗作试验组，视察其生长状况（如图）。下列对试验组幼苗的设计评价合理的是（）A.试验组设计错误，应选两组完整幼苗分别在①②处涂抹细胞分裂素B.试验组设计正确，能探讨细胞分裂素解除顶端优势的作用部位C.试验组设计错误，应切除①处后在②处涂抹细胞分裂素D.试验组设计错误，应切除②处后在①处涂抹细胞分裂素解析：应设两个试验组，即选两组完整幼苗，一组在①处、另一组在②处涂抹等量细胞分裂素溶液，所以试验组设计错误，A正确；在①②处同时涂抹等量细胞分裂素溶液，没有反映出自变量，自变量应当是细胞分裂素作用的部位，即①部位或②部位，因此该试验组设计错误，不能探讨细胞分裂素解除顶端优势的作用部位，B错误；该试验的因变量是侧芽的发育状况，切除①所示的侧芽后在②所示的顶芽处涂抹细胞分裂素，无法视察侧芽的发育状况，C错误；试验组切除②所示的顶芽后，在①所示的侧芽处涂抹细胞分裂素溶液，与比照组相比有2个自变量（是否有顶芽、是否涂抹细胞分裂素溶液），而且切除顶芽后也会解除顶端优势，对试验结果产生干扰，D错误。答案：A2.（2024·天津检测）分析有关科学探究的资料，回答问题。（探讨背景）越来越多的探讨证明，从酵母、果蝇到哺乳动物小鼠，饮食限制能显著延长成年生物体的寿命。（提出提问）日常饮食成分困难，原委哪种成分与寿命延长相关？试验组别（X）检测参数（Z）试验变量（Y）Y0Y1Y2Y3……成年小鼠（比照组X0）Z0成年小鼠（比照组X1）Z11Z12Z13……（形成假设）限制食物中的某种成分会显著影响成年小鼠的寿命。（试验设计）为证明上述假设而设计的试验记录如表所示。（1）在本探讨中，试验对象选择小鼠相比选择酵母或果蝇的优势是小鼠。A.实行有性生殖B.与人类亲缘关系更近C.生命周期更长D.遗传学探讨更系统深化（2）在本探讨中，若Y3是蛋白质，较合理的试验变量Y1和Y2应分别设计为。（3）（实施试验）比照组喂养正常食物（Y0），试验组限制食物中的某种成分，然后记录小鼠的存活状况（即检测参数）。（4）（试验扩展）若初步试验结果显示蛋白质限制对试验小鼠寿命延长具有显著效果，那么就试验变量而言，Y4和Y5的合理选择是（从下列项目中选择）。①基因工程蛋白产物②蛋白质种类③氨基酸种类④多肽链解析：分析题干可知，该试验的目的是探究哪种成分与寿命延长相关，试验的自变量是食物成分的种类，食物的主要成分是糖类、脂质、蛋白质等，因此具体自变量应当是在一般食物中添加糖类、脂质、蛋白质等；因变量是小鼠的寿命，据此分析作答。（1）酵母、果蝇、哺乳动物小鼠等饮食限制都能显著延长成年生物体的寿命，由于小鼠与人的亲缘关系最近，因此用小鼠做试验材料对指导人类健康生活更具有指导意义；（2）食物的主要成分是糖类、脂质、蛋白质等，由题意知，Y3是蛋白质，则Y1和Y2可能是糖类和脂质；（4）蛋白质是生命活动的主要担当者和体现者，蛋白质结构的多样性确定功能多样性，氨基酸依据能否在体内合成分为必需氨基酸和非必需氨基酸，因此假如试验结果显示蛋白质限制对试验小鼠寿命延长具有显著效果，那么就试验变量Y而言，Y4和Y5的合理选择是蛋白质的种类和氨基酸的种类。答案：（1）B（2）糖类、脂质（4）②③3.某科研小组对禽流感病毒遗传物质进行如下试验：试验原理：（略）试验目的：探究禽流感病毒遗传物质是DNA还是RNA。材料用具：显微注射器，禽流感病毒核酸提取物，活鸡胚，DNA酶，RNA酶，蛋白酶。试验步骤：第一步：取等量活鸡胚两组，用显微注射技术分别向两组活鸡胚细胞中注射有关物质。其次步：在相宜条件下培育。第三步：分别从培育后的鸡胚中抽取样品，检测是否产生禽流感病毒。试验相关内容如下表：项目注射的物质试验现象预料（有无禽流感病毒）相关推断（禽流感病毒的遗传物质）第一组核酸提取物＋1.假如有1.则RNA是遗传物质2.假如无2.则DNA是遗传物质其次组核酸提取物＋3.假如有3.则DNA是遗传物质4.假如无4.则RNA是遗传物质（1）完成表格中有关内容的填空。（2）该科学探究过程体现了酶具有的特点。（3）依据原有学问可以知道鸡的遗传物质是，寄生在鸡体表的细菌的遗传物质是。解析：本题依据酶的专一性为理论依据，奇妙的设计了比照试验，探究禽流感病毒遗传物质是DNA还是RNA，依据遗传物质的功能，再结合题意就能精确答题。（1）依据酶的专一性，一种酶催化一种或一类物质。DNA酶可以催化DNA水解，最终产物中没有DNA。RNA酶可以催化RNA酶的水解，最终产物中没有RNA。（2）该科学探究过程体现了酶具有专一性的特点。（3）鸡属于真核生物，细菌属于原核生物，两者都具有细胞结构，含有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。答案：（1）DNA酶RNA酶（2）专一性（3）DNADNA4.（2024·北京卷，改编）回答下列问题：（1）已知血管爱护药物R对VSMC没有干脆影响，但可改善同型半胱氨酸对VSMC的作用。以小鼠VSMC为材料，在细胞水平探讨上述作用时，应设计三组试验，即、同型半胱氨酸处理组和；每组内设三个重复，其目的是。（2）探讨发觉，原核生物蓝藻（蓝细菌）R酶的活性高于高等植物，有人设想通过基因工程技术将蓝藻R酶的S、L基因转入高等植物，以提高后者的光合作用效率。探讨人员将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，同时去除甲的L基因。转基因植株能够存活并生长。检测结果表明，转基因植株中的R酶活性高于未转基因的正常植株。由上述试验能否得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推想？请说明理由。_____________________________________________________________解析：解答本题须要驾驭试验设计的基本原则，能够分清试验的自变量、因变量、无关变量，同时要能够区分试验组与比照组。（1）试验要遵循比照原则及平行重复原则，本试验要探究爱护药物R是否可改善同型半胱氨酸对VSMC的作用，因此要设置空白比照组、同型半胱氨酸处理组及R＋同型半胱氨酸处理，通过这三组试验即可确定爱护药物R的作用。在科学探究过程中，为了削减误差，避开偶然现象，使结果更真实，应当做多次重复试验。（2）据题设条件可知，将蓝藻S、L基因转入某高等植物（甲）的叶绿体DNA中，只去除甲的L基因，没有去除甲的S基因。因此，转基因植株仍包含甲植株的S基因，不能解除转基因植株中R酶是由蓝藻的L蛋白和甲的S蛋白共同组成。故由上述试验不能得出“转基因植株中有活性的R酶是由蓝藻的S、L组装而成”的推想。答案：（1）比照组R＋同型半胱氨酸处理组削减随机误差（2）不能转入蓝藻S、L基因的同时没有去除甲的S基因，无法解除转基因植株R酶中的S是甲的S基因表达产物的可能性5.在复习“细胞膜”相关学问时，小明同学想自己设计试验验证“活细胞的细胞膜具有限制物质进出的作用”。于是他在家中选择相关的厨房用品作为试验用具，进行了以下的试验验证，请你依据试验设计的基本原则，补充完整小明同学的后续试验步骤，预料试验现象并分析缘由。（1）试验材料和用具：4株大小、状态相像的苋菜，2只瓷碗，1个茶杯，1个电热水壶。（2）试验步骤：①将2个相同的碗，编号为甲、乙。②向甲碗中倒入一满杯清水，________