干货 | 高中生物实验设计分析及答题技巧总结

发布于 2021-04-09 06:35

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高中生物实验设计分析及答题技巧总结

实验设计程序：明确实验目的→分析实验原理→设计实验→进行实验→实验结果→得出结论。

实验目的

1.验证性实验：寻找题干信息，一般写有“验证……”，即为该实验的实验目的。

2.探究性实验：首先分析实验的自变量和因变量。此类实验的实验目的一般书写为“探究‘自变量’对‘因变量’的影响”、“探究‘自变量’与‘因变量’的关系”、“探究‘自变量’的作用”等等。

例1．在复习“细胞膜”相关知识时，小明同学想自己设计实验验证“活细胞的细胞膜具有控制物质进出的作用”。于是他在家中挑选相关的厨房用品作为实验用具，进行了以下的实验验证，请你按照实验设计的基本原则，补充完整小明同学的后续实验步骤，预测实验现象并分析原因。

（1）实验目的：____________________。

（2）实验材料和用具：4株大小、状态相似的苋菜，2只瓷碗，1个茶杯，1个电热水壶。

（3）实验步骤：

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，________。

③：___________________。

④：___________________。

（4）预测实验现象：________________。

【答案】验证活细胞的细胞膜具有控制物质进出的作用

实验假设

实验假设就是依据你要研究的对象或者说是研究目的作出推测假设通常有一种或几种答案或解释。但是需要注意的是，要有理论依据的去提出假说，因为此类题目一般伴随着开放性问题，比如“你提出此假设的依据是什么”。这类题型的答法：“如果……现象，则……结论”。

例1．用浓度为2％的秋水仙素，处理植物分生组织5～6小时，能够诱导细胞内染色体加倍。那么，用一定时间的低温(如4 ℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体加倍呢？请对这个问题进行实验探究。

(1)针对以上问题，你作出的假设是：_________________________。

你提出此假设的依据是_____________________________________。

【答案】用一定时间的低温处理水培的洋葱根尖能够诱导细胞内染色体加倍依据是低温能够影响酶的活性(或纺锤丝的形成、着丝点的分裂)，使细胞不能正常进行有丝分裂

实验原理

实验基本原理是实验设计所依据的理论根据，是实验设计的依据和思路。所以，要求大家掌握生物教材中涉及的各种试剂的选择依据及相应生理过程，进而确定实验原理。

（1）“染色排除法”依据的原理是：__________。

（2）某同学为验证“染色排除法”的原理，用紫色洋葱内表皮及台盼蓝染液等进行相关实验。

实验器材及材料：显微镜、计时器、镊子、刀片、滴管、载玻片、盖玻片、盐酸、水、台盼蓝、洋葱

完成实验步骤：

取洋葱鳞片叶内表皮，分成甲乙两组；_________________。

预测实验结果：_________________。

实验思路

实验思路不需要写出具体的可操作的实验步骤，只需一个大致的实验设计过程。比如：用某种方法处理某种材料，观察其对某方面的影响效果。

例1．（2019年新课标全国卷Ⅰ）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。

（1）经干旱处理后，该植物根细胞的吸水能力_______________________。

（2）与干旱处理前相比，干旱处理后该植物的光合速率会_______________________，出现这种变化的主要原因是_________________。

（3）有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。______

【答案】增强降低气孔开度减小使供应给光合作用所需的CO2减少实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。

将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

实验步骤

根据实验目的和提出的假设，确定实验的基本思路，确定选材、装置及实验对照等。并且设计实验的具体方法和步骤，按照设计的方案进行操作。

（一）共性处理实验材料：取材、分组、编号

比如：取若干生长状况相似的材料均分为若干组，并编号为A、B、C或者甲、乙、丙……

大家可根据具体实验灵活的进行语言描述。比如：植物“选择长势相同、大小相似的同种植物（或者同种植物的相同部位）随机等量分组，分别编号为A、B、C……”；动物“选择生理状况相似，健康的某种动物随机等量分组，分别编号为A、B、C……”；溶液“取三支试管，分别编号为A、B、C……，各加入等量的某溶液”。

（二）单一变量原则，对照处理各组材料。

对照组：不施加实验变量；实验组：施加实验变量。除此之外，大家注意要控制无关变量，保证其他条件相同且适宜，试剂等量且适量。

（三）相同条件培养相同时间

（四）观察记录实验结果

比如：将某某放在相同且适宜的环境中培养一段时间后，观察（颜色变化、沉淀反应、形态结构、生理特征变化等）或测定（生长发育速度、生化反应速度等）……记录数据并进行相关处理。

例1．已知2H₂O₂=2H₂O+O₂↑，可以通过观察反应过程中O₂的生成速度（即气泡从溶液中释放的速度）来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。

实验材料与用具：适宜浓度的H₂O₂溶液，蒸馏水，3.5%FeCL₃溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。

（1）实验步骤：

①_________________放入37℃恒温水浴锅中保温适当时间；

②____________________；

③____________________。

（2）实验结果预测及结论：整个实验中不同处理的试管中O₂的释放速度从慢到快依次是_____________。由此可得出的结论是__________。

（3）如果仅将实验中的恒温水浴改为1000C，重做上述实验，O₂释放的速度最快的是_________，原因是_______________。

【答案】取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液分别向上述3支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液观察各管中气泡产生的快慢加蒸馏水的试管、加FeCl3溶液的试管、加酶溶液的试管酶具有催化作用和高效性加FeCl3溶液的试管在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性

实验结果和结论

实验结果是从实验中得出的数据或现象，可观测或可记录，而实验结论是对实验结果分析后得出的结论。

（一）验证性实验：

验证性实验结论一般就在题目中，就是“验证……”、“证明……”等后面的文字。

（二）探究性实验：

探究性实验结果和结论不是唯一的，所以要求大家把各种可能的结果全部列出。一般描述为“若出现某实验结果，则说明某实验结论”。

例1.艾弗里等人通过实验证实了在上述细菌转化过程中，起转化作用的是DNA．请利用DNA酶做试剂，选择适当的材料用具，设计实验方案，验证“促进R型细菌转化成S型细菌的物质是DNA”，并预测实验结果，得出实验结论。

①实验设计方案：

第一步：从S型细菌中提取DNA，制备符合要求的培养基如下。