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高考生物实验设计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例．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）一、能对简单的实验方案做出恰当的评价和修订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。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）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.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）二.实验设计的解题思路明确实验要求和目的设计实验步骤实验结果的预测、分析和讨论分析实验原理明确对实验器材的选择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通过实验到底要解决什么问题，即要验证的“生物学事实”是什么？2、分析实验原理原理的来源其一：来自题干其二：课本中的相关知识其三：检测性实验还包括它的检测原理（用什么方法检测，为什么用此方法检测）解读题干或联想课本相关知识来获取。即完成实验所用的理论依据，涉及到的生物学及相关科学中的方法和原理有哪些？实验原理的确定：⑴、依据实验目的、实验方法、实验材料、实验步骤、观测指标等而确定⑵、实验原理一般包括以下内容——A、实验方法的原理B、实验选材的原理C、实验步骤的原理D、观测指标的原理E、有的实验还包括物理、化学方面的原理⑶、注意具体实验灵活处理，不要机械照搬，其关键在于审题！！！你对考纲中规定的17个基础实验的原理熟悉吗？？？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。（2005年，全国理综卷Ⅰ）30．为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答：（1）该实验原理是：___________________________胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。如何观察血糖是否降低?基本原理检测原理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：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：（综上）略30、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和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：（1）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，叶片均浮在液面上。（2）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后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。（3）（4）2006理综卷Ⅰ预测实验结果：实验目的：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稀溶液有维持稀溶液中CO2含量动态平衡的作用。蒸馏水中没有CO2也没有O2。3.明确对实验器材的选择根据题意准确判断和选取实验所需的用具和材料①、生物实验题中已提供实验材料和用具主要分析“有什么用？”、“怎么用？”一般应全部用上，不可遗漏，除非这道实验题是让你“选择使用”。②、自行确定实验材料和用具实验材料要恰当可以用、效果好实验用具要科学如：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菠菜、清水、浓盐水、盖玻片、载玻片、显微镜、吸水纸、滴管、镊子等。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。实验材料与主要用具③.找出实验变量、反应变量、无关变量，构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获手段实验变量(自变量)：指由实验者所操纵的因素或条件反应变量(因变量)：指由于实验变量而引起的变化和结果例如：探究温度对酶活性的影响实验中，低温、适温、高温就是实验变量，三种温度下酶促反应的结果就是反应变量无关变量(控制变量)：指出除实验变量以外的其他一切影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量并不是对实验结果不产生影响，而是指在实验中不作为实验的研究对象，因此实验中严格控制无关变量，做到平衡和消除无关变量对实验结果产生的影响。(常用对照的方法)如上实验中的pH值、酶浓度等。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。2006理综卷30题：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4.设计实验步骤三步曲分组编号处理组别培养观察(记录实验)第一步：分组编号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…第二步：处理组别为加强说服力，往往对实验要设立“实验组”和“对照组”。实验组是指接受实验变量处理的对象组。对照组指对实验假设而言，不接受实验变量处理的对象组例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．②④⑥B实验组和对照组的判定：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A第三步：培养观察观察描述实验现象收集记录实验数据5.实验结果的预测、分析和讨论验证性实验：实验目的、实验（或预测）结果和实验结论三者是一致的。结果是指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。不少结论是在实验要验证的内容中寻找。探究性实验：有几种预测结果，相应的就有几种可能的结论。验证性实验与探究性实验结果和结论的区别不唯一（写全多种可能）如果…则（那么）说明…实验组比对照组结果强实验组与对照组结果相同实验组比对照组结果弱例3、探究土壤中农药X有一定降低的原因：是简单的物理分解，还是微生物降解，还是两者共同作用的结果？（1）选取几种有代表性的土壤混合均匀，等量地分装在一些相同的容器中；（2）将容器分成A、B两组，A组为实验组，B组为对照组，（3）分别向A、B两组容器内喷洒等量的农药X，；（4）将A、B两组容器放在恒温箱中培养，六周后检测A、B两组容器中农药X的，并计算各组的平均值NA、NB。预测可能的结果和相应的结论：若，则农药含量降低的原因是简单的物理分解若，则农药含量降低的原因是微生物降解；若，则农药含量降低的原因是两者共同作用的结果。进行高压蒸气灭菌不进行灭菌无菌的测定A、B两组中农药X的平均含量M剩余量NA=NBMNBNA=MNBNAM(一)对照性原则(二)单一变量性原则(三)等量性原则(四)科学性原则三.实验中应遵循的几个原则(一)对照性原则（自身对照）对照组和实验组都在同一研究对象上进行质壁分离和复原实验（相互对照）不单设对照组，而是几个实验组相互对照不同盐浓度对哺乳动物红细胞的影响研究（条件对照）给对照组部分实验因素，保证除了要研究的变量不同外其他条件完全相同燕麦实验法控制变量法在生物实验设计中的应用生物的生命活动往往是错综复杂的，影响某一个生命活动的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清变化的原因和规律，当研究多个因素之间的关系时，往往先控制住其它几个因素不变，集中研究其中一个因素变化所产生的影响，这种方法叫控制变量法。这是一种研究问题的常用的科学实验方法。(二)单一变量性原则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特点要尽量相同或至少大致相同。实验中要做到“单一变量”，应注意等量的原则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、洁净度等要完全一样。③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