1、高中生物实验设计专题复习高中生物实验设计专题复习 考试大纲中关于实验能力的要求考试大纲中关于实验能力的要求（1 1）独立完成表）独立完成表2 2所列的生物实验，包括理解实所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和步骤，掌握相关的操作验目的、原理、方法和步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的活动和技能综合技能，并能将这些实验涉及的活动和技能综合运用。运用。（2 2）具备）具备验证验证简单生物学事实的能力，并能对简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行实验现象和结果进行解释、分析和处理解释、分析和处理。（3 3）具有对一些生物学问题进行）具有对一些生物学问题进行初步探究初步探究的
2、能的能力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、力，包括运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。建立模型与系统分析等科学研究方法。（4 4）能对一些简单的实验方案）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价做出恰当的评价和修订。和修订。一、实验设计题的解题步骤与技巧：一、实验设计题的解题步骤与技巧：1 1、认真读题，理解实验的目的和要求。、认真读题，理解实验的目的和要求。2 2、根据目的和要求，明确是否需要设置对照实验及对照实、根据目的和要求，明确是否需要设置对照实验及对照实 验类型验类型3 3、确定实验组数及自变量和因变量。、确定实验组数及自变量和因变量。4 4、根据实验的
3、已知条件，解决如何控制自变量、无关变量和检、根据实验的已知条件，解决如何控制自变量、无关变量和检 测因变量。测因变量。 5 5、按对照实验、按对照实验“三步曲三步曲”法：即法：即“共性处理共性处理变量处理变量处理结果结果处理处理” 的程序书写实验方案。的程序书写实验方案。（共性处理：分组、编号、做相同条件下的处理等等，注意描述（共性处理：分组、编号、做相同条件下的处理等等，注意描述 时可用一些定性、定量的描述性语言；时可用一些定性、定量的描述性语言； 变量处理：对实验组和对照组所做的处理，注意遵循单一变量变量处理：对实验组和对照组所做的处理，注意遵循单一变量 原则，描述时注意强调其他条件的相同
4、；原则，描述时注意强调其他条件的相同； 结果处理：观察实验现象、测量实验数据、记录实验结果等，结果处理：观察实验现象、测量实验数据、记录实验结果等， 注意其可操作性。）注意其可操作性。） 6 6、检查仪器、材料是否编号，是否充分考虑到各种无关变量的、检查仪器、材料是否编号，是否充分考虑到各种无关变量的平衡，定量实验是否做前测及后测，因变量的检测是否具可操作平衡，定量实验是否做前测及后测，因变量的检测是否具可操作性。性。【例例1 1】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将9090只同种、同时只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和孵化且大
5、小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲状腺激素、乙组加入温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，观察甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，观察生长情况。生长情况。（1 1）该实验的目的是）该实验的目的是: . （2 2）该实验的假设是）该实验的假设是( ) ( ) A A甲状腺激素抑制剂对蝌蚪的生长有影响甲状腺激素抑制剂对蝌蚪的生长有影响 B B甲状腺激素能促进蝌蚪的发育甲状腺激素能促进蝌蚪的发育 C C乙组变态发育将加快乙组变态发育将加快 D D甲组变态发育将滞后甲组变态发
6、育将滞后（3 3）该实验的）该实验的“预期预期”是是 ( ) ( ) A A甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性 B B甲状腺激素能促进新陈代谢甲状腺激素能促进新陈代谢 C C甲状腺激素能抑制新陈代谢甲状腺激素能抑制新陈代谢 D D甲组变态发育加快，乙组变态发育滞后甲组变态发育加快，乙组变态发育滞后BD验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育验证性实验验证性实验：预：预期结果是已知的，期结果是已知的，不需讨论可直接不需讨论可直接得出肯定的结论；得出肯定的结论；探究性实验探究性实验：需：需对应假设分情况对应假设分情况讨论，无肯定结讨论，无肯定结论论1、
7、对照原则、对照原则:除一个因素外，其余因素都保持不除一个因素外，其余因素都保持不变的实验叫变的实验叫_设置对照实验的目的在于设置对照实验的目的在于排除无关变量对实排除无关变量对实验结果的影响验结果的影响，使实验可信度更高，更具说服力。，使实验可信度更高，更具说服力。设计对照实验时，我们使实验组和对照组的设计对照实验时，我们使实验组和对照组的自变自变量不同量不同，让自变量在实验组中起作用，而在对照，让自变量在实验组中起作用，而在对照组中不起作用，使实验组和对照组的组中不起作用，使实验组和对照组的无关变量完无关变量完全相同全相同。即无关变量对实验组和对照组的。即无关变量对实验组和对照组的影响是影响
8、是相同的相同的，所以实验组和对照组实验，所以实验组和对照组实验结果的差异就结果的差异就可以认定是可以认定是自变量自变量引起的。引起的。 对照实验对照实验二、实验设计的基本原则二、实验设计的基本原则实验组实验组: : 是指是指接受实验变量处理（或接受实验变量处理（或施加要研究的变量）施加要研究的变量）的对象组，用来探的对象组，用来探求变量与实验结果的关系。求变量与实验结果的关系。对照组对照组: :是指是指不接受实验变量处理不接受实验变量处理的对象组，通常作为比较的标准。的对象组，通常作为比较的标准。（经常用来看是否保证了单一变（经常用来看是否保证了单一变量）。量）。如如何何判判断？断？实验者有意
9、实验者有意增加或减少增加或减少某条件，从而与正常某条件，从而与正常情况下的作比较的作为实验组。情况下的作比较的作为实验组。如：如：“验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育”实实验，甲组加入甲状腺激素，作为实验组。验，甲组加入甲状腺激素，作为实验组。（1 1）空白对照：指不做任何处理的对照组。）空白对照：指不做任何处理的对照组。如观察唾液淀粉酶的催化作用，向甲试管加如观察唾液淀粉酶的催化作用，向甲试管加入稀释的唾液，向乙试管加入等量的蒸馏水，一入稀释的唾液，向乙试管加入等量的蒸馏水，一起进行起进行3737水浴，比较它们的变化。这样甲为实水浴，比较它们的变化。这样甲为实验组，乙为
10、对照组，即为空白对照。验组，乙为对照组，即为空白对照。 对照的类型对照的类型：你知道的空你知道的空白对照还有白对照还有哪些？哪些？如：探究生长素类似物促如：探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度的进插条生根的最适浓度的实验中的实验中的“加等量清水加等量清水”（2）自身对照：指实验与对照在）自身对照：指实验与对照在同一对象同一对象上进上进行。行。一般的单组实验一般的单组实验（对单一实验对象在不同的时间里进行（对单一实验对象在不同的时间里进行前测与后测前测与后测,比较其结果以检验假设的一种实验方法比较其结果以检验假设的一种实验方法 ）都采用自都采用自身对照。身对照。还有还有呢？呢？例例2 2：探究
11、酵母菌种群数量变化实验酵母：探究酵母菌种群数量变化实验酵母菌每天的数量变化可形成前后自身对照。菌每天的数量变化可形成前后自身对照。所以自身对照的所以自身对照的关键是：关键是：要观察实验处理前后实验材料的变化。要观察实验处理前后实验材料的变化。 例例1 1：“植物细胞质壁分离和复原植物细胞质壁分离和复原”实验中，加蔗实验中，加蔗糖溶液前的洋葱表皮细胞为对照组，加蔗糖溶液后糖溶液前的洋葱表皮细胞为对照组，加蔗糖溶液后的洋葱表皮细胞为实验组。（在清水处理下，复原的洋葱表皮细胞为实验组。（在清水处理下，复原后状态与质壁分离状态又形成对照后状态与质壁分离状态又形成对照 ）实验操作前的为对照组，实验操作后
12、的为实验组。实验操作前的为对照组，实验操作后的为实验组。（3 3）条件对照：）条件对照：指对照组中的实验材料虽加以某种处指对照组中的实验材料虽加以某种处理，理，但这种处理也是作为对照，但这种处理也是作为对照，目的是目的是增加实验的可信度增加实验的可信度。如：如：“甲状腺激素饲养小蝌蚪甲状腺激素饲养小蝌蚪”的实验：的实验：甲组：饲喂含甲状腺激素的饲料；甲组：饲喂含甲状腺激素的饲料；乙组：饲喂含甲状腺抑制剂（能抑制甲状腺分泌）的乙组：饲喂含甲状腺抑制剂（能抑制甲状腺分泌）的 饲料；饲料；丙组：饲喂正常饲料。丙组：饲喂正常饲料。其中丙组为空白对照，而乙组为条件对照。其中丙组为空白对照，而乙组为条件对
13、照。 (4)(4)相互对照相互对照 相互对照相互对照 -指不另设对照组，而是指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。几个实验组相互对比对照。 例：例：“验证验证pHpH值对淀粉酶活性的影值对淀粉酶活性的影响响”，设置，设置pHpH值分别为值分别为5.05.0、6.26.2、6.86.8、7.47.4、8.08.0的的5 5支试管，这支试管，这5 5支支试管间相互对照。试管间相互对照。相互对照实验相互对照实验= =对比实验对比实验【例【例2】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将27只同只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲种、同时孵化且大小相同
14、的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。药剂。饲养一段时间后，观察生长情况。饲养一段时间后，观察生长情况。根据实验对照原则回答下列问题：根据实验对照原则回答下列问题：甲组属于甲组属于 ；乙组属于；乙组属于 ；丙组属于；丙组属于 。 A实验组实验组 B条件对照条件对照 C自身对照自身对照 D空白对照空白对照 ABD【例【例3】下图的甲是在有光条件下绿色植物进行光合作用】下图的甲是在有光条件下绿色植物进行光合作用释放
15、氧气的装置；若要证明植物放氧必须在有光的条件下释放氧气的装置；若要证明植物放氧必须在有光的条件下进行和有光条件下放氧必须有植物参与，则作为甲的对照进行和有光条件下放氧必须有植物参与，则作为甲的对照实验装置分别是：实验装置分别是：乙和丙乙和丙（1）自变量：是指实验中由实验者故意操自变量：是指实验中由实验者故意操纵、改变的纵、改变的 。 因素或条件因素或条件 如：如：比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeCl3的催化效率的催化效率实验实验中，中，FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于自变量；溶液和肝脏研磨液都属于自变量； 2、单一变量原则、单一变量原则：控制其他因素不变，只改变控制其他因素不变，只改变其中
16、一个因素（要研究的因素），观察其对实其中一个因素（要研究的因素），观察其对实验结果的影响。验结果的影响。 遵循单一变量原则，对实验结果进行科学的遵循单一变量原则，对实验结果进行科学的分析和增强实验结果的可信度与说服力。分析和增强实验结果的可信度与说服力。（2）因变量）因变量随着自变量的变化而变化的变量做为随着自变量的变化而变化的变量做为“因变量因变量”。如。如比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeCl3的的催化效率催化效率实验中，酶的活性（以过氧化氢实验中，酶的活性（以过氧化氢的分解速率来表示）就是因变量。的分解速率来表示）就是因变量。自变量和实验结果是自变量和实验结果是因果关系因果关系，科学实
17、验的结果就是解释这种前因科学实验的结果就是解释这种前因后果关系。后果关系。（3）无关变量（又叫控制因素）：是指在）无关变量（又叫控制因素）：是指在实验过程中，实验过程中，除自变量以外的影响实验变除自变量以外的影响实验变化结果的因素和条件。化结果的因素和条件。实验中，无关变量实验中，无关变量如果控制不当或不加控制，就会干扰预期如果控制不当或不加控制，就会干扰预期实验结果的出现，影响科学实验中所要研实验结果的出现，影响科学实验中所要研究和解释的自变量和实验结果的关系。究和解释的自变量和实验结果的关系。例如：例如：比较过氧化氢酶和比较过氧化氢酶和FeCl3的催化效率的催化效率实验实验中，中，温度、加
18、入物质的量、温度、加入物质的量、pH、实验时间、实验时间、检测方法检测方法等都属于无关变量。等都属于无关变量。想想：想想：“不同温度对果胶酶活性的影响不同温度对果胶酶活性的影响” 苹果苹果泥的量、泥的量、果胶酶果胶酶的量、的量、 分开保温及保温时间等分开保温及保温时间等温度（温度（3030、4040、5050、6060）因因变量变量：产生果汁的量（果胶酶的活性产生果汁的量（果胶酶的活性) )无关变量无关变量：自自变量变量：实验流程：实验流程：（1 1）获取苹果泥；）获取苹果泥；（2 2）保温）保温苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度）苹果泥和果胶酶分别进行；（多个温度）（3 3）混合后保温；）混
19、合后保温；（4 4）过滤。）过滤。【例【例4】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将】为验证甲状腺激素能促进蝌蚪发育，将90只同种、同时只同种、同时孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温孵化且大小相同的蝌蚪，随机均分为三组，饲养的水、饲料和温度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状度等培养条件相同且适宜。甲组加入甲状腺激素、乙组加入甲状腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，观察生长情腺激素抑制剂、丙组不加入药剂。饲养一段时间后，观察生长情况。况。根据实验根据实验“单一变量单一变量”原则回答下列问题原则回答下列问题（1）本实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于）本
20、实验中同种蝌蚪和相同饲养条件属于 。 （2）甲组加入的甲状腺激素是）甲组加入的甲状腺激素是 。 （3）甲组的变化和结果是）甲组的变化和结果是 。 A自变量自变量 B因变量因变量 C额外变量额外变量 D无关变量无关变量（4）实验中选同种、同时孵化的大小相同的蝌蚪来做实验，其）实验中选同种、同时孵化的大小相同的蝌蚪来做实验，其目的是目的是 。 DAB排除蝌蚪品种和大小对实验结果的影响。排除蝌蚪品种和大小对实验结果的影响。答题模式：答题模式：排除（题目所给的无关变量）对实验结果的影响排除（题目所给的无关变量）对实验结果的影响（补充：额外变量：（补充：额外变量：由于无关变量所引起的变化和结果称为额外变
21、由于无关变量所引起的变化和结果称为额外变量或干扰变量量或干扰变量 ）。3 3、等量性原则、等量性原则（单一变量原则单一变量原则强调的强调的是自变量的单一性，是自变量的单一性，等量性原则等量性原则强调的强调的是无关变量必需严格控制等量）是无关变量必需严格控制等量）4 4、科学性原则、科学性原则5 5、平行重复原则、平行重复原则平行：相同条件平行：相同条件重复：重复该实验重复：重复该实验避免结果的偶然性避免结果的偶然性答案一：试管答案一：试管1 1和试管和试管3 3；说明的是；说明的是FeCl3FeCl3能催化过氧化氢的能催化过氧化氢的分解。答案二：试管分解。答案二：试管1 1和试管和试管4 4，
22、说明的是肝脏研磨液中的过，说明的是肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。 答案三：试管答案三：试管1 1、试管、试管3 3和试管和试管4 4，说明的是，说明的是FeCl3FeCl3和肝脏研磨和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解。1 1、（、（1 1）温度、催化剂（）温度、催化剂（2 2）试管）试管3 3和试管和试管4 4（3 3）加热使过氧化氢分子得到能量，）加热使过氧化氢分子得到能量，( (从常态转变为容易从常态转变为容易分解的活跃状态分解的活跃状态) )促使过氧化氢分解。促使过氧化氢分解。 2 2、用培养
23、基培养赤霉菌，一段时间后，提取培养基的滤液。用培养基培养赤霉菌，一段时间后，提取培养基的滤液。选取生长状态相似的水稻幼苗选取生长状态相似的水稻幼苗100100株，平均分成株，平均分成A A、B B两组两组( (每每组样本数量大于或等于组样本数量大于或等于3030才得分才得分) )，测量株高、记录并计算平，测量株高、记录并计算平均值均值 A A组幼苗喷洒培养过赤霉菌的培养基滤液，组幼苗喷洒培养过赤霉菌的培养基滤液，B B组幼苗喷洒等量组幼苗喷洒等量的空白培养基滤液，然后的空白培养基滤液，然后分别移栽到无土栽培装置中，在适宜且相同的条件下生长一分别移栽到无土栽培装置中，在适宜且相同的条件下生长一段
24、时间。段时间。测量植株的高度以及记录并计算平均值。测量植株的高度以及记录并计算平均值。会考：会考：29.29.（1616分）分）在做在做“绿叶中色素的提取和分绿叶中色素的提取和分离离”实验时，同学们发现叶绿实验时，同学们发现叶绿素容易被破坏，于是生物兴趣素容易被破坏，于是生物兴趣小组的同学开展了小组的同学开展了“进一步探进一步探究究pHpH对叶绿素稳定性影响对叶绿素稳定性影响” ” 的实验。他们先提取一些叶绿的实验。他们先提取一些叶绿素溶液，配成一定浓度的溶液素溶液，配成一定浓度的溶液，于室温（约，于室温（约2525）下进行实）下进行实验，方法和结果如下表。根据验，方法和结果如下表。根据所学知
25、识和实验结果，请回答所学知识和实验结果，请回答：（1 1）提取绿叶色素时，向研钵加入无水乙醇的目的是）提取绿叶色素时，向研钵加入无水乙醇的目的是 。（2 2）表中）表中X X应该为应该为 ，原因是，原因是 （须答须答2 2点）。点）。（3 3）该实验的无关变量是）该实验的无关变量是 （ 至少回答二个），表中的至少回答二个），表中的Y Y应该为应该为 ，原因是，原因是 。 （4 4）要直观地反映叶绿素的稳定性，可观察）要直观地反映叶绿素的稳定性，可观察 。该实验的结论是：该实验的结论是： 。 溶解叶绿素溶解叶绿素8.0性的影响，性的影响，pH的变化要有规律（自变量的梯度差相同）的变化要有规律（自
26、变量的梯度差相同）叶绿素溶液的体积、处理时间、温度叶绿素溶液的体积、处理时间、温度 10 处理时间相同，处理时间相同，叶绿素在酸性条件下不稳定（在酸性条件下，叶绿素会被破坏）。叶绿素在酸性条件下不稳定（在酸性条件下，叶绿素会被破坏）。探究（考虑）碱性条件对叶绿素稳定探究（考虑）碱性条件对叶绿素稳定实验结果的比较才有意义（排除实验处理时间对实验结果的干扰）实验结果的比较才有意义（排除实验处理时间对实验结果的干扰）叶绿素溶液的颜色变化叶绿素溶液的颜色变化(1) 溶解叶绿素 (2) 8.0 探究（考虑）碱性条件对叶绿素稳定性的影响，pH的变化要有规律（自变量的梯度差相同）(3) 叶绿素溶液的体积、处理时间、温度（至少回答二个才得2分） 10 处理时间相同，实验结果的比较才有意义（排除实验处理时间对实验结果的干扰）(4) 叶绿素溶液的颜色变化；叶绿素在酸性条件下不稳定（在酸性条件下，叶绿素会被破坏）。
