高中生物實驗設計基礎知識(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上生物實驗設計常見問題及例題解析 前言：實驗設計有一定規(guī)律，但又不拘泥于規(guī)律，有固定模板，但又變化多端。要注意題目信息，做出綜合分析，學能活動才是關鍵。一、實驗設計的基本內(nèi)容 （一）實驗設計的基本內(nèi)容1、實驗名稱：是關于一個什么內(nèi)容的實驗。 2、實驗目的：要探究或者驗證的某一事實。 3、實驗原理：進行實驗依據(jù)的科學道理。 4、實驗對象：進行實驗的主要對象。 5、實驗條件：完成該實驗必備的儀器、設備、藥品條件。 6、實驗方法與步驟：實驗采用的方法及必需的操作程序。 7、實驗測量與記錄：對實驗過程及結(jié)果應有科學的測量手段與準確的記錄。 8、實驗結(jié)果預測及分析：能夠預測可能出

2、現(xiàn)的實驗結(jié)果并分析導致的原因。 9、實驗結(jié)論：對實驗結(jié)果進行準確的描述并給出一個科學的結(jié)論。 (二)、實驗設計基本思路 1、準確把握實驗目的：看清題意是要求設計實驗方案、步驟還是分析實驗結(jié)果，是探究性實驗還是驗證性實驗。 2、明確實驗原理：要解決題目所給的問題，要用到生物學上什么原理。3、確定實驗思路：根據(jù)原理對實驗作出假設，并充分利用實驗材料設計實驗思路。 4、精心設計實驗步驟：根據(jù)以上實驗目的、原理和思路，設計合理的實驗裝置和實驗步驟操作步驟。并設置好實驗組和對照組，遵循單一變量原則。并將觀察到的現(xiàn)象如實記錄下來。 5、準確預期實驗結(jié)果并分析 注意：在敘述實驗步驟及預期結(jié)果時，語言文字要簡

3、明。實驗步驟一般不宜連續(xù)描述，往往要分段敘說；試管、燒杯等要給予編號。例1請設計一個實驗，判斷種子胚細胞和胚乳細胞的死活。（1）實驗原理：_。（2）實驗原料和器材：_。（3）實驗步驟：_。（4）實驗結(jié)果預測：_。（5）該實驗最可能的結(jié)果和結(jié)論是_。例1答案 (1)活細胞的細胞膜具選擇透過性，死細胞的細胞膜具全透性。(2) 玉米種子；刀片；培養(yǎng)皿；紅墨水；清水；放大鏡。(3) 選取10粒大小相同的飽滿、粒大的玉米種子放在盛有清水的培養(yǎng)皿中浸泡； 漲大后將玉米種子用刀片從中線處切開，將其一半放人盛有紅墨水的培養(yǎng)皿中浸泡； 一定時間后取出放人盛有清水的培養(yǎng)皿中漂洗，直到漂洗掉浮色為止； 用放大鏡觀察

4、切片后玉米種子剖面的著色情況。(4) 如果胚和胚乳均為紅色，則說明二者為死細胞； 如果胚和胚乳均為無色，則說明二者為活細胞； 如果胚為紅色，胚乳為無色，則說明前者為死細胞后者為活細胞； 如果胚為無色，胚乳為紅色，則說明前者為活細胞后者為死細胞；（5）胚為無色，胚乳為紅色，說明前者為活細胞后者為死細胞二、關于變量 實驗變量（自變量）：指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件 （實驗變量應具有可操作性）反應變量（因變量）：指實驗中由實驗變量而引起的變化和結(jié)果 （反應變量應具有可測量性無關變量（控制變量）：指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件（無關變量應具有可控性） 額外變量（干擾變量）

5、：指實驗中由無關變量所引起的變化和結(jié)果 （控制好無關變量即能防止額外變量的干擾）例如:實驗自變量因變量無關變量比較過氧化氫酶和Fe+的催化效率催化劑的種類(過氧化氫酶、Fe+ )催化效率的高低（以點燃但無火焰的衛(wèi)生香燃燒的猛烈程度或氣泡產(chǎn)生速度表示）試管等用具的潔凈度、環(huán)境溫度、相同材料的量、各種試濟的量、反應時間等。探索淀粉酶對淀粉和蔗糖的作用底物的種類（淀粉、蔗糖）淀粉酶將淀粉水解（處理后加斐林試劑并加熱，無磚紅色沉淀出現(xiàn)）淀粉與蔗糖溶液的量、水浴的溫度與處理時間、斐林試劑的使用量與加熱時間、操作程序等溫度對酶活性的影響溫度（60熱水、沸水、冰塊）加碘液后溶液顏色的變化試管的潔凈度、淀粉溶

6、液的量、不同溫度的處理時間長度、操作的程序、碘液的加入量等1、實驗變量（自變量）如何操縱：操縱實驗變量的重要方法是設置對照。經(jīng)典的實驗變量的操縱方法：增加水中氧氣泵入空氣或吹氣或放入綠色植物，減少水中氧氣容器密封或油膜覆蓋或用涼開水，除去容器中CO2NaOH溶液，除去葉中原有淀粉置于黑暗環(huán)境（饑餓處理），除去葉中葉綠素酒精加熱，除去光合作用對呼吸作用的干擾給植株遮光，如何得到單色光棱鏡色散或薄膜濾光或有色燈光照射，血液抗凝加入檸檬酸鈉，線粒體、細胞膜提取細胞勻漿離心，骨的脫鈣鹽酸溶液。CO2濃度的平衡NaHCO3溶液。滅菌的方法：培養(yǎng)基用高壓蒸氣滅菌；接種環(huán)用火焰灼燒滅菌；雙手用肥皂洗凈，擦干

7、后用75%酒精消毒；整個接種過程都在實驗室無菌區(qū)進行。實驗中控制溫度的方法：還原糖的鑒定：沸水浴加熱（新教材為5065水浴）；酶促反應：水浴保溫；用酒精溶解葉中的時綠素：酒精要隔水加熱；DNA鑒定：水浴煮沸加熱；細胞和組織培養(yǎng)以及微生物培養(yǎng)：恒溫培養(yǎng)。（14）確定某種激素功能的方法：飼喂法，注射法，閹割移植法，口服法。（15）獲得無籽果實的方法: 用適宜濃度的生長素處理花蕾期已去雄的子房，如無籽蕃茄、染色體變異，如無籽西瓜。  （16）確定傳入、傳出神經(jīng)的功能：   刺激+觀察效應器的反應或測定神經(jīng)上的電位變化。 2、無關變量如何控制

8、：消除法：排除或隔離無關變量對實驗結(jié)果的影響。如雜交實驗中的套袋。恒定法：在整個實驗中，盡量使所有的實驗條件、實驗處理、實驗對象等都恒定不變。如在“探索淀粉和蔗糖的作用”實驗中，始終將試管處于恒溫水浴中，以消除溫度等無關變量對實驗的影響。平衡法：對照組和實驗組除自變量不同外，其余無關變量均相等。從而可不計無關變量的影響。3、反應變量如何檢測：有些實驗結(jié)果可以直接觀察和測量，有些則不能。對不能直接觀察和測量的實驗，要通過一定的手段和方法，將實驗結(jié)果轉(zhuǎn)變成可以觀察和測量的變化。經(jīng)典的實驗結(jié)果的顯示方法，如：光合速率O2釋放量或CO2吸收量或淀粉產(chǎn)生量，呼吸速率O2吸收量或CO2釋放量或淀粉減少量，

9、原子途徑放射性同位素示蹤法細胞液濃度大小質(zhì)壁分離、體積的變化，細胞是否死亡質(zhì)壁分離，甲狀腺激素的作用動物耗氧量，發(fā)育速度，神經(jīng)系統(tǒng)興奮性等，生長激素的作用生長速度（體重變化，身高、身長變化）胰島素的作用動物活動狀態(tài)、血糖濃度，各種顯色試劑的應用。三、關于對照：對照原則是中學實驗中最常用的原則，如有關酶的高效性、專一性和影響酶活性的條件的實驗，觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復原實驗都采用了對照。通過設置對照實驗，既可排除無關變量的干擾，又可增加實驗結(jié)果的可信度和說服力。 在一個對照實驗中，可包括實驗組和對照組。實驗組是接受自變量處理的對象組，對照組是不接受自變量的處理的對象組，一般是隨機決定的。常用的對

10、照組類型有以下幾種：空白對照對照組為不作任何處理的對象組。例如在“生物組織中可溶性糖的鑒定”的實驗中,假如用兩個試管，向甲試管溶液加入試劑,而乙試管溶液不加試劑,一起進行沸水浴,比較它們的變化。這樣,甲為實驗組,乙為對照組,且乙為典型的空白對照?？瞻讓φ漳苊靼椎貙Ρ群鸵r托出實驗組的變化和結(jié)果,增加了說服力。自身對照實驗與對照在同一對象上進行，不另設對照組。如“觀察植物細胞質(zhì)壁分離和復原”實驗，既是典型的自身對照實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化為實驗組。條件對照給實驗組某種處理，給對照組另一條件的處理。以增強實驗的說服力。如在“驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育”的實驗中，存在以下

11、實驗組和對照組。 甲組：飼喂甲狀腺激素(實驗組) 乙組：飼喂甲狀腺激素抑制劑(條件對照組) 丙組：對蝌蚪不作任何處理(空白對照)相互對照指不另設對照組，而是利用幾個實驗組相互對照。如驗證溫度對唾液淀粉酶活性影響的實驗中60、O、37之間的對照；驗證pH對唾液淀粉酶活性影響的實驗中，不同pH溶液之間的對照。再如在“植物向光性”的實驗設計中，如下圖所示，2與l對照可證明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可與1對照，4也可與l對照，也可與2對照。 設計對照時應注意的問題：（各組除實驗變量外）所用生物材料要相同所用生物實驗器材要相同所用實驗試劑要相同所用處理方法要相同例3（08山東） 轉(zhuǎn)基因技術可以使某基因在

12、植物體內(nèi)過量表達，也可以抑制某基因表達。假設A基因通過控制赤霉素的合成來控制番茄的株高，請完成如下實驗設計，以驗證假設是否成立。實驗設計：（借助轉(zhuǎn)基因技術，但不要求轉(zhuǎn)基因的具體步驟）a分別測定正常與矮生植株的赤霉素含量和株高。b c 支持上述假設的預期結(jié)果： 若假設成立，據(jù)此說明基因控制性狀的方式： 例3答案一：b. 通過轉(zhuǎn)基因技術，一是抑制正常植株A基因的表達，二是使A基因在矮生植株過量表達。c. 測定兩個實驗組植株的赤霉素含量和植株。答案二：b. 通過轉(zhuǎn)基因技術，抑制正常植株A基因的表達，測定其赤霉素含量和株高。c. 通過轉(zhuǎn)基因技術，使A基因在矮生植株過量表達，測定其赤霉素含量和株高。（答

13、案二中b和c次序不做要求）與對照比較，正常植株在A基因表達被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；與對照比較，A基因在矮生植株中過量表達后，該植株赤霉素含量增加，株高增加。基因通過控制酶的合成來控制代謝途徑，進而控制生物性狀。（解析：在這個實驗中，題目所給的正常植株和矮生植株都是做為對照組的，而經(jīng)過抑制A表達的正常植株和被過量表達的矮生植株則做為實驗組。答案不僅利用了題目所給的兩種技術，而且從正反兩個方面證明了基因A的作用，是一個很的說服力的設計思路）例4、一種以地下莖繁殖為主的多年生野菊分別生長在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上。在相應生長發(fā)育階段，同一海拔的野菊株高無顯著差異，但不

14、同海拔的野菊株高隨海拔的增高而顯著變矮。為檢驗環(huán)境和遺傳因素對野菊株高的影響，請完成以下實驗設計。（1）實驗處理：春天，將海拔500m、1000m處的野菊幼芽同時移栽于10m處。（2）實驗對照：生長于m處的野菊。（3）收集數(shù)據(jù)：第二年秋天。（4）預測支持下列假設的實驗結(jié)果：假設一 野菊株高的變化只受環(huán)境因素的影響，實驗結(jié)果是：移栽至10m處野菊株高。假設二 野菊株高的變化只受遺傳因素的影響，實驗結(jié)果是：移栽至10m處野菊株高。假設三 野菊株高的變化受遺傳和環(huán)境因素的共同影響，實驗結(jié)果是：移栽至10m處野菊株高。例4答案（2）10m、500m、1000m （3）測量株高 記錄數(shù)據(jù)（4）與10m處

15、野菊株高無顯著差異與原海拔處（500m、1000m）野菊株高無顯著差異比10m處矮，比原海拔處高（解析 在本題當中，原海拔植株做為對照組，移栽植株做為實驗組。）四、關于實驗假設假說, 亦稱實驗假設,指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實的論題，科學實驗的第一步便是提出假設,即依據(jù)已知的科學原理,對某一現(xiàn)象提出初步假定;第二步即依據(jù)假設,進行推理,預期可能的實驗結(jié)果;第三步依據(jù)假設和預期,設計實驗方案,進行實驗驗證。因此，假設是科學實驗的第一個要素。而實驗的結(jié)果,應該使假設得以驗證或被否定,或被修正，這便是我們的實驗目的。（一）如何聯(lián)系已知的科學原理，找出實驗假設。例5（07山東卷） 普通小麥中有高桿抗病

16、（TTRR）和矮桿易感病（ttrr）兩個品種，控制兩對相對性狀的基因分別位于兩對同源染色體上。實驗小組利用不同的方法進行了如下三組實驗：請分析回答：（1）A組由F1獲得F2的方法是 ，F(xiàn)2矮桿抗病植株中不能穩(wěn)定遺傳的占 。（2）、三類矮桿抗病植株中，最可能產(chǎn)生不育配子的是 類。（3）A、B、C三組方法中，最不容易獲得矮桿抗病小麥新品種的方法是 組，原因是 。（4）通過矮桿抗病獲得矮桿抗病小麥新品種的方法是 。獲得的矮桿抗病植株中能穩(wěn)定遺傳的占 。（5）在一塊高桿（純合體）小麥田中，發(fā)現(xiàn)了一株矮桿小麥。請設計實驗方案探究該性狀出現(xiàn)的可能的原因（簡要寫出所用方法、結(jié)果和結(jié)論）_例5參考答案：(1）

17、自交 ， 2/3 。 （2）II（3） C ， 基因突變發(fā)生的頻率極低且不定向 。（4） 秋水仙素或低溫誘導染色體加倍 ； 100% 。（5）將矮稈小麥與高桿小麥雜交；如果子一代為高桿，子二代高桿：矮稈=3：1（或出現(xiàn)性狀分離），則矮稈性狀是基因突變造成的；否則，矮稈性狀是環(huán)境引起的。方法二：將矮稈小麥與高桿小麥種植在相同環(huán)境下，如果兩者未出現(xiàn)明顯差異，則矮稈性狀是環(huán)境引起；否則矮稈性狀是基因突變造成的。解題思路：第（5）小題便是要求設計實驗方案，實驗的目的是探究矮桿性狀出現(xiàn)的可能的原因，但實驗的假設是什么呢？我們慢慢分析：根據(jù)教材知識，生物的變異包括可遺傳的變異（遺傳物質(zhì)改變引起）和不遺傳的

18、變異（環(huán)境因素引起）兩種類型，而可遺傳的變異又包括基因突變和染色體變異，題目既已給定高桿矮桿是由某對基因控制的，這就排除了染色體變異的可能性。所以我們看到了本題只有兩個實驗假設，1、該性狀的出現(xiàn)是由環(huán)境引起的，2、該性狀的出現(xiàn)是由基因突變引起的。接下來的實驗設計會變的非常輕松。（二）、根據(jù)假設，設計實驗方案例6 、一只雌鼠的一條染色體上某基因發(fā)生突變，使野生型變?yōu)橥蛔冃?。該鼠與野生型鼠雜交，F(xiàn)1的雌雄鼠中均既有野生型，又有突變型。假如僅通過一次雜交實驗必須鑒別突變基因是在常染色體上還是在X染色體上，F(xiàn)1的雜交組合最好選擇：A野生型（雌）×突變型（雄） B野生型（雄）×突變型

19、（雌）C野生型（雌）×野生型（雄） D突變型（雌）×突變型（雄）解析 (1)由條件可知，突變型是顯性性狀，野生型是隱性性狀；該突變型雌鼠是雜合子，其基因型為Aa或XAXa，野生型雄的基因型為aa或XaY。(2)確定F1的基因型。根據(jù)題意，我們可以作出實驗假設，親本基因型F1基因型F1四種雜交組合及結(jié)果野生雌×突變雄突變雌×野生雄突變雌×突變雄野生雌×野生雄假設1基因位于常染色體Aa×aaAa、aaF2中無論雌雄都有野生型和突變型F2中無論雌雄都有野生型和突變型F2中無論雌雄都有野生型和突變型F2中無論雌雄都只有野生型假設2基

20、因位于X染色體XAXa×XaYXAXa、XAY XaXa、XaYF2中雌鼠都是突變型雄鼠都是野生型F2中無論雌雄都有野生型和突變型F2中雌鼠只有突變型雄鼠既有野生型又有突變型F2中無論雌雄都只有野生型表中列出了四種實驗方案，哪一個能夠使假設得以驗證呢？從表中我們可以看出答案A和答案C假設和結(jié)果存在一一對應的關系：如果假設一成立則得到結(jié)果一，如果假設二成立則得到結(jié)果二，反過來如果出現(xiàn)結(jié)果一，則證明假設一是正確的，如果得到結(jié)果二則證明假設二是正確的。假設一假設二結(jié)果一結(jié)果二某實驗方案而B和D如果兩個方案使得兩個假設對應同一個結(jié)果，那這兩個實驗方案是達不到實驗目的的。最佳答案：A（三）、根

21、據(jù)假設，預測實驗結(jié)果例7：現(xiàn)有容積相同的玻璃缸幾只，利用自然的清水，生長發(fā)育狀況相同的小蝌蚪60只，飼喂蝌蚪的飼料、未經(jīng)處理的具有生物活性的甲狀腺激素、50的溫水處理10min后的甲狀腺激素。（1）請利用所給的條件，設計一個實驗，探究經(jīng)過50的溫水處理10min后的甲狀腺激素的生物活性是否發(fā)生了改變。（2）預測實驗的結(jié)果并得出結(jié)論。例7參考答案：（1）實驗設計將蝌蚪隨機分成均等三組：甲、乙、丙甲喂飼料；乙喂等量用有生物活性的甲狀腺激素拌的飼料；丙喂等量用經(jīng)50的溫水處理后的甲狀腺激素拌的飼料相同條件下喂養(yǎng)觀察、記錄（2）假如蝌蚪發(fā)育成蛙的先后順序是：丙乙甲，那么50的溫水處理增強了甲狀腺激素的

22、活性；假如蝌蚪發(fā)育成蛙的先后順序是：乙丙甲，那么50的溫水處理減弱了甲狀腺激素的活性；假如蝌蚪發(fā)育成蛙的先后順序是：丙、乙甲，那么50的溫水處理對甲狀腺激素的活性沒有影響；假如蝌蚪發(fā)育成蛙的先后順序是：甲、丙乙，那么50的溫水處理使甲狀腺激素失去了活性。解題思路：探究實驗的結(jié)果預測具有不確定性，本題的結(jié)果預測不要盲目嘗試，因為僅是三組蝌蚪發(fā)育的順序，就有很多的排列組合，顯然都寫上是不可能的。如何才能找出可能的結(jié)果，摒棄不可能的結(jié)果，最準確的方法就是根據(jù)實驗的假設來進行。假設（處理后的甲狀腺激素的活性的改變）實驗結(jié)果預測（蝌蚪發(fā)育成蛙的順序）結(jié)論假設1活性增強丙乙甲50的溫水處理增強甲狀腺激素的

23、生物活性假設2活性減弱乙丙甲50的溫水處理減弱甲狀腺激素的生物活性假設3活性不變（乙=丙）甲50的溫水處理不影響甲狀腺激素的生物活性假設4失去活性乙（丙=甲）50的溫水處理使甲狀腺激素的生物活性喪失從表中可以看出，假設和結(jié)論是一致的，只不過分析問題時我們根據(jù)假設來預測結(jié)果，而在答題時是要根據(jù)結(jié)果得出結(jié)論。五、實驗設計的基本原則 1、科學性原則 所謂科學性，是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則。如：淀粉酶水解淀粉的實驗中操作順序的問題。 實驗原理的科學性實驗材料選擇的科學性如:

24、孟德爾遺傳實驗, 質(zhì)壁分離與復原,觀察細胞質(zhì)流動,還原糖的鑒定。實驗方法的科學性如:證明呼吸作用釋放CO2的實驗:通入的空氣首先經(jīng)過NaOH溶液,除去基中的CO2,再經(jīng)過Ca(OH)2溶液檢驗CO2是否存在,最后才通入裝有萌發(fā)種子的密閉瓶中.只有經(jīng)過這樣的步聚,才能完全排除干擾因素,才能證明瓶中的CO2確實來源于種子.又如:在“證明CO2是光合作用合成有機物必需的原料”實驗中,用于實驗的綠色植物必須先放在暗室中“饑餓”處理，消耗掉葉片內(nèi)儲存的有機物，從而排除無關因素的干擾，用碘液檢驗處理過的葉片，確定有無淀粉的生成。驗證結(jié)果的正確性。實驗結(jié)果處理的科學性實驗結(jié)果不能簡單對待，而應該首先記錄，然

25、后整理，再經(jīng)過仔細分析，找出它們所能夠透視出最大信息量。如：用含有各種必需礦質(zhì)元素溶液培養(yǎng)大麥，48H后測定幾種離子的濃度占該離子開始濃度的百分比，實驗結(jié)果如下表；實驗條件水分消耗Ca2+，K+，Mg2+（%）光下1090135， 27 ，179黑暗中534105， 35 ，113從表中可得出哪些結(jié)論：植物對水分和礦質(zhì)元素的吸收與光有一定的關系。植物對水分和礦質(zhì)元素的吸收是兩個相對獨立的過程，植物對礦質(zhì)元素的吸收具有選擇性。規(guī)律：一組反應變量對應一個結(jié)論2、對照性原則 對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于消除無關變量對實驗結(jié)果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照對

26、比，即可排除無關變量的影響，又可增加實驗結(jié)果的可信度和說服力。 3、單一變量原則 該原則可使實驗中的復雜關系簡單化，使結(jié)果更準確；其含義是：不論一個實驗有幾個實驗變量，都應做到一個實驗變量對應觀測一個反應變量。實驗中要盡可能避免無關變量的干擾。例如，在“探索淀粉酶對淀粉和蔗糖水作用”的實驗中，加入的淀粉和蔗糖是單一變量，而加入的淀粉的量、反應溫度、PH則應控制成相同條件（常量），否則這此因素的差異將作為無關變量，干擾實驗結(jié)果及對實驗結(jié)果的分析。例如：某生物學習為了研究陽光對大豆發(fā)芽的影響，在兩個花盆里種了大豆，并設計了如下實驗：花盆陽光溫度水光照20充足暗室20不充足在這一實驗設計中，應該改正

27、的錯誤是：A、兩個花盆都應放在向陽的地方B、兩個花盆都應放在黑暗的地方C、兩個花盆的溫度不應該一樣高D、兩個花盆都應該澆給充足的水（4）平行重復原則：平行重復原則要求控制某種因素的變化強度，在同樣條件下重復實驗，觀察其對實驗結(jié)果的影響程度。目的在于盡可能消除非處理因素所造成的實驗誤差，體現(xiàn)實驗的科學性如：孟德爾遺傳實驗：孟德爾在做了高稈矮稈這一相對性狀的遺傳實驗時，3：1的分離比是一個偶然因素嗎。他又做了圓與皺、黃與綠等七對相對性狀的遺傳實驗，從而排除了偶然性。得出了能解釋普遍遺傳現(xiàn)象的規(guī)律。又如：質(zhì)壁分離法測定細胞液濃度的實驗，為了使細胞液濃度測定更加精確可靠，在改變蔗糖溶液的情況下，通過多

28、次平行重復實驗，可以觀察統(tǒng)計出發(fā)生初始質(zhì)壁分離的濃度，得出可靠的實驗結(jié)論。 所以此項原則，目的是為了排除偶然性，使實驗結(jié)論更加科學，可靠。重復、隨機和對照是保證實驗結(jié)果正確的三大原則。實驗設計中 必須注意實驗的可重復性。例8：研究人員從人體的DNA中篩選克隆出內(nèi)皮抑素基因，將此基因轉(zhuǎn)移到雙歧桿菌中，使其能夠正常表達，用這種方式得到的雙歧桿菌制成口服劑，可以用于抑制癌癥。在這種藥物用于臨床治療之前，應該先進行動物實驗，以確定此制劑對機體內(nèi)重要臟器的安全性。請寫出簡要的實驗設計方案。實驗材料：轉(zhuǎn)基因雙歧桿菌口服制劑，健康鼠4只，如下：代號甲乙丙丁性別雌雄雌雄體重78g76g80g101g問題討論：

29、（1）此實驗的研究主題可描述為_.(2)實驗設計時要確定實驗變量,此實驗的實驗變量應是( )A、是否服用雙歧桿菌口服劑 B、實驗鼠的性別C、實驗鼠的體重 D、實驗鼠的數(shù)量（3）若以甲為實驗組，則應選_為其對照組,應該如何飼喂它們?_.(4)若要探究雙歧桿菌口服劑的治療效果是否因性別而不同,應如何選擇實驗組和對照組?(填表)實驗組對照組動物組合甲乙處理食物方面:_口服劑:_(5)此實驗中所用實驗動物較少,為了避免偶然性,提高結(jié)論的可靠性,在具體實驗探究時還應注意哪些問題?例8答案:(1) 研究此口服劑對體內(nèi)重要臟器的安全性 (2)A (3)丙 每日定時為兩組鼠提供相同的食物、水，給實驗組鼠定時服

30、用雙歧桿菌口服劑，給對照鼠同時服用等量的水（4）實驗組對照組動物組合甲乙乙甲或丙處理食物方面:每日定時提供相同食物和水等口服劑: 每日定時服用等量的口服劑（5）可以等量增加實驗組和對照組中動物數(shù)量，可以重復多次相同的實驗過程。5、簡便可行性原則：是指實驗材料容易獲得，實驗裝置簡化，實驗藥品便宜，實驗操作簡便，實驗效果明顯并能在較短時間內(nèi)完成。從實驗目的、實驗原理到材料用品的選擇、實驗操作等，都要符合實驗者的一般認知水平，滿足現(xiàn)有的條件，具有實驗和完成實驗的可能性。六、定性實驗與定量實驗的區(qū)別什么是定性和定量呢？讓我們看下面的例子，A只要設計兩組溫度（50度和適溫）做對照即可證明，這就是定性問題

31、，B要設計一系列溫度梯度相互對照才能說明問題，這就是定量問題。C、D兩個題目也是如此。兩種實驗設計思路完全不同。A、50度的溫度對甲狀腺功能的影響（定性）B、溫度對甲狀腺激素功能的影響（定量）C、某種藥物對細胞有絲分裂的影響（定性）D、某種藥物濃度對細胞有絲分裂的影響（定量）例9、下圖表示3株脫淀粉（經(jīng)充分“饑餓”處理）的同種相似植株放在不同的鐘罩內(nèi)，以下關于本實驗的目的敘述中最準確的是A.證明光合作用的速率隨CO2濃度增大而增大 B.證明光合作用的必需條件是C.證明過多的CO2阻礙光合作用 D.證明NaOH能促進光合作用例9答案：A解析：如果要證明光合作用的必需條件是CO2，只需要設計兩組裝

32、置就可以了，一組提供CO2，一組除去CO2。從實驗裝置看出，罩內(nèi)CO2濃度從小到大依次為、，應該是一個定量實驗， 例10（典型的定量實驗）某生物學興趣小組開展“探究生長素類似物（萘乙酸）促進蘋果插條生根的最適濃度”的研究。他們已配制好了濃度單位為100mg/L的萘乙酸水溶液，如果你是其中一員，請回答：（1）采用何種測定指標來確定某濃度是促進蘋果插條生根的最適濃度？ （只要一種指標）（2）材料和用具： 生長旺盛的蘋果一年生枝條、蒸餾水、量筒、燒杯、花盆、細沙、剪刀。（3）寫出實驗的主要步驟。（4）設計一張表格用于實驗時記錄數(shù)據(jù)。 例10答案（1）根的長度（或根的數(shù)目）（2分）（3）用蒸餾水稀釋單

33、位為100mg/L的萘乙酸水溶液，配制成不同濃度梯度的溶液；（1分）將蘋果的一年生插條分成相應等份，插條的基部分別浸泡在不同濃度梯度的萘乙酸水溶液中幾小時甚至一天（時間長短不作要求）（1分）取出分別插入相應花盆的細沙中，在濕度、溫度等條件適宜的相同的環(huán)境下，（只要答到相同的適宜的環(huán)境中就給分）定期測量和記錄各花盆中插條生根的長度（或根和數(shù)量）（1分）整理數(shù)據(jù)得出結(jié)論。（4）（濃度1分、根的長度1分、 平均值1分）不同濃度的萘乙酸水溶液根的長度（或根的數(shù)量）1234······平均值濃度1濃度2濃度3···

34、·七、預實驗的用途例11.某生物興趣小組用迎春枝條作實驗材料，做了探究NAA促進扦插枝條生根最適濃度實驗的預實驗，結(jié)果如圖所示。請根據(jù)預實驗結(jié)果，設計進一步的探究實驗: 材料用具：生長旺盛的一年生迎春枝條若干、燒杯、量筒、培養(yǎng)皿、NAA、蒸餾水等。 配制溶液：                  （溶液濃度梯度差為0.5ppm） 實驗步驟：    &

35、#160;                            ；浸泡：                     ； 

36、一天后，                        ；十天后，                         。 

37、該實驗應控制好兩個主要無關變量是：                             。 請你設計一個表格來呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象。  例11答案配制濃度依次為2ppm、2.5ppm、3ppm6ppm的NAA溶液9份。 將長勢相同的、等長大小的迎春枝條隨機平均分成9份，每份5枝；&#

38、160;將9份枝條的基部分別浸泡在2ppm、2.5ppm、3ppm6ppm的NAA溶液中； 取出枝條放在適宜相同條件下分別進行扦插培養(yǎng)；對扦插枝條的生根情況進行統(tǒng)計記錄各組枝條處理時間要長短一致 所用植物材料盡可能做到條件相同  例12.為了確定生長素類似物促進扦插枝條生根的適宜濃度，某同學做了一個預實驗：用兩種濃度的生長素類似物分別處理扦插枝條作為兩個實驗組，用蒸餾水處理作為對照組進行實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)三組扦插枝條生根無差異。在預實驗的基礎上，又進行了第二次實驗：在預實驗時使用的兩種濃度的基礎上，分別在低于低濃度的范圍、高于高濃度的范圍，以及在兩濃度之間各設置一組濃度梯度進行

39、實驗，從而找到促進枝條生根的適宜濃度。分析該同學的實驗，回答下列問題：（1）該同學在預實驗的基礎上改進了實驗，最終達到本實驗的目的。其實驗改進的理論依據(jù)是 。（2）根據(jù)第二次實驗，通過設置 一組實驗，可以判斷該同學預實驗中兩組生長素類似物濃度是否都過高；設置 一組實驗，可以判斷該同學的預實驗中生長素類似物濃度是否都過低；而設置兩濃度之間的一組濃度則可以判斷預實驗中生長素類似物濃度是否 。這樣也就進一步確定促進生根的適宜濃度范圍。（3）請你評價該同學所做的預實驗有無達到目的？ 。在進行科學研究時，需要做預實驗的意義何在？ 。（請至少答出兩點）解析 （1）根據(jù)生長素的兩重性原理，在預實驗的基礎上改

40、進了下一步實驗。（2）可通過分別設置低于低濃度、高于高濃度以及兩濃度之間的一組濃度梯度實驗，確定促進生根的適宜濃度范圍。（3）該預實驗沒有達到目的，因為三組扦插枝條生根無差異。答案 （1）生長素促進生根的濃度有一定的范圍，過高或過低都不能起到促進生根的作用（2）低于低濃度的 高于高濃度的 一組過高一組過低（3）沒有 為進一步實驗探索條件；避免因盲目開展實驗造成資源浪費；檢驗實驗設計的科學性和可行性八、探究性實驗和驗證性實驗的區(qū)別驗證性實驗與探究性實驗的目的是不盡相同的，前者是通過實驗驗證對象的已知屬性，后者是通過實驗探究對象的未知屬性。驗證性實驗和探究性實驗在實驗步驟的設計上是一致的，解題時不

41、同的地方在于，由于驗證性實驗研究的對象的屬性是明確的，因此是不需要再作實驗的假設的，實驗的結(jié)果與結(jié)論也是確定的，因此也都不需要進行討論。但探究性實驗其研究的對象屬性是未知的，因此需要作出理論上的假設；由于在書面考試中不可能根據(jù)實驗步驟進行實際的操作，解題時只能根據(jù)假設對實驗結(jié)果作出預期，也就是預期實驗結(jié)果時，只能根據(jù)實驗的假設對實驗的可能結(jié)果進行討論。探究性實驗驗證性實驗實驗目的探索研究對象的未知屬性，特征以及與其他因素的關系驗證研究對象的已知屬性特征以及與其他因素的關系實驗假設根據(jù)現(xiàn)有的科學理論事實，對所要研究的對象設想出一種或幾種可能的答案、解釋因結(jié)論是已知的因此不存在假設問題實驗結(jié)果預測

42、對應假設，分類討論應是符合實驗結(jié)論的結(jié)果預測實驗結(jié)論未知對應實驗目的做出肯定結(jié)論例13為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標，根據(jù)給出的實驗材料和用具，設計實驗步驟，預測實驗結(jié)果，并作出分析。    (1)材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測定裝置，小動物活動測定儀等。(實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。)    (2)方法與步驟：   （3）結(jié)果分析與預測。   

43、   例13答案：（2）方法與步驟：    將兩組大白鼠分別標號為甲組和乙組，并分別用給出的儀器，測定與記錄耗氧量和活動量。    每日用灌胃器給予甲組鼠灌胃甲狀腺激素溶液，給予乙組鼠灌胃等量的蒸餾水，飼養(yǎng)一定時間。    測定與記錄甲、乙組鼠的耗氧量和活動量    (3)結(jié)果預測與分析：    未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量相近。    給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧量和

44、活動量均大于乙組鼠。結(jié)果表明甲狀腺激素能促進新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動物的耗氧量和活動量增加。    分析：這是一個驗證性實驗試題，題目要求驗證甲狀腺激素的生理功能，實驗要求以大白鼠的耗氧量和活動量為指標，這就意味著是驗證甲狀腺能“促進新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)氧化分解；提高神經(jīng)系統(tǒng)興奮性”的功能，實驗結(jié)果的預期是依據(jù)甲狀腺激素的功能來作出的，注射了甲狀腺激素的大白鼠，其代謝速度會加快，神經(jīng)系統(tǒng)興奮性會提高，表現(xiàn)會耗氧量和活動量都增加。再如例7：    例7是一個探究性的實驗題。50的溫水處理對激素腺

45、激素其活性會有什么影響是未知的，其可能性有四種情況：50的溫水處理后的甲狀腺激素的活性得到了增強，二是活性減弱，三是活性沒有改變，四是失去了活性。這就是可能的假設。根據(jù)這四種假設，相應也就有四種可能的實驗結(jié)果，結(jié)果應該是根據(jù)假設來預期和分析的。   需要注意的是，一個實驗屬于探究還是驗證，要根據(jù)真實的實驗目的自已做出判斷，而不能只看題目當中有沒有這兩個字，即使是探究性的實驗，在有些情況下對于實驗的結(jié)果也是不需要進行討論的. 九、如何書寫實驗步驟實驗步聚的“三步曲”分組編號，共性處理添加相同的物質(zhì)、做相同條件下的處理等。需要注意強調(diào)等量原則，注意意應用一些定性定量的

46、描述，如月齡相同，體重相近模板： 取兩套規(guī)格相同的器材(或取長勢相同的某種生物材料隨機平均分成兩份)分別標記為A、B，并分別加入等量的變量處理本步驟強調(diào)對照性原則、各對照組條件處理的等量性原則，通過“適量”和“等量”表達出來。需要注意的是：一組加入試劑時，如另一組不需加入試劑，則必須加等量的蒸餾水或相應不影響實驗結(jié)果的溶液；另外，要注意單一變量原則，即本步處理的變量只能有一個。模板：在A組中加入適量的在B組中加入等量的 結(jié)果處理（在合適的時間，利用合適手段，得到實驗的結(jié)果）觀察實驗現(xiàn)象、測量實驗數(shù)據(jù)、記錄實驗結(jié)果等。模板：放在適宜的相同的條件下培養(yǎng)，一段時間后觀察現(xiàn)象和結(jié)果

47、此三步驟并不是絕對的，有的實驗材料的獲得比較麻煩，有的需要在實驗變量之前要有前測，有些需要培養(yǎng)一段時間，有些實驗結(jié)果的處理比較麻煩，要根據(jù)具體情況而定，但基本上離不開這三個大的方面。在書寫實驗步驟時，還要注意操作過程的細節(jié)要合理規(guī)范、切實可行，否則也會造成很大的失分。如：（1）酶促反應的試管如何加熱？是直接加熱，還是水浴加熱？（2）向淀粉糊中加了唾液后是否要振蕩試管呢？（3）在用酒精溶解葉綠素時，酒精要加熱，是直接加熱還是要隔水加熱？（4）使甲狀腺制劑、胰島素、生長激素進入動物體內(nèi)的方法應如何操作？是飼喂還是注射？（5）不同的情況要合理地選用不同的水，如清水、池水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水等&

48、#160;例14：生長素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用，主要有以下幾個方面：促進扦插的枝條生根、促進果實發(fā)育、防止落花落果等。黃瓜花是單性花，雄花和雌花容易分辨?，F(xiàn)在生物園里有幾株黃瓜正要開花，為你提供必要的器具和藥品，請你完成實驗設計，以證明黃瓜子房發(fā)育成果實需要種子提供的生長素。材料、器具和藥品：黃瓜花、透明紙袋、回形針、小紙牌、剪刀、鑷子、毛筆、燒杯、適宜濃度的生長素溶液。實驗步驟：步驟1選擇一批發(fā)育正常，即將開放的黃瓜雌花，為每朵花套上透明紙袋，用回形針將紙袋固定好，然后將這些雌花分為三組，分別掛上標有1、2、3號的小紙牌。步驟2 步驟3 步驟4 結(jié)果預期： 例14參考答案步驟2將第一組袋子打開，

49、授以雄花花粉；將第二組袋內(nèi)的雌蕊上涂上一定濃度的生長素；第三組不做任何處理，作為對照（3分）。步驟3在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)（3分）。步驟4一段時間后，觀察子房發(fā)育成果實的情況（3分）。結(jié)果預期：第一組結(jié)有籽果實，第二組結(jié)無籽果實，第三組子房不發(fā)育。（2分）十實驗設計時是否需要前測    在施以實驗變量前對實驗對象進行的測定，屬于前測。   在例13中，我們可以看到，實驗的第一步“將兩組大白鼠分別標號為甲組和乙組，并分別用給出的儀器，測定與記錄耗氧量和活動量”就屬于前測。例15、給正常成年實驗兔注射甲藥物后，使其患了高血壓病，注射乙藥

50、物可使高血壓癥狀緩解。為了驗證甲、乙兩種藥物的上述作用，請您根據(jù)以下提供的實驗材料與用具，設計實驗步驟，并在下面的坐標中畫出實驗過程中該組兔的血壓變化示意曲線，標注注射藥物的時間點。材料與用具：一組正常成年實驗兔、血壓測定儀、適宜濃度的甲藥物、適宜濃度的乙藥物、注射器等。（要求：答題時對該組實驗兔不再分組；對動物的手術過程與藥物的具體注射劑量不作要求）（1）實驗步驟：.（2）在下面的坐標中畫出實驗過程中該組兔的血壓變化示意曲線，并標注注射藥物的時間點。答案：（1）用血壓測定儀對該組每只實驗兔每隔一定時間測定血壓，計算血壓的平均值作為對照。給該組每只實驗兔注射等量的甲藥物，用血壓測定儀對每只實驗

51、兔每隔一定時間測定血壓，計算血壓的平均值。當該組實驗兔患高血壓病后，給每只實驗兔注射等量的乙藥物，用血壓測定儀對每只實驗兔每隔一定時間測定血壓，計算血壓的平均值。（2）解析：由于題目要求不再分組，所以采用的是前后對照（自身對照），所以注射藥物之前必需先測一下正常兔的血壓。例16胰高血糖素對小白鼠和人具有相同的生理作用。為了驗證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，請以小白鼠為實驗對象設計實驗步驟，預測和解釋實驗應出現(xiàn)的結(jié)果，并寫出實驗結(jié)論。     （一）實驗材料和用具：    正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性試劑，注射器，試管，燒杯等。    （二）實驗步驟：    （實驗提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實驗設計要求；給藥1小時后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。）    （三）實驗結(jié)果的預測、解釋和結(jié)論： 例16答案：（二）實驗步驟： （l）確定1只鼠為實驗鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠為對照鼠，腹腔注射等容量生理鹽水。 （2）將