指導02 實驗設計題解題技巧 高考生物考前指導

高考實驗設計題的解題指導1、能獨立完成“生物知識內容表”所列生物實驗。2、理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合的運用。3、具備驗證簡單生物學事實的能力。并對實驗現(xiàn)象和結果進行解釋、分析和處理。4、具有對一些生物學問題進行初步探究的能力。包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統(tǒng)分析等科學研究方法。5、能對一些簡單的實驗方案做出恰當評價、補充和修訂考綱要求1.通過對教材中實驗的考察，檢測學生生物學基礎知識和基本實驗技能；2.通過分析他人的實驗現(xiàn)象，獲得實驗結論，考察學生分析實驗現(xiàn)象獲得結論能力；3.指出他人的實驗設計的不足，完善給出實驗方案，考察學生實驗評價和實驗設計的能力；4.提出實驗課題，獨立設計實驗，考察學生實驗設計的能力。近幾年高考實驗題型主要包括四類：

高中階段的生物學實驗主要分為驗證性實驗和探究性實驗。兩類實驗的根本區(qū)別在于有無先給出明確的實驗結論。結論已定，體現(xiàn)在課題名稱中驗證性實驗1探究性實驗2課題：探究……對……的影響結論：如果……，則說明……如：證明腦啡肽是多肽的實驗；如：探究尿液中是否含有葡萄糖；探究食鹽對草履蟲的影響。實驗設計題的解題指導01近年高考試題回顧02實驗設計題的審題基本思路0304實驗設計題的答題基本方法例題講解實驗設計題的解題指導一、近年高考試題回顧(2016年新課標Ⅰ卷，T39)空氣中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小組欲用平板收集教室空氣中的微生物，以了解教室內不同高度空氣中微生物的分布情況。實驗步驟如下：①配制培養(yǎng)基（成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）；②制作無菌平板；③設置空白對照組和若干實驗組，進行相關操作；④將各組平板置于37℃恒溫箱中培養(yǎng)一段時間，統(tǒng)計各組平板上菌落的平均數(shù)。

回答下列問題：

（2）步驟③中，實驗組的操作是

。

參考答案：將各實驗組平板分別放置在教室不同高度的位置上，開蓋暴露一段時間

(2017年新課標Ⅰ卷，T29)（10分）根據(jù)遺傳物質的化學組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設在宿主細胞內不發(fā)生堿基之間的相互轉換，請利用放射性同位素標記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細胞等為材料，設計實驗以確定一種新病毒的類型，簡要寫出（1）實驗思路，（2）預期實驗結果及結論即可。（要求：實驗包含可相互印證的甲、乙兩個組）一、近年高考試題回顧參考答案（1）思路甲組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒病監(jiān)測其放射性。（3分）乙組：將宿主細胞培養(yǎng)在含有放射性標記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒病監(jiān)測其放射性。（3分）（2）結果及結論若甲組收集的病毒有放射性，乙組無，即為RNA病毒；反之為DNA病毒。（4分）(2017年新課標Ⅱ卷，T37)豆豉是大豆經(jīng)過發(fā)酵制成的一種食品。為了研究影響豆豉發(fā)酵效果的因素，某小組將等量的甲、乙兩菌種分別接入等量的A、B兩桶煮熟大豆中并混勻，再將兩者置于適宜條件下進行發(fā)酵，并在32h內定期取樣觀測發(fā)酵效果?；卮鹣铝袉栴}：（3）如果在實驗后，發(fā)現(xiàn)32h內的發(fā)酵效果越來越好，且隨發(fā)酵時間呈直線上升關系，則無法確定發(fā)酵的最佳時間；若要確定最佳發(fā)酵時間，還需要做的事情是________。一、近年高考試題回顧參考答案：延長發(fā)酵時間，觀測發(fā)酵效果，最好的發(fā)酵效果所對應的時間即為最佳發(fā)酵時間(2019年新課標Ⅰ卷，T29)（3）有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，請以該種植物的ABA缺失突變體(不能合成ABA)植株為材料，設計實驗來驗證這一結論，要求簡要寫出實驗思路和預期結果。一、近年高考試題回顧

參考答案：

取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度。預期結果是干旱處理前后氣孔開度不變。

將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預期結果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。(2019年新課標Ⅱ卷，T37)物質W是一種含氮有機物，會污染土壤。W在培養(yǎng)基中達到一定量時培養(yǎng)基表現(xiàn)為不透明。某研究小組欲從土壤中篩選出能降解W的細菌（目標菌）?；卮鹣铝袉栴}。（3）土壤中的某些微生物可以利用空氣中的氮氣作為氮源。若要設計實驗進一步確定甲、乙菌能否利用空氣中的氮氣作為氮源，請簡要寫出實驗思路、預期結果和結論，即_______________。參考答案：將甲、乙菌分別接種在無氮源培養(yǎng)基上，若細菌能生長，則說明該細菌能利用空氣中的氮氣作為氮源

一、近年高考試題回顧(2019年新課標Ⅲ卷，T29)氮元素是植物生長的必需元素，合理施用氮肥可提高農(nóng)作物的產(chǎn)量?；卮鹣铝袉栴}。（2）農(nóng)作物吸收氮元素的主要形式有銨態(tài)氮（NH4﹢）和硝態(tài)氮（NO3﹣）。已知作物甲對同一種營養(yǎng)液（以硝酸銨為唯一氮源）中NH4﹢和NO3﹣的吸收具有偏好性（NH4﹢和NO3﹣同時存在時，對一種離子的吸收量大于另一種）。請設計實驗對這種偏好性進行驗證，要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論________。實驗思路：配制營養(yǎng)液（以硝酸銨為唯一氮源），用該營養(yǎng)液培養(yǎng)作物甲，一段時間后，檢測營養(yǎng)液中NH4﹢和NO3﹣剩余量。預期結果和結論：若營養(yǎng)液中NO3﹣剩余量小于NH4﹢剩余量，則說明作物甲偏好吸收NO3﹣；若營養(yǎng)液中NH4﹢剩余量小于NO3﹣剩余量，則說明作物甲偏好吸收NH4﹢。一、近年高考試題回顧(2019年海南卷，T27)在適宜條件下，測得的某植物根細胞對a、b兩種物質的吸收速率與外界溶液中這兩種物質濃度的關系如圖所示（a、b兩條曲線分別代表植物根細胞對不同濃度a、b兩種物質的吸收速率）?；卮鹣铝袉栴}。

（3）王同學據(jù)圖認為b的跨膜運輸方式是主動運輸，李同學認為是協(xié)助擴散。請設計實驗確定王同學的判斷是否正確。要求簡要寫出實驗思路、預期結果和結論。

參考答案：將長勢相同的某植物根細胞平均分為兩組，甲組放在有氧條件下，乙組放在無氧條件下，將甲乙兩組植物根細胞放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)一段時間后，分別測定根細胞對b物質的吸收速率。結果及結論：若甲組根細胞對b物質的吸收速率大于乙組，則說明b物質的跨膜運輸方式為主動運輸；若甲組和乙組根細胞對b物質的吸收速率大致相同，則說明b物質的跨膜運輸方式為協(xié)助擴散一、近年高考試題回顧（一）審“實驗目的”找四要素①探究2、4-D對插枝生根的作用②探究環(huán)境因素對植物光合作用的影響③驗證生物制劑W對動物不同細胞的分裂具有促進作用實驗目的四要素實驗性質自變量

實驗對象

因變量二、實驗設計題的審題基本思路（2020年莆田市質檢，T29）（3）小麥“午睡”現(xiàn)象還與葉片中的D1蛋白含量密切相關。現(xiàn)有研究表明：“強光照會導致D1蛋白含量下降，而植物激素水楊酸(SA)能減小D1蛋白含量下降的幅度”。請以小麥為實驗材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路。實驗性質實驗對象因變量自變量自變量典型性錯誤因變量錯誤實驗性質不清楚實驗對象錯對照的基本類型相互對照（二）思“對照類型”判組數(shù)空白對照自身對照條件對照1．空白對照

不給對照組任何處理因素，只是保持正常的、理想的生活狀態(tài)；而實驗組只改變（增加或減少）所要研究的因素。驗證鎂是植物生活的必需元素驗證甲狀腺激素促進幼小動物生長發(fā)育驗證2、4D-促進扦插枝條生根作用對照的基本類型2．自身對照實驗組和對照組在同一研究對象上進行，不另設對照。這是實驗的某一性質在實驗前后的改變，形成對照如：觀察植物細胞質壁分離與復原

探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化

驗證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用對照的基本類型

金魚藻通過呼吸作用，使溶液中CO2增加，當務之急是如何檢測溶液中CO2量的變化?？衫妙伾兓甘救芤篊O2量的變化。

在解題時，避免先黑暗處理，后加指示劑的錯誤做法。

已知溴甲酚紫指示劑pH6.6～6.7呈紫色，pH6.7～6.8呈黃色，

請利用金魚藻設計一實驗驗證植物呼吸作用會放出CO2的實驗3．相互對照也叫對比實驗，相互對照是指不單獨設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照，其中每一組既是實驗組也是其他組別的對照組，由此得出相應的實驗結論。相互對照較好地平衡和抵消了無關變量的影響，使實驗結果具有說服力。如：比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率的實驗探究酵母菌的呼吸方式驗證興奮在神經(jīng)纖維上傳導是雙向的探究S型肺炎雙球菌中起轉化的成分是什么對照的基本類型研究唾液淀粉酶的最適溫度；探究促進扦插枝條生根的最適生長素濃度；檢測促進某植物生長的最佳光照強度。“最值”的相互對照（2020年福建省質檢T37）(4)研究人員篩選出一種具有較強富硒能力的菌株，現(xiàn)欲通過觀察菌落來判斷菌株對亞硒酸鈉的耐受值，請將下列實驗補充完整：

①配制系列濃度梯度的業(yè)硒酸鈉________(填“液體”或“固體”)培養(yǎng)基;②向培養(yǎng)基中分別接種___________的該菌株菌液，在適宜條件下培養(yǎng)段時間;③觀察菌落生長情況，_____________________________的培養(yǎng)基對應的最高亞硒酸鈉濃度即為該菌株的最高耐受值。4．條件對照

給對照組施以某種實驗因素，但不是所研究的實驗因素，以突出施以某種實驗因素與實驗所研究因素的差異，從另一個側面襯托實驗因素對實驗結果所造成的影響。對照的基本類型

例：“驗證甲狀腺激素促進幼小動物發(fā)育”的實驗

甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）；乙組：對蝌蚪不做任何處理（空白對照組）；

丙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）。通過比較、對照、更能充分說明實驗變量──甲狀腺激素有促進動物生長發(fā)育的作用。陰性對照例：在艾弗里證明DNA是遺傳物質的實驗中，

實驗組：R型活細菌＋S型細菌的DNA混合培養(yǎng)

條件對照組：R型或細菌＋S型細菌的DNA和DNA酶混合培養(yǎng)練習：判斷下列對照的方法①設計一實驗驗證光合作用需要CO2；光合作用消耗了CO2；②檢測某種微生物的呼吸作用方式；檢測某種微生物的呼吸作用強度；③驗證一定濃度的生長素會影響某植物的生長；探究某植物生長的最適生長素濃度?？瞻讓φ兆陨韺φ障嗷φ兆陨韺φ湛瞻讓φ障嗷φ眨ㄈ┒鄠€變量實驗,巧分解多變量是指在一個實驗中同時存在兩個或兩上實驗變量，且都能對實驗結果和結論造成影響。例：探究在不同葡萄糖濃度條件下，藥物A對胰島素分泌的影響；（2016年福建省質檢）

驗證黃瓜子房發(fā)育成果實需要種子提供的生長素；

驗證生物制劑W對動物不同細胞的分裂具有促進作用。（2012年浙江卷）多變量實驗實質是多組實驗組合，在做實驗設計題，仍然應遵循單一變量原則。采用單因素分析法對多個變量拆分，逐一對照處理再組合。將多變量轉化為單一變量。（2020年莆田市質檢，T29）（3）小麥“午睡”現(xiàn)象還與葉片中的D1蛋白含量密切相關?，F(xiàn)有研究表明：“強光照會導致D1蛋白含量下降，而植物激素水楊酸(SA)能減小D1蛋白含量下降的幅度”。請以小麥為實驗材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路。驗證強光照會導致小麥葉片D1蛋白含量下降驗證植物激素水楊酸(SA)能減小D1蛋白含量下降的幅度參考答案：將小麥分成3組，分別在強光照、強光照加水楊酸處理，適宜光照三種條件下培養(yǎng)。一段時間后，檢測各組D1蛋白的含量，并比較得出結論。其他合理答案：將小麥分成2組，分別在適宜光照和強光照下培養(yǎng)一段時間后，分別檢測兩組D1蛋白的含量，再對強光照組添加水楊酸（SA）處理，一段時間后，再檢測DI蛋白的含量，比較得出結論。二、實驗設計題的審題基本思路找四要素判組數(shù)巧分解實驗目的

對照類型是否多變量實驗性質實驗對象自變量因變量空白對照自身對照相互對照條件對照多個變量轉化單一變量，逐個突破小結實驗步驟實驗思路范疇主要內容解題思路三、實驗設計題的答題基本方法操作性思想性①取材料分組并編號；②根據(jù)對照性原則處理材料；③觀察結果、記錄數(shù)據(jù)①自變量的操縱；②觀測指標的檢測；③得出結論的依據(jù)①找出實驗性質、實驗對象、自變量和因變量（觀測指標）四要素；②判斷對照類型，確組數(shù)；③組織語言

（2017年福建省單科質檢，T34）曲線甲代表某種酶在特定的這pH條件下，反應物濃度對酶所催化的化學反應速率的影響。請回答：（3）改變pH可使曲線變化如曲線丙。請簡要寫出測定該酶催化作用的最適pH的實驗思路是____________。

設置一系列PH梯度（自變量處理），進行酶實驗，其他條件相同且適宜，過一段時間測定反應速率（因變量檢測）。若岀現(xiàn)峰值,則此PH為最適PH，（結論依據(jù)）若未出現(xiàn)峰值,則應繼續(xù)進行實驗。(2017年新課標Ⅱ卷，T37)豆豉是大豆經(jīng)過發(fā)酵制成的一種食品。為了研究影響豆豉發(fā)酵效果的因素，某小組將等量的甲、乙兩菌種分別接入等量的A、B兩桶煮熟大豆中并混勻，再將兩者置于適宜條件下進行發(fā)酵，并在32h內定期取樣觀測發(fā)酵效果?；卮鹣铝袉栴}：（3）如果在實驗后，發(fā)現(xiàn)32h內的發(fā)酵效果越來越好，且隨發(fā)酵時間呈直線上升關系，則無法確定發(fā)酵的最佳時間；若要確定最佳發(fā)酵時間，還需要做的事情是________。延長發(fā)酵時間，（自變量處理）觀測發(fā)酵效果，（因變量檢測）最好的發(fā)酵效果所對應的時間即為最佳發(fā)酵時間。（結論依據(jù)）（2020年莆田市質檢，T29）（3）小麥“午睡”現(xiàn)象還與葉片中的D1蛋白含量密切相關?，F(xiàn)有研究表明：“強光照會導致D1蛋白含量下降，而植物激素水楊酸(SA)能減小D1蛋白含量下降的幅度”。請以小麥為實驗材料，設計實驗來驗證這一結論。要求簡要寫出實驗思路。參考答案：將小麥分成3組，分別在強光照、強光照加水楊酸處理（自變量處理），適宜光照三種條件下培養(yǎng)。一段時間后，檢測各組D1蛋白的含量（檢測因變量），并比較得出結論（結論的依據(jù)）。歸納：一些實驗條件的控制方法（1）增加水中氧氣——泵入空氣；吹氣；放入綠色植物（2）減少水中氧氣——容器密封；油膜覆蓋；用涼開水（3）除去容器中CO2——NaOH溶液（4）除去葉中原有淀粉——置于黑暗環(huán)境中（5）除去葉中葉綠素——酒精水浴加熱（6）除去光合作用對呼吸作用的干擾——給植株遮光（7）得到單色光——棱鏡色散；彩色玻璃（薄膜）濾光（8）獲得單一的細胞器——細胞勻漿超速離心（9）動物細胞破裂――蒸餾水滲透脹破；攪拌；離心（10）殺滅細菌―――煮沸；烘烤；酒精；高濃度NaCl；含青霉素培養(yǎng)基（11）控制容器的溫度——用保溫瓶或絨棉來隔熱，避免生物所產(chǎn)生的熱會散失至四周?；蛴盟〖訜?、恒溫箱保溫。（12）避免種子上的微生物影響——實驗前利用福爾馬林等對萌發(fā)的種子進行消毒。HCl:①根尖細胞的解離

②改變溶液的pH

③配制解離液的HCl濃度：15％

④觀察DNA、RNA在細胞中分布的HCl濃度：8％CaCO3

:中和有機酸，防止葉綠素的破壞SiO2

:使研磨充分斐林試劑:可溶性還原性糖的鑒定

（顏色變化：淺藍色－棕色－磚紅色）蘇丹Ⅲ、Ⅳ:脂肪的鑒定（蘇丹Ⅲ染色后橘黃色，蘇丹Ⅳ染色后紅色）歸納：實驗藥品與試劑雙縮脲試劑:蛋白質的鑒定（反應顏色紫色）二苯胺試劑

:鑒定DNA（反應顏色：藍色）龍膽紫溶液、醋酸洋紅、改良苯酚品紅染液:堿性染料，使染色體著色甲基綠、吡咯紅:對DNA和RNA進行染色，甲基綠使DNA呈現(xiàn)綠色，吡羅紅使RNA呈現(xiàn)紅色健那綠:專一染線粒體的活體染色劑溴麝香草酚藍:鑒定鑒定CO2

（堿性溶液中呈藍色，在酸性溶液中呈黃色）橙色的重鉻酸鉀溶液:檢驗酒精

在酸性條件下與重鉻酸鉀反應，變成灰綠色。(2019年海南卷，T27)在適宜條件下，測得的某植物根細胞對a、b兩種物質的吸收速率與外界溶液中這兩種物質濃度的關系如圖所示（a、b兩條曲線分別代表植物根細胞對不同濃度a、b兩種物質的吸收速率）?；卮鹣铝袉栴}。