第三講 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題策略

專題八

實(shí)驗(yàn)與探究第三講

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題策略考前分析基本策略限時(shí)訓(xùn)練第三講

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題策略考前分析

生物學(xué)實(shí)驗(yàn)在提供認(rèn)知材料、情景的基礎(chǔ)上，對(duì)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新能力具有重要的意義。故生物學(xué)科中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手操作能力是高考的考查重點(diǎn)。然而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類考題學(xué)生們普遍得分率較低，大部分高中生的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)思維能力較弱。近3年湖南卷非選擇題中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類考查內(nèi)容如下表所示：年份題號(hào)考查內(nèi)容2021年激素調(diào)節(jié)

實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析纖維素分解菌提取

實(shí)驗(yàn)思路單克隆抗體

實(shí)驗(yàn)思路2022年體溫調(diào)節(jié)平衡

完善實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)論設(shè)計(jì)雜交

實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)論種間關(guān)系

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析微生物培養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)思路蛋白質(zhì)工程

實(shí)驗(yàn)思路2023年原因分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、原因和結(jié)論實(shí)驗(yàn)方法運(yùn)用原因分析、實(shí)驗(yàn)材料選擇第三講

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題策略基本策略生物實(shí)驗(yàn)探究的常見題型一、實(shí)驗(yàn)探究題解題的核心——變量的確定尋找自變量和因變量的一般辦法（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶ふ遥喝纾簽榱颂骄繙囟葘?duì)酶活性的影響如：為了探究紅棗多糖對(duì)血糖的影響如：為了驗(yàn)證氮元素是可以被植物利用的元素（2）根據(jù)曲線或柱形圖的橫坐標(biāo)（自變量）和縱坐標(biāo)（因變量）的含義尋找：

用不同濃度的生長素溶液處理切段的結(jié)果（3）根據(jù)表格的橫軸和縱軸的含義尋找：（4）根據(jù)題干中提供的信息尋找：

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題常見的命題呈現(xiàn)方式及提分策略1.寫實(shí)驗(yàn)思路或步驟例2

（2022湖南T22節(jié)選）水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡(jiǎn)要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路:

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

。

【實(shí)驗(yàn)思路】取3支試管，分別加入等量的蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一種動(dòng)物（如家兔）血液，立即將等量的血液加入1、2、3號(hào)三支試管中，靜置相同時(shí)間，統(tǒng)計(jì)三支試管中血液凝固時(shí)間。

【小結(jié)】對(duì)照類型（1）空白對(duì)照：指不經(jīng)過任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)照組，對(duì)照常表現(xiàn)為“有和無”。（2）相互對(duì)照：指幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組的相互對(duì)比對(duì)照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都運(yùn)用相互對(duì)照。相互對(duì)照沒有對(duì)照組。（3）自身對(duì)照：將實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。是實(shí)驗(yàn)處理前、后的對(duì)照，處理前的為對(duì)照組，處理后的為實(shí)驗(yàn)組。（4）條件對(duì)照：指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說，這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的自變量（實(shí)驗(yàn)變量）。2.實(shí)驗(yàn)分析題——對(duì)實(shí)驗(yàn)圖形、表格數(shù)據(jù)的分析例4

（2021湖南T19節(jié)選）生長激素對(duì)軟骨細(xì)胞生長有促進(jìn)作用，調(diào)節(jié)過程如下圖所示。

組別ABCD培養(yǎng)液中添加物質(zhì)無正常小鼠去垂體后的血清？實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析：①與A組比較，在B、C和D組中，軟骨細(xì)胞生長無明顯變化的是_______組。B、D

3.實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題——方案的優(yōu)劣評(píng)價(jià)、方案的糾錯(cuò)、步驟的完善對(duì)照原則——增強(qiáng)可信度單一變量原則——實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理均需具有科學(xué)性、邏輯性平行重復(fù)原則——控制某種因素的變化幅度，在同樣的條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)

簡(jiǎn)便性原則——簡(jiǎn)單方便，避免不必要的浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則例5

（2021湖南適應(yīng)性考試T17節(jié)選）暴飲暴食、過量飲酒和高鹽飲食都不利于健康。人體從食物中攝取各種營養(yǎng)物質(zhì)后會(huì)發(fā)生一系列的調(diào)節(jié)過程，結(jié)合所學(xué)知識(shí)回答以下問題：研究發(fā)現(xiàn)，乙醇會(huì)抑制抗利尿激素的釋放，據(jù)此推測(cè)人體過量飲酒后尿量會(huì)______（填“增加”“減少”或“不變”），為驗(yàn)證乙醇是通過抑制抗利尿激素的釋放來影響尿量，研究小組將若干實(shí)驗(yàn)大鼠隨機(jī)均分成兩組，甲組大鼠灌胃適量乙醇溶液，乙組大鼠灌胃等量蒸餾水，半小時(shí)后檢測(cè)并比較兩組大鼠的尿量差異，請(qǐng)?jiān)u價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案是否合理并說明理由：_____________________________________________________________________________________________。增加

不合理，半小時(shí)后檢測(cè)并比較兩組大鼠的尿量差異的同時(shí)，還要檢測(cè)并比較兩組大鼠抗利尿激素的含量【解析】抗利尿激素的作用是促進(jìn)腎小管、集合管細(xì)胞對(duì)水的重吸收，使尿量減少，而乙醇會(huì)抑制抗利尿激素的釋放，據(jù)此推測(cè)人體過量飲酒后尿量會(huì)增加。實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證乙醇是通過抑制抗利尿激素的釋放來影響尿量，因此半小時(shí)后檢測(cè)并比較兩組大鼠的尿量差異的同時(shí)，還要檢測(cè)并比較兩組大鼠抗利尿激素的含量，故該實(shí)驗(yàn)不合理。三、遺傳學(xué)中的實(shí)驗(yàn)探究

能

四、非選擇題中實(shí)驗(yàn)作答提分要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

在高三的復(fù)習(xí)過程中，培養(yǎng)學(xué)生書寫合理的實(shí)驗(yàn)思路或者步驟時(shí)應(yīng)當(dāng)注意選題，要以問題情境為載體，加強(qiáng)對(duì)基本概念、原理、思想方法的引導(dǎo)；也要注意不同知識(shí)內(nèi)容間的聯(lián)系，考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)和能力的水平，培養(yǎng)其創(chuàng)造性運(yùn)用知識(shí)去解決問題的創(chuàng)新思維和意識(shí)。另外，做題時(shí)，一定要明確以下幾點(diǎn)：1.分組編號(hào)，均等處理，配置無關(guān)變量；2.抓核心，尋關(guān)鍵詞，找準(zhǔn)自變量；3.觀現(xiàn)象、測(cè)結(jié)果，明確因變量。第三講

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題策略限時(shí)訓(xùn)練

試管100倍稀釋唾液斐林試劑實(shí)驗(yàn)結(jié)果132232331243125312631273128312回答下列問題：（1）淀粉酶具有催化作用的機(jī)理是__________________________________。酶的專一性是指____________________________________。酶除具有專一性外，還具有的特性是________________________。降低化學(xué)反應(yīng)（淀粉水解）的活化能每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)高效性、作用條件較溫和【解析】淀粉酶具有催化作用的機(jī)理是降低化學(xué)反應(yīng)（淀粉水解）的活化能。酶的專一性是指每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。酶除具有專一性外，還具有的特性是高效性、作用條件較溫和。（2）本實(shí)驗(yàn)的試管7和8出現(xiàn)不同顯色反應(yīng)的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。

（3）試管3和試管6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明：____________________________________________________。根據(jù)這兩組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鲜鰧?shí)驗(yàn)中，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡膶?duì)照實(shí)驗(yàn)組合是____________________________________（答出一種組合即可）。

酵母提取液中含有蔗糖酶和淀粉酶，且蔗糖酶的含量較多試管1、2、5、8（或試管1、2、4、7）

圖1圖2

大于

光照強(qiáng)度

基本不變

A

光合色素含量、酶的活性、酶的含量

（6）實(shí)際上，圖2的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在嚴(yán)謹(jǐn)性上存在一處明顯的問題，請(qǐng)找出并改進(jìn)。存在問題：________________________________________________。改進(jìn)措施：_______________________________________________________________________________________________________________________。實(shí)驗(yàn)結(jié)果觀察各組第一片圓形小葉片上浮所需的時(shí)間

觀察并記錄各組所有圓形小葉片上浮所需的時(shí)間，并求取各組的平均值（或觀察并記錄同一時(shí)間段內(nèi)各組中圓形小葉片浮起的數(shù)量）

（1）兩對(duì)相對(duì)性狀中，顯性性狀分別是____________。紅花、無刺

二、四

獨(dú)立遺傳

電泳結(jié)果都出現(xiàn)條帶3有的只出現(xiàn)條帶4

4.為研究處于不同焦慮狀態(tài)的個(gè)體在相同壓力下“努力動(dòng)機(jī)”（愿意付出努力的意愿）的變化，進(jìn)行了下圖所示的實(shí)驗(yàn)。研究者首先將大鼠按照焦慮狀態(tài)，分為低焦慮大鼠和高焦慮大鼠兩類，隨后給予大鼠刺激，使其處于相同的壓力狀態(tài)，并將其放入操作式條件反射箱中，如圖（a）所示，在該箱中動(dòng)物必須通過自己完成某種操作，才能獲得獎(jiǎng)勵(lì)，大鼠獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)越多，表示大鼠的努力動(dòng)機(jī)越強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖（b）所示。（a）（b）（1）圖（b）所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明___________________________________________________________________________________________。

與正常狀態(tài)相比，相同壓力狀態(tài)下，低焦慮大鼠的努力動(dòng)機(jī)會(huì)提高，而高焦慮大鼠的努力動(dòng)機(jī)會(huì)下降【解析】從圖（b）中可以看出低焦慮大鼠在壓力狀態(tài)下獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)增加，而高焦慮大鼠在壓力狀態(tài)下獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)減少，而獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)越多，表示大鼠的努力動(dòng)機(jī)越強(qiáng)，因此實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以說明低焦慮大鼠在壓力狀態(tài)下努力動(dòng)機(jī)會(huì)提高，而高焦慮大鼠在壓力狀態(tài)下努力動(dòng)機(jī)會(huì)下降。

組號(hào)大鼠類型處理檢測(cè)指標(biāo)1①③④2低焦慮大鼠3高焦慮大鼠4②Ⅰ：①____________；②____________；③______________________________；④____________________________________________。Ⅱ：若觀察到________________________________________________________________________，則可以證明假設(shè)是正確的。低焦慮大鼠高焦慮大鼠

統(tǒng)計(jì)大鼠在操作式條件反射箱中獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)

第2組大鼠獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)高于第1組大鼠，第3組大鼠獲得獎(jiǎng)勵(lì)的次數(shù)高于第4組

（3）若人類在壓力狀態(tài)下努力動(dòng)機(jī)的變化與大鼠相似，那么這項(xiàng)研究給我們的學(xué)習(xí)和生活的啟示是_____________________________________________________________________________________。

在學(xué)習(xí)和生活中要保持低焦慮的狀態(tài)，這樣在壓力下會(huì)有更加強(qiáng)烈的努力意愿，不會(huì)輕易放棄【解析】從題中實(shí)驗(yàn)可以分析出壓力狀態(tài)下，低焦慮大鼠的努力動(dòng)機(jī)增加，高焦慮大鼠的努力動(dòng)機(jī)降低，因此在學(xué)習(xí)和生活中也應(yīng)該調(diào)整焦慮狀態(tài)，這樣在壓力下能夠更加努力，而不是選擇放棄。

溫度/

°C

201.21.83.04.07.813.220.319.4251.22.03.85.88.919.51