生物实验设计
一. 教学内容
生物实验设计
二. 学习重点
了解有关高考生物实验设计的题型，一般的解题方法。
三. 学习过程 （一）考试说明
要求考生能掌握《教学大纲》中规定的实验，包括了解实验目的、实验原理和实验步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会观察和分析实验现象，解释实验结果（数据），并得出实验结论；能够根据要求设计简单的实验方案。
所谓设计型实验题，就是题目要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象，主要考查学生是否理解实验原理和学会分析实验结果，是否具有在不同情况下迁移知识的能力。
（二）生物高考实验设计基本题型 1. 续写实验步骤的题型
这类题目的题干中已经提供了比较多的信息，基本上划定了答题的模式，目的明确，前面的方法步骤等信息已为续答作了铺垫，只要明确题目中的实验变量和反应变量，然后设计对照组，再根据有关原理分析，一般就能比较正确地写出答案。 2. 评价和纠正给定的实验步骤的题型
试题中既有合理成分，又有不合理成分，干扰因素较多，要求在吸取原有设计的合理成分的基础上，提出自己的实验设计思路。这表面上是考查对实验设计的分析与评价能力，实质上是全面检测设计生物学实验方案的能力，同时还考查考生的科学态度和科学精神方面的水准。
3. 独立设计实验方案的题型
这类题型是与研究性学习相配套的，要求学生要具有严谨的科学态度，对实验过程有所体验，考查的过程性要求主要体现在课题的选择及理由阐述、研究方法的理解和运用、研究成果的类型选择等。题目有一定的开放性，便于考生发挥个性特长。
（三）生物实验设计题应对策略
1. 生物高考实验设计的三种题型虽然在形式上有一定的差异，但在答题中却有共同点，先要认真研究课题，找出其中的实验变量和反应变量，其次是构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获手段，最后再选择适宜的实验材料，在注意实验步骤关联性的前提下表达实验的方法步骤。在实验方法和步骤设计中最重要的是把握好变量控制。
2. 重视课本实验的复习。考试说明明确提出了，要求“理解所学实验的实验内容，包括实验原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技术”。这一要求，在2003年高考中也得到了体现，如第33题，考查的就是对课本实验的理解。
3. 挖掘课本知识点中所蕴含的实验因素。生物学的每一个知识结论都是在观察、实验的基础上得出的，都包含培养实验能力的基点，在平时的复习中要注意多挖掘知识结论中所蕴含的科学思想和方法。例：生长素的发现过程中，涉及生长素产生的部位、感光的部位、反应
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的部位、运输的方向等。这些都可以思考如何设计实验来证明。 4. 要注意考试大钢中提出要“理解探索性实验的一般方法：能够制订课题研究的初步计划”的要求，高考实验命题中也出现了从验证向探究变化的趋势，因此，要认真思考和完成教材中有关研究性学习的内容，切实提高自身进行探究研究的能力。
（四）实验设计型题的一般解题思路
1. 了解题目的要求：解题首先要明确题意。
2. 明确实验目的：明确实验到底要解决什么问题。 3. 分析实验原理：进行实验所运用的基础知识。
4. 确定实验思路：犹如作文的构思，是建立实验设计的基本框架。
5. 设计实验步骤：有了思路具体怎样操作？就需要充分利用题目中所给的实验条件，进行精心的设计。
6. 预测结果与分析：针对实验可能的现象进行分析，得出结论。
【典型例题】
（一）设计实验步骤：此类题目要求根据给定的器材和药品以及实验提出的目的，设计或补全实验步骤。
如：血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用，请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题：
1. 实验材料和用具
（1）家兔（2）生理盐水（3）酒精棉（4）适宜浓度的草酸钾溶液（5）适宜浓度的氯化钙溶液（6）试管、注射器（针管、针头） 2. 实验步骤和实验结果
第一步：在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水 第二步： 第三步： 第四步： 结果： 3. 问题：设置B管的目的是 。
（二）设计实验方案：题目给出实验目的及一些附加条件，让学生设计实验方案，写出实验原理。解答这类题目，首先根据题目的要求和给出的条件，确定跟书本相关的知识点和实验原理，构思相关的生物情景，然后再设计便于操作的实验方案。
如：设计一个于室外空旷处进行的、在不用任何药剂、装置和触及幼苗的情况下，使幼嫩植株长成如图示形态的实验方案，并说明其原理。
（1）实验方案： （2）设计原理：
（三）设计实验改进方法：此类试题主要考查学生对实验设计的严密性和科学性，并以此为媒介，引导解决问题的思想方法，进一步培养学生的科学素质和科学能力。
如：有人设计了一个实验 来证明光合作用需要二氧化碳，他在两支试管里装入蓝色的BTB溶液（这种溶液在酸性条件下呈黄色，碱性条件下呈蓝色），向管内吹入二氧化碳，溶液都变
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为黄色，在1号试管内加入绿色水草，放在阳光下，2号试管内也加入水草，用黑纸包起来，一小时后发现1号试管内BTB溶液变蓝，2号试管内溶液仍呈现黄色。因此，他认为这个实验可以证明光合作用需要二氧化碳。有人认为这个实验不够严密。你认为如何在上述实验装置的基础上加以改进，就可以使实验更加严密地说明光合作用需要二氧化碳。
答案：（一）设计实验步骤：
第二步：用酒精棉消毒，用注射器取家兔血
第三步：立即将等量的新鲜血分别加入A、B两试管中，过一段时间后，结果A管不凝固，B管凝固。
第四步：将等量的CaCl2溶液分别加入到A、B两试管中。 结果：A管凝固，B管仍凝固。 作为A管的对照
（二）设计实验方案：
（1）将正常生长的植株花盆侧放地上，待其茎弯向上方生长后，再摆正花盆 （2）利用茎的背地生长的特性
（三）设计实验改进方法：加对照组
【模拟试题】
（答题时间：90分钟）
1. 现有面包、生鸡蛋、花生油等实验材料和试管、烧杯、温度计、洒精灯、三角架、盐酸、氢氧化钠、蒸馏水、碘酒等实验仪器和药品。
请你设计一个实验，以验证胃液在化学性消化中的作用。
（1）胃液的采集：将一只对铃声已建立起食物反射的狗，在其胃底部做一个人工胃瘘（胃液可由胃瘘流到体外），利用_________的方法，可获得纯净的胃液。
（2）实验材料选择和制备：将 并各取2ml，分装在甲、乙两个试管中。 （3）验证胃液的化学性消化：在甲试管中加入 ，乙试管（对照）中加入 ，然后将甲、乙试管同时放入 中约20—30分钟。
（4）实验结果及其分析：
实验结果是 ；此结果说明 。
（5）如果要进一步验证胃液的消化作用在于酶，而不是盐酸。可以在上述实验中再加一个试管C，试管C内应加入： 。
2. 在淀粉分解实验中，仅向你提供分别装于试管中的唾液5ml，1%淀粉液10ml。滴瓶中的碘液若干，滴管一只，白瓷板10块，手表一块，室温25℃，请严格按照给的实验条件设计一实验，证明唾液淀粉酶约需多少时间能完全消化淀粉。
步骤
（1） 。 （2） 。 （3） 。 3. 给你两个大小相同的萝卜（新鲜的），10%的盐酸、蔗糖、蒸馏水、显微镜、玻片、小刀、烧杯、吸水纸等材料用具。请从中选用部分器材，用最简单的方法，设计一个小实验，验证植物细胞吸水和失水的原理。
（1）你准备选用的实验材料和器具是 （2）操作过程是（写出要点即可）
（3）过一段时间后，你所观察到的实验现象是 。
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（4）实验结论是 。 4. 设计一个测定洋葱表皮细胞液浓度的范围的实验方案。 （1）实验原理：水分的 作用。 （2）材料用具：略 （3）方法步骤：
① 配制蔗糖溶液：配制 的蔗糖溶液； ② 制作装片： 制成洋葱表皮细胞装片； ③ 观察装片：
④ 结论：该洋葱表皮细胞的细胞液浓度是 。
3+
5. 过氧化氢酶和Fe都能在常温下催化过氧化氢分解成水和氧气。比较两者分别催化过氧化氢分解时，2分钟内产生气泡多少和产生的氧气量多少，可得知过氧化氢酶的催化效率比3+
Fe高。气泡的多少用肉眼观察，氧气量用带火星的卫生香检测。用质量分数为20%的肝脏研
3+
磨液和质量分数为3.5%的氯化铁溶液做实验，已知每滴氯化铁溶液中的Fe数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。其它实验材料和用具：
（1）体积分数为3%的过氧化氢溶液 （2）量筒 （3）试管（4）滴管
（一）简要写出你设计的实验步骤（提示：取相同体积的过氧化氢溶液，分别滴入相同滴数的氯化铁溶液和肝脏研磨液）
3+
（二）为什么要说明每滴氯化铁溶液中的Fe 数大约是每滴肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍？
6. 以下为某同学自己设计的制作并观察洋葱根尖细胞分裂装片的实验步骤：切取2—3cm根尖，放入0.01%龙胆紫中染色后，立即放入成有10%的盐酸溶液的小玻璃皿中解离，待根尖酥软后，放在滴有清水的载玻片上，盖上盖玻片。压片后用显微镜低倍镜找到分裂中的细胞，然后移到视野正中换成高倍镜仔细观察。你认为他设计不妥之处为（并说明原因）。
（1）
（2） （3） （4） 7. 某学生在实验时，先用一块洁净纱布揩拭镜头，再在一干净的载玻片中央滴一滴清水，放入一小块植物组织切片，小心展平后，放在显微镜载物台正中央，并用弹簧夹片压住。然后在双眼侧视下，将物镜降至距玻片标本约1~2cm处停止。用左眼朝目镜里观察，同时转动粗调节器，缓缓上升镜筒。请指出该生操作中不正确的地方：
8. 黄瓜的植株即开雄花也开雌花，雄花和雌花容易分辨。现在生物园里有几株黄瓜正在开花，为你提供必要的器具和药品，请你完成下面的实验方案，以证明黄瓜的子房发育成果实需要种子提供的生长素。
器具和药品：透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液 。
实验方案：
步骤一：选择一批发育正常、即将开放的黄瓜雌花，为每朵花套上透明纸袋，用回形针将袋子固定好，然后将这些雌花分为三组，分别挂上标有1、2、3的小纸牌。
步骤二： 结果预测： 第一组雌花：
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第二组雌花： 第三组雌花：
9. 请根据下列材料和实验原理设计一个证明酶是蛋白质的实验：
（1）实验材料：5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液（酶）、水、小烧杯、玻璃棒、试管和滴瓶。
（2）实验原理：鸡蛋的蛋清主要成分是蛋白质，在碱性溶液中，蛋白质与 CuSO4反应能产生红紫色物质，即蛋白质的双缩脲反应。如果能通过实验证明，酶能发生双缩脲反应，即可证明酶的化学本质是蛋白质。
第一步：制备蛋清液：取生鸡蛋一个，打破蛋壳（不要破坏蛋黄）。取少许蛋清注入小烧杯中，加入30ml的清水，用玻璃棒调匀。
第二步： 第三步： 第四步：
实验结果： 结果分析：
10. 根据所给的用具和材料，设计一个实验测定玉米幼苗胚芽鞘对光的敏感部位。
用具和材料：一个空纸盒、6株约两厘米高的生长健壮的玉米幼苗、黑纸一张、60W的台灯一盏。
步骤：
（1） （2） 正确实验结果是： 正确的结论是：
11. 请根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果。（一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250ml烧杯1只，半透膜制成的透析袋1只，刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个）
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高三生物专题复习生物实验设计教案
