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　　　　　　　　单元归纳提升课
一、实验设计题的解题思路和方法
[理论指导]
1．实验设计题的解题思路
(1)明确实验类型，确定是验证性实验还是 ( http: / / www.21cnjy.com )探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不能确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。
(2)确定并设置实验变量。找出自变量和因变量，确定实验研究的因素，以及影响本实验的无关变量；构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。
(3)遵循单一变量原则，同时要确保实验的顺利进行，且应尽量避免对实验因素的干扰。
(4)确定实验观察的对象或实验检测的指标。
(5)构思实验步骤，并用语言准确表达(注意实验操作顺序的合理安排)。表述实验步骤的三步曲：分组编号、实验处理、结果观察。
(6)记录实验现象，依据实验原理，分析实验结果，得出实验结论。
2．实验设计题的解题方法
(1)打草稿或腹稿，做到心中有数。
在草稿纸上画一个大致的流程图或拟一个纲要， ( http: / / www.21cnjy.com )排一排实验步骤的先后顺序，认清实验中的自变量、因变量和无关变量。一般来讲，分三步骤：分组、处理、观察。
(2)组织语言，准确描述。
要注意体现“等量原则”的词语的准确使用，如 ( http: / / www.21cnjy.com )“等量”、“等温”、“生长状况相同”等。在时间、温度、物质的量上难以做到准确的量化描述时，要尽可能用“定性”的语言表达，如“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。必要的时候可以用图来表示，但应当加入适当的文字说明。
(3)依实验类型，分析实验结果。
假如题目中出现了“有无”、 ( http: / / www.21cnjy.com )“是否”、“能否”等语气不确定的词，在分析实验可能出现的结果时，要从正反两方面进行分析，甚至从中立的方面分析。如“探究光对种子的萌发的影响”，就可能出现3种情况：促进作用、抑制作用、没有影响。但是，如果题目要求写出最可能的一种结果，则根据所学的知识确定一种即可。
(4)依据实验现象，获得实验结论。
从实验现象中获得结论，而结论往往同实验目的相呼应。如果实验目的不够明朗，则应加入自己对该实验的理解，尽量利用课本中的语言来回答。
[解题模板]
　(2014·福建省莆田一中模拟)肾上腺素和“心得安”药物都可以影响心脏的活动，回答相关问题：
(1)肾上腺素既是一种激素，也是一种神 ( http: / / www.21cnjy.com )经递质，在功能上它是人体内的________分子。心得安和肾上腺素具有相似的结构，而且都能直接作用于心脏调节心率，由此推测它们在心脏细胞表面可能具有相同的____________。
(2)用肾上腺素和心得安进行实验研究，下表为分组实验结果，请完善实验报告。
组别 注射药剂种类 耗氧量(×103mL)
心得安 肾上腺素
A 2.0
B ＋ 1.7
C ＋ 2.5
D ＋ ＋ 2.1
实验目的：探究_____________________________。
材料用具：小鼠若干只，注射器，检测耗氧量装置(如下图)，肾上腺素溶液和心得安溶液(用生理盐水配制)。
(3)方法步骤：
①选取大小、生长状况相同的小鼠20只，均分为四组。每组小鼠按上表所示注射药剂，其中A组注射________。
②将每只小鼠分别放入装置中，开始时 ( http: / / www.21cnjy.com )大烧杯内外的液面等高。装置放在相同环境中，10分钟后记录________________，计算耗氧量并求出各组的平均值。
( http: / / www.21cnjy.com )
结果分析：
①结果表明，心得安和肾上腺素分别具有降低和提高耗氧量的作用，而两者共同作用的效应是相互____________。
②除了控制环境相同外，实验可再设置一个不放入小鼠的对照装置，其目的是用于_______________________，
从而使测得的数值更精确。
【研析】　本题主要考查肾上腺素的生理作用及实验设计、分析能力。具体解答过程如下：
审题 信息1：由题干信息肾上腺素是“激素”、“神经递质”—可知其作为信息分子传递信息信息2：由表格中小鼠耗氧量随注射药剂种类的变化—推知此实验探究的目的是心得安和肾上腺素对小鼠呼吸速率的影响信息3：由实验装置内大烧杯上的刻度—可知实验记录的应是大烧杯内液面上升高度
破题 信息4：心得安和肾上腺素分别具有降低和提高耗氧量的作用—推断二者为拮抗关系思考1：激素、神经递质的生理作用思考2：设计实验的对照原则、等量原则在本实验中的具体应用等思考3：实验设计中的变量控制及变量分析等
答题 (1)对激素、神经递质的作用的理解 ( http: / / www.21cnjy.com )停留在调节生命活动上，没有从本质上认识到二者均为信息(或信号)分子，将设问(1)表述为调节分子或受体分子或蛋白质分子等(2)忽略设计实验的一个重要原则等量原则，将设问(3)①表述为生理盐水，这样表述不正确(3)忽视实验装置中的一个关键信息“大烧杯上的刻度”，导致在填充(3)②时错答成记录“氧气的体积”或“小鼠的呼吸速率”等
【答案】　(1)信息(或“传递信息的”)　受 ( http: / / www.21cnjy.com )体(或“特异性受体”“受体蛋白”“糖蛋白”。答“蛋白质”不可以。)　(2)心得安和肾上腺素对小鼠耗氧量(或呼吸速率、呼吸作用、心脏活动、心率)的影响　(3)等量生理盐水　大烧杯内液面上升高度　抑制(或拮抗)　校正(或消除)因非生物因素(或物理因素)引起的气体体积变化(或“消除非生物因素或物理因素对实验结果的影响”或“消除环境因素或外界因素对实验结果的影响”。)
[对应练习]
1．(2013·广州市高三 ( http: / / www.21cnjy.com )二模)研究人员用同种小鼠进行了某中药制剂、四环素(一种抗生素)对肝脏脂肪含量影响的实验。实验设计和结果如下表所示(中药制剂和四环素都用生理盐水溶解)，请据表分析回答：
组别 除每天喂养相同的饲料外，进行如下处理 在第11天测量并计算每组小鼠肝脏脂肪的平均含量(mmol·L－1)
连续11天每天喂下列试剂 同时第8天至第11天每天腹腔注射下列物质
丙组 中药制剂(0.05 g) 0.025 mmol四环素 4.74
丁组 中药制剂(0.10 g) 0.025 mmol四环素 4.52
戊组 中药制剂(0.15 g) 0.025 mmol四环素 4.10
(1)若要观察小鼠皮下脂肪细胞中的脂肪颗粒，可用________染色。
(2)现有健康的体重相近 ( http: / / www.21cnjy.com )、发育状况相同的雌雄小鼠各100只，按上表的实验设计应如何对这些小鼠进行分组？________________________________。表中所示的实验自变量有_______________________________________。
(3)甲组和乙组对照可说明__________________________________。上表实验结果可初步说明该中药制剂能对小鼠起什么作用？_____________。
(4)研究人员认为，还需要观察中药制剂对小鼠(没有注射四环素)肝脏脂肪含量的影响。请完善实验设计并回答问题：
Ⅰ.实验步骤：
①步骤一：按上表所示的实验设计的要求增加3组小鼠，并编号。
②步骤二：这3组小鼠除每天喂养相同的饲 ( http: / / www.21cnjy.com )料外，每天还需分别喂________________________，共11天。同时在第8至11天注射等量生理盐水，保持其他条件适宜且相同。
③步骤三：测量并统计实验结果。
Ⅱ.讨论：
①将得到的实验结果与上表的____________组的结果进行对照，然后得出结论。
②步骤二中需要“保持其他条件适宜且 ( http: / / www.21cnjy.com )相同”，其原因是_________________________________________________。
【解析】　　(1)脂肪的检测时一般用苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液，显微镜下观察小鼠皮下脂肪细胞是否呈现橘黄色或红色。
(2)分组时应遵循等量原则即将这100只 ( http: / / www.21cnjy.com )雌雄鼠随机均分为5组，每组雌雄小鼠各20只。由题干信息“某中药制剂、四环素(一种抗生素)对肝脏脂肪含量影响”结合表中数据知自变量为中药试剂的饲喂量的多少及是否注射四环素。
(3)乙组注射了0.025 mmol ( http: / / www.21cnjy.com )四环素，脂肪含量为6.51 mmol·L－1，甲组未注射，含量为0.49 mmol·L－1，对照说明四环素导致肝脏脂肪含量增加；对照乙、丙、丁、戊组，可知随中药试剂的量的增加，小鼠皮下脂肪的含量降低了，综合表中数据说明中药制剂能降低(四环素引起的)肝脏脂肪的累积量(增加量)[中药制剂能抑制(四环素引起的)肝脏脂肪累积(含量增加)]
(4)Ⅰ.为了研究没有注射四环素情况下 ( http: / / www.21cnjy.com )，中药制剂是否使小鼠肝脏脂肪含量降低，这3组小鼠应每天分别饲喂0.05 g、0.10 g、0.15 g的中药制剂。
Ⅱ.①此实验的前提条件是没有注射四环素，因此应将3组与甲组进行对照。
②步骤二中需要“保持其他条件适宜且相同”，是为了控制单一变量，避免无关变量的干扰等。
【答案】　(1)苏丹Ⅲ(或苏丹 ( http: / / www.21cnjy.com )Ⅳ)染液　(2)将这些小鼠分成5组，每组雌雄小鼠各20只　是否注射(0.25 mmol)四环素、(是否喂)不同浓度的中药制剂　(3)(腹腔注射)四环素导致肝脏脂肪累积(含量增加)　中药制剂能降低(四环素引起的)肝脏脂肪的累积量(增加量)[中药制剂能抑制(四环素引起的)肝脏脂肪累积(含量增加)]
(4)Ⅰ.②0.05 g、0.10 g ( http: / / www.21cnjy.com )、0.15 g的中药制剂　Ⅱ.①甲　②保持单一变量(使各组之间有对照)，避免无关变量不适宜导致实验结果不准确
二、评价类实验的解题方法
[理论指导]
对实验设计的合理性进行评价，是综合反映学生 ( http: / / www.21cnjy.com )实验设计能力的重要措施。纵观生物实验题目，此种题型占有相当比例，考查频率较高，下面将探讨评价(或改进)类实验试题的解答技巧，以便考生面对此类试题时能得心应手。
(一)实验材料用具的评价角度和改进技巧
1．材料用具是否恰当，明确实 ( http: / / www.21cnjy.com )验原理，分析所给的材料用具应具备的条件(浓度、规格等)。如观察洋葱表皮细胞的质壁分离与复原实验时不能用0.5 g/mL的蔗糖溶液和紫色洋葱鳞片叶的内表皮。
2．是否遗漏重要的实验用具，分析处理操 ( http: / / www.21cnjy.com )作对象、观察现象时所用到的重要用具，仔细检查在所给用具中是否存在。如观察叶绿体的形态和分布，不能缺少显微镜。
3．药剂选择使用和用量是否准确，根据所学实验要求，合理选择、使用，做到用量准确。
4．材料用具是否充分利用，思考所给材料用具分别起什么作用，怎样运用。
(二)实验步骤的评价角度和改进技巧
1．步骤是否完整、是否设置对照实验，若没有，应依据实验目的、原理，确定设置的对照类型，进行补充。
2．步骤是否合理，操作步骤是否颠倒，应 ( http: / / www.21cnjy.com )依据已有的生物学知识进行调换。如使用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，A液(NaOH溶液)和B液(CuSO4溶液)滴加顺序不能颠倒。
3．操作是否违反生物学原理，应根据已有的 ( http: / / www.21cnjy.com )生物学原理，判断操作是否违反，若违反应进行纠正。如在探究温度、pH对酶活性影响的实验中，不能用斐林试剂检测。
4．是否遵循单因子变量原则、等量原则和排除无 ( http: / / www.21cnjy.com )关变量的干扰，应保证实验组和对照组除自变量外，其他条件完全一致。如要探究温度、pH对酶活性影响的实验中，保证实验组和对照组除温度外，其他条件(如pH、加入底物的量等)完全一致。
5．实验条件是否正确，分析实验是否需要搅拌、加热，实验所需的温度、光照等条件是否合理。
(三)实验结果的评价角度和改进技巧
1．实验结果的种类是否符合实验的类型，验证性实验只有一种结果，探究性实验的结果要分类讨论。
2．与题目要求写出的结果不相符，题目要求写出可能的结果，只写出自己认为正确的结果。
3．实验结果出现科学性错误，应根据实验原理和过程，联系教材相关知识，推导出正确的实验结果。如双缩脲试剂鉴定蛋白质时结果写成蓝色。
4．因果关系倒置，要学会表达，表达的模式是根据实验结果(现象)，推导出实验结论。
[解题模板]
　萘乙酸(NAA)是生产中常用的植物生长素类似物，在一定浓度范围内(50～500 ppm)能促进植物生根，且效果比IAA好，但NAA对不同植物促进生根的最适浓度有较大差异。某校生物兴趣小组的同学想通过实验探究“NAA促进植物插条生根的最适浓度”，请帮助他们完成实验步骤并分析实验结果。
实验材料：1000 ppm的NAA原 ( http: / / www.21cnjy.com )液加清水稀释到浓度分别为100 ppm、200 ppm和300 ppm的NAA溶液，茉莉花、栀子花、金钱松枝条，其他必要材料。
(1)实验步骤：①取250 mL烧杯_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______个，编号。然后_________________________________________。
②选长势相当的两年生植物枝条若干(长15 ( http: / / www.21cnjy.com ) cm左右，留顶部2～3片叶，基部剪除)，________，每组10枝，分别将基部浸入各烧杯溶液中，时间为1 h。
③将各组枝条分别插入沙土中，在适宜条件下培养。
④一个月后，观察各组________，计算成活率。
(2)实验结果：3组同学分别用不同植物进行实验，结果如下。
NAA浓度生根数实验材料 100 200 300 0(对照)
茉莉花 7 7 5 2
栀子花 10 10 10 10
金钱松 0 0 0 0
(3)结果分析：NAA浸泡对茉莉花插条生根的促进效果较好，而另两组未达到实验的预期效果。请分析可能的原因：
栀子花：______________。金钱松： _____________。
(4)另一名同学用带芽的柳树枝条做 ( http: / / www.21cnjy.com )了类似的实验，实验组的实验结果如图所示，但另一个同学研究了他的实验过程后，认为他的实验在自变量的控制中有关步骤不够准确，之所以做出这种分析，你认为可能的原因是__________、__________________________(至少写两个)。
( http: / / www.21cnjy.com )
【研析】　本题以探究NAA促进植物插条生根的最适浓度为载体，考查学生对实验步骤设计能力、实验结果分析能力以及评价能力等。具体解答过程如下：
审题 信息1：由表中数据4种不同浓度的NA ( http: / / www.21cnjy.com )A—可推知此实验有3个实验组，1个对照组信息2：由实验结果“计算成活率”—可判断实验的因变量不仅是生根情况，还有成活数量信息3：由栀子花的生根情况“对照组和实验组均为10”—栀子花生根对NAA的要求很低信息4：由金钱松的生根情况“对照组和实验组均为0”—金钱松促进生根所要求的NAA浓度很高，300 ppm远未达到其促进浓度信息5：由设问(4)“自变量的控制中有关步骤不够准确”—推测可能是有很多内因、外因干扰了自变量的实际数据，如枝条上芽的数量、浸泡的环境条件(水分蒸发影响了NAA的浓度)等
破题 思考1：实验设计的单一变量原则和对照原则思考2：IAA、萘乙酸的生理作用思考3：影响扦插枝条生根的无关变量思考4：实验中观察指标的准确表述
答题 (1)在确定实验用烧杯的数量时，只看到 ( http: / / www.21cnjy.com )三个不同NAA浓度，未结合对照原则，将烧杯的数量错答为3个(2)计算扦插枝条的成活率时，不仅考虑生根情况，还要考虑成活数量；设问(1)④只答生根数量或成活数量不予给分(3)只看到表中数据金钱松“四种浓度下生根均为0”，忽略题干一个关键信息“50～500 ppm能促进植物生根”，将设问(3)对于金钱松不能生根的原因错答为NAA对金钱松的插条生根起抑制作用
【答案】　(1)①4个　1～ ( http: / / www.21cnjy.com )3号分别加入100～300 ppm的NAA溶液各50 mL,4号加入等量清水　②随机均分为4组　④插条生根情况，统计成活枝条数量　(3)自身产生的IAA很多(或生根对IAA的要求很低)，在不添加外源NAA的条件下，插条存活率很高　促进生根所要求的NAA浓度很高，300 ppm远未达到其促进浓度　(4)芽可以产生生长素，插条上芽的数目及饱满程度影响了实验结果　不同浓度的NAA处理插条时间的长短影响了实验结果(或浸泡处理时没有在遮荫和空气湿度较高的地方进行)(答案合理即可)
[对应练习]
2．如图为人体内血糖调节的过程示意图，a、b表示参与血糖调节的两种激素。请据图回答下列问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)当血糖变化时，通过② ( http: / / www.21cnjy.com )途径使b分泌量增加，b激素降低血糖的主要途径是通过⑥⑦⑧过程促进肝细胞、肌肉细胞和脂肪细胞等____________________________________。
人体血糖能维持相对稳定与激素a、b之间具有________有关。
(2)利用细胞体外培养方法验证a能通过③途 ( http: / / www.21cnjy.com )径促进b分泌，实验方案：第一步用高糖的动物细胞培养液培养胰岛A细胞，一段时间后过滤得到细胞和滤液；第二步取第一步得到的适量滤液作为培养液培养胰岛B细胞，一段时间后，测定培养液中b的含量。请指出该实验方案的错误。
第一步：_____________________________________。
第二步：______________________________________。
(3)Ⅰ型糖尿病即胰岛素依赖型糖尿病的致病原 ( http: / / www.21cnjy.com )因是胰岛B细胞中的谷氨酸脱羧酶的氨基酸序列与柯萨奇B病毒的________________________类似，柯萨奇B病毒感染可诱发机体产生异常免疫应答，导致胰岛B细胞损伤，患者体内可检出抗________________________的抗体。
【解析】　　(1)肝细胞、肌肉细胞和脂肪细胞 ( http: / / www.21cnjy.com )通过摄取葡萄糖并合成糖原、促进葡萄糖氧化分解与转化成其他非糖物质来降低血糖，胰岛素和胰高血糖素表现为拮抗作用。(2)胰岛素、胰高血糖素的分泌与血糖浓度有直接关系，低糖可以促进胰高血糖素的分泌，故应用低糖培养液培养胰岛A细胞；用含滤液的培养液培养胰岛B细胞时，胰岛B细胞的分泌作用可能会受到培养液中其他成分的干扰，故要排除无关变量的干扰，应设置一个只用培养液培养胰岛B细胞的对照组。(3)细胞中的谷氨酸脱羧酶的氨基酸序列与柯萨奇B病毒的某抗原蛋白氨基酸序列有相似之处，被柯萨奇B病毒感染的患者体内会有抗柯萨奇B病毒或谷氨酸脱羧酶的抗体。
【答案】　(1)摄取、贮存和利用葡萄糖　拮抗作用
(2)应用低糖培养液培养胰岛A细胞　缺少对照组
(3)(某)抗原蛋白氨基酸序列　谷氨酸脱羧酶或柯萨奇B病毒

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