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2008年春学期市二高高三生物二轮复习教学一体化讲义 主备人 薛新建 08. 03.24
专题八 实验实习与研究性学习复习专题
一、复习主要目标：
1．实验设计的主要基本原则
2． 实验设计的具体方法
3．以教材知识为背景的实验设计题材归纳总结
4．研究性学习方案的设计
5．实验设计的类型及解题方法
二、复习过程
（一）、实验设计的主要基本原则
1 科学性原则
包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结处理的科学性。
1 实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。如2000年全国高考考试题第25题，本题要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用。题中给出了两个实验原理；血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，若缺少它则血液不能凝固；草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整，学生可由此产生明确的设计思路。
②实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料，以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例。
思考：还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、
植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实验效果？为什么？
③实验方法的科学性
只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。如鉴定蛋白质的实验中，根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点，实验过程中必须先加双缩脲试剂A液（质量浓度为0.1g/ml的氢氧化钠溶液），振荡后再加B液（质量浓度为0.01g/ml的硫酸铜溶液）。而不能反过来，或把A液与B液混合后加入，这样均不能得到预期的实验结果。
思考：在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件的依据是什么？在鉴定光合作用产物实验中，为什么要对植物进行饥饿处理，这样做的科学性体现在哪里？
④实验结果处理的科学性
对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
2.平行复重原则：即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。平衡重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。由以上实验设计的特点来看，采用了平行重复的原则来进行，消除了无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。
3.对照性原则:
具体来说有如下四个方面：实验题型一般有四种：探究性实验、验证性实验、实验评价、回答实验中的相关问题。在这几种题型中不同程度上涉及到对照原则，这要求遵循：
设立对照原则，通过设立对照可消除无关因子对结果的影响，增加实验的可信度。在实验过程中要设立实验组和对照组。
实验组：是接受实验变量处理的对象组。
对照组：亦称控制组,对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组。
至于哪个作为实验组,哪个作为对照组,一般是随机决定的。这样,从理论上说,由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的、被平衡了的,故实验组与对照组两者之差异,则可认定为是来自实验变量的效果,这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同,通常有以下对照类型:
①所有用生物材料要相同即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
设置对照组有4种方法：
(1)空白对照：即不给对照组做任何处理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，
实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。课本中涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对照；在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。
(2)条件对照：即虽给对照组施以部分实验因素，但不是所研究的实验处理因素；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组(饲喂甲状激素)，乙组为条件对照(饲喂甲状抑制剂)；不饲喂药剂的是空白对照组;课本中涉及到温度对淀粉酶活性影响的实验中0℃、100℃等温度下的对照则为条件对照；，显然，通过条件对照．实验说服力大大提高。
(3)自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组；例如
“质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。课本中涉及到将过氧化氢酶加入H202液中说明酶是生物催化剂，则属于自身对照；
(4)相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。即实验与对照在同一对象
上进行.这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。再如: 在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。.在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。
“实验组”与“对照组”确认:一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是
施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如 2005年春季高考题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。
说明:根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则，因为科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。
4. 单因子变量原则和等量性原则
此两个原则都是在设计对照实验时必须坚持的原则。所谓单因子变量原则，强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量，只有这样当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用，因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，至于将谁作为变量则很容易确定，即要验证谁则把谁作为变量，也就是要把所要验证的中心条件作为变量。如要探索PH对淀粉酶活性的影响，则需把PH作为变量；要验证光合作用需要光则应将光作为变量；要验证光合作用需二氧化碳则把二氧化碳作为变量等等。等量性原则与单因子变量原则是完全统一的。只不过强调的侧面不同，单因子变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响，需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时，不但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条件下的等量。如在探索PH对酶活性影响的实验中，单一变量是PH，除PH之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量，而且要适宜的量，如对温度的控制不但要相同，而且要适宜，即要给予酶活性所需的适宜的温度，而不能控制在低温或高温条件下的等量。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
1 实验变量与反应变量：实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，是作用于实验对
象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。反应变量（又称因变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。
二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。
2 无关变量与额外变量：无关变量（控制变量）是指实验中除实验变量外的影响实验结
果与现象的因素或条件。即是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量. ，实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。
二者关系：也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。
例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。
【案例剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：实验变量是低温（冰水），
适温(60℃），高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。实验中不论有几个实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。在实验设计、实施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。
c.教材中相关实验中的变量：
实验 自变量 因变量 无关变量
实验五、比较过氧化氢较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率 催化剂的种类（过氧化氢类（过氧化氢酶、Fe3＋） 催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度表示或气泡产生速度表示） 试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等
实验六、探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用 底物的种类（淀粉、蔗糖） 淀粉酶将淀粉水解（处理后加斐林试剂，加热出现砖红色沉淀），但不能水解蔗糖（处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现） 淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等
实验七、温度对酶活性的影响 温度（60℃热水、沸水、冰块） 加碘液后溶液颜色的变化 试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作的程序、碘液的加入量等
实验九、观察植物细胞的质壁分离和复原 外界溶液的浓度（高渗及低渗溶液） 质壁分离（液泡失水缩小、颜色变深、原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状） 溶液的种类及浓度、分离与复原现象的观察时间、装片的洁净度及临时装片的制作、材料的选择等
实验十、植物向性运动的实验没计和观察 ①是否单侧光照（黑暗、单侧光照、均匀光照）②改变幼苗的空间位置以接受重力影响 ①幼苗的弯曲状况②根的弯曲方向 ①幼苗的种类及生长状况、环境温度、培养条件、处理的部位、装置的合理性等②萌发种子的种类及萌发状况、环境温度、培养条件等
实验十一、设计实验观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响 生长素（或类似物）的不同浓度 ①扦插枝条的生根状况的差异②果实发育状况的差异③落花落果状况在使用前后的差异 实验材料的一致性、激素浓度的准确性、处理时间的一致性等
实验四（选修）观察SO2对植物的影响 不同浓度的SO2 植物体的生长状态的变化 实验装置及器材的一致性、实验植物生长状况、SO2浓度的控制、培养的环境条件、实验操作程序、观察时间的长短等
生物实验中控制无关变量所采用的方法
无关变量是指除自变量外一切可能影响因变量，对实验起干扰作用的因素。无关变量并非对实验是“无关”，只不过在某一实验中未作为研究的变量，它在一定程度上影响着实验的结果。所以在实验中需要对无关变量加以控制，控制的方法通常有以下几种：
1 合理安排实验的程序，科学设计自变量出现的时机。
避免由于自变量和因变量本身不规范导致的无关变量，防止由于自变量呈现时机，程序的不合理而影响因变量的状况。
例1 PH对酶活性的影响
1 取3支洁净的试管，编上号，并分别按下表顺序操作
序号 项目 试管
1 2 3
1 注入新鲜的淀粉酶 1ml 1ml 1ml
2 注入蒸馏水 1ml / /
3 注入NaOH / 1ml /
4 注入盐酸 / / 1ml
5 注入可溶性的淀粉溶液 2 ml 2ml 2ml
1 振荡3支试管,使试管内的液体混合均匀后,将3支试管的下半部浸在600C左右的热水中保温5分钟.
1 在3支试管各加入2 ml的斐林试剂
1 将3支试管的下半部放进盛有热水的大烧杯中,用酒精灯煮沸1分钟.
1 观察3支试管中溶液颜色的变化情况,并记录结果.
本实验表格能否按照15234步骤来做呢 通过分析可以知道,如果那样做的话将会导致在短时间内淀粉酶水解淀粉,最终3支试管中都有砖红色的沉淀出现.由于顺序不当影响因变量.而通过为淀粉酶创造不同的PH环境,可以排除无关变量的影响.
(二.) 实验设计的具体方法
科学的本质特点在于探索真理和发现真理。生物学作为一门以实验为基础的自然科学，实验是获取生物学知识的重要手段，是科学研究过程的重要环节，从孟德尔对遗传定律的研究中，便不难发现实验的重要性，并且从中还可了解科学研究的基本过程。
①科学研究方法的基本步骤
a.观察、提出问题
观察是科学研究方法的第一步，要求以客观的态度，在自然常态条件下进行。在此基础上提出有意义的值得探讨的问题。
b.提出假说
假说也称假设或猜测，指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出的问题所作出的参考答案。假说一般分为两个步骤：
第一步，提出假说，即依据发现的事实材料或已知的科学原理，通过创造性思维，提出初步假定；
第二步，作出预期推断，即依据提出的假说，进行推理，得出假定性的结论。
例如孟德尔“对分离现象解释的验证”的测交实验的假说是：“Fl（Dd）产生配子时，产生了含有基因D和基因d的两种配子，并且它们的数目相等”；而预期是“测交的后代，高茎（Dd）与矮茎（dd）的数量比接近1:1”。
c.设计、完成实验
实验是验证假说和解决问题的最终途径，指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法。这是科学方法的最大特色，也是科学方法中最困难的一步。如何求证假设可充分展现研究者的才华。如孟德尔在验证“对分离现象的解释”这一假设时，便巧妙地设计了“测交”实验。
d.分析数据，得出结论
观察、实验的目的在于获得验证性的结果。所以，在实验中要记录实验的事实、现象、数据，即捕捉、记录由实验变量带来的反应变量。据此论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系，进而得出实验结论。
（a）如果所获得的结果与假设相符，则肯定假设；
（b）如果结果与假设不相符，则否定假设；
（c）如果结果与假设无关，则无从判断。实验过程必须真实、客观。如前述孟德尔的测交实验结果，不论正交、反交，都与预期一致，说明假设正确，从而可以得出相关结论。
（3）实验设计
实验设计的含义：所谓实验设计，就是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的现象。它包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。实验设计，主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。
①实验设计的内容
一个比较完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：
a.实验题目的确定；
b.提出假说；
c.设计实验方法和步骤；
d.要观察的实验现象和搜集的数据及方法；
e.提出实验的预期结果；
f.分析实验结果得出结论。
书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验目的要求”、“实验假说”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”、“实验预期”和“实验结论与讨论”等项目。实验假说和预期大都隐含在“实验原理”中。实验方法、类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”里。
②实验设计的方法
a.了解题目要求。首先要明确题意。只有明确题意才能明确方向，少走弯路，要看清是要求是设计方案、步骤还是分析结果。
b.明确实验目的原理。明确实验到底要解决什么问题，要用到生物学上什么原理。
c.确定实验思路。就是根据原理对实验作出假设，并对可能产生的现象做出预期，并充分利用实验材料设计实验思路。
e.设计实验步骤。根据上述目的、原理和思路，设计合理的实验装置和操作步骤。要思考题目中所给材料和试剂分别起什么作用 怎样运用 要注意：一是题目中所给的材料、用具、试剂一般应充分利用，二是除非题目允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。由于实验设计是一种开放性试题，可能存在多种步骤，但一般要遵循以下几个要求：即简便性、可行性、安全性和精确性。
f.记录实验现象和数据
g.分析得出结论。根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。
以上只是解答一般综合实验设计题的一般思考方法。在解题过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。
1.实验设计的应对策略
A.理解实验原理对实验设计的重要作用
每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。可见，实验原理是实验设计的依据。
B.应认真研究实验课题.
找出其中的实验变量和反应变量，理解题目已知条件所隐含的意义。明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件。充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获方法。—般情况下，题目中所指定的器材、试剂，任何一种都应在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量，并引入科学的测量方法
C.反应变量的确定和控制
生物实验设计中，反应变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变
量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多反应变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（反应变量），观察其对实验结果的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。
2、. 实验设计常用的一些基本实验方法及技术
使学生熟悉常用的实验方法和技术，理解每种方法和技术的适用情况并熟练掌握其操作技能，以便在设计实验时能进行迁移和利用。主要包括以下几个方面：
（1）光学显微镜的作用 适用于观察生物的微观结构，如细胞结构，包括光镜下可看到的各种细胞器。要求学生熟练掌握显微镜的使用技术。
（2）临时装片、切片和涂片的制作 适用于显微观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成临时装片、切片和涂片，如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片，在“生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片等。
（3）研磨、过滤 适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等，要求学生熟练掌握研磨过滤的方法，如研磨时要先将生物材料切碎，然后加入磨擦剂（常用二氧化硅）、提取液及其他必要物质，充分研磨之后，往往要进行过滤，以除去渣滓，所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等等。
（4）解离技术 用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。
（5）恒温技术 适用于酶参加的生化反应，一般用水浴或恒温箱。根据题目要求选用。
（6）纸层折技术 适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。
（7）植物叶片生成淀粉的鉴定 适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘。
另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定、同位素示踪技术等。
一些常见的实验方法
(8)、根据颜色来确定某种物质的存在：
淀粉+I2(蓝色)；还原性糖+斐林试剂(砖红色)；
脂肪+苏丹Ⅲ(橘黄)或+苏丹Ⅳ(红色)；
蛋白质+双缩脲试剂(紫色)；
大肠杆菌+伊红和美蓝(菌落为深紫色，有金属光泽)
(9)、用颜色标记法来确定原肠胚三个胚层的分化情况。
(10)、用荧光标记法来证明细胞膜具有一定的流动性
(11)、同位素示踪法：光合作用产生氧气的来源；
光合作用中二氧化碳的去向；
噬菌体侵染细菌实验证明DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质；
DNA的复制是半保留复制。
(12)、确定某种元素为植物生长必需的元素的方法:
水培法(完全培养液与缺素完全培养液对照)
(13)、获得无籽果实的方法:
用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃茄、 诱导染色体变异如无籽西瓜。
(14)、确定某种激素功能的方法：
饲喂法，切除注射法，阉割移植法，切除口服法。
(15)、确定传入、传出神经的功能：
刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化。
(16)、植物杂交的方法
雌雄同花：花蕾期去雄+套袋 +开花期人工授粉+套袋
雌雄异花：花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋
(17)、确定某一显性个体基因型的方法：
测交； 该显性个体自交。
(18)、确定某一性状为显性性状或隐性性状的方法：
具有一对相对性状的纯合体的杂交
自交，观察后代是否有性状分离。
(19)、确定某一个体是否具有抗性基因的方法：
确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈病菌去侵染，一段时间后，观察有无锈斑现。
(20)、鉴定血型的方法：
用标准血清与待测血型混合，在显微镜下观察血液的凝集情况。
(21)、育种的方法：
杂交育种；人工诱变育种；人工诱导育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种等。
(22)、测定种群密度的方法：样方法； 标志重捕法
(23)、生态瓶的制作方法。②几种常见的生物学实验方法
j.模拟实验法，如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等
3.实验设计的步骤
实验设计往往是解答实验题的难点，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易。实验的设计可遵循以步骤进行。
(1)了解题目要求:认真读题
(2)写出实验名称: 指出是什么实验，
(3)写出实验目的: 弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实。即明确实验要解决什么问题。一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”，其后内容就是实验的目的。有些实验需要对其去粗取精，提炼要点.
(4)写出实验原理: 就是完成该实验的理论依据是什么？这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法，以及所依据的科学科学原理。另外提供的实验仪器的使用方法和原理也是应考虑在内。此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用。对所学知识运用要求较高，这是完成实验设计题目的的关键。
(5)写出实验操作过程:
大多数题目要求写出实验步骤，这是学生束手无策失分较多的地方。总结下面一条书写模式，能够使书写条理，思路清晰。
A选材：选材应保持条件相同（如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠）
B编组标号：研究对象、器皿等要编组标号，设立实验组和对照组；
C实验处理：分别对实验组和对照组施加单一变量；除实验变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同，即控制无关变量。后面步骤中要用到的东西，如果题目没有给出，则必须在前面的步骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；题目中如果已经给好（如给的是配好的试剂），则不能再配制了。
表格的设计：
要理清设计思路：①首先要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容。（题目中有明确的要求）②其次要明确表格的第一列写什么？第一行写什么？注意在第一列或第一行中肯定要写组别，即实验组和对照组（相互对照中组数可能更多）。③再绘制表格（切记：表格“工作区”是预留给所设计的实验中记录到的数据，而不是要学生造出数据来填入其中。因此只要设计完成一张空白表格即可。设计表格时，要先在草稿纸上画出表格轮廓，再写入答题纸中。）
表格设计好后，切勿忘记给表格添上题注（即表格名称）。
坐标图的设计：要理清横轴的含义？纵轴的含义？纵横轴的单位？曲线的走势？关键点？
D培养（或饲养）、观察、记录
观察记录实验现象和实验数据.
E实验结果分析或者预测实验现象: 要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。如果是“验证型的”实验，则要根据所学知识和原理，分析得出应有的实验结果和推出相应的结论，（此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应）。若是“探究型的” 实验，则要根据原理、目的，预测出可能的结果和推出相应的结论（此时一般有几个不同结果及相应的结论）。预测结果“三步曲”
a实验预测
①验证性实验 如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。联系实验目的得出结论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验要验证的内容中寻找。
②探究性（预测结果“三步曲”） 实验如“探究……”预测的实验结果不惟一，大多有三种可能：“变量促进结果；变量抑制结果；变量与结果无关”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。
b很多实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入批示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。
F实验结论 通过现象、结果的分析，概括出规律性的问题，结论一般就是实验的目的。
注意：
●验证性实验中，实验目的、实验（或预测）结果和实验结论三者是一致的。结果是 指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。
●验证性实验中，由于要验证的结论是肯定的，因此无实验假设。
●在验证实验中，如果实验记录作为题目条件已出现，那么就可得到肯定的实验结论。
G讨论 讨论的内容可以是实验中的内容，也可以是跟实验有关的其他问题。
这一规范并非一成不变，在运用时掌握基本原则，灵活处理，才能以不变应万变。实验设计不是教材实验的简单再现，它来源于教材又与教材有别，体现了“源于教材，高于教材”的命题思路。
(三)、以教材知识为背景的实验设计题材归纳总结
构成细胞的化合物
1 用干燥和潮湿的水稻种子设计实验：探究细胞内自由水和含量与代谢强度的关系；
② 探究B元素对花粉管萌发的影响 ③ 鉴定唾液淀粉酶是蛋白质
细胞膜、细胞分裂、细胞分化
1 用荧光染料探究细胞膜的流动性；
2 用红色花瓣、盐酸、清水等材料探究细胞膜的选择透过性；
3 探究细胞分裂素促进植物细胞有丝分裂的作用
4 探究煤焦油引起细胞癌变； ⑤.动物细胞培养方法检测物质毒性大小；
ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、细胞呼吸
1 探究萤火虫发光与ATP的关系
2 温度、光照、CO2浓度对植物光合作用的影响
3 探究光照强度、温度、空气湿度对蒸腾作用的影响；
4 探究溶液浓度与植物细胞渗透作用的关系；
5 ⑤ 探究矿质元素与植物元素缺乏症的关系；
6 探究影响酵母菌发酵速度的因素
激素调节与神经调节
1 探究生长素与细胞分裂素在植物组织培养中的作用；
2 探究赤霉素对植物伸长生长的促进作用；
3 探究胰岛素与尿糖的关系；
4 神经传导的实验探究
被子植物个体发育
1 验证种子是否有活性（纵剖、染色）
2 探究影响种子萌发的环境条件
染色体变异
探究药物对人体细胞的毒副作用
现代生物进化理论
利用长翅果蝇与残翅果蝇探究觅食环境对果蝇类型的自然选择
种内斗争
利用油菜或蝌蚪探究影响种群密度的因素
光对植物影响
探究日照时间长短对植物开花期的影响
④实验中常用器材和药品的使用
一般实验设计类题目会提供所需的器材和药品。因此，如果能熟悉这些常用器材和药品的用途和使用方法，往往能从中发现实验设计的思路和方法，甚至具体的实验步骤。现总结如下：
NaOH：用于吸收C02或改变溶液的pH。Ca（OH）2：鉴定C02。
HCl：解离或改变溶液的pH。
NaHC03：提供C02 。
NaCl：配制生理盐水及其他不同浓度的盐溶液，可用于测定动物细胞内液浓度或用于提取DNA。
琼脂：激素或其他物质的载体，用于激素的转移或培养基。
亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水的细菌含量（细菌可使之褪色）。
酒精：用于消毒处理、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液。
蔗糖：配制蔗糖溶液，用于测定植物细胞液浓度或观察质壁分离和复原。
滤纸：过滤或纸层析。
纱布、尼龙布：过滤。
碘液：鉴定淀粉。
斐林试剂：可溶性还原糖的鉴定。
苏丹Ⅲ、Ⅳ：脂肪的鉴定。
双缩脲试剂：蛋白质的鉴定。
龙胆紫溶液或醋酸洋红：碱性染料，用于染色体染色。
二苯胺试剂：鉴定DNA。
柠檬酸钠：血液抗凝剂。
(四).研究性学习方案的设计
（1）“研究性学习”是指学生在开放的现实生活情境中，通过亲身体验进行的解决问题的自觉学习，是在教师指导下，从学习生活和社会生活中选定和确定研究专题，以个人或小组合作的方式进行研究，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。它同社会实践等教育活动一样，从特定的角度和途径让学生联系社会生活实例，通过亲身体验进行学习。在教学过程中创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过主动的探索、发现和体验，学会进行大量信息的收集、分析和判断，从而增进思考力和创造力。
（2）研究性学习的基本流程：①准备阶段（包括提出问题、确定课题、制定计划）②实施阶段（包括收集整理信息，获取科学事实即查找资料、文献资料的整理加工，设计实验设计或开展调查方案，数据处理与分析）③总结阶段（包括阶段性小结、撰写研究报告、交流评估等）
（二）考点例析
[例1]1944年O．Avery从光滑型(S型)肺炎双球菌中分别提取DNA、蛋白质和多糖等物质，并将上述每一种物质单独放入粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基中，结果发现只有DNA能使一部分粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型。那么这种转化作用的原因是什么呢？请你设计实验证明之。
实验材料：粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基、小鼠、注射器等
⑴你的假设：
⑵设计实验步骤：
㈠
㈡
㈢观察、记录
⑶实验结果预测：
[解析]解决本题的先决条件有两个：一是熟练掌握科学实验的基本步骤，二是牢固掌握相关基础知识。
[答案]⑴转化作用的实质是外源(S型)DNA与受体细胞(R型)DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息 ⑵㈠提取S型DNA添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养；用DNA酶降解提取的S型DNA，添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养作对照；㈡将两种培养基中获得肺炎双球菌分别注入到小鼠体内 ⑶实验组中培养的肺炎双球菌能使小鼠患病以致死亡；对照组中培养的肺炎双球菌不能使小鼠患病死亡
[例2]下面圆形图表示的是我国某城市不同污染来源造成的污染所占的百分比，而矩形图表示的一年内的空气污染量。
⑴目前，我国空气质量日报的污染指标物为_________
A．飘尘、NO、CO、悬浮颗粒总数、SO2
B．飘尘、NOX、CO、悬浮颗粒种数、SO2
C．NOX、CO、悬浮颗粒种数、SO2、CO2、
D．NOX、CO、悬浮颗粒总数、SO2
⑵列出发电站可能产生的其它一种污染物质(这种物质未在矩形图中表示出来)。
⑶根据此图提供的信息和上述矩形图的数据，试计算该国家一年内产生的污染物质总量(请列出计算过程)。
⑷提出减少该国家空气污染的最有效方法并说明理由。
[解析]本题要求处理信息，并提出解决问题的方案或建议。
⑴空气质量标准中一般包括NOX、CO、悬浮颗粒总数、SO2等，但不包括CO2；
⑵热电厂粉尘、冷却塔的热水/CO2中可能含有放射性物质；
⑶由柱形图知发电站、交通工具、普通工业一年共产生污染物20 + 40 + 60=120（百万吨），
对应扇形图角度共计60°+180°+90°=330°。设一年内生产的污染物总量为x百万吨
330°：120百万吨= 360°：x百万吨 x＝130.9
⑷从减少化石原料的使用及提高化石原料的使用率或开发新能源等方面考虑。
[答案]⑴D ⑵放射性废物 ⑶130．9百万吨 ⑷以汽油为燃料的交通工具都应配有废气净化器；减少汽车的数量，因为每年汽车产生的污染物质的量最大；减少矿物燃料的使用，因为矿物燃料的燃烧产生大量的二氧化硫；开发新能源如风能、太阳能、生物能、乙醇燃料电池等。
[例3]目前在上海市中学中开展的研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展起了积极的作用。在学习过程中，学生兴趣盎然。下面列出了学生的三个研究课题名称：
课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析
课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究
课题三：上海地区降雨酸度的调查研究
(1)你选择上述哪一课题作为你的研究课题，试陈述选题理由。
(2)简要列出你的研究计划与研究方法。
(3)该课题最终的成果形式是什么？
怎样确定研究方案？在研究方案中，要清晰、明了地回答：
①要做什么：研究什么题目？为什么选择这个题目(其意义和价值)？是否有可能完成这个题目？（在决定课题前请你仔细考虑：基础知识和能力、学校规定的研究时间、可以承受的研究费用等）
②怎样做：工作步骤和程序？每个阶段的目标任务和时间安排？组内同学分工情况？从哪里、怎样获得相关信息？可能遇到什么困难？怎样避免(或解决)？
③做成什么：预计最后的结果是什么？论文、调查报告、实验报告、实物模型、网页……
课题研究是一项既有趣又有意义的工作，它可以促进你更主动地思考，更主动地学习，也帮助你尝试像科学家一样地去做研究。应当大力开展研究性学习。
[答案]《课题一》：㈠选题理由：课题意义、兴趣、具备一定的研究条件等。㈡计划：①确定调查对象、内容、方式、途径②查阅相关资料及开展调查③数据分析，撰写报告 方法：收集相关资料，问卷调查及个别访谈等 ㈢成果形式：调查报告，论文等
《课题二》：㈠选题理由：课题意义(如促进新能源的推广和使用)、兴趣、具备一定研究条件等。㈡计划：①确定调查内容进行调查(采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法)②设计实验方案进行测试③数据分析，撰写报告 方法：⑴调查①市场上太阳能利用装置的种类、性能、价格、普及情况 ②市民对太阳能利用的认识、态度③上海利用太阳能的有利条件和不利因素④当前开发利用太阳能的最新技术及发展趋势 (2)测试：①上海地区(市区、郊区)各季节日光照射情况②某些太阳能利用装置的性能 ㈢成果形式：论文、调查报告、太阳能利用装置的设计、设想等
《课题三》：㈠选题理由：了解上海地区随着工业废气的治理与城市状况的发展，降雨酸度的变化。㈡计划：(1)确定调查内容进行调查(采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法) (2)设计实验方案进行测试 (3)数据分析，撰写报告 方法：(1)调查法(如：去环保部门查阅环境检测年报等资料，收集有关资料) (2)实测法(如：选点对降雨酸度进行实验测量，并与过去几年加以比较) ㈢成果形式：调查报告或论文
[特别提示]高考题目的创新设计，正在向能力型、综合型、开放型扩展，正在逐步朝着“研究性学习”的教育目标迈进，这就要求学生提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，发展社会生活能力和交往合作能力。
能力提升技巧
生物学研究性学习立意题的基本解题思路方法如下：
[例4]（2002年上海卷）某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照l：1的重量比浸泡24小时，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答：
(1)采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响 (只要一种指标)
(2)做该实验时必备的实验器材是
(3)写出实验的主要操作步骤。
(4)设计一张表格用于在实验时记录数据。
[解析]本题主要考查探究实验的设计。
实验目的：探究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响
实验原理：烟草细胞中所含烟碱、焦油等对动物有毒害作用（生物学科知识定位），通过测定不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，如：每分钟心跳次数，单位时间内的死亡率或相同数量的水蚤全部死亡所需要的时间等任一种明确的、可量度的指标进行评价。
搜集相关资料信息：香烟的成分、水蚤的生物学特征（在实际开展研究性学习时应当了解这方面的情况，但应试答题时不一定要搞清）
实验器材：显微镜、秒表(计时工具)、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等
实验材料：香烟浸出液、蒸馏水、水蚤
主要操作步骤：
（1）材料准备：用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成3种不同浓度的溶液
（2）分组、编号：准备4组生活状况相同(或相似)的相等数目的适量水蚤
（3）对不同对象作不同处理（控制变量、设置对照等）：用3种不同浓度的烟草浸出液和蒸馏水(对照)分别处理4组生活状况相同或相似等数适量水蚤，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水及不同浓度烟草浸出液中心跳次数，重复三次。
（4）结果预测，设计表格，记录数据
（5）观察结果，分析数据，作出结论
不同浓度的烟草浸出液 每 分 钟 心 跳 次 数
第一次测量 第二次测量 第三次测量 平均值
浓度1
浓度2
浓度3
蒸馏水(对照)
[解题技巧]从宏观上讲，“研究性学习”立意题仍属实验题，不过它带有课题性质和专题指令性内容。所以，在关注社会、捕捉信息、培养兴趣的基础上，加强实验能力训练是关键。由于这类题目纯粹是一种能力测试，必须通过长期知识积累和同化、不断地实践与创新，才能充分调用多学科知识、方法和手段，完成课题研究；而题海战术对此无能为力。
变式训练
1．案例 青年在健身房的锻炼状态的访谈调查
(时间：2008年12月15日，下午15时。地点：黄冈市黄州区青春健身房。参加人员：黄冈中学高二年级研究性学习活动小组，主持人1名，录音1名，速记1名。以下访谈中访谈者的问话前用“A”标识，访谈对象的回答用“B”标识)
A：这位先生，您好。我们是黄冈中学高二年级研究性学习活动小组成员，这是我们的证件，请您检查。我们想对青年在健身房中的锻炼状态进行访谈，访谈的结果对我们进行中学生室内体育锻炼将有很大的指导作用。访谈时间大约是20分钟，希望得到您的帮助。
B：完全可以，愿我的回答能给大家提供有用的信息。
A：我们访谈的录音录像只用于总结分析，如果您不反对的话，我们将在这次访谈中使用。
B：没有关系，请你们提问吧。
A：请问您锻炼的目的是什么
B：开始锻炼时我主要是想通过锻炼改变自己的体形，原来我比较偏瘦，锻炼一段时间后身体的各部分肌肉比以前发达多了。随着锻炼时间的增加我感到每天到健身房来锻炼是我生活的一部分，来到这里感到心情很愉快。
A：在锻炼中，如果某个动作做错或失败，您最典型的反应是什么
B：开始是自己感到很窘迫、焦虑，不好意思。通过这里工作人员的开导，自己也认为这是意料之中的事，往往是一笑了之，现在做得很好了。
A：您锻炼时头脑里是否还想一些其他的事情，包括工作上的事
B：是的。但不是经常想一些事情，尽量轻松地进行锻炼。
A：您锻炼时是否经常注意自己身体的动作或技巧
B：经常是这样的。否则锻炼效率会很低的。
A：迄今为止，您的健身锻炼是否已经在最近的生活中产生了较好的效果
B：是这样的。锻炼使我达到了我理想的体型，增强了我的自尊和自信。同时锻炼过程也使我体会到锻炼活动也是对毅力的一种培养。
分析
⑴在这个访谈中，访谈对象应该是 抽取的。
⑵访谈用了限制询问的提问方式。请举例。
⑶本选题意义是：
⑷本研究的理论假设是：
2．2003年8月中旬，湖北监利小学生12岁的聂利撰写的科学论文《蜜蜂并不是靠翅膀振动发声》，荣获大赛优秀科技项目银奖和高士其科普专项奖。（注：聂利的研究仍存在争论）
下面是聂利对蜜蜂进行了一年多的观察和试验主要探索过程：
发现问题 假设 实验材料 实验预测、处理及结果 实验结论
实验组 对照组
验证蜜蜂不是靠翅膀振动发声：
探索蜜蜂发声器官：
①聂利发现许多蜜蜂聚集在蜂箱上，翅膀没有扇动，仍然嗡嗡叫个不停②把蜜蜂的双翅用胶水粘在木板上，蜜蜂仍然发出声音③剪去蜜蜂的双翅，也能听到蜜蜂的叫声④蜜蜂不振动翅膀也能发声，蜜蜂并不是靠翅膀振动发声的⑤把蜜蜂双翅粘在木板上，用放大镜仔细查找，在蜜蜂的双翅根部发现两粒比油菜籽还小的“黑点”，蜜蜂叫时，黑点上下鼓动⑥用大头针捅破小黑点，蜜蜂就不发声⑦不损伤蜜蜂双翅，只刺破小黑点，蜜蜂飞来飞去，不发声⑧蜜蜂的发音器官是两个小“黑点”⑨蜜蜂不是靠翅膀振动发声⑩蜜蜂有自己的发音器官
根据以上材料，请填写右表：（用文字填写“实验材料”和“对照组”相关内容，及用代号填写其他内容）
3．许多中学都开展了以环境调查为中心的系列环保活动，撑起了环境教育的一片蓝天。但是，此项活动的开展并不平衡，希望广大同学都参与到这项活动中来。
(1)请你自己确定一个环境调查的课题，并简单陈述选题理由。注：①要注意所选课题开展调查研究的可行性，尽量选择较“小”的题目。②选题范围十分广泛，可涉及我们生存环境的各种因素，也可涉及人们的环境意识、环境责任、环境道德等人文领域。
①课题名称：
②选题理由：
(2)简要拟订出你的调查方案：
①调查的对象(或内容)：
②调查的方法(获取数据、信息的方法)：
注：调查方案应包括调查的计划，本卷不做要求。
(3)课题最终的成果形式是： 。
四、潜能挑战测试
4．NH4NO3是一种民用炸药。某同学听修路民工讲：爆破所得的贫瘠山土很肥。请你据此开展课题研究。
(1)课题：NH4NO3爆炸后产物中存在肥力因子
(2)步骤：
㈠
㈡
㈢观察记录
(3)结果预测及分析：
5．研究性学习作为一种重要的学习方式，对中学生的创新精神和实践能力的培养起到了积极的作用。下面列出了两大研究课题名称。请选择其中之一，并回答有关问题。
课题一：某地区遗传病的调查研究
课题二：大气污染对植物的影响
(1)请你拟定一个较小的具体课题名称： 。
(2)简述你研究该课题的两点主要意义： 。
(3)对所选课题提出一种假设：
(4)你所选用的调查研究方法主要包括：
(5)你的研究报告中应含有的主要内容是：
(五)、实验设计的类型
分为:探究性实验与验证性实验
探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。
验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
比较表
探究性实验 验证性实验
实验目的 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系 验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设 假设一般采用“如果A，则B” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释 因结论是己知的，因此不存在假设问题
实验原理 因探究内容而异 因验证内容而异
实验过程 应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异 应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异
实验现象 未知，可以不描述 已知，应准确描述
实验结果预测 对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样” 。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。 无
实验结论 不同的预测结果有相应的不同结论 对应实验目的做出肯定结论
一、验证性实验：
实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的重复性实验。
1、据题设要求确定变量X，在此基础上提出理论假设即当条件X存在时，事件P能发生；当条件X改变时，事件P不能发生或发生的程度会改变。
2、设置对照实验，在对照实验基础上满足条件X，设计一个能使事件P发生的实验。
3、改变条件X，设计一个使事件P不能发生或程度发生改变的实验。
例5：（06年高考理综试题）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析。
实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO3 稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中02 和CO2 在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）。
实验步骤和预测实验结果：
( 1 ）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放人盛有等量蒸馏水和NaHC03 稀溶液的两支试管中，此时叶片均浮在液面上。
( 2 ）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部。
( 3 )
分析预测的结果：
解析：该实验目的是验证叶片在光合作用和呼吸作和过程中有气体产生和消耗，因此要通过此实验即要验证光合作用有气体产生和消耗也要验证呼吸作用有气体消耗和产生，是两个实验，所以光照条件不是变量，不要将一支试管放在光下另一支置于黑暗从而形成两个变量。
由题目的实验材料和用具及步骤一、二可知：两支试管分别盛等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液即遵循等量和对照原则；叶肉细胞间隙有气体就上浮没有就下沉；NaHCO3稀溶液可为光合作用提供CO2，也可以吸收呼吸作用产生的CO2；
由上面分析该验证实验的原理是：①NaHCO3稀溶液即可为光合作用提供CO2也可以吸收呼吸作用产生CO2，叶肉细胞间隙有气体会上浮没有气体会下沉；②叶肉细胞在光下进行光合作用产生氧气同时光合作程度大于呼吸作用所以叶片上浮，在黑暗中进行呼吸作用消耗氧气产生二氧化碳同时CO2被NaHCO3稀溶液吸收。
解答此题的关键之处：实验变量；实验原理。
此题与2000年验证钙离在血液中凝固作用和06年验证根向钙离子浓度高方向生长两实验模式是相似。
参考答案：
（3）将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间，结果：NaHCO3稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。
（4）再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间。结果：NaHCO3稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部。
分析预测的结果：
（1）光照下，NaHCO3稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O2多于呼吸作用消耗的O2，叶肉中的氧气增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏CO2和02，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。
（2）黑暗中，NaHCO3稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O2，放出的二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，叶片下沉。蒸馏水中缺乏氧气，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部。
二、探究性实验：
探究性实验设计原理和方法步骤与验证性实验设计相同，是用来探究可能会出现的结果、结论，同样需要找变量X是，只是结果预测和结论可能会有多种情况。
其一般规律：
(1)若条件X存在，事件P能发生，条件X改变，事件P不能发生(或发生程度改变)，结论是“ ”
(2)若条件X存在，事件P能发生，条件X改变，事件P能发生(或发生程度改变)，结论是“ ”
(3)若条件X存在，事件P不能发生，条件X改变，事件P能发生(或发生程度改变)，结论是“ ”
例6：（03年春季高考试题）现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关，探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等
方法步骤：
①
②
可能的实验结果及相应的结论：
①
②
③
解析：该实验目的是探究光照对种子萌发是否有影响，所以光照是该实验的变量条件X种子萌发是现象P。一组接受实验变量处理，一组不接受实验变量处理，观察并比较实验结果。
参考答案：
方法步骤：
①向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中。
②将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中，在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。
可能的实验结果及相应的结论：
①有光组萌发，无光组也萌发（或答发芽率差异不显著），该种植物的种子萌发不受光的影响。
②有光组萌发，无光组不萌发（或答有光组发芽率高于无光组，差异显著），光是该种植物种子萌发的必要条件之一。
③有光级不萌发，无光组萌发（或答无光组发芽率高于有光组，差异显著），光抑制该种植物种子的萌发。
验证性实验和探索性实验的比较：
相同：实验原理、所用材料、方法步骤相同。
区别：现象：验证性实验每个装置只出现一种现象，探索性实验分情况说，结论：验证性实验只有一种结论，探索性实验对每种现象分别作以说明，例如必修本上48页实验六“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用”。
因此，一般的来说，凡是探究性的实验的预测，往往有三种可能性，而作为鉴定性的实验则只有一种可能性，要么就是结论是成立的，要么就是结论不成立的，切记！切记！
三、实验评价：
实验设计是否合理应从两个方面考虑：一、从设计步骤来看是否合理如有没有遵循单因子变量和对照（对照实验）原则，实验预测和结论是否正确；二、从生物学知识角看是否犯有知识性错误。
例7（2001年理综试题）有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。
1． 材料、用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等
二．方法、步骤与结果：
（一）制备琼脂块
（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块
（三）取步骤（二）下面琼脂块（a）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧
三．结论：以上实验证明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。
我们认为，仅用该实验步骤（一）、（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。
解析：从实验设计角度考虑变量应是是否从形态学上端向下端，所以该实验缺少照组；从生物知识角度考虑没有犯知识性错误。
参考答案：
（2）补充方法、步骤与结果（一）：另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块
补充方法、步骤与结果（二）：取补充步骤（一）下面琼脂块（b）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧
注：考生只用文字或图示答题均给满分。
四、回答实验问题
实验题的提问可就实验设计过程提问也可就相关知识提问。
例8（06年理综试题）为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：
①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。
③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。
该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
请回答：
（1）该实验原理是：
（2）分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：
（3）胰岛素在血糖平衡调节中的作用是：
解析：该题就实验原理和实验现象解释设置问题，另要注意三问不同之处，原理不仅要解释低血糖形成而且也要解释症状缓解，第二问是解释低血糖症状原因，不能仅强调血糖降低。
参考答案
（1）胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。
（2）注射胰岛素溶液后，血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少，导致能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状。
（3）胰岛素可使组织细胞对血糖的利用增加，同时使血糖来源减少，从而使血糖含量减少。
4）常见的实验题型
①按是否是教材规定的实验，分为常规实验和创新实验
常规实验是教材中学生必须掌握的实验，考查对象为原理、材料和试剂的应用、设计操作和现象的分析等。其中反映出的实验设计思想、方法，可以用于创新实验的设计。
创新实验是利用常规实验所包含的原理和方法，利用新材料，借助新情境进行实验设计，解决新问题。如2002年全国理综试卷中“验证镁是植物必需元素”的错误实验分析及正确实验设计；2003年全国理综试卷中“验证脊神经背根、腹根的传导功能”的实验等。创新实验设计是当前命题的热点。
②按实验目的分为对照型或非对照型实验
对照型实验的目的是为了说明研究对象具有某种功能或具有某种特点，如有关酶的特点及作用条件的实验，植物细胞的质壁分离和复原实验等。非对照型实验是过程一结果型实验，即有某处理出现某现象，得出某结果。例如“生物组织中可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”实验。
③按考查要求，分为补充完善型、分析型、改错型、完全设计型及综合型实验
a.补充完善型。一般给出了具体的材料及条件，要求完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因。
如2000年全国理综试卷“验证Ca2+在血液凝固中的作用”的实验。（另见【例题解析】中例7）
b.分析实验结果型。这类试题以实验为背景，通过图、文和表等多种形式来表达实验情境，要求学生通过对实验结果的解读，进行分析。着重考查学生科学思维的品质。（见【例题解析】中例8）
c.改错型。实验目的或材料或过程、结果等有错误，要求考生运用已有知识分析找出并加以改正。
d.设计型。设计型实验题是在目前实验考查尚难以做到动手操作的情况下，要求学生自己设计、选择、分析实验的思路和方案，着重考查学生的创新能力和实践能力。如2003年全国高考（新课程巷）“验证脊神经背根的传人功能和腹根的传出功能”的实验。（另见【例题解析】中例9）
e.综合型。它是前述几种题型的组合，如2002年全国理综试卷中的“验证镁是植物必需的矿质元素”的实验等。
④按考查内容，分为独立型和组合型实验
独立型实验题完全从某个或某些角度考查考生的实验能力；而组合型题目不仅从某个角度考查考生的实验能力，还考查考生某方面的基础知识。
实验题型分类标准较多，同一题有时可以属于几种类型。
二、实验结果分析或者预测实验现象:
要实验结果分析首先要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。如果是“验证型的”实验，则要根据所学知识和原理，分析得出应有的实验结果和推出相应的结论，（此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应）。若是“探究型的” 实验，则要根据原理、目的，预测出可能的结果和推出相应的结论（此时一般有几个不同结果及相应的结论）。
探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。
验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
所谓设计型实验题——就是要求考生设计实验原理，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。包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。主要考查我们是否理解实验原理和会分析实验结果，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情景下迁移知识的能力。
一. 完整实验设计的基本内容
实验名称: 是关于一个什么内容的实验。(即: 研究或实验的内容)
实验目的: 要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题？能提高或学到哪些知识、能力等（从动手能力，观察能力、基本技能、实验设计、显微镜的使用等方面分析）
实验原理: 进行实验依据的科学道理。(即完成该实验所应用到的理论依据是什么？)
材料用具：包括实验材料、仪器或试剂等
实验的操作步骤: 涉及到实验设计思想、器材、药品的使用、实验设计原则（科学性、简便性、单一变量、可重复性、控制的体现、控制与与平衡控制等）的体现。
实验测量与记录: 对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。
实验结果预测及分析: 能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。
实验结论: 对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。(注：有些考题要求考生预测可能的实验结果，并推断相关的结论。)
注：关于“假设”“预期”“结果”与“结论”的辨析
(1）假设
“假设”，也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。如“孟德尔分离现象解释验证”的测交实验中，提出的假说是：“FI（Dd）产生配子时，因等位基因分离，使得 FI产生含基因D和基因d的两种配子，且其数目相等。”再如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，提出的假说应为：
当细胞外溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水
当细胞外溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水
（2）预期
“预期”是在实验设计方案确定以后，实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果的判断，是依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“假如假设成立，则应有何种结果”，如“孟德尔分离现象验证实验，假如假说成立则有测交的后代应出现Dd与dd为1：1的结果，即高茎与矮茎数量比应为1：1”，而“观察植物细胞质壁分离与复原实验”中，假若假设成立，则应有处于高浓度（30％）蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞因不断失水→质壁分离，而处于清水中的已分离细胞因细胞吸水→质壁分离复原
（3）结果：
结果应为实验实际出现的情况，如“孟德尔分离现象解释实验”中出现的结果为“得到的64株后代中，30株高茎，34株矮茎，两种性状分离比为1：1”而“质壁分离复原实验”中处于30％蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞果真发生了质壁分离，而处于清水中的已分离细胞果真发生了复原现象。
（4）结论：
结论的得出须依据实验结果，即若出现的结果与预期结果一致则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”，若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。
由此可知，“假设”应对应“结论”，“预期”应对应“结果”，在实验讨论时应注意描述的科学性即“如果出现何种结果，则应有何种结论”，例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌呼吸类型时，应为若液滴向左移动则推出什么结论，若液滴向右移动则推出什么结论，而不能描述为“若为有氧呼吸，则液滴向哪移动”，再如在验证淀粉，碘液能否通过半透膜时应描述为“若袋内外液体均变蓝（结果或现象），则淀粉、碘液均能通过半透膜。”而不能描述为“若淀粉、碘液均能通过，则袋内外液体均变蓝”。
五、实验设计的实例分析
高考试卷中实验设计试题有三种类型：全程设计、补充设计、设计改错。近几年高考中，前两种题型出现的次数较多。
（一）．全程设计：试题明确给出了实验目的和原理，要求学生通过步骤的设计，验证或探究一个实验目的，得到相应的结果和结论。
1、验证性实验的全程设计实例
例：9(2004年广东39题．)
为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
(1)材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。
(实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。)
(2)方法与步骤：
(3)结果预测与分析：
答案．(2)方法与步骤：
①将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。
②每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定的时期。
③测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。
(3)结果预测与分析
①未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。
②给甲组鼠甲状腺激累后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果表明甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。
2、探究性实验的全程设计
例：（广州市2005年一模）绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。请你利用下列材料，参与他们的实验设计。
材料：做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组(10粒／组)、复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等
实验步骤：
最后，将实验数据进行比较分析，得出结论。
答案．
(1)配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。(确定自变量)
(2)分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，并计算各组的平均值，记录下来。(确定因变量，前测，收集、处理数据)
(3)将分别用不同浓度的复合肥料溶液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。(设置实验组和对照组)
(4)将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。(控制无关变量)
(5)几天后，再次测量绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，记录下来。(后测，收集处理数据)
（二）．补充设计：
试题明确给出了试验目的、原理和部分设计步骤，要求把其他步骤补充完整。
1、验证性实验的补充设计
例10：（2001年高考）有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。
一、材料用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等
二、方法步骤与结果
（一） 制备琼脂块
（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面
放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。
（三）取步骤（二）下面琼脂块（a）的部分放在去尖的胚芽鞘一侧
三、结论：以上实验证明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。
我们认为，仅用该实验步骤（一）、（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。
补充方法、步骤与结果（一）：（4分） 另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含 IAA 的琼脂块，下面放空白琼脂块 。
补充方法、步骤与结果（二）：（4分） 取补充步骤（一）下面琼脂块（b）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧，一段时间后观察，胚芽鞘不向对侧弯曲 。
例11植物开花受开花激素的影响。下图所示光周期（日照长短）诱导植物开花激素的产生以及影响开花的实验．图中植物去掉了顶端的全部叶子，A、D植株分别接受长日照、短日照; B、C植株方框内为受短日照处理的部位。
（l）、对照实验A、D可说明该植物属于 （长日植物、短日植物） 。
测试项目 结果分析
感受光周期的部位（叶或顶端）
接受诱导产生开花激素的部位（叶或顶端）
开花激素作用的部位（叶或顶端）
（2）根据B、C实验，填写实验报告表中的有关内容：
　(3)根据以上所有实验得出的结论:
。
（4）借鉴“生长素的发现”的科学实验方法，设计一个简单的模拟实验，证明B株产生的开花激素可使A株条件下的同种植物开花：
第一步：切取一小段B株带叶枝条放置在琼脂块上一段时间；
第二步； 。
预期结果： 。
对照实验： 。
预期结果： 。
答案．（l）短日植物 。
测试项目 结果分析
感受光周期的部位（叶或顶端） 叶
接受诱导产生开花激素的部位（叶或顶端） 叶
开花激素作用的部位（叶或顶端） 顶端
（2）根据B、C实验，填写实验报告表中的有关内容：
(3)短日照诱导该植物的叶产生开花激素促进其开花。
（4）第二步；A株光照条件不变，剪掉部分叶的叶片，并在叶柄切口上放置上述琼脂块。
预期结果：A株植物开花。
对照实验：另取一株与A株条件、大小和长势相同的同种植物植株，剪掉部分叶的叶片，并在叶柄切口上放置未经处理的琼脂块。
预期结果：不开花。
2、探究性实验的补充设计
例12：生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某种调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖，为探究调控基因是存在于细胞质还是细胞核上，科研人员做了如下实验设计：
根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案：
A．实验方案：（实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求．）
①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。
②分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。
③ 。
④取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。
⑤ 。
⑥ 。
B．预期实验结果及结论：
① 。
② 。
③ 。
答案．③取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙。
④取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。
⑤分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙丙只培养瓶中，进行细胞培养。
⑥分别观察甲、乙培养瓶中的细胞增殖情况和形态。
B．预期实验结果及结论：
①若甲瓶中的细胞（或重组甲细胞分裂产生的细胞）增殖较快，形态发生明显变化，则调控基因存在细胞核中。
②若乙瓶中的细胞（或重组乙细胞分裂产生的细胞）增殖较快，形态发生明显变化，则调控基因存在细胞质中。
③若甲、乙瓶中的细胞（或重组甲、重组乙细胞分裂产生的细胞）增殖都较快，形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在细胞核和细胞质中。
（三）．设计改错：
例13：为证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响”，某同学制定了下列实验方案：
①取两个玻璃缸分别编号：1号、2号；
②在两个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状态不同的蝌蚪；
③向1号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；
④每天分别向各缸投放一些这样的饲料；
⑤每隔一定时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上（1mm x1mm），观察并测量蝌蚪的体长变化（前肢和后肢的生长情况、尾的变化等）。
上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不妥，请你修改完善该设计方案：
①取3个玻璃缸分别编号：1号、2号、3号 ；
②在3个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后每个玻璃缸中分别放入10条发育状态相同的蝌蚪 ；
③向三号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；3号缸中内投放不含任何激素的常规饲料 ；
④和⑤原方案不变。
实验现象预测；l号缸内蝌蚪将在短期内发育成微型青蛙；2号缸内蝌蚪将停止发育；3号缸内蝌蚪将正常发育 。
例14 (广东、河南高考题)为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：
(1)实验目的(略)(2)实验材料和用具(略)(3)实验方法和步骤①用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。③饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。④取一叶片，放人盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。
该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。
误解 对该实验方案的分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答。
诊断 错因：忽视了平时的生物实验操作和训练。正确思路：①实验中无对照实验；②实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；③淀粉遇碘变蓝是淀粉等特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖(葡萄糖)的存在应用的试剂是斐林试剂。
正确答案是：(1)实验步骤②中暗室内用“红色安全灯”是错误的，应改为绿色安全灯(此项不改，仅在对照中提到也给分)；(2)实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉；(3)未设对照。对照的作法是：a．装置同题干中的步骤①，但玻璃罩内用同一种生长状况相同的另一株植物代替题干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b．将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有绿色安全灯。c．重复题干中的步骤③、④。d．重复改正后的题干中的步骤⑤。
需要注意的是：对于实验分析要求从以下几个方面进行：①科学性和严谨性。主要指实验设计必须有充分的科学依据，在某些实验中要有对照实验。②实验条件的一致性和可重复性。在实验中除要设计的变量外，其他条件都要一致，并且一个实验不能只看一次的结果，必须有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性。③实验器材的选择。实验中材料用具的选择是非常重要的，要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和筛选实验所需的用具及材料。④准确表达实验结果和进行数据处理。
◆实验评价题应对策略：
★看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理。
★看实验是否遵循了单一变量原则。
★看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。
★看实验仪器、药剂的使用的是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。
★看实验结果的验证是否合理。
试题明确给出了试验目的、原理和设计步骤，要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。
例15 蛋清的主要成分是蛋白质，在碱性溶液中，蛋白质与CuS04反应能产生紫色物质，这是蛋白质的双缩脲反应。请根据这一反应特征，利用下列材料，设计一个实验来证明人的唾液中含有蛋白质。
实验材料：5％的NaOH溶液、3％的CuS04溶液、水、试管、滴管、脱脂棉球、镊子和小烧杯。
实验步骤：
（1）收集唾液：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（4）＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
解析 如果通过实验证明，酶能发生双缩脲反应，则能证明唾液存在着与蛋清中同样的成分，即蛋白质。
答案 （1）收集唾液：用清水将口漱净，口含一块脱脂棉；片刻用镊子取出，并将其中的唾液挤入试管。（或用凉开水漱口后，略微张开口，舌尖抵在下颌门齿的下方，约3 min，将下唇搁在另一小烧杯口上，唾液就会沿着下唇流入杯中） （2）先向试管中加入2 mL唾液，再用滴管向试管中滴加2mL0.1g／mL的NaOH溶液，振荡 （3）用滴管向试管中滴加2-3滴0.01g／mL的CuS04溶液，振荡 （4）结果观察：振荡后，静置一会儿，观察到出现紫色，说明唾液中含有蛋白质。
变式训练6．将一支黑藻放在水中，如图所示，计算藻枝放出的气泡数以进行光合作用的测定，改变灯与烧杯的距离进行测定，结果如表。
灯与烧杯之间的距离（cm） 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
气泡数（个/分） 16 13 8 6 5 4 3 2 1 0
（1）画图表示表中数据；
（2）从表中你能得出什么结论？
（3）假设将灯放在距烧杯30cm处：
①向水中放入几只小的活虾，会有什么影响＿＿＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②剪悼黑藻的几片叶子，会有什么影响？＿＿＿＿＿＿＿，原因是＿＿＿＿＿＿＿。
（4）现给你补加如下器材及药品，请设计一个实验证明光合作用需要CO2。
烧杯、酒精、石棉网、碳酸氢钠溶液、稀醋酸、自来水
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
7．请设计一个实验，证明ATP是生物直接的能源物质。
（1）实验题目：ATP是生物直接的能源物质
（2）实验假设：ATP中的能量可以直接用于发光
（3）器材试剂：培养皿、试管，活萤火虫（取下尾部发光器，捣碎备用），ATP制剂、0.1%葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水。
（4）实验步骤：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（5）结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
8．请利用如下材料设计一个生物与环境关系的模拟实验，并作出分析，实验材料：4m2红、绿、自3种颜色的纸板各l块。数量相等、活力相近的蝗虫3组1每组约50只），家鸡3组（每组3只）。
（1）实验设计：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）实验结果：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（3）结果分析：①蝗虫的绿色体色是一种＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
②蝗虫的草绿色的形成是＿＿＿＿＿＿＿＿的结果。
9．现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关，探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等
（1）方法步骤：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）可能的实验结果及相应的结论：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
探究性实验和验证性实验的例析
一． 探究性实验与验证性实验的比较
l、概念
（1）探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。
（2）验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。
2、比较表
探究性实验 验证性实验
实验目的 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系 验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设 假设一般采用“如果A，则B” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释 因结论是己知的，因此不存在假设问题（或已有实验过程、结果，在提出假设时，通过验证，得出假设是正确的）
实验原理 因探究内容而异 因验证内容而异
实验过程 应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异 应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异
实验的分组：有实验组和对照组。如果实验中是一个自变量，则分成2组（有时也分成3组），即自变量改变与否；如果是二个自变量，则分成3组，即1、2组的设立是改变其中的一个自变量，第3组是两个自变量改变与否；……
实验组和对照组的设计是对自变量的处理，对无关变量的应设置在相同的条件下，以免影响自变量对实验的效果。故从实验材料中分析出自变量是实验的关键。
实验现象 未知，可以不描述 已知，应准确描述
实验结果预测 对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样”，一般有多种可能的结果。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。 与实验假设一致
（不可与探究性的结果预测相混）
实验结论 根据可能的实验结果，进行分析。 对应实验目的做出肯定结论
二．实验分析
1、探究性实验的设计
　　 例题：绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。请你利用下列材料，参与他们的实验设计。
材料：做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组(10粒／组)、
复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等
实验步骤：
(1)配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。(确定自变量)
(2)分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，并计算各组的平均值，记录下来。(确定因变量，前测，收集、处理数据)
(3)将分别用不同浓度的复合肥料溶液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。(设置实验组和对照组)
(4)将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。(控制无关变量)
(5)几天后，再次测量绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，记录下来。(测量、收集、处理数据)
最后，将实验数据进行比较分析，得出结论。
　　例1：植物开花受光周期的影响。菊花等短日照植物只有白昼短于一定时数若干天后，才能开花。那么菊花感受光周期刺激的部位在哪里？是在植物的顶端花芽，还是在下部的叶片？请你设计实验探究菊花感受光周期刺激的部位，写出实验步骤，预测实验结果并分析。
实验材料：（略）
（1）实验步骤：
①
②
③
（2）实验结果预测与分析：
　　例16：如果要探究栽种的植物在何种日温与夜温组合下，最有利于植物的生长，你如何进行实验设计 (日温可控制范围：15~35℃；夜温可控制范围：17~ 25℃；植物生长的其它条件均合适)
（1）实验方案：
①
②
③
（2）预测最有利于植物生长的温度组合并作解释：
　　例17：在自然界中生物的发光现象普遍存在，生物通过细胞的生化反应而发光。请设计实验探究萤火虫的发光强度与ATP浓度的关系。
实验材料：萤火虫的萤光器晒干后研成的粉末，ATP粉末，蒸馏水，大小相同的试管若干，标签纸若干及其他实验所需材料。
实验步骤：
第一步：
第二步：
第三步：
实验现象预测及相应结论
1．
2．
3．
　　例18：血糖浓度的相对稳定是人和动物维持生命活动所必需的。请设计试验方案，探究某种器官在血糖调节中的功能。
实验目的：学习用摘除法造成功能缺损，以了解研究某些器官功能的一些方法；观察某器官对血糖平衡的调节作用。
动物与器材：成熟的150g左右的健康小白鼠6只，常用的手术器械，消毒器材，75%酒精，麻醉药品，鼠笼，注射器，计时工具等。
(1)列出一个课题名称：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)提出一项测量指标：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)方法步骤：
①取成熟的150g左右的健康小白鼠6只，先饥饿一天，分成实验组4只，对照组2只，并编号。
②消毒，切开皮肤和腹壁，摘除实验组的ⅹⅹ器官，缝合伤口并消毒。
③
④
(4)预测结果并分析：
①
②
③
例19：某同学在培养金黄色葡萄球菌时，培养基上污染了青霉，在青霉周围的金黄色葡萄球菌都被杀死了。有关此现象的产生，有人提出了化学拮抗的观点，即霉菌产生一种化学物质抑制了金黄色葡萄球菌的生长繁殖。试设计实验探究青霉与金黄色葡萄球菌之间是否存在这种关系。
你的实验假设是：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
主要实验步骤：①制备细菌生长培养基两份，编号A、B;
② 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
④观察　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的生长状况。
实验结果预测和分析：
　　例20：一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上。在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮。为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计。
（1）实验处理：春天，将海拔500m、1000m处的野菊幼芽同时移栽于10m处。
（2）实验对照：生长于 m处的野菊。
（3）收集数据：第二年秋天 。
（4）预测支持下列假设的实验结果：
假设一　野菊株高的变化只受环境因素的影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高 。
假设二　野菊株高的变化只受遗传因素的影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高 　　　　 。
假设三　野菊株高的变化受遗传和环境因素的共同影响，实验结果是：移栽至10m处野菊株高 　　　　　 。
2、验证性实验的设计
　　例题：创新实验设计方案
实验课题：探究镍为植物生活所必需的矿质元素
材料用具：完全营养液甲、缺镍的完全营养液乙、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐。
方法步骤：
①取适当的容器及固定材料分为两组，编号A、B 。（实验分组准备）
②分别在A、B两组容器中加入完全营养液甲、缺镍的完全营养液乙 。(设置实验组和对照组)
③取长势

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