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高 三 生 物 实 验 设 计 题 归 类 指 导
近年来，高中生物学学习中实验设计题逐渐成为高考命题的一种重要题型。这类题目能检测学生的实验分析、思维方式、创新能力、语言表达能力等。这类题目一般难度较大，开放程度较高，答案较为灵活。为此做以下归类，希对提高同学们的学习效率有所帮助。
一、课本实验重组改进型
[例题一]据药理研究，一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分，某公司将它开发成一种保健饮料。该产品是否适用于糖尿病患者，生物学兴趣小组的同学以此作为实验研究课题。请你完成下面的实验鉴定报告。
（1）实验目的：鉴定一种茅草的根是否含有还原性糖和淀粉。
（2）实验原理：还原性糖可用 试剂、淀粉可用 试剂来检测。
（3）实验器材：一种茅草的根、所需试剂、刀片、载玻片、酒精灯、试管夹、火柴、滴管。
（4）设计实验步骤：
① 鉴定还原性糖：
② 鉴定淀粉：
（5）实验现象：
（6）结果分析：
（7）在鉴定还原性糖的实验操作中应注意：
[解析]
该题为2001年上海高考题。此实验设计步骤是以高二课本“实验一”为蓝本，原于教材又高于教材。旨在考查学生利用课本实验基础知识对新情境材料的分析和探究能力。学生往往能从中得到启发，老老实实搞好课本实验的复习和形成基本的实验技能，因而在今几年的高考中备受青睐。
[答案]
(2)班氏试剂 革兰氏碘液
(4) ①将一种茅草的根切成薄片(或压碎)，放在载玻片上，滴加1-2滴班氏试剂。将载玻片在酒精灯上加热，观察颜色变化。
②将一种茅草的根切成薄片(或压碎)，放在载玻片上，滴加1-2滴革兰氏碘液。将载玻片在酒精灯上加热，观察颜色变化。
(5)(6)学生可以有几种不同的回答，但一定要求观察到的实验现象与结果分析一致(如：观察到有红黄色，说明有还原性糖存在，如没有红黄色，说明没有还原性糖存在。如果有蓝色或蓝紫色出现，说明有淀粉存在，如果没有蓝色或蓝紫色出现，说明没有淀粉存在。)
(7)载玻片在火焰上加热时要来回移动，经免加热不匀而爆裂。
[说明]请同学们比较一下“鉴定还原性糖”与生物课本中的步骤有什么不同、“鉴定淀粉”与化学课本中鉴定淀粉溶液有何不同。
二、实验程序知识完善型
[例题二]下图为细菌结构示意图。据图回答：
(1)要观察细菌的子细胞群体的特征，应该用 培养基，此菌的菌落特征是
(2)影响细菌生长的环境因素主要为 。
(3)此菌若为生产疫苗的“工程菌”，则，疫苗产量最高的时期为 期。
(4)假定在细菌培养过程中，分离获得了不能合成某种维生素的营养缺陷型菌株，请设计一个实验以鉴定这种维生素的类型。
第一步：将变异菌株接种到 培养基上扩大培养；
第二步：(简要写出以后的实验步骤)
实验结果分析：细菌能______________的培养基中所添加的维生素，就是___________的维生素。
[解析]该题既考查与实验有关的生物学知识，又能考查学生利用生物学知识来设计实验的能力。这种比较好的常用题型将课本知识与实验技能有机的结合起来，很受师生欢迎。
[答案](1)固体 大而扁平、边缘呈波状或锯齿状 (2)温度、pH值、氧气
(3)稳定。 (4)完全 第二步：配制系列培养基，每种培养基为只添加某一种维生素的“完全培养基”；将扩大培养的变异菌种分别接种到上述培养基中培养；观察细菌生长情况。
实验结果分析：细菌能正常生长的培养基中所添加的维生素，就是该变异菌株不能合成的维生素。
三、实验步骤自主设计型
[例题三]空气中的含菌量是衡量空气质量的指标之一。为了检测学校生物实验室、教室、校长室5 、小树林四个地方空气中的含菌情况，请利用所提供条件设计一个简单实验。
(1) 请用100毫升量筒、四副培养皿、煮沸过的洗碗水设计取样的实验步骤。
(2) 请用4支试管、滴管、0.01%亚甲基蓝溶液设计检测的实验步骤。
(3)实验结果的预测及分析。
(4)你所设计的实验检测到的是 细菌的相对数量。
[解析]该题考查学生根据实验目的、实验原理和实验思路设计合理的实验装置或实验步骤的能力。解答这类题型时要注意三个方面：一是思考题目中实验材料（试剂）和实验装置的作用；二是不能随意增加实验材料（试剂）；三是要充分考虑环境（如温度）因素对实验效果的影响。
[答案](1)①用量筒量取等量的煮沸过的洗碗水分别倒入4副培养皿中。②分别将以上4副培养皿暴露放置于4个场所。③静置1～3天后，同时加盖取回。
(2)①分别取等量放置过的洗碗水放入4支试管中。②在每支试管内滴加5～10滴0.01%亚甲基 蓝溶液置于温暖处。
(3)根据4支试管内洗碗水在相同时间内褪色的程度来判定空气中的含菌量。褪色程度最大的 空气中的含菌量相对最高；褪色程度最小的，空气中含菌量最低。(4)好氧性。
四、实验结果开放预测型
[例题四]ABO血型的分类是根据红细胞上的一种与血型决定有关的蛋白质（凝集原）有关，而在每个人的血清里又含有相应的蛋白质（凝集素），但每个人的血清中没有与自身红细胞相对抗的凝集素，各种血型的凝集原和凝集素之间的关系如下表所示：
血型 红细胞表面的凝集原 血清中的凝集素
A型 A凝集原 抗B凝集素
B型 B凝集原 抗A凝集素
AB型 A凝集原、B凝集原 无凝集素
O型 无凝集原 抗A凝集素、抗B凝集素
红细胞表面的A凝集原只与血清中的抗A凝集素发生凝集反应，在显微镜下能够看到红细胞凝集成团；而B凝集原只与抗B凝集素发生凝集反应，凝集原和凝集素有一一对应的关系。现在要对某一个人的血型进行鉴定，现有某人的血液两滴，请根据实验步骤对实验结果进行合理预测。
第一步：在一块载玻片的左边的a处滴一滴A型标准血清（相当于A型血人的血清），在载玻片的右边b处滴一滴B型标准血清（相当于B型血人的血清）；
第二步：在a、b处各滴一滴该人的血
第三步：将载玻片放在显微镜下观察；
结果预测：
①____________________________________________________________________________
②____________________________________________________________________________
③____________________________________________________________________________
④____________________________________________________________________________
[解析]该题型要求学生根据题目所给信息材料和实验步骤，对实验结果进行预测，考查学生对实验结果的提炼及获得结论和联想质疑的能力，要求学生思维要开阔、思路要活泼、答案要开放，便于学生发挥个性特长。
[答案]结果预测：
①如果a、b两处的红细胞都发生凝集反应，说明此人的血型为AB型；
②如果a、b两处的红细胞都不发生凝集反应，说明此人的血型为O型；
③如果a处的红细胞发生凝集反应，b处的红细胞不发生凝集反应，说明此人的血型为B型；
④如果b处的红细胞发生凝集反应，a处的红细胞不发生凝集反应，说明此人的血型为A型；
五、实验思路启发评价型
[例题五]为证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，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取2支试管，编号为A和B，各注入2 ｍL浆糊。?
②用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液。?
③向A试管内加入2 ｍＬ唾液。?
④向2支试管中各滴加2滴碘液。?
⑤将2支试管振荡后放在37℃水中恒温10 ｍｉｎ。同时取出2支试管，观察试管内溶液颜色的变化。?
(4)结论：唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。?
该实验的方法和步骤以及结论有没有错误 如果有请指出并改正。
[解析]该题型是一种实验纠错评价题，体现了考试说明中“具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果解释和分析以及理解探索性实验的一般方法”的能力要求。该题是对课本实验四和实验五的延伸和重要补充。
[答案]实验方法和步骤中的错误：第③步应在B试管中加入2 ｍＬ清水；第④步和第⑤步应作对调，以排除碘液对淀粉分解的影响。结论错误：本实验只能证明唾液对淀粉的分解作用，但不能证明具体分解后的产物是什么。
六、课题研究探索设计型
[例题六] 某研究性学习小组在进行“调查环境污染对生物的影响”课题研究时，确定了对“家庭煤炉对植物生长的影响”的子课题研究，并制定了研究方案。请回答下列问题：
（1）你认为该研究方案应包括哪些内容？
_______________________________________________________________________________
（2）简述该课题研究的两点主要意义：
①_____________________________________________________________________________
②_____________________________________________________________________________
（3）你对该课题研究作出的假设是______________________________________________；预期是__________________________________________________________。
（4）该小组开展研究的过程和结果如下：
取两盆生长状况相似的葱，一盆（编号1）置于阳台，一盆（编号2）置于厨房煤炉旁，白天给予同样的护理，并进行同样的光照，经过一个月的观察，结果如下：
项目 编号 原来形态 一周后 二周后 三周后 四周后
长度 1 4.8 5.1 5.8 6.7 8.1
2 5.1 5.3 5.7 6.1 6.6
颜色 1 绿色 绿色 绿色 绿色 绿色
2 绿色 绿色 顶尖变黄 黄色扩大 顶尖枯掉
①该课题采用的研究方法是____________________________________________________。
②你得出的初步结论是________________________________________________________。
（5）如果让你完成该课题的研究报告，你的报告中应含有的主要内容是________________
______________________________________________________________________________。
[解析]课题研究是新教材最具特色的一项内容，要求学生会制定课题研究的计划和方案，并按照计划和方案独立完成或协作完成课题研究任务。该课题研究的目的是让学生学会调查研究环境污染对植物影响的一般方法，了解大气污染对植物生长的不利影响。一个完整的课题研究方案应包括研究目的、内容、方法、形式、结论、研究报告等。该课题把研究的过程和结果以已知信息出现，降低了题目的难度，同学们可从中领悟实验研究的基本方法。“能够制定课题研究的初步计划”是高考能力考查的高层次要求，是今后高考命题的重要题型。
[答案]（1）研究目的、研究方法、结果预测、结论、完成时间、报告形式等
（2）①学会调查研究环境污染对植物影响的基本方法（一般方法）
②了解大气污染对植物生长的不利影响
（3）煤球燃烧产生的二氧化硫会影响植物的生长 一段时间后，在煤炉旁生长的植物会出现一些明显的症状。
（4）①实验法、观察法②家庭煤炉燃烧产生的气体影响植物的生长
（5）前言（包括课题研究背景、目的、原理、意义等）、材料与方法、结果、结论与讨论、参考文献等
巩固练习：
1．以下为生物学家格里菲斯在小鼠身上进行的肺炎双球菌转化的几个实验：
①将无毒性的R型活细菌注射入小鼠体内，小鼠不死亡；
②将有毒性的S型活细菌注射入小鼠体内，小鼠死亡；
③将加热杀死的S型细菌注射入小鼠体内，小鼠不死亡；
④将无毒性的R型活细菌和热杀死的S型细菌混合注射入小鼠体内，小鼠死亡，并在小鼠体内发现活的S细菌，分析回答：
（1）实验③说明_______________________对小鼠无毒害作用；实验④说明________________
__________________________________________________________________。
（2）该实验可以得出这样一个结论：在加热杀死的S型细菌型中，很可能含有促成这一转化的遗传物质，但这种物质究竟是什么还不能被证明。请你在上述实验基础上再设计一个实验方案加以证明（写出主要步骤、预期结果和结论）。主要步骤和预期结果
①将加热杀死的S型细菌分离，分别得到蛋白质和DNA。
②
③
结论：_________________________________________________。
39、（10分）某生物兴趣小组开展“温度对甲状腺激素生物活性影响”的课题研究。实验材料有几只相同的玻璃缸，清水、发育状态相同的小蝌蚪数十只、饲喂蝌蚪的饲料、未经处理的具有活性的甲状腺激素、以及把具有活性的甲状腺素放在50℃的温水中处理10min。
⑴实验方案的设计：
第一步：取玻璃缸3只，分别标记甲、乙、丙；
第二步：
第三步：甲缸每天喂饲料，则乙缸和丙缸怎样饲喂？
第四步：观察。
⑵采用何种指标来确定温度对甲状腺激素生物活性的影响？


⑶实验结果预测及结论：
①

②

③

④
⑷该实验为何用蝌蚪，而不用小白鼠作实验材料？


3．用插管插入到青蛙心的心室中，制备带神经的博动的离体青蛙心（见图甲）。插管内的液体是任氏液（能够维护青蛙心跳动的生理溶液），心脏内的血液已被任氏液代替，插管内的任氏液液面随青蛙心的收缩与舒张而上下移动。
已知刺激支配蛙心甲的神经，会引起心跳减慢减弱。试利用下述材料和用具，设计一个简单的实验，证明神经受刺激后心室内存在引起青蛙心脏博动变化的某种物质。
实验材料和用具：2支吸管、2个带有与甲相同装置的离体青蛙心（乙和丙）、任氏液。
实验步骤和现象：
（1）____________________________________________________________________
（2）____________________________________________________________________
结论：_______________________________________________________________________。
4．请设计一个实验，判断种子胚细胞和胚乳细胞的死活。
（1）实验原理：_____________________________________________________________
（2）实验原料和器材：_______________________________________________________
（3）实验步骤：______________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
（4）实验结果预测：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
（5）该实验最可能的结果和结论应是
5．已知纯种的粳稻与糯稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含直链淀粉遇碘呈蓝黑色（其花粉粒的颜色反应也相同），糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色（其花粉粒的颜色也相同）。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计两种方案来验证基因的分离规律。（实验过程中可自由取用必要实验器材。基因用M和m表示）。
方案一：
(1) 实验方法： 。
实验步骤：
①_________________________________________________________________________，
②_________________________________________________________________________。
(2)实验预期现象：__________________________________________________________。
(3)对实验现象的解释：______________________________________________________。
(4)实验的结论：____________________________________________________________。
方案二：
(2) 实验方法： 。
实验步骤：
①_________________________________________________________________________，
②_________________________________________________________________________。
(2)实验预期现象：__________________________________________________________。
(3)对实验现象的解释：______________________________________________________。
(4)实验的结论：____________________________________________________________。
6．日常饮食中都或多或少含有核酸。据研究，每100 g白米或面粉中含有核酸46 mg。核酸含量较高的是鱼类、海鲜、猪肝和豆制品等食物，如100 g鱼干核酸含量高达1187 mg。
据报道，各种补充核酸的保健品以“基因食品”推出，号称能补充和及时修复人体受损基因，迅速消除疾病；从而成为21世纪第1个春节人们送礼的新宠，而且价格不菲。?
基因与健康的密切关系毋庸置疑。我国“人类基因组计划”重大项目秘书长杨焕明教授在很多场合说过，“人类所有的疾病都直接或间接与基因受损有关”，而且一些诺贝尔奖获得者也有类似的表述。?
请结合上述材料，运用你所学的新陈代谢和遗传学知识分析上述资料中存在的不科学的说法。
7．为检测光质（不同波长的光）对衣藻光合作用强度的影响，现提供如下的材料：红、绿、白3种颜色的40 W灯泡数个，试管数只、足量衣藻、pH试纸、石蜡油、NaHCO3溶液。请你完成下图的实验设计并回答有关问题：
实验开始步骤为：按图2—7所示组装好实验装置，放在20 ℃的环境中进行实验。?
（1）写出后面的实验设计的主要步骤是：
。
（2）请预测并简要分析上述实验结果：
。?
（3）在不改变实验方法和材料的情况下要提高实验效果就应 。?
巩固练习参考答案：
1.(1)加热杀死的S型细菌　小鼠体内R型活细菌在加热杀死的S型细菌的作用下可以转化为活的S型细菌
(2)②将无毒性的R型活细菌和分离得到的蛋白质混合注射入小鼠体内，小鼠不死亡，在小鼠体内没有发现活的S型细菌。
③将无毒性的R型活细菌和分离得到的DNA混合注射入小鼠体内，小鼠死亡，并在小鼠体内发现活的S型细菌。
结论：蛋白质不是遗传物质，DNA是遗传物质。
2．（１）放入等量的清水和蝌蚪 乙缸喂未经处理的甲状腺激素和饲料 丙缸喂经50℃处理的甲状腺激素和饲料 （２） 蝌蚪发育成青蛙所需的时间的长短
（３） ①甲>乙=丙，活性不变 ②甲>乙>丙，活性增强 ③甲=丙>乙，活性丧失 ④甲>丙>乙，活性减弱（以上比较均为蝌蚪发育成青蛙所需的时间）
（４）蝌蚪的胚后发育为变态发育，发育期短，现象明显。
3．实验步骤和现象：
（1）吸取任氏液或刺激神经前的蛙心甲中内的任氏液，加入以离体蛙心乙中，蛙心博动没有变化
（2）吸取刺激神经后的蛙心甲内任氏液，加入以蛙心丙中，引起离体蛙心丙的博动减弱减慢。
结论：由此证明，神经受刺激后，心室腔内确实存在引起心脏博动变化的某种物质。
4．（1）活细胞的细胞膜具选择透过性，死细胞的细胞膜具全透性
（2）玉米种子 刀片 培养皿 红墨水 清水 放大镜
（3）①选取10粒大小相同的饱满粒大的玉米种子放在盛有清水的培养皿中浸泡，②涨大后将玉米种子用刀片从中线处切开，将其一半放入盛有红墨水的培养皿中浸泡，③一定时间后取出放入盛有清水的培养皿中漂洗，直到漂洗掉浮色为止，④用放大镜观察切片后玉米种子剖面的着色情况。
（4）①如果胚和胚乳均为红色，则说明二者为死细胞。
②如果胚和胚乳均为无色，则说明二者为活细胞。
③如果胚为红色，胚乳为无色，则说明前者为死细胞后者为活细胞。
④如果胚为无色，胚乳为红色，则说明前者为活细胞后者为死细胞。
（5）如果胚为无色，胚乳为红色，则说明前者为活细胞后者为死细胞。
5.方案一：（1）采用测交法加以验证①首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。②让F1杂合粳稻与糯稻测交，观察后代性状分离现象（2）实验预期现象为测交后代应出现两种不同的表现型类型且比例为 1：1（3）F1产生了两种不同的配子，比例为1：1。依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因的配子，后代既然出现两种表现型，粳稻（含M）和糯稻（含m，且为mm纯合），则F1必然产生两种类型的配子，即 M和m（4）由此可见，F1中必然含有M和m基因，且M和m这对等位基因在F1产生了两种不同的配子，从而验证了基因的分离规律
方案二：（1）运用F1花粉鉴定法（2）①首先让纯种粳稻和糯稻杂交，获取出F1杂合粳稻②F1开花时取其一个成熟的花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察（3）实验现象为花粉一半为蓝黑色，一半为红褐色（4）实验现象说明F1在产生配子的过程中产生了一种含 M基因的配子（蓝黑色）和一种含m基因的配子（呈红褐色），由此说明，F1已在减数分裂产生配子的过程中所含等位基因M基因和m基因随同源染色体的分离而分离，并最终形成了两种不同的配子，从而直接验证了基因的分离规律
6．文中说补充核酸的食品号称为“基因食品”，能够补充和修复人体基因，这种说法是不科学的。
核酸是大分子的有机化合物，包括DNA和RNA，而基因是有遗传效应的DNA片段。虽然不同生物的核酸的基本组成单位是一样的，但是每种生物的核酸和基因都有其特异性。（3分）况且核酸食品并不能以核酸大分子的形式直接被人体吸收利用，而必须降解为小分子的物质才能被人体吸收作为核酸合成的基本材料。（2分）可见服用核酸能补充人体基因的说法是不科学的。（1分）基因作为遗传物质具有一定的稳定性，如果服用核酸食品就能够修复即改变人体基因，人体就要经常产生基因突变了。可见服用核酸能修复人体基因的说法也是不科学的。（3分）
7.（1）将衣藻分成等量的3份，分别放入3只编号相同的试管中，并加上等量清水。再将3种灯泡在距试管相等的位置照射相同的时间，用pH试纸检测溶液pH的变化（4分）
（2）衣藻在不同种光照下光合强度不同，CO2吸收量不同，试管内pH不同。在绿光下光合作用最弱，而呼吸作用的强度与其他试管的衣藻基本相同，这样就有更多的CO2溶于水生成碳酸，使pH最低；红光下稍高；白光下最高（4分）（3）适当提高温度（2分）
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