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07届高三生物实验设计专题讲稿
高考目标要求: 生物科高考说明中对实验考查的目标和要求是“使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并能对实验结果进行解释和分析”。具体的能力考查要求包括两个部分：一方面是考生能够设计简单的生物学实验，另一方面则是能够对实验结果进行解释和分析。
考查考生设计实验方案、验证生物学事实的能力，考查考生对实验结果分析、解释和推导结论的能力，以及根据某些实验条件和部分结果，推测下一步实验结果的能力；同时也考查了考生对生物学实验中常以图、表等抽象形式所表达的生物学意义的理解能力，准确描述相关的现象、原理的能力。这种考查目标更适应对学生创新能力的自我展现。这就要求考生能明确掌握生物学实验设计的基本原则和方法，惟其如此，才能设计出一个完整严谨的实验方案，也才能有根有据地分析解释实验结果、推导结论，根据部分实验结果推测、预期后续实验步骤的结果及理解、表述等。
由于高考侧重于对实验能力的考查，设计型实验题是近几年高考的一个热点。因此，对实验的复习，应该立足于对基本实验方法、实验技能、实验思维的强化和巩固着手，培养学生的实验分析、实验改错、实验设计等实验能力。
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”。
二、实验设计的主要基本原则
1 科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，
在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。
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、实验结果处理的科学性。
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。平行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: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。 实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。由于同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起，因此如果没有严格的对照实验，即使出现了某种预想的实验结果，也很难保证该实验结果是由某因素所引起的，这样就使得所设计的实验缺乏应有的说服力。可见只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。
如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：
①所用生物材料要相同：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。
三. 实验设计的具体方法
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。
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。
四、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
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：(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1：（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2.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：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1：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2 (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。
六、提高生物实验设计水平的几点见解
1.掌握书本知识是提高能力的基础
生物学的基本概念、原理和规律基本上是通过前人的不断实验总结出来的，因而深入理解与灵活运用基础知识是培养科学的思维方法、完成不同类型实验设计的基础。
2.深刻领会教材有关实验的本质与特点是提高实验设计能力的前提
首先应认真分析教材涉及的实验，理解每个实验的原理与目的要求，弄清材料用具的选定方法与原则，掌握实验方法和步骤，深入分析实验条件、过程、现象或结果的科学性、准确性、严谨性与可变性，这样我们进行实验设计就有了依据和基本框架；其次对有关章节所介绍的实验特别是一些经典实验要用心揣摩，能描述其原理、目的、方法步骤、现象与结果预测及结论的推导等。如“验证酶的催化作用”、“半透膜与渗透作用”、“向光性与生长素的发现”、“噬菌体侵染细菌”、“孟德尔定律”，等等。
3.学会对已知实验进行变换与转化设计是提高实验设计能力的有效手段
求变、求异思维的发展有助于提高实验综合能力。一个实验可能有多种材料用具选择，几种方法步骤的设计，也可能从不同实验现象与结果中得出同一个结论，更重要的是通过换位思考能提高科学素质、培养探索精神。如质壁分离与质壁分离复原实验中，将蔗糖溶液加以改变会分别出现什么结果？将蔗糖改为葡萄糖、KNO3或其他试剂会分别出现什么结果？可否用其他组织细胞替代洋葱表皮？又如色素提取与分离实验可否用无水乙醇或者其他有机溶剂来溶解色素？可否用CCl4或其他试剂作层析液？等等。
4.模拟教材经典实验进行重复性实验设计
掌握实验设计的一般规律，是提高实验设计能力的保障。教材内容所列举的实验常注重原理和结论的提出，至于其具体的步骤和材料往往限于篇幅写得很省略，有的干脆不写，而这些经典实验设计的原理和方法往往十分巧妙且具有严密的科学性，模拟教材经典实验进行重复性设计实验可以训练学生实验设计的认知。同时，通过经常性的有目的的训练，一定能逐步培养学生实验设计的能力，提高实验设计的综合技能。
七、生物实验设计题型题例分析
1.设计实验步骤的解题策略与评价
根据题目给定的器材及提出的实验目的，设计或补全实验步骤。这类题目体现了高考试题理论联系实际的原则和学以致用的趋向。着力考查学生“根据实验试题的要求和有关原理设计出简单实验方案”的能力，以及“通过分析和综合、比较和论证，选择解决问题最佳方案”的能力。
■■补充步骤型实验设计
此类试题一般给出了实验设计所需的材料及条件，要求学生完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因。
【例1】已知唾液中含有淀粉酶，淀粉酶可以催化淀粉的水解；又知鸡蛋被加热到65℃后会变熟，但不知唾液淀粉酶被加热到65℃后是否影响其生物活性。为探究此问题，请您依据所给材料和用品设计相应的实验方案，并预测可能的实验结果及可获得的相应结论。
材料用品：经过稀释的唾液、经过稀释并煮熟的淀粉糊两份(一份保持在37℃环境中，另一份保持在65℃环境中)、碘酒、酒精灯或其他的加热设备、试管若干、量筒、滴管、大烧杯、温度计。
实验方案：
(1) 。
(2)将甲、丙试管放入37℃左右的温水中，将乙试管放人65℃温水中。3支试管均保温5min后取出。
(3) 。
实验结果： 。
实验结论：
【解析】本实验环境在37℃下，唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为麦芽糖。目的是探究65℃温度是否影响唾液淀粉酶的生物活性。由步骤(2)可知，本实验的可变因素为温度。依据实验设计的对照性原则，本实验应设空白对照和条件对照，消除无关因素对实验结果的影响，根据实验方案全面预测实验结果。
【答案】实验方案：(1)取甲、乙两支试管分别作标记，甲试管注入保存在37℃温水中的淀粉糊3 mL，乙试管注入保存在65℃温水中的淀粉糊3 mL，再向两支试管中各注入等量的2 mL唾液。取丙试管注入保存在37℃温水中的淀粉糊3 mL注入蒸馏水2 mL并振荡。(3)保持各自温度5 min后冷却，分别向3支试管中滴入等量的碘酒.观察并比较3支试管中液体的颜色。
实验结果及结论：本实验可能的结果及结论有3种：(1)若甲、乙两支试管液体的颜色相同(均为无色)，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后不影响其生物活性。(2)若经过65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，与丙试管液体颜色相同.则证明唾液淀粉酶被加热到65℃后失去了生物活性。(3)若经65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，但是比丙试管液体颜色浅，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后生物活性降低了。
【评价】本题主要是以温度对酶活性的影响为知识背景，考查学生探究性实验的设计能力，以及对实验结果的分析和归纳能力。
■■开放型实验步骤设计
此类试题未给学生任何提示，需学生根据题目的要求，分析解决问题所依据的生物学概念和原理，自行设计完整的实验方案，具有一定的开放性。
【例2】据科学家估计，世界上每天至少有4种生物灭绝。如果世界上最后一只野羊刚死亡，请你为该野羊的“复生”献计献策。
【解析】要使刚死亡的生物“复生”，就要利用细胞的全能性，把死亡生物的细胞培育成个体。高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制，但是细胞核仍然保持全能性。可以把死亡野羊的细胞核取出来，移植到母山羊排出的去核卵细胞中，把组合的细胞放在培养液中，在适宜的条件下培养成初期胚胎，将初期胚胎移植到母山羊的子宫内，进一步发育并分娩出野羊。
【答案】实验步骤：
(1)低温保存野羊的遗体。
(2)准备好一定数量的母山羊。
(3)取出野羊体细胞的细胞核移植到母山羊排出的去核卵细胞中。
(4)把重组细胞放在培养液中，在适宜的条件下，培养成初期胚胎。
(5)将初期胚胎移植到母山羊的子宫内，进一步发育并分娩出野羊。
【评价】本题虽以拯救野生生物为背景，但是解题所用到的生物学知识(动物细胞核的全能性、核移植、胚胎移植)是课本上的基础内容，解答这类新情境问题时，应当仔细揣摩命题者的意图，做到处变不惊，联想所学过的生物学知识，问题便能迎刃而解，本题主要考查学生分析问题和解决问题的综合能力。
■■探索型实验步骤设计
此类试题的特点是实验结果带有不确定性，要求学生在设计实验方案的基础上，从不同的角度、不同的侧面对实验现象、结果进行科学的分析，总结出所预测的所有结论，属难度较大的题目。
【例3】请利用所给的实验材料和用具设计一个实验，了解胚和胚乳细胞膜的活性是否相同。
(1)实验材料：10粒玉米种子、烧杯、刀片、酒精灯、石棉网、培养皿、标签、红墨水、玻片、放大镜。
(2)实验步骤：
(3)实验结果：
【解析】依据原理是活细胞的细胞膜具选择透过性。实验目的是探索胚和胚乳细胞膜的活性。因此应首先确定研究的变量(细胞膜的活性)，再设置对照实验。通过对照组和实验组比较，得出结论。
【答案】实验步骤：①取材：选择10粒新鲜、饱满、粒大的玉米种子，浸入水中使其吸胀。将每粒种子沿中线切开，平均分成两组。将第一组切开的种子放入烧杯里，置于酒精灯(隔石棉网)上加水煮沸lO min以上，使其死亡。②浸染：将两组种子分别放入两只培养皿里，贴好标签。分别向两只培养皿中注入等量稀释的红墨水3～5 mL。③清洗观察：用清水分别冲洗两只培养皿里的种子，直至洗净浮色为止。观察两只培养皿里的玉米种子剖面的着色情况。
实验结果：①“对照组”煮熟的种子剖面上，胚和胚乳都染成红色；“实验组”只有胚乳变红。②种子的胚是活细胞，胚乳是死细胞，胚和胚乳细胞膜的活性不同。
【评价】本题以细胞膜的选择透过性知识为载体，考查学生运用所学的生物学知识，分析解决生产实践和社会生活中新问题的能力。明确实验目的，确定实验原理。遵循单一变量的实验原则，选择实验材料，设计实验步骤，预测实验结果，是解答此类题目的关键。
■■验证型实验步骤设计
“验证”意味问题本身已是一个生物学事实。涉及的实验一般学生未做过，是让学生进行整体实验的分析和对有关信息和结果的解释，考查学生总体的实验能力。
【例4】请根据下列材料设计一个证明唾液淀粉酶是蛋白质的实验。
实验材料：0.1g/mL的NaOH溶液、0.01g/mL的CuSO4溶液、生鸡蛋、水、小烧杯、试管、滴管、脱脂棉、镊子、玻璃棒。
实验步骤：
【解析】鸡蛋蛋清主要成分是蛋白质，唾液中除水外主要成分是酶。蛋白质在碱性溶液中与CuSO4反应能产生紫色物质(蛋白质的双缩脲反应)，如能证明唾液淀粉酶能发生双缩脲反应，即可证明唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。
【答案】实验步骤：①制备蛋清：取生鸡蛋一个，打破蛋壳，取少许蛋清注入小烧杯中，加入30mL清水，用玻璃棒调匀。②取唾液：用清水将口漱净，口含一块脱脂棉，片刻后取出将其中唾液挤到小烧杯中。③对比实验：取2支试管，编上号。在1号试管中注入2mL蛋清液，在2号试管中注入2mL唾液，然后向2支试管中各加入2mL0.1g/mL的NaOH溶液，振荡。再向2支试管中各加入2～3滴O.01g/mL的CuSO4溶液，振荡。④结果观察：振荡后，静置一会儿，观察到1号和2号试管中都出现紫色。
该实验证明唾液中存在着与蛋清相同的成分，即蛋白质。而唾液中除水外主要成分是唾液淀粉酶，即唾液淀粉酶的本质是蛋白质。
【评价】本题是一个知识延伸迁移的验证性实验，掌握蛋白质的鉴定实验是设计此题的基础，设立对照实验是解决问题的关键。只有全面掌握与教材实验有关的知识，才能避免知识的遗漏，正确解答与教材相关的各种问题。
2.设计实验方案的解题策略与评价
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。解答这类题目应首先根据题目的要求和给出的条件，确定所考查的知识点及相关的实验原理，构思相关的生物情景，然后再设计便于操作的实验方案。
■■开放型实验方案设计
此类试题一般不提供实验设计器材，要求学生根据所学知识，确定解决此类试题的原理和方法。原理不同，设计的方案亦不同，具有较大的灵活性。
【例5】已知纯种的粳稻和糯稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含有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(其花粉粒的颜色反应也相同)。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计实验方案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)。
实验方法： 。
实验步骤： 。
实验预期现象： 。
实验现象的解释： 。
实验结论：
【解析】对基因分离规律的验证，主要有3种方法：测交法、自交法和F1花粉鉴定法。
【答案】方案一：
实验方法：采用测交法加以验证。
实验步骤：(1)首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。(2)让Fl代杂交粳稻与糯稻测交，观察后代性状分离现象。
实验预期：测交后代出现两种不同表现型且比例为1：1。
实验现象解释：依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因(m)的配子，后代既然出现两种表现型，即粳稻和糯稻，则F1必然产生两种类型的配子，即M和m。
实验结论：F1中含有M和m基因，且M和m这对等位基因在F1产生配子的过程中必然随同源染色体的分开而分离，最终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：
实验方法：运用F1花粉鉴定法。
实验步骤：(1)首先让纯种粳稻和糯稻杂交。获得F1杂合粳稻。(2)F1开花时取其一个成熟花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察。
实验预期：花粉一半呈蓝黑色，一半呈红褐色。
实验现象解释：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(红褐色)。
实验结论：由此说明，F1在减数分裂产生配子的过程中所含的等位基因M和m随同源染色体的分开而分离，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。
方案三：
实验方法：采用自交法加以验证。
实验步骤：(1)首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获得F1杂合粳稻。(2)让Fl杂合粳稻自交，观察后代性状分离现象。
实验预期：自交后代出现两种不同表现类型且比例为粳稻：糯稻＝3：1。
实验解释：依据自交使用的粳稻为杂合体，同时含有M和m基因，因此表现为粳稻。在F1进行减数分裂形成配子时，产生了含有基因M和m的两种雌配子和两种雄配子，无论是雌配子还是雄配子基因M：m都接近1：l，雌雄配子的结合机会是相等的。因此，上述两种雌雄配子的结合所产生的F2便出现了两种表现型，粳稻：糯稻＝3：1。
实验结论：F1在进行减数分裂形成配子时，所含等位基因M和m随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代，从而验证了基因的分离规律。
【评价】本题以粳稻和糯稻的杂交遗传为背景，以基因分离规律、自交、测交、淀粉鉴定等基础知识为载体，主要考查学生课本知识运用能力。
■■基本操作流程方案设计
此类题目常出现在生物工程和遗传育种中，一般给出了培育新品种或生产新产品所需的原材料，要求学生通过分析题目所给出的条件，确定育种或生产生物工程产品所依据的生物学原理，并设计出最佳实验流程图或遗传图解。
【例6】请写出用一株基因型为AaBb的水稻培育出显性纯合体的最佳方案，用图解表示。
【解析】常见的育种方法有：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种和基因工程育种等。杂交育种所需要的时间长；诱变育种虽能加速育种的进程但目的性较差，有利变异少，需要大量处理供试材料，才能达到预期的结果；多倍体育种能使染色体数目成倍地增加，这一个特点不符合本题培育的目标；通过基因工程和细胞工程培育新品种，是将决定其他生物优良性状的遗传物质定向引入农作物中，使外源基因在农作物体内表达，也无法获得基因型为AABB的纯合体水稻。由于单倍体育种具有速度快、纯度高的特点，因此，单倍体育种是解决此题的最佳方案。
【答案】具体设计过程如下图所示。
【评价】此题考查的杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种、花药离体培养、秋水仙素的作用等，属于知识应用题。解题的关键是掌握这4种育种方法的优缺点，再根据题目要求寻找最佳方案。主要考查学生的审题能力和分析比较能力。
【例7】生产上培育无籽果实经常采用以下两种方法：(1)用适宜浓度的生长素溶液处理未授粉的番茄花蕾，使子房发育成无籽番茄。(2)用多倍体育种的方法获得无籽西瓜。现有某地明年需要种植大批无籽西瓜，请用最经济快捷的方式为其解决秧苗问题(用流程图简要表示)。
【解析】要想在短期内大批量地培育无籽西瓜秧苗，必须采用植物组织培养技术。植物组织培育是无性繁殖的一种类型，其理论基础是植物细胞具有全能性。优点为：①能使后代保持亲本的一切性状(无籽性状等)；②无菌操作，一般不必考虑培育过程中因变异而引起后代性状的改变；③从植物上取材少，培育周期短，繁殖率高，便于工厂化生产、自动化管理。
【答案】组织培育的过程可以概括如图所示：
【评价】此题以无籽西瓜幼苗的培育为背景，考查学生对植物组织培养技术的理解和运用，属知识应用型题。
■■评价型实验方案设计
此类题目具有明确的实验目的，并列举了若干套解决问题的方案，要求学生依据所掌握的生物学知识，分析评价已知方案的优缺点，并说明原因或进一步设计出可行的方案。
【例8】下图为某个学生根据体细胞杂交技术设计的生产破伤风杆菌抗体的方案。据图回答：
(1)该方案的目的是 。
(2)该方案能达到预期效果吗？如果不能，请设计出可行的方案。
【答案】（1）目的：生产破伤风杆菌抗体；（2）不能。可行的方案如下图所示。
【解析】破伤风杆菌抗体的生产过程，是制备单克隆抗体的一个实例。制备单克隆抗体的过程中应用动物细胞融合与动物细胞培养技术。动物细胞融合产生的杂交瘤细胞具有双方细胞的遗传物质，能够产生特异性抗体，在体内外培养条件下能大量繁殖。杂交瘤细胞产生特异性抗体的前提是B淋巴细胞受到抗原的刺激形成效应B淋巴细胞。而本题方案没有将抗原注射到小鼠体内，无法得到能产生破伤风杆茵抗体的效应B淋巴细胞。再者，诱导细胞融合筛选出杂交瘤细胞后，应培养杂交瘤细胞，从中挑选出能够产生所需抗体的细胞群，继续培养，以获得足够数量的细胞。然后在体外条件下进行大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，才能从细胞培养液或小鼠的腹水中，提取出大量的单克隆抗体。而该实验方案把融合产生的杂交瘤细胞直接进行体内或体外培养，没经过筛选并大量培养能产生破伤风杆菌抗体的细胞。因此该方案达不到预期的目的。
【评价】本题从应用知识的角度，考查学生对单克隆抗体制备知识的掌握情况，及用实验流程设计简明实验方案的能力。
■■探索型实验方案设计
一般探索型实验方案设计题，实验结果是一个未知数，几种不同的可能性导致不同的预期结果。此类题具有一定的开放性，重点考查学生的设计思路和对实验结果的分析预测能力，必须对预期的实验结果分几种情况讨论，解答此类实验题要求学生思维要有条理性和开放性。
【例9】某中学实验室有柑橘60个、塑料桶若干个、松树叶适量、保鲜袋数个、医用APC(保鲜剂)、温度计、台秤或天平、量筒、空调机，请设计一个实验方案，在室温25℃的条件下，研究松树叶是否具有保鲜作用？
【解析】本实验是探究松树叶是否具有保鲜作用，必须同正常保存和使用保鲜剂处理过的柑橘进行对照，比较保鲜期的长短，从而判断松树叶是否具有保鲜作用。
【答案】实验方案：(1)将柑橘分成重量相等的甲、乙、丙3等份，称好每份的重量。(2)分组处理：甲组不经任何处理，用一塑料桶把一份柑橘装好，室温保存；乙组在一塑料桶底铺上适量松树叶，放上一层柑橘再铺一层松树叶；如此重复直至把一份柑橘放完，上面再用松树叶覆盖好，室温保存。丙组用适量医用APC(保鲜剂)溶解于蒸馏水中配成一定浓度的溶液，把一份柑橘放入，浸泡适当的时间。取出后晾干水分，用保鲜袋包装好放入塑料桶中室温保存；(3)观察和记录。利用空调机将室温调节为25℃，定时观察各组的情况，做好详细地记录。结果分析：在3组处理中，若乙组保鲜期接近于甲组，说明松树叶无保鲜作用；若乙组保鲜期优于甲组而不如丙组，说明松树叶具有保鲜作用；若乙组的保鲜期优于丙组则说明松树叶具有良好的保鲜作用。
【评价】本题以松树叶是否具有保鲜作用这一现实问题为出发点，考查了学生设计对照实验、分析实验现象、预期实验结果的能力。
3.纠错和改进实验设计的解题策略和评价
此类试题主要考查学生对实验设计的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导学生探求解决问题的思路、方法，进一步培养学生的科学素质和实验思维能力。
■■方法的纠错和改进
此类试题给出了实验目的、步骤和结论，但因实验方法不当，使实验结论失去可信度，还需要指出纰漏加以完善。
【例10】某生物科技小组为了证明镁和钾都是植物生活所必需的元素，他们设计了如下实验：
(1)配制溶液：①配制完全营养液甲。②配制无镁、钾的营养液乙。
(2)培养植株：将长势相似、数量相同的两组玉米幼苗分别种植在两个盛有沙土的容器内，分别浇灌甲和乙营养液。
(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。
(4)结果结论：①一定时间后，发现浇甲营养液的玉米生长旺盛，浇乙营养液的玉米弱小瘦黄。②镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。
请分析该实验方案有无纰漏？若有请指出纰漏，再写出你的设计思路。
【解析】该题的实验原理是溶液培养法，实验的目的不同，营养液的成分不同。若要证明钾或镁是植物必需的矿质元素，实验组植株必须只在缺钾或缺镁的培养液中培养。将植株放在同时缺镁、钾的营养液中培养，这样不但违背了单一变量的原则，而且与溶液培养法的原理不相符。把实验组和对照组都种植在盛有沙土的容器中，因沙土中有可能含有铁和钾元素，导致实验方案缺乏严谨性和科学性。此实验方案还缺少植株缺镁、钾后加入缺少元素恢复生长的过程，实验方案不够完善。
【答案】该实验方案有三处错误：错误一：乙液配置有误；错误二：沙土栽培错误；错误三：缺少对症状植株恢复的步骤；
正确的实验方案为：
(1)配制溶液：①配制完全营养液甲。②配制无镁的营养液乙。③配制无钾的营养液丙。
(2)培养植株：将长势相似、数量相同的3组玉米幼苗分别种植在3个盛有洗净沙砾的容器内，分别浇灌甲、乙、丙营养液。
(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。
(4)结果：一定时间后，发现浇甲营养液的玉米生长旺盛，浇乙、丙营养液的玉米弱小瘦黄。在乙营养液中补充镁元素，在丙营养液中补充钾元素，一段时间后，这两组营养液中的玉米幼苗又恢复正常。
（5）结论：镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。
【评价】这是一道以溶液培养法的基础知识为载体，设计改进实验方案的实验题。主要考查学生对植物必需元素的理解和运用，以及对题给信息的分析和处理能力。
■■控制条件的纠错和改进
此类试题主要考查学生对实验条件如温度、pH、O2浓度、物质的质和量的把握。实验条件不同，所得的结论各异。这类题目对于检测学生的审题能力和实验分析能力具有较好的效果。
【例11】为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”，某同学制定下列方案：
a.取两个玻璃缸分别编号为1号、2号；
b.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lO条发育状况不同的蝌蚪；
c.向l号缸投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料；
d.每天分别向两缸中投放一些饲料；
e.每隔一段时间观察一次，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(1 mm×1 mm)，观察并且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足，请你修改并完善该设计方案。
(1)该设计方案的明显缺陷是 ，因此，a过程应该为(只需陈述修改内容，下同) ；c过程应该为 。
(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处，b过程的不妥之处应该改为
；d过程的不妥之处应该改为
【解析】本题考查了甲状腺激素和甲状腺抑制剂的生理作用。应设两组对照实验，一组为条件对照，在饲料中加入甲状腺抑制剂.一组为空白对照，只加入普通饲料。通过对照组和实验组实验结果比较，才能充分说明实验组中所施加的因素——甲状腺激素的生理作用，否则只用条件对照无法说明问题。实验设计应遵循单一变量的原则，对实验条件要严格控制，如蝌蚪的大小，投放饲料和药剂的量，否则实验不易成功。
【答案】（1）该实验设计方案的明显缺陷是缺少空白对照；在a过程再加1个玻璃缸编为3号（或：取三个玻璃缸分别编号为1号、2号、3号）；c过程应为：在3号缸内，投放和1号、2号缸数目大小相同的蝌蚪、普通的饲料，不加任何药剂，作为空白对照，来增强实验的可信度和说服力。（2）b过程中“发育状况不同的蝌蚪”应改为“同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪”；d过程中的“一些饲料”应改为“等量饲料”。
【评价】本题以“甲状腺激素促进幼小动物发育”的知识为背景，综合考查了实验设计的两个基本原则——“对照原则”和“控制单一变量原则”。还考查了学生应用生物学基本知识分析和解决有关问题的能力。
【例12】有人对促进植物开花是否与生长素萘乙酸(NAA)有关进行了实验研究，过程如下：
方法：取水仙球茎24个分成两组。
操作见下表：
组名 处理方法
对照组 水仙球茎不剥去鳞茎，不加NAA，让其自然生长
实验组 剥去鳞茎，仅取出花苞，共得18个，消毒后种于MS培养基中，其中加入NAA (O.1mg/L)，每瓶种一个
实验结果：实验组除个别瓶污染外，其余均在一周时破苞开花，而对照组则比实验组晚开花一个半月。请回答问题：
(1)本实验可得到的结论是什么？
(2)本实验是否有不妥之处？若有，请指出不妥之处。再设计出一套合理的实验方案。
【解析】实验组花苞用NAA处理，一般在一周时开花，而对照组花苞未用NAA处理，结果比实验组花苞开花晚一个半月。可见，生长素NAA的确能促进植物开花，而从实验设计的科学性角度出发。
【答案】（1）结论：生长素NAA能促进植物开花。（2）本实验存在诸多不妥之处：①本实验在分组时应将24个球茎随机均分成两组，而不是对照组6个，实验组18个。②从鳞茎内取出的花苞放在培养基上能提前开花，鳞茎内花苞开花晚可能是鳞茎内有抑制花苞发育的物质存在。因此对照组的水仙球茎也应剥去鳞茎或保留实验组的鳞茎。③实验组种于MS培养基中，而对照组自然生长，开花早晚也可能与培养基有关。因此实验组和对照组都应种于MS培养基或都让其自然生长。
根据以上分析可构建出如下实验方案：①取生长发育状况相同的水仙球茎24个，随机均分成两组。②将水仙球茎消毒后种于MS培养基中，每瓶种一个。③实验组中加适量的0.1 mg/L的NAA，对照组不加NAA，然后放在相同温暖的地方培养，定期观察两组水仙球茎的生长发育状况。
【评价】教材仅介绍了生长素能促进植物生长的知识，并未提及生长素NAA能促进植物开花。而本题是以新知识为背景，考查学生对实验设计过程中单一变量的理解和应用，及对实验结论推理和判断能力。
■■实验程序的纠错和改进
此类题目给出了实验操作的一系列步骤。要求学生分析评价解题程序的科学性和规范性。找准解题切入点，避开误区，设计最佳实验方案。
【例13】为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，某位学生设计如下：
(1)在1～3号试管中分别加入O.5％的新鲜可溶性淀粉液2.O mL。
(2)分别向l～3号试管中加O.5％唾液1.O mL。
(3)向1号试管注入1.0 mL蒸馏水，向2号试管注入质量分数为5％的NaOH溶液1.0 mL，向3号试管注入质量分数为5％的HCl溶液1.0 mL。
(4)振荡这3支试管，使试管内的液体混合均匀。然后，将3支试管下半部浸入60℃左右的热水浴中，保持5 min。
(5)在3支试管中加入2.O mL斐林试剂振荡后，将3支试管的下半部放入盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min。观察3支试管中溶液的变化情况，记录结果。
该学生的设计方案，有无不妥之处？若有请改正并指出原因。
【解析】唾液淀粉酶可使淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。关于pH对酶活性影响的实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液)，使酶的活性发生改变，然后再加入可溶性淀粉液。如果改变顺序，先加可溶性淀粉液和唾液淀粉酶溶液，后放入不同环境中，则会因酶还没有接触NaOH溶液和HCl溶液，活性很高，使3支试管中都有还原糖(麦芽糖)生成，最终会出现3支试管中溶液均变成砖红色，看不到pH对酶活性的影响。
【答案】该实验的实验步骤顺序有误，正确顺序应为：(2)→(3)→(1)→(4)→(5)。因为一旦将(1)提前，在酶还没有失去活性的情况下，会使淀粉分解产生还原糖，使3支试管中溶液均变成砖红色，导致实验失败。
【评价】验证pH对酶活性的影响，一定要先使酶的活性发生改变后，再加入淀粉，否则会影响实验效果。做这类题时，应依据教材实验方案和自己做实验的经验，进行分析判断，从中找出错误并加以改正。
■■实验方案的纠错和改进
题目中给出了若干实验设计的方案，要求学生评价给定的设计方案，并根据题目的要求，设计出自己的思路。解题时需通过阅读原材料，找出解题的关键，再根据题目中所涉及的生物学概念和原理，构建出自己的思维体系。
【例14】为了“鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液”，两位同学根据所给的材料和用具进行了实验设计，请分析这两个实验思路是否有不妥之处？再写出你的设计思路，并分析实验结果。
实验材料用具：一瓶10％蔗糖溶液，一瓶30％的蔗糖溶液，250mL烧杯一只，半透膜制成的透析袋一只，刻度玻璃管一支，细线一根，支架一个。
(1)实验方案一：将10％的蔗糖溶液倒入烧杯中，将30％的蔗糖溶液灌满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面的刻度，一段时间后，观察玻璃管的液面刻度，确定液面是升还是降。
(2)实验方案二：将一瓶蔗糖溶液倒入烧杯中，将另一瓶蔗糖溶液灌满透析袋，用一根细线将袋口扎紧后，放入有溶液的烧杯中，固定于支架上，用另一根细线系住刻度玻璃管的一端并垂直固定于支架上，另一端放入盛有溶液的烧杯中，记录玻璃管液面的刻度。一段时间后，观察玻璃管上的液面刻度，确定液面是升还是降。
【解析】解答这类实验设计题，可按以下步骤进行：明确实验目的→分析实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果并分析。本实验目的是鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，原理是渗透作用。
必须具备两个条件：一是具有一层半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。分析实验原理时要注意题目所给的条件(半透膜制成的透析袋，两种不同浓度的蔗糖溶液)，结合有关渗透知识(水分子总是从溶液浓度较低的一侧通过半透膜向溶液浓度较高的一侧渗透)，根据实验目的、实验原理和本题提供的实验器材，确定实验思路：必须将两瓶浓度不同的蔗糖溶液分别置于透析袋的两侧，通过观察渗透作用现象来判断溶液的浓度。
【答案】不妥之处：
实验方案一：把这两瓶待测浓度的蔗糖溶液当成已知浓度的蔗糖溶液来设计实验，混淆了已知与未知的条件，实属本末倒置。
实验方案二：已知条件给出了一根细线，而实验中却用了两根细线，不符合题目条件要求。刻度玻璃管放入盛有溶液的烧杯中，刻度玻璃管内外溶液无压力差，液面不会发生变化。
正确的实验设计方案为：
(1)将一瓶蔗糖溶液倒入烧杯中；
(2)将另一瓶蔗糖溶液灌满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用细线将袋口和玻管扎紧；
(3)将插入刻度玻管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面的刻度；
(4)一段时间后，观察玻璃管上的液面刻度，确定液面是升还是降。
结果分析：如果液面升高，则透析膜中的溶液是30％的蔗糖溶液，烧杯中的溶液是lo％的蔗糖溶液；反之，可推断透析袋中是10％的蔗糖溶液，烧杯中的是30％的蔗糖溶液。
【评价】解此类题关键是要分析题目给出了哪些已知条件和待定条件，并注意实验设计时除非条件允许，否则不能随意增加实验试剂和材料。
4.开放型实验设计的解题策略与评价
开放型实验设计是指具有明确的实验目的，但是答案具有不确定性或者条件不唯一或者解题方法多样的试题。这类试题常以基础知识为背景设计而成，要求学生自己选取相关的知识或方法来解答，主要考查学生的基础知识掌握程度、归纳推理能力和逆向思维能力。为加强对开放型试题的研究，现将这类试题分类剖析如下：
■■方法开放型
这种类型的试题要求学生根据题目所设条件和要求，寻找切合实际的多种解决问题的途径，变学生的单向思维为多向思维，从而考查学生的灵活性、流畅性和广阔性。
【例15】某些科研人员在农科站研究奶牛，发现牛厩中的苍蝇很多，影响了牛群的健康，人们用DDT溶液喷洒在牲口圈内和牛身上，DDT是一种杀虫剂，能杀死几乎所有苍蝇。但一周后，苍蝇的数目再次增加，工人再次喷洒DDT，得到类似于第一次喷洒的结果——多数苍蝇都死了，然后苍蝇的群体再次扩大，工人又一次喷洒DDT，经过4～5次重复喷洒后，DDT能杀死的苍蝇越来越少直至最后全无杀虫效果。
据此回答下列问题：
(1)有人认为可能是所使用的DDT本身失效了，请你提出一个方案检验这个假设。
(2)有人认为是DDT对苍蝇的抗药性差异进行了选择，是适者生存，不适者被淘汰，请你设计一个方案检验这个假设。
【解析】本题考查了达尔文的自然选择学说，在自然选择学说中：生存斗争是动力，遗传和变异是内因，选择是定向的，变异是不定向的，定向选择的最终结果是适者生存，不适者被淘汰。根据变异的不定向性，我们可知苍蝇的个体存在着抗药性的差异，有的抗药性强，有的抗药性弱，经过DDT处理进行选择，就把抗药性强的个体选育出来，这样一代一代地选择下去，苍蝇中就保留了具有强抗药性的个体。为了说明苍蝇对DDT的抗药性的差异是自然选择的结果，必须设计人工选择实验作为对照。在人工选择的实验中每一个家系设为两组，一组用DDT处理，观察苍蝇的抗药性，决定保留还是淘汰；另一组不做处理，用来证明抗药性的产生是生物在突变的基础上进行选择的结果，而不是因为使用了DDT的缘故。
由于DDT对苍蝇的长期选择，使苍蝇的抗药性越来越强，导致DDT无杀虫效果。为了说明DDT对苍蝇无效，不是DDT本身失效所致，我们可以通过对照实验加以证明，也可通过化学方法解决。
【答案】(1)方法1：用DDT在非实验区实验，看能不能杀死苍蝇。如果能杀死，证明DDT没有失效；如果不能杀死，证明DDT失效。
方法2：用化学方法分析DDT的化学成分，看是否发生改变。若发生变化，说明DDT失效；若未发生改变，说明未失效。
(2)方案设计如下：
将苍蝇分成两组。
甲组：混合饲养，自由交配，每代都用DDT处理，并且逐渐加大剂量，培养lO代。
乙组：分成若干瓶，每瓶中放一对，并繁殖为一个家系。将每个家系平均分成两瓶，A瓶放DDT，B瓶不放DDT。若A瓶中苍蝇死亡率高，这个家系淘汰不要；若A瓶中苍蝇死亡率低，则将B瓶留下来，再一对一对分开，让其繁殖成若干家系，再按前法分成两瓶，并分别处理饲养，继续选留死亡率低又没有经过DDT处理的类型。每经过一次测试和选择，都增加DDT的剂量。如此经过l0次选择，比较甲、乙两组苍蝇的抗药性是否相同。若相同，可说明苍蝇是在突变的基础上经过自然选择产生了抗药性；若不相同，则说明不是DDT选择的结果。
【评价】本题借助达尔文的自然选择学说的知识，不仅考查了学生的设计实验方案，检验实验假设的能力。还以现实生活为背景，考查了学生分析实验原理，总结实验结论，设计对照实验的能力。
■■结论开放型
答案开放型试题从不同角度不同层面分析有不同的答案。既能考查学生对基础知识的掌握程度和灵活运用能力，又能考查学生知识的迁移和重组能力。
【例16】已知H2O2酶广泛存在于动物、植物组织中，它能催化H2O2的分解反应。锈铁钉上的Fe3＋也能催化H2O2的分解。现有新鲜的肝脏研磨液、锈铁钉、3％的H2O2溶液以及量筒、滴管、试管夹、三角架、试管若干、酒精灯、烧杯、剪刀。请用这些实验材料和用具设计实验来证明：肝脏研磨液中是否含有H2O2酶；若有，请用所给条件继续设计实验证明该酶的一种特性。
实验步骤：
第一步：取3支干净的试管，编号为A、B、C，各加入3mL 3％的H2O2溶液。
第二步：
实验现象：
实验结论：
【解析】本实验的原理是无机催化剂Fe3＋和H2O2酶都可以催化H2O2分解成水和氧。因此可以通过对照实验来证明肝脏研磨液中是否有H2O2酶。根据酶具有高效性、专一性和需要适宜的条件等特点。根据题目所提供的条件只能证明酶的高效性和酶的活性受温度的影响。①若证明酶的高效性。可在以上设计的基础上，比较A、B试管产生气泡的速度或冒气时间长短(短的是因为酶很快将H2O2分解完了)，即可证明酶的催化效率高于无机催化剂，具有催化的高效性。②若证明酶的活性受温度的影响，应在原实验步骤的基础上，另设一个对照组D组，在D组试管中加入煮沸的肝脏研磨液，比较A、D试管的反应速率，足以证明酶在高温下失去活性，即酶的活性受温度的影响。
【答案】第二步：在A试管中加入少许新鲜的肝脏研磨液，在B试管中加入锈铁钉，C试管中不加任何物质(作为空白对照)。
实验现象：A试管中产生大量气泡，B试管中产生少量气泡，C试管中无反应。
实验结论：比较A、B、C 3支试管的反应情况，可说明肝脏研磨液中含有能催化H2O2分解的物质，即含有H2O2酶。
【评价】此题要求学生在证明肝脏研磨液中含H2O2酶的基础上，进一步设计实验探索酶的一种特性。根据题目提供的条件，结合所学知识可知答案有两个，只需学生设计出其中的一个即可。这种类型的开放题能够激发学生的思维，为教与学提供更大空间，也可以培养学生学习的主动性和创造性。
5.关于实验装置实验题的解题策略与评价
此类试题多属理科综合实验题，不仅考查学生对生物学科主干知识的掌握，还考查学生对学科间知识的综合运用。能充分地体现新课程标准中“用图表介绍研究方法和结果，阐明观点”这一能力要求。常见的有实验装置的改进、实验装置的连接和实验装置的设计等几种基本题型。
■■实验装置的改进
题目中给出了为证明实验结论所设计的实验装置，要求学生根据实验的原理和目的，指出实验装置设计的不当之处，并加以改进。
【例17】下图是一位学生设计的实验，用来证明CO2是光合作用的主要原料。
(1) 请指出该装置的主要错误。
① ；
② ；
③ ；
④ 。
(2)如需对照实验，请描述对照实验的设计。
【解析】该同学设计的装置是为了证明“CO2是光合作用的主要原料”。由于光合作用的产物中有淀粉，因此可通过碘遇淀粉变蓝这一特性来检验实验结果。为了消除叶片中原有淀粉对实验结果的影响，应首先让实验装置中的植物进行48 h的饥饿处理，消耗原有的淀粉，然后把植物平均分成两组，实验组装置中放入盛有Ca(OH)2溶液的小烧杯，除去装置中 CO2，对照组中无Ca(OH) 2溶液，有CO2，其他实验条件两组完全相同。由于光质和光照强度都影响ATP和[H]的数量，从而影响淀粉的形成。而光合作用只利用红橙光和蓝紫光，几乎不利用绿光，故原装置中绿色玻璃瓶应换成无色玻璃瓶。为增加淀粉的生成量，使实验现象更明显，应从多个方向照光。
【答案】（1）原装置错误有：①应用黑暗处理48 h的植物；②不用绿玻璃，应用无色玻璃瓶；③光照方向应从各个方向照射；④应设计对照实验。
（2）对照实验设计：对照实验的实验条件与改正后的实验装置基本相同，只是没有Ca(OH) 2溶液[加与 Ca(OH) 2等量的H2O]，这样实验组(无CO2)和对照组(有CO2)除有无CO2这一实验条件不同外，其他实验条件完全一样，将实验组和对照组的叶片取出，经酒精煮沸脱色后，滴加等量碘液，实验组不变蓝，对照组变蓝，从而证明CO2是光合作用的主要原料。
【评价】本题考查影响光合作用的条件，在能力方面，主要考查学生运用所学的基本知识分析、理解图示信息和解答有关问题的能力。
■■实验装置的连接
此类试题为生化结合题，题目只给出了几组实验装置，要求学生通过分析各装置的作用，把各组实验装置连接起来，从而达到解决问题的目的。该类题常出现在研究光合作用和呼吸作用的实验中。
【例18】利用下列装置（图），设计一个测定呼吸作用的装置图。要求：所给装置均要用到，必要时只能重复使用所给三个装置中的其中一个。
(1) B装置图中药品所起作用是 。
(2) C装置图中药品所起作用是 。
(3)A装置用不透光玻璃罩罩住植物是因为 。
(4)用字母表示测定呼吸作用的最佳程序为 。
【解析】本题综合考查了植物光合作用和呼吸作用两种生理活动，在有光的条件下光合作用和呼吸作用同时进行，光合作用吸收CO2影响呼吸作用所产生的CO2测定。在无光的情况下，植物只进行呼吸作用，呼吸作用分解有机物产生CO2，CO2使石灰水变浑浊，可验证呼吸作用是否产生CO2。呼吸作用需要O2。但空气中除O2外还有CO2等气体，为排除空气中CO2对实验结果的影响，在通入O2之前应设置两组实验装置，一组用来吸收空气中的CO2，另一组用来检验空气中的CO2是否被吸收干净。
【答案】（1）B装置中的NaOH能吸收 CO2(2Na0H＋CO2＝Na2CO3＋H2O)；（2）C装置中有石灰水，可用来验证空气中CO2是否被除净和检验呼吸作用有无CO2的产生[Ca(OH) 2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O]。（3）使植物在无光的情况下，只进行呼吸作用；（4）3组装置的连接顺序为：B→C→A→C。
【评价】本题考查呼吸作用及NaOH能吸收CO2，石灰水遇CO2变浑浊等知识，是生物和化学的综合题，充分体现了“3＋X”考试模式中“综合运用多学科知识解决问题”的能力要求。
■■实验装置的设计
此类题目中一般给出了实验材料、用具，要求学生充分利用已有材料，运用所学知识，根据实验目的。构思出实验装置图。主要考查学生的实验设计能力和生物绘图技能。
【例19】有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个、l％的淀粉溶液、稀的碘溶液和细棉线。
(1)请用上述试剂和用品设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜，请用示意图表示(加图注)。
(2)实验结果预测及分析：
【解析】鉴定膜的通透性属综合应用层次。实验原理：淀粉遇碘会变蓝，将淀粉和碘置于膜的两侧，任何一方透过膜都会出现溶液变蓝现象。在画实验装置示意图时，人工膜袋口要用棉线扎紧，固定于支架上，袋口要高于烧杯内液面。在进行实验结果预测时要估计到多种可能的情况。
【答案】
(1)实验装置如图所示。
(2)实验结果预测及分析：
①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；④袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。
【评价】本题属综合应用层次，研究膜的通透性和淀粉遇碘后形成紫蓝色的复合物特性，主要考查学生对基本知识的掌握情况，以及构建实验装置、预测实验结果的能力。
【例20】用几株长出2 cm根的玉米、培养皿、沙土和吸水性草纸，设计一个根向地生长的装置。
【解析】根向地生长是根的一种向性，是由于地心引力作用造成的，属生物的一种应激性，关键是怎样设计，若垂直将根向下，说明不了什么问题。如果将根改变一下方向(例如水平放置)，则能说明根具有向地性，该实验装置可设计如下：
【答案】(1)将几株幼苗包上吸水性的草纸，洒上水，以防干燥，水平放在桌子边缘(如图A所示)，根伸出桌边外，定期洒水保持湿润。(2)将几株幼苗根朝上放于培养皿内潮湿的沙土中(如图B所示)，定时洒水，保持湿润。
【评价】根向地生长，其主要原因是根对地心引力的一种应激性。我们设计实验方案，不妨改变一下常规思路，改变根放置的位置，看根能否真的向地生长，主要考查学生的逆向思维能力。
【例21】给你一个小纸盒，3株生长在培养皿中的2 cm高的玉米苗，透明纸套，黑色环套，黑色不透明小纸套各一个，一盏100W的台灯，请你设计一个实验装置验证玉米幼苗胚芽鞘对光敏感的部位是胚芽鞘的尖端，并绘出实验装置图和预测的实验结果图。
【解析】设计该实验，关键要弄清实验证明什么问题，悟出3个纸套的作用。A苗和C苗虽然都装上套子，但由于A不透光，C透光，这里就是对照作用(透光与不透光对照)。说明单侧光在这里起主要作用，因为单侧光能使生长素分布在背光一侧多，导致背光侧生长快而弯向光源。A和B虽都套上黑纸套，但套的部位不同，这也是对照，它证明胚芽鞘弯曲与否关键在于尖端是否见光，说明胚芽鞘对光敏感的部位是尖端。设计实验装置时应注意在小纸盒的一个侧面开一条缝(不是孔)，保证A、B、C与光源的距离相等且互不遮挡，如果绘制平面图必须用文字说明。
【答案】如图所示：
设计实验装置时应注意在小纸盒的一个侧面开一条缝(不是孔)，保证A、B、C与光源的距离相等且互不遮挡，
【评价】设计实验比验证实验要难得多，特别要注意，设计中要有必不可少的对照，使实验结论准确可靠。本题就是通过A与B、A与C的对照，说明胚芽鞘的尖端是对单侧光感应的敏感部位。
6.可能出现的实验设计题解题策略与评价
教学大纲和考试大纲都明确规定，中学生应具有“图文转换能力，绘图能力，阅读材料获取新知识的能力，分析和处理实验数据的能力”等。这些能力有可能成为将来实验设计题的发展方向，以新的实验情境出现在考生面前。下面略举几例，加以探讨。
■■设计实验记录表格
根据实验目的，用表格形式记录实验现象和数据，表达实验结果，是生物新课程标准明确要求中学生应有的一种能力。设计表格时要注意列和行中每项所表示的含义和单位。对于较复杂的表格、表头的设计较关键。在平时学习时要留心储备这类知识。
【例22】某生物学兴趣小组在做“性状分离比的模拟实验”之前，做了大量的准备工作，并提出了一系列实验中可能遇到的问题，如果你是其中一员，你如何来解决这些问题：
实验材料：小塑料桶2个，2种色彩(黄和白)的小球各50个。提示：显性基因用D表示，隐性基因用d表示。
(1)选购小球时应注意 ，原因是 。
(2)每次摸出的小球在统计后要重新放回桶内的原因是 。
(3)使实验结果更接近理论值的方法是 。
(4)设计一张表格用于在实验中记录数据。
【解析】做“性状分离比的模拟实验”的目的是初步认识和理解基因的分离和随机结合与生物性状之间的数量关系，为深刻认识基因分离规律的实质打下牢固基础。设计统计结果的表格中要真正反映出配子组合的种类、实验重复次数、平均值等。
【答案】（1）小球的大小要一致，质地要统一，抓摸时手感要相同；原因：只有这样，用双手摸球时才具有随机性，更能表示配予结合时的随机性，尽量避免人为误差。（2）若不这样做，桶内代表两种基因型的小球就不是1：1，这样就不能正确表示形成配子时等位基因分离，形成两种数目相等的含显性基因和隐性基因的配子。（3）在实验结束前，将全班每一小组的计算结果综合统计，实验数据会更接近理论值。（4）性状分离比模拟实验的统计表格可设计如下：
基因型 次数 百分比
DD
Dd
dd
【评价】本题以教材中“性状分离比的模拟实验”的相关知识为着眼点，以设计表格处理实验数据为依托，着重考查学生“利用数学方法处理、解释数据”的能力，属较高的能力要求。
■■材料分析型实验设计题
此类题目提供一段文字材料，要求学生在阅读理解的基础上运用所学生物科学的原理和方法，从全新的问题情境中找到思维活动的目标(实验目的或假设等)，在此基础上进行广泛的思维发散，解决新情境中的新问题。
【例23】某同学的研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素”。他在培养细菌的过程中，发现了某种细菌(记作R)的周围其他细菌的生长繁殖受到抑本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
07届高三生物实验设计专题讲稿（参考答案）
【例1】【解析】本实验环境在37℃下，唾液淀粉酶可以催化淀粉水解为麦芽糖。目的是探究65℃温度是否影响唾液淀粉酶的生物活性。由步骤(2)可知，本实验的可变因素为温度。依据实验设计的对照性原则，本实验应设空白对照和条件对照，消除无关因素对实验结果的影响，根据实验方案全面预测实验结果。
【答案】实验方案：(1)取甲、乙两支试管分别作标记，甲试管注入保存在37℃温水中的淀粉糊3 mL，乙试管注入保存在65℃温水中的淀粉糊3 mL，再向两支试管中各注入等量的2 mL唾液。取丙试管注入保存在37℃温水中的淀粉糊3 mL注入蒸馏水2 mL并振荡。(3)保持各自温度5 min后冷却，分别向3支试管中滴入等量的碘酒.观察并比较3支试管中液体的颜色。
实验结果及结论：本实验可能的结果及结论有3种：(1)若甲、乙两支试管液体的颜色相同(均为无色)，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后不影响其生物活性。(2)若经过65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，与丙试管液体颜色相同.则证明唾液淀粉酶被加热到65℃后失去了生物活性。(3)若经65℃温度处理的乙试管中液体呈现蓝色，但是比丙试管液体颜色浅，则证明唾液淀粉酶在被加热到65℃后生物活性降低了。
【评价】本题主要是以温度对酶活性的影响为知识背景，考查学生探究性实验的设计能力，以及对实验结果的分析和归纳能力。
【例2】【解析】要使刚死亡的生物“复生”，就要利用细胞的全能性，把死亡生物的细胞培育成个体。高度分化的动物细胞，从整个细胞来说，全能性受到限制，但是细胞核仍然保持全能性。可以把死亡野羊的细胞核取出来，移植到母山羊排出的去核卵细胞中，把组合的细胞放在培养液中，在适宜的条件下培养成初期胚胎，将初期胚胎移植到母山羊的子宫内，进一步发育并分娩出野羊。
【答案】实验步骤：
(1)低温保存野羊的遗体。
(2)准备好一定数量的母山羊。
(3)取出野羊体细胞的细胞核移植到母山羊排出的去核卵细胞中。
(4)把重组细胞放在培养液中，在适宜的条件下，培养成初期胚胎。
(5)将初期胚胎移植到母山羊的子宫内，进一步发育并分娩出野羊。
【评价】本题虽以拯救野生生物为背景，但是解题所用到的生物学知识(动物细胞核的全能性、核移植、胚胎移植)是课本上的基础内容，解答这类新情境问题时，应当仔细揣摩命题者的意图，做到处变不惊，联想所学过的生物学知识，问题便能迎刃而解，本题主要考查学生分析问题和解决问题的综合能力。
【例3】【解析】依据原理是活细胞的细胞膜具选择透过性。实验目的是探索胚和胚乳细胞膜的活性。因此应首先确定研究的变量(细胞膜的活性)，再设置对照实验。通过对照组和实验组比较，得出结论。
【答案】实验步骤：①取材：选择10粒新鲜、饱满、粒大的玉米种子，浸入水中使其吸胀。将每粒种子沿中线切开，平均分成两组。将第一组切开的种子放入烧杯里，置于酒精灯(隔石棉网)上加水煮沸lO min以上，使其死亡。②浸染：将两组种子分别放入两只培养皿里，贴好标签。分别向两只培养皿中注入等量稀释的红墨水3～5 mL。③清洗观察：用清水分别冲洗两只培养皿里的种子，直至洗净浮色为止。观察两只培养皿里的玉米种子剖面的着色情况。
实验结果：①“对照组”煮熟的种子剖面上，胚和胚乳都染成红色；“实验组”只有胚乳变红。②种子的胚是活细胞，胚乳是死细胞，胚和胚乳细胞膜的活性不同。
【评价】本题以细胞膜的选择透过性知识为载体，考查学生运用所学的生物学知识，分析解决生产实践和社会生活中新问题的能力。明确实验目的，确定实验原理。遵循单一变量的实验原则，选择实验材料，设计实验步骤，预测实验结果，是解答此类题目的关键。
【例4】【解析】鸡蛋蛋清主要成分是蛋白质，唾液中除水外主要成分是酶。蛋白质在碱性溶液中与CuSO4反应能产生紫色物质(蛋白质的双缩脲反应)，如能证明唾液淀粉酶能发生双缩脲反应，即可证明唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。
【答案】实验步骤：①制备蛋清：取生鸡蛋一个，打破蛋壳，取少许蛋清注入小烧杯中，加入30mL清水，用玻璃棒调匀。②取唾液：用清水将口漱净，口含一块脱脂棉，片刻后取出将其中唾液挤到小烧杯中。③对比实验：取2支试管，编上号。在1号试管中注入2mL蛋清液，在2号试管中注入2mL唾液，然后向2支试管中各加入2mL0.1g/mL的NaOH溶液，振荡。再向2支试管中各加入2～3滴O.01g/mL的CuSO4溶液，振荡。④结果观察：振荡后，静置一会儿，观察到1号和2号试管中都出现紫色。
该实验证明唾液中存在着与蛋清相同的成分，即蛋白质。而唾液中除水外主要成分是唾液淀粉酶，即唾液淀粉酶的本质是蛋白质。
【评价】本题是一个知识延伸迁移的验证性实验，掌握蛋白质的鉴定实验是设计此题的基础，设立对照实验是解决问题的关键。只有全面掌握与教材实验有关的知识，才能避免知识的遗漏，正确解答与教材相关的各种问题。
【例5】【解析】对基因分离规律的验证，主要有3种方法：测交法、自交法和F1花粉鉴定法。
【答案】方案一：
实验方法：采用测交法加以验证。
实验步骤：(1)首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。(2)让Fl代杂交粳稻与糯稻测交，观察后代性状分离现象。
实验预期：测交后代出现两种不同表现型且比例为1：1。
实验现象解释：依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因(m)的配子，后代既然出现两种表现型，即粳稻和糯稻，则F1必然产生两种类型的配子，即M和m。
实验结论：F1中含有M和m基因，且M和m这对等位基因在F1产生配子的过程中必然随同源染色体的分开而分离，最终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：
实验方法：运用F1花粉鉴定法。
实验步骤：(1)首先让纯种粳稻和糯稻杂交。获得F1杂合粳稻。(2)F1开花时取其一个成熟花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察。
实验预期：花粉一半呈蓝黑色，一半呈红褐色。
实验现象解释：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(红褐色)。
实验结论：由此说明，F1在减数分裂产生配子的过程中所含的等位基因M和m随同源染色体的分开而分离，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。
方案三：
实验方法：采用自交法加以验证。
实验步骤：(1)首先让纯合的粳稻与糯稻杂交，获得F1杂合粳稻。(2)让Fl杂合粳稻自交，观察后代性状分离现象。
实验预期：自交后代出现两种不同表现类型且比例为粳稻：糯稻＝3：1。
实验解释：依据自交使用的粳稻为杂合体，同时含有M和m基因，因此表现为粳稻。在F1进行减数分裂形成配子时，产生了含有基因M和m的两种雌配子和两种雄配子，无论是雌配子还是雄配子基因M：m都接近1：l，雌雄配子的结合机会是相等的。因此，上述两种雌雄配子的结合所产生的F2便出现了两种表现型，粳稻：糯稻＝3：1。
实验结论：F1在进行减数分裂形成配子时，所含等位基因M和m随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代，从而验证了基因的分离规律。
【评价】本题以粳稻和糯稻的杂交遗传为背景，以基因分离规律、自交、测交、淀粉鉴定等基础知识为载体，主要考查学生课本知识运用能力。
【例6】【解析】常见的育种方法有：杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种和基因工程育种等。杂交育种所需要的时间长；诱变育种虽能加速育种的进程但目的性较差，有利变异少，需要大量处理供试材料，才能达到预期的结果；多倍体育种能使染色体数目成倍地增加，这一个特点不符合本题培育的目标；通过基因工程和细胞工程培育新品种，是将决定其他生物优良性状的遗传物质定向引入农作物中，使外源基因在农作物体内表达，也无法获得基因型为AABB的纯合体水稻。由于单倍体育种具有速度快、纯度高的特点，因此，单倍体育种是解决此题的最佳方案。
【答案】具体设计过程如下图所示。
【评价】此题考查的杂交育种、诱变育种、多倍体育种、单倍体育种、花药离体培养、秋水仙素的作用等，属于知识应用题。解题的关键是掌握这4种育种方法的优缺点，再根据题目要求寻找最佳方案。主要考查学生的审题能力和分析比较能力。
【例7】【解析】要想在短期内大批量地培育无籽西瓜秧苗，必须采用植物组织培养技术。植物组织培育是无性繁殖的一种类型，其理论基础是植物细胞具有全能性。优点为：①能使后代保持亲本的一切性状(无籽性状等)；②无菌操作，一般不必考虑培育过程中因变异而引起后代性状的改变；③从植物上取材少，培育周期短，繁殖率高，便于工厂化生产、自动化管理。
【答案】组织培育的过程可以概括如图所示：
【评价】此题以无籽西瓜幼苗的培育为背景，考查学生对植物组织培养技术的理解和运用，属知识应用型题。
【例8】【答案】（1）目的：生产破伤风杆菌抗体；（2）不能。可行的方案如下图所示。
【解析】破伤风杆菌抗体的生产过程，是制备单克隆抗体的一个实例。制备单克隆抗体的过程中应用动物细胞融合与动物细胞培养技术。动物细胞融合产生的杂交瘤细胞具有双方细胞的遗传物质，能够产生特异性抗体，在体内外培养条件下能大量繁殖。杂交瘤细胞产生特异性抗体的前提是B淋巴细胞受到抗原的刺激形成效应B淋巴细胞。而本题方案没有将抗原注射到小鼠体内，无法得到能产生破伤风杆茵抗体的效应B淋巴细胞。再者，诱导细胞融合筛选出杂交瘤细胞后，应培养杂交瘤细胞，从中挑选出能够产生所需抗体的细胞群，继续培养，以获得足够数量的细胞。然后在体外条件下进行大规模培养或注射到小鼠腹腔内增殖，才能从细胞培养液或小鼠的腹水中，提取出大量的单克隆抗体。而该实验方案把融合产生的杂交瘤细胞直接进行体内或体外培养，没经过筛选并大量培养能产生破伤风杆菌抗体的细胞。因此该方案达不到预期的目的。
【评价】本题从应用知识的角度，考查学生对单克隆抗体制备知识的掌握情况，及用实验流程设计简明实验方案的能力。
【例9】【解析】本实验是探究松树叶是否具有保鲜作用，必须同正常保存和使用保鲜剂处理过的柑橘进行对照，比较保鲜期的长短，从而判断松树叶是否具有保鲜作用。
【答案】实验方案：(1)将柑橘分成重量相等的甲、乙、丙3等份，称好每份的重量。(2)分组处理：甲组不经任何处理，用一塑料桶把一份柑橘装好，室温保存；乙组在一塑料桶底铺上适量松树叶，放上一层柑橘再铺一层松树叶；如此重复直至把一份柑橘放完，上面再用松树叶覆盖好，室温保存。丙组用适量医用APC(保鲜剂)溶解于蒸馏水中配成一定浓度的溶液，把一份柑橘放入，浸泡适当的时间。取出后晾干水分，用保鲜袋包装好放入塑料桶中室温保存；(3)观察和记录。利用空调机将室温调节为25℃，定时观察各组的情况，做好详细地记录。结果分析：在3组处理中，若乙组保鲜期接近于甲组，说明松树叶无保鲜作用；若乙组保鲜期优于甲组而不如丙组，说明松树叶具有保鲜作用；若乙组的保鲜期优于丙组则说明松树叶具有良好的保鲜作用。
【评价】本题以松树叶是否具有保鲜作用这一现实问题为出发点，考查了学生设计对照实验、分析实验现象、预期实验结果的能力。
【例10】【解析】该题的实验原理是溶液培养法，实验的目的不同，营养液的成分不同。若要证明钾或镁是植物必需的矿质元素，实验组植株必须只在缺钾或缺镁的培养液中培养。将植株放在同时缺镁、钾的营养液中培养，这样不但违背了单一变量的原则，而且与溶液培养法的原理不相符。把实验组和对照组都种植在盛有沙土的容器中，因沙土中有可能含有铁和钾元素，导致实验方案缺乏严谨性和科学性。此实验方案还缺少植株缺镁、钾后加入缺少元素恢复生长的过程，实验方案不够完善。
【答案】该实验方案有三处错误：错误一：乙液配置有误；错误二：沙土栽培错误；错误三：缺少对症状植株恢复的步骤；
正确的实验方案为：
(1)配制溶液：①配制完全营养液甲。②配制无镁的营养液乙。③配制无钾的营养液丙。
(2)培养植株：将长势相似、数量相同的3组玉米幼苗分别种植在3个盛有洗净沙砾的容器内，分别浇灌甲、乙、丙营养液。
(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。
(4)结果：一定时间后，发现浇甲营养液的玉米生长旺盛，浇乙、丙营养液的玉米弱小瘦黄。在乙营养液中补充镁元素，在丙营养液中补充钾元素，一段时间后，这两组营养液中的玉米幼苗又恢复正常。
（5）结论：镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。
【评价】这是一道以溶液培养法的基础知识为载体，设计改进实验方案的实验题。主要考查学生对植物必需元素的理解和运用，以及对题给信息的分析和处理能力。
【例11】【解析】本题考查了甲状腺激素和甲状腺抑制剂的生理作用。应设两组对照实验，一组为条件对照，在饲料中加入甲状腺抑制剂.一组为空白对照，只加入普通饲料。通过对照组和实验组实验结果比较，才能充分说明实验组中所施加的因素——甲状腺激素的生理作用，否则只用条件对照无法说明问题。实验设计应遵循单一变量的原则，对实验条件要严格控制，如蝌蚪的大小，投放饲料和药剂的量，否则实验不易成功。
【答案】（1）该实验设计方案的明显缺陷是缺少空白对照；在a过程再加1个玻璃缸编为3号（或：取三个玻璃缸分别编号为1号、2号、3号）；c过程应为：在3号缸内，投放和1号、2号缸数目大小相同的蝌蚪、普通的饲料，不加任何药剂，作为空白对照，来增强实验的可信度和说服力。（2）b过程中“发育状况不同的蝌蚪”应改为“同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪”；d过程中的“一些饲料”应改为“等量饲料”。
【评价】本题以“甲状腺激素促进幼小动物发育”的知识为背景，综合考查了实验设计的两个基本原则——“对照原则”和“控制单一变量原则”。还考查了学生应用生物学基本知识分析和解决有关问题的能力。
【例12】【解析】实验组花苞用NAA处理，一般在一周时开花，而对照组花苞未用NAA处理，结果比实验组花苞开花晚一个半月。可见，生长素NAA的确能促进植物开花，而从实验设计的科学性角度出发。
【答案】（1）结论：生长素NAA能促进植物开花。（2）本实验存在诸多不妥之处：①本实验在分组时应将24个球茎随机均分成两组，而不是对照组6个，实验组18个。②从鳞茎内取出的花苞放在培养基上能提前开花，鳞茎内花苞开花晚可能是鳞茎内有抑制花苞发育的物质存在。因此对照组的水仙球茎也应剥去鳞茎或保留实验组的鳞茎。③实验组种于MS培养基中，而对照组自然生长，开花早晚也可能与培养基有关。因此实验组和对照组都应种于MS培养基或都让其自然生长。
根据以上分析可构建出如下实验方案：①取生长发育状况相同的水仙球茎24个，随机均分成两组。②将水仙球茎消毒后种于MS培养基中，每瓶种一个。③实验组中加适量的0.1 mg/L的NAA，对照组不加NAA，然后放在相同温暖的地方培养，定期观察两组水仙球茎的生长发育状况。
【评价】教材仅介绍了生长素能促进植物生长的知识，并未提及生长素NAA能促进植物开花。而本题是以新知识为背景，考查学生对实验设计过程中单一变量的理解和应用，及对实验结论推理和判断能力。
【例13】【解析】唾液淀粉酶可使淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。关于pH对酶活性影响的实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液)，使酶的活性发生改变，然后再加入可溶性淀粉液。如果改变顺序，先加可溶性淀粉液和唾液淀粉酶溶液，后放入不同环境中，则会因酶还没有接触NaOH溶液和HCl溶液，活性很高，使3支试管中都有还原糖(麦芽糖)生成，最终会出现3支试管中溶液均变成砖红色，看不到pH对酶活性的影响。
【答案】该实验的实验步骤顺序有误，正确顺序应为：(2)→(3)→(1)→(4)→(5)。因为一旦将(1)提前，在酶还没有失去活性的情况下，会使淀粉分解产生还原糖，使3支试管中溶液均变成砖红色，导致实验失败。
【评价】验证pH对酶活性的影响，一定要先使酶的活性发生改变后，再加入淀粉，否则会影响实验效果。做这类题时，应依据教材实验方案和自己做实验的经验，进行分析判断，从中找出错误并加以改正。
【例14】【解析】解答这类实验设计题，可按以下步骤进行：明确实验目的→分析实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验结果并分析。本实验目的是鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，原理是渗透作用。
必须具备两个条件：一是具有一层半透膜；二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。分析实验原理时要注意题目所给的条件(半透膜制成的透析袋，两种不同浓度的蔗糖溶液)，结合有关渗透知识(水分子总是从溶液浓度较低的一侧通过半透膜向溶液浓度较高的一侧渗透)，根据实验目的、实验原理和本题提供的实验器材，确定实验思路：必须将两瓶浓度不同的蔗糖溶液分别置于透析袋的两侧，通过观察渗透作用现象来判断溶液的浓度。
【答案】不妥之处：
实验方案一：把这两瓶待测浓度的蔗糖溶液当成已知浓度的蔗糖溶液来设计实验，混淆了已知与未知的条件，实属本末倒置。
实验方案二：已知条件给出了一根细线，而实验中却用了两根细线，不符合题目条件要求。刻度玻璃管放入盛有溶液的烧杯中，刻度玻璃管内外溶液无压力差，液面不会发生变化。
正确的实验设计方案为：
(1)将一瓶蔗糖溶液倒入烧杯中；
(2)将另一瓶蔗糖溶液灌满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用细线将袋口和玻管扎紧；
(3)将插入刻度玻管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面的刻度；
(4)一段时间后，观察玻璃管上的液面刻度，确定液面是升还是降。
结果分析：如果液面升高，则透析膜中的溶液是30％的蔗糖溶液，烧杯中的溶液是lo％的蔗糖溶液；反之，可推断透析袋中是10％的蔗糖溶液，烧杯中的是30％的蔗糖溶液。
【评价】解此类题关键是要分析题目给出了哪些已知条件和待定条件，并注意实验设计时除非条件允许，否则不能随意增加实验试剂和材料。
【例15】【解析】本题考查了达尔文的自然选择学说，在自然选择学说中：生存斗争是动力，遗传和变异是内因，选择是定向的，变异是不定向的，定向选择的最终结果是适者生存，不适者被淘汰。根据变异的不定向性，我们可知苍蝇的个体存在着抗药性的差异，有的抗药性强，有的抗药性弱，经过DDT处理进行选择，就把抗药性强的个体选育出来，这样一代一代地选择下去，苍蝇中就保留了具有强抗药性的个体。为了说明苍蝇对DDT的抗药性的差异是自然选择的结果，必须设计人工选择实验作为对照。在人工选择的实验中每一个家系设为两组，一组用DDT处理，观察苍蝇的抗药性，决定保留还是淘汰；另一组不做处理，用来证明抗药性的产生是生物在突变的基础上进行选择的结果，而不是因为使用了DDT的缘故。
由于DDT对苍蝇的长期选择，使苍蝇的抗药性越来越强，导致DDT无杀虫效果。为了说明DDT对苍蝇无效，不是DDT本身失效所致，我们可以通过对照实验加以证明，也可通过化学方法解决。
【答案】(1)方法1：用DDT在非实验区实验，看能不能杀死苍蝇。如果能杀死，证明DDT没有失效；如果不能杀死，证明DDT失效。
方法2：用化学方法分析DDT的化学成分，看是否发生改变。若发生变化，说明DDT失效；若未发生改变，说明未失效。
(2)方案设计如下：
将苍蝇分成两组。
甲组：混合饲养，自由交配，每代都用DDT处理，并且逐渐加大剂量，培养lO代。
乙组：分成若干瓶，每瓶中放一对，并繁殖为一个家系。将每个家系平均分成两瓶，A瓶放DDT，B瓶不放DDT。若A瓶中苍蝇死亡率高，这个家系淘汰不要；若A瓶中苍蝇死亡率低，则将B瓶留下来，再一对一对分开，让其繁殖成若干家系，再按前法分成两瓶，并分别处理饲养，继续选留死亡率低又没有经过DDT处理的类型。每经过一次测试和选择，都增加DDT的剂量。如此经过l0次选择，比较甲、乙两组苍蝇的抗药性是否相同。若相同，可说明苍蝇是在突变的基础上经过自然选择产生了抗药性；若不相同，则说明不是DDT选择的结果。
【评价】本题借助达尔文的自然选择学说的知识，不仅考查了学生的设计实验方案，检验实验假设的能力。还以现实生活为背景，考查了学生分析实验原理，总结实验结论，设计对照实验的能力。
【例16】【解析】本实验的原理是无机催化剂Fe3＋和H2O2酶都可以催化H2O2分解成水和氧。因此可以通过对照实验来证明肝脏研磨液中是否有H2O2酶。根据酶具有高效性、专一性和需要适宜的条件等特点。根据题目所提供的条件只能证明酶的高效性和酶的活性受温度的影响。①若证明酶的高效性。可在以上设计的基础上，比较A、B试管产生气泡的速度或冒气时间长短(短的是因为酶很快将H2O2分解完了)，即可证明酶的催化效率高于无机催化剂，具有催化的高效性。②若证明酶的活性受温度的影响，应在原实验步骤的基础上，另设一个对照组D组，在D组试管中加入煮沸的肝脏研磨液，比较A、D试管的反应速率，足以证明酶在高温下失去活性，即酶的活性受温度的影响。
【答案】第二步：在A试管中加入少许新鲜的肝脏研磨液，在B试管中加入锈铁钉，C试管中不加任何物质(作为空白对照)。
实验现象：A试管中产生大量气泡，B试管中产生少量气泡，C试管中无反应。
实验结论：比较A、B、C 3支试管的反应情况，可说明肝脏研磨液中含有能催化H2O2分解的物质，即含有H2O2酶。
【评价】此题要求学生在证明肝脏研磨液中含H2O2酶的基础上，进一步设计实验探索酶的一种特性。根据题目提供的条件，结合所学知识可知答案有两个，只需学生设计出其中的一个即可。这种类型的开放题能够激发学生的思维，为教与学提供更大空间，也可以培养学生学习的主动性和创造性。
【例17】【解析】该同学设计的装置是为了证明“CO2是光合作用的主要原料”。由于光合作用的产物中有淀粉，因此可通过碘遇淀粉变蓝这一特性来检验实验结果。为了消除叶片中原有淀粉对实验结果的影响，应首先让实验装置中的植物进行48 h的饥饿处理，消耗原有的淀粉，然后把植物平均分成两组，实验组装置中放入盛有Ca(OH)2溶液的小烧杯，除去装置中 CO2，对照组中无Ca(OH) 2溶液，有CO2，其他实验条件两组完全相同。由于光质和光照强度都影响ATP和[H]的数量，从而影响淀粉的形成。而光合作用只利用红橙光和蓝紫光，几乎不利用绿光，故原装置中绿色玻璃瓶应换成无色玻璃瓶。为增加淀粉的生成量，使实验现象更明显，应从多个方向照光。
【答案】（1）原装置错误有：①应用黑暗处理48 h的植物；②不用绿玻璃，应用无色玻璃瓶；③光照方向应从各个方向照射；④应设计对照实验。
（2）对照实验设计：对照实验的实验条件与改正后的实验装置基本相同，只是没有Ca(OH) 2溶液[加与 Ca(OH) 2等量的H2O]，这样实验组(无CO2)和对照组(有CO2)除有无CO2这一实验条件不同外，其他实验条件完全一样，将实验组和对照组的叶片取出，经酒精煮沸脱色后，滴加等量碘液，实验组不变蓝，对照组变蓝，从而证明CO2是光合作用的主要原料。
【评价】本题考查影响光合作用的条件，在能力方面，主要考查学生运用所学的基本知识分析、理解图示信息和解答有关问题的能力。
【例18】【解析】本题综合考查了植物光合作用和呼吸作用两种生理活动，在有光的条件下光合作用和呼吸作用同时进行，光合作用吸收CO2影响呼吸作用所产生的CO2测定。在无光的情况下，植物只进行呼吸作用，呼吸作用分解有机物产生CO2，CO2使石灰水变浑浊，可验证呼吸作用是否产生CO2。呼吸作用需要O2。但空气中除O2外还有CO2等气体，为排除空气中CO2对实验结果的影响，在通入O2之前应设置两组实验装置，一组用来吸收空气中的CO2，另一组用来检验空气中的CO2是否被吸收干净。
【答案】（1）B装置中的NaOH能吸收 CO2(2Na0H＋CO2＝Na2CO3＋H2O)；（2）C装置中有石灰水，可用来验证空气中CO2是否被除净和检验呼吸作用有无CO2的产生[Ca(OH) 2＋CO2＝CaCO3↓＋H2O]。（3）使植物在无光的情况下，只进行呼吸作用；（4）3组装置的连接顺序为：B→C→A→C。
【评价】本题考查呼吸作用及NaOH能吸收CO2，石灰水遇CO2变浑浊等知识，是生物和化学的综合题，充分体现了“3＋X”考试模式中“综合运用多学科知识解决问题”的能力要求。
【例19】【解析】鉴定膜的通透性属综合应用层次。实验原理：淀粉遇碘会变蓝，将淀粉和碘置于膜的两侧，任何一方透过膜都会出现溶液变蓝现象。在画实验装置示意图时，人工膜袋口要用棉线扎紧，固定于支架上，袋口要高于烧杯内液面。在进行实验结果预测时要估计到多种可能的情况。
【答案】
(1)实验装置如图所示。
(2)实验结果预测及分析：
①袋内外液体均不变蓝，表明淀粉和碘均不能通过；②袋内外液体均变蓝，表明淀粉和碘均能通过；③袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，表明碘能通过，淀粉不能通过；④袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，表明碘不能通过，淀粉能通过。
【评价】本题属综合应用层次，研究膜的通透性和淀粉遇碘后形成紫蓝色的复合物特性，主要考查学生对基本知识的掌握情况，以及构建实验装置、预测实验结果的能力。
【例20】【解析】根向地生长是根的一种向性，是由于地心引力作用造成的，属生物的一种应激性，关键是怎样设计，若垂直将根向下，说明不了什么问题。如果将根改变一下方向(例如水平放置)，则能说明根具有向地性，该实验装置可设计如下：
【答案】(1)将几株幼苗包上吸水性的草纸，洒上水，以防干燥，水平放在桌子边缘(如图A所示)，根伸出桌边外，定期洒水保持湿润。(2)将几株幼苗根朝上放于培养皿内潮湿的沙土中(如图B所示)，定时洒水，保持湿润。
【评价】根向地生长，其主要原因是根对地心引力的一种应激性。我们设计实验方案，不妨改变一下常规思路，改变根放置的位置，看根能否真的向地生长，主要考查学生的逆向思维能力。
【例21】【解析】设计该实验，关键要弄清实验证明什么问题，悟出3个纸套的作用。A苗和C苗虽然都装上套子，但由于A不透光，C透光，这里就是对照作用(透光与不透光对照)。说明单侧光在这里起主要作用，因为单侧光能使生长素分布在背光一侧多，导致背光侧生长快而弯向光源。A和B虽都套上黑纸套，但套的部位不同，这也是对照，它证明胚芽鞘弯曲与否关键在于尖端是否见光，说明胚芽鞘对光敏感的部位是尖端。设计实验装置时应注意在小纸盒的一个侧面开一条缝(不是孔)，保证A、B、C与光源的距离相等且互不遮挡，如果绘制平面图必须用文字说明。
【答案】如图所示：
设计实验装置时应注意在小纸盒的一个侧面开一条缝(不是孔)，保证A、B、C与光源的距离相等且互不遮挡，
【评价】设计实验比验证实验要难得多，特别要注意，设计中要有必不可少的对照，使实验结论准确可靠。本题就是通过A与B、A与C的对照，说明胚芽鞘的尖端是对单侧光感应的敏感部位。
【例22】【解析】做“性状分离比的模拟实验”的目的是初步认识和理解基因的分离和随机结合与生物性状之间的数量关系，为深刻认识基因分离规律的实质打下牢固基础。设计统计结果的表格中要真正反映出配子组合的种类、实验重复次数、平均值等。
【答案】（1）小球的大小要一致，质地要统一，抓摸时手感要相同；原因：只有这样，用双手摸球时才具有随机性，更能表示配予结合时的随机性，尽量避免人为误差。（2）若不这样做，桶内代表两种基因型的小球就不是1：1，这样就不能正确表示形成配子时等位基因分离，形成两种数目相等的含显性基因和隐性基因的配子。（3）在实验结束前，将全班每一小组的计算结果综合统计，实验数据会更接近理论值。（4）性状分离比模拟实验的统计表格可设计如下：
基因型 次数 百分比
DD
Dd
dd
【评价】本题以教材中“性状分离比的模拟实验”的相关知识为着眼点，以设计表格处理实验数据为依托，着重考查学生“利用数学方法处理、解释数据”的能力，属较高的能力要求。
【例23】【解析】此题属材料分析实验设计题，(2)的验证实验建立在(1)的答案基础上.准确选定(1)的答案是设计(2)成功的关键。因此应首先根据题意推断出(1)的结果。由于用培养过R细菌的培养基接种其他细菌时，其他细菌仍不能生长和繁殖，说明了R细菌不是吞噬了其他细菌、占据其他细菌的生存空间或更容易吸收培养基中的物质，而使周围的其他细菌的生长繁殖受到控制的，而是由于R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质。在这一结论基础上，我们再根据实验设计的基本原则，全面分析后进行相应的设计。
【答案】（1）C；（2）A方法步骤：第一步：取两个培养皿，按相同营养成分配制成甲、乙两个培养基。第二步：在甲培养基上接种R细菌，培养一段时间后，除去R细菌，乙培养基上不接种R细菌，作为对照。第三步：在这两个培养基上分别接种相同的其他细菌。第四步：在相同条件下，让甲、乙两个培养基上的细菌生长繁殖。
B.结果结论：甲培养基上细菌的生长受到抑制，不能繁殖；乙培养基上细菌能正常生长繁殖，由以上结果可以断定，R细菌产生了不利于其他细菌生长和繁殖的物质。
【评价】此题不仅考查学生对生物不同物种间竞争关系的理解。还从分析材料、设计实验、推测实验结果和结论的角度，全面考查学生对科学实验材料的阅读与理解、推理与判断以及设计对照实验的能力。
【例24】【解析】酵母菌在无氧的条件下，通过酶的催化作用，分解气体体积(mm3/10min)有机物产生酒精和CO2。酶的催化作用需要适宜的温度，在最适宜的温度下，酶的活性最高，单位时间内产生的CO2最多，温度偏高或偏低，酶的活性都会明显降低，单位时间内产生的 CO2减少。温度过高能使酶的分子结构遭到破坏而失去活性，此时无CO2产生。因此我们可以根据表中所给数据，以温度的变化为横坐标，气体体积的变化为纵坐标，采用描点、连线的数学画图法。绘制出一条平滑的曲线如图。
【答案】（1）曲线绘制如图所示：
（2）解释：根据(1)中的曲线可知酵母菌无氧呼吸所需的酶，发挥催化作用最适宜的温度是40℃，此时产生的CO2最多，曲线达到最高点。在40℃之前，随温度升高，酶的活性增强，产生的CO2随之增多，曲线呈上升趋势；当温度超过40℃时，随温度升高，酶的活性下降，产生的CO2随之减少，曲线呈下降趋势；当温度升高到100℃时，酶的空间结构破坏，活性完全丧失，此时无CO2产生，曲线与横坐标交于一点。
【评价】本题是一个知识的延伸迁移试题，考查了呼吸作用与酶、酶的活性与温度的关系。学生只有在掌握这两个知识点的基础上，才能借助数学的方法解决问题。
【例25】【解析】(1)当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞失水，由于原生质层比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就与细胞壁逐渐分离开来。已发生质壁分离的细胞处于低浓度的外界溶液(如清水)时，细胞液浓度大于外界溶液的浓度，细胞吸水而恢复到质壁分离前的状态。结合实验原理和图示信息，进行实验方案的设计：根据题意，细胞内水分不断流失，使细胞液浓度增大，从而使细胞的吸水能力也逐渐增大，直到细胞内外的水分进出达到平衡状态，故第(2)题的答案为A项；通过质壁分离和复原实验，可证明原生质层随细胞的失水而收缩，随细胞的吸水而复原，同时可发现细胞壁具有较小的伸缩性；通过实验也可鉴定植物细胞的死活(死细胞不发生质壁分离和复原)，证明植物细胞是一个渗透系统，并通过渗透作用吸收水分。蛋白质、淀粉、纤维素亲水性大小可通过吸胀作用大小来鉴定，因此，第(3)题的答案为B选项。
【答案】（1）实验方案设计如下
制作洋葱表皮装片：用镊子撕取一小块洋葱鳞片外表皮，置于清水滴中的载玻片上，加盖玻片；
↓
高倍镜观察：液泡呈紫色，原生质层紧贴细胞壁；
↓
质壁分离现象观察：将表皮细胞置于30％蔗糖溶液中，可见液泡逐渐变小，颜色变深，原生质层与细胞壁逐渐分离；
↓
质壁分离复原观察：将表皮细胞放入清水中，可见液泡渐渐变大，颜色变浅，原生质层和液泡又逐渐恢复原来的状态。
(2) A
(3) B
【评价】本题涉及成熟植物细胞的结构、渗透吸水和吸胀作用原理。解答本题的关键是运用质壁分离和复原的原理，正确识图作答。
实验设计针对性训练参考答案
1．（1）细胞液；多个基因决定一个性状，基因通过控制酶的合成控制生物的代谢从而控制生物的性状；（2）DDhh和ddHH；9∶7（3）氰酸；ddHH或ddHh （4）同时加入含氰糖苷和氰酸酶，含氰糖苷在氰酸酶的作用下能产氰。提示与规律：基因D的作用在于决定产氰糖苷酶的合成，而基因H的功能在于决定氰酸酶的合成，只有当基因D和H都存在时，才能在叶片中生成氰，基因型为D H 的叶片必定同时含有含氰糖苷和氰酸酶。基因型为D hh的叶片含有含氰糖苷缺乏氰酸酶。基因型为dd H的叶片含有氰酸酶缺乏含氰糖苷。ddhh的叶片既不含有氰糖苷酶也缺乏氰酸酶。
2． ⑴隐性 ⑵同意第二种
遗传图解： 正交 反交
P GeGe♀ × gege♂ gege♀ × GeGe♂
正常胚 巨胚 巨胚 正常胚
F1 Gege F1 Gege
正常胚 正常胚
文字说明：采用正交和反交，不论为胚发育提供营养的母本是巨胚（gege）还是正常胚（GeGe），F1基因型为Gege，都表现为正常胚，说明第二种观点正确。⑶杂交育种
3．（1）① 稳定
②编码区是连续的 编码区是不连续的（内含子与外显子间隔排列）
③正常玉米自身已合成了足够的赤霉素，外来赤霉素它不再起作用
④（开放试题，答不一致或一致均可）
不一致 疯长是赤霉素能促进细胞壁伸长所致；
空粒是赤霉素促进淀粉酶合成将原有淀粉分解。
一致 是赤霉素促进淀粉酶的产生将种子已有的淀粉分解为葡萄糖，使细胞生长过快。
⑤有性 无性 有性生殖细胞的产生和融合 无性
（2）①验证赤霉素具有促进和种子萌发的作用
②一定浓度的赤霉素能促进种子萌发 ③消毒 催芽 ④A：实验组 B：对照组
⑤如图所示：
⑥ 在赤霉素作用下提前开始萌发，并提前完成萌发。
自身产生赤霉素，所以开始萌发较晚，结束萌发时间也显著延长。
4．⑴左 ⑵与实验组等量消毒的无活力（如加热后冷却）的樱桃 与实验组等量的20%NaOH ⑶ ①机械损伤 ②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高（或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高） ③第二步：向容器内加入与实验组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃，其它处理及装置与实验组完全相同，记录相同时间内有色液滴移动距离为b 第三步：比较a、b数值的大小
④如果a＜b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高；
如果a＝b，则说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响；
如果a＞b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低。
5． (4)①把植物的离体叶片随机均分成A、B、C三组 ②分别用适宜浓度的细胞分裂素和适宜浓度的生长素处理A、B两组叶片，C组不作任何处理 ③观察并记录叶片的保绿时间 (5)①B组叶片与A组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素也具有延缓叶片衰老的作用 ②B组叶片与C组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素对叶片的衰老无影响 ③B组叶片的保绿时间在A组与C组之间，说明生长素具有延缓叶片衰老的作用，但是没有细胞分裂素作用明显 ④B组叶片比C组叶片的保绿时间更短，说明生长素具有加速叶片衰老的作用 ⑤B组叶片比A组叶片的保绿时间更长，说明生长素比细胞分裂素更具有延缓叶片衰老的作用
6、1）X 雄、雌、雄 XBXb 、XbY 2）灰身长翅
3）用F1的果蝇与黑身残翅果蝇进行测交，统计测交后代的表现型比例，若为灰身长翅：黑身残翅：灰身残翅：黑身长翅=1：1：1：1，则说明灰身—黑身、长翅—残翅的遗传行为符合基因的自由组合定律。
7、（1）．两种细胞中均存在B珠蛋白基因和胰岛素基因
成红细胞中有表达B珠蛋白的mRNA，而没有表达胰岛素的mRNA；胰岛素细胞反之。
（2）．基因选择性表达的结果
（3）．A—U，G—C
（4）．不在。因为探针是用DNA片段做的，而遗传密码存在于mRNA上。
8．问题1：①应再设置一对照试管，加5 mL蒸馏水，编号6 ②步骤2中的种子数目过少 ③步骤3中的滤纸应该用对应浓度的生长素溶液浸湿
问题2：用不同植物种子重复上述实验
培养皿 1 2 3 4 5 6
种子发芽率（发芽粒数）
幼苗长度（mm）
问题3
9．(1)根从土壤中吸收的N，主要作为蛋白质、核酸的原料，土壤中含N量高，胡萝卜生长旺盛， 鲜重也增加。 (2)随土壤含氮量增高，根冠比变小；这一实验结果说明，氮促进植物生长，对地上部分更明显。 (3)早期，多施氮肥促冠长；晚期，少施氮肥，促根长。
10、第一步：C组：完全培养液+高秆玉米幼苗+适宜浓度的赤霉素
D组：完全培养液+矮秆玉米幼苗+适宜浓度的赤霉素
第二步：在相同的适宜条件下培养四组幼苗，并且适时更换培养液（或通入氧气）
预测和结论：
① 若C组与A组株高大致相同，而D组明显高于B组，说明适宜浓度的赤霉素对矮秆品种促进作用更强（效果更好）。
② 若C组明显高于A组，而D组与B组株高大致相同，说明适宜浓度的赤霉素对高秆品种促进作用更强（效果更好）。
③ 若C组明显高于A组，D组也明显高于B组，说明适宜浓度的赤霉素对高秆品种和矮秆品种的促进作用效果一样。
11、( l ）吸收二氧化碳 （ 2 ）左 8mm ／分钟
( 3) 装置中氧气逐渐减少，呼吸作用减缓
( 4)不正确 两者呼吸的速率进行比较需要重量、环境温度等条件相同。
12．（1）第一步中应取生长发育状况等一致（或相同）的健康雄兔；第一步中向每只兔子注射的放射性的溶液应该等量（至少写出等量）
（2）排除个体差异（“避免偶然因素”或“避免产生较大误差” 均可得分）。
（3）乙 　（4）增加、增加
13．
14. （1）狗尾草
（2）生物群落
（3）4
（4）②把长势相同的狗尾草幼苗分为A、B两组，每组各20株。
③A组用完全培养液培养，B组用培养过大麦的完全培养液培养，两组培养液等量，实验容器、空气、光照等外界条件符合要求。
④一段时间后，观察A、B两组狗尾草的生长情况。
B组狗尾草幼苗比A组狗尾草幼苗长势差（或B组狗尾草生长状况不良）
培养过大麦的完全培养液中缺乏狗尾草生长所必需的某些矿质元素
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07届高三生物实验设计专题讲稿
高考目标要求: 生物科高考说明中对实验考查的目标和要求是“使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并能对实验结果进行解释和分析”。具体的能力考查要求包括两个部分：一方面是考生能够设计简单的生物学实验，另一方面则是能够对实验结果进行解释和分析。
考查考生设计实验方案、验证生物学事实的能力，考查考生对实验结果分析、解释和推导结论的能力，以及根据某些实验条件和部分结果，推测下一步实验结果的能力；同时也考查了考生对生物学实验中常以图、表等抽象形式所表达的生物学意义的理解能力，准确描述相关的现象、原理的能力。这种考查目标更适应对学生创新能力的自我展现。这就要求考生能明确掌握生物学实验设计的基本原则和方法，惟其如此，才能设计出一个完整严谨的实验方案，也才能有根有据地分析解释实验结果、推导结论，根据部分实验结果推测、预期后续实验步骤的结果及理解、表述等。
由于高考侧重于对实验能力的考查，设计型实验题是近几年高考的一个热点。因此，对实验的复习，应该立足于对基本实验方法、实验技能、实验思维的强化和巩固着手，培养学生的实验分析、实验改错、实验设计等实验能力。
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”。
二、实验设计的主要基本原则
1 科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，
在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。
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、实验结果处理的科学性。
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。平行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: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。 实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。由于同一种实验结果可能会被多种不同的实验因素所引起，因此如果没有严格的对照实验，即使出现了某种预想的实验结果，也很难保证该实验结果是由某因素所引起的，这样就使得所设计的实验缺乏应有的说服力。可见只有设置对照实验，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。
如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：
①所用生物材料要相同：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。
三. 实验设计的具体方法
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。
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。
四、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
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：(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1：（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2.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：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1：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2 (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。
六、提高生物实验设计水平的几点见解
1.掌握书本知识是提高能力的基础
生物学的基本概念、原理和规律基本上是通过前人的不断实验总结出来的，因而深入理解与灵活运用基础知识是培养科学的思维方法、完成不同类型实验设计的基础。
2.深刻领会教材有关实验的本质与特点是提高实验设计能力的前提
首先应认真分析教材涉及的实验，理解每个实验的原理与目的要求，弄清材料用具的选定方法与原则，掌握实验方法和步骤，深入分析实验条件、过程、现象或结果的科学性、准确性、严谨性与可变性，这样我们进行实验设计就有了依据和基本框架；其次对有关章节所介绍的实验特别是一些经典实验要用心揣摩，能描述其原理、目的、方法步骤、现象与结果预测及结论的推导等。如“验证酶的催化作用”、“半透膜与渗透作用”、“向光性与生长素的发现”、“噬菌体侵染细菌”、“孟德尔定律”，等等。
3.学会对已知实验进行变换与转化设计是提高实验设计能力的有效手段
求变、求异思维的发展有助于提高实验综合能力。一个实验可能有多种材料用具选择，几种方法步骤的设计，也可能从不同实验现象与结果中得出同一个结论，更重要的是通过换位思考能提高科学素质、培养探索精神。如质壁分离与质壁分离复原实验中，将蔗糖溶液加以改变会分别出现什么结果？将蔗糖改为葡萄糖、KNO3或其他试剂会分别出现什么结果？可否用其他组织细胞替代洋葱表皮？又如色素提取与分离实验可否用无水乙醇或者其他有机溶剂来溶解色素？可否用CCl4或其他试剂作层析液？等等。
4.模拟教材经典实验进行重复性实验设计
掌握实验设计的一般规律，是提高实验设计能力的保障。教材内容所列举的实验常注重原理和结论的提出，至于其具体的步骤和材料往往限于篇幅写得很省略，有的干脆不写，而这些经典实验设计的原理和方法往往十分巧妙且具有严密的科学性，模拟教材经典实验进行重复性设计实验可以训练学生实验设计的认知。同时，通过经常性的有目的的训练，一定能逐步培养学生实验设计的能力，提高实验设计的综合技能。
七、生物实验设计题型题例分析
1.设计实验步骤的解题策略与评价
根据题目给定的器材及提出的实验目的，设计或补全实验步骤。这类题目体现了高考试题理论联系实际的原则和学以致用的趋向。着力考查学生“根据实验试题的要求和有关原理设计出简单实验方案”的能力，以及“通过分析和综合、比较和论证，选择解决问题最佳方案”的能力。
■■补充步骤型实验设计
此类试题一般给出了实验设计所需的材料及条件，要求学生完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因。
【例1】已知唾液中含有淀粉酶，淀粉酶可以催化淀粉的水解；又知鸡蛋被加热到65℃后会变熟，但不知唾液淀粉酶被加热到65℃后是否影响其生物活性。为探究此问题，请您依据所给材料和用品设计相应的实验方案，并预测可能的实验结果及可获得的相应结论。
材料用品：经过稀释的唾液、经过稀释并煮熟的淀粉糊两份(一份保持在37℃环境中，另一份保持在65℃环境中)、碘酒、酒精灯或其他的加热设备、试管若干、量筒、滴管、大烧杯、温度计。
实验方案：
(1) 。
(2)将甲、丙试管放入37℃左右的温水中，将乙试管放人65℃温水中。3支试管均保温5min后取出。
(3) 。
实验结果： 。
实验结论：
■■开放型实验步骤设计
此类试题未给学生任何提示，需学生根据题目的要求，分析解决问题所依据的生物学概念和原理，自行设计完整的实验方案，具有一定的开放性。
【例2】据科学家估计，世界上每天至少有4种生物灭绝。如果世界上最后一只野羊刚死亡，请你为该野羊的“复生”献计献策。
■■探索型实验步骤设计
此类试题的特点是实验结果带有不确定性，要求学生在设计实验方案的基础上，从不同的角度、不同的侧面对实验现象、结果进行科学的分析，总结出所预测的所有结论，属难度较大的题目。
【例3】请利用所给的实验材料和用具设计一个实验，了解胚和胚乳细胞膜的活性是否相同。
(1)实验材料：10粒玉米种子、烧杯、刀片、酒精灯、石棉网、培养皿、标签、红墨水、玻片、放大镜。
(2)实验步骤：
(3)实验结果：
■■验证型实验步骤设计
“验证”意味问题本身已是一个生物学事实。涉及的实验一般学生未做过，是让学生进行整体实验的分析和对有关信息和结果的解释，考查学生总体的实验能力。
【例4】请根据下列材料设计一个证明唾液淀粉酶是蛋白质的实验。
实验材料：0.1g/mL的NaOH溶液、0.01g/mL的CuSO4溶液、生鸡蛋、水、小烧杯、试管、滴管、脱脂棉、镊子、玻璃棒。
实验步骤：
2.设计实验方案的解题策略与评价
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。解答这类题目应首先根据题目的要求和给出的条件，确定所考查的知识点及相关的实验原理，构思相关的生物情景，然后再设计便于操作的实验方案。
■■开放型实验方案设计
此类试题一般不提供实验设计器材，要求学生根据所学知识，确定解决此类试题的原理和方法。原理不同，设计的方案亦不同，具有较大的灵活性。
【例5】已知纯种的粳稻和糯稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含有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(其花粉粒的颜色反应也相同)。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及一些碘液。请设计实验方案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)。
实验方法： 。
实验步骤： 。
实验预期现象： 。
实验现象的解释： 。
实验结论：
■■基本操作流程方案设计
此类题目常出现在生物工程和遗传育种中，一般给出了培育新品种或生产新产品所需的原材料，要求学生通过分析题目所给出的条件，确定育种或生产生物工程产品所依据的生物学原理，并设计出最佳实验流程图或遗传图解。
【例6】请写出用一株基因型为AaBb的水稻培育出显性纯合体的最佳方案，用图解表示。
【例7】生产上培育无籽果实经常采用以下两种方法：(1)用适宜浓度的生长素溶液处理未授粉的番茄花蕾，使子房发育成无籽番茄。(2)用多倍体育种的方法获得无籽西瓜。现有某地明年需要种植大批无籽西瓜，请用最经济快捷的方式为其解决秧苗问题(用流程图简要表示)。
■■评价型实验方案设计
此类题目具有明确的实验目的，并列举了若干套解决问题的方案，要求学生依据所掌握的生物学知识，分析评价已知方案的优缺点，并说明原因或进一步设计出可行的方案。
【例8】下图为某个学生根据体细胞杂交技术设计的生产破伤风杆菌抗体的方案。据图回答：
(1)该方案的目的是 。
(2)该方案能达到预期效果吗？如果不能，请设计出可行的方案。
■■探索型实验方案设计
一般探索型实验方案设计题，实验结果是一个未知数，几种不同的可能性导致不同的预期结果。此类题具有一定的开放性，重点考查学生的设计思路和对实验结果的分析预测能力，必须对预期的实验结果分几种情况讨论，解答此类实验题要求学生思维要有条理性和开放性。
【例9】某中学实验室有柑橘60个、塑料桶若干个、松树叶适量、保鲜袋数个、医用APC(保鲜剂)、温度计、台秤或天平、量筒、空调机，请设计一个实验方案，在室温25℃的条件下，研究松树叶是否具有保鲜作用？
3.纠错和改进实验设计的解题策略和评价
此类试题主要考查学生对实验设计的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导学生探求解决问题的思路、方法，进一步培养学生的科学素质和实验思维能力。
■■方法的纠错和改进
此类试题给出了实验目的、步骤和结论，但因实验方法不当，使实验结论失去可信度，还需要指出纰漏加以完善。
【例10】某生物科技小组为了证明镁和钾都是植物生活所必需的元素，他们设计了如下实验：
(1)配制溶液：①配制完全营养液甲。②配制无镁、钾的营养液乙。
(2)培养植株：将长势相似、数量相同的两组玉米幼苗分别种植在两个盛有沙土的容器内，分别浇灌甲和乙营养液。
(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。
(4)结果结论：①一定时间后，发现浇甲营养液的玉米生长旺盛，浇乙营养液的玉米弱小瘦黄。②镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。
请分析该实验方案有无纰漏？若有请指出纰漏，再写出你的设计思路。
■■控制条件的纠错和改进
此类试题主要考查学生对实验条件如温度、pH、O2浓度、物质的质和量的把握。实验条件不同，所得的结论各异。这类题目对于检测学生的审题能力和实验分析能力具有较好的效果。
【例11】为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”，某同学制定下列方案：
a.取两个玻璃缸分别编号为1号、2号；
b.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lO条发育状况不同的蝌蚪；
c.向l号缸投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料；
d.每天分别向两缸中投放一些饲料；
e.每隔一段时间观察一次，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(1 mm×1 mm)，观察并且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足，请你修改并完善该设计方案。
(1)该设计方案的明显缺陷是 ，因此，a过程应该为(只需陈述修改内容，下同) ；c过程应该为 。
(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处，b过程的不妥之处应该改为
；d过程的不妥之处应该改为
【例12】有人对促进植物开花是否与生长素萘乙酸(NAA)有关进行了实验研究，过程如下：
方法：取水仙球茎24个分成两组。
操作见下表：
组名 处理方法
对照组 水仙球茎不剥去鳞茎，不加NAA，让其自然生长
实验组 剥去鳞茎，仅取出花苞，共得18个，消毒后种于MS培养基中，其中加入NAA (O.1mg/L)，每瓶种一个
实验结果：实验组除个别瓶污染外，其余均在一周时破苞开花，而对照组则比实验组晚开花一个半月。请回答问题：
(1)本实验可得到的结论是什么？
(2)本实验是否有不妥之处？若有，请指出不妥之处。再设计出一套合理的实验方案。
■■实验程序的纠错和改进
此类题目给出了实验操作的一系列步骤。要求学生分析评价解题程序的科学性和规范性。找准解题切入点，避开误区，设计最佳实验方案。
【例13】为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，某位学生设计如下：
(1)在1～3号试管中分别加入O.5％的新鲜可溶性淀粉液2.O mL。
(2)分别向l～3号试管中加O.5％唾液1.O mL。
(3)向1号试管注入1.0 mL蒸馏水，向2号试管注入质量分数为5％的NaOH溶液1.0 mL，向3号试管注入质量分数为5％的HCl溶液1.0 mL。
(4)振荡这3支试管，使试管内的液体混合均匀。然后，将3支试管下半部浸入60℃左右的热水浴中，保持5 min。
(5)在3支试管中加入2.O mL斐林试剂振荡后，将3支试管的下半部放入盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min。观察3支试管中溶液的变化情况，记录结果。
该学生的设计方案，有无不妥之处？若有请改正并指出原因。
■■实验方案的纠错和改进
题目中给出了若干实验设计的方案，要求学生评价给定的设计方案，并根据题目的要求，设计出自己的思路。解题时需通过阅读原材料，找出解题的关键，再根据题目中所涉及的生物学概念和原理，构建出自己的思维体系。
【例14】为了“鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液”，两位同学根据所给的材料和用具进行了实验设计，请分析这两个实验思路是否有不妥之处？再写出你的设计思路，并分析实验结果。
实验材料用具：一瓶10％蔗糖溶液，一瓶30％的蔗糖溶液，250mL烧杯一只，半透膜制成的透析袋一只，刻度玻璃管一支，细线一根，支架一个。
(1)实验方案一：将10％的蔗糖溶液倒入烧杯中，将30％的蔗糖溶液灌满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。将插有刻度玻璃管的透析袋放入有溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管液面的刻度，一段时间后，观察玻璃管的液面刻度，确定液面是升还是降。
(2)实验方案二：将一瓶蔗糖溶液倒入烧杯中，将另一瓶蔗糖溶液灌满透析袋，用一根细线将袋口扎紧后，放入有溶液的烧杯中，固定于支架上，用另一根细线系住刻度玻璃管的一端并垂直固定于支架上，另一端放入盛有溶液的烧杯中，记录玻璃管液面的刻度。一段时间后，观察玻璃管上的液面刻度，确定液面是升还是降。
4.开放型实验设计的解题策略与评价
开放型实验设计是指具有明确的实验目的，但是答案具有不确定性或者条件不唯一或者解题方法多样的试题。这类试题常以基础知识为背景设计而成，要求学生自己选取相关的知识或方法来解答，主要考查学生的基础知识掌握程度、归纳推理能力和逆向思维能力。为加强对开放型试题的研究，现将这类试题分类剖析如下：
■■方法开放型
这种类型的试题要求学生根据题目所设条件和要求，寻找切合实际的多种解决问题的途径，变学生的单向思维为多向思维，从而考查学生的灵活性、流畅性和广阔性。
【例15】某些科研人员在农科站研究奶牛，发现牛厩中的苍蝇很多，影响了牛群的健康，人们用DDT溶液喷洒在牲口圈内和牛身上，DDT是一种杀虫剂，能杀死几乎所有苍蝇。但一周后，苍蝇的数目再次增加，工人再次喷洒DDT，得到类似于第一次喷洒的结果——多数苍蝇都死了，然后苍蝇的群体再次扩大，工人又一次喷洒DDT，经过4～5次重复喷洒后，DDT能杀死的苍蝇越来越少直至最后全无杀虫效果。
据此回答下列问题：
(1)有人认为可能是所使用的DDT本身失效了，请你提出一个方案检验这个假设。
(2)有人认为是DDT对苍蝇的抗药性差异进行了选择，是适者生存，不适者被淘汰，请你设计一个方案检验这个假设。
■■结论开放型
答案开放型试题从不同角度不同层面分析有不同的答案。既能考查学生对基础知识的掌握程度和灵活运用能力，又能考查学生知识的迁移和重组能力。
【例16】已知H2O2酶广泛存在于动物、植物组织中，它能催化H2O2的分解反应。锈铁钉上的Fe3＋也能催化H2O2的分解。现有新鲜的肝脏研磨液、锈铁钉、3％的H2O2溶液以及量筒、滴管、试管夹、三角架、试管若干、酒精灯、烧杯、剪刀。请用这些实验材料和用具设计实验来证明：肝脏研磨液中是否含有H2O2酶；若有，请用所给条件继续设计实验证明该酶的一种特性。
实验步骤：
第一步：取3支干净的试管，编号为A、B、C，各加入3mL 3％的H2O2溶液。
第二步：
实验现象：
实验结论：
5.关于实验装置实验题的解题策略与评价
此类试题多属理科综合实验题，不仅考查学生对生物学科主干知识的掌握，还考查学生对学科间知识的综合运用。能充分地体现新课程标准中“用图表介绍研究方法和结果，阐明观点”这一能力要求。常见的有实验装置的改进、实验装置的连接和实验装置的设计等几种基本题型。
■■实验装置的改进
题目中给出了为证明实验结论所设计的实验装置，要求学生根据实验的原理和目的，指出实验装置设计的不当之处，并加以改进。
【例17】下图是一位学生设计的实验，用来证明CO2是光合作用的主要原料。
(1) 请指出该装置的主要错误。
① ；
② ；
③ ；
④ 。
(2)如需对照实验，请描述对照实验的设计。
■■实验装置的连接
此类试题为生化结合题，题目只给出了几组实验装置，要求学生通过分析各装置的作用，把各组实验装置连接起来，从而达到解决问题的目的。该类题常出现在研究光合作用和呼吸作用的实验中。
【例18】利用下列装置（图），设计一个测定呼吸作用的装置图。要求：所给装置均要用到，必要时只能重复使用所给三个装置中的其中一个。
(1) B装置图中药品所起作用是 。(2) C装置图中药品所起作用是 。
(3)A装置用不透光玻璃罩罩住植物是因为 。
(4)用字母表示测定呼吸作用的最佳程序为 。
■■实验装置的设计
此类题目中一般给出了实验材料、用具，要求学生充分利用已有材料，运用所学知识，根据实验目的。构思出实验装置图。主要考查学生的实验设计能力和生物绘图技能。
【例19】有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过该膜，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个、l％的淀粉溶液、稀的碘溶液和细棉线。
(1)请用上述试剂和用品设计一个实验装置，探究淀粉溶液中的淀粉和碘溶液中的碘能否通过该膜，请用示意图表示(加图注)。
(2)实验结果预测及分析：
【例20】用几株长出2 cm根的玉米、培养皿、沙土和吸水性草纸，设计一个根向地生长的装置。
【例21】给你一个小纸盒，3株生长在培养皿中的2 cm高的玉米苗，透明纸套，黑色环套，黑色不透明小纸套各一个，一盏100W的台灯，请你设计一个实验装置验证玉米幼苗胚芽鞘对光敏感的部位是胚芽鞘的尖端，并绘出实验装置图和预测的实验结果图。
6.可能出现的实验设计题解题策略与评价
教学大纲和考试大纲都明确规定，中学生应具有“图文转换能力，绘图能力，阅读材料获取新知识的能力，分析和处理实验数据的能力”等。这些能力有可能成为将来实验设计题的发展方向，以新的实验情境出现在考生面前。下面略举几例，加以探讨。
■■设计实验记录表格
根据实验目的，用表格形式记录实验现象和数据，表达实验结果，是生物新课程标准明确要求中学生应有的一种能力。设计表格时要注意列和行中每项所表示的含义和单位。对于较复杂的表格、表头的设计较关键。在平时学习时要留心储备这类知识。
【例22】某生物学兴趣小组在做“性状分离比的模拟实验”之前，做了大量的准备工作，并提出了一系列实验中可能遇到的问题，如果你是其中一员，你如何来解决这些问题：
实验材料：小塑料桶2个，2种色彩(黄和白)的小球各50个。提示：显性基因用D表示，隐性基因用d表示。
(1)选购小球时应注意 ，原因是 。
(2)每次摸出的小球在统计后要重新放回桶内的原因是 。
(3)使实验结果更接近理论值的方法是 。
(4)设计一张表格用于在实验中记录数据。
■■材料分析型实验设计题
此类题目提供一段文字材料，要求学生在阅读理解的基础上运用所学生物科学的原理和方法，从全新的问题情境中找到思维活动的目标(实验目的或假设等)，在此基础上进行广泛的思维发散，解决新情境中的新问题。
【例23】某同学的研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素”。他在培养细菌的过程中，发现了某种细菌(记作R)的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他把R细菌接种到专门的培养基上进行培养，一段时间后，他除去R细菌，用该培养基再培养其他细菌，结果其他细菌仍然不能在这个培养基上生长和繁殖。
根据以上材料回答下列问题：
(1)某同学假设了以下“造成R细菌的周围其他细菌不能生长和繁殖”的可能原因：
A. R细菌占据了其他细菌的生存空间； B. R细菌吞噬了其他细菌；
C. R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质 D. R细菌更容易吸收培养基中的物质
你认为以上哪项是最可能的
(2)参照上述题目中给出的有关材料，设计你对第(1)题所作选择的验证实验。
A.方法步骤： ；
B.结果结论： 。
■■设计实验中物质变化的曲线
这是一类理科综合类试题，要求学生在明确实验目的、深入理解生物与生物之间，生物与环境之间或同一生物的各生理活动之间关系的基础上，确定横坐标、纵坐标的单位和含义，再根据实验现象或结果描述自变量和因变量之间的关系曲线。主要用来考查学生运用数学知识和生物知识综合分析和解决问题的能力。
【例24】科学家研究了发酵池中酶的作用，他们发现温度变化对气体产量的影响，他们在20℃温度下收集10 min内放出的气体体积，以后在不同温度下重新做这样的测量，他们的记录如下表：
温度 气体体积
20℃ 10 mm3(10min)
30℃ 25 mm3 (10min)
40℃ 35 mm3 (10min)
50℃ 20 mm3 (10min)
60℃ 8 mm3 (10min)
70℃ 2 mm3 (10min)
80℃ 1 mm3 (10min)
100℃ 0 mm3 (10min)
(1)请用上述数据，设计出一条平滑的曲线。
(2)解释这个曲线是此形状的原因： 。
■■图文转换型实验设计题
此类试题未给任何实验材料和用具，只提供了与试验方案有关的若干图示，要求学生从图中提取有用信息，根据题目要求，设计实验思路，主要考查学生的图文转换能力。
【例25】读图回答下列问题：
(1)根据图示设计一个观察植物细胞质壁分离和复原的实验方案。
(2)将正常的洋葱表皮细胞置于0.3g/mL浓度的蔗糖溶液中，一段时间内，细胞的吸水力将( )。
A.逐渐增大 B.逐渐减少
C.保持不变 D.忽大忽小，不断处于变化中
(3)除哪项外，其余各项都可以通过质壁分离和复原加以鉴定 ( )
A.成熟的植物细胞能进行渗透吸水 B.蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次递减
C.原生质层和细胞壁伸缩性的大小 D.成熟植物细胞死活
实验设计针对性训练
1、在牧草中，白花三叶草有两个稳定遗传的品种，叶片内含氰（HCN）的和不含氰的。现已研究查明，白花三叶草的叶片内的氰化物是经下列生化途径产生的：
产氰糖苷酶 氰酸酶
前体物 含氰糖苷 氰
基因D 基因H
基因D、H分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成，d、h无此功能。现有两个不产氰的品种杂交，F1全部产氰，F1自交得F2，F2中有产氰的，也有不产氰的，将F2各表现型的叶片的提取液作实验，实验时在提取液中分别加入含氰苷酶和氰酸酶，然后观察产氰的情况，结果记录于下表：
叶片 表现型 提取液 提取液中加入含氰糖苷 提取液中加入氰酸酶
叶片Ⅰ 产氰 含氰 产氰 产氰
叶片Ⅱ 不产氰 不含氰 不产氰 产氰
叶片Ⅲ 不产氰 不含氰 产氰 不产氰
叶片Ⅳ 不产氰 不含氰 不产氰 不产氰
据表回答问题：
（1）氰在牧草叶肉细胞的 中，由生化途径可以看出基因与生物性状的关系是： 。
（2）两个不产氰品种的基因型是 ；在F2中产氰和不产氰的理论比为 。
（3）叶片Ⅱ叶肉细胞中缺乏 酶，叶片Ⅲ可能的基因型是 ；
（4）从代谢的角度考虑，怎样使叶片Ⅳ的提取液产氰？说明理由。
。
2.巨胚稻因胚的增大而胚重增加，具有独特的经济价值。巨胚与正常胚是一对相对性状，由一对等位基因Ge、ge控制，为研究巨胚的遗传特性，科学家用经典遗传学的研究方法获得了以下数据：
组别 纯种亲本组合 观测粒数 F1平均胚重(mg) F1平均粒重(mg)
甲 巨胚×巨胚 30 0.92 19.47
乙 正常胚×正常胚 30 0.47 21.84
丙 正常胚♀×巨胚♂ 30 0.47 21.30
丁 巨胚♀×正常胚♂ 30 0.48 21.37
根据实验数据分析
⑴上述一对相对性状中，巨胚为 性状。
⑵现有两种观点：第一种观点认为母本为胚发育提供营养而决定胚的性状；第二种观点认为胚的基因型决定胚的性状。你同意哪种观点？请结合上述实验，用遗传图解和文字加以说明。
观点：
遗传图解：
文字说明： 。
⑶如果粒重与粒轻、胚重与胚轻分别为两对相对性状，现有粒轻、胚重的巨胚稻与粒重、胚轻的正常胚稻。想要获得粒重、胚重的新品种，最好用 育种方法。
3、经研究发现赤霉素在生长过程中能产生一种可以刺激植物细胞壁加快伸长、促进细胞产生淀粉酶等作用的植物激素——赤霉素。研究发现正常植株因自身也能产生赤霉素，故对外来赤霉素不敏感；而矮化品种则不能合成赤霉素，对外来赤霉素具敏感性。据此请回答下列问题：
（1）①果穗空粒赤霉菌产生赤霉素是在生长阶段的 期。
②赤霉菌控制赤霉素合成的基因位于质粒上，其基因的结构与细菌相同，其特点是： ；正常玉米细胞控制合成赤霉素和淀粉酶的基因位于染色体上，其基因的结构特点是： 。
③同样是感染赤霉菌，矮化玉米品种会得恶苗病（疯长），而正常玉米品种不表现恶苗病，原因是： 。
④矮化玉米得恶苗病的同时还会出现果穗空粒现象。那么得“恶苗病”和“果穗空粒”的根本原因是否一致： ；作用原理是： 。
⑤玉米雄花开放，花粉随风传到果穗，引起结籽，属于 生殖；赤霉菌孢子囊破裂散出的黒色粉末落到另一株果穗上引起感染，则属于 生殖。这两种生殖方式本质区别是前者有 过程。在生物进化中对于保持特种稳定性方面 生殖更有意义。
（2）某生物小组欲验证赤霉素的某一生理功能，请你帮助完成设计方案。
实验器材：一定浓度的赤霉素溶液、表面未经消毒的辣椒种子200粒、蒸馏水、脱脂棉、培养皿、恒温培养箱等。
①实验目的： 。
②实验原理： 。
③填写简单实验程序：
a分组编号、b浸种、 、c分装设置、d恒温 、e观察记录
④下表是实验记录，请填写A、B组别：
天数发芽率实验组别 第2天 第4天 第6天 第8天 第10天 第12天 第14天
A： 10％ 50％ 80％ 97％ 97％ 97％ 97％
B： 0 10％ 50％ 70％ 80％ 90％ 97％
⑤用上表实验结果绘出A、B两组发芽率对时间的坐标曲线图。
发芽率
100
80
60
40
20
2 4 6 8 10 12 14 时间/d
⑥分析A、B曲线不同的原因：
A组种子： 。
B组种子： 。
⑶如果粒重与粒轻、胚重与胚轻分别为两对相对性状，现有粒轻、胚重的巨胚稻与粒重、胚轻的正常胚稻。想要获得粒重、胚重的新品种，最好用 育种方法。
4．右上图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。
（1）关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，读取有色液滴向 （左/右）移动的距离。
（2）为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正。校正装置的容器和小瓶中应分别放入 、 。
（3）生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。请结合测定呼吸速率实验装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。
①实验变量： 。
②实验假设：
③实验步骤：
第一步：按装置图中所示进行操作，30分钟后，记录有色液滴移动距离为a。
第二步：
第三步： 。
④预期结果及结论：
5.研究表明，细胞分裂素可以延缓叶片的衰老。生物学兴趣小组的同学想通过实验检验生长素是否也具有延缓叶片衰老的作用。请你利用离体的叶片设计一个实验来探究这个问题。
(1)实验目的：探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。
(2)实验原理：离体的叶子会逐渐衰老,叶片变黄,使用一定浓度的细胞分裂素处理之后,可以显著地延长保绿时间,推迟离体叶片衰老。
(3)材料用具：足够数量的植物离体叶片、一定浓度的细胞分裂素和生长素、所需的相关器材和用具。
(4)实验步骤(写出实验的思路即可)：
。
(5)结果预测和结论：
① ；
② ；③ ；
④ ；
⑤
6、现有3管果蝇，每管中均有红眼和白眼（相关基因为B、b）,且雌雄各一半。管内雌雄果蝇交配后的子代情况如下：A管：雌雄果蝇均为红眼，B管：雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼，C管：雌雄果蝇均为一半红眼，一半白眼。
⑴请你根据上述结果判断：控制红眼和白眼的基因位于 染色体上，3个试管中的亲代白眼果蝇的性别依次是 ，C管中亲代果蝇的基因型为 。
⑵摩尔根等人用纯种灰身残翅果蝇与纯种黑身长翅果蝇交配，所获子代（F1 ）全部为灰身长翅，由此可推出，果蝇的 为显性性状。
⑶你如何验证灰身—黑身、长翅—残翅的遗传行为符合基因的自由组合定律？
7、 已知鸡的成红细胞合成B珠蛋白，胰岛细胞合成胰岛素。用编码上述两种蛋白质的基因作探针，分别对两种细胞中提取的总DNA片段进行杂交，结果显示为实验一；分别对两种细胞中提取的总RNA片段进行杂交，结果显示为实验二：
实验一 实验二
细胞总DNA 细胞总RNA
成红细胞 胰岛细胞 成红细胞 胰岛总RNA
B珠蛋白基因 + + + －
胰岛素基因 + + － +
注：+为阳性结果；－为阴性结果
(1)
实验一结果表明： ；
实验二结果表明： ；
(2)．试分析：成红细胞合成B珠蛋白而不合成胰岛素的原因是： ；
(3)．在实验二的DNA探针杂交实验中碱基配对的原则是 ；
(4)．试判断：合成蛋白质的遗传密码是否在探针上，并说明理由：
；
8．阅读下列内容，回答有关问题：
（一）实验目的：
1．验证种子萌发、幼苗生长与生长素有关。
2．确定某种植物的种子萌发、幼苗生长的最适宜生长素浓度范围。
（二）材料用具：
萝卜、水稻、油菜等种子若干；试管、移液管、培养甲、滤纸、生长素溶液（浓度分别为：1 000 mg · L – 1，10 mg · L – 1，0.1 mg · L – 1，1g · L – 1，0.01 g · L – 1，）
（三）实验步骤：
1．取5个试管，编号。在1 ~ 5号试管中，分别加入5 mL不同浓度的生长素溶液。
2．在5个试管中各放入2粒某种子，浸泡24小时。
3．取5个培养甲编号（1 ~ 5号），每个培养皿内事先都垫上蒸馏水浸湿的滤纸，将从1 ~ 5号试管中取出的种子，分别放入与之对应的1 ~ 5号培养甲中，在湿滤纸上均匀摆放。盖上培养甲盖（假设氧气充足）。
（四）观察与收集数据：
（五）分析与讨论：
问题1：本实验步骤中，有三处不够严谨，请指出：
①__________________________________________________；
②__________________________________________________；
③__________________________________________________。
问题2：为使实验结果真实和具有普遍性，需要________________________。
问题3：若你是该实验小组的成员，负责观察和收集数据，请你按实验目的的要求，设计一张记录表格。
9．下表是氮元素水平对胡萝卜根冠比影响的实验结果，请分析实验结果并回答问题：
土壤含氮量 冠(地上部分)鲜重 根鲜重 根/冠
低氮量中氮量高氮量 7.5g20.6g27.5g 31.0g50.5g55.8g 4.02.52.0
(1)请根据你所学的生物学知识，推测胡萝卜鲜重随含氮量多少而变化的主要原因。
____________________________________________________________________ 。
(2)根冠比随土壤含氮量的变化而发生了怎样的变化？ 。
这一实验结果说明_______________________________________________________。
(3)为了提高胡萝卜的产量，在不同的生长时期应该怎样合理施用氮肥？
________________________________________________________________________。
10、玉米是我国种植的一种重要的粮食作物，它有高秆和矮秆两个品种。已知适宜浓度的赤霉素能促进茎的伸长生长，但这种促进作用对同种植物高秆品种和矮秆品种的效果是否—样呢 请设计一个小实验进行探究。
材料用具：长势正常的纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，配制好的完全培养液，适宜浓度的赤霉素溶液，培养瓶等必需用品。(赤霉素的使用方法不作要求)
实验步骤：
第一步：设置四组实验
A组：完全培养液+高秆玉米幼苗
B组：完全培养液+矮秆玉米幼苗
C组：__ ____ 。
D组：_____ 。
第二步：____ __ 。
第三步：培养一段时间，记录各组玉米茎秆的高度。
预测和结论：
①__ ___ 。
② 。
③ 。
11、下图装置可以用来测量萌发的种子、小动物所吸收的氧气量。分别以 20 粒萌发的豆和 4 条蚯蚓为材料，每隔 10 分钟记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数如下表所示。
( 1 ）装置图中浓氢氧化钠的作用是
( 2 ）分析表格中的数据，进行种子萌发实验时，有色液体移动的方向是 , 移动的最大速率是
( 3 ）动物和萌发的种子实验都表明，在一段时间后，有色液滴移动的速度逐渐减缓。这是因为：
( 4 ）某同学根据表格中的数据，得出“萌发的种子的呼吸速率比蚯蚓的呼吸速率大”的结论。你认为是否正确？请说明理由 。
12．为了探究动物体内甲状腺激素分泌的调节机理，某同学设计了如下实验：
知识准备：碘是合成甲状腺激素的原料。甲状腺是合成、贮存、分泌甲状腺激素的器官。
材料用具：略。
方法步骤：
第一步：取健康雄兔15只，将注射部位消毒后，分别给每只兔注射适量的放射性碘溶液。
第二步；每隔一定时间用放射性测量仪分别测定每只兔子甲状腺中碘的放射量，记录并计算平均值。
第三步：3天后，将15只实验兔随机均分为A、B、C三组。
第四步：向A组注射一定量的无放射性的甲状腺激素溶液，向B组注射等量的无放射性的促甲状腺激素溶液，向C组注射等量的生理盐水。
第五步：每隔一定时间，分别测定三组兔子甲状腺中碘的放射量，记录并计算平均值。回答下列问题：
（1）改正上述实验方法第一步中的两处不妥当之处①____________②____________。
（2）实验中选用三组而不用三只兔子的好处是____________________________________。
（3）若分别用A、B、C三条曲线代表A、B、C三组兔子的甲状腺中碘的放射量，则预计 A、B、C三组兔子的甲状腺中碘的放射量应如下图中的 。
（4）若给C组的另一只兔子注射一定量的甲状腺激素抑制剂，则该只兔子体内促甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的含量变化依次是__________和_________。
13、(1)已知果蝇的红眼(A)对白眼(a)为显性，位于X 染色体上，灰身(B)对黑身(b)为显性，位于常染色体上。两只灰身红眼雌、雄果蝇交配得到以下类型和数量的子代。
①两只灰身红眼亲本的基因型为 。
②让子代中灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交，后代中黑身果蝇所占比例为 。
③在子代中，纯合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为 ，杂合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为 。
(2)已知果蝇的直毛与非直毛是一对等位基因。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交试验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上 请说明推导过程。
(3)若已知果蝇的直毛和非直毛是位于X染色体上的一对等位基因。但实验室只有从自然界捕获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，你能否通过一次杂交试验确定这对相对性状中的显性性状，请用遗传图解表示并加以说明和推导。
14、某小组学生观察到某大麦田中长有许多狗尾草，还有食草昆虫、青蛙、蜘蛛和蛇类等动物活动，决定探究农田生态系统中各种生物与生物之间、生物与无机环境之间的相互关系。
（1）假如该大麦田的承包者由于某种原因完全终止了对大麦田的各种管理活动，那么一段时间后，该农田生态系统中占优势地位的生物将是 。
（2）该农田中，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和，称为 。请依据调查情况，在方框内表示该农田中可能形成的食物网。
（3）若某一种食草昆虫的食物中，大麦和狗尾草之比是4∶1，则该昆虫增加1克体重，至少需要消耗大麦 克。
（4）研究中发现，在相同的环境条件下，分别种植大麦和狗尾草，它们都生长良好。如果把二者的种子混匀后播种，则大麦正常生长，而狗尾草生长得明显矮小。有关上述现象的产生，有同学设想是大麦的根部分泌物抑制了狗尾草的生长。试根据下列提供的实验材料与用具，补充实验步骤，探究大麦与狗尾草之间是否存在这种关系。
一．材料用具：狗尾草幼苗、大麦幼苗、完全培养液、实验容器等
二．方法步骤：
①将大麦幼苗用完全培养液培养，实验容器、光照、空气等外界条件符合要求。
② 。
③ 。
④ 。
如果同学们要得出“大麦的根部某些分泌物会抑制狗尾草的生长”这一结论，应该观察到的实验现象是 ，出现这一实验现象的可能原因除了同学们的假设外，还可能是因为 。
含适宜浓度IAA的琼脂块qiongzhikuai
空白琼脂块
含IAA琼脂
顶端
基端
琼脂块（a）
过一段时间后
含IAA琼脂
顶端
基端
空白琼脂
过一段时间后
宫颈癌细胞
单个癌细胞
单个肝脏细胞
小鼠肝脏
肝细胞核
癌细胞质
癌细胞核
肝细胞质
①胰蛋白酶处理
②核质分离
③
活塞
有色液滴
橡皮塞
刻度管
容器
20%NaOH5mL
消毒的
鲜樱桃
第4题 测定呼吸速率装置图
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