实验设计的题型与解答策略

湖南省长沙市第一中学生物组实验设计的题型及其解答策略2003年2002年2001年试题2004年2005年200６年比例（%）总分实验设计题分值题型406024256015367226427258127542725816实验设计题发展的一个明显的趋势：分值基本逐年增加，但得分率每年均最低验证型验证型验证型验证型验证型验证型湖南省长沙市第一中学生物组2003年2002年2001年试题2004年2005年200６年分析实验结果、设计实验程序实验步骤正确（脊蛙反射实验）、设计(杂交育种)实验程序改正实验步骤实验方法步骤不正确（矿质营养）补充实验步骤、结果实验原理、步骤不严密（生长素）考查要求背景材料提供实验材料和用具（胰高血糖素）写出步骤、预测、解释和结论提供实验方案（胰岛素）分析实验原理、实验现象提供实验材料（牛的遗传实验）推断显性性状、确定显隐性关系一、近几年全国卷中实验设计的题型及考查要求继续完成实验并预测结果提供实验材料（光合作用和呼吸作用）提供实验材料（果蝇的遗传实验）推测性状表现，判断遗传方式湖南省长沙市第一中学生物组二、探究型实验与验证型实验的比较验证型实验探究型实验实验目的实验假设实验原理实验过程实验现象结果预测实验结论验证研究对象的已知属性、特征探索研究对象的未知属性、特征因结论是已知的，因此不存在假设问题根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象假设出一种或几种可能性因验证内容而定因探究内容而定应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而定应有的实验步骤，实际上并不会全部发生，因探究内容而定已知，应准确描述未知，可以不描述对应题设，无须讨论对应假设，分类讨论对应实验目的作出肯定结论开放，无明确结论(如果…则…）湖南省长沙市第一中学生物组请你帮助完成为食品卫生质量检验人员设计的一个检测稻米新鲜程度的简易实验。实验目的：实验原理：实验材料：新稻米，陈稻米(数量足够)试剂和用具：1%的愈创木酚、1%的过氧化氢(H2O2)、带塞子的试管、培养皿、移液管、观察颜色的放大镜等。愈创木酚红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关H2O2过氧化氢酶根据过氧化酶活性的强弱来鉴别新稻米和陈稻米在有过氧化氢(H2O2)存在时，稻米内的过氧化氢酶可以使愈创木酚氧化成红褐色物质，颜色的深浅与酶活性呈正相关例1、新收获的稻米煮出的饭香气诱人，但是不法商贩也可以用陈稻米抛米增白、上油后以假乱真，欺骗消费者。新稻米所含过氧化酶活性明显高于陈稻米。植物体内的过氧化氢酶在有过氧化氢(H2O2)存在时能把某些酚类化合物(如:愈创木酚)氧化成红褐色物质，简单表示为：湖南省长沙市第一中学生物组实验步骤：(1)让稻米事先浸有1%的愈创木酚。具体做法是，然后分别用移液管往两试管内加入1%的愈创木酚溶液，浸没大米，盖上试管塞用力摇动振荡20下，静置一段时间后，弃掉多余液体。(2)将浸有1%的愈创木酚的稻米分别倒入两个具有与前相同编号的培养皿中，用镊子摊开，然后。(3)。预期结果：。结论：。取两支带塞子的试管分别编号为A与B，其中A管设为对照，放入5g新稻米，B管放入5g待检测的陈稻米(要求设对照，放入稻米的量要足够多且相等)用移液管吸取1%的过氧化氢(H2O2)分别滴向两培养皿的稻米里，使所有稻米都浸有过氧化氢几分钟后(一定时间后)，用放大镜观察两培养皿里稻米的颜色变化新稻米呈红褐色，陈稻米几乎无色或颜色很浅稻米里的过氧化氢酶的活性会随着贮藏时间的延长而降低湖南省长沙市第一中学生物组例2.（07湖南30校联考）右图是可测定呼吸速率的密闭系统装置。（1）为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行对照，对照装置的容器和小瓶中应该分别放入（2）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：。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是否机械损伤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）湖南省长沙市第一中学生物组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：记录相同时间内有色液滴移动距离为b，比较a、b数值的大小。④预期结果及结论：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。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。湖南省长沙市第一中学生物组1、混淆：验证--探究；定性--定量；实验--对照；假设--预期；结果--结论2、语言表述庸俗，啰嗦，逻辑混乱三、常见错误正确判断验证型实验与探究型实验是解题的关键，可以确保不犯原则性、方向性错误；综合近几年的全国高考（湖南卷），以验证性实验为主，但探究性实验是必然的发展趋势，需要引起高度重视。结果的预测与结论的描述应为“如果出现×××结果，则有×××结论”，即由结果得结论，而不能“由结论得结果”。如：给动物注射胰岛素，出现“昏厥现象”（结果），表明胰岛素“具有降血糖的作用”（结论），但不能写为“胰岛素具有降血糖的作用，所以出现昏厥现象”。3、实验步骤关联性不强，实验先后顺序颠倒，方法不规范或不可操作湖南省长沙市第一中学生物组四、实验设计的基本原则1、设置对照原则（增加实验可信度）实验组：施加实验变量处理的被试组对照组：不施加实验变量处理的对象组（1）空白对照：不给对照组作任何实验处理给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理．甲：饲喂甲状腺激素乙：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照）（3）条件对照：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，是实验前后之间的对照（4）自身对照：（2）相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验组之间的相互对照湖南省长沙市第一中学生物组对照实验设置合理与否的关键——保证其他条件的完全相等a、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b、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c、所用实验试剂要相同，即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其注意体积上的等量问题d、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。实验变量（自变量）反应变量（因变量）注意区分无关变量（控制变量）额外变量（干扰变量）湖南省长沙市第一中学生物组2、单一变量原则3、平行重复原则（消除误差原则）指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，以减少实验误差。6、简便、可行性原则实验步骤简单方便、材料易获取、条件易控制、又能说明问题变量只有一个，其他因素必须相同且适宜。如：我们常常强调“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”、“选取发育状况相等”、体重相等“、”同性别“的某某动物等等，均是为了排除无关变量对实验结果的干扰。4、严谨性原则要使实验设计完整、无漏洞，必须注意严谨性。有些实验还要建立在严谨的推理基础之上。5、科学性原则包括选材的科学性和实验步骤的严密逻辑性实验原理的科学性实验结果处理的科学性实验步骤的科学性实验材料选择的科学性湖南省长沙市第一中学生物组五、实验方案的评价——五看评价法是否遵循了单一变量原则是否遵循了等量原则是否排除了干扰因素一看对照有无对照实验若有则看对照设计是否合理二看步骤步骤的顺序是否合理步骤是否完整具体操作有无违反生物学原理三看验证实验结果的验证目标是否达到实验结果的验证方法是否得当湖南省长沙市第一中学生物组六、单因子实验与双因子（或多因子）实验1、对于单因子实验，自变量只有1个。2、对于双因子实验，变量则有2个。但双因子实验是由2个单因子实验组成，每个单因子实验是只有1个变量的对照实验。例：探究果胶酶催化化学反应的最适温度和最适pH；此外2006年全国高考（湖南卷）的30题实际上为双因子实验题。四看材料生物学材料选择是否得当实验器材选择是否合理药剂选择、使用、用量是否准确五看条件是否需要搅拌、加热等实验所需的温度、光照等条件是否合理湖南省长沙市第一中学生物组例3．（06全国高考）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。用所提供的材料和用具，在给出的实验步骤和预测实验结果基础上，继续完成实验设计和预测实验的结果，并对实验结果进行分析：实验材料和用具：烟草幼苗、试管2支、蒸馏水、NaHCO3稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、日光灯（实验过程中温度和光照等条件适宜，O2、CO2在水中的溶解量和无氧呼吸不计）。实验步骤和预测实验结果：⑴剪取两块相同的烟草叶片分别放在盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的两支试管中，叶片均浮在水面上。⑵用真空泵抽走两支试管内液体中和叶肉细胞空隙间的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均沉在试管底部。⑶……分析实验的结果：湖南省长沙市第一中学生物组参考答案：实验步骤和预测实验结果：⑶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，蒸馏水的叶片仍在试管底部。⑷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，蒸馏水的叶片仍在试管底部。分析预测的结果：⑴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，叶肉细胞间隙中的O2增加，叶片上浮。而蒸馏水中缺乏CO2和O2，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片位于试管底部。⑵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CO2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O2，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。本题的难点在于验证光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，是两个方面。变量有2个：一是有无CO2，二是有无O2；有两组对照实验：一是蒸馏水与NaHCO3；二是光照与黑暗。湖南省长沙市第一中学生物组例4、长期以来，研究者对促使蝗虫感受环境拥挤的机制存有疑义。在细胞及分子水平上，美国科学家研究发现孤立性与合群性蝗虫的神经中枢系统有11个神经传导束具有显著差异，而中国科学家研究发现孤立性和合群性的蝗幼虫有532个基因不同，在行为研究方面，科学家从蝗虫的视觉、嗅觉等方面进行探索，请你设计实验对此进行探究。（提示：嗅觉可能是蝗虫释放的一种挥发性化学物质—信息激素引起的）实验步骤：第一步：选择两个同样的孤立性雌性蝗虫，编号1、2；另选两个同样的孤立性雌性蝗虫，编号3、4，备用。第二步：分别用视觉、嗅觉两种刺激进行实验。即将一只孤立性蝗虫1置于密闭透明玻璃容器中，容器外放置孤立性蝗虫3，记作A组；将，记作B组。第三步：观察蝗虫，记录A、B的反应。一只孤立性蝗虫2置于开放的黑色玻璃容器中，容器外放置孤立性蝗虫4（使蝗虫不能相互看到）湖南省长沙市第一中学生物组预期实验结果及结论：（1）A与B均表现出较明显的合群化行为，证明视觉、嗅觉两种刺激都是有效的合群化触发机制；（2）（3）（4）问题：上述实验方案能否达到实验目的？简述理由。（5）A与B均不表现出较明显的合群化行为，证明视觉、嗅觉两种刺激都不是有效的合群化触发机制。A表现出较明显的合群化行为，B不表现出较明显的合群化行为，证明视觉是较嗅觉刺激更为有效的合群化触发机制A不表现出较明显的合群化行为，B表现出较明显的合群化行为，证明嗅觉是较视觉刺激更为有效的合群化触发机制不能。缺乏雄性实验组；缺乏重复实验（即应反复做相同实验并能得到相同的结论）。湖南省长沙市第一中学生物组七、实验设计题的解题策略审题“三明确”实验目的实验原理实验变量解题“三环节”选择实验材料用具书写实验设计步骤预测