高中生物實驗設計相關知識和解題策略

1、一、實驗設計遵循的三大原則:1、單一變量原則（等量原則）變量單一變量原則種類 實驗變量（自變量） 反應變量（因變量） 無關變量（控制變量）©額外變量（干擾變量）處理變量 的目的及 關鍵目的：在于操縱自變獲取因變量關鍵：在于控制無關變量，減少干擾變量 確保機單一變量"的實驗 觀測，即不論有幾個實驗變 量，都應做到一個實驗變量 對應觀測一個反應變量 確保單一變量,的操作 規(guī)范，即實施中要盡可能避 免無關變量及額外變量的干 擾2、對照原則對照實驗對照設置對照，進一步 消除無關變量對 實驗結果的影響， 以增加實驗結果 的可信度 空白對照：不做任何實驗處理的對照組 自身對照：實驗與對

2、照在同一對象上進行 條件對照：給實驗組進行某種條件處理， 給對照組進行另一種條件處理 相互對照（對比實驗）：幾個實驗組相互 對照【例】試判斷下列實驗分別是屬于什么對照類型？實驗組和對照組分別是什么？（1）“探究影響酶活性的因素”實驗中：1號試管加1 ml蒸餡水；2號試管加1 ml鹽酸；3號試管加1 ml naoh溶液。（2）“觀察植物細胞的質(zhì)壁分離和復原”實驗。（3）在“動物激素飼喂小動物”的實驗中，甲組飼喂甲狀腺激素，乙組飼喂甲狀腺激素抑制劑，丙組不飼喂藥劑。3、重復原則:其目的是為了使實驗結果或數(shù)據(jù)更接近真實情況，避免偶然因素對實 驗的影響。【例】探究植物生長調(diào)節(jié)劑對抒插枝條生根的作用，為

3、了排除偶然因素的 干擾，實驗時該如何操作？答案：同一濃度處理的插條數(shù)目要求為35根，然后再求平均值。二、實驗設計的常見考點1. 實驗目的要探究或者驗證的某一事實。實驗目的一般的書寫格式為“探究xx（自變量）對xx（因變量）的影響”或“探究xx（自變量）與xx（因變量）的關系”或“驗證等?！纠?在用生長素促進植物枝條生根的實踐過程中，發(fā)現(xiàn)枝條生根情況不一，分析其原因，認為可能與生長素的濃度有關。請據(jù)此擬定一個相關研究課題的實驗目的：例】 甲型流感病毒正在全球范圍內(nèi)擴散，嚴重危害人體健康。某學校 生物興趣小組的同學通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，常見的流感病毒都是rna病毒, 同時提出疑問：甲型流感病毒的遺傳

4、物質(zhì)是dna還是rna?該興趣小組為解 決這一疑問而設計了實驗，請為該實驗擬定一個實驗目的?！纠?如圖裝置表示3株脫淀粉（經(jīng)充分“饑餓”處理）的長勢相同的同種植株放在透光的不同鐘罩內(nèi),請根據(jù)下面圖解，寫出實驗目的：質(zhì)量分數(shù) 為0.1%的nahuos溶液 、質(zhì)量分數(shù) 為1%的inahco 溶液質(zhì)量分數(shù) 為1%的 wauh 溶液 、in2. 實驗假設的書寫實驗假設是對研究結果的預測，可能正確也可能錯誤。一般情況下, 若是實驗中要求寫出實驗假設，應依據(jù)題干信息和所學的知識，寫出最 可能的一種假設（即該假設要能解釋題目所給的現(xiàn)象或與題干相符）。【例】 哺乳動物體溫的相對恒定是由于完善的調(diào)節(jié)機制來實現(xiàn)

5、機體產(chǎn)熱 量和散熱量保持動態(tài)平衡的結果。動物產(chǎn)熱的主要方式是細胞的有氧呼吸。為了探究哺乳動物隨外界環(huán)境溫度升高，呼吸作用強度是升高還是降低, 某校生物興趣小組設計了實驗，請寫出該實驗的實驗假設:3、預測實驗結果，得出實驗結論一般來說，驗證性實驗是“不需要”預測實驗結果的，因為實驗結果 是“已知的”。探究性實驗一般有多種可能的預測結果，大多有三種?！白?量促進結果；變量抑制結果；變量與結果無關”，或“全肯定；全否定； 一肯定一否定”等?！菊Z言描述】探究性實驗的每一個結果和結論一般都用“若，則 來描述?！纠吭跉W美，洋蔥被譽為“蔬菜皇后”。其肥大的鱗莖中含糖類86%。 那么，洋蔥肥大的鱗莖中所含的

6、糖類是淀粉還是可溶性還原糖？生物興 趣小組的同學以此為研究課題開展研究。請你完成下面的實驗研究報 告。(1) 實驗目的：探究洋蔥肥大的鱗莖中所含的糖是淀粉還是可溶性還原 糖。(2) 實驗步驟：1鑒定可溶性還原糖： 制備洋蔥組織樣液，取樣液2毫升注入試管。 觀察顏色變化。ii 鑒定淀粉： 制備洋蔥組織樣液，取樣液2毫升注入試管。 觀察顏色變化。(3) 預期實驗結果與結論： o o答案：(2) i 加入適量剛配制的斐林試劑，搖勻后，將試管置于50 °c65 °c水浴鍋中加熱11滴加12滴碘液，搖勻(3) a.若觀察到步驟i有磚紅色沉淀，步驟ii沒有藍色出現(xiàn)，則洋蔥肥大的鱗莖中所

7、含的糖是可溶性還原糖而不是淀粉;b.若觀察到步驟i無磚紅色沉淀，步驟ii有藍色出現(xiàn)，則洋蔥肥大的鱗莖中所舍的糖不是可溶性還原糖而是淀粉;c.若觀察到步驟i有磚紅色沉淀，步驟ii也有藍色出現(xiàn)，則洋蔥肥大的鱗莖中所含的糖既有可溶性還原糖又含有淀粉 三、實驗設計的一般步驟:(1) 取材、分組、編號 取材：取材要符合實驗的要求，有利于實驗的成功進行且容易獲得。估計實驗的偶然誤差較大時，應適當增加取樣數(shù)量，在分析實驗結果時取平均值。 分組：等量、隨機 編號：如甲組(可再分為a組和b組)、乙組(可再分為c組和d組)等【語言描述】若實驗材料為植物，可描述為“選擇長勢相同、大小 相近的同種植物隨機等量分組，分

8、別編號為a、b、c”； 若實驗材料為動物，可描述為“選擇年齡.體重、性別相同，健康 且生長發(fā)育狀況相同的同種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3”; 若實驗材料為種子，可描述為“取大小一致、飽滿程度相近的同種 種子隨機等量分組，分別編號為甲、乙、丙”。(2) 實驗自變量的處理，即實驗組和對照組的設置【語言描述】可通過“適量”和“等量”表達出來，如“在a組中加 入適量的在b組中加入等量的（如生理鹽水、蒸憾水、清水等）”。 在某些具體的實驗設計中，也可用具體的量表達出來，如“在a組中加入2 ml 在b組中加入2 ml”。（3）培養(yǎng)（或處理）、觀察、記錄實驗組和對照組都必須放在“相同且適宜”的環(huán)境

9、中，這樣的實驗結 果才具有可比性。培養(yǎng)時間根據(jù)具體實驗而定，也可用“一段時間后”來描述?！菊Z言描述】將兩套（或多套）裝置放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)（或用相 應方法處理，如振蕩、加熱等），一段時間后（或定時）觀察（或測定）并 記錄（求平均值）;【例】臺灣塑化劑事件的爆發(fā)，使我們認識到環(huán)境激素對人體的危害。 有人猜測塑化劑的作用類似于雌激素，可能會引發(fā)性早熟。請設計實驗探 究上述猜測是否正確。（說明：性成熟的早晚可以用初次發(fā)情時間為指標）（1）材料和用具：的雌鼠若干，的飼料（甲），含適量濃度雌性激素的飼料（乙），普通飼料（丙）實驗目的:（3）實驗步驟： 將雌鼠,編號 a. b、coo（4）如果猜測

10、正確，則實驗結果是:化劑(2) 探究塑化劑的作用是否類似于雌激素，會引發(fā)雌鼠性早熟。(3) 隨機均等的分為3組a組每天飼喂適量的飼料甲，b組每天飼喂等量的飼料乙，c組每天飼喂等量的飼料丙。在相同且適宜的條件下培養(yǎng)。觀察記錄每個雌鼠的初次發(fā)情時間，并求每組平均值(4) a、b兩組的平均初次發(fā)情時間都早于c組【例】某學生準備驗證酵母菌既能進行有氧呼吸，也能進行無氧呼吸,并設計了下列對照實驗，請你幫助他完成有關內(nèi)容。(1)實驗目的：驗證酵母菌的細胞呼吸方式。(2)材料用具：酵母菌培養(yǎng)液、質(zhì)量濃度為0. 19 g/ml的葡萄糖溶液、 液體石蠟油、蒸惚水.保溫瓶、溫度計、棉花。(3) 實驗步龍 將質(zhì)量濃

11、度為0. 19 g/ml的葡萄糖溶液加熱后冷卻備用。 取3個保溫瓶，編號為a、b、c,并將c瓶設置為對照。 在3個保溫瓶中分別加入等量的。 a瓶中再加入, b瓶中再加入，c瓶中再加入o 在3個保溫瓶中均放入溫度計，用棉花輕輕塞上瓶口，并保證保溫瓶通氣。 24小時后觀察并記錄3個保溫瓶中溫度的變化。(4) 實驗結果及分析：c瓶溫度, a瓶溫度(填“高于”、“低于”或“等于”用瓶溫度，原因是o(5) 實驗結論：o答案：(3)葡萄糖溶液適量的酵母菌培養(yǎng)液和液體石蠟油與a瓶所 加酵母菌培養(yǎng)液等量的酵母菌培養(yǎng)液 與a瓶所加酵母菌培養(yǎng)液等量的蒸 憾水(4)不變 低于 酵母菌無氧呼吸釋放的能量比有氧呼吸釋放

12、的能 量少(5)酵母菌的細胞呼吸方式有有氧呼吸和無氧呼吸兩種四、實驗表格的設計（1）自變量因變量的觀 察指標或測 量指標【例】探究發(fā)酵時間對酵母菌酒精產(chǎn)量的影響探究溫度對淀粉酶活性的影響 某校生物興趣小組計劃對a草地土壤中小動物類群豐富度進行調(diào)查研究。請你設計一個表格用于記錄a草地土壤中的小動物類群（種類）和個體數(shù)量。(2) 各區(qū)域中所填內(nèi)容：自變量因變量的觀察指標或測量指標同一實驗組內(nèi)的不同個體、測量次數(shù)、另一個自變量例】探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化（計數(shù)時多次測量） 探究生長素類似物濃度對抨插枝條生根的影響（同一濃度下處理 多根枝條） 探究不同種類的洗衣粉對同一污漬或不同污漬洗滌效果的影響請你設計表格記錄蛋白酶洗衣粉、復合酶洗衣粉、普通洗衣粉對同一污漬或不同污漬的洗滌效果，常見的污漬有油漬、血漬、奶漬、果汁漬等。 某生物興趣小組準備對所處地區(qū)的花園和菜地兩類土壤中小動物類群的豐富度進行研究。若要用記名計算法對兩類土壤中的動物進行統(tǒng)計 和分析，請你設計一個數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。 木瓜蛋白酶的提取工藝流程如下:加酶保護劑(0.02-0.10 mol/l)加65%乙醇調(diào)提取液ph（5.0 9.0） 沉淀物亠 酶制劑）*酶活力（單位：u）興趣小組分別對酶保護劑濃度、提取液ph進行了探究實驗。結果顯示,酶