生物实验与研究性学习基础
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生物实验与研究性学习基础 于都三中高三生物备课组编制
生物实验与研究性学习基础
一．考纲要求：
1.理解所学实验实习的内容，包括实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能。
2具备验证相关生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。
3.能对一些生物学问题进行初步的探究性研究。包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等。
4.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。
具体的能力考查要求包括三个部分：一是考生能够设计简单的生物学实验，二是能够对实验结果进行解释和分析，三是对简单的实验能作出恰当的评价和修改。
二. 完整实验研究的基本内容及原则
（一）实验研究的内容：
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，也即课题)
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
实验假设：对实验课题进行猜测性的设定
实验预期：根据假设，预测通过实验后将会出现的结果
实验假设和预期在实验研究中是不可缺少的,但在实验的方案中一般不书写。
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。实验结果是与实验预期相对应的，结果可与预期相符、也可不符。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。与预期是相符的，有时也可相反。
（4）结论：
结论的得出须依据实验结果。结论与假设是对应的，结论可支持假设、也可推翻假设。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）实验的基本原则：
设计实验时必须遵循以下几个原则：
(1)设置对照原则 (2)单因子变量原则 (3) 等量性原则 (4)平行重复原则
(5)科学性原则
1.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(包括个体差异、生长期的差异、试剂的差异、环境条件的差异、性别的差异、健康状况的差异等等)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。
（1）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。如：生长素最适浓度的确定。
（2）“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（包括增加变量或减少变量）的被试组；对照组是不施加实验变量处理（正常自然状态）的对象组。两者受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。再如:
2008全国I第一题:为了验证胰岛素具有降低血糖含量的作用，在设计实验时，如果以正常小鼠注射某种药物前后小鼠症状作为观察指标，则下列对实验组小鼠注射药物的顺序，正确的是：
A.先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液
B.先注射胰岛素溶液，再注射胰岛素溶液
C.先注射胰岛素溶液，后注射生理盐水
D.先注射生理盐水，后注射胰岛素溶液
解析：在本实验中，实验目的是验证胰岛素是否具有降低血糖含量的作用，因而有无胰岛素应该是本实验中的唯一变量，也就是说，对照组中没有胰岛素，而实验组中应该有胰岛素，且注射胰岛素后血糖浓度应该与实验前发生变化，其一般作法是：给对照组注射一定量的生理盐水，给实验组注射等量的用生理盐水溶解的胰岛素溶液，一段时间后观察两组小鼠的症状表现，可见对照组小鼠正常，而实验组小鼠出现血糖降低的症状，再给实验组小鼠注射一定浓度的葡萄糖溶液，可见实验鼠的症状得以恢复。所以本题应该选A。
（3）设置对照实验的措施：
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所有用生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同：如保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
2. 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。
（1）变量的种类
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），实验变量（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。
⑵变量的控制 ：
控制变量法，是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。
①操纵实验变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成实验对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。方法：施加、改变、去除。
②检测反应变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度。
③控制无关变量的方法（平衡控制）：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减少实验误差。
④对照的方法 对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
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。
【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，检测反应变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。
3.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。
由以上实验设计的特点来看，采用了平行重复的原则来进行，消除了无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。平行重复就是实验对象的重复，多个对象同时进行可消除个体差异对实验的干扰。
对于定量实验，前后重复多次取平均值，能提高精确度。
4 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；草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整，学生可由此产生明确的设计思路。
②实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。材料的选择要做到：“容易取材”、“现象明显”、“容易保存和培养”、“生长周期短”、“繁殖量大”等。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。
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。a、注意操作细节合理性 b、注意操作顺序的合理性 c、设计方案具有可操作性
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。
⑤简明扼要的准确组织文字、语言、图形或表格。
A、实验组别编号描述 如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以编号便于区分。
B、实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）
C、如果在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达 如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”、“适宜环境”、“相同数量”、“等量”、“各”、“分别”、“显著差异”等等。
D、叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如：“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等
E、注意避免“词不达意”如：如图二，有些学生描述为“分别在甲、乙两试管中加入A、B物质”，如此表达则成了图三的含义，显然与图二不符。准确的描述应为“在甲乙两支试管中分别加入A、B物质”或“在甲试管中加入A物质，乙试管中加入B物质。”
F、选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。
三、实验设计中常见的方法技术：
（一）实验设计中常见的方法
1．化学物质的检测方法 如：
①淀粉——碘液 ②还原性糖——斐林试剂、班氏试剂
③C02——澄清石灰水或酸碱指示剂 ④乳酸——PH试纸
⑤无02——火焰熄灭 ⑥02——余烬复然
⑦蛋白质——被蛋白酶分解、双缩脲试剂
2．实验结果的显示方法 如：
①光合速度——02释放量或CO2吸收量或淀粉产生量
②呼吸速度——02吸收量或CO2释放量或淀粉减少量
③原子途径——放射性同位素示踪
④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤细胞是否死亡——质壁分离、细胞质流动情况
⑥甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度、动物活动状态、动物体温变化等
⑦生长激素作用——生长速度（体重变化，身高身长变化）
⑧胰岛素作用——动物活动状态
⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度
3．实验条件的控制方法
①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水
③除去容器中CO2——NaOH溶液（KOH溶液）
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境（饥饿处理）
⑤除去叶中叶绿素——酒精加热
⑥除去光合对呼吸干扰——给植株遮光（黑暗处理）
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光
⑧血液抗疑——加入柠檬酸钠
⑨线粒体提取——细胞匀浆离心
⑩骨的脱钙——盐酸溶液
⑾激素或其它物质的载体，或配制固体培养基——琼脂
4实验中控制温度的方法
（1）还原糖鉴定：水浴煮沸加热
（2）酶促反应：水浴保温
（3）用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热
（4）DNA的鉴定：水浴煮沸加热
（5）细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养
除了要熟悉以上这些常见的实验方法外，还要学会如何针对一个具体的设计题去恰当地选用实验方法，这一方面可围绕实验目的来选择，另一方面可通过分析题目要求和材料用具来确定。
（二）实验设计中常见的技术
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
（1）.玻片标本类型：①临时玻片标本：是实验中观察标本常采用的方法，保存时间不长久是本法的缺点。如草履虫形态及应激性、口腔上皮细胞、植物细胞质壁分离及复原、洋葱根尖有丝分裂、病原体观察等。②永久玻片标本：如洋葱根尖固定装片.蛔虫受精卵固定装片等。
（2）.制片法：中学常用的四种制片法是石蜡切片法（如制作植物茎横断面的切片），涂片法（如制作细菌、酵母菌、口腔上皮细胞临时装片），压片法（洋葱根尖有丝分裂、观察早期花蕾花粉母细胞、洋葱鳞片叶表皮等临时装片的制作），徒手切片法（如桂花叶片横切）。
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。
8．离心技术 适用于细胞器的分离、密度递度的分离等。
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。
（三）几种试剂的介绍
1.染料及染色剂
（1）染料：是一类有色的有机物或无机物，它能使被染物呈现颜色。染料的分类有两种，一种是按染料发色机团是阴离子还是阳离子分，是阴离子者为酸性染料，是阳离子者为碱性染料。碱性染料是一种色碱盐，通常为氯化物（如亚甲基蓝）或醋酸盐（醋酸洋红）；酸性染料为色酸盐，通常是钠盐、钾盐、铵盐。另一种是按染色对象分为胞核染料（龙胆紫、醋酸洋红），胞浆染料（红墨水、碘液等），脂肪染料（苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ）等。
（2）染色剂：染料溶解在溶剂中而成的溶液。如碘液、醋酸洋红液、龙胆紫溶液、亚甲基蓝溶液、红墨水等。
2.染色方法：
根据材料是活的还是死的分为活体或半活体染色（如0.01%亚甲基蓝溶液对根染色——根对离子的交换吸附实验、碘液对口腔上皮细胞的染色等）及死体染色（如根尖有丝分裂实验中龙胆紫溶液对已解离的根尖的染色）。
3.生物实验中常用的溶液：水、酒精、丙酮、汽油等。
4.介绍几种制剂的作用
（1）2，4-D生长素类似物：有双重性，低浓度促进生长；高浓度抑制生长；培育无籽果实。（2）10-4M的秋水仙素：a.诱发基因突变。b.使染色体加倍，培育多倍体。c. 单倍体育种，培育纯种。
（3）0.9%生理盐水（维持红细胞、口腔上皮细胞形态）；10%KNO3溶液（植物细胞质壁分离和自动复原）；5%CaCl2溶液和0.01%亚甲基蓝溶液（根对离子的交换吸附）；15%盐酸溶液（对根尖解离）；丙酮、酒精（溶解色素）；层析液（分离色素）；龙胆紫溶液、醋酸洋红液（根尖细胞染色体染色）；30%蔗糖溶液（植物细胞质壁分离和复原）
（4）紫外线：一定剂量作为能量、保温，高剂量导致细胞基因突变。
四．常见实验题型
1.补充完善型：一般给出了具体材料及条件，要求完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因。
2.分析实验结果型：这类试题以实验为背景，要求通过对实验结果的解读，进行分析。着重考查学生科学思维的品质。
3.改错型：实验目的、材料、过程或结果有错误，要求学生运用已有知识分析找出并加以改正。
4.设计型：设计型实验题是在目前实验考查难以做到动手操作的情况下，要求学生自己设计、选择、分析实验的思路和方案。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
探究性实验与验证性实验比较表
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
5.遗传验证型:包括遗传规律（是否符合孟德尔的某定律）的验证、生物变异类型（可遗传或不可遗传）的验证、性状显性还是隐性的验证、基因位置的验证、细胞核遗传或细胞质遗传等。
6.综合型：它是前几种题型的组合。
五．实验题解题的一般思路
明确实验目的→弄清实验的原理及相关的知识点→确立完成实验的关键条件→考虑每一材料用具可能的作用→设计实验方案→书写实验过程或完善、改错→分析结果。(①实验步骤或实验装置图；②观察记录实验结果；③分析讨论，得出结论)。
(一)设计、完善类实验题解题的思路：
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.实验变量的确定和控制
生物实验设计中，实验的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,而反应变量是实验变量产生的结果。生物实验中很多实验变量就是实验条件。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实验变量。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和单一变原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（实验变量），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下步骤进行。
(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，也就是题目.
(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）实验过程方案的书写：
①流程图如下：
②书写实验过程的具体步骤：
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。现总结出下面一条书写模式，能够使书写条理，思路清晰。一般步骤为：
A、准备和选材:后面步骤中要用到的东西（试剂、材料等），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），则不需再配制了。
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（确定实验变量）；除实验变量外，对实验组和对照组的处理、培养或饲养等条件应要相同，即（控制无关变量）。
D、培养（或饲养）、观察、记录:观察记录实验现象和实验数据.
（6）、实验结果准确描述及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）。
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可寻找。
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，应该考虑加入指示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。
c.实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。
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？
（7）、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。
（8）、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。
示例：
“验证成熟植物细胞的渗透作用”实验设计实例：
Ⅰ 实验名称(课题)：观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象。
Ⅱ 实验目的：验证成熟植物细胞的渗透作用。
Ⅲ 实验原理：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用失水；反之则吸水。
Ⅳ 实验对象：新鲜马铃薯条。
Ⅴ 实验条件：0.8g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水、大试管、有刻度的小烧杯、刀片、镊子等。
Ⅵ 实验设计的基本原则：对照、等量。
Ⅶ 实验方法与步骤：
(1)制备3条长度、宽度、体积都相同的新鲜马铃薯条。
(2)将其中的2条分别放入盛有等体积的蔗糖溶液与蒸馏水的烧杯中，另1条放入加塞的空试管中。
(3)2h以后，通过比较的方法观察薯条的长度变化及蒸馏水、蔗糖溶液体积的变化。
Ⅷ 实验结果预测分析：可能出现的实验结果是：
(1)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积明显大于蒸馏水体积。
(2)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度不变，且蒸馏水的体积小于蔗糖溶液体积。
(3)放入蒸馏水中的薯条长度不变，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积大于蒸馏水体积。
(4)薯条的长度及溶液的体积都没有明显的变化。
Ⅸ 实验测量与记录：将放入溶液中的薯条与试管中的薯条比较观察，并比较烧杯中溶液的体积：放入蒸馏水中的薯条变长、放入蔗糖溶液中的薯条变短，且烧杯中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大。
Ⅹ 实验结论：放入蔗糖溶液中的薯条渗透失水，放入蒸馏水中的薯条渗透吸水。
分析讨论：本例题可以从那些角度进行命题？
例1：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。
例2：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)
例题3 （成都08届一诊）⑴下图是生活在适宜环境中的C3植物光合作用部分
过程图解，其中A、B、C表示三种化
合物，a、b表示两个生理过程。
①该过程发生的场所在叶绿体
的 。
②C物质既可以作为b过程的还原剂，
又为b过程进行提供 。
③形成ATP和C物质时需要的能量
是由 将光能转换成的电能。
④若将植物突然转移到高温、强光照、干燥的环境中，叶片气孔将逐渐关闭，此时叶肉细胞内B物质含量的变化是 。
⑤将该植物的一叶片置于恒温的密闭小室内，
改变小室内的CO2浓度，在适宜的光照条
件下测定叶片光合作用的强度（以CO2的
吸收速率表示），测定结果如右图：
若降低光照强度后重新测定，请在原
图中用虚线表示出最可能的测定结果。
⑵植物体所需要的矿质元素进入植物体后，
有的仍然呈离子状态，可以转移再度利用；有的形成不能稳定的化合物，可以分解转移再利用；有的形成难溶解的稳定的化合物，不能被植物体再度利用。
①Mg元素是构成叶绿体中 的组成元素，缺乏该元素，植物叶片会呈现 色。
②某研究性学习小组想利用溶液培养法来探究叶绿体中含镁的色素是一种稳定的化合物还是不稳定的化合物。请帮助他们完成试验步骤和回答有关问题。
试验步骤:
第一步：配制 培养夜。
第二步：选取 的植物若干，平均分成两组，将这两组植物分别置于盛有上述培养液的容器中。
第三步：将两组植物放在相同且适宜的条件下培养。
第四步：一段时间后观察 ，并做好记录。
预测结果及结论：
如果 ，则说明叶绿体中含镁的色素是一种不稳定的化合物。
如果 ，则说明叶绿体中含镁的色素是一种稳定的化合物。
答案：
（1）①基质 ②能量 ③特殊状态的叶绿素a ④下降
⑤见下图，起点、拐点、终点均正确为2分，否则为0分
（2）①叶绿素 黄 ②试验步骤：第一步：适宜浓度的完全培养液和缺Mg的完全
第二步：同一品种、且生长健壮，大小、长势相同
第四步：两组植物叶片是否变黄以及变黄的顺序
预测试验结果并得出结论：完全培养液中培养的植物叶片不变黄，缺Mg的完全培养夜中植物基部叶片（老叶）先变黄 完全培养液中培养的植物叶片不变黄，缺Mg的完全培养夜中植物幼叶（新叶）先变黄。
例4：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。
例题5、玉米的高秆和矮秆是一对相对性状，且高秆为显性。现有长势发育正常的纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，请你设计一个实验，验证“在生物个体发育过程中，生物的性状不仅受基因(遗传)的控制，同时还受环境的影响”。
(1)实验原理：略。
(2)材料用具：长势发育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，缺N的完全培养液，必要的培养器具等(注：植物缺氮时，其表现为生长缓慢等症状)。
(3)方法步骤及结果预测：
①选取 纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，注意纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗数量相等，各分成两等份，依次标记为甲、乙、丙、丁。
②将上述各组幼苗置于 条件下，作如下处理和预测：
项目 组别
甲 乙 丙 丁
纯种高秆玉米 + + — —
纯种矮秆玉米 — — + a
全素培养液 + b + —
缺素培养液 — + — +
一段时间后
结果预测 高秆正常生长 矮秆缺素症 c 矮秆缺素症
（注：+表示加入，—表示不加入）
请在下面分别写出表中a、b、c三处所对应的你认为应该进行的实验操作或实验结果：
a： b： c：
（4）结论：
①从甲组和乙组的实验中可以得到的结论是 ；
②从甲组和丙组的实验中可以得到的结论是 。
（5）讨论：写出两种与玉米光合作用有关的含N化合物。 。
答案：（3）①长势、高度相同的 ②相同、适宜环境下； a：+ b：－ c：矮秆正常生长
（4）①生物性状受环境影响 ②生物性状受基因（遗传）影响
（5）叶绿素、ATP、NADPH、酶
（二）.实验评价题应对策略(思路)：
1．看有无对照实验，如果有,看对照设计是否合理。
2．看实验是否遵循了单一变量原则。
3．看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。
4．看实验仪器、药剂的使用是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。
5．看实验结果的验证是否合理。
例6：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中的“一些”应改为适量。
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7 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。
例8.根据题意，回答下列问题：
某校研究性学习小组的同学想探究"不同浓度的生长素类似物对植物生长的作用"，提出了甲、乙、丙三种设计方案，请判断是否都合理？说明理由，并说出该实验的原理。
其主要步骤如下：
甲方案：将生长素类似物配制成10-14mol/L的浓度溶液，剪取三种植株大小相似的枝条若干，随机均分为A、B、C三组，浸泡一定时间，将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。
乙方案：将生长素类似物配制成10-14 mol/L、10-10 mol/L、10-6 mol/L三种浓度溶液，剪取某种植株大小相似的枝条若干，分为A、B、C三组，A组枝条浸泡在10-14 mol/L溶液中10 min，B组枝条浸泡在10-10 mol/L溶液中20 min，C组枝条浸泡在10-6 mol/L溶液中30 min，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。
丙方案：将生长素类似物配制成10-14 mol/L、10-10 mol/L、10-6 mol/L三种浓度溶液，剪取某种植株大小相似的枝条若干，分为A、B、C、三组，浸泡一定时间，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。
上述三种方案是否都合理？请说明理由,并说出该实验的实验原理。
(1)甲方案：_______________________________________________________________
(2)乙方案：________________________________________________________________
(3)丙方案：________________________________________________________________
（4）实验原理：______________________________________________________________
答案：（1）甲方案不合理，未设置浓度对照组，不符合题意要求；“三种枝条”应改为“同种枝条”。
（2）乙方案不合理，题中具有浓度和时间两个变量，不符合实验设计要求。
（3）合理，丙方案设计中既控制单一变量，又有对照实验，是完全可行的实验方案。
（4）实验原理:生长素对植物的生长具有两重性。低浓度的生长素可以促进植物生长，高浓度的生长素则抑制植物生长，甚至杀死植物。
例题9.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。
（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。
（三）实验分析题的一般策略
1．根据实验结果提出合理解释（即实验结果的分析）
这类题目理论知识一般是以高中生物教材上的有关理论为知识背景，但实验的材料、实验的方法和步骤往往是书本外的，题目的情境设置很新颖。但只要撩开新情境的面纱，抓住实验的基本原理和实验结果，结合所学的理论知识，就不难得出正确的答案。
2．根据实验原理和实验过程，推导实验结果并得出结论：
这类题目一般都是以已学过的知识背景作为设计题目的根据，重点考查学生综合运用和知识迁移的能力。
（1）：解题关键：找到实验中隐藏的因果（逻辑）关系。
a．在严谨的实验中，“因同则果同，因不同则果不同”。
b．如果出现“因不同而果相同”，要具体分析：
①如果“因”对立（即实验变量是“有”和“无”），则此“因”不是形成果的真正原因，即题中的实验变量对结果无影响。
②如果“因”不对立，则两“因”中必有内在联系，即本质相同。
（2）：解题思路：
a．通过实验目的或步骤（根据单一因素不同）找出实验变量，将实验分为多个对照组；
b．由因找果，分析实验变量与结果间的逻辑关系，由实验变量推出反应变量（结果），然后得出正确结论（分结论）；
c．再根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论（总）”；
d．在验证性实验中，如果实验目的已知，可直接作为正确结论，但全面性要因对照组而定。
例题10．（08广东卷) 某研究小组进行一个有关兔水盐代谢调节的实验，以下为实验报告，请予以完善。
实验名称： 兔的水盐代谢调节
（1） 材料与方法
（1）家兔12只，2.5 kg/只，随机分为3组（甲、乙及丙组），每组4只。
（2）对甲组兔静脉滴注1.5%NaCl溶液，乙组滴注0.9%NaCl溶液，丙组滴注蒸馏水，滴注量均为200 ml,0.5 h滴定。
（3）从滴注开始收集测定2h内兔的尿液量.
（2） 结果与分析
（1）甲、乙、丙三组兔平均尿量比较：
（2）原因：
（3） 讨论
（1） 实验设计时每组兔能否只用1只？为什么？
（2） 有人认为需要增加1组兔才能使本实验设计更为完善。你认为对该组兔最有必要作何实验处理？为什么？
答案：（1）甲、乙、丙三组兔的尿量比较：甲＜乙＜丙
（2）甲、乙、丙三组兔分别注入1.5%NaCl溶液、0.9%NaCl溶液和蒸馏水。
丙、乙、甲三组兔细胞外液的渗透压依次升高，丙、乙、甲三组兔下丘脑的渗透压器所受的剌激依次升高，丙、乙、甲三组兔下丘脑分泌经垂体释放的抗利尿激素依次增多，丙、乙、甲三组兔肾小管、集合管等对原尿中的水重吸收的量依次增多。所以丙、乙、甲三组兔尿量依次减少。
例题11．（08江苏卷）某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
（1）设计出继续实验的简要步骤：
① ；
② 。
（2）预测实验现象并作出结论。
答案：（1）①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60～65℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀 （2）如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
例题12．某小组确定研究课题：探究植物细胞外液浓度与质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料，并作实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细胞失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步骤如下：配制10%、20%、30%蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片，用吸水纸吸干叶片上的水分，并制成装片，显微镜下观察，选取5个细胞测量其A、B（如左下图：A为细胞的长度，B为原生质体长度）。在此基础上，请你参与设计、分析与讨论。
（1）请你设计一表格，用于记录数据，计算并记录B/A（%）值。
（2）该小组同学根据记录数据作曲线如右上图。请你就该结果作分析并得出结论 ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 。
（3）讨论：如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界溶液引起，而非细胞本身的原因，你怎么处理实验？
（4）该小组同学想进一步了解“生长在盐碱地上的植物与水生植物的细胞溶液是否有差别？”，请你设计实验并简要分析。
答案.（1）得分点：①要有几种浓度 ②B、A、B/A ③平均值 ④表格记录5个值
（2）得分点分析到数值，结论到结构发生的变化。①B/A值越小，说明质壁分离程度越大。②随着溶液浓度的增加，B/A值下降，说明质壁分离程度随溶液浓度增加而增大。
结论：细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加
（3）设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象。
（4）方案一：①取盐碱植物与黑藻植物叶片若干，用吸水纸吸干水分。②配制相同浓度的蔗糖溶液将两种叶浸泡10分钟。③两种叶片制成装片，观察，比较B/A值的大小。④B/A值小，质壁分离程度大，说明细胞液浓度低。
方案二：①选用盐碱植物叶片做如上实验，并增加低于10%溶度梯度溶液。②用黑藻叶片也做如上实验，并增加低于10%浓度梯度溶液。③刚开始发生质壁分离的浓度与细胞液浓度相当。④比较黑藻与盐碱植物的细胞液浓度。
（四）.遗传验证类实验
另案处理
明确实验目的
分析实验原理
提出实验思路
设计实验步骤
预期实验结果
实验变量
无关变量
反应变量
施加干扰
随机分组
设置对照
条件适宜
重复实验
观察现象
测量数值
操纵
控制
捕获
CO2
B
C
（CH2O）
A
ATP
酶
a
b
0
a
CO2的浓度度
b
CO2吸收速率
0
a
CO2的浓度
b
CO2吸收速率
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
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生物实验与研究性学习基础
一．考纲要求：
1.理解所学实验实习的内容，包括实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能。
2具备验证相关生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。
3.能对一些生物学问题进行初步的探究性研究。包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据、根据数据作出合理的判断等。
4.能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。
具体的能力考查要求包括三个部分：一是考生能够设计简单的生物学实验，二是能够对实验结果进行解释和分析，三是对简单的实验能作出恰当的评价和修改。
二. 完整实验研究的基本内容及原则
（一）实验研究的内容：
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，也即课题)
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
实验假设：对实验课题进行猜测性的设定
实验预期：根据假设，预测通过实验后将会出现的结果
实验假设和预期在实验研究中是不可缺少的,但在实验的方案中一般不书写。
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。实验结果是与实验预期相对应的，结果可与预期相符、也可不符。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。与预期是相符的，有时也可相反。
（4）结论：
结论的得出须依据实验结果。结论与假设是对应的，结论可支持假设、也可推翻假设。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）实验的基本原则：
设计实验时必须遵循以下几个原则：
(1)设置对照原则 (2)单因子变量原则 (3) 等量性原则 (4)平行重复原则
(5)科学性原则
1.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(包括个体差异、生长期的差异、试剂的差异、环境条件的差异、性别的差异、健康状况的差异等等)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。
（1）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。如：生长素最适浓度的确定。
（2）“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（包括增加变量或减少变量）的被试组；对照组是不施加实验变量处理（正常自然状态）的对象组。两者受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。再如:
2008全国I第一题:为了验证胰岛素具有降低血糖含量的作用，在设计实验时，如果以正常小鼠注射某种药物前后小鼠症状作为观察指标，则下列对实验组小鼠注射药物的顺序，正确的是：
A.先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液
B.先注射胰岛素溶液，再注射胰岛素溶液
C.先注射胰岛素溶液，后注射生理盐水
D.先注射生理盐水，后注射胰岛素溶液
解析：在本实验中，实验目的是验证胰岛素是否具有降低血糖含量的作用，因而有无胰岛素应该是本实验中的唯一变量，也就是说，对照组中没有胰岛素，而实验组中应该有胰岛素，且注射胰岛素后血糖浓度应该与实验前发生变化，其一般作法是：给对照组注射一定量的生理盐水，给实验组注射等量的用生理盐水溶解的胰岛素溶液，一段时间后观察两组小鼠的症状表现，可见对照组小鼠正常，而实验组小鼠出现血糖降低的症状，再给实验组小鼠注射一定浓度的葡萄糖溶液，可见实验鼠的症状得以恢复。所以本题应该选A。
（3）设置对照实验的措施：
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所有用生物材料要相同：即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同：即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同：即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同：如保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说，看起来似乎是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。
2. 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。
（1）变量的种类
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），实验变量（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。
⑵变量的控制 ：
控制变量法，是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度。通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。
①操纵实验变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成实验对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。方法：施加、改变、去除。
②检测反应变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度。
③控制无关变量的方法（平衡控制）：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的维持不变的相同条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减少实验误差。
④对照的方法 对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。
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。
【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，检测反应变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。
3.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。
由以上实验设计的特点来看，采用了平行重复的原则来进行，消除了无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。平行重复就是实验对象的重复，多个对象同时进行可消除个体差异对实验的干扰。
对于定量实验，前后重复多次取平均值，能提高精确度。
4 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；草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整，学生可由此产生明确的设计思路。
②实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。材料的选择要做到：“容易取材”、“现象明显”、“容易保存和培养”、“生长周期短”、“繁殖量大”等。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。
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。a、注意操作细节合理性 b、注意操作顺序的合理性 c、设计方案具有可操作性
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。
⑤简明扼要的准确组织文字、语言、图形或表格。
A、实验组别编号描述 如：凡实验中涉及到两组或两组以上，所用器材需用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以编号便于区分。
B、实验步骤分步描述并加以编号（一般不宜连续描述）
C、如果在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达 如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”、“适宜环境”、“相同数量”、“等量”、“各”、“分别”、“显著差异”等等。
D、叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如：“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等等
E、注意避免“词不达意”如：如图二，有些学生描述为“分别在甲、乙两试管中加入A、B物质”，如此表达则成了图三的含义，显然与图二不符。准确的描述应为“在甲乙两支试管中分别加入A、B物质”或“在甲试管中加入A物质，乙试管中加入B物质。”
F、选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。
三、实验设计中常见的方法技术：
（一）实验设计中常见的方法
1．化学物质的检测方法 如：
①淀粉——碘液 ②还原性糖——斐林试剂、班氏试剂
③C02——澄清石灰水或酸碱指示剂 ④乳酸——PH试纸
⑤无02——火焰熄灭 ⑥02——余烬复然
⑦蛋白质——被蛋白酶分解、双缩脲试剂
2．实验结果的显示方法 如：
①光合速度——02释放量或CO2吸收量或淀粉产生量
②呼吸速度——02吸收量或CO2释放量或淀粉减少量
③原子途径——放射性同位素示踪
④细胞液浓度大小——质壁分离
⑤细胞是否死亡——质壁分离、细胞质流动情况
⑥甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度、动物活动状态、动物体温变化等
⑦生长激素作用——生长速度（体重变化，身高身长变化）
⑧胰岛素作用——动物活动状态
⑨菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度
3．实验条件的控制方法
①增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物
②减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水
③除去容器中CO2——NaOH溶液（KOH溶液）
④除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境（饥饿处理）
⑤除去叶中叶绿素——酒精加热
⑥除去光合对呼吸干扰——给植株遮光（黑暗处理）
⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光
⑧血液抗疑——加入柠檬酸钠
⑨线粒体提取——细胞匀浆离心
⑩骨的脱钙——盐酸溶液
⑾激素或其它物质的载体，或配制固体培养基——琼脂
4实验中控制温度的方法
（1）还原糖鉴定：水浴煮沸加热
（2）酶促反应：水浴保温
（3）用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热
（4）DNA的鉴定：水浴煮沸加热
（5）细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养
除了要熟悉以上这些常见的实验方法外，还要学会如何针对一个具体的设计题去恰当地选用实验方法，这一方面可围绕实验目的来选择，另一方面可通过分析题目要求和材料用具来确定。
（二）实验设计中常见的技术
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
（1）.玻片标本类型：①临时玻片标本：是实验中观察标本常采用的方法，保存时间不长久是本法的缺点。如草履虫形态及应激性、口腔上皮细胞、植物细胞质壁分离及复原、洋葱根尖有丝分裂、病原体观察等。②永久玻片标本：如洋葱根尖固定装片.蛔虫受精卵固定装片等。
（2）.制片法：中学常用的四种制片法是石蜡切片法（如制作植物茎横断面的切片），涂片法（如制作细菌、酵母菌、口腔上皮细胞临时装片），压片法（洋葱根尖有丝分裂、观察早期花蕾花粉母细胞、洋葱鳞片叶表皮等临时装片的制作），徒手切片法（如桂花叶片横切）。
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。
8．离心技术 适用于细胞器的分离、密度递度的分离等。
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。
（三）几种试剂的介绍
1.染料及染色剂
（1）染料：是一类有色的有机物或无机物，它能使被染物呈现颜色。染料的分类有两种，一种是按染料发色机团是阴离子还是阳离子分，是阴离子者为酸性染料，是阳离子者为碱性染料。碱性染料是一种色碱盐，通常为氯化物（如亚甲基蓝）或醋酸盐（醋酸洋红）；酸性染料为色酸盐，通常是钠盐、钾盐、铵盐。另一种是按染色对象分为胞核染料（龙胆紫、醋酸洋红），胞浆染料（红墨水、碘液等），脂肪染料（苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ）等。
（2）染色剂：染料溶解在溶剂中而成的溶液。如碘液、醋酸洋红液、龙胆紫溶液、亚甲基蓝溶液、红墨水等。
2.染色方法：
根据材料是活的还是死的分为活体或半活体染色（如0.01%亚甲基蓝溶液对根染色——根对离子的交换吸附实验、碘液对口腔上皮细胞的染色等）及死体染色（如根尖有丝分裂实验中龙胆紫溶液对已解离的根尖的染色）。
3.生物实验中常用的溶液：水、酒精、丙酮、汽油等。
4.介绍几种制剂的作用
（1）2，4-D生长素类似物：有双重性，低浓度促进生长；高浓度抑制生长；培育无籽果实。（2）10-4M的秋水仙素：a.诱发基因突变。b.使染色体加倍，培育多倍体。c. 单倍体育种，培育纯种。
（3）0.9%生理盐水（维持红细胞、口腔上皮细胞形态）；10%KNO3溶液（植物细胞质壁分离和自动复原）；5%CaCl2溶液和0.01%亚甲基蓝溶液（根对离子的交换吸附）；15%盐酸溶液（对根尖解离）；丙酮、酒精（溶解色素）；层析液（分离色素）；龙胆紫溶液、醋酸洋红液（根尖细胞染色体染色）；30%蔗糖溶液（植物细胞质壁分离和复原）
（4）紫外线：一定剂量作为能量、保温，高剂量导致细胞基因突变。
四．常见实验题型
1.补充完善型：一般给出了具体材料及条件，要求完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因。
2.分析实验结果型：这类试题以实验为背景，要求通过对实验结果的解读，进行分析。着重考查学生科学思维的品质。
3.改错型：实验目的、材料、过程或结果有错误，要求学生运用已有知识分析找出并加以改正。
4.设计型：设计型实验题是在目前实验考查难以做到动手操作的情况下，要求学生自己设计、选择、分析实验的思路和方案。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
探究性实验与验证性实验比较表
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
5.遗传验证型:包括遗传规律（是否符合孟德尔的某定律）的验证、生物变异类型（可遗传或不可遗传）的验证、性状显性还是隐性的验证、基因位置的验证、细胞核遗传或细胞质遗传等。
6.综合型：它是前几种题型的组合。
五．实验题解题的一般思路
明确实验目的→弄清实验的原理及相关的知识点→确立完成实验的关键条件→考虑每一材料用具可能的作用→设计实验方案→书写实验过程或完善、改错→分析结果。(①实验步骤或实验装置图；②观察记录实验结果；③分析讨论，得出结论)。
(一)设计、完善类实验题解题的思路：
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.实验变量的确定和控制
生物实验设计中，实验的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,而反应变量是实验变量产生的结果。生物实验中很多实验变量就是实验条件。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实验变量。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和单一变原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（实验变量），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下步骤进行。
(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，也就是题目.
(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）实验过程方案的书写：
①流程图如下：
②书写实验过程的具体步骤：
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。现总结出下面一条书写模式，能够使书写条理，思路清晰。一般步骤为：
A、准备和选材:后面步骤中要用到的东西（试剂、材料等），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），则不需再配制了。
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（确定实验变量）；除实验变量外，对实验组和对照组的处理、培养或饲养等条件应要相同，即（控制无关变量）。
D、培养（或饲养）、观察、记录:观察记录实验现象和实验数据.
（6）、实验结果准确描述及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）。
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可寻找。
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，应该考虑加入指示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。
c.实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。
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？
（7）、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。
（8）、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。
示例：
“验证成熟植物细胞的渗透作用”实验设计实例：
Ⅰ 实验名称(课题)：观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象。
Ⅱ 实验目的：验证成熟植物细胞的渗透作用。
Ⅲ 实验原理：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用失水；反之则吸水。
Ⅳ 实验对象：新鲜马铃薯条。
Ⅴ 实验条件：0.8g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水、大试管、有刻度的小烧杯、刀片、镊子等。
Ⅵ 实验设计的基本原则：对照、等量。
Ⅶ 实验方法与步骤：
(1)制备3条长度、宽度、体积都相同的新鲜马铃薯条。
(2)将其中的2条分别放入盛有等体积的蔗糖溶液与蒸馏水的烧杯中，另1条放入加塞的空试管中。
(3)2h以后，通过比较的方法观察薯条的长度变化及蒸馏水、蔗糖溶液体积的变化。
Ⅷ 实验结果预测分析：可能出现的实验结果是：
(1)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积明显大于蒸馏水体积。
(2)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度不变，且蒸馏水的体积小于蔗糖溶液体积。
(3)放入蒸馏水中的薯条长度不变，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积大于蒸馏水体积。
(4)薯条的长度及溶液的体积都没有明显的变化。
Ⅸ 实验测量与记录：将放入溶液中的薯条与试管中的薯条比较观察，并比较烧杯中溶液的体积：放入蒸馏水中的薯条变长、放入蔗糖溶液中的薯条变短，且烧杯中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大。
Ⅹ 实验结论：放入蔗糖溶液中的薯条渗透失水，放入蒸馏水中的薯条渗透吸水。
分析讨论：本例题可以从那些角度进行命题？
例1：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。
例2：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)
例题3 （成都08届一诊）⑴下图是生活在适宜环境中的C3植物光合作用部分
过程图解，其中A、B、C表示三种化
合物，a、b表示两个生理过程。
①该过程发生的场所在叶绿体
的 。
②C物质既可以作为b过程的还原剂，
又为b过程进行提供 。
③形成ATP和C物质时需要的能量
是由 将光能转换成的电能。
④若将植物突然转移到高温、强光照、干燥的环境中，叶片气孔将逐渐关闭，此时叶肉细胞内B物质含量的变化是 。
⑤将该植物的一叶片置于恒温的密闭小室内，
改变小室内的CO2浓度，在适宜的光照条
件下测定叶片光合作用的强度（以CO2的
吸收速率表示），测定结果如右图：
若降低光照强度后重新测定，请在原
图中用虚线表示出最可能的测定结果。
⑵植物体所需要的矿质元素进入植物体后，
有的仍然呈离子状态，可以转移再度利用；有的形成不能稳定的化合物，可以分解转移再利用；有的形成难溶解的稳定的化合物，不能被植物体再度利用。
①Mg元素是构成叶绿体中 的组成元素，缺乏该元素，植物叶片会呈现 色。
②某研究性学习小组想利用溶液培养法来探究叶绿体中含镁的色素是一种稳定的化合物还是不稳定的化合物。请帮助他们完成试验步骤和回答有关问题。
试验步骤:
第一步：配制 培养夜。
第二步：选取 的植物若干，平均分成两组，将这两组植物分别置于盛有上述培养液的容器中。
第三步：将两组植物放在相同且适宜的条件下培养。
第四步：一段时间后观察 ，并做好记录。
预测结果及结论：
如果 ，则说明叶绿体中含镁的色素是一种不稳定的化合物。
如果 ，则说明叶绿体中含镁的色素是一种稳定的化合物。
答案：
（1）①基质 ②能量 ③特殊状态的叶绿素a ④下降
⑤见下图，起点、拐点、终点均正确为2分，否则为0分
（2）①叶绿素 黄 ②试验步骤：第一步：适宜浓度的完全培养液和缺Mg的完全
第二步：同一品种、且生长健壮，大小、长势相同
第四步：两组植物叶片是否变黄以及变黄的顺序
预测试验结果并得出结论：完全培养液中培养的植物叶片不变黄，缺Mg的完全培养夜中植物基部叶片（老叶）先变黄 完全培养液中培养的植物叶片不变黄，缺Mg的完全培养夜中植物幼叶（新叶）先变黄。
例4：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。
例题5、玉米的高秆和矮秆是一对相对性状，且高秆为显性。现有长势发育正常的纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，请你设计一个实验，验证“在生物个体发育过程中，生物的性状不仅受基因(遗传)的控制，同时还受环境的影响”。
(1)实验原理：略。
(2)材料用具：长势发育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，缺N的完全培养液，必要的培养器具等(注：植物缺氮时，其表现为生长缓慢等症状)。
(3)方法步骤及结果预测：
①选取 纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，注意纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗数量相等，各分成两等份，依次标记为甲、乙、丙、丁。
②将上述各组幼苗置于 条件下，作如下处理和预测：
项目 组别
甲 乙 丙 丁
纯种高秆玉米 + + — —
纯种矮秆玉米 — — + a
全素培养液 + b + —
缺素培养液 — + — +
一段时间后
结果预测 高秆正常生长 矮秆缺素症 c 矮秆缺素症
（注：+表示加入，—表示不加入）
请在下面分别写出表中a、b、c三处所对应的你认为应该进行的实验操作或实验结果：
a： b： c：
（4）结论：
①从甲组和乙组的实验中可以得到的结论是 ；
②从甲组和丙组的实验中可以得到的结论是 。
（5）讨论：写出两种与玉米光合作用有关的含N化合物。 。
答案：（3）①长势、高度相同的 ②相同、适宜环境下； a：+ b：－ c：矮秆正常生长
（4）①生物性状受环境影响 ②生物性状受基因（遗传）影响
（5）叶绿素、ATP、NADPH、酶
（二）.实验评价题应对策略(思路)：
1．看有无对照实验，如果有,看对照设计是否合理。
2．看实验是否遵循了单一变量原则。
3．看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。
4．看实验仪器、药剂的使用是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。
5．看实验结果的验证是否合理。
例6：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中的“一些”应改为适量。
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7 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。
例8.根据题意，回答下列问题：
某校研究性学习小组的同学想探究"不同浓度的生长素类似物对植物生长的作用"，提出了甲、乙、丙三种设计方案，请判断是否都合理？说明理由，并说出该实验的原理。
其主要步骤如下：
甲方案：将生长素类似物配制成10-14mol/L的浓度溶液，剪取三种植株大小相似的枝条若干，随机均分为A、B、C三组，浸泡一定时间，将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。
乙方案：将生长素类似物配制成10-14 mol/L、10-10 mol/L、10-6 mol/L三种浓度溶液，剪取某种植株大小相似的枝条若干，分为A、B、C三组，A组枝条浸泡在10-14 mol/L溶液中10 min，B组枝条浸泡在10-10 mol/L溶液中20 min，C组枝条浸泡在10-6 mol/L溶液中30 min，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。
丙方案：将生长素类似物配制成10-14 mol/L、10-10 mol/L、10-6 mol/L三种浓度溶液，剪取某种植株大小相似的枝条若干，分为A、B、C、三组，浸泡一定时间，然后将其扦插在校园生物角的土壤中，观察枝条的长势情况。分析实验结果，得出促进植物生长的生长素类似物的最适浓度。
上述三种方案是否都合理？请说明理由,并说出该实验的实验原理。
(1)甲方案：_______________________________________________________________
(2)乙方案：________________________________________________________________
(3)丙方案：________________________________________________________________
（4）实验原理：______________________________________________________________
答案：（1）甲方案不合理，未设置浓度对照组，不符合题意要求；“三种枝条”应改为“同种枝条”。
（2）乙方案不合理，题中具有浓度和时间两个变量，不符合实验设计要求。
（3）合理，丙方案设计中既控制单一变量，又有对照实验，是完全可行的实验方案。
（4）实验原理:生长素对植物的生长具有两重性。低浓度的生长素可以促进植物生长，高浓度的生长素则抑制植物生长，甚至杀死植物。
例题9.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。
（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。
（三）实验分析题的一般策略
1．根据实验结果提出合理解释（即实验结果的分析）
这类题目理论知识一般是以高中生物教材上的有关理论为知识背景，但实验的材料、实验的方法和步骤往往是书本外的，题目的情境设置很新颖。但只要撩开新情境的面纱，抓住实验的基本原理和实验结果，结合所学的理论知识，就不难得出正确的答案。
2．根据实验原理和实验过程，推导实验结果并得出结论：
这类题目一般都是以已学过的知识背景作为设计题目的根据，重点考查学生综合运用和知识迁移的能力。
（1）：解题关键：找到实验中隐藏的因果（逻辑）关系。
a．在严谨的实验中，“因同则果同，因不同则果不同”。
b．如果出现“因不同而果相同”，要具体分析：
①如果“因”对立（即实验变量是“有”和“无”），则此“因”不是形成果的真正原因，即题中的实验变量对结果无影响。
②如果“因”不对立，则两“因”中必有内在联系，即本质相同。
（2）：解题思路：
a．通过实验目的或步骤（根据单一因素不同）找出实验变量，将实验分为多个对照组；
b．由因找果，分析实验变量与结果间的逻辑关系，由实验变量推出反应变量（结果），然后得出正确结论（分结论）；
c．再根据各对照组中得出的“分结论”，综合为“全面结论（总）”；
d．在验证性实验中，如果实验目的已知，可直接作为正确结论，但全面性要因对照组而定。
例题10．（08广东卷) 某研究小组进行一个有关兔水盐代谢调节的实验，以下为实验报告，请予以完善。
实验名称： 兔的水盐代谢调节
（1） 材料与方法
（1）家兔12只，2.5 kg/只，随机分为3组（甲、乙及丙组），每组4只。
（2）对甲组兔静脉滴注1.5%NaCl溶液，乙组滴注0.9%NaCl溶液，丙组滴注蒸馏水，滴注量均为200 ml,0.5 h滴定。
（3）从滴注开始收集测定2h内兔的尿液量.
（2） 结果与分析
（1）甲、乙、丙三组兔平均尿量比较：
（2）原因：
（3） 讨论
（1） 实验设计时每组兔能否只用1只？为什么？
（2） 有人认为需要增加1组兔才能使本实验设计更为完善。你认为对该组兔最有必要作何实验处理？为什么？
答案：（1）甲、乙、丙三组兔的尿量比较：甲＜乙＜丙
（2）甲、乙、丙三组兔分别注入1.5%NaCl溶液、0.9%NaCl溶液和蒸馏水。
丙、乙、甲三组兔细胞外液的渗透压依次升高，丙、乙、甲三组兔下丘脑的渗透压器所受的剌激依次升高，丙、乙、甲三组兔下丘脑分泌经垂体释放的抗利尿激素依次增多，丙、乙、甲三组兔肾小管、集合管等对原尿中的水重吸收的量依次增多。所以丙、乙、甲三组兔尿量依次减少。
例题11．（08江苏卷）某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
（1）设计出继续实验的简要步骤：
① ；
② 。
（2）预测实验现象并作出结论。
答案：（1）①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热（或隔水加热）U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化 ②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，（60～65℃）水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀 （2）如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜。
例题12．某小组确定研究课题：探究植物细胞外液浓度与质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料，并作实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细胞失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步骤如下：配制10%、20%、30%蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片，用吸水纸吸干叶片上的水分，并制成装片，显微镜下观察，选取5个细胞测量其A、B（如左下图：A为细胞的长度，B为原生质体长度）。在此基础上，请你参与设计、分析与讨论。
（1）请你设计一表格，用于记录数据，计算并记录B/A（%）值。
（2）该小组同学根据记录数据作曲线如右上图。请你就该结果作分析并得出结论 ____________________________________________________________________________________________________________________________________ 。
（3）讨论：如果要说明上述质壁分离现象是由于相应浓度的外界溶液引起，而非细胞本身的原因，你怎么处理实验？
（4）该小组同学想进一步了解“生长在盐碱地上的植物与水生植物的细胞溶液是否有差别？”，请你设计实验并简要分析。
答案.（1）得分点：①要有几种浓度 ②B、A、B/A ③平均值 ④表格记录5个值
（2）得分点分析到数值，结论到结构发生的变化。①B/A值越小，说明质壁分离程度越大。②随着溶液浓度的增加，B/A值下降，说明质壁分离程度随溶液浓度增加而增大。
结论：细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增加
（3）设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象。
（4）方案一：①取盐碱植物与黑藻植物叶片若干，用吸水纸吸干水分。②配制相同浓度的蔗糖溶液将两种叶浸泡10分钟。③两种叶片制成装片，观察，比较B/A值的大小。④B/A值小，质壁分离程度大，说明细胞液浓度低。
方案二：①选用盐碱植物叶片做如上实验，并增加低于10%溶度梯度溶液。②用黑藻叶片也做如上实验，并增加低于10%浓度梯度溶液。③刚开始发生质壁分离的浓度与细胞液浓度相当。④比较黑藻与盐碱植物的细胞液浓度。
（四）.遗传验证类实验
另案处理
明确实验目的
分析实验原理
提出实验思路
设计实验步骤
预期实验结果
实验变量
无关变量
反应变量
施加干扰
随机分组
设置对照
条件适宜
重复实验
观察现象
测量数值
操纵
控制
捕获
CO2
B
C
（CH2O）
A
ATP
酶
a
b
0
a
CO2的浓度度
b
CO2吸收速率
0
a
CO2的浓度
b
CO2吸收速率
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
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