生物：生物实验设计题的解题方法
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生物实验设计题的解题方法
生物实验设计，就是要求同学们能够设计实验原理、选择实验器材、安排实验步骤、进行数据处理及分析实验现象等。它不同于书本上的实验观察，其目的主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。加强实验能力考查在近年各地高考中得到了充分体现，而生物实验设计题往往是学生感到很棘手的题项，本文想谈一谈生物实验设计题的解题技巧。
一. 明确实验设计的类型21世纪教育网
实验设计一般有两种类型：验证性和探究性。验证性实验具有明确的结果，通过实验加以验证，结论往往只有一个；而探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，结论往往有多个。
二. 了解实验设计的内容
[设计实验的基本内容和总体思路]
1．了解题目要求；
2．明确实验目的：明确实验到底要解决什么问题。
3．确定实验原理：要用到生物学上什么基本知识、规律和结论
4．熟悉实验器材；
5．理清实验思路：根据原理对实验做出假设，并对可能产生的现象做出预测，并充分利用实验材料设计实验思路。
6．设计实验步骤：根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验步骤。要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用？怎样运用？并且还要注意以下两点：一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。
7．记录实验现象和数据、预测实验结果、：在实验中，将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。
8．分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。
三. 实验设计原则
[高中生物实验常用原则]
1．对照性原则
设置对照的目的通常有两种情况：说明问题，验证推论；消除或减少实验误差。
设置对照组有3种方法：
①空白对照：即不给对照组做任何处理，或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；如要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，让其自然生长，而对照组饲喂甲状腺激素制剂或甲状腺抑制剂，以观察甲状腺激素的作用；
②自身对照：指实验组和对照组都在同一实验对象上进行。如观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对照组即正常的洋葱表皮细胞和实验组即质壁分离和复原的细胞是同一组细胞，是典型的自身对照实验。
③相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。如“比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率”实验中，分别用过氧化氢酶和Fe3+去催化过氧化氢分解，进行相互对照，以得出酶的高效性结论等。
2．随机性原则
实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做是由于：①可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；②平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。
3.单因子变量原则
指实验组和对照组的处理只能有一项条件不同，其他条件都应相同。即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。该变量应为实验所研究的对象。这个变量可从实验题目中获得启示给予确定。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。
例如：在验证酶是催化剂的实验中，A试管加入淀粉酶，在对照试管（B试管）中应加入等量的清水；观察温度对酶的影响时，各组其他条件一样，只有温度不同。观察pH对酶的影响时，各试管只能是pH不同，其他如温度、酶、反应物的量等必须相同。
四. 解实验题的基本模式
1．找实验目的：实验目的是解实验题的方向，原理阐述、步骤设计、结果预测、实验分析、实验结论等都需要围绕实验目的进行，否则无异于南辕北辙。
2．分析试验用具：高考时，为让考生的试验设计及分析能有一定的范围，命题者往往通过给出实验用具来进行限制，同时，有些命题背景学生并不熟悉，命题者会通过给出实验用具加以提示。因此，分析实验用具往往是解题的突破口，可以让实验题的解答（尤其是实验步骤的描述）严密不丢分。解题时，可将实验用具可以分为三类：生物材料；一般用具和药剂；特殊用具或药剂。在分析实验用具的过程中，会使考生的实验设计逐渐清晰明了。
3．联系课本原理：高考中无论考查的能力层次有多高，考查的知识点都在课本中，即所谓“题在书外而理在书内”。因此，在明确实验目的和充分分析实验用具的基础上，考生应注意结合考题寻找课本中的知识原型，运用高中生物学知识解答相关问题。
五. 实验步骤设计题解题思路
无论解哪种类型的设计实验步骤试题，都可以用“三步法”去解。
六.其他需要注意的内容
1. 实验顺序和步骤一定要合理，方法要简便易行，效果要明显。自己完成实验步骤后可以多读几遍体会一下。
2. 如果实验中用到几组器材或需要分几组实验，切记进行编号，以保证不丢分。
3. 语言的叙述和表达要简洁明了，讲的越多犯错误的可能性就越大。
4. 题目中给你的器材一般都要用上，如果有器材没有用上，那就表明可能你的答案有问题。列出的器材还会给你一定启示，如有凡士林则肯定有密封的要求。
七. 实验设计题型范例
例1. 课题小组的研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素”。他们在培养细菌的过程中，发现了某种细菌（R）的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他们把R细菌接种到专门的培养基上进行培养，一段时间后，他们除去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。于是该同学就假设了“造成R细菌的周围其他细菌不能生长和繁殖的最可能的原因是：R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质”。
问题：参照上述题目中所给出的有关材料，请设计一个实验对该同学的假设进行验证。
第一步：____________________________。
第二步：____________________________。
第三步：____________________________。
第四步：____________________________。
解析：本题的实验目的是验证“R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质”。那么就要验证R细菌产生了一种物质，并且不利于其他细菌的生存。我们要观察细菌的生长情况只能通过培养皿中的培养基，所以要准备好含有培养基的培养皿。本实验的设计应抓以下几个关键点：一是进行对照组（R细菌的有无）的准备，二是对照组的设置（注意单一变量原则），三是对照组的使用，四是对照组控制条件的观察。
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。
例2. 某同学进行了温度对酶活性影响的研究，设计了如下实验：
实验步骤：
（1）取三支试管，分别加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。
（2）将试管分别放入25℃、60℃的水中和冰块中，在三支试管中分别加入质量分数为2%的淀粉酶溶液，两支试管中的pH=6.8，第三步试管中的pH=4，摇均后维持各自温度5min。
（3）在三支试管中各滴一滴碘液，并摇均。
观察并记录：（略）
结论：温度过高或过低都影响酶的活性。请回答：
<1>该实验能否得出上述实验结论？___________________。
<2>指出步骤中不正确之处，并在此基础上加以纠正或补充相应的内容。
解析：本题是比较典型的实验评析题，从实验原则、过程顺序、剂量等方面逐一排查就会得出结论。
<1>按此步骤不能得出以上实验结论。
<2>不正确之一是试管上没有做标记，应用字母或数字进行标记如三支试管上分别标记A、B、C。不正确之二是步骤（1）（2）中加入试管中的两种溶液应有量的描述，如步骤（2）中应补充3%的可溶性淀粉2ml。不正确之三是实验组与对照组未遵循单一变量原则。两组中存在酸碱度和温度两个变量，应只有一个温度变量，酸碱度应一致，pH应都为6.8。
例3. 有一实验现象：将生理状况相同的胚芽鞘分为甲乙两组，甲组给单侧光照射，乙组不给光照。同样培养一段时间后，甲组向光弯曲生长，乙组则直立向上生长。
简答下列问题：
作为对照，若要使乙组同时也受光照，你会如何设计乙实验装置？并请简要说明。
解析：本题是给予实验单侧光照射，因此推测实验因子就是单侧光，方法一：如果给予乙组与甲组反方向的单侧光，实验现象可能会发现胚芽鞘弯曲与甲组相反的方向生长（即弯向光源生长）。方法二：也可以消除光的单侧性。给予乙组直射光照，发现乙组胚芽鞘直立生长。其他的设计只要合理也可，如让乙组旋转并受到光照等。
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准备阶段
材料的准备
仪器的准备（分组、编号）
药品的准备
操作阶段
一般操作
特殊操作
（变量处理）
培养观察和收集数据
适合条件培养
适当时机观察
需要记录的现象或数据
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生物实验设计题的解题方法
生物实验设计，就是要求同学们能够设计实验原理、选择实验器材、安排实验步骤、进行数据处理及分析实验现象等。它不同于书本上的实验观察，其目的主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。加强实验能力考查在近年各地高考中得到了充分体现，而生物实验设计题往往是学生感到很棘手的题项，本文想谈一谈生物实验设计题的解题技巧。
一. 明确实验设计的类型21世纪教育网
实验设计一般有两种类型：验证性和探究性。验证性实验具有明确的结果，通过实验加以验证，结论往往只有一个；而探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，结论往往有多个。
二. 了解实验设计的内容
[设计实验的基本内容和总体思路]
1．了解题目要求；
2．明确实验目的：明确实验到底要解决什么问题。
3．确定实验原理：要用到生物学上什么基本知识、规律和结论
4．熟悉实验器材；
5．理清实验思路：根据原理对实验做出假设，并对可能产生的现象做出预测，并充分利用实验材料设计实验思路。
6．设计实验步骤：根据上述实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验步骤。要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用？怎样运用？并且还要注意以下两点：一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用；二是除非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。
7．记录实验现象和数据、预测实验结果、：在实验中，将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。
8．分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，归纳出一般概括性判断，并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。
三. 实验设计原则
[高中生物实验常用原则]
1．对照性原则
设置对照的目的通常有两种情况：说明问题，验证推论；消除或减少实验误差。
设置对照组有3种方法：
①空白对照：即不给对照组做任何处理，或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；如要验证甲状腺激素的作用，则对照组动物不做任何处理，让其自然生长，而对照组饲喂甲状腺激素制剂或甲状腺抑制剂，以观察甲状腺激素的作用；
②自身对照：指实验组和对照组都在同一实验对象上进行。如观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，对照组即正常的洋葱表皮细胞和实验组即质壁分离和复原的细胞是同一组细胞，是典型的自身对照实验。
③相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。如“比较过氧化氢酶和Fe3+催化效率”实验中，分别用过氧化氢酶和Fe3+去催化过氧化氢分解，进行相互对照，以得出酶的高效性结论等。
2．随机性原则
实验设计中的随机性原则是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做是由于：①可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；②平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。
3.单因子变量原则
指实验组和对照组的处理只能有一项条件不同，其他条件都应相同。即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。该变量应为实验所研究的对象。这个变量可从实验题目中获得启示给予确定。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。
例如：在验证酶是催化剂的实验中，A试管加入淀粉酶，在对照试管（B试管）中应加入等量的清水；观察温度对酶的影响时，各组其他条件一样，只有温度不同。观察pH对酶的影响时，各试管只能是pH不同，其他如温度、酶、反应物的量等必须相同。
四. 解实验题的基本模式
1．找实验目的：实验目的是解实验题的方向，原理阐述、步骤设计、结果预测、实验分析、实验结论等都需要围绕实验目的进行，否则无异于南辕北辙。
2．分析试验用具：高考时，为让考生的试验设计及分析能有一定的范围，命题者往往通过给出实验用具来进行限制，同时，有些命题背景学生并不熟悉，命题者会通过给出实验用具加以提示。因此，分析实验用具往往是解题的突破口，可以让实验题的解答（尤其是实验步骤的描述）严密不丢分。解题时，可将实验用具可以分为三类：生物材料；一般用具和药剂；特殊用具或药剂。在分析实验用具的过程中，会使考生的实验设计逐渐清晰明了。
3．联系课本原理：高考中无论考查的能力层次有多高，考查的知识点都在课本中，即所谓“题在书外而理在书内”。因此，在明确实验目的和充分分析实验用具的基础上，考生应注意结合考题寻找课本中的知识原型，运用高中生物学知识解答相关问题。
五. 实验步骤设计题解题思路
无论解哪种类型的设计实验步骤试题，都可以用“三步法”去解。
六.其他需要注意的内容
1. 实验顺序和步骤一定要合理，方法要简便易行，效果要明显。自己完成实验步骤后可以多读几遍体会一下。
2. 如果实验中用到几组器材或需要分几组实验，切记进行编号，以保证不丢分。
3. 语言的叙述和表达要简洁明了，讲的越多犯错误的可能性就越大。
4. 题目中给你的器材一般都要用上，如果有器材没有用上，那就表明可能你的答案有问题。列出的器材还会给你一定启示，如有凡士林则肯定有密封的要求。
七. 实验设计题型范例
例1. 课题小组的研究性学习课题是“探究影响细菌生长繁殖的因素”。他们在培养细菌的过程中，发现了某种细菌（R）的周围其他细菌的生长繁殖受到抑制。他们把R细菌接种到专门的培养基上进行培养，一段时间后，他们除去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。于是该同学就假设了“造成R细菌的周围其他细菌不能生长和繁殖的最可能的原因是：R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质”。
问题：参照上述题目中所给出的有关材料，请设计一个实验对该同学的假设进行验证。
第一步：____________________________。
第二步：____________________________。
第三步：____________________________。
第四步：____________________________。
解析：本题的实验目的是验证“R细菌产生了不利于其他细菌生存的物质”。那么就要验证R细菌产生了一种物质，并且不利于其他细菌的生存。我们要观察细菌的生长情况只能通过培养皿中的培养基，所以要准备好含有培养基的培养皿。本实验的设计应抓以下几个关键点：一是进行对照组（R细菌的有无）的准备，二是对照组的设置（注意单一变量原则），三是对照组的使用，四是对照组控制条件的观察。
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。
例2. 某同学进行了温度对酶活性影响的研究，设计了如下实验：
实验步骤：
（1）取三支试管，分别加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。
（2）将试管分别放入25℃、60℃的水中和冰块中，在三支试管中分别加入质量分数为2%的淀粉酶溶液，两支试管中的pH=6.8，第三步试管中的pH=4，摇均后维持各自温度5min。
（3）在三支试管中各滴一滴碘液，并摇均。
观察并记录：（略）
结论：温度过高或过低都影响酶的活性。请回答：
<1>该实验能否得出上述实验结论？___________________。
<2>指出步骤中不正确之处，并在此基础上加以纠正或补充相应的内容。
解析：本题是比较典型的实验评析题，从实验原则、过程顺序、剂量等方面逐一排查就会得出结论。
<1>按此步骤不能得出以上实验结论。
<2>不正确之一是试管上没有做标记，应用字母或数字进行标记如三支试管上分别标记A、B、C。不正确之二是步骤（1）（2）中加入试管中的两种溶液应有量的描述，如步骤（2）中应补充3%的可溶性淀粉2ml。不正确之三是实验组与对照组未遵循单一变量原则。两组中存在酸碱度和温度两个变量，应只有一个温度变量，酸碱度应一致，pH应都为6.8。
例3. 有一实验现象：将生理状况相同的胚芽鞘分为甲乙两组，甲组给单侧光照射，乙组不给光照。同样培养一段时间后，甲组向光弯曲生长，乙组则直立向上生长。
简答下列问题：
作为对照，若要使乙组同时也受光照，你会如何设计乙实验装置？并请简要说明。
解析：本题是给予实验单侧光照射，因此推测实验因子就是单侧光，方法一：如果给予乙组与甲组反方向的单侧光，实验现象可能会发现胚芽鞘弯曲与甲组相反的方向生长（即弯向光源生长）。方法二：也可以消除光的单侧性。给予乙组直射光照，发现乙组胚芽鞘直立生长。其他的设计只要合理也可，如让乙组旋转并受到光照等。
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准备阶段
材料的准备
仪器的准备（分组、编号）
药品的准备
操作阶段
一般操作
特殊操作
（变量处理）
培养观察和收集数据
适合条件培养
适当时机观察
需要记录的现象或数据
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