2010年广东高考生物实验与题型分析

高考生物实验与题型分析
学生进行研究性学习的能力仅靠题目训练是无法形成的，需要学生亲身的实践。现在实践是不可能了，但回顾一下，会使学生获得研究性学习的亲身经历和体验，学生才能在高考中对研究性学习的试题应付自如。
1 实验题总体上可分为两个层次：一是课本实验；二是拓展性的实验。
2 课本实验的考查类型与分析
掌握教材中规定的实验内容是实验教学的最基本要求。考纲明确要求能“理解所学实验的实验内容，包括原理方法和操作步骤，掌握相关的操作技能。”对课本实验的考查大致可以分为下面几类。
2.1 对教材实验内容的识记 这类对教材实验内容的再现性试题，主要考查学生对已做过实验的实验目的、实验材料与器具、实验方法与步骤、实验现象等的掌握情况。
例1 （理综新课程卷）在过氧化氢酶溶液中加入双缩脲试剂，其结果应该是
A. 浅蓝色 B．砖红色 C．绿色 D．紫色
分析蛋白质与双缩脲试剂发生作用，可以产生紫色反应，这是鉴定蛋白质的实验原理。考生只需记住这一实验原理，就可顺利作答。该试题属于识记层次的。
答案D
例2 （上海卷）通过纸层析法分离叶绿体色素，结果在滤纸条上出现4条色素带，从上而下依次是
A．胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b
B．胡萝卜素、叶绿素a、叶绿索b、叶黄素
C．叶绿素b、叶绿素a、叶黄素、胡萝卜素
D．叶黄素、叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素
分析本题考查的是叶绿体色素分离与提取的实验现象。不同色素在有机溶剂中的溶解度不同，随层析液在滤纸上的扩散速度也不同，4种色素随层析液扩散的速度由快到慢依次是：胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。
答案A
例3 （上海卷）下列关于“叶绿体色素提取和分离”的实验描述中，不属于实验要求的是
A．提取高等植物叶绿体中的色素 B. 用纸层析法分离色素
C．了解各种色素的吸收光谱 D．验证叶绿体中所含色素的种类
分析本题考查的是“叶绿体色素提取和分离”实验的目的要求。提取和分离叶绿体色素，
验证叶绿体所含的色素的种类，是这一实验的目的与要求。了解各种色素的吸收光谱则不是本实验所能达到的。
答案C
考试大纲规定的24个实验（包括实习和研究性学习）是实验备考基础，必须认真复习，全面掌握。
2.2 对实验原理的分析与应用 这类试题不是课本实验的机械重复和再现，但实验的基本原理是基于课本实验的，考生需将学习过的实验原理和方法，运用到新的实验情境中去分析解决问题。
例4 （江苏卷）分别在A、B、C3个研钵中加2g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到3种不同颜色的溶液，即深绿色、黄绿色（或褐色）、几乎无色。
注：“+”表示加；“-”表示不加
试回答：(1)A处理得到的溶液颜色是____，原因是_____________。
(2)B处理得到的溶液颜色是_____________，原因是_______________。
(3)C处理得到的溶液颜色是______，原因是______________________。
分析 根据教材中叶绿体中色素的提取和分离实验，加SiO2是为了使研磨充分，加CaCO3是为了防止研磨时叶绿体中的色素被破坏。乙醇是有机溶剂，可以溶解色素，其作用类似于丙酮。事实上，在叶绿体色素的分离和提取实验中，是可以用酒精代替丙酮的。对此，不少学生不清楚，但在初中光合作用的有关实验中，多次用到酒精对绿叶进行脱色处理，利用的就是酒精对色素的溶解原理。当然，如果考生不记得课本实验的相关内容，也可以通过实验的结论来进行分析推理：溶液如果无色，一定是没有溶解色素，或者是色素全被破坏，但后者的可能性不大，最可能的是没有溶解色素。色素是不溶于水的，我们吃的蔬菜含有大量的叶绿体色素；但我们吃炒菜时并没有见到菜汤是呈绿色的。溶液呈深绿色还是黄绿色，显然取决于溶液中叶绿素的含量，前者含量多，后者含量少，根据题目给出的条件，区别只在于有没有加CaCO3，联系CaCO3有防止色素被被坏的知识，也就不难得出正确的答案了。
答案 (1)黄绿色 部分叶绿素受到破坏 (2)几乎无色 叶绿素不溶于水
(3)深绿色 大量叶绿素溶于乙醇中
把课本实验的原理和方法运用到新的实验情境中去，是近年来高考实验题的一个特点。
2.3 操作技能类 生物学实验离不开实验工具，了解常用实验工具的作用，会使用这些实
验工具也是考纲提出的能力要求。
例5 （2000年广东卷）用显微镜的一个目镜分别与4个不同倍数的物镜组合来观察血细胞涂片。当成像清晰时，每一物镜与载玻片的距离如图所示。如果载玻片位置不变，用哪一物镜在一个视野中看到的细胞最多
A. a B．b C．c D.d
分析本题考查显微镜的操作技术，要求通过物镜与载玻片间的距离来判断物像放大的倍数，进而判断视野中细胞的数目。在看清物像的情况下，物镜与载玻片的距离越大，放大的倍数越小，视野的范围越大，所能看到的细胞数目也就越多。
答案 D
考纲规定的24个实验中涉及的操作技能主要包括显微镜的使用技能、玻片标本的制作技能、试剂的配制与物质的鉴定技能、微生物培养基的配制以及接种技能等等。
3 拓展性实验的考查类型与分析
考纲对实验能力的要求不只限于掌握课本的几个实验，更要求学生具查独立进行实验的初步能力，如能够设计简单的生物学实验，能够对实验结果进行分析和解释。
通过这些试题，不仅考查学生独立从事实验工作的能力，而且考查他们的分析、推理、获取信息等科学思维的能力。这是当前高考实验考查的主要形式。拓展性的实验试题可以分为下面几类。
3.1 实验结果的分析与解释 这类试题以实验为背景，通过图、文、表等多种形式来表达实验情境，要求通过对实验现象的观察、实验结果的解读、实验过程和结果的分析等，着重考查学生的科学思维能力。
例6 （2003年江苏卷）胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（简称胸苷）在细胞内可以转化为胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H—胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去游离的3H—胸苷。连续48h检测小肠绒毛的被标记部位，结果如下图（黑点表示放射性部位）：
请回答：
(1)处理后开始的几小对，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？
(2)处理后乏4h左右，在b处可以检测到放射性，48h左右；在c处检测到放射性，为什么？
(3)如果继续跟踪检测，小肠黏膜层放射性将发生怎样的变化？
(4)上述实验假如选用含有3H—尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？
分析 本题以实验现象为背景，综合考查考生利用所学知识以及题中给予的信息，对实验现象进行分析、推理的能力。需要具备的知识是：分裂的细胞进行DNA的复制，胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA复制的原料；生活细胞都要进行RNA的合成，尿嘧啶核糖核苷酸是合成RNA的原料。题中给出的背景知识是：胸苷可以在细胞内转化为胸腺嘧啶脱氧核苷酸，从而成为DNA复制的原料。
本题实际上涉及两个问题：一是放射性的胸苷的变化途径，二是放射性尿苷的变化途径；随时间的推移，放射性胸苷依次出现在a→b→c处，这是题目告诉的实验结论。为什么会是这样的出现顺序呢？题目提示了胸苷转化成的胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA合成的原料，因此，理应从题目条件入手进行分析：在a处能检测到放射性是由于该处的细胞进行了DNA的复制，DNA复制是在细胞分裂过程中进行的。放射性能陆续出现在b、c处，说明含放射性标记的细胞移到了b、c处，这说明了是a处的细胞进行分裂，将放射性物质推移到了b、c处。随着时间的进一步推移，放射性物质将会发生什么变化呢？可有两种推测：一是在c处长期存在，但a处的新细胞还在不断合成，还在不断由a处向b、c处推进，按此种推测小肠绒毛会不断伸长，这不符合事实，也不符合细胞的生长特点和规律。另一种推测：小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。这一推测是可以合理地解释实验现象的。第(4)小题，用的实验材料是放射性标记的尿嘧啶核糖核苷，这是RNA的合成原料，在DNA的复制过程中无疑是需要合成RNA的，不进行DNA复制的细胞是否需要RNA呢？生活细胞都需要蛋白质，而蛋白质的合成过程必需要有RNA，因此，所有的生活细胞都将有RNA的合成，也即在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性。分析解答本题时，许多学生读不懂图的含义，一开始分析的思路就偏离了正确的轨道：认为放射性腺苷从a依次出现在b、c处是吸收和运输的结果。如果这样，那么题目所给的腺苷可以作为合成DNA原料的条件就失去了价值。作为对一种现象的思考，我们应该有广阔的思路，尽可能想到各种可能性。作为解题，则必须充分运用题目给定的条件，这是解题的基本技能之一。命题者正是通过这些给定的条件，考察你在特定条件下的思维能力的。
答案 (1)小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂。(2)a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处。(3)小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失。(4)在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层细胞不断进行mRNA的合成。
例7 新鲜叶类蔬菜常残留有水溶性有机农药。人们一般认为：把蔬菜浸入清水中一段时间，即可大大减少蔬菜的农药残留量。对此，某研究机构做了以下实验：
实验（一）：取同一新鲜蔬菜样本各1000g，用不同方法处理，结果如下：
实验（二）：取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量纯
水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细
胞液浓度，所得数据可绘出如下曲线：
据上述实验结果分析回答：
（1)对实验（一）结果的解释是：用纯净水冲洗1min后，蔬菜农药残留量比未作处理减少了一半以上，这是因为______________。而浸入纯水30 min后，蔬菜残留农药量反倒比仅用纯水冲洗1 min的蔬菜农药残留量多，这说明____________________。
(2)从对实验（二）曲线的分析中可知，从A→B点，植物细胞液浓度变化的原因是____
_____________。而从B→C点，细胞液浓度变化的原因则是__________________。综合上述分析，可以说明，植物细胞吸收水分和可溶性有机农药的关系是_____________。
(3)农业上常采用根外追肥（即向植物叶片喷洒有机肥料和微量元素）的方法，补充植物所需的养分。根据有关原理，根外追肥选择在什么样的环境条件下进行效果最好？为什么？
分析本题分别通过表和曲线给出了两个实验的结果，要求根据实验结果，对实验作出分析。
(1)用纯净水冲比用水浸泡蔬菜的农药残留量要少，说明用纯水冲洗时大部分农药被冲走了，为什么会被冲走呢？用水泡为什么不会被洗掉呢？显然这与农药分子的存在部位相关。被水冲洗掉的是蔬菜表面的，而冲洗不掉的是进入到了细胞内的。为什么用水浸泡的蔬菜农药进入细胞的多，而不浸泡的进入细胞的少呢？明显地，浸泡的过程促进了农药的吸收，由此可推知，农药是溶于水才能被吸收的。
(2)实验二的曲线告诉我们，刚把蔬菜浸入纯水中时，细胞液的浓度是快速减小的。溶液浓度的减少需要从溶液的溶质和溶剂的变化两方面去考虑。在纯水中细胞应该吸收水分，其结果是细胞液浓度减小：此外，蔬菜表面有农药残留，细胞也会吸收农药分子，这一结果使细胞液浓度增大。最后的结果是细胞液浓度快速变小，说明细胞吸收水分的速度远快于细胞对农药的吸收速度。随着细胞对水分的吸收，细胞液的浓度逐渐减小，细胞的吸水能力减少，吸水速度逐渐减慢。但在纯水中，细胞液不管怎么吸水，其浓度肯定是要大于纯水的，为什么浓度不再逐渐变小，到BC段反而是增大了呢？这一方面要从细胞结构上去考虑，植物细胞是有细胞壁的，细胞大量吸水膨胀，但外面有细胞壁的存在，阻止了细胞继续吸收水分，水分进出细胞达到一个动态的平衡；另一方面要从细胞对农药的吸收角度去考虑，细胞吸水减慢，直至停止吸收，但农药仍然在继续被吸收。这也说明了细胞吸收水分和吸收农药间的相互关系：农药的吸收需要溶于水，但两个过程是相对独立的。
(3)根据实验原理的分析，可以知道，细胞对于农药的吸收与对矿质离子的吸收原理是类似的，根据这一原理就可分析出取得最好效果的根外施肥条件。细胞只能吸收溶于水中的矿质离子，所以要保证根外施肥的最大肥效，实际上就是保持施肥后的湿度，使叶面能保持较长时间的液面，从而促进细胞对离子的吸收。
从而促进细胞对离子的吸收。
答案 (1)农药主要残留在蔬菜叶片表面，大部分可被纯水冲掉农药分子溶于水中才能被植物细胞吸收，导致植物细胞内农药含量增高 (2)刚浸入纯水中，细胞对水分子的吸收大于对农药分子的吸收 受细胞壁限制，细胞吸水一定量后即饱和，此时细胞仍可吸收农药分子 两个相对独立的过程 (3)无风或少风的傍晚，或空气湿度大的阴天，为了使叶片的液面保持较长时间，以便于植物细胞充分吸收溶于水中的养分
例8 （2002年新课程理综卷）“水往低处流”，但是植物体内的水却往高处流。动力从何而来，某同学为此进行了两个实验：
实验二：将一枝条插入充满水的玻璃管中，玻璃管的另一端插入盛有水银的容器中。不久水银柱上升，如图1所示。
实验二：将同一植物在靠近茎的基部切断，套上一个弯曲的玻璃管，管内装有水和水银。不久，玻璃管内水分增加，水银柱上升，如图2所示，请回答：
实验一说明：____________________________________;
实验二说明：____________________________________;
根据这两个实验，你对水分在植物体内运输的动力有何新的认识_________________________。
分析 本题通过两个实验说明水分在植物体内
的运输动力。实验一说明了植物水分运输的动力来自
于蒸腾作用。蒸腾作用是植物运输水分的动力，这是
学生已有的知识结论。实验二所示，植物体内水分运
输的动力显然不再来自于蒸腾作用，根据实验设计分
析，只能来自于根部。这一知识结论是学生未知的，
是对学生已有知识的完善与补充。
答案
实验一说明：枝条叶片通过蒸腾作用散失水分所产生的拉力，是促使水分在植物体内向上运输的动力 实验二说明：根部生理活动（答“根部渗透吸水”或只答“根部”也给分）能产生推动水分向上的压力
根据这两个试验说明：水分在植物体内上升的动力不但有蒸腾拉力，还有根部产生的向上压力
从上面的实例可以看出，对于实验结果的分析和说明一般有两种情况，一是对实验的结果作出分析和解释；二是根据实验结果推论可能得到的结论。用于分析和解释实验结果的知识一般是课本上的，要求学生掌握的，所以其落脚点通常是课本的知识点；对实验结果的推论则既可能推论到课本的知识点上，也可能是学生未知的，甚至是与学生已有知识相悖的。因为已知知识可能是不完整的，或者是在特定历史条件下对某个问题的认识，题目所给实验的落脚点可能就是对于学生知识的完善和修正。
3．2 实验结果预测与分析 实验能力还包括对实验结果的预测与分析。这类试题需要学生运用已有的知识或者是试题中给出的信息，去分析和预测实验的可能结果，一般是从已知去推未知。
例9 （北京卷）取新鲜的马铃薯块茎，去皮后切取两个大小相同的立方块，一二块放在浓盐水中，另一块放在清水中（如下图a、b所示）。请判断一段时间后它们的变化，并解释原因。
(1)图a中马铃薯块____（收缩、不变、膨胀），
解释原因：_____________________。
(2)图b中马铃薯块__________（收缩、不变、，膨胀），解释原因：_______________________。
分析 本题通过对实验结果的预测，考查植物细胞渗透原理。当外界溶液浓度高于细胞液浓度时，细胞通过渗透作用失去水分：当外界溶液浓度小于细胞液浓度时，细胞通过渗透作用吸收水分。细胞失水，植物组织收缩；细胞吸水，植物组织膨胀。
答案 (1)收缩浓盐水浓度高于马铃薯块茎细胞液浓度，细胞失水，植物组织收缩
(2)膨胀 清水浓度低于马铃薯块茎细胞液浓度，细胞失水，植物组织膨胀
例10 (2002年广东卷)植物地上部分向光生长，根背光
生长。取正在萌发的种子贴附在琼脂板上，再将琼脂板插入透
明盒内培育，五面遮光，仅从一侧给予光照（见上图）。幼苗根
的生长方向将是
A．↓ B．→ C．↘ D．↙
分析 本题要求考生根据题目给出的信息，对实验的结果作出预测。在学生已有的知识中，
有茎向光生长、根背地生长的特点，其原理是由于光和重力影响了生长素的分布所致。植物根的背光生长，是题目给出的信息。要求考生根据这一信息，联系已有的知识作出判断。
答案C
例11 下图表示研究小哺乳动物呼吸作用的实验装置，所有接头处均密封。
(1)实验结束时，U形管内有色水溶液的水平面怎样改变？解释你的回答。
(2)B瓶的作用是什么？____________________________。
(3)若给你提供一装有KOH溶液的小烧杯，描述并解释你将怎样在不用其他仪器的情况下，调整此实验装置，以证明小型哺乳动物吸收氧。
分析 本题是通过特定的实验装置来研究小鼠的呼吸作用。试题首先要求预测实验结果并作出解释。对实验结果的预测基于两点：一是明确小鼠的呼吸作用会产生什么结果；二是这些结果中哪些因素会通过本实验装置显示出来。小鼠呼吸会产生二氧化碳，吸收氧气，消耗有机物，产生热量，这些变量哪些会对实验结果产生影响呢？分析本装置，由于玻璃管A和玻璃管B都是用橡皮塞密封的，因此玻璃瓶内的气体变化不会对U形管内的水压产生影响，这就排除了玻璃瓶内氧气和二氧化碳变化可能对实验结果带来的影响；小鼠体内有机物的影响更不会对实验结果产生影响；因此只有一种可能，就是小鼠呼吸产生的热量，导致U形管内的气压发生变化。
如果要证明小型哺乳动物吸收氧气，氧气的变化要通过U形管来反映出来，那么就必须去掉玻璃管A和B的橡皮塞，同时要取掉玻璃瓶外面的棉绒，以促进玻璃瓶内热量的散失，尽量减少热量对于U管内气压产生的影啊。KOH溶液是用于吸收二氧化碳的，悬挂在玻璃瓶A、B中，用以吸收瓶内的二氧化碳，以排除二氧化碳变化对U形管气压产生的变化，使得实验的结果只是由于氧气变化而致（变量单一）。
答案 (1)左低右高 由于恒温动物呼吸作用产热，导致密闭容器内温度升高，气压升高会引起U形管中有色水溶液水平面改变 (2)起对照作用 (3)将玻璃管A、B的橡皮塞移开，玻璃管A、B外的棉绒取掉，并将装KOH溶液的烧杯悬挂在左右两侧的玻璃瓶中，左边小哺乳动物由于呼吸吸收了O2，而释放CO2被KOH吸收，使左侧气压下降，导致U形管中水平面变为左高右低。
从上面几例可以看出，对实验结果的预测和分析的过程就是运用知识进行分析和推理的过程。所涉及的知识可能是学生已知的，也可能是未知而作为题目中的信息给出。在运用这些知识进行分析时，必须充分考虑到实验装置的条件控制。同样的实验原理，不同的实验装置，对于条件的控制是不同的，实验的结果也是不同的。
3.3 实验方案的分析与评价 学生的实验能力还可以通过对实验方案、实验结果与结论的分析与评价的方式来考查。这也是近几年来高考的常见类型。
例12 （2004年春季高考卷）为了研究胰腺的胰液分泌调节，某人从实验狗甲的一段小肠刮下黏膜，将该黏膜放入稀盐酸中浸泡，把过滤后的提取液注入实验狗乙的静脉，结果引起实验狗乙的胰液大量分泌，并由此得出“小肠黏膜中存在促进胰液分泌的某种物质”的结论。分析这一实验与结论，回答下列问题：
仅根据上述实验能否得出该结论，为什么？
分析 本题通过对实验设计方案的分析与评价，考查学生对于实验设计原则的理解与掌握。在科学实验中，对照是基本的原则，通过对照排除无关变量对实验结果的影响，使实验变量成为单一变量，从而才能得出实验结论。本实验中，大量分泌胰液的原因是注射了用盐酸浸泡过小肠黏膜提取液，那么到底是小肠黏膜中物质的作用还是盐酸的作用呢？显然本实验是无法给出答案的。因此必须添加对照实验，以排除盐酸对狗分泌胰液的影响。
答案 不能。缺少对照实验，未排除稀盐酸的作用。
例13 （广东卷）为了证实“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。暗室内装有红色的安全
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取一片叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。
⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘一碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异性颜色反应。
该方案中有几项明显的错误，请指出错误并改正。
分析 本题在实验方案的设计、实验过程中的条件控制以及实验结果的预测等方面都设置了错误，要求学生较全面地对实验过程进行分析与评价，改正错误。
(1)从实验条件的控制来看，红色安全灯是错误的。红光是植物光合作用吸收的主要光之一，在红色光下植物显然是会进行光合作用的，因此无法达到消耗叶片中有机物的目的。
(2)从实验的结果来看，碘一碘化钾是用来检测淀粉的，而不是用来检测葡萄糖的。
(3)从方案设计来看，对照是实验设计的基本原则，没有对照就无法排除无关变量对实验结果的影响，实验就没有说服力。
答案 (1)实验步骤②中暗室内用红色安全灯是错的，应用绿色安全灯。 (2)实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，应改为淀粉。 (3)未设对照。对照的作法是：a装置同题干中步骤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，暗室内装有绿色的安全灯；c．重复题干中步骤③④；d．重复改正后的步骤⑤。
例14 蛋白酶能使蛋白质分解，那么蛋白酶分解的是蛋白质的空间结构还是肽键呢？因为蛋白酶只将蛋白质分解成多肽，而多肽的分解需要肽酶，基于此，某同学认为蛋白酶破坏的只是蛋白质的空间结构而不是肽键。为证明他的观点，他设计了下面的实验，并对实验的结果进行了预测。
实验在相同的温度(35℃)和pH值（大约为7）的条件下进行。
该同学在设计实验时进行以下的考虑：①通过加入碘液后是否显蓝色，证明淀粉是否存在，也证明淀粉酶是否被破坏。②加入蛋白酶后再加入碘液，显蓝色，说明淀粉依然存在，是蛋白酶破坏了淀粉酶的结构。那么，破坏的是空间结构还是肽键呢？加入双缩脲试剂后显紫色，说明蛋白酶破坏的是淀粉酶的空间结构而不是肽键，由此证明了蛋白酶破坏蛋白质的是空间结构。③在已经被破坏了空间结构I的蛋白质中加入肽酶，然后再加入双缩脲试剂，看是否出现紫红色，如果出现紫红色说明肽键存在，那么，肽酶就不是破坏蛋白质的肽键，如果没有出现紫色，则说明肽键不存在了，也就是说被肽酶破坏了。
请分析该同学的实验设计思路是否存在问题？对实验现象的预测是否合理？请说明原因。
分析 本题通过对具体实验设计的思路与方法、以及对预期实验结果的分析评价，来考查学生对实验设计方法和思路的理解与掌握。仔细分析该同学进行实验设计时的考虑，有以下明显的不足：
(1)思考是不严密的：加入双缩脲试剂后显紫色，只能证明肽键是存在的，而不能证明蛋白酶破坏的只是蛋白质的空间结构，蛋白酶也可能只是破坏了淀粉酶的部分肽键。
(2)C试管呈现紫色无法说明是淀粉酶中肽键的作用还是胰蛋白酶肽键的作用。胰蛋白酶也是蛋白质，遇双缩脲试剂也会呈现紫色反应。
(3)D组实验中也存在问题，肠肽酶本身也是蛋白质，所以也会与双缩脲试剂发生紫色反应，也可能被胰蛋白酶分解。如果胰蛋白酶分解了肽酶，而且只是分解的空间结构，那么预期实验现象应是紫色；如果是肽酶在发挥作用，那么肽酶本身也是蛋白质，预期的实验结果也应是紫色的。
答案 见分析
3.4 实验方案设计 能够设计简单的实验方案并处理相关的实验问题，是实验能力的较高要求。通过实验设计，不仅可以考查学生的实验能力，也能较好地考查学生的思维能力和创新能力等各方面的能力，以及学生进行科学实验的思想和方法，能较好地体现当前教学改革特别是考试改革的要求，因此是一类很好的题型。实验设计题的能力要求高，难度较大，学生往往感到比较困难。从解题技巧的角度来看，总体上可以分以下几步进行：
了解题目要求→明确实验目的→分析实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预测结果并分析。
例15 （上海卷）根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验操作步骤并分析结果。
1瓶10%的蔗糖溶液，1瓶30%的蔗糖溶液，250 ml。烧杯1个，半透膜制成的透析袋1只，刻度玻璃管1支，细线1根，支架1个。
(1)实验步骤：
(2)结果分析：
分析 (1)了解题目要求。首先要明确题意，只有明确题意才能方向明确，少走弯路。本题的要求有两个：一是设计实验步骤；二是分析实验结果。
(2)明确实验目的。明确实验到底要解决什么问题。本实验的目的题目中已告知，即鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，实验只要求定性区别两瓶蔗糖溶液的浓度，不要求作具体的浓度测定。
(3)分析实验原理。鉴别蔗糖溶液浓度的方法很多，如用化学方法直接测定蔗糖溶液的浓度，用物理方法通过测定不同蔗糖溶液的比重，用生物方法通过不同蔗糖溶液的渗透性差异来确定等。原理不同，设计方法显然不同。在分析实验原理时要充分利用实验所给的条件，并结合所学知识来解决。本题实验条件中给出的半透膜制成的透析袋告诉我们，所运用的原理是根据不同浓度的蔗糖溶液其渗透性不同，即通过半透膜，水分总是从溶液浓度较低的一侧向溶液浓度较高的一侧渗透。
(4)确定实验思路。这一步犹如做作文的构思，是建立实验设计的基本框架。运用半透膜来测定两组蔗糖溶液的浓度方法也可以是多样的，如可以设计两组或三组实验进行对照操作，但本题提供的器材只有一组，显然不可能设计成两组或三组实验，只能设计一组实验。这样，将两种蔗糖溶液分别置于半透膜两侧，就成了最佳选择。基本思路就是，将蔗糖溶液之一置于透析袋中，另一蔗糖溶液置于透析袋的外侧，通过观察渗透作用的进行情况来判断溶液的浓度。
(5)设计实验步骤。有了思路，具体怎样操作？这就需要在确定思路的基础上进行精心的设计。这一设计一定要充分利用题目中所给的实验条件，要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别是起什么作用的？怎样运用？要注意：一是题目给出的实验试剂和材料都必须充分运用；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。本题的具体设计应为：
①将一瓶中的蔗糖溶液倒入烧杯中。
②将另一瓶中的蔗糖溶液装满透析袋，将刻度玻璃管插入袋内溶液中，用细线将袋口和玻璃管扎紧。
③将插有玻璃管的透析袋放入装有蔗糖溶液的烧杯中，垂直固定于支架上，记录玻璃管的液面刻度。
④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。
在设计中常见的问题有以下几种：一是将实验设计成对照实验，分成两组进行实验，这样题目中给定的实验器材就不够用，因而不符合题目的要求；二是将两瓶蔗糖溶液先后置于透析袋内，分别置于放有清水的烧杯中进行实验，然后记录液面上升的刻度。这样操作的问题在于：一方面在同一透析袋中进行操作，影响实验的精确性；另一方面题目所给的实验条件中没有清水，因此这种设计也不符合题目要求；三是不少学生忽略一些细节的处理，如细线、支架没有起到作用等。此外，还有的学生叙述成“将10%的蔗糖溶液…”，把未知的需要鉴别的蔗糖溶液当成是已知条件，然后再去分析实验结果。这样实验的目的就改变了，由原来的要求鉴别蔗糖溶液浓度，变成了验证已知的不同浓度的蔗糖溶液通过半透膜的渗透性了，显然与题意不符。
(6)结果与分析。一般的实验设计题都会有实验结果的预测与分析或对实验过程中的某些操作或原理的分析。本题要求对结果作出分析，既应该包括结果，也应该包括对结果的分析。答案应为：如液面上升，则透析袋中的是30%的蔗糖溶液，烧杯中的溶液是10%的蔗糖溶液；反之，可推测透析袋中的是10%的蔗糖溶液，烧杯中的是30%的蔗糖溶液。
答案 见分析。
例16 在微生物实验中，一般用琼脂培养基来培养细菌等微生物，它在加热后呈液化的溶胶状态，在室温下又呈半透明的凝胶状态。在凝胶状态下其表面及内部的不同部位可生长大量的不同代谢类型的肉眼可见的细菌菌落。请用下列材料和用具，设计一个实验来判定某种细菌的异化作用类型。
一、材料用具：
某细菌种，琼脂试管培养基2支，无菌接种设备，恒温箱，水浴锅
二、操作步骤：
三、实验可能会出现哪些结果？并对每一结果作出相应的鉴定。
分析 (1)本题的要求有两个：一是设计实验的步骤；二是预测实验的结果，并对实验的结果作出相应的分析。
(2)实验的目的是判定某种细菌的异化作用类型。微生物的异化作用类型包括三种：需氧型、厌氧型和兼性厌氧型。实验的目的是判定某细菌的异化作用类型，而不是验证它属于哪种类型。
(3)用什么办法判断细菌的异化类型呢？题目给出了提示，即要求根据细菌在培养基表面及内部的不同部位生长分布的菌落特征来判断。
(4)根据实验的原理，显然需要通过培养细菌，才能观察细菌的菌落分布。
(5)在具体设计实验步骤时，一方面要依据实验的原理和题目所给的材料用具，另一方面还需要有一定的实验技能。本题中的实验设计需要微生物的培养技术。首先需要用水浴锅溶化所给的2支琼脂培养基；然后要在培养基冷却而没有凝固前进行接种。如何接种呢？题目提供了2支试管，显然是供设计对照实验用的。一种思路是：给其中的一支接种，并让细菌在培养基中分布均匀；另一支不接种，以校正培养基以及实验过程可能给细菌培养带来的影响。这样接种细菌的一支是实验组，而未接种的一支是对照组，利用的是空白对照的方法。另一种思路是：两支试管的培养基都接种，其中的一支将细菌接种在培养基的表面，另一支接种在培养基的底部，两支试管都是实验组，构成相互的对照。然后观察菌落的生长与分布。从理论上两种方法都是可行的，但在实验操作中，仅利用题目所给的设备，要将细菌只接种在培养基的底都会有一定的困难，所以用空白对照的方法更合适。接种完成后需要将装置放在恒温箱中进行培养。
(6)由于此实验属于探究性的，而不是验证性的，细菌到底属于何种类型无法作出预测，必须进行讨论。如果菌落集中分布在培养基的表面，那么该细菌是好氧性的；如果集中分布在培养基的底部，那么是厌氧性的，如果培养基的各部分都有菌落分布，那么很可能是兼性厌氧性的。
答案 二、(1)将2支琼脂培养基试管置于水浴锅中加热溶化。(2)待培养基冷却至凝固前，用无菌接种设备将某细菌接种于一试管培养基中，搓动试管，使细菌均匀混于培养基内，另一支试管不接种作对照。(3)将恒温箱内调至适宜的温度，等琼脂凝固后，将两试管置于恒温箱内培养，每天观察培养基的菌落并记录，连续观察几天，直至结果清晰为止。 三、(1)若某细菌菌落只生长在培养基表面，则其为好氧性细菌。(2)若某细菌菌落只生长在培养基底部，则其为厌氧性细菌。(3)若表面及内部培养基都有菌落生长，则其为兼性厌氧性细菌。(4)对照管若无菌落出现，说明培养基灭菌和无菌操作合乎要求；若对照管有菌落出现，则说明培养基灭菌或无菌操作不合要求，整个实验应该重做。
例17 某实验小鼠适宜生活在25℃左右的
环境中，为探究低于适宜温度的环境（如10℃）
对小鼠能量代谢的影响（能量代谢的强弱用单位
时间的耗氧量表示），请依据所给的实验装置（如
图）、实验材料和用具，在给出的实验方法和步
骤的基础上，继续完成探究实验，预测可能的实
验结果和结论，并回答问题。
实验室温度：25℃左右；
材料和用具：小鼠、冰袋、秒表等；
方法和步骤：
步骤1：将小鼠放入广口瓶的笼子内，加塞密闭。打开夹子(A)、(B)、(C)，片刻后关闭夹子(B)，用注射器抽取10 mL氧气备用。关闭夹子(C)，打开夹子(B)，使水检压计液面左右平齐。
步骤2：
步骤3：
结果预测和结论：①________________________________;
②___________________________________;
③______________________________________。
该实验最可能的结果和结论应是_______________________________。原因是__________________________。
分析 本题考查实验的设计、分析、预测等实验能力，同时需要有较强的分析综合能力。涉及的生物学知识很简单，只要知道小鼠呼吸作用消耗氧气，释放二氧化碳，释放的二氧化碳可以被氢氧化钠吸收就可以了。
首先，实验是要探究低于适宜温度盼环境对小鼠能量代谢的影响，因此，涉及的变量肯定应是温度。实验设计的基本思路是：通过低于适宜温度和适宜温度两种情况下小鼠能量代谢的强度的比照来得出结论。在操作上，低于适宜环境的温度，可以通过题目给定的冰袋来解决。其次，能量代谢的强弱是通过单位时间内耗氧量来表示的，所以实验设计要检测的是不同温度条件下氧气的消耗。氧气的消耗如何测定呢？仔细分析实验装置中各结构的作用：氧气袋是供氧的，本身没有刻度指标，无法度量，当然不能作为耗氧量的判断依据。注射器是有刻度的，可以用来测量，但我们只能通过它知道注入广口瓶中的氧气量，而无法知道这些氧气有多少被小鼠消耗。实验装置中的水检压计是干什么用的呢？显然，这个装置中液面的改变是可以反映广口瓶中气压的变化的，而这个气压的变化正是小鼠消耗氧气导致而成的（二氧化碳被氢氧化钠吸收，因此广口瓶中二氧化碳不会影响气压的变化）。但水检压计上是没有刻度的，怎么知道小鼠在不同情况下耗氧量的变化呢？题目告知，测定的方法是用单位时间内的耗氧量表示，且在材料用具中给出了秒表。根据此实验，我们难以通过相同时间内的耗氧量来表示小鼠的呼吸强度，因为水检压计上没有刻度；但换个思路，我们可以测定在不同温度条件下，消耗等量的氧气引起水检压计刻度相同变化所需的时间。水检压计左右液面原来是平衡的，当给广口瓶中注入氧气后+，液面就会发生变化，左高右低，随着小鼠对氧的消耗，水检压计的左右液面会趋于平衡，达到平衡需要的时间，是可以测定的。这样，在不同温度条件下，小鼠消耗相同体积的氧气量就可以通过水检压计液面恢复左右平衡的时间来表示。当然，有了这个实验设计的思路，还需要对实验的过程进行准确描述，这需
要有一定语言表达能力。
实验会有什么样的结果呢？比较两种情况下的耗氧量无非有3种结果：相等、大于或小于。根据这3种结果，分别说明3种结论，这是比较简单的。反过来思考也可以：温度对小鼠的能量代谢可能是没有影响的；可能是使小鼠代谢活动加强的，也可能是使代谢活动减弱的。
由于小鼠是恒温动物，在低温条件下需要消耗更多的能量来维持体温；因此低温下的代谢会加强，消耗相同的氧气所需的时间在低温下要比高温下少。
答案 步骤2：待小鼠安静后，关闭夹子（A），记下时间，将注射器向前推进5 mL（推进数量合理即可），水检压计液面左侧升高，关闭夹子(B)，待水检压计的液面左右平齐时，记录时间。得到在25℃环境中小鼠消耗5 mL氧气所用时间。
步骤3：将冰袋放在广口瓶周围，调节距离，使瓶内的温度稳定在10℃，待小鼠安静后，重复步骤1、2中的有关操作。得到在10℃环境中小鼠消耗5 mL氧气所用时间。
①消耗5 mL氧气所用的时间10℃少于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会加强。
②消耗5mL氧气所用的时间10℃多于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会减弱。
③消耗5mL氧气所用时间10℃等于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢不受影响。
最可能的结果和结论是：消耗5mL氧气所用的时间10℃少于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会加强。因为小鼠是恒温动物，在10℃比25℃下维持体温所消耗的能量多。
4 实验设计应注意的问题
从上面的分析可知，实验设计性题型的综合性强，难度较大。在设计实验的过程中，要注意以下问题：
4.1 实验的目的要把握准确 实验目的是整个实验设计的灵魂，所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心来进行。因此要指导学生在实验设计前首先要认真审题，准确把握所设计实验的目的，否则整个实验设计就无从谈起。在例15中，只要求区别两种溶液的浓度，是定性的要求，无需具体测定浓度；例16中，只要求探究细菌的异化作用类型，不必去探讨同化的类型及其他特征；例17中探究的是小鼠在不同温度条件下的呼吸强度。只有把握了实验的要求，实验的设计才不会偏离方向。
4.2 要明确实验的具体要求 一个结论的证实，可通过许多不同的实验来证明，但究竟应选用何种设计方案，则要根据题目的具体要求来确定。所以在把握实验目的之后，要细心地去弄清题目的设计要求。否则尽管实验设计得很完美，但若不合题意，还是不能得分。实验的具体要求一般由以下几个方面来限定：一是实验的原理。如例15中，溶液浓度的区别是依据渗透原理来判断的，因而你就不可以用化学方法来测定。例16中，要求通过菌落在培养基中的分布来确定的，其他方法就不符合题目的要求。二是受材料用具的制约。如果试题中给出了实验的材料用具，那设计时就必须充分依据所给的材料用具。例16中，只有给你2支含有培养基的试管，就不能设计成3组实验。三是受试题特定要求的制约。例如，测定某植物是纯种还是杂种，可以用自交、测交和花粉鉴定等方面。如果要求是最简单的方法，那么对于两性花来说就应该是自交而不是测交；如果是花粉的某些性状的确定如花粉粒
是否糯性，就可直接用花粉鉴定的办法。
4.3 要设计好对照实验 实验对照的方法有多种，由于同一种实验结果可能会由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，即使出现了某种预期的实验结果，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，才能有效地排除其他因素干扰结果的可能性。
常用的对照实验的方法有以下几种：
a．空白对照。指不做任何实验处理的对象组。例16中，没有接种细菌的那组实验就是空白对照。
b．自身对照。指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照。例15中实验装置只有一个，其对照就是自身前后的对照。例17中的对照也属于自身对照。自身对照，方法简便，关键是看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。
c．条件对照。指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量。例如，“动物激素饲喂小动物”实验，采用等组实验法，其实验设计方案是：甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；丙组：不饲喂药剂（空白对照组）。显然，乙组为条件对照。该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照，更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。
d．相互对照。指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照。在等组实验法中，若不设空白对照，则大都是运用相互对照。例2中，如果两支试管在不同的部位进行接种，那就是相互对照。
在设置对照实验时，除了实验变量外，其余实验组与对照组都应该是相同的。一般来说，应该做到：生物材料相同，包括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。实验所用的器具要相同，如试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。实验的试剂要相同，如试剂的成分、浓度、体积、量等都要相同。条件控制要相同，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。
4.4 精心设计实验步骤 实验步骤是实验设计的核心，在解答实验设计题中，对于实验能力的考查主要是通过实验设计的步骤来体现的，试题的分值也大多集中在实验设计的步骤上。最好的实验设计思路也要通过具体的实验步骤来体现。要合理设计好实验的步骤，一方面学生需要掌握一定的实验理论知识，明确实验设计应遵循的原则；另一方面要有一定的实验技能。高考实验中涉及的实验技能一般应以课本实验为基础的。在实验设计过程中要注意以下几个问题：一是实验条件的控制。如除去容器中的二氧化碳一般可以用氢氧化钠溶液来吸收，增加容器中的二氧化碳可以用碳酸氢钠；增加水中的氧气可以吹气或放入水藻；隔绝液体与空气可以用油膜；密封玻璃装置可以用石蜡；除去叶片中原有淀粉，可以在黑暗中进行饥饿处理；溶解叶绿体中的色素可用有机溶剂隔水加热：固体生物材料的充分研磨可以加二氧化硅；要得到单色光可以用三棱镜分光处理。二是实验结果的显示方式，实验需要通过一定的方式显示实验结果，同一实验可以通过不同的方式来显示实验结果。光合作用可以通过光的利用、氧气和有机物的产生、二氧化碳的消耗等来显示结果，呼吸作用可以通过氧气的消耗、二氧化碳的产生、有机物的消耗、热量的产生等来显示。那么如何测定氧气或二氧化碳的产生或消耗？如何检测有机物的产生与消耗？如何检测能量的产生？其检测的方法显然是不相同的，需要根据具体的实验要求进行设计。三是实验程序的安排。实验程序的安排是否合理直接影响实验的结果和结论。例如，要证明温度对唾液淀粉酶催化作用的影响，如果一开始就将唾液淀粉酶与淀粉混合，然后将不同的试管置于不同的温度条件下，步骤就不合适了，因为唾液与淀粉一旦混合反应就开始发生了，酶的催化就不是在所需要研究的温度条件下进行的了。
4.5 预测实验结果 实验设计的最后往往还需要预测实验结果，在结果预测上要全面、准确。首先要注意实验是验证性还是探究性。如果是验证性，假设既定，那么结果的预测应该是与实验的假设相一致的；如果是探究性的，那么就需要对实验的结果进行讨论。对于讨论性的要充分考虑到各种情况的可能性。如例2中，学生往往容易忽略兼性厌氧的类型。其次，要注意语言表述的科学、准确和规范。如不能把没有反应说成是“无现象”，蓝色褪去不能说成是变成无色，盖玻片不能说成是薄玻璃片，等等。
5 研究性学习设计
考纲要求能够对一些生物学的问题进行初步的探索性的研究，并能制订研究方案，其含义不仅包含了实验的设计与探究，还包含了研究性学习的要求。考纲规定的24个实验中，包括研究性学习课题的内容。从本质上讲，实验的设计与探究也应属于研究性学习的范畴，但研究性学习的要求更高。一般的实验设计与探究往往给出了许多条件限定，使考生的思维只能框定在某个范围之内，而研究性学习则让学生有更大的发挥空间，具有课题研究的性质。研究性学习不只是实验探究，还包括调查研究、文献研究等多种形式。目前高考中涉及的主要是实验探究与调查研究。
例18 （上海卷）在普通饲料中加入添加剂可以加速家禽和家畜的生长和增重。某饲料公司新近开发出两种新型饲料添加剂1号和2号，委托某生物学小组试验这两种饲料的效果。请你为该小组设计一试验方案，方案中应包括：(1)试验具体步骤；(2)用直角坐标图直观地表示和比较试验结果；(3)试验要求在5周内结束。实验室有一批体重15g左右的小白鼠，可按需选作为试验动物。
分析 本题不仅要求学生根据问题设计出实验的步骤，而且要求对实验的结果进行处理。根据题目条件，要检测两种新型饲料添加剂的效果，实际上是通过检测它们能否使试验动物体重增加来体现的。因此设计实验时，首先考虑到所用小白鼠的起始体重应相似，并且应随机分组。分几组呢？添加剂有两种，如果只设置两组，互相对照是难以得出实验结论的，必须要设计3组实验。其中一组在饲料中添加添加剂1号，另一组加添加剂2号，还有一组不加任何添加剂，作为对照。
能够对实验的结果进行处理是学生科学素养的重要组成部分。本题要求用直角坐标图直观地表示和比较试验的结果，考查学生对科学数据的处理能力。坐标图反映的是实验过程中的变量的变化，即自变量和因变量的变化。自变量是时间，因变量是小鼠体重，这样就可以时间为横坐标，以小鼠的平均体重为纵坐标作图。由于试验要求在5周内结束，所以就决定了横坐标的单位与长度；纵坐标体重的变化只能由考生作估算。添加剂的作用效果如何，也是不确定的，也需要考生做合理的推测，并在坐标图上表示出来。
答案 (1)具体步骤：①选取体重大致相似的健康小鼠，随机
分为3组，每组若干只；②A组饲料为普通饲料加添加剂1号，B组
饲料为普通饲料加添加剂2号，C组为普通饲料不加添加剂，作为对
照组；③试验开始时称重，以后每周称重1次，记录每组的平均体
重：④3组小白鼠在相同条件下饲养，每天给予充足的水分和饲料。
(2)参考上图给分。要求学生在坐标图上画出三组试验结果，
在纵轴和横轴上正确标出平均体重(g)和试验时间（周）。
例19 （上海卷）某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照1：1的重量比浸泡24h，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答：
(1)采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响？（只要一种指标）
(2)做该实验时必备的实验器材是：
(3)写出实验的主要操作步骤：
(4)设计一张表格用于实验时记录数据。
分析 本题涉及的也是一个研究性学习的课题。
(1)香烟浸出液对水蚤的影响是多方面的，如何测定其影响呢？首先需要确定测量的指标，而这种指标必须是可度量的。活动强度、代谢强度、水蚤体积的变化等都缺少可度量性，必须将其转化为可检测性。实验结果的可度量性，应该是考虑实验设计时的一个重要的因素。对于水蚤而言，每分钟心跳的次数，单位时间内死亡的数量等都是可度量的。
(2)要确定实验必需的器材，需要根据实验操作步骤来确定，所以思考时可首先根据实验目的、原理以及检测方法来确定实验步骤。实验是要研究不同浓度的香烟浸出液对水蚤的影响，所以必须配置不同浓度的香烟浸出液。题目条件提供的是香烟浸出液原液，所以必须稀释。同时要设置对照，可用清水替代香烟浸出液。如何对水蚤进行观察？水蚤体积很小，必须借助显微镜，这就需要制作装片。装片制作好后要进行观察和记录，并对实验资料进行处理。
(3)有了实验步骤，就不难写出实验需要的器材了。由于需要配制不同浓度的香烟浸出液，所以需要配置浓度所需的量度器材，如量筒、烧杯等；由于需要制作装片进行显微观察，所以需要显微镜、载玻片和盖玻片等材料；如果要统计单位时间内的心跳次数，那就得有计时的工具等等。
(4)要设计一张表格用于实验时记录的数据，就得考虑实验数据要反映什么。实验的目的是研究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，这里面已反映了自变量和因变量的关系：香烟浸出液的浓度是自变量，而水蚤（如心率）的变化就是因变量，这样表格也可以设计出来了。用行、列分别表示自变量与因变量的变化。
答案 (1)水蚤每分钟心脏跳动次数。
(2)显微镜，秒表（计时工具）量筒，烧杯，载玻片，盖玻片等。
(3)①用蒸馏水稀释香烟浸出液原液，配成3种不同浓度的溶液；②用吸管吸取水蚤，放于载玻片上，盖上盖玻片，调节光线，在显微镜低倍镜下观察；③用引流法引流，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水（对照）及不同浓度香烟浸出液中心跳次数，重复3次；④整理实验资料，算出每分钟心跳的平均次数，做出评价。
(4)见下表：