高中生物实验设计基础知识.doc

生物实验设计常见问题及例题解析 前言：实验设计有一定规律，但又不拘泥于规律，有固定模板，但又变化多端要注意题目信息，做出综合分析，学能活动才是关键一、实验设计的基本内容 （一）实验设计的基本内容1、实验名称：是关于一个什么内容的实验 2、实验目的：要探究或者验证的某一事实 3、实验原理：进行实验依据的科学道理 4、实验对象：进行实验的主要对象 5、实验条件：完成该实验必备的仪器、设备、药品条件 6、实验方法与步骤：实验采用的方法及必需的操作程序 7、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的记录 8、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 9、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 (二)、实验设计基本思路 1、准确把握实验目的：看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果，是探究性实验还是验证性实验 2、明确实验原理：要解决题目所给的问题，要用到生物学上什么原理3、确定实验思路：根据原理对实验作出假设，并充分利用实验材料设计实验思路 4、精心设计实验步骤：根据以上实验目的、原理和思路，设计合理的实验装置和实验步骤操作步骤。

并设置好实验组和对照组，遵循单一变量原则并将观察到的现象如实记录下来 5、准确预期实验结果并分析 　　注意：在叙述实验步骤及预期结果时，语言文字要简明实验步骤一般不宜连续描述，往往要分段叙说；试管、烧杯等要给予编号例1请设计一个实验，判断种子胚细胞和胚乳细胞的死活1）实验原理：____________________________________________2）实验原料和器材：__________________________________________3）实验步骤：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________4）实验结果预测：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。

5）该实验最可能的结果和结论是________________________________________________例1答案 (1)活细胞的细胞膜具选择透过性，死细胞的细胞膜具全透性2) 玉米种子；刀片；培养皿；红墨水；清水；放大镜3) ① 选取10粒大小相同的饱满、粒大的玉米种子放在盛有清水的培养皿中浸泡；② 涨大后将玉米种子用刀片从中线处切开，将其一半放人盛有红墨水的培养皿中浸泡；③ 一定时间后取出放人盛有清水的培养皿中漂洗，直到漂洗掉浮色为止；④ 用放大镜观察切片后玉米种子剖面的着色情况4) ① 如果胚和胚乳均为红色，则说明二者为死细胞；② 如果胚和胚乳均为无色，则说明二者为活细胞；③ 如果胚为红色，胚乳为无色，则说明前者为死细胞后者为活细胞；④ 如果胚为无色，胚乳为红色，则说明前者为活细胞后者为死细胞；（5）胚为无色，胚乳为红色，说明前者为活细胞后者为死细胞二、关于变量 实验变量（自变量）：指实验中由实验者所操纵的因素或条件 （实验变量应具有可操作性）反应变量（因变量）：指实验中由实验变量而引起的变化和结果 （反应变量应具有可测量性无关变量（控制变量）：指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件（无关变量应具有可控性） 额外变量（干扰变量）：指实验中由无关变量所引起的变化和结果 （控制好无关变量即能防止额外变量的干扰）例如:实验自变量因变量无关变量比较过氧化氢酶和Fe+的催化效率催化剂的种类(过氧化氢酶、Fe+ )催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速度表示）试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试济的量、反应时间等。

探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用底物的种类（淀粉、蔗糖）淀粉酶将淀粉水解（处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现）淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等温度对酶活性的影响温度（60℃热水、沸水、冰块）加碘液后溶液颜色的变化试管的洁净度、淀粉溶液的量、不同温度的处理时间长度、操作的程序、碘液的加入量等1、实验变量（自变量）如何操纵：操纵实验变量的重要方法是设置对照经典的实验变量的操纵方法：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，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除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光，⑦如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光或有色灯光照射，⑧血液抗凝——加入柠檬酸钠，⑨线粒体、细胞膜提取——细胞匀浆离心，⑩骨的脱钙——盐酸溶液⑾CO2浓度的平衡——NaHCO3溶液⑿灭菌的方法：培养基用高压蒸气灭菌；接种环用火焰灼烧灭菌；双手用肥皂洗净，擦干后用75%酒精消毒；整个接种过程都在实验室无菌区进行⒀实验中控制温度的方法：还原糖的鉴定：沸水浴加热（新教材为50—65℃水浴）；酶促反应：水浴保温；用酒精溶解叶中的时绿素：酒精要隔水加热；DNA鉴定：水浴煮沸加热；细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养。

14）确定某种激素功能的方法：饲喂法，注射法，阉割移植法，口服法15）获得无籽果实的方法: 用适宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃茄、染色体变异，如无籽西瓜  （16）确定传入、传出神经的功能：   刺激+观察效应器的反应或测定神经上的电位变化 2、无关变量如何控制：①消除法：排除或隔离无关变量对实验结果的影响如杂交实验中的套袋②恒定法：在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验处理、实验对象等都恒定不变如在“探索淀粉和蔗糖的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度等无关变量对实验的影响③平衡法：对照组和实验组除自变量不同外，其余无关变量均相等从而可不计无关变量的影响3、反应变量如何检测：有些实验结果可以直接观察和测量，有些则不能对不能直接观察和测量的实验，要通过一定的手段和方法，将实验结果转变成可以观察和测量的变化经典的实验结果的显示方法，如：①光合速率——O2释放量或CO2吸收量或淀粉产生量，②呼吸速率——O2吸收量或CO2释放量或淀粉减少量，③原子途径——放射性同位素示踪法④细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化，⑤细胞是否死亡——质壁分离，⑥甲状腺激素的作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等，⑦生长激素的作用——生长速度（体重变化，身高、身长变化）⑧胰岛素的作用——动物活动状态、血糖浓度，⑨各种显色试剂的应用。

三、关于对照：对照原则是中学实验中最常用的原则，如有关酶的高效性、专一性和影响酶活性的条件的实验，观察植物细胞质壁分离和复原实验都采用了对照通过设置对照实验，既可排除无关变量的干扰，又可增加实验结果的可信度和说服力 在一个对照实验中，可包括实验组和对照组实验组是接受自变量处理的对象组，对照组是不接受自变量的处理的对象组，一般是随机决定的常用的对照组类型有以下几种：①空白对照对照组为不作任何处理的对象组例如在“生物组织中可溶性糖的鉴定”的实验中,假如用两个试管，向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水浴,比较它们的变化这样,甲为实验组,乙为对照组,且乙为典型的空白对照空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增加了说服力②自身对照实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验，既是典型的自身对照——实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化为实验组③条件对照给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理以增强实验的说服力如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，存在以下实验组和对照组 甲组：饲喂甲状腺激素(实验组) 乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂(条件对照组) 丙组：对蝌蚪不作任何处理(空白对照)④相互对照指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照。

如验证温度对唾液淀粉酶活性影响的实验中60℃、O℃、37℃之间的对照；验证pH对唾液淀粉酶活性影响的实验中，不同pH溶液之间的对照再如在“植物向光性”的实验设计中，如下图所示，2与l对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可与1对照，4也可与l对照，也可与2对照 设计对照时应注意的问题：（各组除实验变量外）①所用生物材料要相同②所用生物实验器材要相同③所用实验试剂要相同④所用处理方法要相同例3（08山东） 转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达假设A基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立①实验设计：（借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤）a．分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高b． c． ②支持上述假设的预期结果： ③若假设成立，据此说明基因控制性状的方式： 例3①答案一：b. 通过转基因技术，一是抑制正常植株A基因的表达，二是使A基因在矮生植株过量表达。

c. 测定两个实验组植株的赤霉素含量和植株答案二：b. 通过转基因技术，抑制正常植株A基因的表达，测定其赤霉素含量和株高c. 通过转基因技术，使A基因在矮生植株过量表达，测定其赤霉素含量和株高答案二中b和c次序不做要求）②与对照比较，正常植株在A基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低；与对照比较，A基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉素含量增加，株高增加③基因通过控制酶的合成来控制代谢途径，进而控制生物性状解析：在这个实验中，题目所给的正常植株和矮生植株都是做为对照组的，而经过抑制A表达的正常植株和被过量表达的矮生植株则做为实验组答案不仅利用了题目所给的两种技术，而且从正反两个方面证明了基因A的作用，是一个很的说服力的设计思路）例4、一种以地下茎繁殖为主的多年生野菊分别生长在海拔10m、500m、1000m的同一山坡上在相应生长发育阶段，同一海拔的野菊株高无显著差异，但不同海拔的野菊株高随海拔的增高而显著变矮为检验环境和遗传因素对野菊株高的影响，请完成以下实验设计1）实验处理：春天，将海拔500m、。