1、2012高考生物二轮复习实验专题（二）二、生物实验设计的方案内容 (1)实验课题（题目）：即实验研究的课题名称。 (2)实验目的；明确要解决什么问题，探索哪方面的生物学规律，预期要取得何种成果。 (3)实验原理：即实验依据和思路。 (4)实验内容：根据实验目的确定具体的研究内容。一般方法是把研究问题分解为许多小课题，分别进行研究，然后再将实验结果加以综合分析。 (5)实验材料：取材是实验成败的关键因素之一，一定要按科学的要求选好实验对象。 (6)实验方法：即采用哪些研究方法能获得明显的实验结果。应尽量地减少人为或偶然的实验误差。同时应注意：根据研究内容确定实验类型和方法。如野外生物种类考察，主
2、要采用观察实验法；探明某一生命现象的性质和含量，用定性、定量实验分析法。根据实验的类型明确具体的研究方法。如观察实验要明确是采用解剖观察还是野外观察，要明确观察的项目和标准。设置对照，适当增加重复，保证实验的准确性。进行田间实验时，应根据实验性质的不同，分为大区实验和小区实验。田间试验要作合理的田间规划，根据土地条件、作物种类、实验要求和工作方便，规划小区面积、重复次数和田间排列方式；另外，还要注意设置对照小区和保护行。设计实验方法应尽量采用先进的实验技术和仪器设备，确保研究结果的准确性。 (7)实验用具和药品：即实验采用哪些设备和仪器，使用哪些药品，从而实现有计划和有效地观测与分析。 (8)
3、实验程度：即实验流程，也就是如何运用仪器设备作用于实验对象的程序或步骤，对全部实验过程作出总体设计。 (9)日程安排：根据整体实验的要求，按日程分阶段实施实验方案。三、生物实验的方法技术、试剂、器材1.常规实验方法 教材中的实验方法可大致归纳为以下10种：显微观察法。如观察植物细胞有丝分裂的实验，观察植物细胞的质壁分离与复原实验等。 观色法：如动物毛色和植物花色的遗传实验。同位素示踪法。如噬菌体侵染细菌的实验，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。 等组实验法。如小麦淀粉酶催化淀粉的实验，发现生长素的燕麦胚芽鞘实验等。 加法创意。如用饲喂法研究甲状腺激素的实验，用
4、注射法研究生长激素的实验，用移植法研究性激素的实验等。 减法创意。如用阉割法或摘除法研究性激素、甲状腺激素和生长激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育的种子的实验等。 杂交实验法。如孟德尔发现遗传定律的豌豆杂交、测交的实验，小麦的杂交实验等。 化学分析法。如番茄和水稻对钙和硅选择吸收的实验，叶绿体中色素的提取和分离实验等。 理论分析法。如大、小两种草履虫的竞争实验，植物根向地生长、茎背地生长的实验，植物向光性实验等。 模拟实验法。如渗透作用的实验装置，分离定律的模拟实验等。 上述内容基本上可以包括一般的实验方法，通过复习理解了这些实验方法将有利于认识、分析和设计新的实验。此外上述多数的实验方法有一
5、个共同的特点，就是实验结论的得出，都是一个逻辑推理过程，或者说都是一个透过现象看到本质的思维过程。因此复习中要充分体会和体验这个过程。可以说构建实验的方法体系，为分析、解决和设计新的实验，以及形成实验能力，奠定了良好的方法基础和思维基础。2.实验材料的常用处理方法和技术熟悉常用的实验方法和技术，理解每种方法和技术的适用情况并熟练掌握其操作技能，以便在设计实验时能进行迁移和利用。主要包括以下几个方面： 光学显微镜观察。适用于观察生物微观结构，如细胞结构，包括光镜下看到的各种细胞器。要求学生熟练掌握显微镜的使用技术。 制作临时装片、切片和涂片。适用于显微观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制
6、成临时装片、切片和涂片。对于这些材料要求薄而透明，在制作临时装片时要展平放置于水中，不得重叠；盖盖玻片时从一侧轻轻地斜放上去，防止产生气泡，若不小心产生了气泡，则可以在盖玻片的一侧滴加清水，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引，引走气泡。如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片，“在生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片等等。 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，然后加入摩擦剂(常用二氧化硅)、提取液及其必要物质，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
7、的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等等。课本上涉及到研磨和过滤的地方有两处：一是研磨发芽的小麦，过滤制得淀粉酶；二是在提取和分离叶绿体色素时，研磨叶片，过滤得到滤液。概括加快研磨速度的方法，是加入一定量的SiO2，由于过滤只是粗略地去掉渣滓，因此为了提高速度并使实验明显，一般不选用滤纸，而是选用脱脂棉。 解离技术。用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。 恒温技术。适用于有酶参与的生化反应，以及用热酒精脱去叶片中的色素等。一般用水浴或恒温箱。纸层析技术。纸层析法是利用物质随层析液在滤纸上的扩散速度不同的原理，达到将物质分离的目的。适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条
8、，画滤液细线，层析分离。层析液一定含有两种以上的溶剂，不同的层析液有不同的层析效果。注意事项：经分离的物质要有一定的颜色或经过药品处理后能显示出一定的颜色；层析液不能没过样品；层析实验要在层析液走完滤纸后结束；要加盖。 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、光照、酒精脱色、加碘。同位素示踪技术。同位素示踪技术可用于物质代谢以及其他实验中以了解物质来源或去向，或者区分事情结果是由于此还是彼的缘故。如光合作用光反应产物氧气中的氧的来源，二氧化碳形成葡萄糖的途径，确定谁是遗传物质的噬菌体浸染细菌的实验等。对照实验。对照实验是指有一个条件不同，其他条件都相同(都满足)的情
9、况下所进行的一组实验，借此了解条件与结果之间的关系。用于对比的实验对象一般称为对照。设置对照，可以使实验结论更加真实可靠。另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定等。3.常用器材、试剂及药品的配置（1）基本器材显微镜、载玻片、盖玻片、镊子、刀片、培养皿、剪刀、解剖刀、解剖针、解剖盘等。（2）基本试剂或药品光合作用和呼吸作用中涉及到的药品和器材：NaOH(吸收CO2)、Ca(OH)2(检验CO2)、 NaHCO3溶液(CO2的来源)、带余烬的木条(检验O2)、酒精(脱去叶片中的色素，便于观察淀粉和碘液的颜色反应)、碘液(检验淀粉)、石蕊试纸用于溶液中的酸碱检测(与CO2有关)、灯光源
10、(用于光合作用)、布(黑纸)(遮光：限制光合作用)。(3)试剂及配制（*）斐林试剂和双缩脲试剂鉴定还原性糖的试剂斐林试剂a.取35g硫酸铜，溶解在400mL蒸馏水里，加蒸馏水到500mL。b.取85g氢氧化钾(或70g氢氧化钠)和175g酒石酸钠，溶解在400mL蒸馏水里，加蒸馏水到500mL。注意：以上两种溶液要分别保存，使用时再等量混合，现配现用。鉴定蛋白质试剂双缩脲试剂分别配制质量浓度为O.1g/mL的氢氧化钠溶液和质量浓度为O.0lg/mL的硫酸铜镕液，备用。测定时，在3mL待测物中加入1mL质量浓度为O.1g/mL的氢氧化钠溶液和1滴质量浓度为O.01g/mL的硫酸铜溶液。如有蛋白质
11、，会出现紫色反应。鉴定淀粉试剂碘液取2g碘化钾，溶解在10mL蒸馏水中，再加1g碘，待溶解后用蒸馏水稀释到300mL即可。鉴定脂肪试剂苏丹干粉染液取O.1g苏丹干粉，放入无水乙醇中，加热使其充分溶解，成为饱和乙醇溶液，过滤后倒进试剂瓶密封保存备用，可保存数月。鉴定CO2试剂澄清石灰水（Ca(OH)2溶液）；酸碱指示剂。取饱和石灰水澄清过滤，密封备用。用于植物细胞质壁分离和复原试剂质量浓度为O.3g/mL的蔗糖溶液；质量浓度为O.05g/mL的氯化钠溶液；质量浓度为O.05g/mL的硝酸钾溶液。细胞核、染色体染色溶液龙胆紫溶液取龙胆紫溶解在2乙酸溶液中，直到溶液不变成深紫色为止。细胞核、标本染色
12、液洋红溶液取5g明矾溶解在95mL蒸馏水中，再加 O.5g洋红，煮沸、冷却、过滤。可加入少许石炭酸防霉。鉴定DNA的试剂二苯胺试剂A液：1.5g二苯胺溶于100mL冰醋酸中，再加1.5mL浓硫酸，用棕色瓶保存。B液：乙醛的体积分数为O.2。配制：将O.1mLB液加到10mLA液中，现配现用。植物无土栽培营养液配方：硝酸钙O.821g、硝酸钾O.506g、磷酸二氢钾0.136g、硫酸镁O.120g、酒石酸铁0.005g。将上述盐类溶解在少量蒸馏水中，稀释到1000mL。注：土壤浸出液，把肥沃土壤放入清水(重量比1：1)搅拌后，用滤纸过滤即得，固定液配方：95乙醇3份，丁醋酸1份，按体积比配制。可
13、保存最佳观察时期的花药和根尖。用层次。四、生物实验的基本题型分析1.基本操作型实验题生物学实验是建立在对实验仪器正确操作的基础上的。基本操作技能包括使用放大镜、光学显微镜的基本技能，使用各种玻璃器皿和其他工具、仪器的技能，配制试剂的技能，制作玻片标本的技能，进行生理生化实验操作的技能，以及进行观察、操作、记录、绘图的技能等。解答该类型题关键在于熟知各种实验工具的用途、正确的使用方法，熟知实验操作程序等。2.实验材料的选用型实验题实验材料的选择对于有些实验是否成功，起到重要而关键的作用，根据实验要求如何进行选材，以及对实验材料的处理方法是当今高考考查的主要内容。例如，“观察植物细胞的质壁分离和复
14、原”实验中对紫色洋葱表皮选材的题目等。解答该种类型实验题的关键在于充分理解实验的原理、目的及实验材料在实验中的重要作用。3.实验原理的理解和应用型实验题理解实验原理，了解实验目的和实验要求是独立完成实验的前提。实验原理的理解和应用型实验题是理科综合试卷的重要题型，这种类型的题目确实能考查学生的应用能力，如“依据生态学的原理，设计生态球或水族箱”的实验题目等。解答这种类型试题的要求是：将生物学理论(原理、规律等)与生产实践相联系，从试题提供的信息特征中找到解题的切入点，并用恰当的语言和方法解答试题。4.实验结果的推断和处理型实验题会观察、分析和解释实验产生的现象、数据，并得出合理实验结论是独立完
15、成实验的重要组成部分。实验结果推断处理型实验题是历年高考生物的常考题型。虽然高考实验题题型每年都在花样翻新，但对实验结果的预测、分析和表达则是常考的。解答这类题时，应充分利用实验条件和现象，动用恰当的生物学原理进行推断、分析、阐述，得出科学的结论。5.经典实验信息解读型实验题生物科学的发展史是一部不断对生命活动规律进行探索创新的历史。无数的科学家进行探索留下了大量的经典生物学实验。这些经典实验既构成了高中生物丰富的主体内容，又为学生探索创新提供了成功的思维示范。纵观近几年高考生物实验题，或分析诠释、推理预期，或验证设计、创新探索，其思想的基础都是经典实验。解答这类题目既要重视对经典实验的深层次
16、的挖掘学习，更要对经典实验进行分析、推断、拓展、创新。要充分利用试题供给的信息，按照试题的要求作出科学的判断和表达。6.探究型实验设计题探究型实验设计过程包括提出问题，作出假设，制定研究实验方案，检验假设。而高考实验设计题要求学生完成的活动内容的形式是多种多样的，现就可能的模式进行分类阐述。（1）全程探究型实验全程探究型实验包括：发现问题和提出问题，对问题作出假设，设计实验和执行实验计划，分析实验资料，得出实验结论，对实验过程和结果进行反思(交流和评价)等。实验设计一般按照如下步骤进行：(1)明确目的和要求；(2)联系理论原理；(3)确定实验思路；(4)设计实验步骤；(5)对实验结果的预期进行
17、分析讨论；(6)得出正确的结论。（2）补充实验的过程高考试题要求学生独立完成全程性探究实验的各个方面的可能性较小，而要求学生对实验过程中的个别方面，也就是对实验的某个局部进行科学的补充可能性较大。考查的内容主要有：作出假设、制定计划、预测结果、分析结论和进行评价等。例如，2001年的理科综合能力测试(全国卷)第25(2)题，就是要求学生在试题的提示下.对原实验设计作出评价，然后设计出相应的补充实验方案。解答此类题之前必须认真审题，了解探究型实验设计的目标是什么。分析题干中提供的信息有两个目的：一是透过背景材料找出该实验涉及的知识点；二是确定解决问题的目标，如2001年第25(2)题的背景知识是
18、植物生长素的理论要点，问题的目标是评价与补充设计一组验证生长素极性运输的实验计划。有些题目还要求学生用已有的知识对问题做出假设。前面提到，适于考查的探究型实验有多项内容，但考查中也不可能面面俱到，所以在确定问题的目标之后要把握解题的方向和关键。（3）实验过程中的改错在高考试卷中，也常常会出现实验改错题，此类题目主要是在制定实验方案时违背了实验设计原则。在实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路，注意操作的可行性之外，还要注意遵循以下基本原则：(1)科学性原则；(2)单因子变量原则；(3)平行重复原则；(4)设立对照原则等。7.开放型实验设计题开放型实验设计是一种思维开放
19、型试题，它的解题思维方向不惟一，试题所引发的思维是一种呈扇型发散的思维，不同学生可能会有不同的解题方案，同一位学生也可能会有若干种不同的解题方法。这类试题有利于学生多向思维、求异思维以及创新能力的培养。开放性实验设计题可分为条件开放型试题和结论开放型试题两种。（1）条件开放型试题条件开放型试题的特点是题目条件不完备，答题的条件不充足，答题的原理或依据不明确，但“条条大道通罗马”，结论只有一个。（2）结论开放型试题结论开放型试题特点是试题改变了传统试题的“答案惟一”的做法，变“答案惟一”为“答案不惟一”。此类试题的任何一个答案都能完成试题的指令，符合并满足试题的全部条件和要求。8.验证性实验设计
20、题实验设计是一种综合能力，如对实验原理、实验数据、实验现象和实验结论等内容的分析、归纳和总结，用以考查学生的理解能力、分析能力、综合能力、收集处理信息的能力、逻辑思维能力、语言文字表达能力等，归结为一句话，即创新能力。验证性实验设计的基本内容：实验名称：是关于一个什么内容的实验。 实验目的：要探究或者验证的某一事实。 实验原理：进行实验依据的科学道理。 实验对象：进行实验的主要对象。 实验条件：根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。 实验方法与步骤：实验采用的方法及必需(最佳)操作程序。每一步骤都必须是科学的；能及时对仪器、步骤进行有效矫正。 实验测量与记录：对实验过程及结果应有
21、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。 9.生物、化学实验题生物化学是利用化学理论和方法研究生物的一门科学，如教材中“组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定”、“比较过氧化氢酶与Fe3的催化效率”、“DNA的粗提取与鉴定”等都属生物化学实验。解答生物化学实验题除遵循生物实验题的一般解题规律外，还要掌握构成生物体各种化合物的化学性质和生物功能，根据试题提供的条件及实验原理，进行全面分析，得出试题的答案。五、实验题解题的基本思路1.了解题目要求解题首先要明确题意，只有明确题意才能方向明确
22、，少走弯路。明确题意就是要弄清是设计实验方案、步骤，还是分析实验结果。2.明确实验的目的和原理明确实验到底要解决什么问题，用生物学的什么原理。如2000年上海生物高考实验设计题要求鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，其实验目的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。根据该题实验器材有半透膜制成的透析袋可知：所运用的原理是根据不同浓度的蔗糖溶液其渗透性不同，即通过半透膜的水分总是从低浓度一侧向较高浓度一侧渗透。再如“探索酶的活性与温度的关系”的实验原理为：淀粉遇碘变蓝，淀粉酶可催化淀粉水解为麦芽糖，麦芽糖遇碘不变蓝。3.确定实验思路 即根据原理对实验作出假设，对可能产生的现象作出预测，
23、充分利用实验材料确定实验思路。（1）找出自变量和因变量，以及影响本实验的无关变量，然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。如验证“CO2是光合作用合成有机物的必需原料”，首先明确该实验的条件是CO2，结果是光合作用(合成有机物)，影响结果的条件变化应该是CO2的有、无两种情况，那么对照的设计就应该为空白对照。影响实验结果的无关变量有温度、 pH、实验用植物的生长状况、饥饿处理的环境、吸收 CO2的氢氧化钠的量及浓度等因素，这些无关变量中的任何一种因素的不恰当处理都会影响实验结果的准确性和真实性。因此实验中必须严格控制无关变量，做到平衡和消除无关变量对实验结果的影响。常常采用对照的方法，
24、即在无关变量相同的条件下，观察实验变量(实验条件)的不同情况对反应变量(实验结果)的影响。 （2）了解实验对象是什么。实验所用的生物学材料，如光合作用的叶片，验证质壁分离所用的成熟植物细胞。 （3）弄清楚实验条件有哪些。完成这一项实验所必需的理化条件及生物学处理方法，如光照、温度、pH、酶、缓冲剂、离心等。4.科学设计实验步骤 这一环节要遵循科学性原则、可操作性原则、对照设计原则、单一变量原则，使实验有可信度和说服力。根据实验目的、原理和思路，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。要考虑题目中所提出的材料和试剂分别起什么作用？同时，题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用，除非题目条件允许，否则
25、不能随意增加实验试剂和材料。5.记录分析实验方法和步骤、现象和数据 如实记录在实验中观察到的现象。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。分析应有的实验结果，对意料之外的结果乃至失败的情况作出恰当的分析和推论。6.分析得出结论 根据实验观察的现象和记录数据，通过分析、计算、图表、绘图等方法作一个简明的总结。7.注意事项及补救措施实验中若要使用有毒物质，应怎么使用?加热酒精应采用水浴法隔水加热。一旦燃烧怎么办?这些注意事项都应该在实验前有所准备，这些方面常常需要相关学科实验能力的浸透。 以上只是解答一般综合实验设计题的方法，在解题过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答
26、。六、提高生物实验设计水平的几点见解1.掌握书本知识是提高能力的基础生物学的基本概念、原理和规律基本上是通过前人的不断实验总结出来的，因而深入理解与灵活运用基础知识是培养科学的思维方法、完成不同类型实验设计的基础。2.深刻领会教材有关实验的本质与特点是提高实验设计能力的前提 首先应认真分析教材涉及的实验，理解每个实验的原理与目的要求，弄清材料用具的选定方法与原则，掌握实验方法和步骤，深入分析实验条件、过程、现象或结果的科学性、准确性、严谨性与可变性，这样我们进行实验设计就有了依据和基本框架；其次对有关章节所介绍的实验特别是一些经典实验要用心揣摩，能描述其原理、目的、方法步骤、现象与结果预测及结
27、论的推导等。如“验证酶的催化作用”、“半透膜与渗透作用”、“向光性与生长素的发现”、“噬菌体侵染细菌”、“孟德尔定律”，等等。3.学会对已知实验进行变换与转化设计是提高实验设计能力的有效手段 求变、求异思维的发展有助于提高实验综合能力。一个实验可能有多种材料用具选择，几种方法步骤的设计，也可能从不同实验现象与结果中得出同一个结论，更重要的是通过换位思考能提高科学素质、培养探索精神。如质壁分离与质壁分离复原实验中，将蔗糖溶液加以改变会分别出现什么结果？将蔗糖改为葡萄糖、KNO3或其他试剂会分别出现什么结果？可否用其他组织细胞替代洋葱表皮？又如色素提取与分离实验可否用无水乙醇或者其他有机溶剂来溶解色素？可否用CCl4或其他试剂作层析液？等等。4.模拟教材经典实验进行重复性实验设计掌握实验设计的一般规律，是提高实验设计能力的保障。教材内容所列举的实验常注重原理和结论的提出，至于其具体的步骤和材料往往限于篇幅写得很省略，有的干脆不写，而这些经典实验设计的原理和方法往往十分巧妙且具有严密的科学性，模拟教材经典实验进行重复性设计实验可以训练学生实验设计的认知。同时，通过经常性的有目的的训练，一定能逐步培养学生实验设计的能力，提高实验设计的综合技能。
