2020年高考生物考前指导-指导02 实验设计题解题技巧

四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 1 高考实验设计题 的解题指导四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 2 1、能独立完成“生物知识内容表”所列生物实验。 2、理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能， 并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。 3、具备验证简单生物学事实的能力。并对实验现象和结果进行解释、 分析和处理。 4、具有对一些生物学问题进行初步探究的能力。包括运用观察、实 验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。 5、能对一些简单的实验方案做出恰当评价、补充和修订 考纲要求四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 3 1.通过对教材中实验的考察，检测学生生物学基础知识和基本实验 技能； 2. 通过分析他人的实验现象，获得实验结论，考察学生分析实验现 象获得结论能力； 3. 指出他人的实验设计的不足，完善给出实验方案，考察学生实验 评价和实验设计的能力； 4. 提出实验课题，独立设计实验，考察学生实验设计的能力。 近几年高考实验题型主要包括四类：四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 4四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 5 高中阶段的生物学实验主要分为验证性实验和探究性实验。 两类实验的根本区别在于有无先给出明确的实验结论。 结论已定，体现在课题名称中验证性实验1 探究性实验2 课题：探究……对……的影响 结论：如果……，则说明…… 如：证明脑啡肽是多肽的实验； 如：探究尿液中是否含有葡萄糖；探究食盐对草履虫的影响。 实验设计题的解题指导四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 6 01 近年高考试题回顾 02 实验设计题的审题基本思路 03 04 实验设计题的答题基本方法 例题讲解 实验设计题的解题指导四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 7 一、近年高考试题回顾 (2016年新课标Ⅰ卷，T39) 空气中的微生物在重力等作用下，可以一 定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解 教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下： ①配制培养基（成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O）； ②制作无菌平板； ③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作； ④将各组平板置于37℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落 的平均数。 回答下列问题： （2）步骤③中，实验组的操作是 。 参考答案：将各实验组平板分别放置在教室不同高度 的位置上，开盖暴露一段时间 四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 8 (2017年新课标Ⅰ卷，T29) （10分）根据遗传物质的化学组成，可将 病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成 很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。 假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同 位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定 一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及 结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组） 一、近年高考试题回顾四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 9 参考答案 （1）思路 甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后 接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。（3分） 乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之 后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒病监测其放射性。（3分） （2）结果及结论 若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA 病毒。（4分）四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 10 (2017年新课标Ⅱ卷，T37)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。 为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种 分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条 件下进行发酵，并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题： （3）如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵 时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳 发酵时间，还需要做的事情是________。 一、近年高考试题回顾 参考答案：延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果 所对应的时间即为最佳发酵时间四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 11 (2019年新课标Ⅰ卷，T29) （3）有研究表明：干旱条件下气孔开 度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物 的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一 结论，要求简要写出实验思路和预期结果。 一、近年高考试题回顾 参考答案： 取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干 旱处理后，再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下， 一组进行ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的 气孔开度。预期结果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 12 (2019年新课标Ⅱ卷，T37) 物质W是一种含氮有机物，会污染土壤。 W在培养基中达到一定量时培养基表现为不透明。某研究小组欲从 土壤中筛选出能降解W的细菌（目标菌）。回答下列问题。 （3）土壤中的某些微生物可以利用空气中的氮气作为氮源。若要 设计实验进一步确定甲、乙菌能否利用空气中的氮气作为氮源，请 简要写出实验思路、预期结果和结论，即_______________。 参考答案：将甲、乙菌分别接种在无氮源 培养基上，若细菌能生长，则说明该细菌 能利用空气中的氮气作为氮源 一、近年高考试题回顾四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 13 (2019年新课标Ⅲ卷，T29)氮元素是植物生长的必需元素，合理施用 氮肥可提高农作物的产量。回答下列问题。 （2）农作物吸收氮元素的主要形式有铵态氮（NH4 ﹢）和硝态氮 （NO3 ﹣）。已知作物甲对同一种营养液（以硝酸铵为唯一氮源）中 NH4 ﹢和NO3 ﹣的吸收具有偏好性（NH4 ﹢和NO3 ﹣同时存在时，对一 种离子的吸收量大于另一种）。请设计实验对这种偏好性进行验证， 要求简要写出实验思路、预期结果和结论________。 实验思路：配制营养液（以硝酸铵为唯一氮源），用该营养液培 养作物甲，一段时间后，检测营养液中NH4 ﹢和NO3 ﹣剩余量。 预期结果和结论：若营养液中NO3 ﹣剩余量小于NH4 ﹢剩余量，则 说明作物甲偏好吸收NO3 ﹣；若营养液中NH4 ﹢剩余量小于NO3 ﹣剩 余量，则说明作物甲偏好吸收NH4 ﹢。 一、近年高考试题回顾四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 14 (2019年海南卷，T27)在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物 质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示（a、b两条 曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率）。回答 下列问题。 （3）王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输， 李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的判断 是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果和结论。 参考答案：将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下， 乙组放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件下培养一段 时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。结果及结论：若甲组根细胞对b物 质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输方式为主动运输；若甲组和乙 组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨膜运输方式为协助扩散 一、近年高考试题回顾四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 15 （一）审（一）审““实验目的实验目的””找四要素找四要素 ①探究2、4-D对插枝生根的作用 ②探究环境因素对植物光合作用的影响 ③验证生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促 进作用 实验目的实验目的四要素四要素 实验性质实验性质 自变量自变量 实验对象实验对象 因变量因变量 二、实验设计题的审题基本思路四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 16 （2020年莆田市质检，T29）（3）小麦“午睡”现象还与叶片 中的D1蛋白含量密切相关。现有研究表明：“强光照会导致D1 蛋白含量下降，而植物激素水杨酸(SA)能减小D1蛋白含量下降的 幅度”。请以小麦为实验材料，设计实验来验证这一结论。要求 简要写出实验思路。 实验性质实验对象 因变量 自变量 自变量四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 17 典型性错误 因变量错误 实验性质 不清楚 实验对象错四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 18 对照的基本类型 相互对照相互对照 （二）思“对照类型”判组数 空白对照空白对照 自身对照自身对照 条件对照条件对照四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 19 1．空白对照 　不给对照组任何处理因素，只是保持正常的、理想的 生活状态；而实验组只改变（增加或减少）所要研究的 因素。 验证镁是植物生活的必需元素 验证甲状腺激素促进幼小动物生长发育 验证2、4D-促进扦插枝条生根作用 对照的基本类型四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 20 2．自身对照 　　实验组和对照组在同一研究对象上进行，不另设对 照。这是实验的某一性质在实验前后的改变，形成对照 如：观察植物细胞质壁分离与复原 探究培养液中酵母菌种群数量的变化 验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用 对照的基本类型四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 21 金鱼藻通过呼吸作用，使溶液中CO2增加，当务之急是 如何检测溶液中CO2量的变化。可利用颜色变化指示溶液 CO2量的变化。 在解题时，避免先黑暗处理，后加指示剂的错误做法。 已知溴甲酚紫指示剂pH6.6～6.7呈紫色，pH6.7～6.8呈黄 色， 请利用金鱼藻设计一实验验证植物呼吸作用会放出CO2 的实验四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 22 3．相互对照 　 也叫对比实验，相互对照是指不单独设对照组，而是几 个实验组相互对比对照，其中每一组既是实验组也是其他 组别的对照组，由此得出相应的实验结论。相互对照较好 地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果具有说服力。 如：比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率的实验 探究酵母菌的呼吸方式 验证兴奋在神经纤维上传导是双向的 探究S型肺炎双球菌中起转化的成分是什么 对照的基本类型四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 23 研究唾液淀粉酶的最适温度； 探究促进扦插枝条生根的最适生长素浓度； 检测促进某植物生长的最佳光照强度。 “最值”的相互对照 （2020年福建省质检T37）(4)研究人员筛选出一种具有较强富硒能力 的菌株，现欲通过观察菌落来判断菌株对亚硒酸钠的耐受值，请将 下列实验补充完整： ①配制系列浓度梯度的业硒酸钠________(填“液体”或“固体”)培 养基; ②向培养基中分别接种___________的该菌株菌液，在适宜条件下培 养段时间; ③观察菌落生长情况，_____________________________的培养基对 应的最高亚硒酸钠浓度即为该菌株的最高耐受值。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 24 44．．条件对照条件对照 给对照组施以某种实验因素，但不是所研究的实验 因素，以突出施以某种实验因素与实验所研究因素的差异， 从另一个侧面衬托实验因素对实验结果所造成的影响。 对照的基本类型四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 25 例：“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验 甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）； 乙组：对蝌蚪不做任何处理（空白对照组）； 丙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）。 通过比较、对照、更能充分说明实验变量──甲状腺激 素有促进动物生长发育的作用。 阴性对照四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 26 例：在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中， 实验组：R型活细菌＋S型细菌的DNA混合培养 条件对照组：R型或细菌＋S型细菌的DNA和DNA酶混合培养四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 27 练习：判断下列对照的方法 ①设计一实验验证光合作用需要CO2； 光合作用消耗了CO2； ②检测某种微生物的呼吸作用方式； 检测某种微生物的呼吸作用强度； ③验证一定浓度的生长素会影响某植物的生长； 探究某植物生长的最适生长素浓度 。 空白对照 自身对照 相互对照 自身对照 空白对照 相互对照四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 28 （三）多个变量实验,巧分解 多变量是指在一个实验中同时存在两个或两上实验变量，且都能对 实验结果和结论造成影响。 例： 探究在不同葡萄糖浓度条件下，药物A对胰岛素分泌的影响； （2016年福建省质检） 验证黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素； 验证生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用。（2012年浙 江卷） 多变量实验实质是多组实验组合，在做实验设计题，仍然应遵循单 一变量原则。采用单因素分析法对多个变量拆分，逐一对照处理再 组合。将多变量转化为单一变量。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 29 （2020年莆田市质检，T29）（3）小麦“午睡”现象还与叶片中的D1 蛋白含量密切相关。现有研究表明：“强光照会导致D1蛋白含量下降， 而植物激素水杨酸(SA)能减小D1蛋白含量下降的幅度”。请以小麦为 实验材料，设计实验来验证这一结论。要求简要写出实验思路。 验证强光照会导致小麦叶片D1蛋白含量下降 验证植物激素水杨酸(SA)能减小D1蛋白含量下降的幅度 参考答案：将小麦分成3组，分别在强光照、强光照加水杨酸处理， 适宜光照三种条件下培养。一段时间后，检测各组D1蛋白的含量，并 比较得出结论。 其他合理答案：将小麦分成2组，分别在适宜光照和强光照下培 养一段时间后，分别检测两组D1蛋白的含量，再对强光照组添 加水杨酸（SA）处理，一段时间后，再检测DI蛋白的含量，比 较得出结论。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 30 二、实验设计题的审题基本思路 找四要素找四要素 判组数判组数 巧分解巧分解 实验目的 对照类型对照类型 是否是否多变量多变量小 结四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 31 实验步骤 实验思路 范畴 主要内容 解题思路 三、实验设计题的答题基本方法 操作性 思想性 ①取材料分组并编号； ②根据对照性原则处理材料； ③观察结果、记录数据 ①自变量的操纵； ②观测指标的检测； ③得出结论的依据 ①找出实验性质、实验对象、自变量和因变量（观测指标）四 要素； ②判断对照类型，确组数； ③组织语言四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 32 （2017年福建省单科质检，T34）曲线甲代表某 种酶在特定的这pH条件下，反应物浓度对酶所 催化的化学反应速率的影响。请回答： （3）改变pH可使曲线变化如曲线丙。请简要 写出测定该酶催化作用的最适pH的实验思路是 ____________。 设置一系列PH梯度（自变量处理），进行酶实验，其他条 件相同且适宜，过一段时间测定反应速率（因变量检测）。 若岀现峰值,则此PH为最适PH，（结论依据）若未出现峰值, 则应继续进行实验。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 33 (2017年新课标Ⅱ卷，T37)豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。 为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种 分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条 件下进行发酵，并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题： （3）如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵 时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳 发酵时间，还需要做的事情是________。 延长发酵时间，（自变量处理）观测发酵效果，（因变量检测） 最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间。（结论依据）四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 34 （2020年莆田市质检，T29）（3）小麦“午睡”现象还与叶片中 的D1蛋白含量密切相关。现有研究表明：“强光照会导致D1蛋白 含量下降，而植物激素水杨酸(SA)能减小D1蛋白含量下降的幅度 ”。请以小麦为实验材料，设计实验来验证这一结论。要求简要 写出实验思路。 参考答案：将小麦分成3组，分别在强光照、强光照加水杨酸处理 （自变量处理），适宜光照三种条件下培养。一段时间后，检测各组 D1蛋白的含量（检测因变量），并比较得出结论（结论的依据）。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 35 归纳：一些实验条件的控制方法 （1）增加水中氧气——泵入空气；吹气；放入绿色植物 （2）减少水中氧气——容器密封；油膜覆盖；用凉开水 （3）除去容器中CO2——NaOH溶液 （4）除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中 （5）除去叶中叶绿素——酒精水浴加热 （6）除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光 （7）得到单色光——棱镜色散；彩色玻璃（薄膜）滤光 （8）获得单一的细胞器——细胞匀浆超速离心 （9）动物细胞破裂――蒸馏水渗透胀破；搅拌；离心 （10）杀灭细菌―――煮沸；烘烤；酒精；高浓度NaCl；含青霉素培养基 （11）控制容器的温度——用保温瓶或绒棉来隔热，避免生物所产生的热会散失至四 周。 或用水浴加热、恒温箱保温。 （12）避免种子上的微生物影响——实验前利用福尔马林等对萌发的种子进行消毒。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 36 HCl :①根尖细胞的解离 ②改变溶液的pH ③配制解离液的HCl浓度：15％ ④观察DNA、RNA在细胞中分布的HCl浓度：8％ CaCO3 :中和有机酸，防止叶绿素的破坏 SiO2 : 使研磨充分 斐林试剂:可溶性还原性糖的鉴定 （颜色变化：浅蓝色－棕色－砖红色） 苏丹Ⅲ、Ⅳ:脂肪的鉴定 （苏丹Ⅲ染色后橘黄色，苏丹Ⅳ染色后红色） 归纳：实验药品与试剂四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 37 双缩脲试剂:蛋白质的鉴定（反应颜色紫色） 二苯胺试剂 :鉴定DNA（反应颜色：蓝色） 龙胆紫溶液、醋酸洋红、改良苯酚品红染液:碱性染料，使染色体着色 甲基绿、吡咯红: 对DNA和RNA进行染色，甲基绿使DNA呈现绿色，吡罗红使RNA呈现红色 健那绿:专一染线粒体的活体染色剂 溴麝香草酚蓝:鉴定鉴定CO2 （碱性溶液中呈蓝色，在酸性溶液中呈黄色） 橙色的重铬酸钾溶液:检验酒精 在酸性条件下与重铬酸钾反应，变成灰绿色。四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 38 (2019年海南卷，T27)在适宜条件下，测得的某植物根细胞对a、b两种物 质的吸收速率与外界溶液中这两种物质浓度的关系如图所示（a、b两 条曲线分别代表植物根细胞对不同浓度a、b两种物质的吸收速率）。 回答下列问题。 （3）王同学据图认为b的跨膜运输方式是主动运输， 李同学认为是协助扩散。请设计实验确定王同学的 判断是否正确。要求简要写出实验思路、预期结果 和结论____________。 实验目的：判断某植物根细胞对b物质吸收是 主动运输还是协助扩散 探究性实验 实验对象 因变量 自变量 相互对照 实验思路： 将长势相同的某植物根细胞平均分为两组，甲组放在有氧条件下， 乙组放在无氧条件下，将甲乙两组植物根细胞放在相同且适宜的条件 下培养一段时间后，分别测定根细胞对b物质的吸收速率。 结果及结论： 若甲组根细胞对b物质的吸收速率大于乙组，则说明b物质的跨膜运输 方式为主动运输； 若甲组和乙组根细胞对b物质的吸收速率大致相同，则说明b物质的跨 膜运输方式为协助扩散 四、例 题 讲 解四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 39 （2019年全国卷Ⅰ，29题）（3）有研究表明：干旱条件下气孔开 度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物 的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这 一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。 参考答案： 取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后， 再测定气孔开度。预期结果是干旱处理前后气孔开度不变。 将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行 ABA处理，另一组作为对照组，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结 果是ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。 四、例 题 讲 解 验证该植物在干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的 验证该植物在干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的四平市博达高级中学生物组四平市博达高级中学生物组 Page . 40 实 验 设 计 题 的 解 题 方 法 审题思路 答题要点 审“实验目的” 思思““对照类型对照类型”” 多变量实验多变量实验 找“四要素 ” 断“组数” 逐一破 实验步骤 实验思路 ①取材料分组并编号； ②根据对照性原则处理材料； ③观察结果、记录数据 ①自变量的操纵； ②观测指标的检测； ③得出结论的依据 总 结