高考生物实验设计专题材料
高考目标要求: 生物科高考说明中对实验考查的目标和要求是“使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并能对实验结果进行解释和分析”。具体的能力考查要求包括两个部分：一方面是考生能够设计简单的生物学实验，另一方面则是能够对实验结果进行解释和分析。
考查考生设计实验方案、验证生物学事实的能力，考查考生对实验结果分析、解释和推导结论的能力，以及根据某些实验条件和部分结果，推测下一步实验结果的能力；同时也考查了考生对生物学实验中常以图、表等抽象形式所表达的生物学意义的理解能力，准确描述相关的现象、原理的能力。这种考查目标更适应对学生创新能力的自我展现。这就要求考生能明确掌握生物学实验设计的基本原则和方法，惟其如此，才能设计出一个完整严谨的实验方案，也才能有根有据地分析解释实验结果、推导结论，根据部分实验结果推测、预期后续实验步骤的结果及理解、表述等。
由于高考侧重于对实验能力的考查，设计型实验题是近几年高考的一个热点。因此，对实验的复习，应该立足于对基本实验方法、实验技能、实验思维的强化和巩固着手，培养学生的实验分析、实验改错、实验设计等实验能力。
所谓设计型实验题——就是要求考生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验现象。包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。主要考查我们是否理解实验原理和会分析实验结果，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情景下迁移知识的能力。
一. 完整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。(即: 研究或实验的内容)
实验目的: 要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题？能提高或学到哪些知识、能力等（从动手能力，观察能力、基本技能、实验设计、显微镜的使用等方面分析）
实验原理: 进行实验依据的科学道理。(即完成该实验所应用到的理论依据是什么？)
材料用具：包括实验材料、仪器或试剂等
实验的操作步骤: 涉及到实验设计思想、器材、药品的使用、实验设计原则（科学性、简便性、单一变量、可重复性、控制的体现、控制与与平衡控制等）的体现。
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。(注：有些考题要求考生预测可能的实验结果，并推断相关的结论。)
注：关于“假设”“预期”“结果”与“结论”的辨析
(1）假设
“假设”，也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假定。如“孟德尔分离现象解释验证”的测交实验中，提出的假说是：“FI（Dd）产生配子时，因等位基因分离，使得 FI产生含基因D和基因d的两种配子，且其数目相等。”再如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中，提出的假说应为：
当细胞外溶液浓度＞细胞液浓度→细胞失水
当细胞外溶液浓度＜细胞液浓度→细胞吸水
（2）预期
“预期”是在实验设计方案确定以后，实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果的判断，是依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“假如假设成立，则应有何种结果”，如“孟德尔分离现象验证实验，假如假说成立则有测交的后代应出现Dd与dd为1：1的结果，即高茎与矮茎数量比应为1：
（3）结果：
结果应为实验实际出现的情况，如“孟德尔分离现象解释实验”中出现的结果为“得到的64株后代中，30株高茎，34株矮茎，两种性状分离比为1：
（4）结论：
结论的得出须依据实验结果，即若出现的结果与预期结果一致则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”，若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。
由此可知，“假设”应对应“结论”，“预期”应对应“结果”，在实验讨论时应注意描述的科学性即“如果出现何种结果，则应有何种结论”，例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌呼吸类型时，应为若液滴向左移动则推出什么结论，若液滴向右移动则推出什么结论，而不能描述为“若为有氧呼吸，则液滴向哪移动”，再如在验证淀粉，碘液能否通过半透膜时应描述为“若袋内外液体均变蓝（结果或现象），则淀粉、碘液均能通过半透膜。”而不能描述为“若淀粉、碘液均能通过，则袋内外液体均变蓝”。
二、实验设计的主要基本原则
1 科学性原则 实验是人为控制条件下研究事物(对象)的一种科学方法；是依据假设，
在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。如绿色植物新陈代谢中的物质代谢有各种细胞的参与，有各种物质在不同方面的变化。分析问题、设计实验的全面性和科学性体现了逻辑思维的严密性。
科学性原则：包括实验原理的科学性、实验材料选择的科学性、实验方法的科学性、实验结果处理的科学性。
① 实验原理的科学性
实验原理是实验设计的依据,也是用来检验和修正实验过程中失误的依据,因此它必须是经前人总结或经科学检验得出的科学理论。如2000年全国高考考试题第25题，本题要求学生设计实验验证钙离子在血液凝固中的作用。题中给出了两个实验原理；血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，若缺少它则血液不能凝固；草酸钙溶液能与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，因此具有抗凝血作用。这两条原理科学而且完整，学生可由此产生明确的设计思路。
②实验材料选择的科学性
根据实验目的和实验原理选择恰当的实验材料，是保证实验达到预期结果的关键因素之一。如“还原性糖鉴定实验”中以苹果或雪梨细胞组织液为材料，以及“植物细胞质壁分离与复原”实验中以紫色洋葱为实验材料等实验都是一些经典的成功选材的范例。
思考：还原糖的鉴定、蛋白质的鉴定、植物细胞有丝分裂观察、叶绿体色素提取与分离、
植物细胞的质壁分离与复原、细胞质流动的观察等实验中应选择哪些实验材料才能得到较好的实验效果？为什么？
③实验方法的科学性
只有科学而严谨的实验方法，才能得出正确而可靠的实验结果。如鉴定蛋白质的实验中，根据蛋白质分子在碱性环境中与硫酸铜反应形成紫色的反应特点，实验过程中必须先加双缩脲试剂A液（质量浓度为0.1g/ml的氢氧化钠溶液），振荡后再加B液（质量浓度为0.01g/ml的硫酸铜溶液）。而不能反过来，或把A液与B液混合后加入，这样均不能得到预期的实验结果。
思考：在光合作用强度的检测实验中用绿光灯照射可看成是黑暗条件的依据是什么？在鉴定光合作用产物实验中，为什么要对植物进行饥饿处理，这样做的科学性体现在哪里？
④实验结果处理的科学性
对于实验过程中得到的一些数据，现象或其它信息，不能简单处理，应首先整理后仔细分析，找出它们所能够透露给我们的最大信息量。
2.平行复重原则：即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。任何实验必须有足够实验次数，才能避免结果的偶然性，使得出的结论准确、科学。平衡重复原则要求控制某种因素的变化强度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。由以上实验设计的特点来看，采用了平行重复的原则来进行，消除了无关变量与额外变量的干扰，可多次重复该实验，使得实验结果更加客观、科学。
3.对照性原则:科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。 实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。由于同一种实验结果可能会被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，即使出现了某种预想的实验结果，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，才能有效地排除其它因素干扰结果的可能性。才能使设计显得比较严密，所以大多数实验，尤其是生理类实验往往都要有相应的对照实验。
如何设置对照实验呢？所谓对照实验是指除所控因素外其它条件与被对照实验完全相等的实验。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。具体来说有如下四个方面：
①所有用生物材料要相同即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。
②所用实验器具要相同即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同。尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同如：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。
设置对照组有4种方法：
(1)空白对照：即不给对照组做任何处理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的实验中，
实验组滴加了唾液淀粉酶液，而对照组只加了等量的蒸馏水，起空白对照。课本中涉及到的用甲状腺制剂饲喂蝌蚪与正常情况下蝌蚪不作任何处理对照就属于空白对照；在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂，以作对照。
(2)条件对照：即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；这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理，目的是通过得出两种相对立的结论，以验证实验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的实验中，采用等组实验法，甲组为实验组(饲喂甲状激素)，乙组为条件对照(饲喂甲状抑制剂)；不饲喂药剂的是空白对照组;课本中涉及到温度对淀粉酶活性影响的实验中
(3)自身对照：指对照组和实验组都在同一研究对象上进行，不再另外设置对照组；例如
“质壁分离与复原”实验，自身对照简便，但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解，即自身对照，处理前的对象状况为对照组，处理后的对象变化为实验组。课本中涉及到将过氧化氢酶加入H202液中说明酶是生物催化剂，则属于自身对照；
(4)相互对照：不单独设置对照组，而是几个实验相互为对照。即实验与对照在同一对象
上进行.这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的实验组之间的对照，说明了生长素与植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向与地心引力的关系实验中不同方向放置的玉米种子之间则属于相互对照。再如: 在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中，清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。.在实验中要找出一个最佳效果点，就要采取相互对照进行实验。
“实验组”与“对照组”确认:一个实验通常分为实验组和对照组（控制组）。实验组是
施加实验变量处理的被试组；对照组是不施加实验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差别，被认为是来自实验变量的结果，如 2005年春季高考题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照，因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组，而自然状态（即来接受实验变量处理）的小麦幼苗应为对照组，通过对照组能增强实验的信度。
说明:根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则，因为科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力。
4. 单因子变量原则和等量性原则
此两个原则都是在设计对照实验时必须坚持的原则。所谓单因子变量原则，强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量，只有这样当实验组和对照组出现不同结果时，才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的，从而证明实验组所给实验因素的作用，因此在设计对照组实验时首先要确定变量并加以正确设置，至于将谁作为变量则很容易确定，即要验证谁则把谁作为变量，也就是要把所要验证的中心条件作为变量。如要探索PH对淀粉酶活性的影响，则需把PH作为变量；要验证光合作用需要光则应将光作为变量；要验证光合作用需二氧化碳则把二氧化碳作为变量等等。等量性原则与单因子变量原则是完全统一的。只不过强调的侧面不同，单因子变量原则强调的是实验变量的单一性，而等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量即相同，以平衡和消除无关变量对结果的影响，需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时，不但要等量，而且是在适宜条件下的等量，常态条件下的等量。如在探索PH对酶活性影响的实验中，单一变量是PH，除PH之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量，而且要适宜的量，如对温度的控制不但要相同，而且要适宜，即要给予酶活性所需的适宜的温度，而不能控制在低温或高温条件下的等量。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
① 实验变量与反应变量：实验变量是实验中由实验者操纵的因素或条件，是作用于实验对
象的刺激变量（也称自变量），自变量须以实验目的和假设为依据，应具有可变性和可操作性。反应变量（又称因变量），是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量，反应变量是研究是否成功的证据，应具可测性和客观性。
二者关系：实验变量是原因，反应变量是结果，即具因果关系。例如：关于“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，“低温(冰块)、适温(37℃)、高温 (沸水)就是实验变量，而这些变量引起的实验变化结果就是反应变量。该实验旨在获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。
② 无关变量与额外变量：无关变量（控制变量）是指实验中除实验变量外的影响实验结
果与现象的因素或条件。即是指与研究目标无关，但却影响研究结果的变量. ，实验者应严格控制无关变量，否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。由无关变量引起的变化结果就叫额外变量。
二者关系：也是前因后果的关系。但它们的存在对实验与反应变量的获得起干扰作用。
例如：“唾液淀粉酶实验”中，除实验变量(温度)外，试管的洁净程度、唾液的新鲜程度、淀粉浓度、温度处理的时间长短等等就属于无关变量。如无关变量中的任何一个或几个对三组实验不等同、不均衡，就会产生额外变量，影响实验的真实结果。实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。
【案例剖析】例如，生物课本内温度对酶活性影响的实验中：实验变量是低温（冰水），
适温(60℃），高温（沸水）；酶的活性变化即反应变量；试管的洁净度，淀粉酶的稀释度，可溶性淀粉的浓度，碘液的量和浓度，温度处理时间，操作程序等是无关变量。实验中不论有几个实验变量，都应做到每个自变量对应一个因变量，此外还要做到操作规范。在实验设计、实施的全过程中，应严格操纵实验变量，严格控制无关变量，尽可能消除误差，获取较为精确的反应变量。
三. 实验设计的具体方法
1.实验设计的应对策略
A.理解实验原理对实验设计的重要作用
每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。可见，实验原理是实验设计的依据。
B.应认真研究实验课题.
找出其中的实验变量和反应变量，理解题目已知条件所隐含的意义。明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件。充分利用所给器材和试剂，构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获方法。—般情况下，题目中所指定的器材、试剂，任何一种都应在实验的相关步骤中出现，避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量，并引入科学的测量方法
C.反应变量的确定和控制
生物实验设计中，反应变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变
量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多反应变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素（反应变量），观察其对实验结果的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。
2. 实验设计常用的一些基本实验方法及技术
使学生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：
（1）光学显微镜的作用 适用于观察生物的微观结构，如细胞结构，包括光镜下可看到的各种细胞器。要求学生熟练掌握显微镜的使用技术。
（2）临时装片、切片和涂片的制作 适用于显微观察，凡需在显微镜下观察的生物材料，必须先制成临时装片、切片和涂片，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。
（3）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，然后加入磨擦剂（常用二氧化硅）、提取液及其他必要物质，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的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等等。
（4）解离技术 用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。
（5）恒温技术 适用于酶参加的生化反应，一般用水浴或恒温箱。根据题目要求选用。
（6）纸层折技术 适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。
（7）植物叶片生成淀粉的鉴定 适用于光合作用的有关实验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘。
另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定、同位素示踪技术等。
3.实验设计的步骤
实验设计往往是解答实验题的难点，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易。实验的设计可遵循以步骤进行。
(1)了解题目要求:认真读题
(2)写出实验名称: 指出是什么实验，
(3)写出实验目的: 弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实。即明确实验要解决什么问题。一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”，其后内容就是实验的目的。有些实验需要对其去粗取精，提炼要点.
(4)写出实验原理: 就是完成该实验的理论依据是什么？这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法，以及所依据的科学科学原理。另外提供的实验仪器的使用方法和原理也是应考虑在内。此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用。对所学知识运用要求较高，这是完成实验设计题目的的关键。
(5)写出实验操作过程:
大多数题目要求写出实验步骤，这是学生束手无策失分较多的地方。总结下面一条书写模式，能够使书写条理，思路清晰。
A选材：选材应保持条件相同（如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠）
B编组标号：研究对象、器皿等要编组标号，设立实验组和对照组；
C实验处理：分别对实验组和对照组施加单一变量；除实验变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同，即控制无关变量。后面步骤中要用到的东西，如果题目没有给出，则必须在前面的步骤中准备好，如实验中要用蔗糖液，而题目中只给出蔗糖，我们就要先配制好蔗糖液；题目中如果已经给好（如给的是配好的试剂），则不能再配制了。
表格的设计：
要理清设计思路：①首先要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容。（题目中有明确的要求）②其次要明确表格的第一列写什么？第一行写什么？注意在第一列或第一行中肯定要写组别，即实验组和对照组（相互对照中组数可能更多）。③再绘制表格（切记：表格“工作区”是预留给所设计的实验中记录到的数据，而不是要学生造出数据来填入其中。因此只要设计完成一张空白表格即可。设计表格时，要先在草稿纸上画出表格轮廓，再写入答题纸中。）
表格设计好后，切勿忘记给表格添上题注（即表格名称）。
坐标图的设计：要理清横轴的含义？纵轴的含义？纵横轴的单位？曲线的走势？关键点？
D培养（或饲养）、观察、记录
观察记录实验现象和实验数据.
E实验结果分析或者预测实验现象: 要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。如果是“验证型的”实验，则要根据所学知识和原理，分析得出应有的实验结果和推出相应的结论，（此时一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应）。若是“探究型的” 实验，则要根据原理、目的，预测出可能的结果和推出相应的结论（此时一般有几个不同结果及相应的结论）。预测结果“三步曲”
a实验预测
①验证性实验 如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。联系实验目的得出结论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验要验证的内容中寻找。
②探究性（预测结果“三步曲”） 实验如“探究……”预测的实验结果不惟一，大多有三种可能：“变量促进结果；变量抑制结果；变量与结果无关”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。
b很多实验是化学反应类型，肉眼观察不到，应该考虑加入批示剂，借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。
F实验结论 通过现象、结果的分析，概括出规律性的问题，结论一般就是实验的目的。
注意：
●验证性实验中，实验目的、实验（或预测）结果和实验结论三者是一致的。结果是 指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。
●验证性实验中，由于要验证的结论是肯定的，因此无实验假设。
●在验证实验中，如果实验记录作为题目条件已出现，那么就可得到肯定的实验结论。
G讨论 讨论的内容可以是实验中的内容，也可以是跟实验有关的其他问题。
这一规范并非一成不变，在运用时掌握基本原则，灵活处理，才能以不变应万变。实验设计不是教材实验的简单再现，它来源于教材又与教材有别，体现了“源于教材，高于教材”的命题思路。
四、实验设计的类型
分为:探究性实验与验证性实验
探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动。
验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
比较表
| 探究性实验 | 验证性实验 | |
| 实验目的 | 探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系 | 验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系 |
| 实验假设 | 假设一般采用“如果A，则B” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实．对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释 | 因结论是己知的，因此不存在假设问题 |
| 实验原理 | 因探究内容而异 | 因验证内容而异 |
| 实验过程 | 应有的实验步骤实际上并未完成，因探究内容而异 | 应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异 |
| 实验现象 | 未知，可以不描述 | 已知，应准确描述 |
| 实验结果预测 | 对应假设，分类讨论。一般需讨论“如果出现结果①会怎样，如果出现结果②或③又会怎样” 。但有时也会出现“预测最可能的结果”的问题．此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。 | 无 |
| 实验结论 | 不同的预测结果有相应的不同结论 | 对应实验目的做出肯定结论 |
五、实验设计的实例分析
高考试卷中实验设计试题有三种类型：全程设计、补充设计、设计改错。近几年高考中，前两种题型出现的次数较多。
（一）．全程设计：试题明确给出了实验目的和原理，要求学生通过步骤的设计，验证或探究一个实验目的，得到相应的结果和结论。
1、验证性实验的全程设计实例
例：(2004年广东39题．)
为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
(1)材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。
(实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。)
(2)方法与步骤：
(3)结果预测与分析：
答案．(2)方法与步骤：
①将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。
②每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定的时期。
③测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。
(3)结果预测与分析
①未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。
②给甲组鼠甲状腺激累后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果表明甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。
2、探究性实验的全程设计
例：（广州市2005年一模）绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。请你利用下列材料，参与他们的实验设计。
材料：做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组(10粒／组)、复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等
实验步骤：
最后，将实验数据进行比较分析，得出结论。
答案．
(1)配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。(确定自变量)
(2)分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，并计算各组的平均值，记录下来。(确定因变量，前测，收集、处理数据)
(3)将分别用不同浓度的复合肥料溶液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。(设置实验组和对照组)
(4)将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。(控制无关变量)
(5)几天后，再次测量绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，记录下来。(后测，收集处理数据)
（二）．补充设计：
试题明确给出了试验目的、原理和部分设计步骤，要求把其他步骤补充完整。
1、验证性实验的补充设计
例1：
（2001年高考）有人设计了下列实验，试图证明“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）”。
一、材料用具：胚芽鞘、琼脂、刀片等
二、方法步骤与结果
（一） 制备琼脂块
（二）取一段胚芽鞘中间部分，上面
放含IAA的琼脂块，下面放空白琼脂块。
（三）取步骤（二）下面琼脂块（a）的部分放在去尖的胚芽鞘一侧
三、结论：以上实验证明了“生长素（IAA）在植物体内的运输，主要是从植物体形态学上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒转过来运输”。
我们认为，仅用该实验步骤（一）、（二）、（三）还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验方法、步骤和结果。
补充方法、步骤与结果（一）：（4分） 另取一段胚芽鞘中间部分倒放。上面放含 IAA 的琼脂块，下面放空白琼脂块 。
补充方法、步骤与结果（二）：（4分） 取补充步骤（一）下面琼脂块（b）的一部分放在去尖的胚芽鞘一侧，一段时间后观察，胚芽鞘不向对侧弯曲 。
例2.植物开花受开花激素的影响。下图所示光周期（日照长短）诱导植物开花激素的产生以及影响开花的实验．图中植物去掉了顶端的全部叶子，A、D植株分别接受长日照、短日照; B、C植株方框内为受短日照处理的部位。
（l）、对照实验A、D可说明该植物属于 （长日植物、短日植物） 。
| 测试项目 | 结果分析 |
| 感受光周期的部位（叶或顶端） | |
| 接受诱导产生开花激素的部位（叶或顶端） | |
| 开花激素作用的部位（叶或顶端） |
（2）根据B、C实验，填写实验报告表中的有关内容：
(3)根据以上所有实验得出的结论:
。
（4）借鉴“生长素的发现”的科学实验方法，设计一个简单的模拟实验，证明B株产生的开花激素可使A株条件下的同种植物开花：
第一步：切取一小段B株带叶枝条放置在琼脂块上一段时间；
第二步； 。
预期结果： 。
对照实验： 。
预期结果： 。
答案．（l）短日植物 。
| 测试项目 | 结果分析 |
| 感受光周期的部位（叶或顶端） | 叶 |
| 接受诱导产生开花激素的部位（叶或顶端） | 叶 |
| 开花激素作用的部位（叶或顶端） | 顶端 |
（2）根据B、C实验，填写实验报告表中的有关内容：
(3)短日照诱导该植物的叶产生开花激素促进其开花。
（4）第二步；A株光照条件不变，剪掉部分叶的叶片，并在叶柄切口上放置上述琼脂块。
预期结果：A株植物开花。
对照实验：另取一株与A株条件、大小和长势相同的同种植物植株，剪掉部分叶的叶片，并在叶柄切口上放置未经处理的琼脂块。
预期结果：不开花。
2、探究性实验的补充设计
例：生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某种调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖，为探究调控基因是存在于细胞质还是细胞核上，科研人员做了如下实验设计：
 |
根据以上思路，请继续完成下列实验设计方案：
A．实验方案：（实验提示：癌细胞能传代培养，细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求．）
①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞。
②分别使单个癌细胞和单个肝脏细胞核质分离。
③ 。
④取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。
⑤ 。
⑥ 。
B．预期实验结果及结论：
① 。
② 。
③ 。
答案．③取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙。
④取2只培养瓶编号甲、乙，各加入等量的培养液。
⑤分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙丙只培养瓶中，进行细胞培养。
⑥分别观察甲、乙培养瓶中的细胞增殖情况和形态。
B．预期实验结果及结论：
①若甲瓶中的细胞（或重组甲细胞分裂产生的细胞）增殖较快，形态发生明显变化，则调控基因存在细胞核中。
②若乙瓶中的细胞（或重组乙细胞分裂产生的细胞）增殖较快，形态发生明显变化，则调控基因存在细胞质中。
③若甲、乙瓶中的细胞（或重组甲、重组乙细胞分裂产生的细胞）增殖都较快，形态均发生明显变化，则调控基因可能同时存在细胞核和细胞质中。
（三）．设计改错：
例1：为证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响”，某同学制定了下列实验方案：
①取两个玻璃缸分别编号：1号、2号；
②在两个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状态不同的蝌蚪；
③向1号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；
④每天分别向各缸投放一些这样的饲料；
⑤每隔一定时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上（
上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不妥，请你修改完善该设计方案：
①取3个玻璃缸分别编号：1号、2号、3号 ；
②在3个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草，然后每个玻璃缸中分别放入10条发育状态相同的蝌蚪 ；
③向三号缸内投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料；3号缸中内投放不含任何激素的常规饲料 ；
④和⑤原方案不变。
实验现象预测；l号缸内蝌蚪将在短期内发育成微型青蛙；2号缸内蝌蚪将停止发育；3号缸内蝌蚪将正常发育 。
例2 (广东、河南高考题)为证实“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取一叶片，放人盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。 ⑤将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。 |
该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。
误解 对该实验方案的分析片面或缺乏必要的实验分析能力而误答。
诊断 错因：忽视了平时的生物实验操作和训练。正确思路：①实验中无对照实验；②实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；③淀粉遇碘变蓝是淀粉等特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖(葡萄糖)的存在应用的试剂是斐林试剂。
正确答案是：(1)实验步骤②中暗室内用“红色安全灯”是错误的，应改为绿色安全灯(此项不改，仅在对照中提到也给分)；(2)实验步骤⑤中的“葡萄糖”是错误的，改为淀粉；(3)未设对照。对照的作法是：a．装置同题干中的步骤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。暗室内装有绿色安全灯。c．重复题干中的步骤③、④。d．重复改正后的题干中的步骤⑤。
需要注意的是：对于实验分析要求从以下几个方面进行：①科学性和严谨性。主要指实验设计必须有充分的科学依据，在某些实验中要有对照实验。②实验条件的一致性和可重复性。在实验中除要设计的变量外，其他条件都要一致，并且一个实验不能只看一次的结果，必须有足够的实验次数，才能判断出实验结果的可靠性。③实验器材的选择。实验中材料用具的选择是非常重要的，要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和筛选实验所需的用具及材料。④准确表达实验结果和进行数据处理。
◆实验评价题应对策略：
★看有无对照实验，如果有看对照设计是否合理。
★看实验是否遵循了单一变量原则。
★看实验步骤的顺序是否合理，步骤是否完整。
★看实验仪器、药剂的使用的是否合理。药剂的配备、使用及用量的大小。
★看实验结果的验证是否合理。
试题明确给出了试验目的、原理和设计步骤，要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。
实验设计训练
1、在牧草中，白花三叶草有两个稳定遗传的品种，叶片内含氰（HCN）的和不含氰的。现已研究查明，白花三叶草的叶片内的氰化物是经下列生化途径产生的：
产氰糖苷酶 氰酸酶
前体物
含氰糖苷
氰
基因D 基因H
基因D、H分别决定产氰糖苷酶和氰酸酶的合成，d、h无此功能。现有两个不产氰的品种杂交，F1全部产氰，F1自交得F2，F2中有产氰的，也有不产氰的，将F2各表现型的叶片的提取液作实验，实验时在提取液中分别加入含氰苷酶和氰酸酶，然后观察产氰的情况，结果记录于下表：
| 叶片 | 表现型 | 提取液 | 提取液中加入含氰糖苷 | 提取液中加入氰酸酶 |
| 叶片Ⅰ | 产氰 | 含氰 | 产氰 | 产氰 |
| 叶片Ⅱ | 不产氰 | 不含氰 | 不产氰 | 产氰 |
| 叶片Ⅲ | 不产氰 | 不含氰 | 产氰 | 不产氰 |
| 叶片Ⅳ | 不产氰 | 不含氰 | 不产氰 | 不产氰 |
据表回答问题：
（1）氰在牧草叶肉细胞的 中，由生化途径可以看出基因与生物性状的关系是： 。
（2）两个不产氰品种的基因型是 ；在F2中产氰和不产氰的理论比为 。
（3）叶片Ⅱ叶肉细胞中缺乏 酶，叶片Ⅲ可能的基因型是 ；
（4）从代谢的角度考虑，怎样使叶片Ⅳ的提取液产氰？说明理由。
。
2.巨胚稻因胚的增大而胚重增加，具有独特的经济价值。巨胚与正常胚是一对相对性状，由一对等位基因Ge、ge控制，为研究巨胚的遗传特性，科学家用经典遗传学的研究方法获得了以下数据：
| 组别 | 纯种亲本组合 | 观测粒数 | F1平均胚重(mg) | F1平均粒重(mg) |
| 甲 | 巨胚×巨胚 | 30 | 0.92 | 19.47 |
| 乙 | 正常胚×正常胚 | 30 | 0.47 | 21.84 |
| 丙 | 正常胚♀×巨胚♂ | 30 | 0.47 | 21.30 |
| 丁 | 巨胚♀×正常胚♂ | 30 | 0.48 | 21.37 |
根据实验数据分析
⑴上述一对相对性状中，巨胚为 性状。
⑵现有两种观点：第一种观点认为母本为胚发育提供营养而决定胚的性状；第二种观点认为胚的基因型决定胚的性状。你同意哪种观点？请结合上述实验，用遗传图解和文字加以说明。
观点：
遗传图解：
文字说明： 。
⑶如果粒重与粒轻、胚重与胚轻分别为两对相对性状，现有粒轻、胚重的巨胚稻与粒重、胚轻的正常胚稻。想要获得粒重、胚重的新品种，最好用 育种方法。
3、经研究发现赤霉素在生长过程中能产生一种可以刺激植物细胞壁加快伸长、促进细胞产生淀粉酶等作用的植物激素——赤霉素。研究发现正常植株因自身也能产生赤霉素，故对外来赤霉素不敏感；而矮化品种则不能合成赤霉素，对外来赤霉素具敏感性。据此请回答下列问题：
（1）①果穗空粒赤霉菌产生赤霉素是在生长阶段的 期。
②赤霉菌控制赤霉素合成的基因位于质粒上，其基因的结构与细菌相同，其特点是： ；正常玉米细胞控制合成赤霉素和淀粉酶的基因位于染色体上，其基因的结构特点是： 。
③同样是感染赤霉菌，矮化玉米品种会得恶苗病（疯长），而正常玉米品种不表现恶苗病，原因是： 。
④矮化玉米得恶苗病的同时还会出现果穗空粒现象。那么得“恶苗病”和“果穗空粒”的根本原因是否一致： ；作用原理是： 。
⑤玉米雄花开放，花粉随风传到果穗，引起结籽，属于 生殖；赤霉菌孢子囊破裂散出的黒色粉末落到另一株果穗上引起感染，则属于 生殖。这两种生殖方式本质区别是前者有 过程。在生物进化中对于保持特种稳定性方面 生殖更有意义。
（2）某生物小组欲验证赤霉素的某一生理功能，请你帮助完成设计方案。
实验器材：一定浓度的赤霉素溶液、表面未经消毒的辣椒种子200粒、蒸馏水、脱脂棉、培养皿、恒温培养箱等。
①实验目的： 。
②实验原理： 。
③填写简单实验程序：
a分组编号、b浸种、 、c分装设置、d恒温 、e观察记录
④下表是实验记录，请填写A、B组别：
| 天数 发芽率 实验组别 | 第2 天 | 第4 天 | 第6 天 | 第8 天 | 第10 天 | 第12 天 | 第14 天 |
| A：实验组 | 10％ | 50％ | 80％ | 97％ | 97％ | 97％ | 97％ |
| B：对照组 | 0 | 10％ | 50％ | 70％ | 80％ | 90％ | 97％ |
⑤用上表实验结果绘出A、B两组发芽率对时间的坐标曲线图。
发芽率
100
80
60
40
20
2 4 6 8 10 12 14 时间/d
⑥分析A、B曲线不同的原因：
A组种子： 。
B组种子： 。
⑶如果粒重与粒轻、胚重与胚轻分别为两对相对性状，现有粒轻、胚重的巨胚稻与粒重、胚轻的正常胚稻。想要获得粒重、胚重的新品种，最好用 育种方法。
4．右图是一种可测定呼吸速率的密闭系统装置。
（1）关闭活塞，在适宜温度下，30分钟后，读取有色液滴向 （左/右）移动的距离。
（2）为了使测得的有色液滴移动数值更准确，必须进行校正。校正装置的容器和小瓶中应分别放入 、 。
（3）生活中发现，受到机械损伤后的樱桃易烂。有人推测易烂与机械损伤引起樱桃呼吸速率升高有关。请结合测定呼吸速率实验装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃呼吸速率升高。
①实验变量： 。
②实验假设： 。
③实验步骤：
第一步：按装置图中所示进行操作，30分钟后，记录有色液滴移动距离为a。
第二步： 。
第三步： 。
④预期结果及结论：
5.研究表明，细胞分裂素可以延缓叶片的衰老。生物学兴趣小组的同学想通过实验检验生长素是否也具有延缓叶片衰老的作用。请你利用离体的叶片设计一个实验来探究这个问题。
(1)实验目的：探究生长素是否具有延缓叶片衰老的作用。
(2)实验原理：离体的叶子会逐渐衰老,叶片变黄,使用一定浓度的细胞分裂素处理之后,可以显著地延长保绿时间,推迟离体叶片衰老。
(3)材料用具：足够数量的植物离体叶片、一定浓度的细胞分裂素和生长素、所需的相关器材和用具。
(4)实验步骤(写出实验的思路即可)：
。
(5)结果预测和结论：
① ；
② ；③ ；
④ ；
⑤
6、现有3管果蝇，每管中均有红眼和白眼（相关基因为B、b）,且雌雄各一半。管内雌雄果蝇交配后的子代情况如下：A管：雌雄果蝇均为红眼，B管：雌果蝇为红眼，雄果蝇为白眼，C管：雌雄果蝇均为一半红眼，一半白眼。
⑴请你根据上述结果判断：控制红眼和白眼的基因位于 染色体上，3个试管中的亲代白眼果蝇的性别依次是 ，C管中亲代果蝇的基因型为 。
⑵摩尔根等人用纯种灰身残翅果蝇与纯种黑身长翅果蝇交配，所获子代（F1 ）全部为灰身长翅，由此可推出，果蝇的 为显性性状。
⑶你如何验证灰身—黑身、长翅—残翅的遗传行为符合基因的自由组合定律？
7、 已知鸡的成红细胞合成B珠蛋白，胰岛细胞合成胰岛素。用编码上述两种蛋白质的基因作探针，分别对两种细胞中提取的总DNA片段进行杂交，结果显示为实验一；分别对两种细胞中提取的总RNA片段进行杂交，结果显示为实验二：
| 实验一 | 实验二 | |||
| 细胞总DNA | 细胞总RNA | |||
| 成红细胞 | 胰岛细胞 | 成红细胞 | 胰岛总RNA | |
| B珠蛋白基因 | + | + | + | － |
| 胰岛素基因 | + | + | － | + |
注：+为阳性结果；－为阴性结果
(1)
实验一结果表明： ；
实验二结果表明： ；
(2)．试分析：成红细胞合成B珠蛋白而不合成胰岛素的原因是： ；
(3)．在实验二的DNA探针杂交实验中碱基配对的原则是 ；
(4)．试判断：合成蛋白质的遗传密码是否在探针上，并说明理由：
；
8．阅读下列内容，回答有关问题：
（一）实验目的：
1．验证种子萌发、幼苗生长与生长素有关。
2．确定某种植物的种子萌发、幼苗生长的最适宜生长素浓度范围。
（二）材料用具：
萝卜、水稻、油菜等种子若干；试管、移液管、培养甲、滤纸、生长素溶液（浓度分别为：1 000 mg · L – 1，10 mg · L – 1，0.1 mg · L – 1，
g · L – 1，0.01 g · L – 1，）
（三）实验步骤：
1．取5个试管，编号。在1 ~ 5号试管中，分别加入5 mL不同浓度的生长素溶液。
2．在5个试管中各放入2粒某种子，浸泡24小时。
3．取5个培养甲编号（1 ~ 5号），每个培养皿内事先都垫上蒸馏水浸湿的滤纸，将从1 ~ 5号试管中取出的种子，分别放入与之对应的1 ~ 5号培养甲中，在湿滤纸上均匀摆放。盖上培养甲盖（假设氧气充足）。
（四）观察与收集数据：
（五）分析与讨论：
问题1：本实验步骤中，有三处不够严谨，请指出：
①__________________________________________________；
②__________________________________________________；
③__________________________________________________。
问题2：为使实验结果真实和具有普遍性，需要________________________。
问题3：若你是该实验小组的成员，负责观察和收集数据，请你按实验目的的要求，设计一张记录表格。
9．下表是氮元素水平对胡萝卜根冠比影响的实验结果，请分析实验结果并回答问题：
| 土壤含氮量 | 冠(地上部分)鲜重 | 根鲜重 | 根/冠 |
| 低氮量 中氮量 高氮量 | 7.5g 20.6g 27.5g | 31.0g 50.5g 55.8g | 4.0 2.5 2.0 |
(1)请根据你所学的生物学知识，推测胡萝卜鲜重随含氮量多少而变化的主要原因。
____________________________________________________________________ 。
(2)根冠比随土壤含氮量的变化而发生了怎样的变化？ 。
这一实验结果说明_______________________________________________________。
(3)为了提高胡萝卜的产量，在不同的生长时期应该怎样合理施用氮肥？
________________________________________________________________________。
10、玉米是我国种植的一种重要的粮食作物，它有高秆和矮秆两个品种。已知适宜浓度的赤霉素能促进茎的伸长生长，但这种促进作用对同种植物高秆品种和矮秆品种的效果是否—样呢?请设计一个小实验进行探究。
材料用具：长势正常的纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，配制好的完全培养液，适宜浓度的赤霉素溶液，培养瓶等必需用品。(赤霉素的使用方法不作要求)
实验步骤：
第一步：设置四组实验
A组：完全培养液+高秆玉米幼苗
B组：完全培养液+矮秆玉米幼苗
C组：__ ____ 。
D组：_____ 。
第二步：____ __ 。
第三步：培养一段时间，记录各组玉米茎秆的高度。
预测和结论：
①__ ___ 。
② 。
③ 。
11、下图装置可以用来测量萌发的种子、小动物所吸收的氧气量。分别以 20 粒萌发的豆和 4 条蚯蚓为材料，每隔 10 分钟记录一次有色液滴在刻度玻璃管上的读数如下表所示。
( 1 ）装置图中浓氢氧化钠的作用是
( 2 ）分析表格中的数据，进行种子萌发实验时，有色液体移动的方向是 , 移动的最大速率是
( 3 ）动物和萌发的种子实验都表明，在一段时间后，有色液滴移动的速度逐渐减缓。这是因为：
( 4 ）某同学根据表格中的数据，得出“萌发的种子的呼吸速率比蚯蚓的呼吸速率大”的结论。你认为是否正确？请说明理由 。
12．生物研究性小组的同学对某地区人类的遗传病进行调查。在调查中发现甲种遗传病（简称甲病）在患有该病的家族中发病率较高，往往是代代相传；乙种遗传病（简称乙病）的发病率较低。以下是甲病和乙病在该地区万人中表现情况统计表（甲、乙病均由核基因控制）。
|
性别 | 有甲病、无乙病 | 无甲病、有乙病 | 有甲病、有乙病 | 无甲病、无乙病 |
| 男 性 | 279 | 250 | 6 | 4465 |
| 女 性 | 281 | 16 | 2 | 4701 |
表现型
人数请根据所给的材料和所学的知识回答：
（1）控制甲病的基因最可能位于______________，控制乙病的基因最可能位于_____________，主要理由是______________________________________________________。
（2）如果要进一步判断甲病和乙病的遗传方式还要采取什么方法？
（3）下图是该小组的同学在调查中发现的上述两种遗传病的家族系谱图。其中甲病与正常为一对相对性状，显性基因用A表示，隐性基因用a表示；乙病与正常为一对相对性状，显性基因用B表示，隐性基因用b表示。请根据家族系谱图回答下列问题：
①Ⅲ10 的基因型_______________。
②如果Ⅵ11是男孩,则该男孩同时患甲病和乙病的几率__________________，只患甲病的几率为_________________。
③如果Ⅵ11是女孩,且为乙病的患者,说明患病原因。
13．为了探究动物体内甲状腺激素分泌的调节机理，某同学设计了如下实验：
知识准备：碘是合成甲状腺激素的原料。甲状腺是合成、贮存、分泌甲状腺激素的器官。
材料用具：略。
方法步骤：
第一步：取健康雄兔15只，将注射部位消毒后，分别给每只兔注射适量的放射性碘溶液。
第二步；每隔一定时间用放射性测量仪分别测定每只兔子甲状腺中碘的放射量，记录并计算平均值。
第三步：3天后，将15只实验兔随机均分为A、B、C三组。
第四步：向A组注射一定量的无放射性的甲状腺激素溶液，向B组注射等量的无放射性的促甲状腺激素溶液，向C组注射等量的生理盐水。
第五步：每隔一定时间，分别测定三组兔子甲状腺中碘的放射量，记录并计算平均值。回答下列问题：
（1）改正上述实验方法第一步中的两处不妥当之处①____________②____________。
（2）实验中选用三组而不用三只兔子的好处是____________________________________。
（3）若分别用A、B、C三条曲线代表A、B、C三组兔子的甲状腺中碘的放射量，则预计 A、B、C三组兔子的甲状腺中碘的放射量应如下图中的 。
（4）若给C组的另一只兔子注射一定量的甲状腺激素抑制剂，则该只兔子体内促甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的含量变化依次是__________和_________。
14． 2005年10月12日至10月17日在“神舟六号”飞船上搭载了蚕卵、鸡蛋、猪精液、农作物种子、12支试管植物种苗等并进行了有关空间生命科学研究，这不仅有助于揭示生命科学中不可能在地面环境下获知的一些本质特征，而且在应用上可望发展新的空间生物工程方法，用于生产高质、高效的生物制品。请依据你所学的生物学知识回答下列问题：
（1）在挑选航天员时，航天员的遗传特征不容忽视。研究表明，有些人由于遗传方面的原因对宇宙辐射特别敏感，一旦受到辐射就容易出现严重的反应，甚至产生____
，导致癌症。如右图为对宇宙辐射特别敏感病的遗传系谱图（假定对宇宙辐射特别敏感病由单基因控制），其中15号个体已被有关部门初步确定为我国航天员人选，尽管其综合条件优越，但航天医学工程问题专家却谨慎地表示不乐观，原因是15号个体
，故还需进一步作基因检测。
（2）有同学说：“神六搭载的上述物可用于研究其基因结构的改变，但猪精液是不可能发生这种变异的”。 你认为该种说法正确吗？为什么？
（3）由于太空试管植物种苗细胞十分珍贵有限，所以在科学研究之前只是进行 ，以求获得更多的细胞团。下一步，科研人员将改变细胞生长的培养基，把部分细胞团经 ，培养成新植株。 （4）搭载“神州六号”飞船上的农作物种子在微重力和宇宙射线的作用下，易发生基因突变。科学家在此实验中一般会选择萌发的种子而不是休眠的种子，其原因是
。
（5）如果纯种黄色子叶的豌豆种子搭乘飞船从太空返回后种植得到的植株经自花受粉所结的种子中，除了黄色子叶的性状外，还出现了从来没有见过的白色子叶的性状。假设黄色子叶和白色子叶是一对相对性状，且为完全显性遗传，请你用已有的白色子叶豌豆和纯种黄色子叶豌豆为实验材料，设计配种方案（包括方法、可能的结果和相应的结论），以鉴别这一对相对性状的显隐性关系。
15、(1)已知果蝇的红眼(A)对白眼(a)为显性，位于X 染色体上，灰身(B)对黑身(b)为显性，位于常染色体上。两只灰身红眼雌、雄果蝇交配得到以下类型和数量的子代。
①两只灰身红眼亲本的基因型为 。
②让子代中灰身雄蝇与黑身雌蝇杂交，后代中黑身果蝇所占比例为 。
③在子代中，纯合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为 ，杂合灰身红眼雌蝇占全部子代的比例为 。
(2)已知果蝇的直毛与非直毛是一对等位基因。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交试验确定这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上?请说明推导过程。
(3)若已知果蝇的直毛和非直毛是位于X染色体上的一对等位基因。但实验室只有从自然界捕获的、有繁殖能力的直毛雌、雄果蝇各一只和非直毛雌、雄果蝇各一只，你能否通过一次杂交试验确定这对相对性状中的显性性状，请用遗传图解表示并加以说明和推导。
16、通过基因突变产生了营养缺陷型菌株，由于营养缺陷型菌株丧失了合成某一物质，
例如氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素等能力，不能在基本培养基中生长，必须在基本培养
基中补充某些物质才能生长，图中简要表明了科学研究者用紫外线处理野生型啤酒酵母
菌单倍体获得其营养缺陷型菌株的方法。
|
野生啤酒酵母菌 营养缺陷型酵母菌
图a 图b
根据以上叙述，完成以下内容：
（1）啤酒酵母菌产生能量的场所是 。
（2）图a中野生型啤酒酵母菌应选其生长曲线中的 时期菌株最理想，该
时期菌株的特点是 。使用单倍体酵母菌的原因
是 。
（3）紫外线的作用是
（4）现有5种突变型酵母菌1、2、3、4、5，它们不能合成生长所必需的物质G，A、
B、C、D、E都是合成G物质的必需中间产物，但不知这些物质合成的顺序，于是在培养基中分别加入这几种物质并分析这几种物质对各种突变体生长的影响，结果如下：
|
突变 | 培养基中加入的物质 | |||||
| A | B | C | D | E | G | |
| 1 | － | － | － | + | － | + |
| 2 | － | + | － | + | － | + |
| 3 | － | － | － | － | － | + |
| 4 | － | + | + | + | － | + |
| 5 | + | + | + | + | － | + |
物质+：表示生长 －：表示不生长
根据以上结果，推测几种物质合成顺序是 （ ）
A．E→A→C→B→D→G B．G→D→B→C→A→E
C．A→B→C→D→E→G D．C→E→D→G→A→B
（5）酵母菌与谷氨酸棒状杆菌在基因结构上最显著的区别是
（6）BudU是一种嘧啶类似物，酵母菌在繁殖过程中把BudU摄取并替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸的位置掺入到新合成的DNA链中，含BudU的DNA比正常的DNA更容易被紫外线破坏而死亡，不繁殖的酵母菌由于不能利用BudU，其DNA对紫外线不敏感而存活下来，如果图中的营养缺限型是甘氨酸营养缺陷突变型，利用上述原理如何将突变型菌株从野生型菌株中筛选出来并大量繁殖？简要叙述实验方案：
①将图b中的酵母菌培养在
②
③
漳浦一中07届高三生物实验设计训练参考答案
1．（1）细胞液；多个基因决定一个性状，基因通过控制酶的合成控制生物的代谢从而控制生物的性状；（2）DDhh和ddHH；9∶7（3）氰酸；ddHH或ddHh （4）同时加入含氰糖苷和氰酸酶，含氰糖苷在氰酸酶的作用下能产氰。提示与规律：基因D的作用在于决定产氰糖苷酶的合成，而基因H的功能在于决定氰酸酶的合成，只有当基因D和H都存在时，才能在叶片中生成氰，基因型为D H 的叶片必定同时含有含氰糖苷和氰酸酶。基因型为D hh的叶片含有含氰糖苷缺乏氰酸酶。基因型为dd H的叶片含有氰酸酶缺乏含氰糖苷。ddhh的叶片既不含有氰糖苷酶也缺乏氰酸酶。
2． ⑴隐性
⑵同意第二种
遗传图解： 正交 反交
P GeGe♀ × gege♂ gege♀ × GeGe♂
正常胚
巨胚
巨胚 正常胚
F1 Gege F1 Gege
正常胚 正常胚
文字说明：采用正交和反交，不论为胚发育提供营养的母本是巨胚（gege）还是正常胚（GeGe），F1基因型为Gege，都表现为正常胚，说明第二种观点正确。⑶杂交育种
3．（1）① 稳定
②编码区是连续的 编码区是不连续的（内含子与外显子间隔排列）
③正常玉米自身已合成了足够的赤霉素，外来赤霉素它不再起作用
④（开放试题，答不一致或一致均可）
不一致 疯长是赤霉素能促进细胞壁伸长所致；
空粒是赤霉素促进淀粉酶合成将原有淀粉分解。
一致 是赤霉素促进淀粉酶的产生将种子已有的淀粉分解为葡萄糖，使细胞生长过快。
⑤有性 无性 有性生殖细胞的产生和融合 无性
（2）①验证赤霉素具有促进和种子萌发的作用
②一定浓度的赤霉素能促进种子萌发 ③消毒 催芽 ④A：实验组 B：对照组
⑤如图所示：
⑥ 在赤霉素作用下提前开始萌发，并提前完成萌发。
自身产生赤霉素，所以开始萌发较晚，结束萌发时间也显著延长。
4．⑴左 ⑵与实验组等量消毒的无活力（如加热后冷却）的樱桃 与实验组等量的20%NaOH ⑶ ①机械损伤 ②机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高（或机械损伤不能引起樱桃呼吸速率升高） ③第二步：向容器内加入与实验组等量消毒的受到机械损伤后的樱桃，其它处理及装置与实验组完全相同，记录相同时间内有色液滴移动距离为b 第三步：比较a、b数值的大小
④如果a＜b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率升高；
如果a＝b，则说明机械损伤对樱桃呼吸速率没有影响；
如果a＞b，则说明机械损伤能引起樱桃呼吸速率降低。
5． (4)①把植物的离体叶片随机均分成A、B、C三组 ②分别用适宜浓度的细胞分裂素和适宜浓度的生长素处理A、B两组叶片，C组不作任何处理 ③观察并记录叶片的保绿时间 (5)①B组叶片与A组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素也具有延缓叶片衰老的作用 ②B组叶片与C组叶片的保绿时间相差不大，说明生长素对叶片的衰老无影响 ③B组叶片的保绿时间在A组与C组之间，说明生长素具有延缓叶片衰老的作用，但是没有细胞分裂素作用明显 ④B组叶片比C组叶片的保绿时间更短，说明生长素具有加速叶片衰老的作用 ⑤B组叶片比A组叶片的保绿时间更长，说明生长素比细胞分裂素更具有延缓叶片衰老的作用
6、1）X 雄、雌、雄 XBXb 、XbY
2）灰身长翅
3）用F1的果蝇与黑身残翅果蝇进行测交，统计测交后代的表现型比例，若为灰身长翅：黑身残翅：灰身残翅：黑身长翅=1：1：1：1，则说明灰身—黑身、长翅—残翅的遗传行为符合基因的自由组合定律。
7、（1）．两种细胞中均存在B珠蛋白基因和胰岛素基因
成红细胞中有表达B珠蛋白的mRNA，而没有表达胰岛素的mRNA；胰岛素细胞反之。
（2）．基因选择性表达的结果
（3）．A—U，G—C
（4）．不在。因为探针是用DNA片段做的，而遗传密码存在于mRNA上。
8．问题1：①应再设置一对照试管，加5 mL蒸馏水，编号6 ②步骤2中的种子数目过少 ③步骤3中的滤纸应该用对应浓度的生长素溶液浸湿
问题2：用不同植物种子重复上述实验
| 培养皿 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 种子发芽率（发芽粒数） | ||||||
| 幼苗长度（mm） |
问题3
9．(1)根从土壤中吸收的N，主要作为蛋白质、核酸的原料，土壤中含N量高，胡萝卜生长旺盛， 鲜重也增加。
(2)随土壤含氮量增高，根冠比变小；这一实验结果说明，氮促进植物生长，对地上部分更明显。
(3)早期，多施氮肥促冠长；晚期，少施氮肥，促根长。
10、第一步：C组：完全培养液+高秆玉米幼苗+适宜浓度的赤霉素
D组：完全培养液+矮秆玉米幼苗+适宜浓度的赤霉素
第二步：在相同的适宜条件下培养四组幼苗，并且适时更换培养液（或通入氧气）
预测和结论：
① 若C组与A组株高大致相同，而D组明显高于B组，说明适宜浓度的赤霉素对矮秆品种促进作用更强（效果更好）。
② 若C组明显高于A组，而D组与B组株高大致相同，说明适宜浓度的赤霉素对高秆品种促进作用更强（效果更好）。
③ 若C组明显高于A组，D组也明显高于B组，说明适宜浓度的赤霉素对高秆品种和矮秆品种的促进作用效果一样。
11、( l ）吸收二氧化碳 （ 2 ）左 8mm ／分钟
( 3) 装置中氧气逐渐减少，呼吸作用减缓
( 4）不正确 两者呼吸的速率进行比较需要重量、环境温度等条件相同。
12．（1）常染色体上 X染色体上 甲病男女患者人数基本相同，乙病男患者多于女患者 （2）扩大调查范围，多取样本；针对有患者的家庭调查；绘制家族系谱图来判定甲病和乙病的遗传方式 （3）① aaXBXB或aaXBXb ② 1/8 3/8 ③ 最可能的原因是Ⅲ9 在有性生殖产生配子的过程中，X染色体上的显性基因B突变成为隐性基因b；当Ⅲ10的基因型为XBXb时，产生的基因型为Xb的卵细胞和上述Xb的精子结合，就出现了女孩是乙病患者的情况
13．（1）第一步中应取生长发育状况等一致（或相同）的健康雄兔；第一步中向每只兔子注射的放射性的溶液应该等量（至少写出等量）
（2）排除个体差异（“避免偶然因素”或“避免产生较大误差” 均可得分）。
（3）乙 （4）增加、增加
14．（1）基因突变 有2/3的可能性含对宇宙辐射特别敏感病致病基因
（2）正确 因为猪精液（精子）是精原细胞经过减数分裂产生的，不再继续分裂，所以其基因结构是不会发生改变
（3）细胞分裂 再分化形成根、芽
（4）萌发的种子细胞分裂旺盛，在分裂间期DNA复制过程中可能产生差错导致基因突变。
（5）方法一：选择白色豌豆与纯种黄色子叶豌豆杂交，如果子一代全部表现为黄色，则黄色子叶为显性，白色子叶为隐性；如果子一代全部表现为白色，则白色子叶为显性，黄色子叶为隐性；如果子一代既有白色子叶又有黄色子叶，则白色为显性。
方法二：选择白色子叶豌豆自交，如果子代出现性状分离，则白色子叶为显性；如果子代全部表现为白色子叶，则白色子叶豌豆为纯种，再让纯种白色子叶豌豆与纯种黄色子叶豌豆杂交，其后代表现出来的性状为显性性状，没有表现出来的性状为隐性性状。
15.
16.
（1）线粒体，细胞质基质；
（2）对数期； 代谢旺盛，细胞形态和生理特性稳定； 隐性突变容易呈现出来；
（3）使基因发生突变，提高突变率
（4）A
（5）前者基因的编码区是间断的、不连续，有内含子和外显子之分
（6）①缺少甘氨酸的基本培养基中，并在其中加入BudU培养一段时间；
②用紫外线照射杀死野生型酵母菌；
③将存活下来的酵母菌培养在加入甘氨酸的基本培养基中，就能获得大量的甘氨酸营养缺陷型菌株