【正文】 本題雖然不是直接考查實驗設(shè)計，但是整個試題敘述的本身就是實驗設(shè)計的一般思路和過程。 或者對實驗方案進(jìn)行評價，分析實驗方案中的不合理和不科學(xué)的部分，包括科學(xué)性、實驗設(shè)計的嚴(yán)謹(jǐn)性、實驗條件的一致性、單變量原則、對照性原則、實驗器材的選擇、實驗結(jié)果表達(dá)、數(shù)據(jù)處理和是否能得出正確結(jié)論等。 請據(jù)圖回答問題： ① A產(chǎn)物合成始于細(xì)菌生長曲線的 _________期 ， 屬于 ____________代謝產(chǎn)物 。 在實驗中有 4處錯誤 ， 分別標(biāo)以 ① 、 ② 、 ③ 、 ④ ， 請依次分析錯誤原因 。 第三步： 在衰亡期 定時取樣 ， 分別測定谷氨酸合成量 ， ③ 記錄結(jié)果并繪制曲線 。 例（ 07年全國卷 Ⅰ ）為了確定生長素類似物促進(jìn)扦插枝條生根的適宜濃度，某同學(xué)用兩種濃度的生長素類似物分別處理扦插枝條作為兩個實驗，用蒸餾水處理作為對照組進(jìn)行實驗。 理論依據(jù)： 生長素促進(jìn)生根的濃度范圍是一定的，濃度過高或過低都不能促進(jìn)生根。 這項原則在高考試題中出現(xiàn)的頻率最高 。 （ 1） 實驗一：取生長狀況一致的大豆幼苗 ，用符合實驗要求的容器進(jìn)行培養(yǎng) 。 （ 3） 實驗三：取生長狀況一致的大豆幼苗 ， 栽培在盛有砂性土壤的容器中 （ 砂性土壤肥力均勻 ， 容器符合實驗要求 ） ， 對照組澆以含有植物必需的各種元素的完全營養(yǎng)液 ， 實驗組澆以不含鎂離子的完全營養(yǎng)液 ， 兩組置于相同的適宜條件下培養(yǎng) ， 觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況 。 本題也體現(xiàn)了考生的繼承和協(xié)作意識 ， 考生必須在總結(jié)前三者失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上 ， 才能很好的歸納出自己的設(shè)計方案 。 觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況 ， 經(jīng)分析得出正確結(jié)論 。 （ 1） 實驗組為什么不用 1只而是要用 5只性狀基本一致的成年雄性實驗兔 ？ 答案： （ 1） 原則上實驗組兔越多越具有代表性 ， 排除個別的不確定因素的影響 ， 題干中有 1只實驗兔沒有大量分泌胰液 ， 就很可能是兔本身有問題 （ 如沒有注意到的性狀差異 ） ， 或者是在實驗的操作中出了問題所造成的誤差 。 兩組放在________條件下喂養(yǎng) 。 需要掌握相關(guān)的操作技能 ， 并能將這些實驗涉及的方法和技能進(jìn)行綜合的運(yùn)用 。 這樣做的意義在于：一是可以消除或減少系統(tǒng)誤差；二是平衡各種條件 ， 避免實驗結(jié)果中由于不確定因素造成的偏差 。 平均比對照組早開花一個月 。 （ 如只改變溫度 ， 在同樣條件下重復(fù)唾液淀粉酶的催化效率實驗 ， 觀察溫度對實驗結(jié)果影響的程度 。 平行重復(fù)的原則就是為進(jìn)一步解決這個問題而提出的 。 如用碘液滴定法測果蔬組織提取液中維生素 C的含量時 ， 需要重復(fù)滴定兩次 ， 求其平均值 ， 也是利用平行重復(fù)原則使得實驗結(jié)果相對準(zhǔn)確 。 下面的例題是 2020年春季理科綜合能力測試試題 ， 是主要通過種子的萌發(fā)條件 ，考查學(xué)生是否具有獨立完成實驗的能力 。 考查考生對探究實驗的一般設(shè)計能力 ， 是否能拿出正確的方法和思路 ， 設(shè)計方案不僅要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?， 而且還要考慮其可操作性 ， 屬于中等難度的試題 例 現(xiàn)有一種植物的種子 ， 已經(jīng)知道它的萌發(fā)受水分 、溫度和氧氣的影響 ， 但不了解其萌發(fā)與光是否有關(guān) 。 可能的實驗結(jié)果及相應(yīng)的結(jié)論： ① 若有光組和無光組種子的發(fā)芽率差別不大 ，則該種植物種子的萌發(fā)不受光的影響 ② 若有光組和無光組種子的發(fā)芽率差別很大 ，有光組發(fā)芽率明顯高于無光組 ， 則光是該種植物種子的萌發(fā)的必要條件之一 。 利用上述方法能從混雜的微生物群體中分別分離出 A． 大腸桿菌 B． 霉菌 C． 放線菌 D． 固氮細(xì)菌 答案： B、 C、 D 本題是 2020年江蘇高考試題 ， 主要考查的知識和技能是微生物的培養(yǎng)和分離 。 下面舉一個反面的例子 ， 這道實驗題讓人一看就知道不是來自真實的實驗經(jīng)歷 ， 更不是來自權(quán)威的資料 。 培養(yǎng)皿 1 2 3 4 5 6 7 蔗糖溶液初始濃度（ mol/L） 發(fā)生初始質(zhì)壁分離細(xì)胞占觀察細(xì)胞數(shù)目的百分比 無 無 15% 40% 80% 99 % 100% 題目中： “ 有人把剪成小塊的洋蔥表皮細(xì)胞分別 （ 等量 ） 依次放入下面各組溶液中 ”是做不到的 ， 就是在顯微鏡下操作也是辦不到的； 發(fā)生初始質(zhì)壁分離細(xì)胞占觀察細(xì)胞數(shù)目的百分比分別是： 無 、 無 、 15%、 40%、80%、 99%、 100%， 數(shù)據(jù)不可能這么整齊 ，又都是整數(shù)； 同學(xué)們還可以找出其他的漏洞 。 根據(jù)題設(shè)條件可知該洋蔥表皮細(xì)胞的等滲濃度為 mol/L之間 。 （ 二 ） 生物實驗設(shè)計的基本方法 設(shè)計實驗方法 說 明 確定實驗?zāi)康? ? 實驗的最終目的 ， 要 探究什么 ， 論證說明 ， 說明什么 ？ 提出假設(shè)和預(yù)期 ? 就是你設(shè)想的這個科學(xué)事實應(yīng)該是一個什么 過程 ？ 最后應(yīng)該得出什么樣的 結(jié)論 。 根據(jù)觀察到的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)行預(yù)測和分析，得出正確結(jié)論。 ② 提出假設(shè)和預(yù)期：雜交產(chǎn)生的 F1的體細(xì)胞中 ， 遺傳因子 D和 d在細(xì)胞內(nèi)成對存在 ， 由于 D對 d有顯性作用 ， 因此 F1（ Dd） 的莖是高的 。 雜種子一代 F1（ Dd） ， 一定會產(chǎn)生帶有遺傳因子 D和 d的兩種配子 ， 并且兩者的數(shù)目相等；而隱性類型 （ dd） 只能產(chǎn)生一種帶有隱性遺傳因子 d的配子 。 實驗結(jié)果符合預(yù)期的設(shè)想 。 ④ 觀察現(xiàn)象和收集數(shù)據(jù)： 具體實施測交實驗 ， 也就是按照設(shè)計方案去種豌豆 ， 進(jìn)行設(shè)計方案中的雜交 ， 對收獲的測交后代進(jìn)行分類統(tǒng)計 。 雌 、 雄配子的結(jié)合機(jī)會是相等的 ， 因此 ， 上述兩種雌 、 雄配子的結(jié)合所產(chǎn)生的 F2便出現(xiàn)了三種組合： DD、 Dd和 dd，它們之間的比接近于 1∶ 2∶ 1；而在性狀表現(xiàn)上 ， 就是接近于 3（ 高 ） ∶ 1（ 矮 ） 。預(yù)測要全面，考慮多方面的可能性，分析要科學(xué)、實事求是應(yīng)具說服力。 確定實驗思路 ? 根據(jù) 實驗?zāi)康?、原理而進(jìn)行的思維過程， 構(gòu)建實驗設(shè)計基本框架， 是實驗設(shè)計的藍(lán)圖 。 因此可分別配置濃度為 、 mol/L、 mol/L、 mol/L的 4組蔗糖溶液 ， 進(jìn)行類似實驗 。這類試題并不單純以實驗?zāi)芰榭疾槟康?。 引起 50%左右細(xì)胞發(fā)生初始質(zhì)壁分離的濃度 ， 我們稱之為細(xì)胞液的等滲濃度 。 其實就是考查考生對等同性和單變量原則的理解和運(yùn)用 。 例 通過選擇培養(yǎng)基可以從混雜的微生物群體中分離出所需要的微生物 。 材料和用品：數(shù)量充足的鋪有濾紙的培養(yǎng)皿 、 無菌水 、表面消毒過的種子等 方法步驟： ① ____________② _____________ ① 向培養(yǎng)皿中倒入適量的水 ， 將等量的種子分別放入兩組培養(yǎng)皿中 ， 這里要注意等量性原則 。 本題體現(xiàn)了實驗材料和培養(yǎng)條件的等同性原則和實驗項目條件的單變量原則 。 除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外 ， 其他實驗條件要求做到前后一致（ 等同性原則 ） 。 再用其他植物或動物也做同一類型的實驗 ， 進(jìn)行統(tǒng)計分析 ， 其結(jié)果也是一樣 ， 才能總結(jié)出遺傳的基本規(guī)律 。 另一方面 ， 任何新發(fā)現(xiàn) 、 新理論的實驗依據(jù) ， 都必須是能夠重復(fù) ， 才能為別人所認(rèn)可 ， 這是具有科學(xué)性的標(biāo)志 。 （ 2） 若要完成本實驗 ， 請你重新進(jìn)行設(shè)計合理方案 : （ 2） 針對以上問題 ， 取 20個相同品種 、大小一致的水仙頭 ， 隨機(jī)分成兩組 ， 實驗組 10個水仙頭均剝?nèi)ゲ糠主[片葉 ， 露出花芽 ， 并用 ；對照組 10個處理方式除不用萘乙酸處理外 ， 其它均與實驗組相同 ， 作為對照；兩組放在完全相同的適宜環(huán)境下培養(yǎng) ，進(jìn)行觀察 。兩組放在相同溫度和濕度環(huán)境下培養(yǎng) 。 本題主要涉及實驗的對照性原則 ， 針對實驗方案作出恰當(dāng)?shù)脑u價和修改 。 ④ 題干的敘述 小腸黏膜中存在促進(jìn)胰液分泌的某種物質(zhì) (否則結(jié)論會相反 ） 解析：本題是由 2020年春季高考的第 28題衍生出來的一道練習(xí)題 。 ① 大小 、 體重 、 年齡 、 健康狀況等 （ 其他正確答案也得分 ） ② 把稀鹽酸分成兩份 ， 1份放入從 1只實驗兔的一段小腸 （ 小腸內(nèi)為堿性環(huán)境 ） 上刮下的黏膜進(jìn)行浸泡 ，保留過濾后的提取液待用；另 1份稀鹽酸應(yīng)做的處理是 ____________， 排除因 ______不同 ， 干擾了_________作用 。 并由此得出“ 小腸黏膜中存在促進(jìn)胰液分泌的某種物質(zhì) ”的結(jié)論 。 答案： 考生應(yīng)在總結(jié)前三者失敗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上 ，歸納出自己的設(shè)計方案： 取生長狀況一致的大豆幼苗 ， 用符合實驗要求的容器進(jìn)行液體條件下的培養(yǎng) 。 解析：本題考查了設(shè)計和完成實驗?zāi)芰?，以及對實驗方案的評價與修改等內(nèi)容 ， 屬于中等難度 。 兩組置于相同的適宜條件下培養(yǎng) ，并對溶液通氣 ， 觀察比較兩組植物的生長發(fā)育情況 。 例 （ 02年全國理綜卷 ） 為驗證 “ 鎂是植物生活的必需元素 ” ， 三位同學(xué)進(jìn)行了實驗設(shè)計 ，下列是實驗的基本思路 。 （ 2）插條蒸騰失水 濕度 本題又是對原設(shè)計方案進(jìn)行修改的試題 ?；卮鹣铝袉栴}： （ 1）參考該同學(xué)的實驗，在下一步實驗中你應(yīng)該如何改進(jìn)，才能達(dá)到實驗的目的？請說明理論依據(jù)。 實驗結(jié)果預(yù)測和結(jié)論：若在 30℃ 培養(yǎng)條件下谷氨酸合成量最大 ， 則認(rèn)為 ， 30℃ 為該細(xì)菌合成谷氨酸的最適培養(yǎng)溫度 。 ① 答案： （ 2） ① 溫度設(shè)定范圍過窄 第二步：將菌種接種到滅菌后的液體培養(yǎng)基中 ， 分別在設(shè)定的溫度條件下 密閉培養(yǎng) 。 ② 穩(wěn)定 （ 2） 絕大多數(shù)微生物的最適生長溫度為 25～ 37℃ 。如果考生沒有做過相關(guān)實驗 ， 或者是對設(shè)計實驗的基本原則不熟悉 ， 此題也是很容易丟分的 。 設(shè)計實驗試題主要考查學(xué)生是否理解教材中學(xué)習(xí)過的實驗原理，是否具有靈活運(yùn)用實驗原理的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力和創(chuàng)新能力。 ②接種病毒 疫苗（含疫苗的接種物） 不同濃度 ③分析結(jié)果：統(tǒng)計實驗組和對照組動物的發(fā)病率、存活率。 ② 實驗過程：將健康的實驗動物分成對照組和多個實驗組，每組若干只動物。） 抗原決定簇 （此處不能答核酸，因為中學(xué)教材還沒有涉及 DNA免疫。為研制抗某種病毒的滅活病毒疫苗，研究人員設(shè)計實驗方案如下： （ 1）制備疫苗 將純化的某種病毒在特定的 _________中培養(yǎng)、增殖。 此后 ， 年年都有不同形式的考查實驗設(shè)計和分析的試題 。） 三 ． 考查設(shè)計實驗和探究性課題方面的試題 大綱要求考生 “ 具有對一些生物學(xué)問題進(jìn)行初步探究的能力 。 第四步：沸水浴加熱煮沸 12min 實驗結(jié)果：________________________________。 實驗步驟： 第一步：取 A、 B兩支試管，在 A管中加入甘薯提取液， B管中加入等量的馬鈴薯提取液。 （ 1）還原糖的產(chǎn)生是酶作用的結(jié)果，酶具有最適溫度 （ 2）馬鈴薯不含還原糖的原因是___________________。 ② 為了證明發(fā)生此現(xiàn)象的原因 ， 分別取兩組不同顏色的等量葉片提取 、 分離葉綠體色素 。 ② 為了證明發(fā)生此現(xiàn)象的原因 ， 分別取兩組不同顏色的等量葉片提取 、 分離葉綠體色素 。 Mg是葉綠素的重要組成成分 ， 培養(yǎng)液缺少 Mg植物的葉綠素不能合成 ， 所以甲組呈綠色 ， 乙組呈黃色； 分離葉綠體色素 ， 通過層析結(jié)果表明 ， 兩組葉片的胡蘿卜素顏色相同 ， 但是乙組葉綠素的含量少所以總的來看顏色淺 ， 但乙組的尖