高中生物实验考题设计回顾（附练习）

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1、高中生物实验考题设计回顾（附练习）实验设计的背景资料实验在生物教学中有十分重要的地位。自然科学学科设立目的是帮助学生掌握科学的世界观和方法论，理解和掌握一定的科学知识。但是由于近代的科学教育太注重教材和书本知识，使得科学的本质被淹没在一般的科学知识的细枝末节之中了。生物教学也是如此，使生物实验变成了知识的简单验证和再现。目前，改变这一现状显得尤为迫切。随高考的不断改革，高考对生物学实验有不更高的要求，集中表现在开放性实验设计题的出现上。而这一类题型在高考复习中是令学生非常头痛的问题。要解决这一难题首先要明确实验在科学研究方法中的意义和地位。科学的本质特点是探索真理和发现真理。因此，其最有生命力

2、的价值是“发现” ，是不断指向未来与未知的过程，所以，实验是科学的基础。美国科学家科南曾经将一般科学方法归结为六个步骤：1.根据经验或现象的观察提出或确定问题，树立研究目标。2.观察并记录有关的数据、资料。3.根据观察数据提出解释性假说，以解释观察到的现象。4.根据假说进行推演，构造理论体系，同时提出判决实验方案。5.用实际的实验对假说进行检验。6.根据实验所得结果，接受、修改或放弃假说。夯实基础1.设计制作好的小生态瓶应放在A.水中 B.阳光下 C.室内 D.有较强光的地方解析：任何生态系统要维持存在，必须有稳定的能量来源，所以人工制作的小生态瓶必须放在光下。答案：D2.观察自我制作的小生态

3、瓶不包括 A.观察植物的生存状况 B.观察水质的变化情况C.观察动物的生存状况 D.观察分解者的生存状况解析：制作小生态瓶主要是通过观察其中动植物的生存状况和存活时间的长短，让学生初步学会观察生态系统的稳定性，并且进一步理解影响生态系统稳定性的各种因素，包括光照、水质等。而分解者的生活状况不太容易观察到，所以一般不对分解者进行观察。答案：D这样的一种以归纳为核心内容的方法，作为科学方法的一般程序，是得到公认的。这种方法适用于一切科学研究过程。要进行实验，首先必须对研究对象所表现出来的现象提出某种可能的解释。也就是提出某种设想或假说，然后设计实验来验证这个设想或假说。由此可见，在科学的研究方法中

4、，实验起着重要的作用。它不仅意味着某种精确地操作，而且是一种思考的方式。只有理解了实验的本质以后，才可能将注意力从记忆转移到思考和创造上来。才能理解科学本来是一种探索真理的活动。实验设计的基本理论实验是科学研究过程中的一个重要环节，是在人为控制条件下，研究对象的变化，以其结果论证科学结论的一种科学方法。由于研究问题性质的不同，科学研究的方法也有差异，但通常分为以下几步：一、观察观察是科学研究方法的第一步，这里的观察，是在处于自然常态条件下进行。对事物进行观察时必须周详，并将它记录下来。而尤为重要的是要保持客观的态度。人们常希望看到人想要看或应该看到的现象，因此而影响观察结果，产生偏差。二、提出

5、问题人们对事物作缜密观察以后，常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只有有意义的问题才值得探讨，因此，进行研究时，不仅要提出问题，而且要提出确切的问题。此外，对问题的表述，也要清楚而正确，例如“蚯蚓如何借肌肉的收缩和舒张而移动身体？”三、假说科学方法的第三步是假说。假说，也称假设或猜测，指用来说明某种现象但未经证实的论题，也就是对所提出的问题所作出的参考答案。假说一般分为两个步骤：第一步，提出假说，即依据发现的事实材料或已知的科学原理，通过创造性思维，提出初步假定；第二步，作出预期(推断)，即依据提出的假说，进行推理，得出假定性的结论；例如，新编高中生物的“动物

6、激素饲喂小动物的实验”，其假说是：“甲状腺激素对动物的生长发育有影响”；其预期结果是：“用适量的甲状腺激素饲喂蝌蚪，将促使蚪蝌的生长发育加速”。实验预期是较具体的推断。一个问题常有多个可能的答案，但通常只有一个是正确的。因此，假设是对还是错，还需要加以验证，即依据假设或预期，设计实验方案，进行实验验证。3.假定在一个能维持平衡的密闭生态瓶中，有一条鱼、一株草和一只田螺，如果把鱼去掉，下列情况最先发生的是A.光合作用加快 B.水的酸性增加C.植物会死掉 D.水中的氧气浓度增加解析：密闭且维持平衡的生态瓶，说明其生物类型合理。生态系统中，物质循环和能量流动保持稳定。人为去掉鱼（消费者） ，就会破坏

7、该生态瓶中的食物链，水生植物个体会由于消费者鱼的除去而增多从而产生更多的氧气，所以会使水中氧气浓度增加，但并非会使光合作用强度加快。答案：D4.下面是调查双子叶草本植物种群密度的取样调查，操作正确的是确定调查对象 选取样方 计数 计算种群密度 丈量A. B.C. D.解析：种群密度取样调查法的常用方法与步骤是：确定调查对象；选取样方；计数；计算种群密度。答案：A5.有关样方选取的叙述正确的是A.只要调查双子叶草本植物的种群，样方数目一定为 10 个B.只要调查双子叶植物种群，样方的大小一般为 1 m2C.样方的大小和数目是固定的D.对乔木的调查取样与双子叶植物的调查取样完全一样解析：选取样方的

8、方法是：先选择一个该种群密度分布比较均匀的长方形地块，将该地块按长度划成 10 等份，在每一份的中央划一个样方，样方的长和宽各为 1 米的正方形，而乔木的分布比双子叶稀少，因此样方的选取应区别于双子叶植物。答案：C四、实验实验是验证假说和解决问题的最终途径，指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法。这是科学方法的最大特色，也是科学方法中最困难的一步。如何求证假设可充分展现研究者的才华。在科学实验中，要掌握或贯彻以下几点：(一)变量变量，或称因子，是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同，通常可分为两类：l.实验变量与反应变量实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条

9、件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性”的实验中，所给定的低温(冰块)、适温(37)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于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，也称控制变量，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。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变

10、量会对反应变量有干扰作用，例如，上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温 3 组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对 3 个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。实验的关键之一在于控制无关变量或减少额外变量，以减少误差。(二)单一变量原则单一变量原则是处理实验中的复杂关系的准则之一。它有两层意思：一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量

11、，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；二是确保“单一变量”的操作规范，即实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。例如，上述实验遵循单一变量原则，第一，在观测上要做到：低温处理观测记录低温下的变化和结果，高温处理观测记录高温下的变化和结果，反应变量不能混淆；第二，在操作上要做到；对 3 个实验一要在预先的低温、适温、高温条件下做实验处理，常见的错误是先在常温下做处理再放到低温、适温、高温条件中进行观测；这样就混入了“常温”这个无关变量及额外变量。总之，实验设计、实验的全过程，都应遵循单一变量原则。(三)控制与平衡控制 保证实验不受干扰或将干扰因素降低到最低程度控制，是处理实验中变量

12、关系的又一准则，指实验要严格地操纵实验变量，以获取反应变量。与此同时，还要严格地均衡无关变量，以消除额外变量干扰。一句话，通过实验控制，尽量消除实验误差，以取得较为精确的实验结果。如果说“单一变量”原则，主要是对实验变量与反应变量的控制而言，而这里的平衡控制，则主要是对无关变量与额外变量的控制而说的，意思是说，实验中的无关变量的因素条件，很难避免，只能设法平衡和抵消它们的影响，常用的方法有：l.单组实验法 对一组(或一个)对象，既用 A 法，又用 B 法，顺序随机或轮流循环，这是生物实验常用的实验方法。例如，“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验，通常是将做好的洋葱紫色鳞片叶表皮细胞装片，先用蔗

13、糖溶液做质壁分离观察，接着又用清水做质壁分离复原观察，这就是单组实验法。由于对象同一，无关变量影响也就被平衡和抵消了。2.等组实验法 将状况相等即对象，分成两组或多组，一组用 A 法，另一组用 B 法，这也是生物实验常用的实验方法。例如，“植物激素与向性”实验，设计了 5 组实验，其对象是玉米幼苗，要求品种、萌发期、粗细、大小、长势等状况都是相同的，这就是等组实验法，对无关变量的影响起到了平衡和消除作用。3.轮组实验法 对两组以上的对象，循环进行两个或两个以上的实验处理，如甲组A 法、B 法；乙组B 法、A 法等，这样就有效地平衡和抵消无关变量的影响。自然，操作起来要麻烦一些。例如，植物向光性

14、实验，可随机取 2 株（组）生长状况并不相等的玉米幼苗，作如下实验处理：甲组：玉米幼苗A 先用“不透光”处理 B 后用“单侧光”处理乙组：玉米幼苗C 先用“单侧光”处理 D 后用“不透光”处理实验结果，则是 A+D(不透光)和 B+C(单侧光)的比较，这就是轮组实验法。这种实验处理的匹配，对平衡、消除无关变量和额外变量更有说服力。6.某生物学家在测定 100 平方公里的野兔的种群密度时，第一次捕获 50 只作上标记，然后放回到草原上，一段时间后，又捕获 60 只，其中含标记的 5 只。则该草原内野兔的种群密度为A.500 只 B.600 只 C.6 只 D.6 只/平方公里解析：由标志重捕法公

15、式：N a=bc ，即 N50=605，得 N600，即在 100 平方公里的范围内有野兔 600 只。此方法是通过计算种群的一部分，来估计整个种群的种群密度，因此在该草原上野兔的种群密度为 600/1006（只/ 平方公里） 。答案：D7.如要研究某种鸟的迁徙行为，研究的对象应是一个A.个体 B.种群 C.群落 D.生态系统解析：鸟的迁徙行为是一个群体行为，往往是一个种群进行迁徙活动，所以要研究某种鸟的迁徙行为，就应研究一个种群。答案：B8.苦荬菜种群密度取样调查过程是 选取样方 计数 确定某一地段中的苦荬菜为调查对象 计算种群密度A. B.C. D.解 析 ： 种 群 密 度 的 调 查

16、步 骤 为 ： 确 定 调 查 对 象 ； 选 取 样 方 ； 计 数 ； 计 算 种 群 密度 。答案：C(四)对照对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。通常，一个实验总分为实验组和对照组。实验组，是接受实验变量处理的对象组：对照组，也称控制组，对实验假设而言，是不接受实验变量处理的对象组，至于哪个作为实验组，哪个作为对照组，一般是随机决定的，这样，从理论上说，由于 实验组与对照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故实验组与对照组两者之差异，则可认定为是来自实验变量的效果，这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：l.空白对照 指不做任何实验处理的对象组。例如，在