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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页高中生物实验设计宝典一、专题内容范围3二、考试大纲考查要求和命题角度3（一）考查要求3（二）命题角度3三、生物实验的理论和方法4（一）生物实验程序4（二）生物实验的基本步骤4（三）生物实验的变量、原则5（四）生物实验设计的方案内容9（五）生物实验的方法技术、试剂、器材10四、生物实验的基本题型分析121.基本操作型实验题122.实验材料的选用型实验题123.实验原理的理解和应用型实验题124.实验结果的推断和处理型实验题125.经典实验信息解读型实验题136.探究型实验设计题137.开放型实验设计题138.验证性实
2、验设计题14五、实验题解题的基本思路141.了解题目要求142.明确实验的目的和原理143.确定实验思路144.科学设计实验步骤155.记录分析实验方法和步骤、现象和数据156.分析得出结论157.注意事项及补救措施15六、提高生物实验设计水平的几点见解151.掌握书本知识是提高能力的基础152.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153.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154.模拟教材经典实验进行重复性实验设计16七、生物实验设计题型题例分析161.设计实验步骤的解题策略与评价161.1补充步骤型实验设计161.2开放型实验步骤设计181.3探
3、索型实验步骤设计181.4验证型实验步骤设计192.设计实验方案的解题策略与评价202.1开放型实验方案设计202.2基本操作流程方案设计212.3评价型实验方案设计222.4探索型实验方案设计233.纠错和改进实验设计的解题策略和评价243.1方法的纠错和改进243.2控制条件的纠错和改进253.3实验程序的纠错和改进263.4实验方案的纠错和改进274.开放型实验设计的解题策略与评价284.1方法开放型284.2条件开放型294.3结论开放型294.4综合开放型305.关于实验装置实验题的解题策略与评价315.1实验装置的改进315.2实验装置的连接325.3实验装置的设计325.4设计实
4、验记录表格345.5材料分析型实验设计题355.6设计实验中物质变化的曲线365.7图解表述型实验设计题365.8图文转换型实验设计题37高中生物实验设计宝典一、专题内容范围1.必修及选修教材实验；实习；研究性课题。2.实验设计基本理论及题型题例剖析。二、考试大纲考查要求和命题角度（一）考查要求2006年考试大纲对实验提出了以下要求： 1.独立完成实验的能力：包括理解实验原理、实验目的及要求，了解材料、用具，掌握实验方法步骤，会控制实验条件和使用实验仪器，会处理实验安全问题，会观察、分析和解释实验中产生的现象、数据，并得出合理的实验结论。2.能根据要求灵活运用所学的自然科学理论、实验方法和仪器
5、，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题，对实验能力的考查提出了具体要求。 3.对实验考查要求主要有两方面变化：一是关于能力要求“分析综合能力”中增加了定量描述自然科学的现象和规律，用简单的图表和数据描述生命活动的特征等方面；这一要求体现在生物命题上可能是绘制坐标曲线图、设计图表归纳等方式，不可能是生物形态图，如果是形态图，不可能进行定量描述；二是考试范围与去年不同，去年分五块体现的，今年则是分必修、选修及实验、实习与研究性课题三块体现的，从这一变化我们可以看出，今后高考将特别重视实验、实习与研究性课题的考查。（二）命题角度 综观多年高考实验题目，命题角度主要有如下几个方面的特点： 1.以实验
6、，尤其是经典实验、新技术的各项实验为背景，重点考查学生的基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决有关问题的能力。如2002年全国理综试题中“验证镁是植物生活的必要条件”的错误实验分析和正确的实验设计。 2.以教材所列实验内容为命题材料，考查学生对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序等内容的分析、归纳和总结，重点考查学生的具体实验水平、实验洞察与分析推导能力，运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。 3.以给出材料为基础，根据现有条件，设计实验程序、预测实验结果，并对实验结果进行合理的分析和解释，以考查考生使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并对结果进行解释和分析的能力等。如20
7、01年全国理综合测试中“设计实验证明生长素在植物体只能从形态学上端向下端运输”，再如2003年理科综合能力测试(新课程卷)中“验证脊神经背根、腹根的传导功能”等，该类试题能较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、知识迁移能力与创新能力、实验研究的方法和能力、逻辑思维的条理性与严密性等)，已成为当前命题的热点。4.今后的高考实验命题将有可能在以下两个方面有所突破：一是增加题目的开放性，主要是实验题目、材料、方法和步骤等部分环节的开放，而不是完全开放。二是给出相关的实验数据，让学生对实验结果进行处理，包括分析、描述、表达等，以体现考试大纲中“用简单的图表和数据描述生
8、命活动的特征”能力要求。三、生物实验的理论和方法 生物学作为一门以实验为基础的自然科学，实验是获取生物学知识的重要手段，是科学研究过程的重要环节，从孟德尔对遗传定律的研究中便不难发现实验的重要性，并且可从中了解科学研究的基本过程。（一）生物实验程序生物科学实验的一般程序为： 观察并提出问题提出假说设计并完成实验分析数据，得出结论。1.观察，提出问题在观察基础上提出有意义的值得探讨的问题。2.提出假说 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做出的参考答案。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科学原理，通过创造性的思维，提出初
9、步假定。 第二步，作出预测推断，依据提出的假说，进行推理得出假定性结论。 如：孟德尔“对分离现象解释的验证的测交”实验的假说是：F1(Dd)产生配子时，产生含有基因D和含有基因d的两种配子，并且它们的数量相等。而预期是测交结果的后代中高茎与矮茎之比为1：1。3.设计完成实验 实验是完成假设和解决问题的最终途径，指在人为控制的条件下研究事物变化的一种方法。如孟德尔在验证“对分离现象的解释”这一假设时，便巧妙地设计了“测交”实验。4.分析数据，得出结论 观察、实验的目的在于获取验证性的结果。所以在实验中要记录实验的事实、现象、数据，捕捉、记录由实验变量带来的反应变量。据此论证、说明实验中的自变量与
10、因变量的因果关系，进而得出实验结论。如果所获取的结果与假设相符，则肯定假设；如果结果与假设不相符，则否定假设；如果结果与假设无关，则无从判断，可另做假设。实验过程必须客观、真实。（二）生物实验的基本步骤一个完整的生物学实验包括以下基本步骤：1.确定课题，明确目的原理做什么实验；解决什么问题；依据什么原理。2.提出假设提出初步假定，并对可见现象提出一种可检测的解释，具体为： 例如，孟德尔“对分离现象解释的验证”的测交实验假设是：“F1(Dd)产生配子时，产生含有基因D和基因d的两种配子，并且它们的数目相等”。3.作出实验预期在检测实验假设前，先提出实验预期结果(一个假定的结果)，若预期结果没有实
11、现，说明假设不成立；若预期结果实现，则假设成立。4.设计实验根据实验目的和提出的假设，确定实验基本思路，确定选材、装置及实验对照等，设计实验的具体方法步骤，并按设计的方案进行操作。5.观察、记录实验现象和收集数据客观如实地观察、记录实验现象，得出实验结果，并通过一定方式将实验结果呈现出来。6.分析作结对记录的数据(包括现象和结果)进行整理分析，归纳出一般概括性判断，并用文字、表格、绘图等形式作出简明的总结。7.推论根据实验事实进行推理得出结论。 8.交流写出实验报告。（三）生物实验的变量、原则 生物实验设计应该注意以下几个方面的问题：1.科学实验应先确定实验变量 在实验过程中，变量是指可被操纵
12、的特定因素或条件。据其在实验中的作用，可分为两类：(1)实验变量与反应变量 实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者操纵的因素或条件。反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量引起的变化和结果。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“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中，所给定的低温、适温和高温是实验变量，而由于低温、适温和高温条件变化，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外的影响实验现象
13、和实验结果的因素或条件。额外变量也称干扰变量，指实验中由于无关变量引起的变化和结果。显然额外变量会对反应变量起干扰作用。如：上述实验中除实验变量以外，试管的洁净程度、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、实验操作程序、温度处理的时间长短等，都属于无关变量。如果无关变量的任何一个或几个因素或条件，对三个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会对实验结果造成干扰，产生误差。在实验设计和操作中，要尽量减少无关变量，而且不同的实验组中的无关变量应完全相同，这样就会避免实验结果的差异是由于无关变量引起的可能性，便于清晰地研究实验变量与反应变量的关系。(3)教材中相关实验的变量实
14、验自变量因变量无关变量实验4比较过氧化氢酶和Fe3的催化效率催化剂的种类(过氧化氢酶、Fe3)催化效率的高低(以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度表示或气泡产生速度表示)试管等用具的洁净度、环境温度、相同材料的量、各种试剂的量、反应时间等实验5探索淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用底物的种类(淀粉、蔗糖)淀粉酶将淀粉水解(处理后加斐林试剂，加热出现砖红色沉淀)，但不能水解蔗糖(处理后加斐林试剂并加热，无砖红色沉淀出现)淀粉与蔗糖溶液的量、水浴的温度与处理时间、斐林试剂的使用量与加热时间、操作程序等实验8植物向性运动的实验设计和观察是否黑暗、单侧光照、均匀光照)改变幼苗空间位置以接受重力影响幼苗弯曲状况根的弯曲方向幼苗的种类及生长状况、环境温度、培养条件、处理的部位、装置的合理性等萌发种子的种类及萌发状况、环境温度、培养条件等实验9观察植物细胞的质壁分离和复原外界溶液的浓度即高渗及低渗溶液)质壁分离(液泡失水缩小、颜色变深、原生质层与细胞壁分离)；质壁分离复原(液泡恢复原状、颜色变浅、原生质层恢复原状)溶液的种类及浓度；分离与复原现象的观察；装片的洁净度及临时装片的制作；材料的选择等。实验12观察SO2对植物的影响不同浓度的SO2植物体的生长状态的变化实验装置及器材的一致性、实验植物生长状况、S
