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1、高中生物试验设计专题一、2018年高考生物试验考试大纲（1）能独立完成所列生物试验，包括理解试验目的、原理、方法和操作步骤，驾驭相关的操作技能，并能将这些试验涉及的方法和技能进展综合运用。（2）具备验证简洁生物学事实的实力，并对试验现象和结果进展说明、分析和处理。（3）具备对一些生物学问题进展初步探究的实力，包括运用视察、试验及调查、假说演绎、建立模型及系统分析等科学探讨方法。（4）能对一些简洁的试验方案做出恰当的评价和修订。二、生物试验设计的科学性分析试验实力是“教学大纲”要求学生驾驭的一项根本实力。就是能运用恰当的方法验证简洁的生物学事实，并对结果进展说明和分析。此实力要求包括两方面的内容
2、：一是可以设计简洁的试验，验证简洁的生物学事实；二是能对试验现象、试验结果作出正确的说明和分析。试验实力也是高考“考试说明”要求学生驾驭的一项根本实力（设计和完成试验的实力）。此实力要求也包括两方面的内容：一是独立试验的实力（大纲规定学生试验和老师演示试验），即理解试验原理、目的、要求、材料、用具；驾驭试验的步骤、限制试验条件、运用有关仪器、平安问题处理；视察现象、分析数据、得出结论；常规试验特别规做法。二是能根据要求敏捷运用已学过的自然科学理论、试验方法和仪器，设计简洁的试验方案并处理相关的试验问题。用理、化、生三科试验中所学的学问去解决实际问题。试验所占比分为30%（根本不变，也可能在25
3、%左右）。试验设计是较高的实力要求，除要具备肯定的学问根底外，还须要具有肯定的创建实力。所设计的试验是建立在科学的根底上的，还应具有肯定的视察和发觉问题的实力。要进步这方面的实力，必需变更过去“背试验”的方法，亲自动手做试验，熟识试验的操作步骤，弄清试验的原理，能运用所学学问对试验现象进展分析，以此来验证或探究某一结论。只有这样，才能促进试验实力的进步，促进科学思维的形成和开展，才能真正对试验的学问、内容进展举一反三。1试验设计的根本内容1.1 试验名称是关于一个什么内容的试验。1.2 试验目的要探究或者验证的某一事实。1.3 试验原理进展试验根据的科学道理。1.4 试验对象进展试验的主要对象
4、。1.5 试验条件根据试验原理确定仪器和设备；要细心思索试验的全过程。1.6试验方法及步骤试验采纳的方法及必需（最佳）操作程序。每一步骤都必需是科学的；能急时对仪器、步骤进展有效矫正。1.7 试验测量及记录对试验过程及结果应有科学的测量手段及精确客观的记录。1.8 试验结果预料及分析可以预料可能出现的试验结果并分析导致的缘由。1.9 试验结论对试验结果进展精确的描绘并给出一个科学的结论。2试验设计的根本原则2.1科学性原则所谓科学性，是指试验目的要明确，试验原理要正确，试验材料和试验手段的选择要恰当，整个设计思路和试验方法确实定都不能偏离生物学根本学问和根本原理以及其他学科领域的根本原则。如：
5、淀粉酶水解淀粉的依次问题。2.2单一变量原则（1）变量：或称因子，是指试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：试验变量及反响变量试验变量，也称为自变量，指试验中由试验者所操纵的因素或条件。反响变量，亦称因变量，指试验中由于试验变量而引起的变更和结果。通常，试验变量是缘由，反响变量是结果，二者具有因果关系。试验的目的在于获得和说明这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的试验中，所给定的低温（冰块）、适温（37）、高温（沸水浴）就是试验变量。而由于低温、适温、高温条件变更，唾液淀粉酶水解淀粉的反响结果也随之变更，这就是反响变量，该试验即在于获得和说明温度变更（试验变量
6、）及酶的活性（反响变量）的因果关系。无关变量及额外变量无关变量，也称限制变量，指试验中除试验变量以外的影响试验现象或结果的因素或条件。额外变量，也称干扰变量，指试验中由于无关变量所引起的变更和结果。明显，额外变量会对反响变量有干扰作用，例如，上述试验中除试验变量（低温、适温、高温）以外，试管干净程度、唾液簇新程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，试验操作程度，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组试验是等同、平衡、稳定的；假如无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个试验组的给定不等同、不平衡、不稳定，则会在试验结果中产生额外变量，出现干扰，造成
7、误差。试验的关键之一在于限制无关变量或削减额外变量，以削减误差。（2）单一变量原则在试验设计中仅仅变更试验中的某一项变量，其它因子不变，在此条件下，视察、探讨该变量对试验材料和试验结果的影响。除了整个试验过程中欲处理的试验因素外，其他试验条件要做到前后一样。当然还有多变量综合探讨的原则，这在高中生物试验设计中涉及的较少。2.3比照性原则比照是试验限制的手段之一，目的还是在于消退无关变量对试验结果的影响。试验比照原则是设计和施行试验的准则之一。通过设置试验比照比照，即可解除无关变量的影响，又可增加试验结果的可信度和劝服力。通常，一个试验总分为试验组和比照组。试验组，是承受试验变量处理的对象组：比
8、照组，也称限制组，对试验假设而言，是不承受试验变量处理的对象组，至于哪个作为试验组，哪个作为比照组，一般是随机确定的，这样，从理论上说，由于试验组及比照组的无关变量的影响是相等的，被平衡了的，故试验组及比照组两者之差异，则可认定为是来自试验变量的效果，这样的试验结果是可信的。设置比照组常有4种方法：(1)空白比照，即不给比照组做任何处理；例如，在“唾液淀粉酶催化淀粉”的试验中，试验组滴加了唾液淀粉酶液，而比照组只加了等量的蒸馏水，起空白比照；在复原糖鉴定试验中留一局部样液不参加斐林试剂，以作比照。(2)条件比照，即虽给比照组施以局部试验因素，但不是所探讨的试验处理因素；这种比照方法是指不管试验
9、组还是比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，以验证明验结论的正确性。例如，在“动物激素饲喂小动物”的试验中，采纳等组试验法，甲组为试验组(饲喂甲状激素)，乙组为条件比照(饲喂甲状抑制剂)；不饲喂药剂的是空白比照组。明显，通过条件比照试验劝服力大大进步。(3)自身比照，指比照组和试验组都在同一探讨对象上进展，不再另外设置比照组；例如，“质壁分别及复原”试验，自身比照简便，但关键要看清晰试验处理前后的现象及变更差异。处理前的对象状况为比照组，处理后的对象变更为试验组。(4)互相比照，不单独设置比照组，而是几个试验互相为比照。即试验及比照在同一对象上进展.这种方法常用于等组
10、试验中。“植物向光性”试验中，利用若干组燕麦胚芽的不同条件处理的试验组之间的比照，说明了生长素及植物生长弯曲的关系。证明玉米根的生长方向及地心引力的关系试验中不同方向放置的玉米种子之间则属于互相比照。再如:在探究温度(或pH)对酶催化活性影响试验中温度(或pH)(0度、50度,100度)为互相比照。在试验中要找出一个最佳效果点，就要实行互相比照进展试验。“试验组”及“比照组”确认:一个试验通常分为试验组和比照组（限制组）。试验组是施加试验变量处理的被试组；比照组是不施加试验变量处理的对象组，两者对无关变量的影响是相等的，两组之间的差异，被认为是来自试验变量的结果，如为探讨光对幼苗生长的影响时试
11、验变量应为撤掉光照，因此暗处生长的小麦幼苗应为试验组，而自然状态（即来承受试验变量处理）的小麦幼苗应为比照组，通过比照组能增加试验的信度。2.4等量原则比照试验设置的正确及否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全相等”。详细来说有如下四个方面：所用生物材料要一样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一样或至少大致一样。所用试验器具要一样即试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小型号要完全一样。所用试验试剂要一样即试剂的成分、浓度、体积要一样。尤其要留意体积上等量的问题。所用途理方法要一样如：保温或冷却：光照或黑暗；搅拌或振荡都要一样。有时尽管某种处理比照照试验来
12、说，看起来好像是毫无意义的，但最好还是要作同样的处理。2.5可重复性原则指的是限制某种因素的变更幅度，在同样条件下重复试验，视察其对试验结果影响的程度。目的在于尽可能消退非处理因素所造成的试验误差，表达试验的科学性。2.6简约性和可行性原则是指试验材料简洁获得，试验装置简化，试验药品廉价，试验操作简便，试验效果明显并能在较短时间内完成（用药少/步骤少/时间短）。从试验目的、试验原理到材料用品的选择、试验操作等，都要符合试验者的一般认知程度，满意现有的条件，具有试验和完成试验的可能性。3.试验设计根本思路试验设计往往是解答试验题的难点，但只要理清思路，找准方法和打破口，也能化难为易。试验的设计可
13、遵循以下思路和方法进展。3.1首先确定试验目的，并对其去粗取精，提炼要点,确定是验证性试验还是探究性试验。3.2运用所学学问，找准试验原理，并要做到对原理理解透彻-是试验设计的根据理解试验原理对试验设计的重要作用，每一个生物试验材料的选择、试验装置确实定、试验步骤和试验方法的支配都不是随意的、盲目的，而是有其试验原理作为根据的。试验现象和试验结果的预期也是根据试验原理而作出的。3.3根据试验原理，比照试验目的，通过初步分析，在头脑中搜寻教材上或曾做过的试验模型，初步形成大致方案，试验设计大多及单因子变量和比照试验有关。3.4结合试验所给的条件，选取适当的方法（简便性原则），开场草拟详细步骤方案
14、，设计详细步骤后，要顺藤摸瓜，通过试验结果（现象）的推断，分析综合得出试验结论。3.5回来检验。看看自己设的试验是否存在科学性原则，紧扣试验原理来进展分析；是否有遗漏的地方；是否还有其它可能性存在，即检验试验的严密性、科学性问题。试验设计的检验过程最终应当比照试验原理，回来试验目的。3.6试验设计中反响变量确实定和限制生物试验设计中，反响变量确实定特别重要，因为任何一个科学试验的结论都是从反响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。生物试验中许多反响变量就是试验条件。设计试验时，应当根据试验目的和试验原理来确定对试验结果有影响的反响变量。同时，对其他无关变量或非探讨变量应进展限
15、制。对变量的限制所要遵循的原则是比照原则，即限制其他因素不变，而只变更其中一个因素（反响变量），视察其对试验结果的影响。通过比照的建立，到达对变量的限制，这是生物试验设计的灵魂。4.试验材料的选择材料选择的根据：4.1科学合理，简便易行，有典型性和代表性。4.2数量足够多（避开量少给试验带来偶尔性误差）4.3试验组和比照组应等量材料等量（种类、数量、生理状况等）处理方法等量（温度、光照、时间等7.试验步骤的书写三步曲(1)材料器具的打算：包括分组、编号、非条件处理等取两套规格一样的器材(或取长势一样的某种生物材料随机平均分成两份)分别标记为A、B，并分别参加等量的本步骤强调分组的等量性原则(器
16、材的规格、生物材料的长势、分组的数量和随机性等)，编号可以针对试验器具，也可以针对试验材料，有的非条件处理需在条件处理之后，则需写在第二步。(2)设置试验组（有单一变量）和比照组（无）在A组中参加适量的在B组中参加等量的本步骤强调比照性原则、各比照组条件处理的等量性原则，通过“适量”和“等量”表达出来。在详细的试验设计中，可用详细的量，如“在A组中参加2ml在B组中参加2ml”。须要留意的是：一组参加试剂时，如另一组不需参加试剂，则必需加等量的蒸馏水或相应不影响试验结果的溶液；假如用试管做试验，试验中参加试管的各溶液的总量一般不超过10mL。另外，要留意单一变量原则，即本步处理的变量只能有一个
17、。(3)放在相宜的一样的条件下培育，一段时间后视察现象和结果将两套装置放在一样且相宜的环境中培育一段时间(或相应方法处理，如振荡、加热等)。本步骤强调各比照组外界处理的等量性原则，两套装置必需放在一样且相宜的环境中，这样的试验结果才有可比性。培育的时间可根据详细的试验确定，也可以用“一段时间”描绘。（留意：a.最佳的书写步骤是；b.标准性语言精确地描绘。）8.试验结果的获得（1）干脆视察法 视察植物细胞质壁分别及复原、视察植物细胞的有丝分裂等（2）化学法、物理法鉴定淀粉的方法：碘液；鉴定可溶性复原糖：斐林试剂或班氏试剂鉴定脂肪：苏丹染液或苏丹染液；鉴定蛋白质：双缩脲试剂鉴定DNA：二苯胺试剂或
18、甲基绿试剂；追踪物质运行和变更过程：同位素标记法（3）生物特性光合速率单位时间氧气的释放量或二氧化碳的汲取量或淀粉生成量呼吸速率单位时间二氧化碳的释放量或氧气的汲取量或淀粉削减量生长速率植物株高、干重或动物身高、体重动物代谢速率A.肯定时间内耗氧量B.消耗肯定氧气所需的时间某物质对生物的毒性种子的发芽率或植株染病状况动物寿命、染病状况三、试验设计的方法体系1、高中生物相关的常用器材和药品的运用方法。NaOH：汲取CO2或变更溶液的pH。Ca（OH）2：鉴定CO2HCl：解离或变更溶液的pH。NaHCO3：供应CO2滤纸：过滤或纸层析。纱布或尼龙布：过滤斐林试剂：可溶性复原性糖的鉴定。碘液：鉴定
19、淀粉。苏丹、：脂肪的鉴定。双缩脲试剂：蛋白质的鉴定二苯胺试剂：鉴定DNA。柠檬酸钠：血液抗凝剂。NaCl：配制生理盐水及其它不同浓度的盐溶液，可用于动物细胞内液或用于提取DNA。琼脂：激素或其它物质的载体，用于激素的转移或培育基。亚甲基蓝：用于活体染色或检测污水中的耗氧性细菌（细菌的氧化可使之褪色）。酒精：用于消毒处理、提纯DNA、叶片脱色及配制解离液。蔗糖：配制蔗糖溶液，用于测定植物细胞液浓度或视察质壁分别和复原。龙胆紫溶液或醋酸洋红：碱性染料，用于染色体染色。甲基绿：对DNA进展染色；吡罗红：对RNA进展染色；健那绿：对线粒体进展染色。2、试验结果的显示方法。如：（1）速度：光合速度-O2
20、释放量或CO2汲取量或淀粉产生量；呼吸速度-O2汲取量或CO2释放量或淀粉削减量；（2）有无O2产生：O2-余烬复燃、无O2-火焰熄灭；（3）细胞液浓度大小-质壁分别；（4）细胞是否死亡-质壁分别；（5）种子发芽率；（6）生长发育：生根数、长度（身长变更）、身高、宽度、体重变更、发育速度（耗氧量）、动物活动状态-生长素、甲状腺激素、生长激素、胰岛素等作用；（7）存活率及死亡率；（8）观色法：如生物组织中可溶性复原糖、脂肪、蛋白质的鉴定的试验，测交结果预料，除了全黑，有白有黑外，还有全白，加碘后，“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变更”；另外“不变”也不能说成“无现象”，不能把“褪色”说成“无
21、色”；（9）计录时间：如保鲜时间长短。3、试验条件的限制方法。（1）增加水中氧气-泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；（2）削减水中氧气-容器密封或油膜覆盖或用凉开水；（3）除去容器中二气化碳-氢氧化钠溶液；（4）除去叶中原有淀粉-置于黑暗环境；（5）除去叶中叶绿素-酒精加热；（6）除去光合作用对呼吸作用干扰-给植株遮光；（7）如何得到单色光-棱镜色散或薄膜滤光；（8）线粒体提取-细胞匀浆离心。4、初测法。如初始长度、初始刻度、初始温度、初始重量等5、重复法。如测量上重复，取其平均值，这在统计学上才是更牢靠的。例如“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题探讨：不同浓度烟草浸出液每分钟心跳次数第一
22、次测量第二次测量第三次测量第四次测量浓度1浓度2浓度3蒸馏水（比照）再如“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的试验，要求设置重复组，即每组不能少于3个枝条。6、预试验法。在科学探讨中，有时须要在正式试验前先做一个预试验。这样可以为进一步的试验探索或创建条件，可以检验和保障试验设计的科学性和可行性。例如“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度”的试验中，确定应设计什么样的浓度梯度？假如对要探讨的植物有关状况所知不多，可以先设计一组梯度比拟大的预试验进展探索，再在预试验的根底上设计细致的试验；再如预热处理，探讨某温度对酶活性影响：将酶溶液和反响物分别放入2个试管，然后在同一水浴环境中持续肯定
23、时间，再将酶溶液和反响物倒入同一试管中混合反响。7、加法创意，如用饲喂法探讨甲状腺激素的试验，用注射法探讨生长激素的试验，用移植法探讨性激素的试验等。8、减法创意，如用阉割法、摘除法探讨性激素、甲状腺激素和生长激素的试验，雌蕊受粉后除去正在发育着的种子的试验、去雄蕊避开植物自交、去顶芽解除顶端优势、胚芽鞘切尖试验等。9、杂交试验法，如孟德尔发觉遗传规律的植物杂交、测交的试验，小麦的杂交试验等。雌雄同花：花蕾期去雄+套袋+开花期人工授粉+套袋雌雄异花：花蕾期雌花套袋+开花期人工授粉+套袋10、确定某一显性个体基因型方法：测交；该显性个体自交；单倍体培育法。11、确定某一个体是否具有抗性基因的方法
24、：确定小麦是否具有抗锈病基因，用锈菌去侵染，一段时间后，视察有无锈斑出现。12、育种的方法：杂交育种；人工诱变育种；多倍体育种；单倍体育种；基因工程育种；细胞工程育种13、测定种群密度的方法：样方法；标记重捕法。14、水培法(完全培育液及缺素完全培育液比照)。确定某种元素为植物必需的元素方法。15、获得无籽果实的方法:用相宜浓度的生长素处理花蕾期已去雄的子房，如无籽蕃茄、诱导染色体变异，如无籽西瓜。16、确定传入、传出神经的功能：刺激+视察效应器的反响或测定神经上的电位变更。17、模拟试验法，如模拟探究细胞外表积及体积的关系、通过模拟试验探究膜的透性、浸透作用的试验装置等。18、合理选用试验材
25、料。19、简明、精确地组织语言文字。（1）步骤设计一般不宜连续描绘，往往须要分段叙说，并加以编号。（2）试管（或烧杯）要加以编号，如A、B或甲、乙等等，这样可使叙说简洁一些。（3）叙说中尽量要用标准的试验术语，不能用模糊的口语，如“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等。四、试验设计的技术手段1、关于光学显微镜的运用：正确运用显微镜，如对光、低倍物镜的运用、高倍物镜的运用、反光镜的运用、镜头的擦拭、显微镜的放大对象、显微镜运用时物象挪动方向、显微镜运用时异物的推断。2、临时装片、切片和涂片的制作：适用于显微镜视察，凡需在显微镜下视察的
26、生物材料，必需先制成临时装片、切片和涂片，如“视察植物细胞的质壁分别和复原”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，在“视察动物如人体血液中的细胞”中要制作血液的涂片等等。3、研磨，过滤：适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等，要求学生娴熟驾驭研磨、过滤的方法，如研磨时要先将生物材料切碎，然后参加摩擦剂（常用二氧化硅）、提取液和其它必要物质，充分研磨之后，往往要进展过滤，以除去渣滓，所用过滤器具则根据须要或根据试题中供应的器材加以选用，如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等。4、解离技术：适用于破坏细胞壁，分散植物细胞，制作临时装片。5、恒温技术：适用于有酶参与的生化反响，一般用水浴或恒温箱，根据题目要求选用。6、纸层析技术：适用于溶液中物质的分别。主要步骤包括制备滤纸条、划滤液细线、层析分别等。7、植物叶片生成淀粉的鉴定：适用于光合作用的有关试验，主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘等。8、同位素示踪技术：如噬菌体浸染细菌的试验，用18O2和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的试验等。另外还有根尖培育、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定等。熟识常用的试验方法和技术，理解每种方法和技术的适用状况并娴熟驾驭其操作技能，以便在设计试验时能进展迁移和利用.