資源簡介

高考生物科學探究系列
3　實驗設計的一般程序
實驗設計是高中生物學的一個重要內容，既能考查運用所學生物學知識解決實際問題的能力，又能考查創新思維能力。實驗設計的一般程序為明確實驗目的→分析實驗原理→選擇材料用具→設計實驗步驟→預測實驗結果→觀察收集數據→分析推理得出結論。針對不同的實驗題型，應從以下幾個方面進行分析和把握。
1．面對實驗設計題，首先要找到實驗目的，實驗目的在題干信息中有明顯的關鍵詞，比如，“驗證……”“探究……”“假設……”“……是否……”“判斷……”“如何……”等。一般根據實驗目的可直接判斷出是驗證性實驗還是探究性實驗，這是做實驗設計題的第一步。
2．如何科學設計實驗組和對照組，這是解實驗設計題的關鍵。絕大多數實驗題中都給出了材料、用具、試劑等信息，這是很好的提示。比如，在探究pH對酶活性影響的實驗中，會給出“HCl溶液、NaOH溶液、蒸餾水”等信息，這就提示設計三組，酸性、堿性、中性三組對照。
3．實驗步驟的劃分是最易考查的環節，常見步驟為三步，第一步分組編號、第二步施加變量、第三步培養觀察。遺傳實驗中，常見步驟：第一步親本雜交，第二步F1自交(或測交)，第三步對F2的觀察統計。步驟劃分的技巧是裝置構建的過程或雜交實驗的流程。比如，在驗證甲狀腺激素促進幼小動物發育的實驗中，第一步應該對三個水槽進行處理，分組、編號、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪；第二步是施加變量影響，第一組飼喂含有甲狀腺激素的飼料、第二組飼喂含有甲狀腺激素抑制劑的等量飼料、第三組飼喂等量的普通飼料；第三步是在相同且適宜的環境條件下培養觀察。從裝置的構建到實驗結果不同的得出過程或從親本雜交開始到最終預期個體的出現過程，其實就是實驗思路，該思路如果清晰地構建出來，則步驟劃分為三步或四步是一目了然的。
4．在分組時一定不要忘記對各組進行編號，如1、2、3或A、B、C等，編號的目的是使思路清晰，后續的步驟便于指代描述。在敘述實驗步驟時，特別是施加變量的步驟，一定要對添加物的用量加以限定，第一組指明用量，后續組用“等量”一詞。
5．實驗結果就是實驗現象，在敘述時一定要寫具體，不能籠統地綜合描述。比如，在探究溫度影響淀粉酶活性的實驗中，用碘液檢測淀粉的分解程度，結果應該是“A組(低溫條件)變藍；B組(適溫條件)無藍色出現；C組(高溫條件)變藍”。而不能綜合敘述為“只有B組(適溫條件)無藍色出現”。
6．結論的敘述是有規律的，即都是實驗目的或實驗課題或實驗假設語句的變形，將疑問句改為肯定句即可。比如，在驗證性實驗中，目的是“驗證胰島素有降低血糖的功能”，則結論就對應為“胰島素有降低血糖的功能”；在探究性實驗中，目的是“假設青霉素有抑制細菌繁殖的功能，……驗證假說是否正確”，則結論就對應為“若……，則說明青霉素有抑制細菌繁殖的功能；若……，則說明青霉素沒有抑制細菌繁殖的功能”。
7．最后還要注意驗證性實驗的結果和結論是唯一的，不需要討論。探究性實驗需要討論，一個結果對應一個結論，答題模型為“若……則……”。
1．(2022·江蘇南通專題練習)胰腺分為外分泌腺和內分泌腺兩部分。外分泌腺可分泌胰液，胰液中含有淀粉酶、脂肪酶、胰蛋白酶等，胰液可通過胰總管排入小腸腸腔發揮對脂肪和糖類以及蛋白質等的消化作用。胰腺的內分泌腺由胰島組成，胰島又由A細胞、B細胞等4種細胞組成，胰島分泌的激素包括胰高血糖素和胰島素。下列相關敘述正確的是(　　)
A．胰液通過胞吐方式分泌后進入內環境中發揮消化作用
B．稀鹽酸能夠直接刺激胰腺分泌胰液進而促進消化作用
C．將正常狗的胰腺通向小腸的胰總管結扎，狗不會患糖尿病
D．胰島細胞作為內分泌細胞，僅接受來自信息分子激素的調節
C　[胰液是消化道中的液體，不屬于內環境的組成，A錯誤；稀鹽酸刺激小腸黏膜分泌促胰液素，作用于胰腺來促進其分泌胰液，B錯誤；將正常狗的胰腺通向小腸的胰總管結扎，由于分泌胰島素的胰島仍能保持正常的結構和功能，狗不患糖尿病，C正確；胰島細胞作為內分泌細胞，既接受來自信息分子激素的調節，也接受來自下丘腦的神經遞質的調節，D錯誤。故選C。]
2．(2021·浙江7月選考)為探究酒精對動物行為的影響，某中學生物興趣小組進行了以下系列實驗。
實驗材料：蟾蜍坐骨神經—腓腸肌標本，間腦蟾蜍，小濾紙片，任氏液，0.1% 、0.2%和 1% 酒精，去甲腎上腺素(noradrenaline，NA)，酚妥拉明(phentolamine，PT)，1% 硫酸溶液等。
(要求與說明：間腦蟾蜍是指切除了大腦和部分間腦、相關機能正常的蟾蜍；任氏液為兩棲類的生理鹽水；3 種酒精濃度分別對應人血液中輕度、中度和重度酒精中毒的濃度；酒精、NA和 PT均用任氏液配制；NA是一種神經遞質；PT是NA受體的抑制劑。實驗條件適宜)
實驗過程與結果或結論：
過程 結果或結論
實 驗 1 ①取蟾蜍坐骨神經—腓腸肌標本，分別檢測動作電位大小、動作電位傳導速率和肌肉收縮張力；②以1%酒精連續滴加標本5 min 后，再分別檢測上述指標。 結果： 結論： 。
實 驗 2 ①用1%硫酸刺激間腦蟾蜍一側后肢的中趾趾端，測定屈反射時長，然后用任氏液清洗后肢和間腦斷面；②分別用含有50 μL的任氏液、不同濃度酒精的小濾紙片處理間腦斷面，每次處理后重復①。 結果的記錄表格： 結論：酒精會顯著延長屈反射時長，其數值隨酒精濃度升高而變大。
為了進一步研究酒精延長屈反射時長的機理，選取實驗2中某一濃度的酒精用于實驗3。
實 驗 3 ①取5組間腦蟾蜍，用任氏液、NA、PT 和酒精等處理；②用1%硫酸刺激間腦蟾蜍一側后肢的中趾趾端，測定屈反射時長。 結論：NA 與其受體結合，顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長；酒精通過NA受體參與的途徑，顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長。
回答下列問題：
(1)實驗1結果可得出的結論是
____________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(2)設計用于記錄實驗2 結果的表格。
(3)依據實驗2、3 的結論，實驗3 的分組應為：
A組：任氏液；
B組： ；
C組： ；
D組： ；
E組： 。
(4)酒后駕車屬于危險的駕駛行為，由本實驗結果推測其可能的生物學機理是
__________________________________________________________________。
[解析]　(1)從實驗1的結果可以看出，對蟾蜍坐骨神經—腓腸肌標本使用1%酒精連續滴加5 min后，動作電位大小、動作電位傳導速率、肌肉收縮張力的相對值與處理前的相對值基本相同。說明在離體條件下，施加1%酒精，對神經肌肉接點、肌肉收縮功能沒有顯著影響。
(2)根據實驗2的結論“酒精會顯著延長屈反射時長，其數值隨酒精濃度升高而變大”，可以推導出實驗2的自變量是不同濃度酒精，因變量是間腦蟾蜍屈反射的時長。由于題干明確3種濃度的酒精均用任氏液配置，所以除空白對照外，還應增加一組使用任氏液的實驗，以排除任氏液的影響。表格設計如下：
不同濃度酒精對間腦蟾蜍屈反射時長的影響
空白對照 任氏液 處理因素
0.1%酒精 0.2%酒精 1%酒精
屈反射時長
(3)因為酒精、NA和PT均用任氏液配制，所以實驗應設置只使用任氏液作為對照組，屈反射時間短；同時還要設置使用NA(神經遞質)、PT(NA受體抑制劑)和NA＋PT的三個實驗組，實驗結果為NA組屈反射時間長，PT組屈反射時間短。而NA、PT同時使用，屈反射時間也較短，可能是由于PT是NA受體的抑制劑，會導致PT與NA受體結合，使NA無法起到作用。這樣才能得出“NA與其受體結合，顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長”的結論。還要再設置酒精＋PT的實驗組，若實驗結果與NA＋PT組相同，這才能說明酒精具有類似NA的作用，進而才能得出“酒精通過NA受體參與的途徑，顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長”的結論。
(4)根據實驗3的結論“酒精通過NA受體參與的途徑，顯著延長間腦蟾蜍的屈反射時長”，所以酒后駕車會導致司機反應遲鈍，屬于危險的駕駛行為。
[答案]　(1)離體條件下，施加1%酒精，對神經肌肉接點、肌肉收縮功能沒有顯著影響
(2)表：不同濃度酒精對間腦蟾蜍屈反射時長的影響
空白對照 任氏液 處理因素
0.1%酒精 0.2%酒精 1%酒精
屈反射時長
(3)NA　PT　NA＋PT　酒精＋PT　(4)酒精顯著延長屈反射時長，酒后駕車導致司機反應遲鈍
5 / 5

展開更多......

收起↑