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1、生物高考的实验设计专题,变量确定与分析,2（12年广州一模）低温迫使植物细胞产生大量对细胞有害的过氧化产物，如脂质过氧化产物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能够清除过氧化产物，从而增强植物的抗冷性。研究人员进行了“水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响”实验，结果如下表。,请回答：（2）表中是，是。（4）本实验需要控制的无关变量有 _。（至少写2点）。,5的2.5mmol/L,5的蒸馏水浇灌+5,幼苗的发育情况,光照强度、培养时间,蒸馏水和水杨酸的浇灌量,2（12年广州一模）低温迫使植物细胞产生大量对细胞有害的过氧化产物，如脂质过氧化产物(MDA)。超氧化物歧化酶(SOD)能够清除过氧化产物，从而增
2、强植物的抗冷性。研究人员进行了“水杨酸对水稻幼苗抗冷性的影响”实验，结果如下表。,请回答：,5的2.5mmol/L,5的蒸馏水浇灌+5,预测结果、得出结论,(5)请根据5条件下实验结果在上图方框中画出SOD活性与水杨酸浓度关系的坐标曲线图。(6)本实验可以得出的结论是_；水杨酸处理对冷胁迫下水稻幼苗抗冷性存在“两重性”的效应。,浓度为1.5 mmol/L左右的水杨酸溶液增强水稻幼苗抗冷性的效果最好,一定浓度的水杨酸溶液可增强水稻幼苗的抗冷性,例题、（11年广州一模）科学施肥可使作物接近最高产量而又不会造成肥料浪费。实验表明锌肥的施用量与番茄的果实产量密切相关，下图为实验结果曲线图，请完善探究实
3、验的相关问题：,实验分析与讨论：结果表明，施用锌肥的最佳浓度范围是。根据该实验的结果分析科学施肥的理由：。,实验目的：。,材料用具：不同浓度的硫酸锌溶液（本实验SO42-对实验结果的影响可忽略），用相同的杉木糠和土壤浸出液栽培的240株长势相同的番茄幼苗。,实验步骤：第一步：将240株番茄幼苗分成 组并编号；第二步：在相同且适宜条件下将幼苗培养至花蕾期，；第三步：继续培养至果实成熟，。第四步：绘制实验结果曲线图。,探究锌肥施用量对番茄产量的影响,8,实验组喷施适量且等体积的不同浓度的硫酸锌溶液，,对照组喷施等量的蒸馏水,称出每组番茄所结果实的重量,12mg/L至16mg/L,锌肥施用量超过最佳
4、范围（16mg/L）时会使果实产量下降，并造成浪费,考纲要求,能独立完成考纲所列实验、实习，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关操作技能，并能将这些实验、实习涉及的方法和技能进行综合的应用。,能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。,考纲要求,具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。这实际上是设计实验解决解释一些生物学问题的能力要求。,具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括运用观察、实验与调查，假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。这主要涉及到研究性学习活动(包括实验设计)的开展及基本科学方法的掌握的能力要求。,在高考中，有关实验设计
5、或问题探究的考测的主要内容有：研究 的确定、用具的选取、实验过程中 的选择和控制(含分组处理)、实验结果的 和呈现、实验的基本 等（主要涉及基本步骤和原则方法等内容）。,课题,材料,变量,记录统计,方法原则,一、生物实验（设计）基本内容：,科学性原则；可行性原则；简便性原则；平行重复性原则；随机性原则；单一变量对照性原则；等。其中对实验结果的正确性影响最大的是？,实验设计的原则,单一变量对照、随机和平行重复等原则是保证实验结果正确性的三大原则。分别有什么作用？,实验设计的内容,实验方案：包括实验原理、材料用具、实验预处理、变量对照实验、变量的控制、观察 和 等内容。,实验课题的确定。,提出实验
6、的预期结果。,提出假说。,实验结果的呈现（提倡以 等直观形式）。,实验结果分析及结论。,单因子,无关,测量,记录,图表,实验设计的关键环节,确定实验的观察内容（即确定 变量）。,要关注实验的预处理（包括正式实验前的准备工作及前测）。,实验的预测要。,设计单因子变量对照实验。仅允许一个变量，即自变量可以有不同的处理；而无关变量一律要处在适宜而相同的状态。,实验要采取 方法选取样本，并具有可 性。,实验数据要经科学处理（如求 值、差值、比值等）。,因,全面,随机,重复,平均,变量的确定和控制,实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。,变量的确定。,无关变量与额外变量 无关变量，也称控制变
7、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。,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。,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。,变量的控制,检测因变量：根据实验原理和条件确定 的指标和方法。具体：观察特异性颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度。,控制无关变量：抵消或排除实验过程 对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除 条件对实验对象的影响；实验中的随机
8、取样，可以排除因实验对象 差异和 因素对实验带来的影响；重复实验，排除 因素的干扰，减少实验误差。,操纵自变量：设法给研究对象施加干扰，造成实验对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。方法：。,施加、改变、去除,观察和测量,非自变量因素,不利环境,个体,主观,偶然,对照的方法,相互对照。,通常，一个实验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，是常规处理或不接受实验变量处理的对象组。通常有以下对照类型：,条件对照。,空白对照。,自身对照。,例1.下图的甲是在有光条件下绿色植物进行光合作用释放氧气的装置；若要证明植物放氧必须在有光的条件下进
9、行和有光条件下放氧必须有植物参与，则作为甲的对照实验装置分别是：,参考答案：乙和丙,例2（10分）绿豆种子萌发初期的生长主要是胚轴的伸长。某研究性学习小组从一个农科所获得了一种复合肥料，他们想探究这种复合肥料溶液在什么浓度范围对绿豆萌发初期的生长促进作用最大。请你利用下列材料，参与他们的实验设计。材料：做好标记的大号培养皿若干个、刚萌发出一小段胚轴的绿豆种子若干组（10粒/组）、复合肥料颗粒、蒸馏水、脱脂棉、直尺等。请写出实验步骤。,配制一系列不同浓度的复合肥料溶液。分别测量已萌发绿豆胚轴的长度，计算各组平均值，并作记录。,（实验预处理，前测，或确定自变量和因变量）,将分别用不同浓度复合肥料溶
10、液浸润过的脱脂棉，铺在不同的培养皿中，再将几组已萌发的绿豆分别放入其中。另外设置一个用蒸馏水代替复合肥料溶液处理的对照组。,将上述装置放在温度等外界环境条件适宜且相同的地方培养。,几天后，再次测量绿豆胚轴长度，计算各组平均值，并作记录。,（分组处理，设置实验组和对照组）,（控制无关变量）,将实验前后的数据作比较分析，得出结果和结论。,（数据处理，分析结果，得出结论）,（观察记录，后测，数据处理）,例3为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶
11、液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。(提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定)(2)方法与步骤：(3)结果预测与分析：,方法与步骤：将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组，并分别用给出的仪器，测定与记录耗氧量和活动量。,结果预测与分析：未给甲状腺激素时，甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量相近。,每日用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水，饲养一定时间。,给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果表明甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。,测定与记录甲、乙
12、组鼠的耗氧量和活动量。,例4某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响，在两个花盆里种了大豆，并设计了如下实验（如下表）。在这一实验设计中，应该改正的错误是：A、两个花盆都应该放在向阳的地方 B、两个花盆都应该放在黑暗的地方 C、两个花盆的温度不应该一样高 D、两个花瓶都应该浇给充足的水,D,例5在验证酶的专一性的实验方法中正确分析实验结果最关键的措施是：A取新鲜唾液并加以稀释 B用斐林试剂验证淀粉被分解成麦芽糖 C用碘液检验淀粉是否分解彻底 D必须要有对照实验,D,例6为验证光是植物生长发育的必要条件，设计如下实验：选择生长状况一致的小麦幼苗200株，随机均分为实验组和对照组，分别处理并预期结
13、果。下面是关于实验组或对照组的处理方法和预期结果的几种组合，其中正确的是：实验组 对照组 黑暗中培养 在光下培养 生长良好 生长不良 A B C D,B,例7（2004年广州市模，8分）下列是“了解温度对酵母菌无氧呼吸的影响”的实验设计。提供的材料用品是：干酵母；10mL玻璃注射器、胶塞、温度计、酒精灯、量筒、大烧杯、10%葡萄糖溶液、蒸馏水、清水、冰块等必需材料用品。写出实验原理和完成实验步骤。实验原理：_。实验步骤：第一步：用量筒量取10mL10%葡萄糖溶液，煮沸冷却后加入2克干酵母。第二步：用3个10mL注射器各吸取配制好的葡萄糖酵母液适量(约5ml)，排除注射器内的空气，。第三步：第四
14、步：,温度可以影响酶的活性从而影响酵母菌新陈代谢的速度,酵母菌在无氧条件下通过无氧呼吸生成二氧化碳和酒精，通过测定二氧化碳的释放量就可以测定无氧呼吸的强度。,用胶塞封住注射器的开口,在3个大烧杯分别装入清水，用酒精灯、冰块、温度计调节3个温度，分别为100、40、0（所设的3种温度条件必须有一种是40左右，其他两种为两个极端温度）。把3个注射器分别放入3个大烧杯。,观察相同时间内3个注射器刻度的变化，记录不同温度（100、40、0）下二氧化碳的生成量。,例8(2006年广东生物高考题，9分)科学研究已证实某类有机污染物对水生软体动物雌性个体有致畸作用，畸变雌性体内出现雄性生殖器官。近期某水域被
15、该类有机物X污染，为了解此有机物对水生软体动物是否有致畸作用，生物兴趣小组同学提出开展探究活动。请利用中学生物实验室常用器材以及下列实验材料和用具，设计实验并预测实验结果。实验材料和用具：采自未受污染水域、体重相近、性成熟的水生螺(A螺)(300只)，解剖镜，有机污染物X溶液，养殖池，正常A螺雌、雄性器官解剖图谱等。（提示：给药剂量、具体仪器操作不作要求，室温恒定，养殖时间30天：A螺为雌雄异体，性别特征可在解剖镜下鉴定。）(1)拟定课题名称：。(2)设计实验步骤：。(3)预测实验结论：。,例5参考答案：（9分）探究有机污染物X对A螺雌性器官畸变的作用（2分）。随机取A螺数只解剖，对照解剖图谱
16、，识别雌、雄生殖器官特征（l分）；将A螺随机分为对照组和实验组，每组100只（至少30只）；向实验组养殖池中加人一定体积的有机污染物X溶液，对照组加入等体积的蒸馏水（1分）。饲养和其他条件均相同。养殖30天后，将各养殖池中A螺在解剖镜下解剖观察并与标准图谱对照，记录性畸变雌螺数量（l分）；计算雌、雄个体性畸变百分率（l分）。对照组雌性和雄性螺类生殖器官正常（l分）；实验组雌性个体出现性畸变（1分）。,设计实验步骤的基本程序应该包括：关注实验的预处理（包括前测）。设计单因子变量对照实验：仅一个变量（实验变量或自变量）。其余无关变量一律相同，且应处于最佳状态。具体实验的观察和记录（包括后测）。实验
17、数据的统计处理。但考生普遍漏写了第步相当于前测的操作；漏写了第步有关实验的观察和记录（包括后测）；漏写了第步有关实验数据的统计处理的内容，即计算雌、雄个体性畸变的百分率。反映出学生对研究性课题活动的开展中涉及到的课题选择和方法步骤的确定等基本问题的掌握还存在较多的缺陷。,关于13年高考对考生实验与探究能力的要求可以进行如下解读：1能够正确使用一般的实验器具，掌握采集和处理实验材料、进行生物学实验的操作、生物绘图等技能。2客观地观察和描述生物现象。3通过观察或从现实生活中提出与生物学相关可探究的问题。4分析问题，阐明与研究该问题相关的知识。5确认变量（自变量、因变量、无关变量）。6作出假设和预期
18、（有关/无关）（促进或抑制）。7设计可行的实验方案(包括分组与标记、设置对照、排除无关变量、前测和后测等)。8实施实验方案，收集证据（设计实验数据记录表等）。9利用数学方法处理、解释数据（求均值、差值、比值，作曲线图、柱型图等）。10根据数据作出合理判断。11用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点。12听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护及作必要的反思和修改。,我们可以从四个方面16个角度展开对考生的实验与探究能力的考查与评价：(1)提出问题和作出假设：1）确定一个可以通过探究活动回答的问题；2）说出与问题有关的背景知识；3）作出一种可检验的假设。(2)制定实验计划：1）明确实验目的；2）陈述自变量和因变量的关系；3）描述观察或测量变量的方法；4）列出重要的步骤和材料器具。(3)实施实验计划：1）执行实验计划中规定的步骤；2）记录实验现象和数据；3）重复收集实验数据；4）处理实验数据。(4)阐述和交流实验结果与结论：1）根据实验现象和数据得出结论；2）应用有关的科学知识解释结论；3）说出假设是否得到支持；4）完成实验报告；5）对探究过程进行反思和评价。,
