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博士生导师：
中科院南海海洋研究所的鞠建华 张长生老师
上海有机所的唐功利老师
武汉大学的刘天罡老师
上海交通大学的邓子新院士等课题组老师
微生物研究所的陈义华老师
协和药物所的胡友财 戴均贵老师
1. 实验设计题归类
1. 1 课本实验重组改进型
例题1 据药理研究，一种茅草的根内含有降血糖的因子及多种有益于健康的成分，某公司将它开发成一种保健饮料。该产品是否适用于糖尿病患者，生物学兴趣小组的同学以此作为实验研究课题。请你完成下面的实验鉴定报告。
(1)实验目的：鉴定一种茅草的根是否含有还原性糖和淀粉。
(2)实验原理：还原性糖可用________试剂、淀粉可用_________试剂来检测。
(3)实验器材：一种茅草的根、所需试剂、刀片、载玻片、酒精灯、试管夹、火柴、滴管。
(4) 设计实验步骤:
① 鉴定还原性糖：______________________；
② 鉴定淀粉：_____________________________。
(5)实验现象：_________________________________。
(6)结果分析：__________________________________。
(7)在鉴定还原性糖的实验操作中应注意：_________________________________________。
〔解析〕
该题为2001年上海高考题。此实验设计步骤是以高二课本“实验一”为蓝本，源于教材又高于教材，旨在考查学生利用课本实验基础知识对新情境材料的分析和探究能力。师生往往能从中得到启发，老老实实搞好课本实验的复习和形成基本的实验技能，因而在近几年的高考中备受青睐。利用该题可引导学生比较“鉴定还原性糖”与生物课本中的步骤有什么不同、“鉴定淀粉”与化学课本中鉴定淀粉溶液有何不同。
〔答案〕
(2)班氏试剂;革兰氏碘液。
(4)① 将茅草的根切成薄片(或压碎)，放在载玻片上，滴加1---2滴班氏试剂。将载玻片在酒精灯上加热，观察颜色变化。② 将茅草的根切成薄片(或压碎)，放在载玻片上，滴加1-2滴革兰氏碘液。将载玻片在酒精灯上加热，观察颜色变化。
(5)(6)学生可以有几种不同的回答，但一定要求观察到的实验现象与结果分析一致(如：观察到有红**，说明有还原性糖存在，如没有红**，说明没有还原性糖存在。如果有蓝色或蓝紫色出现，说明有淀粉存在，如果没有蓝色或蓝紫色出现，说明没有淀粉存在。)
(7)载玻片在火焰上加热时要来回移动，以免因加热不匀而爆裂。
1.2 实验程序知识完善型
例题2 图1为细菌结构示意图。据图回答：
(1)要观察细菌的子细胞群体的特征，应该用_____________________________培养基，此菌的菌落特征是___________________。
(2)影响细菌生长的环境因素主要为__________。
(3)此菌若为生产疫苗的“工程菌”，则疫苗产量最高的时期为_________________期。
(4)假定在细菌培养过程中，分离获得了不能合成某种维生素的营养缺陷型菌株，请设计一个实验以鉴定这种维生素的类型。
第一步：将变异菌株接种到__________________培养基上扩大培养；
第二步：(简要写出以后的实验步骤)______________________________________
实验结果分析：细菌能________________所添加的维生素，就是_________的培养基中
的维生素。
〔解析〕
该题既考查与实验有关的生物学知识，又能考查学生利用生物学知识来设计实验的能力。这种常用题型将课本知识与实验技能比较好的有机的结合起来，很受师生欢迎。
〔答案〕
(1)固体；大而扁平、边缘呈波状或锯齿状。
(2)温度、pH、氧气。
(3)稳定。
(4)生长；完全。
第二步:配制系列培养基，每种培养基为只添加某一种维生素的“完全培养基”；将扩大培养的变异菌种分别接种到上述培养基中培养；观察细菌生长情况。
实验结果分析:细菌能正常生长的培养基中所添加的维生素，就是该变异菌株不能合成的维生素。
1.3 实验步骤自主设计型
例题3 空气中的含菌量是衡量空气质量的指标之一。为了检测学校生物实验室、教室、校长室、小树林四个地方空气中的含菌情况，请利用所提供条件设计一个简单实验。
(1)请用100 mL量筒、4副培养皿、煮沸过的洗碗水设计取样的实验步骤。
___________________________________________________________________
(2)请用4支试管、滴管、0.01%亚甲基蓝溶液设计检测的实验步骤。
_____________________________________________________________________
(3)实验结果的预测及分析：
____________________________________________________________________
(4)你所设计的实验检测到的是________细菌的相对数量。
〔解析〕
该题考查学生根据实验目的、实验原理和实验思路设计合理的实验装置或实验步骤的能力。解答这类题型时要注意三个方面：一是思考题目中实验材料(试剂)和实验装置的作用；二是不能随意增加实验材料(试剂)；三是要充分考虑环境(如温度)因素对实验效果的影响。
〔答案〕
(1)① 用量筒量取等量的煮沸过的洗碗水分别倒人4副培养皿中。② 分别将以上4副培养皿暴露放置于题目所说的4个场所。③ 静置1-3 d后，同时加盖取回。
(2)① 分别取等量放置过的洗碗水放人4支试管中。② 在每支试管内滴加5.10滴0.01%亚甲基蓝溶液，将试管置于温暖处。
(3)根据4支试管内洗碗水在相同时间内褪色的程度来判定空气中的含菌量。褪色程度最大的，空气中的含菌量相对最高;褪色程度最低的，空气中含菌量最低。
(4)好氧性。
1.4 实验结果开放预测型
例题4 AB(〕血型的分类是根据红细胞上的一种与血型决定有关的蛋白质(凝集原)有关，而在每个人的血清里又含有相应的蛋白质(凝集素)，但每个人的血清中没有与自身红细胞相对抗的凝集素，各种血型的凝集原和凝集素之间的关系如表1所示：
表1 各种血型的凝集原和凝集素之间的关系
血型 红细胞表面的凝集原 血清中的凝集素
A A凝集原 抗B凝集素
B B凝集原 抗A凝集素
AB A凝集原、B凝集原 无凝集素
O 无凝集原 抗A凝集素、抗B凝集素
红细胞表面的A凝集原只与血清中的抗A凝集素发生凝集反应，在显微镜下能够看到红细胞凝集成团；而B凝集原只与抗B凝集素发生凝集反应，凝集原和凝集素有一一对应的关系。现在要对某一个人的血型进行鉴定，现有某人的血液两滴，请根据实验步骤对实验结果进行合理预测。
第一步：在一块载玻片的左边的a处滴一滴A型标准血清(相当于A型血人的血清)，在载玻片的右边b处滴一滴B型标准血清(相当于B型血人的血清)；
第二步：在a,b处各滴一滴该人的血；
第三步：将载玻片放在显微镜下观察；
结果预测：
_______________________________________________；
_______________________________________________；
_______________________________________________；
_______________________________________________。
〔解析〕
该题型要求学生根据题目所给信息材料和实验步骤，对实验结果进行预测，考查学生对实验结果的提炼及获得结论和联想质疑的能力，要求学生思维要开阔、思路要活泼、答案要开放，便于学生发挥个性特长。
〔答案〕
(1) 如果a，b两处的红细胞都发生凝集反应，说明此人的血型为AB型；
(2) 如果a；b两处的红细胞都不发生凝集反应，说明此人的血型为O型;
(3) 如果a处的红细胞发生凝集反应，b处的红细胞不发生凝集反应，说明此人的血型为B型；
(4) 如果b处的红细胞发生凝集反应，a处的红细胞不发生凝集反应，说明此人的血型为A型。
1.5 实验思路启发评价型
例题5 为证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”，某同学制订了下列实验方案。
(1) 实验目的(略)
(2) 实验材料和用具(略)
(3) 实验方法和步骤
① 取2支试管，编号为A和B，各注人2m L浆糊。
② 用凉开水漱口后，用小烧杯收集唾液。
③ 向A试管内加人2m L唾液。
④ 向2支试管中各滴加2滴碘液。
⑤ 将2支试管振荡后放在37℃水中恒温10min，同时取出2支试管，观察试管内溶液颜色的变化。
(4) 结论：唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。
该实验的方法和步骤以及结论有没有错误？如果有请指出并改正。
〔解析〕
该题型是一种实验纠错评价题，体现了《考试大纲》中“具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果解释和分析以及理解探索性实验的一般方法”的能力要求。该题是对课本实验四和实验五的延伸和重要补充。
〔答案〕
实验方法和步骤中的错误：第③步应在B试管中加入2 mL清水；第④步和第⑤步应作对调，以排除碘液对淀粉分解的影响。结论错误：本实验只能证明唾液对淀粉的分解作用，但不能证明具体分解后的产物是什么。
1.6 课题研究探索设计型
例题6 某研究性学习小组在进行“调查环境污染对生物的影响”课题研究时，确定了对“家庭煤炉对植物生长的影响”的子课题研究，并制定了研究方案。请回答下列问题:
(1) 你认为该研究方案应包括哪些内容?
______________________________________________________________________
(2)简述该课题研究的两点主要意义:
①______________________________________________________________________
②______________________________________________________________________
(3) 你对该课题研究做出的假设是_________；预期是_______________________________。
(4) 该小组开展研究的过程和结果如下：取两盆生长状况相似的葱，一盆(编号1)置于阳台，另一盆(编号2)置于厨房煤炉旁，白天给予同样的护理，并进行同样的光照，经过一个月的观察，结果如表2：
项目 编号 原来形态 一周后 二周后 三周后 四周后
长度 1 4.8 5.1 5.8 6.7 8.1
2 5.1 5.3 5.7 6.1 6.6
颜色 1 绿色 绿色 绿色 绿色 绿色
2 绿色 绿色 顶尖变黄 **扩大 顶尖枯掉
① 该课题采用的研究方法是_____________________________。
② 你得出的初步结论是________________________________。
(5) 如 果 让你完成该课题的研究报告，你的报告中应含有的主要内容是______________
_____________________________________________________________。
〔解析〕
课题研究是新教材最具特色的一项内容，要求学生学会制定课题研究的计划和方案，并按照计划和方案独立完成或协作完成课题研究任务。该课题研究的目的是让学生学会调查研究环境污染对植物影响的一般方法，了解大气污染对植物生长的不利影响。一个完整的课题研究方案应包括研究目的、内容、方法、形式、结论、研究报告等。该课题把研究的过程和结果以已知信息出现，降低了题目的难度，同学们可从中领悟实验研究的基本方法。“能够对一些生物学
问题进行初步的探究性研究，并制定课题的研究方案”是《考试大纲》中高考能力考查的高层次要求，是今后高考命题的重要题型之一。
〔答案〕
(1) 研究目的、研究方法、结果预测、结论、完成时间、报告形式等。
(2) ① 学会调查研究环境污染对植物影响的基本方法(一般方法)。
②了解大气污染对植物生长的不利影响。
(3) 煤球燃烧产生的二氧化硫会影响植物的生长。一段时间后，在煤炉旁生长的植物会出现一些明显的症状。
(4) ① 实验法、观察法；
②家 庭 煤 炉燃烧产生的气体影响植物的生长。
(5) 前言 (包括课题研究背景、目的、原理、意义等)、材料与方法、结果、结论与讨论、参考文献等。
2. 巩固练习
2. 1 请设计一个实验，判断种子胚细胞和胚乳细胞的死活。
（1）实验原理：____________________________________________。
（2）实验原料和器材：__________________________________________。
（3）实验步骤：__________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
（4）实验结果预测：____________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
（5）该实验最可能的结果和结论是________________________________________________。
2.2 某生物教师在学生学习了“生态系统”这一节内容后，要求学生利用下列所提供的材料、工具制作“生态瓶”，研究生物与环境之间相互依存关系的演示实验。
材料：1 0 00m L玻璃瓶1个，活小虾4-5只，池塘中的绿藻1小团。
工具：石蜡、烧杯、电炉和干净的毛笔。
(1) 根据所提供的材料和工具写出该实验的实验原理。
(2) 某同学利用所提供的材料和工具，进行了如下操作：
第一步：将玻璃瓶冲洗干净，装人约800m l，新鲜干净的河水，再向瓶内放人小虾和绿藻，然后盖上瓶盖。
第二 步： 将石蜡放人烧杯中，用电炉升温使石蜡熔化，再用毛笔粘取石蜡液把瓶盖口密封好，使之不透气。
第三 步：培养观察。
发现这样做的生态瓶中的小虾，生活不久就死亡了。
请回答：① 小虾死亡的原因可能是_______________________________。
② 要想让生态瓶中的小虾和绿藻能够长期生存下去，应该如何对实验步骤进行补充?
______________________________________________________________________________。
巩固练习参考答案：
2.1 (1)活细胞的细胞膜具选择透过性，死细胞的细胞膜具全透性。
(2) 玉米种子；刀片；培养皿；红墨水；清水；放大镜。
(3) ① 选取10粒大小相同的饱满、粒大的玉米种子放在盛有清水的培养皿中浸泡；② 涨大后将玉米种子用刀片从中线处切开，将其一半放人盛有红墨水的培养皿中浸泡；③ 一定时间后取出放人盛有清水的培养皿中漂洗，直到漂洗掉浮色为止；④ 用放大镜观察切片后玉米种子剖面的着色情况。
(4) ① 如果胚和胚乳均为红色，则说明二者为死细胞；
② 如果胚和胚乳均为无色，则说明二者为活细胞；
③ 如果胚为红色，胚乳为无色，则说明前者为死细胞后者为活细胞；
④ 如果胚为无色，胚乳为红色，则说明前者为活细胞后者为死细胞；
2.2 (1 )在生态瓶中，小虾以绿藻为食，吸收绿藻光合作用放出的氧气得以生存；绿藻则利用自己和小虾释放出的二氧化碳、自身的叶绿素、阳光进行光合作用，合成有机物，小虾排出的粪便由细菌分解正好是绿藻的肥料。两者互相依存。
(2) ① a .生态瓶没有放在光照下；b.生态瓶在阳光下暴晒。
② 第 三 步:将制作好的生态瓶放在窗台上；注意不能让生态瓶受到太阳光暴晒，以免水温过高，导致小虾死亡。
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