常考实验技能

一、准确理解应用实验基本原则

1．科学性原则

包括实验原理、实验材料的选择、实验方法、实验结果处理的科学性，要有科学的思想和方法作指导。

典例1　保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组为探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：

材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。

方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂(60 kg·hm－2)、氮肥(225 kg·hm－2)、保水剂(60 kg·hm－2)＋氮肥(225 kg·hm－2)，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。

②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(平均值)如下表：

实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。

(1)请指出上述方法步骤中的缺陷并改正：

步骤①：________________________________________________________________________；

步骤②：________________________________________________________________________。

(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是

________________________________________________________________________。

(3)实验测得的CO2 吸收量________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________________________________________________________________。

光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定__________释放量计算。

答案　(1)没有对照组，应另设一组不施保水剂和氮肥的作为对照组　取材方法不科学，选取的叶片还应取自植株的相同部位　(2)提高了光合作用有关酶的含量与活性　(3)小于　实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2实际消耗量与呼吸作用CO2释放量之差　O2

解析　(1)本题实验步骤①缺少对照组；步骤②中，为了减小实验误差，取材时应取植株相同部位的叶片。(2)影响光合作用的内在因素有自由水的含量，参与光合作用的物质ATP、NADPH的量及酶的活性等。(3)本题中实测光合作用CO2吸收量等于植物光合作用实际CO2消耗量减去细胞呼吸CO2释放量，测定光合作用强度既可通过测定CO2吸收量，也可通过测定O2释放量进行计算。

2．平行重复原则

控制某种因素的变化幅度，在同样情况下重复实验，观察其对实验结果的影响程度，从而揭示事物的本质特征。其目的是使实验结果或数据更接近真实情况，避免偶然因素对实验的影响。

典例2　某人拟利用下列材料用具设计实验，探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响。请帮助完成下列实验方案。

材料用具：玉米幼苗3株，适宜浓度的完全培养液(含植物生长的全部必需无机盐离子)，适宜浓度的NaHCO3溶液(维持CO2含量在大气水平)，培养装置，照明灯，O2发生器等。

实验步骤：

①组装培养装置并编号为甲、乙、丙。培养装置除规格满足实验需要并方便添加物质和取样分析外，还应________________。

②向甲、乙、丙中分别加入等量且适量的完全培养液和NaHCO3溶液，振荡摇匀，各放入1株玉米幼苗。

③向装置甲、乙中分别充入相同体积的4%O2和50%O2，丙组________________作为对照。

④在________________条件下培养一段时间，实验过程中保持培养液的有氧环境。

⑤观察记录实验数据，比较得出结论。

结果与结论(略)。

讨论：为尽量减少实验的偶然误差，对实验材料的处理应注意：

a．________________________________________________________________________；

b．________________________________________________________________________。

答案　①透明且密闭　③充入相同体积的21%O2　④相同且适宜(的光照、温度等)　讨论：a.幼苗应生长良好且长势一致　b．进行平行重复实验(或每组需用多株玉米幼苗进行实验)

解析　因为实验目的是探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响，故装置要求是密闭并且透光。向装置甲、乙中分别充入相同体积的4%O2和50%O2，为了对照，丙组应该充入相同体积的21%O2。在对植物进行培养时，应提供相同且适宜的环境条件，如光照、温度等。讨论：为尽量减少实验的偶然误差，要注意以下两个方面：a.幼苗应生长良好且长势一致；b.进行平行重复实验(或每组需用多株玉米幼苗进行实验)。

3．对照原则

即实验中设立对照组，使实验结果具有说服力。通常，一个实验分为实验组和对照组。实验组是接受自变量处理的对象组；对照组是不接受自变量处理的对象组。常见对照类型分为空白对照、自身对照、条件对照和相互对照。

(1)空白对照：指不做任何实验处理的对象组，其能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

(2)自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组，自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

(3)条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。

(4)相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用相互对照，其能较好地平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

典例3　为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”，某同学制定下列方案：

a．取两个玻璃缸分别编号为1号、2号；

b．在两个玻璃缸中，分别加入等量(且适量)的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪；

c．向1号缸投放含甲状腺激素的饲料，2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料；

d．每天分别向两缸中投放一些饲料；

e．每隔一段时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸(1 mm×1 mm)上，观察并且测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况，尾的变化等)。

上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不足，请你修改并完善该设计方案。

(1)该设计方案的明显缺陷是

________________________________________________________________________，

因此，a过程应该为(只需陈述修改内容，下同)__________________________________________ ________________；c过程应该为

____________________________。

(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处，d过程的不妥之处应该改为________________________________________________________________________。

答案　(1)缺少空白对照　再加1个玻璃缸，编为3号　在3号缸内投放普通的饲料，不加任何药剂

(2)“一些饲料”应改为“等量饲料”

解析　本题以“甲状腺激素促进幼小动物发育”的知识为背景，综合考查了实验设计的两个基本原则——“对照原则”和“控制单一变量原则”。还考查了学生应用生物学基本知识分析和解决有关问题的能力。本题应设三组实验，一组在饲料中加入甲状腺抑制剂，一组在饲料中加入甲状腺激素，一组只加入普通饲料。通过实验结果比较，才能充分说明甲状腺激素和甲状腺抑制剂的生理作用，否则无法说明问题。实验设计应遵循单一变量的原则，对实验条件要严格控制，如蝌蚪的大小，投放饲料和药剂的量，否则实验不易成功。

4．单一变量原则和等量原则

二者是完全统一的，只不过强调的侧重点不同。前者强调的是自变量的单一性，即实验组和对照组相比只能有一个变量；而后者强调的是除了自变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量，必须严格控制在适宜条件下等量，以平衡和消除无关变量对实验结果的影响。

典例4　某兴趣小组为验证2,4－D对插条生根的促进作用，进行了如下实验。

A．剪取同一杨树植株上长势与长度相同、部位相近且有3个芽的健壮枝条20根，随机均分为甲、乙两组；

B．甲组每根插条上都保留3个芽，乙组每根插条上的芽全部去除；

C．将甲组插条的下端插入适量蒸馏水中，乙组插条的下端插入等量适宜浓度的2,4－D溶液中。两组均置于相同且适宜的环境中培养；

D．每天观察、记录插条上芽的数目。

请对上述实验进行分析：

(1)每组选取多根插条的目的是____________________________________。

(2)请指出该实验设计的两项不合理之处。

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

(3)实验设计改正后，甲组起________________作用。

答案　(1)减少实验误差(排除偶然因素对该实验结果的影响或排除无关变量的影响)　(2)①甲、乙两组插条上芽的数量不等(或没有控制好变量)　②观察、记录插条上芽的数量不对(或观察记录的指标不对)　(3)对照

解析　(1)每组选取多根插条的目的是减少实验误差(排除偶然因素对该实验结果的影响或排除无关变量的影响)。(2)依据实验设计的等量原则和单一变量原则分析该实验设计的两项不合理之处依次是甲、乙两组插条上芽的数量不等(或没有控制好变量)；观察、记录插条上芽的数量不对(或观察记录的指标不对)。(3)实验设计改正后，甲组起对照作用。

二、明确实验目的、原理，做出适当假设

1．实验目的——要探究或者验证的某一事实或者做了该实验后，要解决什么问题

(1)实验目的的书写与表达：实验目的的内容包含研究对象、研究现象(因变量)和作用于对象的因素(自变量)，格式为“探究(验证)×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或“探究(验证)×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。

典例1　在用生长素促进植物枝条生根的实践过程中，发现枝条生根情况不一，分析其原因，认为可能与生长素的浓度有关。请据此拟定一个相关研究课题的实验目的：

________________________________________________________________________。

答案　探究生长素浓度对植物枝条生根的影响(或探究生长素浓度与植物枝条生根的关系)

解析　首先要确定自变量和因变量。由该题信息可知，自变量是“生长素浓度”，因变量为“枝条生根情况”，然后再依据名称模式写出课题实验目的名称，可以表述为“探究生长素浓度对植物枝条生根的影响”或“探究生长素浓度与植物枝条生根的关系”。

(2)实验目的的确认方法

①根据题目信息，直接写出实验目的

典例2　甲型流感病毒严重危害人体健康。某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？该兴趣小组为探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计了实验步骤，请为该实验拟定一个实验目的。实验目的是

________________________________________________________________________。

答案　探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA

解析　题目中含有“探究”字眼，也有“提出疑问”，因此很容易据此找到实验目的，即探究甲型流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。

　②根据实验装置或实验现象，推断实验目的

典例3　如图装置表示3株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的长势相同的同种植株放在透光的不同钟罩内，完善下面图解，体验分析思路：

word/media/image4.gif实验目的：________________________________________________。

答案　CO2浓度　光合速率　探究CO2浓度与光合速率的关系

③根据实验步骤反推实验目的

典例4　Ⅰ.某小组同学以菠菜的绿叶为材料，制备了完整叶绿体悬浮液。将制备的叶绿体悬浮液均分为两组，一组为实验组，另一组为对照组，并仅在实验组中加入了适量磷酸(Pi)。在适宜温度和光照等条件下，用14C标记的14CO2供其进行光合作用，然后追踪检测放射性，结果发现实验组14C标记化合物的量及(CH2O)/C3比值均明显高于对照组。该实验的目的是________________________________________________________________________。

Ⅱ.该小组同学从生长状况相同的棉花叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后，置于不同浓度的NaHCO3溶液中(如图所示)，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成曲线如图。请据此回答。该实验的目的是___________________________________________。

Ⅲ.另一组同学将新鲜萝卜磨碎、过滤得到提取液。在温度为30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到四个盛有pH分别为3、5、7、9的100 mL体积分数为3%的过氧化氢溶液的烧杯中，结果每一个烧杯都产生气体，然后，将加入四个烧杯中提取液的量减半，重复上述实验。在相同时间内，分别测得两次实验中过氧化氢的含量变化并绘制成如图所示曲线，请回答：

该实验的目的是_____________________________________。

该实验中的自变量是____________________________，因变量是___________________。

答案　Ⅰ.探究Pi对光合作用(暗反应)的影响　Ⅱ.探究CO2浓度对光合作用速率的影响　Ⅲ.探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢(或探究等量的提取液在不同pH条件下对过氧化氢分解的影响及同种不同量提取液在相同pH条件下对过氧化氢分解的影响)　pH的大小和提取液的量　单位时间产生气泡的多少(或单位时间内过氧化氢的减少量)

解析　Ⅰ.该实验分成两组，且仅在实验组中加入适量的磷酸，由此可知，本实验的自变量是磷酸的有无，结果是14C标记化合物的量及(CH2O)/C3比值不同。在光合作用过程中，CO2中的碳元素先进入C3再进入(CH2O)，(CH2O)是光合作用(暗反应)的产物，所以该实验的目的是探究磷酸对光合作用(暗反应)的影响。Ⅱ.在棉花叶片上剪出大小、位置相同的圆叶片，并置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，实验的自变量是二氧化碳浓度，实验目的是探究CO2浓度对光合作用速率的影响。Ⅲ.本实验自变量为pH的大小和提取液的量(酶数量)，因变量为过氧化氢分解速率。故实验目的为探究过氧化氢在不同pH条件及不同量的提取液条件下分解的快慢。

(3)从“实验目的”中审读提炼信息

典例5　阅读下列各实验目的，试分析各实验中的实验类型、生物学事实、自变量、因变量、无关变量。

①探究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况

答案　实验类型为探究类；生物学事实——色素对光的吸收；自变量为光质；因变量为合成淀粉的量(检测观察指标为叶片的颜色变化)；无关变量为植物的发育状况、光照时间、环境温度和植物中已有的有机物。

②探究叶色暗绿是否由缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致

答案　实验类型为探究类；生物学事实——叶色暗绿(色素与叶色的关系)；自变量为磷的有无；因变量为叶色是否暗绿；无关变量为所选植物叶片的生理状态、选取数量、培养条件。

③验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠的活动状况为观察指标设计实验

答案　实验类型为验证类；生物学事实——胰岛素的作用及调节血糖的过程；自变量为胰岛素的有无；因变量为小鼠的症状(具体为：小鼠的活动状况)；无关变量为实验动物小鼠的生长生理状态、所使用试剂的量。

④探究生长素类似物促进扦插枝条生根的适宜浓度

答案　实验类型为探究类；生物学事实——生长素类似物对扦插枝条生根的作用；自变量为生长素类似物浓度；因变量为枝条生根的情况；无关变量为植物材料、处理时间和处理方法。

⑤验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关

答案　实验类型为验证类；生物学事实——大豆品种矮化现象；自变量为赤霉素含量的变化；因变量为大豆是否出现矮化现象；无关变量为大豆的品种及长势状况、培育环境条件和营养条件。

⑥探索蔗糖溶液浓度对洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原的影响

答案　实验类型为探究类；生物学事实——洋葱鳞片叶表皮细胞质壁分离与复原；自变量为蔗糖溶液的浓度；因变量为细胞质壁分离与复原；无关变量为洋葱鳞片叶表皮细胞的生理状态、处理方式和时间。

2．实验原理的确认与书写

实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象结果的依据和确定观测指标的依据。书写时，有时只涉及某一方面，有时考虑多方面，其一般书写格式分为三步曲：假设(未被证实的结论)＋假设与结果的联系＋结果(或预期结果)，一般用陈述句、肯定句，其思路为先找到结论或假设，再找到结果或现象，然后根据所学知识、题干信息和实验目的寻找两者之间的联系。

典例6　为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。

某学生的实验方案如下：

(1)将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。

(2)A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力、活动减少、甚至昏迷等低血糖症状，B组小鼠活动状况无变化。

(3)A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组小鼠活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。请回答：

该实验的实验原理是：___________________________________

________________________________________________________________________。

答案　胰岛素具有降低血糖的作用(结论)。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降(二者联系)。机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状(结果)，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解

解析　从实验目的看，自变量为胰岛素，所以书写原理时，胰岛素的作用就是原理的核心内容。先写结论：胰岛素具有降低血糖的作用。再写两者的联系：体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降；最后定结果(现象)：机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。最后按书写格式整理成连贯的条理清晰的答案。

3．实验假设的书写

假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设的提出可能正确也可能错误，只要能解释题给现象或与题干相符，则提出的假设就可以。一般情况下，若是实验中要求写出你的假设，我们应根据自己平时积累的知识，写出认为最可能的一种假设即可。

典例7　哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。为了探究哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低，某校生物兴趣小组制定了以下实验方案：

实验假设：_______________________________________。

材料用具：略。

实验步骤：

①将4个恒温培养箱分别调节成10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃恒温，并编号为甲、乙、丙、丁四组；

②取四只400克、健康的、性别与生理状况相同的成年小白鼠分别放入4个不同温度的恒温培养箱中；

③一段时间后，用仪器测量小鼠耗氧量，做好记录并计算。

答案　哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低

解析　本实验要探究的问题是哺乳动物随外界环境温度升高，呼吸作用强度是升高还是降低。首先要获取解决该问题的信息，信息一方面蕴含在题干中：“哺乳动物体温的相对恒定是由于完善的调节机制来实现机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。”一方面来自于平常所学的知识。接着，利用这些信息对呼吸强度的变化进行推测和解释：哺乳动物是恒温动物，体温通过产热量与散热量的平衡达到恒定，当外界温度上升时，散热速率会下降，使产热速率大于散热速率，动物体温会上升；要使升高的体温下降，需减少产热增加散热；动物产热的主要方式是细胞的有氧呼吸。那么，哺乳动物是否通过减弱有氧呼吸的强度来达到体温的恒定？于是，根据这一推测的结果作出初步的假设：哺乳动物随外界环境温度的升高，呼吸强度降低。

典例8　新疆是我国的棉花生产基地，棉花采收前，若先去除叶片的干扰，将会大幅提高机械采收棉桃(果实)的效率。请你帮助科技工作者完成对如何人工去除叶片而进行的探究实验，并回答问题。

(1)假设：____________________________________。

(2)探究：

①实验材料：棉花幼苗、空白琼脂块、含脱落酸的琼脂块、蒸馏水等。

②实验步骤如图所示：用图示法，配合文字说明，在图丙中补全实验设计。

③预期：若________________________________，则说明假设成立。

④若上述实验中叶柄并未脱落，可能的原因是________产生的______________对脱落酸有抑制作用；改进的措施是________________________________。

答案　(1)脱落酸能促进叶柄脱落　(2)②在叶柄切面A、B上分别放置空白琼脂块、含脱落酸的琼脂块，观察叶柄的脱落情况(图略)　③叶柄A不脱落，叶柄B脱落　④顶芽　生长素　切去顶芽

解析　本题考查了探究性实验的相关设计，要求学生能提出合理的假设，然后选用恰当的方法验证提出的假设，并根据提出的假设作出合理的预测。因为实验材料中提供了含脱落酸的琼脂块，所以实验假设应为：脱落酸能促进叶柄脱落。根据题中实验步骤的图示可以补全实验设计，并配合文字说明“在叶柄切面A、B上分别放置空白琼脂块、含脱落酸的琼脂块，观察叶柄的脱落情况”，若结果是叶柄A不脱落，叶柄B脱落，则说明假设成立。第④小题是要分析叶柄为什么未脱落，其主要原因是顶芽产生的生长素对其产生了干扰。

三、实验步骤的科学设计与准确描述

1．实验步骤设计的一般程序

2．实验设计中“使用恰当的语言表述”应注意的问题

(1)实验材料的选择

①植物：“大小相似，长势相同的同种植株”。

②动物：“体重(体长)、年龄、生长趋势相同”，有时甚至要“性别”相同。

③有时可以叙述为“生长状况基本相同的个体”。

(2)试剂的选择

①在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的语言表达，要注意“等浓度”、“等体积”、“适量的”、“一定量的”等词的运用。

②实验时间和条件上用“一段时间”、“适宜的温度、pH”等语言。

典例　前几年我国白酒塑化剂事件的爆发，使我们清醒地认识到环境激素对人体的危害。有人猜测塑化剂的作用类似于雌性激素，可能会引发性早熟。请设计实验探究上述猜测是否正确。(说明：性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标)

(1)材料和用具：同种的__________雌鼠若干，________的饲料(甲)，含适量浓度雌性激素的饲料(乙)，普通饲料(丙)等。

(2)实验目的：____________________________________________。

(3)实验原理：___________________________________________________。

(4)实验思路：

①将雌鼠________分为3组，编号为A、B、C。

②________________________________________________________________________。

③________________________________________________________________________。

④________________________________。

(5)如果猜测正确，则实验结果是___________________________________。

答案　(1)同龄、幼年　含适量浓度塑化剂　(2)探究塑化剂的作用是否类似于雌性激素，可以引发性早熟

(3)过量雌性激素会引发性早熟；性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标　(4)①随机均等　②A组每天饲喂一定量的饲料甲，B组每天饲喂等量的饲料乙，C组每天饲喂等量的饲料丙　③将三组小鼠在相同且适宜的条件下饲养　④观察并记录每只雌鼠的初始发情时间，并取每组的平均值

(5)A、B两组雌鼠的平均初始发情时间都短于C组

解析　(1)应选取发育程度与生理状态相同且健康的同龄雌性幼鼠。(2)本实验的目的是探究塑化剂对生物体的毒害作用(或是否引发性早熟)，因此要配制含适量浓度塑化剂的饲料。(3)本实验的原理(或实验依据)：过量雌性激素会引发性早熟，性成熟的早晚可以用初始发情时间为指标进行测定。(4)①实验分组时要做到随机、平均，避免人为因素对实验结果的影响；②设置对照，操控实验变量(或自变量)，如A组为实验组，则B、C组分别为相应的对照组；③同条件处理，控制无关变量，三组实验鼠要在相同且适宜的条件下饲养，保证除自变量差异外，其他无关变量要一致且实验鼠能够正常生长发育；④观察比较，检测因变量，观察记录每只雌鼠的初始发情时间，并取每组的平均值。(5)如果猜测正确，即实验结果与猜测一致，说明A、B两组雌鼠的平均初始发情时间都短于C组。

四、实验结果与结论的预测与分析

首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验，则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求(目的)一致；若为探究性实验，则实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。

典例1　如图是对一位具有胃痿的病人所进行的临床实验结果：

实验Ⅰ：让此人吃麦片粥的实验结果；

实验Ⅱ：让此人吃下自选喜爱食物的实验结果。

两次实验中食物经咀嚼与品尝，但都未能进入该病人胃内。分析回答：

(1)实验Ⅱ的胃液分泌量明显高于实验Ⅰ，可能的原因是_____________________；该实验结果说明：实验Ⅱ与实验Ⅰ胃液分泌的差异是由________反射引起的。

(2)把食物通过胃痿灌入该人胃内，一段时间后胃液分泌；若阻断神经联系，食物在胃内仍能引起少量胃液分泌。该实验结果说明胃液分泌受______________调节。

(3)有人认为胃黏膜可分泌胃泌素，该物质能影响胃液的分泌。请完成如下探究实验。

①主要实验材料和用具：小鼠若干只，0.9%生理盐水，胃黏膜液。

②假设________________________________________________________________________。

③实验步骤

a．把生长发育状况相同的健康小鼠分成数量相等的A、B两组；

b．A组静脉注射一定浓度的胃黏膜液，B组注射__________________；

c．在相同且适宜的条件下饲养，观察并记录______________________。

④实验结果预测

a．如果________________________________________________________________________，则假设成立；

b．如果________________________________________________________________________，则假设不成立。

答案　(1)自己喜爱的食物信号的刺激也可以引起胃液的分泌　条件　(2)神经调节和体液(神经—体液)

(3)②胃泌素能促进胃液的分泌　③b.等量的0.9%生理盐水　c．小鼠胃液的分泌情况　④a.A组胃液分泌量明显比B组多　b．A组胃液分泌量与B组相当

解析　(1)吃下自选的喜爱的食物，同样没有进入胃中，但胃液分泌量却较多，说明喜爱的食物能引起的信号刺激，同样也可以引起胃液的分泌。该实验结果说明：实验Ⅱ与实验Ⅰ胃液分泌的差异是由条件反射引起的。

(2)把食物通过胃痿灌入该人胃内，一段时间后胃液分泌；若阻断神经联系，食物在胃内仍能引起少量胃液分泌。这少量胃液的分泌是体液调节导致的，开始时的胃液分泌量应该是神经和体液共同调节的。

(3)②根据题干“有人认为胃黏膜可分泌胃泌素，该物质能影响胃液的分泌”实验的假设可以是：胃泌素能促进胃液分泌(也可以是胃泌素能抑制胃液分泌)。

③实验步骤：b.该实验的自变量是有无胃泌素，因变量是胃液的分泌情况，因为胃黏膜可分泌胃泌素，故A组静脉注射一定浓度的胃黏膜液，B组注射等量的0.9%生理盐水；c.在相同且适宜的条件下饲养，观察并记录小鼠胃液的分泌情况。

④实验结果预测：a.如果A组胃液分泌量明显比B组多，则假设成立；b.如果A组胃液分泌量与B组相当，则假设不成立。

典例2　利用给出的材料和用具设计实验，请完善下列实验。

Ⅰ.高温能使唾液淀粉酶失活，那么高温能否使甲状腺激素失活呢？

(1)实验材料和用具：发育状况相同的蝌蚪15只，饲料甲——普通饲料，饲料乙——含适量甲状腺激素的饲料，饲料丙——含适量经100 ℃热水处理过的甲状腺激素的饲料，池塘水，大小和其他条件相同的玻璃缸三只。

(2)实验目的：________________________________。

(3)实验原理：甲状腺激素促进蝌蚪的变态发育。

(4)实验步骤：

①取三只玻璃缸，编号为1、2、3，分别加入等量且适量的池塘水。

②将15只蝌蚪随机分成三等份，分别放入1、2、3号玻璃缸中，把三只玻璃缸放在相同且适宜条件下培养。

③________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________。

④________________________________________________________________________。

(5)预期实验结果：___________________________________________________________。

Ⅱ.若已知高温能使甲状腺激素失活，材料和用具同上，请设计实验予以证明。

(1)实验目的：________________________________。

(2)实验步骤：是否与上述实验相同？______________。

(3)实验结果：_________________________________________________。

答案　Ⅰ.(2)探究高温能否使甲状腺激素失活

(4)③每天同时向1、2、3号玻璃缸中分别投入等量的饲料甲、乙、丙　④观察三只玻璃缸中蝌蚪的发育状况　(5)2号玻璃缸内蝌蚪发育最快，而1、3号玻璃缸内蝌蚪发育状况相同；2号玻璃缸内蝌蚪发育快，3号和2号发育相同或慢于2号快于1号　Ⅱ.(1)验证高温能使甲状腺激素失活　(2)相同　(3)用饲料乙饲喂的蝌蚪发育最快，用饲料甲和丙饲喂的蝌蚪发育状况相似

解析　依题意，目前不知高温对甲状腺激素有何影响，因此，实验目的就是要探究这一问题。实验步骤中要注意控制变量，严格遵循单一变量原则和对照原则。由题意可知，观察甲状腺激素作用的最好指标就是蝌蚪的发育状况。由于是探究性实验，实验的结果是未知的，故预测时要注意分析全面。

五、归纳、演绎、类比和模型方法

典例　模型构建、类比推理、假说—演绎等是现代科学研究中常用的科学方法。利用模型构建法，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构；利用假说—演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用类比推理，萨顿提出了基因位于染色体上的假说。据此分析回答下列问题：

(1)沃森和克里克所构建的DNA双螺旋结构模型属于________模型。种群“J”型增长的数学模型Nt＝N0λt的模型假设是：___________________________________。

(2)利用类比推理法，萨顿提出了基因位于染色体上的假说，提出该假说的理由是______________________________。请你利用类比推理的方法，推断出基因与DNA分子的关系是__________________________。

(3)孟德尔以黄色圆粒豌豆和绿色皱粒豌豆作亲本，设计了纯合亲本的杂交、F1自交和测交等一系列实验，利用假说—演绎法“分析现象→作出假设→检验假设→得出结论”，最后得出了自由组合定律。

①孟德尔提出的解释自由组合现象的“假说”是：_________________________________。

②孟德尔的“演绎”过程是：________________________________________________。

③孟德尔做的测交实验的结果验证了他的假说。

答案　(1)物理　在理想条件下，种群的数量每年以一定的倍数增长，第二年的数量是第一年的λ倍

(2)基因和染色体的行为存在着明显的平行关系　基因是DNA分子片段

(3)①F1形成配子时，成对的遗传因子彼此分离，不成对的遗传因子自由组合，F1产生4种比例相等的配子，雌雄配子的结合是随机的　②若F1产生配子时成对的遗传因子分离，不成对的遗传因子自由组合，则测交后代会出现四种性状，比例接近1∶1∶1∶1

解析　(1)构建DNA的双螺旋结构模型属于物理模型；种群的增长曲线属于数学模型，“J”型曲线的假设的前提是增长倍数为定值。(2)萨顿根据基因和染色体行为存在着明显的平行关系，利用类比推理的方法得到基因在染色体上的结论。(3)孟德尔解释自由组合现象的假说是：F1形成配子时，成对遗传因子彼此分离，不成对的遗传因子自由组合，F1产生4种比例相等的配子，雌雄配子的结合是随机的；孟德尔的演绎过程是若假说正确，则测交后代会出现4种性状，比例接近1∶1∶1∶1。

高中生物高考常考实验技能（完美总结加答案解析）