高中生物高考11　第八单元　实验技能(六)　实验方案的补充和完善

实验技能(六)　实验方案的补充和完善

[典例引领]

(2020·河南天一大联考期末)某生物兴趣小组用2，4­D溶液对日本樱花枝条进行了一些相关实验，某同学首先按照图1所示步骤配制了一系列浓度梯度的2，4­D溶液，图2是实验结果。请据图回答下列问题：

(1)本实验的目的是_________________________________________________________。

(2)实验步骤：

①配制2，4­D溶液：配制一系列浓度梯度的2，4­D溶液各9 mL，具体过程如图1。由图1分析可知，从3号试管吸取1 mL 2，4­D溶液并加9 mL水摇匀后，对4号试管中的 2，4­D溶液还应进行的操作是____________，该操作体现了实验设计的________原则。

②分组编号：选取生长状况、芽的数量等条件相同的日本樱花枝条若干，随机均分为5组。

③浸泡枝条：把日本樱花枝条的________浸泡在配制好的等量的2，4­D溶液中，浸泡适宜的时间，浸泡枝条时最好选择在____________的地方进行处理，其中对照组用________在相同条件下处理相同时间。

④适宜条件培养：在相同且适宜的条件下培养一段时间，测量并记录日本樱花枝条的平均生根数，对所得的实验数据进行统计分析。

(3)讨论：从图2可确定促进日本樱花枝条生根的最适2，4­D 浓度在________mol/L之间，该实验结果________(填“能”或“不能”)说明高浓度的2，4­D溶液具有抑制生根的作用，其理由是________________________________________________。

解析：(1)根据题意可知，该实验的目的是探究不同浓度的2，4­D溶液对日本樱花枝条生根的影响。

(2)①实验设计应该遵循单一变量(等量)原则，因此对4号试管中的2，4­D溶液还应吸走1 mL，以保证各个试管中的溶液体积相等。

③把日本樱花枝条的基部浸泡在配制好的等量的2，4­D溶液中，浸泡适宜的时间，浸泡枝条时最好选择在遮阴和空气湿度较高的地方进行处理，其中对照组用等量清水在相同条件下处理相同时间。

(3)图2中，在实验的浓度下，2，4­D浓度为10－10 mol/L平均生根数最多，因此可确定促进日本樱花枝条生根的最适2，4­D浓度在10－11～10－9 mol/L之间；由于4种浓度的2，4­D溶液处理后，日本樱花枝条的平均生根数均高于对照组，因此不能说明高浓度的2，4­D具有抑制生根的作用。

答案：(1)探究不同浓度2，4­D溶液对日本樱花枝条生根的影响

(2)①吸走1 mL　等量　③形态学下端(或基部)　遮阴且空气湿度较高(或阴暗潮湿)　等量清水

(3)10－11～10－9　不能　4种浓度的2，4­D溶液处理后，日本樱花枝条的平均生根数均高于对照组

[要点整合]

1．补充完善类实验

一般给出了具体的材料及条件，要求对已有的实验设计进行补充和完善。常让学生补充实验假设、实验原理、实验思路、实验步骤、预期实验结果或结论。解答此类题时要紧扣题意，仔细结合上下文进行补充。其突破方法如下：

(1)补充实验原理类：需要深入分析题目中与实验原理有关的内容，如对照组实验、重要实验步骤、重要实验装置、完善实验装置、完善实验所用的实验方法等，在此基础上，联系教材中相关联的原理、知识点进行知识迁移，归纳其原理。解决这类问题的关键是看我们能否对教材中基础实验的原理深刻理解，能否对其融会贯通，举一反三，是否学会了类比迁移。

(2)补充实验步骤类：需根据实验目的确定实验变量，审读所提供的信息中是否准确控制了实验变量，是否遵循对照原则、单一变量原则等。对此类问题的考查，主要是看学生是否知道实验变量的控制及实验原则的遵循。

(3)预测实验结果类：需认真分析实验目的和相关知识，确定自变量对因变量的影响。一定要辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。无论是哪种情况，文字描述应力求简练、准确、科学。

2．实验评价与修订

此类试题主要依据已知的实验目的、原理、材料用具评价修订实验方案。要求学生依据所掌握的生物学知识，分析评价已知方案的优缺点，并说明原因或进一步修订原方案。

此类试题要求学生对实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤、实验现象、结果或结论等内容熟悉，能找出错误的地方并给予纠正，常以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计，要求学生拥有扎实的基础知识和基本技能，突出了对“双基”的考查。其一般步骤包括：

第一步：分析取材是否正确。

第二步：分析实验原理及方法是否正确。

第三步：分析药品与试剂的使用是否合理。

第四步：步骤及操作分析，主要有以下情况：

①遗漏或颠倒实验步骤；

②操作方法错误；

③有没有设置对照，如果有看对照设计是否合理；

④实验是否遵循单一变量原则；

⑤实验是否具有偶然性；

⑥有无更为简单的实验方案；

⑦实验能否顺利完成；

⑧实验的安全性如何。

第五步：分析实验结果是否正确。

3．确定科学的方法

假说—演绎法、建立模型与类比推理等都是现代科学研究中常用的一些科学方法。利用假说—演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用建立模型法，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构；利用类比推理法，萨顿提出了基因位于染色体上的假说。

(1)“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的一种科学方法，以下为假说—演绎法推理的逻辑关系。

(2)“假说—演绎法”非常有利于学生逆向思维能力的培养和提高，学生在平时思考问题和解决问题时会经常用到“假说—演绎法”。譬如，在探究性实验设计中，进行结果和结论的预测分析时，要经常用到“假说—演绎法”先进行逆向思维分析，然后再正向组织答案进行描述。

[针对训练]

1．某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：

①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉溶液1 mL。

②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。

③将5支试管加入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。

④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。

⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。

上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑实验材料及试剂的选择、浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。

(1)________________________________________________。

(2)________________________________________________。

解析：解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。(1)唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，70 ℃时酶会变性失活。(2)加入斐林试剂后，需要50～65 ℃温水浴加热才能看到砖红色沉淀。

答案：(1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃左右

(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在50～65 ℃温水浴中一段时间。因为在50～65 ℃温水浴条件下斐林试剂才能与还原糖反应显色

2．(2020·福建三明高三质检)某昆虫(XY型性别决定)的体色由两对独立遗传的等位基因(A、a和B、b)控制，如图甲所示，某研究小组为探究控制该昆虫体色的基因在染色体上的位置，利用纯合亲本进行正反交实验，如图乙所示，回答下列问题：

(1)从图甲可知，基因控制性状的方式是_______________________。

(2)根据正反交实验及结果，作出合理的假说是________________________。

(3)根据你的假说，F1灰色个体的基因型是________。

(4)请从上述实验材料中选择适合的个体与双隐性个体杂交，设计实验来验证你的假说。

①实验思路：________________________________________________。

②预期实验结果：若__________________________________假说成立。

解析：(1)从图甲可知，基因通过控制酶1、酶2的合成，来控制昆虫的体色。说明基因控制性状的方式是基因控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状。(2)由于正反交结果不一致，说明其控制体色的基因可能位于X染色体上，但A、a和B、b为独立遗传，说明其中一对位于常染色体上，一对位于X染色体上。假设A、a位于X染色体上，B和b位于常染色体上，则正交为灰色(bbXAXA)与白色(BBXaY或bbXaY)杂交，子代有黑色雌性(B_XAXa)，说明亲本中白色的基因型为BBXaY，由于灰色的基因型为bbXAXA、bbXAXa、bbXAY，因此子代中不可能出现灰色，则说明合理的假说是A、a位于常染色体上，B和b位于X染色体上。(3)若A、a位于常染色体上，B和b位于X染色体上，则正交为灰色(AAXbXb)与白色(aaX—Y)杂交，子代有黑色雌性(A_XBX—)，说明亲本中白色的基因型为aaXBY，则可推出子代中灰色的基因型为AaXbY。(4)为了验证假说，选择适合的个体与双隐性个体杂交，则该个体可以选择F1中的黑色雄性个体(AaXBY)，让其与双隐性雌性个体(aaXbXb)杂交，观察子代个体的表现型及比例，若子代为黑色(♀AaXBXb)∶白色(♀aaXBXb)∶灰色(♂AaXbY)∶白色(♂aaXbY)＝1∶1∶1∶1，则假说成立。也可以选择纯合双隐性个体为母本(aaXbXb)与F1中的灰色雄性个体为父本(AaXbY)进行杂交，观察子代个体的表现型及比例，若子代为灰色(♀AaXbXb)∶白色(♀aaXbXb)∶灰色(♂AaXbY)∶白色(♂aaXbY)＝1∶1∶1∶1，则假说成立。也可以选择以纯合双隐性个体为父本(aaXbY)与F1中的黑色雌性个体为母本(AaXBXb)进行杂交，观察子代个体的表现型及比例，若子代雌雄个体中均表现为黑色(AaXBXb、AaXBY)∶灰色(AaXbXb、AaXbY)∶白色(aaX－X－、aaX－Y)＝1∶1∶2，则假说成立。

答案：(1)基因控制酶的合成控制代谢过程，进而控制生物体的性状　(2)A和a基因位于常染色体上，B和b基因位于X染色体上　(3)AaXbY　(4)①以纯合双隐性个体为母本与F1中的黑色雄性个体为父本进行杂交，观察子代个体的表现型及比例(以纯合双隐性个体为母本与F1中的灰色雄性个体为父本进行杂交，观察子代个体的表现型及比例。以纯合双隐性个体为父本与F1中的黑色雌性个体为母本进行杂交，观察子代个体的表现型及比例)　②子代个体中黑色(♀)∶白色(♀)∶灰色(♂)∶白色(♂)＝1∶1∶1∶1[子代个体中灰色(♀)∶白色(♀)∶灰色(♂)∶白色(♂)＝1∶1∶1∶1。子代雌雄个体中均表现为黑色∶灰色∶白色＝1∶1∶2]