高考生物总复习第4单元实验探究系列2实验思路及实验步骤的设计学案

2020年全球暴发了新冠肺炎疫情，新冠肺炎由新型冠状病毒感染所致。人感染了新型冠状病毒后常见的体征有发热、咳嗽、气促和呼吸困难等。在较严重的病例中，感染可导致肺炎、严重急性呼吸综合征、肾衰竭，甚至死亡。请设计实验验证新冠肺炎康复患者的血清可以用来治疗新冠肺炎患者，并写出预期结果和结论。

(1)实验原理：新冠肺炎康复者血清含有抗体可用于治疗新冠肺炎。

(2)实验目的：验证新冠肺炎康复者血清能治疗新冠肺炎。

(3)实验材料：健康小白鼠、新冠病毒液、未患过新冠肺炎的小白鼠血清(A)、患新冠肺炎后康复的小白鼠血清(B)等。

(4)实验步骤：___________________________________________________

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(5)预期结果和结论：_____________________________________________

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解析：根据实验目的确定该实验是验证性实验。健康的小白鼠必须先接种新冠病毒液，患新冠肺炎之后，再接种不同的血清才能验证康复者血清能治疗新冠肺炎。该实验的自变量是两种不同的血清。

答案：(4)①选取年龄、体重、性别、健康状况等相同的若干小白鼠，随机平均分为两组，标记为甲、乙；②给甲、乙两组小白鼠同时注射相等剂量的新冠病毒液，使其患新冠肺炎；③给甲、乙两组小白鼠分别注射等量的血清A、B；④一段时间后，观察甲、乙两组小白鼠的康复情况　(5)乙组小白鼠康复情况明显好于甲组，说明患新冠肺炎后康复者的血清能治疗新冠肺炎

【思维构建】

1．实验设计的一般步骤

第一步：取材、分组、编号。实验材料包含实验中用到的各种生物材料，取材时要注意数量和生长发育状态相同；用具有烧杯、培养皿、饲养动物的容器等。这些材料、用具在试题中都会给出，要结合实验的目的和原理合理利用。

第二步：相同处理和不同处理。根据实验变量设置对照(注意：遵循单一变量原则)。

第三步：进一步做相同处理(其他因素相同且最适)。

第四步：检测、观察、统计、比较。找出具体的观察和记录对象，观察实验现象，记录、统计、比较实验数据。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察。

2．“四步法”规范书写实验步骤

1．为了验证甲状腺激素的生理作用，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。

(1)材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠若干只，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。

(实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不做要求，室温恒定)

(2)方法与步骤：

①将日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠_______________，然后分别用耗氧量测定装置、小动物活动测定仪测定并记录大白鼠的耗氧量和活动量。

②每日用灌胃器给甲组大白鼠灌胃_____________________，给乙组大白鼠灌胃____________，饲养一段时间。

③定期测量与记录甲、乙两组大白鼠的________________。

(3)结果预测与分析：

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解析：根据实验操作一般步骤中的第一步“取材、分组、编号”可写出步骤①；按照设置实验组(有单一变量)和对照组(无单一变量)的思路可写出步骤②；经处理过的实验组与对照组需要进行培养或观察，由此可写出步骤③。实验目的中有“验证……”，因此该实验是验证性实验，其结果和结论只有一种情况。

答案：(2)①随机均分为两组并分别标记为甲组和乙组　②适量的甲状腺激素溶液　等量的蒸馏水　③耗氧量和活动量　(3)结果预测：未灌胃甲状腺激素时，甲、乙两组大白鼠的耗氧量和活动量相近；给甲组大白鼠灌胃甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组。结果分析：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，从而使大白鼠的耗氧量和活动量加大

2．为研究雄性家兔体内睾酮(ST，一种雄性激素)与生长激素(GH)含量的关系，某研究小组进行了以下实验(手术过程不影响结果)，请补充完成方案并回答问题。

研究课题：雄性家兔ST含量对GH含量的影响。

(1)实验假设：ST含量的增加能使GH含量下降。

(2)实验步骤：

①将1月龄体重相同的健康雄性家兔分为甲、乙两组，每组6只。测定和记录每只家兔血液中____________________________。

②__________________________________________________。

③___________________________________________________。

(3)结果预测：

(4)分析讨论：

①要使实验更严谨，在上述步骤之后，还应给甲组家兔注射____________________，乙组家兔注射____________，然后测定和记录每只家兔血液中的GH浓度，并求各组的__________。

②与后测数据相比，进一步实验处理后甲组GH浓度________，乙组GH浓度不变。

③根据预测结果，请举出能促进雄性幼年家兔体重增加的一种处理方法：______________。

解析：由题干信息可知，该实验目的为探究ST与GH含量的关系。实验步骤：①分组，测定和记录每只家兔血液中原有的ST和GH的浓度。②对两组家兔的处理：甲组切除性腺，乙组不切除性腺作为对照。③在相同且适宜的条件下饲养1个月后，依次测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度。

答案：(2)①ST和GH的浓度　②甲组兔切除性腺，乙组兔不切除性腺(不做处理)　③在相同且适宜的条件下饲养1个月，测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度　(4)①适量ST溶液　等量生理盐水　平均值　②下降　③切除性腺(或阉割)(其他合理答案也可)

3．某学校生物学兴趣小组拟对添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育的影响作用进行探究实验。你若是该小组成员，请完成下列实验过程：

(1)实验材料和用具：大鼠若干只，普通饲料，添加皮革蛋白粉的饲料，其他所需条件均满足。

(2)实验目的：探究添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育是否有影响。

(3)实验步骤：

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(4)请你预测该同学实验的实验结果并作出相应的合理分析。(至少写出三种情况)

①___________________________________________________________

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②____________________________________________________________

_________________________________________________________________。

③___________________________________________________________

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解析：本实验的自变量是皮革蛋白粉的有无，因变量是大鼠的生长状况，以大鼠体重和发育状况为观测指标。设计实验时要遵循单一变量原则和对照原则。探究性实验的结论不唯一，要逐一分析讨论。

答案：(3)①选取身体健康、发育正常、体重相同的大鼠若干，随机均分为A、B两组。②给A组大鼠每天饲喂适量普通饲料，B组大鼠每天饲喂等量的添加皮革蛋白粉的饲料。③在相同且适宜的条件下饲养。④一段时间后，检查大鼠的生长状况，统计各组大鼠体重和发育状况　(4)①若A、B两组大鼠体重基本相等，发育状况相同，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育没有影响　②若A组大鼠体重大于B组大鼠体重，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠生长发育状况好，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育有抑制作用　③若A组大鼠体重小于B组大鼠体重，且A组大鼠的生长发育状况比B组大鼠生长发育状况差，说明添加皮革蛋白粉的饲料对动物的生长发育有促进作用