教材实验经典再现

生物实验设计类试题思维量大，信息和情境新颖，设问角度多样，综合性强，能力要求高，能较好地反映考生基础知识和基本技能的掌握情况，激活考生的创新意识，并提高其思维能力。从近几年全国各地理综试题来看，实验设计是实验考查的重点题型，试题呈现出两大特点：一是区分度高，有利于选拔；二是考生失分多，是高考复习的难点。根据笔者多年的高考研究发现，高考实验试题的命制特别重视回归教材，下面通过再现教材实验和经典实验，帮助大家备考。

一、与酶有关的实验设计

例1 某学生设计了下列实验步骤来探索温度对α- 淀粉酶活性的影响，正确的操作顺序应该是（ ）

①在三支试管中各加入可溶性淀粉溶液2 mL

②在三支试管中各加入新鲜的α- 淀粉酶溶液1 mL

③分别将淀粉酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，维持各自温度5 min

④分别置于100℃、60℃、0℃环境中保温5 min

⑤观察三支试管中溶液的颜色变化

⑥在三支试管中各滴入1 ～ 2 滴碘液，摇匀

A. ①④②③⑥⑤ B. ①⑥④②③⑤

C. ①②④③⑥⑤ D. ①②⑥③④⑤

解析：本题实验的目的是探索温度对酶活性的影响，自变量是温度，因变量是酶的活性，无关变量是pH、淀粉含量、酶的浓度和保温时间等。由于酶的催化作用具有高效性，因此必须先对酶进行不同温度的处理之后，再将其与相应温度的底物接触，最后用碘液检测反应物中是否存在淀粉。答案选A。

能力提升：与酶相关实验的设计中，要学会设置对照。在探究酶催化作用时常用一定量的酶溶液与等量的蒸馏水作对照；在探究酶的高效性的时候常用一定量的酶溶液与等体积的无机催化剂作对照；在探究酶的专一性时有两种思路, 一是不同组酶同底物，另一个是不同组底物相同酶；在探究酶的最适温度或pH 时应设置一系列的温度梯度或pH 梯度作为自变量进行探究。

二、与植物激素调节相关的实验设计

例2 萘乙酸(NAA) 是一种生长素类似物，作用与植物生长素相似。某同学决定探究“生长素类似物萘乙酸（NAA）对植物生长有何影响”。他选用了相同的番茄种子作为实验材料，配制一系列不同浓度的NAA 溶液作为培养液。在培养皿底部铺3 层纱布，分别用清水和不同浓度的NAA 培养液润湿，然后在每个培养皿中放入相同粒数的选好的种子。在培养皿盖上标号，盖上培养皿，观察胚轴的生长情况。3 天后，数据如下表所示：

编号 1 2 3 4 5 6 7 8

NAA浓度（mol/L） 清水 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3

胚轴增长长度（mm） 11.31 12.22 13.39 13.40 11.94 10.95 8.73 7.66

请依表中数据回答下列问题：（1）实验中盛有不同浓度培养液的培养皿必须加盖，其原因是 。

（2）对番茄的胚轴来说，最适的NAA 浓度范围是： 。

（3）根据上表数据，请在坐标系中绘出番茄胚轴增长变化的曲线。

（4） 较低浓度范围内，随NAA 浓度的增加，NAA 对番茄胚轴生长的促进作用；继续提高NAA 浓度，促进作用，甚至起抑制作用。

解析：（1）由于本实验的单一变量是NAA 的浓度，所以控制每组的NAA 浓度至关重要，比如要对培养皿加盖，以防止水分的蒸发对NAA 浓度造成影响。（2）从表格中的数据可以看出，第3、4 组胚轴增长长度都是13.4 mm 左右，相差很小且达到最大，根据生长素浓度对植物生长影响的曲线走势，不难推知第3、4 组对应的NAA 浓度落在最适浓度的两侧，所以，最适浓度应该介于这两组浓度之间。（4）根据教材中生长素的作用曲线以及表格中的数据可以判断，在一定范围内，随着NAA 浓度的增加，NAA对番茄胚轴生长的促进作用逐渐增强，一直达到最适浓度的最强促进作用，继续提高浓度，则NAA 对番茄胚轴生长的促进作用逐渐减弱，甚至起抑制作用。

答案：（1）避免水分蒸发引起NAA 溶液浓度变化（2）10 － 8 ～ 10 － 7 mol/L（3）见下图( 要求起始位置和曲线正确)（4）增强减弱

能力提升：植物激素调节的命题主要围绕如下两个方面：一是生长素的发现，二是生长素的作用。解答生长素的发现类试题时，要掌握常见的单向刺激的处理方法（单侧光、重力、单侧施肥等）和常见用具的使用方法（琼脂、玻璃片、云母片和遮光材料等）。学会在明确实验目的和实验原理的基础上，确定实验变量。在解答生长素的作用实验试题时，要善于分析坐标曲线和表格数据的变化趋势，重点突出“低浓度促进生长，高浓度抑制生长”这一原理。在研究植物体中某物质的生理作用时可选用喷洒、涂抹或浸泡等方法，在研究植物体某器官或部位的生理作用时常用切除法。

三、与高等动物生命活动的调节相关的实验设计

例3 某科研小组为了解下丘脑与其他内分泌腺之间的功能关系，进行了如下实验，请根据你所学知识。完成实验报告：

（1）实验材料和步骤：

①实验动物：家兔12只(体重2 kg/只，雌雄各6只)。

②依次测定和记录12 只家兔血液中促甲状腺激素、甲状腺激素、促性腺激素和性激素的含量以及12 小时的尿量，每天1 次，连续3 天。( 性激素分泌调节与甲状腺激素分泌调节的原理相同)

③第4 天，切断各家兔下丘脑和垂体之间的联系后，重复上述步骤②。最后，将手术前、后的两组数据用方法处理，求出差异。

（2）结果与分析：①促甲状腺激素、甲状腺激素、促性腺激素和性激素的含量，手术后比手术前；切断垂体与下丘脑的联系后，甲状腺和的生理功能受到影响。②兔的尿量，手术后比手术前，可推断出激素分泌减少。

（3）结论：根据实验结果以及下丘脑和其他内分泌腺的功能可知，下丘脑合成和分泌 ，促进垂体合成和分泌相应的 ，再促进相应的内分泌腺合成和分泌激素。

（4）为进一步明确与尿量变化相关激素的分泌途径，你认为下一个实验应在哪一方面进行研究？

解析：（1）在本题中用到多只家兔，应该对它们用统计学的方法进行统计，得出相应的结论，求出差异。（2）下丘脑是水平衡中枢和渗透压调节中枢，切断垂体和下丘脑的联系将影响到尿量的多少。（3）下丘脑能分泌促性腺激素释放激素、促甲状腺激素释放激素和促肾上腺素释放激素，这些激素促进垂体分泌相应的促激素，垂体分泌的促激素作用于相应的腺体，使之分泌激素。（4）明确与尿量的变化相关激素的分泌途径，应研究抗利尿激素的释放和垂体的关系或抗利尿激素的分泌与下丘脑的关系。

答案：（1）统计学( 统计、数理统计)（2）低( 少)性腺多抗利尿 （ 3）促激素释放激素促激素(4) 抗利尿激素的释放与垂体的关系( 抗利尿激素的分泌与下丘脑的关系)。

能力提升：解答此类试题时要掌握几种常用方法：切除法和移植法常用于研究某器官的生理作用；饲喂法和注射法往往研究某物质的生理作用。同时我们还要重视内分泌功能异常患者的临床观察法、激素的提纯和人工合成及同位素示踪法。解题时要注意每种方法的适用条件，考虑选择实验动物生长发育情况、年龄、体重、性别等。

四、与遗传变异相关的实验设计

例4 鸭蛋蛋壳的颜色主要有青色和白色两种。金定鸭产青色蛋，康贝尔鸭产白色蛋。为研究蛋壳颜色的遗传规律，研究者利用这两个鸭群做了五组实验，结果如下表所示：

解析：（1）（2）第1 组和第2 组中康贝尔鸭和金定鸭杂交，不论是正交还是反交，后代所产蛋颜色几乎为青色。第3 组和第4 组为F1 自交，子代出现了不同的性状，即出现性状分离现象，且后代性状分离比：第3 组，青色白色=2940 1050 ；第4 组青色白色=2730 918，都接近于3 1 。所以可以推出青色为显性性状，白色为隐性性状。（3）由上述分析可知康贝尔鸭（白色）是隐性纯合子，第5 组让F1 与隐性纯合子杂交，这种杂交称为测交，用于检验F1 是纯合子还是杂合子。试验结果显示后代产青色蛋的概率约为1 ／ 2。（4）康贝尔鸭肯定是纯合子，若亲代金定鸭均为纯合子，则所产蛋的颜色应该均为青色，不会出现白色，而第1 组和第2 组所产蛋的颜色有少量为白色，说明金定鸭群中混有少量杂合子。

答案：（1）青（2）性状分离 3 ∶ 1（3）1/2 测交 F1 相关的基因组成（4）金定（5）统计学 基因分离

能力提升：解答遗传类表格信息迁移题时首先要看表格的名称、数据、备注等内容，明确解题所需的知识要点，再通过对表格中列举的数据进行全方位的比较找到解决问题的突破口，最后运用已经明确的知识要点，从数据中找出问题，针对存在的问题，论述解决的措施。解答此类试题的关键在于分析表格中已存在的文字信息点，了解图表的内容及答题方式，然后根据所示信息点，利用问句中的关键语句，从教材的经典实验中搜索相应的信息，获取问题的答案。

总之，复习时要研究教材中的实验，教材中的实验仅仅是为我们提供一套可行的实验设计方案和操作规程。我们应该理解每一个实验的原理构成与目的要求，弄清材料用具的选定方法与原则，掌握实验方法和实验步骤。学会运用教材实验和经典实验所蕴含的实验原理及实验思想方法去解决新问题，提升自身的实验探究能力。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文