高考生物二轮复习专题7实验与探究第16讲实验设计与评价学案

这是一份高考生物二轮复习专题7实验与探究第16讲实验设计与评价学案，共23页。学案主要包含了生物学实验的设计，探究性实验与验证性实验的比较等内容，欢迎下载使用。

 第16讲　实验设计与评价

一、生物学实验的设计
1．生物学实验探究的一般程序
科学探究的一般过程可简单地用下图表示：

(1)提出问题，确定实验课题：所谓实验课题的选定，就是实验者首先要确定一个有一定价值的研究课题，明确通过实验要解决什么问题。
(2)作出假设：“假设”也称假说或猜测，是指用来说明某种现象但未经证实的论题，也是对所提出的问题作出的参考答案，即依据发现的事实材料或科学原理，通过创造性思维，提出初步假设。
(3)设计实验方案：设计一个实验来检验假说，在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验方案是实验探究的最基本环节。
(4)预期结果：在实验设计方案确定以后、实验正式实施之前，根据假说和原理，对实验可能出现的结果进行预测，依据提出的假说进行推理，得出假定性结果或推论，即“如果假设成立，则应有何种结果”。
(5)分析数据：实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势，它们能不能支持假说，它们是否指出了实验中存在的缺陷，是否需要收集更多的数据。
(6)得出结论：在下结论的时候，确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复多次实验才能得出最后的结论。结论的得出必须依据实验结果，若出现的结果与预期结果一致，则得出与先前的假说一致的结论即“假说成立”；若实验出现的结果与预期结果不符，则得出的结论应为“假说不成立”。
2．实验设计的要求

3．实验设计的一般步骤
实验步骤应用简洁科学的语言叙述，一般叙述如下：
(1)分组编号：根据实验要求选择合适的材料和器材，选材应保持条件相同(如：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠)。将实验分为实验组和对照组，可以分两组，也可以分若干组，每组进行明确的标记，如用甲、乙、丙，或者是A、B、C，或者是1、2、3，便于实验的观察、统计、比较和叙述。
常用语言模板：①将培养瓶平均分为3组，编号为A、B、C。分别向三组培养瓶中加入等量的××细胞悬浮液和等量的培养液，在相同且适宜的条件下培养，分别用血细胞计数板测定各组的××细胞数；②取两支试管，分别编号为甲、乙，各加入等量的某溶液；③选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3等。④选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C等。
(2)对照处理：根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理，除自变量外，对实验组和对照组的培养、饲养等条件应相同，即控制无关变量。要注意能体现“单一变量”词语的准确使用，例如使用“等量”“相同”“适宜”等词语。
(3)培养(或饲养)、观察、记录：对于植物实验和某些动物实验，分别进行实验处理后，要进行一段时间的培养才能出现结果。而有些实验进行实验处理之后，在短时间内(1～2h)就可以观察出现的现象。要仔细观察实验组与对照组出现的差异，记录实验现象和实验数据。
4．实验设计的原则
(1)对照性原则——科学、合理地设置对照可以使实验方案简洁明了，且使实验结论更有说服力。
一个实验通常分为实验组和对照组。实验组是施加自变量处理的对象组，对照组是不施加自变量处理的对象组，无关变量对两者的影响是相同的，两组之间的差别被认为是来自自变量的影响，按照对照方式的不同可分为4种类型：

对照类型
定义
实例
空白对照
不做任何实验处理的对照组
如在还原糖检测实验中留一部分样液不加入本尼迪特试剂，以作对照
相互对照
不设对照组，只在几个实验组之间相互对比
如在植物激素的实验设计中，不同浓度之间相互比较
条件对照
给实验对象施加某种实验处理，虽不是检验假设需要的，但更能充分说明自变量的对照
如在用动物激素饲喂小动物的实验方案中，饲喂甲状腺激素的为实验组；饲喂甲状腺激素抑制剂的是条件对照组；不饲喂药剂的是空白对照组
自身对照
实验与对照在同一对象上进行
如质壁分离及质壁分离复原实验

(2)等量性原则
对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其他条件的完全相同”。具体有如下四个方面：
生物材料要相同
所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面的特点要尽量相同或至少大致相同
实验器具要相同
试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的大小、型号要完全一样
实验试剂要相同
试剂的成分、浓度、体积要相同，尤其要注意体积上等量的问题
处理方法要相同
如保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致

(3)单一变量原则
在实验设计中仅仅改变实验中的某一项变量，其他因素不变，在此条件下，观察、研究该变量对实验材料和实验结果的影响，除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要做到前后一致。
(4)可重复性原则：指的是控制某种因素变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能减小非处理因素所造成的实验误差，体现实验的科学性。
(5)简约性和可行性原则：指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显，并能在较短时间内完成(用药少，步骤少，时间短)。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可行性。
(6)科学性原则：指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学的基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。

二、探究性实验与验证性实验的比较
1．区别
项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在不知实验结果的前提下，通过自己进行实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案和解释
因结论是已知的，故不存在假设问题
实验现象
未知
已知
实验结果预测
对应假设，分类讨论：
①实验组与对照组无显著差异，实验变量无影响；
②实验组比对照组好，实验变量有利；
③实验组比对照组差，实验变量不利(如果是相互对照，也分类讨论)
根据实验原理确定已知实验结果，并对实验结果进行准确描述
实验结论
根据可能的实验结果，进行分析
对应实验目的作出肯定结论

2.举例
项目
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人是否出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中含葡萄糖
实验原理
相同(本尼迪特试剂与可溶性还原糖，在热水浴加热的条件下相互作用出现红黄色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加本尼迪特试剂热水浴加热，观察实验现象)
实验现象
出现或不出现红黄色沉淀
出现红黄色沉淀
预期实验结果
出现或不出现红黄色沉淀
出现红黄色沉淀
实验结论
若出现红黄色沉淀，证明此人出现糖尿；若不出现红黄色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中含葡萄糖


考向一　考查实验目的、实验原理的书写
1．某生物兴趣小组做了一系列的实验后，得到的结果如图所示。

实验目的是：________________________________________________________________。
答案　探究光照时间、赤霉素和赤霉素合成抑制剂对某种植物茎伸长的影响
2．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：

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
模型构建
1．书写实验目的
(1)单自变量双(多)因变量实验目的的书写
书写模式：实验性质(探究或验证)＋自变量对研究对象＋因变量1和因变量2的作用(影响或效果等)。
(2)获得自变量、观察指标和因变量的方法策略
随自变量的变化而变化的量称为因变量。如在“缺氮完全培养液培养大豆幼苗”的实验中，大豆幼苗的生长状况就是因变量。特别要注意因变量和观察指标的区别，因变量是由于自变量的改变而引起的变化，这种变化有时不是直接能观察到的，因此要有一定的观测数据。如“探究pH对过氧化氢酶活性的影响”实验中，自变量是不同的pH，因变量是酶的活性，但是酶的活性不是直接能观察到的，要通过气泡释放速率来衡量。这时的气泡释放速率是观察指标而不是因变量。
若自变量和因变量是唯一的，则可直接利用两者的因果关系来判断。当有多个自变量或因变量时，运用“分解目的法”。有些实验题的自变量或因变量从实验目的的角度分析，初看不止一个，较难确定，可以用“分解目的法”来确定实验的自变量和因变量。如“请根据以下提供的实验材料，完善验证生物制剂W对动物不同细胞(正常体细胞和癌细胞)的分裂具有促进作用的实验思路”，可以将实验目的分解为两个小目的：①验证生物制剂W对动物正常体细胞的分裂具有促进作用；②验证生物制剂W对动物癌细胞的分裂具有促进作用。由此得出该实验的自变量为生物制剂W的有无、细胞的种类，因变量有两个，分别为正常体细胞的分裂情况和癌细胞的分裂情况。
(3)观察指标与因变量的转换策略
因变量不能直接观察或不易检测时就要选定相应的容易观察或易于测量的观察指标。若在实验步骤或图表中找到两个观察指标，则需要根据生物教材所学内容分别转换成两个因变量。
(4)双(多)自变量单因变量实验目的的书写
书写模式：实验性质(探究或验证)＋自变量1、自变量2(和自变量3……)对研究对象＋因变量的作用(影响或效果等)。
获取双(多)自变量的常见方法。
①从实验步骤中获取，根据实验步骤中的描述提取出创设的自变量。
②从实验结论中获取，实验结论往往体现实验目的，也就能从中提取出实验的自变量。
③从实验给出的曲线、图表等信息中提取出自变量。
2．书写实验原理
(1)题型特点：此类题目通常提供实验方案、步骤或实验结果，要求学生定性探究(验证)实验变量的作用，并分析实验方案、步骤和结果，从而理解实验原理。
(2)实验原理解读及书写
实验原理是在实验结果(现象)与实验结论之间架起的一座“桥梁”，建立实验操作和实验结果的理论联系，实验原理一般应包含三部分内容。
①自变量和因变量的关系＋因变量的观测指标＋实验具体过程描述。
②自变量的作用原理，即“为什么这么做”，要密切关注实验目的及题干信息，注意充分利用题干的提示或联系教材基础知识进行准确描述。
③因变量的检测原理(或操作原理、现象原理)，即“为什么出现这样的现象”，可参考题中相关实验步骤进行分析。


考向二　考查实验步骤的书写与分析纠错
3．轮状病毒(RV)是引起婴幼儿腹泻的主要病原体之一，其主要感染小肠上皮细胞，从而造成细胞损伤，引起腹泻。有专家指出物质X可以预防轮状病毒感染。为了验证物质X的作用，研究者计划用新生小白鼠做实验。
实验材料：生长发育状况相同的出生3天的健康小白鼠30只(实验前各小鼠粪便轮状病毒检测为阴性)，RV(来源于RV流行高峰期腹泻患儿)。(注：给药方式和给药剂量不作具体要求。)
完善实验思路：
(1)____________________________________________________________________________，分别编号为甲、乙、丙。
(2)____________________________________________________________________________；乙组和丙组每只小白鼠注射等量的生理盐水。
(3)将甲、乙、丙三组小白鼠置于相同且适宜的条件下饲养。一段时间后，_____________，丙组不做处理。
(4)将甲、乙、丙三组小白鼠置于相同且适宜的条件下饲养。一段时间后，观察并记录小白鼠的患病情况，统计并分析各组小白鼠的患病率。
答案　(1)取生长发育状况相同的出生3天的健康小白鼠30只，随机分成数量相等的三组
(2)分别给甲组每只小白鼠注射适量且等量的物质X
(3)给甲、乙两组小白鼠注射适量且等量的轮状病毒(RV)
4．某同学进行了温度对酶活性影响的研究，设计了以下实验。
实验步骤：
(1)取三支试管，分别加入质量分数为3%的可溶性淀粉溶液。另取三支试管，分别注入新鲜α­淀粉酶溶液。
(2)将装有淀粉溶液和酶溶液的试管分成三组分别放入100℃、37℃的水中和冰块中，维持各自的温度5min。分别将酶溶液注入相同温度下的淀粉溶液中，两支试管中的pH＝6.8，第三支试管中的pH＝4，摇匀后维持各自温度5min。
(3)在三支试管中各滴一滴碘—碘化钾溶液，并摇匀。
观察记录：(略)。
结论：温度过高或过低都会影响酶的活性。
请回答：
(1)该实验能否得出上述实验结论？________。
(2)指出步骤中的不正确之处，并在此基础上加以纠正或补充相应的内容。
________________________________________________________________________。
答案　(1)不能
(2)①试管上没有做标记，应用字母或数字进行标记。
②步骤(1)中，加入试管中的两种溶液应有量的描述，补充“3%的可溶性淀粉溶液2mL，新鲜的α­淀粉酶溶液1mL”。
③步骤(2)中没有设置最适温度，应把37℃改为60℃。④未遵循单一变量原则，酸碱度应一致，pH应都为6.8
模型构建
1．实验步骤的分析填空
此类题目通常给出实验目的和实验原理，并且提供不完整的实验方案、步骤，要求学生结合实验目的和实验原理，补充完善实验方案、步骤。

(1)实验步骤与实验思路的区别：实验步骤操作性强，而实验思路概括性强。
(2)实验设计的思路
实验设计往往是解答实验题的难点，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易。实验的设计可遵循以下思路和方法进行。
①首先确定实验目的，并对其去粗取精，提炼要点，确定是验证性实验还是探究性实验。
②运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻。理解实验原理对实验设计有重要作用，每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是由其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。
③根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，确认实验变量。在头脑中搜寻教材上或曾做过的实验模型，初步形成操控变量的方法(即大致方案)，实验设计大多与单一变量和对照实验有关。
④结合实验所给的条件，选取适当的方法(简便性原则)，开始草拟具体步骤方案，设计具体步骤后，通过对实验结果(现象)的判断，综合分析，得出实验结论。
⑤回归检验
看看自己的实验是否遵循科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其他可能性存在，即检验实验的严密性、科学性。实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。
⑥实验设计中反应变量的确定和控制
生物实验设计中，因变量的确非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从因变量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。
2．实验步骤的分析纠错
此类题目通常提供错误的实验设计，要求学生在熟悉实验原理的基础上，找出错误并予以改正。
判断流程：

步骤及操作错误分析主要有以下几种情况：①某个实验步骤遗漏或顺序颠倒；②操作方法错误；③没有设置对照，或对照设置不合理；④实验是否遵循了单一变量原则；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。
考向三　考查实验步骤(思路)的完整书写
5．(2019·浙江嘉兴联考)冬虫夏草提取液和对应的益生菌可用于治疗肥胖，研究发现主要是冬虫夏草提取液中的虫草多糖起作用。为确定治疗肥胖的具体虫草多糖类型，某科研小组从冬虫夏草提取液中分离获得四种虫草多糖(H1、H2、H3、H4)，并利用小鼠进行了相关研究，实验结果如图所示：

请根据以下材料和用具，完善实验思路，并进行相应讨论和分析。
(1)材料与用具：生理盐水，高脂饲料(HFD)，普通饲料，正常小鼠140只，冬虫夏草提取液(HSM)、H1、H2、H3、H4，体重测量仪等。
(说明：小鼠培养、饲喂的具体操作不作要求；小鼠体重的具体测量不作要求；整个实验过程条件适宜)
(2)完善实验思路：
①取小鼠______只，每天饲喂高脂饲料，12周后成为肥胖小鼠。其余小鼠饲喂普通饲料，为正常小鼠。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
⑤________________________________________________________________________。
答案　(2)①120只
②12周后将肥胖小鼠随机均分为6组，编号为B～G，正常小鼠编号为A
③A、B组小鼠每天分别饲喂含有生理盐水的正常饲料和高脂饲料，C～G组小鼠每天分别饲喂等量的含HSM、H1、H2、H3、H4的高脂饲料
④一段时间后，利用体重测量仪检测各组小鼠体重
⑤统计、记录并分析所得实验数据
解析　由题意可知，本实验是探究治疗肥胖的虫草多糖类型。本实验共取小鼠140只，共分成7组，每组20只，其中20只作为空白对照，饲喂普通饲料，另外120只饲喂高脂饲料。实验的具体思路：①取小鼠120只，每天饲喂高脂饲料，12周后成为肥胖小鼠。其余20只小鼠饲喂普通饲料为正常小鼠。②12周后将肥胖小鼠随机均分为6组，编号为B～G，正常小鼠编号为A。③A、B组小鼠每天分别饲喂含有生理盐水的正常饲料和高脂饲料，C～G组小鼠每天分别饲喂等量的含HSM、H1、H2、H3、H4的高脂饲料。④一段时间后，利用体重测量仪检测各组小鼠体重。⑤统计、记录并分析所得实验数据。
6．已知有机物X具有毒性，会诱发染色体断裂。欲探究肝脏小块对有机物X是否有解毒作用。请根据以下提供的实验材料与用具，提出实验思路。
材料与用具：淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)，有机物X溶液，肝脏小块，肝细胞培养液，显微镜，载玻片，盖玻片，培养皿，滴管，姬姆萨染液(使染色体着色)等。
(要求与说明：实验分四组，染色及装片的具体制作过程不作要求；实验条件适宜且现象明显。)
写出实验思路(其中实验分组用表格形式，“＋”表示添加)。
________________________________________________________________________。
答案　①在淋巴细胞培养液中加入淋巴细胞及植物凝集素，随机均分成4等份，备用；
②实验分组：
项目
甲
乙
丙
丁
肝细胞培养液
＋
＋
＋
＋
有机物X溶液
＋


＋
肝脏小块
＋

＋


③上述四组分别放入4个培养皿中培养一段时间后，取各培养皿中等量的培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养；
④一段时间后，取各组淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察染色体的形态与数目，并对比分析。
模型构建　实验步骤书写四部曲

考向四　考查预测实验结果与结论
7．(预测实验结果——纯文字)现有一种由人工膜制成的袋，为检测淀粉和碘能否透过某人工膜袋，现提供试剂和用品如下：铁架台、烧杯和人工膜袋各一个，1%的淀粉溶液，稀碘溶液和细棉线等。
(1)实验的设计思路是把淀粉和碘液分开，分别置于人工膜袋的袋内和烧杯内。人工膜袋口用细棉线扎紧，袋口高于烧杯内液面。
(2)实验结果预测及分析：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(2)①若袋内外液体均不变蓝，则表明淀粉和碘均不能透过人工膜袋；②若袋内外液体均变蓝，则表明淀粉和碘均能透过人工膜袋；③若袋内液体变蓝，袋外液体不变蓝，则表明碘能透过人工膜袋，淀粉不能透过人工膜袋；④若袋外液体变蓝，袋内液体不变蓝，则表明碘不能透过人工膜袋，淀粉能透过人工膜袋
模型构建
1．验证类实验
(1)题型特点：此类题目通常提供实验思路、方案或步骤，要求学生挖掘试题提供的信息并利用所学生物学知识理解实验原理，分析预测相关实验的结果。
(2)模板呈现

2．探究类实验
(1)题型特点：此类题目通常提供需要探究的实验结论，要求学生设计实验方案，并对实验所有可能的结果作出预测。
(2)模板呈现

8．(预测实验结果——统计图)现提供以下实验材料、试剂与用具：新制备若干条5cm长的萝卜条、蒸馏水、蔗糖、三角尺、烧杯等，请你设计一个实验方案，探究植物细胞在不同浓度的蔗糖溶液中的渗透作用。实验思路如下：
①用蒸馏水与蔗糖配制成具有一定浓度梯度的蔗糖溶液。
②将若干5cm长的萝卜条分别浸泡在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间用三角尺测量萝卜条的长度，记录并求平均值。
请预测结果：建立一个坐标系，用曲线图预测萝卜条长度的变化情况(至少画出四种蔗糖浓度中对应的变化曲线)。
答案　如图所示

模型构建
常用的统计图有条形统计图、曲线统计图等。统计图可以使复杂的统计数字简单化、通俗化、形象化，使人一目了然，便于理解和比较。统计图一般采用直角坐标系。横坐标用来表示事物的组别或者自变量，纵坐标常用来表示事物出现的次数或者因变量。若在同一坐标系中绘制两个或两个以上的自变量时，都要在图例中注明。
以下介绍几种常用的统计图：
1．条形统计图
条形统计图可以清楚地表明各种数量的多少。一般适用于内容较为独立，缺乏连续性的数量资料，用来表示有关数量的多少，特别适合于对各数量进行比较。
2．曲线统计图
曲线统计图不仅可以表示数量的多少，而且反映同一事物在不同时间里发展变化的情况。
绘制方法：
(1)首先确定自变量和因变量，一般用横坐标表示自变量，纵坐标表示因变量，标出变量的名称与单位。
(2)确定关键点，在相应位置描出曲线的起点、转折点、终点等关键点。
(3)明确曲线的变化趋势。
(4)根据题目的要求用折线或曲线把关键点连接起来。
(5)标名称，如果坐标图中有2条或2条以上的曲线，要在各条曲线的对应位置标出相应的名称。
(6)检查曲线统计图是否符合题目要求。
无论是条形图还是曲线图，在绘制统计图时都要注意书写图表名称及规范的图注。
9．(预测实验结果——设计表格)为验证反射弧的组成与作用，某同学设计了以下实验思路：取1只脑部刚刚损坏的青蛙，将其悬挂起来。
①用1%H2SO4溶液刺激该蛙左后肢的趾端(如图所示)，观察蛙是否屈腿。

②洗去H2SO4，再用1%H2SO4溶液刺激该蛙左后肢趾端，测量该刺激与屈腿是否同时发生。
③分离得到该蛙左后肢的坐骨神经腓肠肌标本，用电刺激直接刺激腓肠肌，观察其是否收缩。
④用电刺激直接刺激上述标本的腓肠肌肌细胞，在坐骨神经上是否能测量电位变化。
(说明：实验条件适宜；实验中的刺激强度足够。)
请回答下列问题：
设计表格，并将预测的实验结果与原因分析填入表中。
答案　验证反射弧的组成与作用，实验的预测结果及结果分析表
思路
预测结果
结果的原因与分析
①
是
反射弧完整，能够对刺激作出反应
②
否
刺激产生的兴奋在反射弧中的传导和传递需要时间，故刺激与屈腿不会同时发生
③
是
电刺激使腓肠肌的肌细胞产生动作电位或兴奋，引起肌肉收缩
④
否
兴奋在神经肌肉接点处的传递是单向的，故坐骨神经上测量不到电位变化

模型构建
实验设计时，必定会分析实验的目的、实验原理、变量(自变量、因变量、无关变量)等，而这些分析在表格设计时表题、表头、行标、列标等的分析中都有所运用。
1．实验表格的基本形式
表格通常包括：表题(表格名称)、表头、列标、行标数据格。
如表1所示，①②③合称为表头，⑤⑥分别为列标和行标，④为数据格。其中，①是⑤区域的内容，通常表示实验组别或实验自变量的具体表现，②是④区域的内容，表示因变量测量指标的名称，③是⑥区域的内容，通常表示每个实验组内测量的次数，或同一实验组内不同的个体，或测量时间等，④为②的具体化，为实验测量的具体数据，⑤为①的具体化，如A组、B组；1000mg/L、100 mg/L、10mg/L等，⑥为③的具体化，如第一次测量、第二次测量；10min后、20min后、30min后等。

表1　表格名称
①
②
③
⑤
⑥
④

特别需要引起注意的是对于需要测量具体数据的实验表格，行标最后一格的内容应为“平均值”，如表2所示。
表2　表格名称
①
②
③
⑤
⑥
④
平均值


2.表题的拟定
表题一般结合实验目的，点明表格的主题或要点。当表格中的数据既有自变量也有因变量时，表题中应同时提及两者，但对照组不必在表题中提及。需要注意的是，虽然简短是表题的重要方面，但绝不可只图简短而导致意义不明，如“实验结果”“红细胞形态变化结果”“兔红细胞的实验”等就不符合要求。
3．表头、行标、列标的确定
许多表格用对角线将表头分为两半，分别概括行标和列标的内容，也有用斜线一分为三的，但现在多趋向于不使用斜线(对角线)，而是把栏头作为行标或列标，即只对第一行或第一列进行概括。一般情况下，行标所提出的是被研究的对象。另外，在需要时也可以将自变量和因变量的位置互换，即在行标列出因变量而列标列出自变量。
4．表中数据处理
表格一般用于实验结果的记录，若相应的实验为探究性实验，则不能将数据填入表格当中，否则将因为违背了科学实验实事求是的原则而造成不必要的丢分；若为验证性实验，且有相关数据，则可以将数据填入表格中。
同类型数据的有效数位应统一，表中的数据应以小数点为基础进行数位对齐，以便于进行数据比较。如分组资料的表格，通常应将对照组列为第一项，而对照组数据在相应的栏目标题下的首行列出。
5．表格设计需要关注的几个问题
在表格的编制中，还需要关注以下内容：
(1)在表内各项栏目不至于混淆的前提下，表线越少越好，尽量不要设计很复杂的大表。
(2)表中文字一定要简明扼要，文字较少则居中书写，句中可使用标点，句末一律不加标点。表中各栏参数若有计量单位，标注方法为参数写在左边(上)，单位写在右边(下)的圆括号内，如“温度(℃)”；参数用符号表示时，可用斜线将分开，如“T/℃”。
10．(实验结论的获得——表格与统计图)科研人员用不同浓度的葡萄糖培养液培养大鼠离体胰岛组织，实验组加入适量的药物A(一种咪唑啉类药物，作用于胰岛)，对照组加入等量生理盐水。一段时间后，测定上清液中胰岛素的含量，结果如下表所示。回答下列问题：
葡萄糖浓度(mmol·L－1)
胰岛素相对含量
对照组
实验组
0
0.38
0.40
2.8
0.57
0.61
8.3
1.09
1.66
11.1
1.71
2.91

(1)在机体血糖平衡的调节过程中，胰岛素的生理功能是
________________________________________________________________________，
从而降低血糖浓度。
(2)该实验研究的问题是______________________________________________________。
(3)根据实验结果能够得出的初步结论是________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)促进组织细胞加速摄取、利用和贮存葡萄糖
(2)在不同葡萄糖浓度条件下，药物A对胰岛素分泌的影响
(3)药物A对大鼠胰岛素的分泌有促进作用，在一定范围内，随着葡萄糖浓度的增加，促进作用增强
模型构建
1．解读表格类
(1)题型特点：此类题目通常提供相关实验方案及实验测定的原始数据(通常以表格的形式呈现)。要求学生分析数据，得出结论。
(2)模板呈现

2．解读统计图类
(1)题型特点：此类题目通常提供一定的实验思路、方案及实验结果(以柱形图、曲线图的形式呈现)，要求学生分析图形(柱形、曲线)，得出相关结论。
(2)模板呈现

11．(实验结论的获得——双坐标图)(2017·浙江11月选考)为了研究海拉细胞的细胞增殖，以总细胞数和细胞分裂指数(细胞群体中分裂细胞所占的百分比)为测定指标，完善实验思路，预测实验结果并进行分析与讨论。
(要求：细胞培养至培养液中营养物质不足时。实验思路涉及的主要用具须写出，但具体操作过程不作要求。实验条件适宜)
回答下列问题：
(1)完善实验思路：
①将已知细胞密度的海拉细胞悬液，用移液管加入到各个含培养液的培养瓶中，然后置于CO2培养箱中培养。
②________________________________________________________________________。
③对所得数据进行统计与处理。
(2)预测实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果)。
(3)分析与讨论：
①细胞计数时，见到压在方格线上的细胞如何计数？
______________________________________________________________________________。
②若要得到大量的G1期细胞，可采用的方法是______________________________，原因是______________________________________________________________________________。
③若为了检测某种药物对该细胞的增殖有促进作用，可在培养液中加入同位素标记的物质是______________，原因是________________________________________________________。
答案　(1)②每隔一段时间，用血细胞计数板在显微镜下计数并记录，同时制作临时装片，在显微镜下观察与计数分裂期细胞并记录
(2)如图所示

(3)①只计左线和上线及其夹角上的细胞
②减少培养液中的营养物质成分　由于原料缺少使细胞合成有关物质如RNA和蛋白质等受阻，而停滞于G1期
③胸腺嘧啶脱氧核苷酸　胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA合成的原料，其进入细胞的量可反映细胞的增殖情况
解析　(1)本实验难度不大，题目已经指出实验目的是研究海拉细胞的细胞增殖，测定指标以总细胞数和细胞分裂指数(细胞群体中分裂细胞所占的百分比)来表示，因此只需要在实验思路中实现以下内容即可：将细胞培养至培养液中营养物质不足，每隔一段时间，用血细胞计数板在显微镜下计数并记录总细胞数，同时制作临时装片，在显微镜下观察与计数分裂期细胞并记录。
(2)实验过程中要将细胞培养至培养液中营养物质不足，由于营养物质的消耗和有害代谢产物的积累，肿瘤细胞也会出现绝大部分细胞停止分裂的现象，预期实验结果要考虑到这种情况。由于题目要求用坐标曲线图形式呈现可能的实验结果，所以需要先建立坐标系，横坐标标注培养时间，纵坐标标注总细胞数和细胞分裂指数(具体参见答案)。
(3)①细胞计数时，当遇到压在方格线上的细胞，一般只计数左线和上线及其夹角上的细胞。
②若要得到大量的G1期细胞，可减少培养液中的营养物质成分，由于原料缺少使细胞合成有关物质如RNA和蛋白质等受阻而停滞于G1期。
③若为了检测某种药物对该细胞的增殖有促进作用，可在培养液中加入同位素标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，由于胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA合成的原料，其进入细胞的量可反映细胞的增殖情况。
模型构建　双纵坐标图的解题策略
1．分析横、纵坐标：圈出横坐标、双纵坐标的名称和单位，分析其生物学含义。
2．确定图形与双纵坐标的对应关系：圈出标注文字和备注信息，确定多组实验结果与双纵坐标的对应关系。
3．分析每组图形的生物学含义：起点、终点、转折点、交点、顶点、最低点(特别关注“0”)等所表示的生物学含义及其产生原因；解释曲线或柱形图的各种变化趋势产生的原因。
4．双纵坐标图的运用：根据选项或非选择题设问，找出多条曲线之间差异产生的原因，并根据结果推导相应的结论。
易错警示：(1)双纵坐标图的两个纵轴的名称、单位和刻度往往不同，分析其生物学含义。
(2)双纵坐标图中的等高柱形图的值不一定相等，低的柱形图的值也不一定小。





1．(2019·浙江金华十校联考)对下列生物学实验进行结果预测或分析与讨论。
(1)为探究不同因素对尿量的影响，某同学用麻醉后的实验兔进行实验(实验不分组)。
①请补充实验思路：
a．________________________________________________________________________。
b．耳缘静脉注射垂体提取液0.5mL，记录尿量。
c．待________后，耳缘静脉注射20%葡萄糖溶液15mL，记录尿量，取尿液做尿糖定性实验。
②分析与讨论：在尿糖定性实验中可用______________或______________检测尿液中是否含有葡萄糖。
(2)为探究某哺乳动物胰蛋白酶的最适温度，某同学设计了如下实验：取试管16支，分别加入等量稀释的蛋清液、蛋白酶，混匀，平均分为4组，分别置于0℃、5℃、10℃、40℃下保温相同时间，然后进行蛋白质的定量测定并计算平均值。该实验温度设置的不足之处有_______________________________________________________________________________
____________、__________________。(写出两点即可)
(3)癌症是当前严重危害人类健康的重大疾病之一。研究人员利用与癌细胞在某些方面具有相似性的诱导多能干细胞(iPSC)进行了抗肿瘤的免疫学研究实验如下：
第一步实验分组：
免疫组小鼠：每周注射1次含失去增殖活性的iPSC悬液，连续4周；
空白组小鼠：每周注射1次不含失去增殖活性的iPSC的缓冲液，连续4周。
第二步实验处理：
取免疫组和空白组小鼠的血清分别与iPSC、DB7(一种癌细胞)和MEF(一种正常体细胞)混合，检测三种细胞与血清中抗体的结合率。
①请画出用于记录该实验结果的记录表。
②若iPSC与两组小鼠血清作用的结果是免疫组的数值明显高于空白组，则说明iPSC刺激小鼠产生了___________________________________________________________________。
③若DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异，说明DB7有________________________________________________________________________。
答案　(1)①a.记录实验兔的尿量　c．尿量恢复
②尿糖试纸　本尼迪特试剂
(2)温度范围设置不合适　温度梯度设置不合理




(3)①三种细胞与两组小鼠血清中抗体的结合率记录表
细胞
细胞与抗体的结合率(%)
组别
iPSC
DB7
MEF
免疫组



空白组




②特异性抗体
③可以与抗iPSC的抗体结合的抗原
解析　(1)该实验的目的是探究不同因素对尿量的影响，首先应记录实验兔的初始尿量，作为对照；对实验兔注射垂体提取液后，实验兔的尿量应减少；待尿量恢复后，再向实验兔注射一定量的葡萄糖溶液，实验兔的尿量将增加，此时可收集尿液进行尿糖检测，使用尿糖试纸或本尼迪特试剂均可，若出现相应的颜色变化，则说明尿液中含有葡萄糖。(2)哺乳动物胰蛋白酶的最适温度应在37 ℃左右，因此上述4组实验的温度范围设置不合理，且温度梯度不一致。(3)①表格设计既要考虑到免疫组与空白组，又要考虑到加入iPSC、DB7和MEF后，三种细胞与血清中抗体的结合率，即实验的组别为免疫组与空白组，置于表格的左栏或上栏，iPSC、DB7和MEF为实验的自变量，置于表格的上栏或左栏，表格的主体为因变量，即细胞与血清中抗体的结合率，据此可绘出相应的表格，详见答案。②若iPSC与两组小鼠血清作用的结果是免疫组的数值明显高于空白组，说明iPSC刺激小鼠体内产生了相应的特异性抗体。③若DB7和iPSC与免疫组小鼠血清作用后的检测数据无明显差异，说明DB7存在相应的抗原，即可以与抗iPSC的抗体结合的抗原，引发小鼠发生了类似的特异性免疫反应。
2．(2019·浙江4月选考)欲验证胰岛素的生理作用，根据以下提供的实验材料与用具，设计实验思路，预测实验结果并进行分析。
材料与用具：小鼠若干只，胰岛素溶液，葡萄糖溶液，生理盐水，注射器等。
(要求与说明：血糖浓度的具体测定方法及过程不作要求，实验条件适宜)
(1)实验思路：_______________________________________________________________。
(2)预测实验结果(设计一个坐标，用柱形图表示至少3次的检测结果)：
(3)分析与讨论：
①正常人尿液中检测不到葡萄糖，其原因是_____________________________________。
②当机体血糖水平升高时，胰岛中的内分泌细胞及其分泌的激素变化是
________________________________________________________________________。
此时，机体细胞一方面增加对葡萄糖的摄取、贮存和利用，另一方面_______________。
答案　(1)①分别测定每只小鼠的血糖浓度，并记录
②将小鼠分为A、B两组，A组注射适量胰岛素，B组注射等量生理盐水。每隔一段时间，分别测定两组小鼠的血糖浓度，并记录　③当出现低血糖症状后，A组注射葡萄糖溶液，B组注射等量生理盐水。每隔一段时间，分别测定两组小鼠的血糖浓度，并记录　④对每组所得数据进行统计分析
(2)如图所示

(3)①胰岛素促进肾小管对过滤液中葡萄糖的吸收
②胰岛β细胞分泌胰岛素增加，胰岛α细胞分泌胰高血糖素减少　抑制氨基酸等物质转化为葡萄糖
3．(2019·浙江超级全能生9月联考)血糖可刺激胰岛β细胞分泌胰岛素，许多氨基酸也都有类似的作用。在血糖正常时，氨基酸的这种效应较弱；但如果血糖升高，氨基酸的这种作用就明显增强。现提供下列材料，请完善对上述结论的验证。(实验方案不分组)
材料：家兔若干、赖氨酸和精氨酸混合溶液、葡萄糖溶液、生理盐水、血检设备、蒸馏水、注射器、饲料等。
(1)实验思路：
①取材：_____________________________________________________________________；
②安静状态下，用血检设备检测其________________________________________________，记作X1；
③静脉注射赖氨酸和精氨酸混合溶液，15min后检测相关指标，记作X2；
④适宜时间(大于24h)后，静脉注射_______________________________________________，15min后检测相关指标，记作X3；
⑤适宜时间(大于24h)后，静脉注射_______________________________________________，15min后检测相关指标，记作X4；
⑥比较、分析上述实验数据，得出结论。
(按正常饲养条件处理家兔，注射相关试剂的剂量均符合“等量且适量”要求)
(2)实验结果：已知X1、X2、X3、X4中最大的是X4，请用柱形图的形式表示它们之间的大致关系。
(3)实验结论与分析：
①人的食物中往往同时含有氨基酸和糖类，因此，氨基酸的上述作用，可使得________。
②胰岛素又可____(填“促进”或“抑制”)肌肉等组织细胞对氨基酸的摄取并合成蛋白质。
③当机体的血糖浓度低于一定值时，胰岛α细胞的激素分泌量________。
答案　(1)①取健康的、发育成熟的家兔若干或1只
②胰岛素含量　④葡萄糖溶液　⑤葡萄糖溶液及赖氨酸和精氨酸混合溶液
(2)如图所示

(3)①机体进食后迅速、足量分泌胰岛素　②促进　③增加
解析　(1)①为避免实验材料的个体差异，本实验采用的是前后自身对照，因此在选材时，应取健康的、发育成熟的家兔若干或1只，而不是进行分组；②本实验的观测指标是胰岛素含量，不适合选用血糖浓度作为指标，因为血糖在实验中是自变量之一，不能同时作为自变量和观测指标；④因为③中注射了氨基酸混合液，且实验结果中X4数值是最大的，则④中最合理的给药是葡萄糖溶液；⑤X4数值最大，故应该是两种因素的共同刺激即葡萄糖溶液及赖氨酸和精氨酸混合溶液。(2)X2稍大于X1，因为氨基酸也可刺激胰岛β细胞分泌胰岛素；X2、X3介于X1、X4之间，葡萄糖的刺激使胰岛素分泌增加的效果应该是比较明显的，因此X3高于X2，绘制图形见答案。(3)①人的食物中往往同时含有糖类和氨基酸，因此相当于这两个因素在共同起作用，刺激胰岛素分泌，这使得机体进食后迅速、足量分泌胰岛素；②胰岛素可促进葡萄糖和氨基酸进入组织细胞，并被利用；③血糖浓度低于一定值时，需要升高血糖，因此胰岛α细胞的激素分泌量会增加，进而分泌较多的胰高血糖素。
4．(2019·浙江名校协作体高三联考)现代药理学研究证实，人参皂苷对癌细胞的生长有抑制作用，能诱导肿瘤细胞凋亡，某研究人员为验证人参皂苷－Rh2(GS－Rh2)能抑制人肝癌Bel－7404细胞增殖并诱导其凋亡，从而为开发出一种抗肿瘤新药提供进一步的实验依据。请根据以下所给材料及用具提出实验思路。
材料用具：
人肝癌Bel－7404细胞悬液，10%小牛血清的培养液(含100IU/mLl青霉素和0.1 mg/mL链霉素)，人参皂苷－Rh2(GS－Rh2)(浓度分别为6.25、12.5、25.0、50.0、100μg/mL)，5%CO2恒温培养箱，细胞培养板若干，流式细胞仪(检测并计算各组的细胞凋亡率)等，其中检测和计算细胞凋亡率具体方法不作要求。
(1)实验思路：
①取洁净并符合实验条件的细胞培养板________个，分别加入________人肝癌Bel－7404细胞悬液和10%小牛血清的培养液，__________________中培养6h。
②给各实验组细胞培养板分别加入__________________；对照组加入_______________。
③各组细胞培养板在适宜且相同条件下进行培养，6h、12h、24h、48h、72h分别定时检测并计算_____________________________________________________________________。
(2)结论与分析：
①实验证实了GS－Rh2能诱导Bel－7404细胞凋亡，这种作用具有一定的剂量依赖性和时间依赖性。即随着GS－Rh2浓度增加和______________，Bel－7404细胞的________逐渐增加。
②实验结果还表明，GS－Rh2对Bel－7404细胞生长具有抑制作用：在药处理后48h，采用MTT法(是一种检测细胞存活和生长的方法)在上述系列浓度(由低到高)GS－Rh2下测得抑制率分别为23.7%、37.3%、54.2%、79.7%和93.2%，请根据不同浓度下的抑制率绘制曲线，其中横坐标数据间距设置不作要求。
答案　(1)①6　等量　5%CO2恒温培养箱　②适量等量的6.25、12.5、25、50、100μg/mL的GS－Rh2　等量的10%小牛血清的培养液　③各组细胞凋亡率
(2)①作用时间延长　凋亡率
②如图所示

解析　(1)本实验目的是验证人参皂苷－Rh2(GS－Rh2)能抑制人的肝癌Bel－7404细胞增殖并诱导其凋亡。实验提供的人参皂苷－Rh2(GS－Rh2)浓度分别为6.25、12.5、25.0、50.0、100μg/mL，加上对照组，共设6个组，分别与肝癌Bel－7404细胞混合，在适宜且相同条件下进行培养，6h、12h、24h、48h、72h分别定时检测并计算各组细胞凋亡率。
(2)实验证实了GS－Rh2能诱导Bel－7404细胞凋亡，这种作用具有一定的剂量依赖性和时间依赖性。即随着GS－Rh2浓度增加和作用时间延长，Bel－7404细胞的凋亡率逐渐增加。
5．(2019·浙江绍兴9月联考)某兴趣小组为验证某批次狂犬病疫苗不合格与有效成分含量不足有关，利用合格疫苗和荧光标记的狂犬病毒进行相关实验。请完善实验思路，预测实验结果并进行分析与讨论。
(要求与说明：抗体含量测定的方法、实验所需的仪器试剂及持续时间等不作要求)
请回答下列问题：
(1)实验思路：
①将若干只发育状况相似的健康成年小鼠随机分成数量相等的甲、乙、丙三组。
②注射处理：________________________________________________________________。
③在适宜条件下饲养，一段时间后抽取各小组小鼠等量的血液，用__________________检测抗体的含量，并观察小鼠的健康状况。
④________________________________________________________________________。
⑤对测得的数据进行统计分析。
(2)预期实验结果(以坐标曲线图形式表示实验结果，将各组注射处理的情况标注在曲线图旁)。
(3)分析与讨论：
①当严重咬伤时往往要注射狂犬病抗血清和狂犬病疫苗，狂犬病抗血清的主要免疫目标是________________；注射狂犬病疫苗属于____________(填“主动免疫”或“被动免疫”)。
②注射疫苗的实验小鼠有时会出现狂犬病病症，可能原因是________________________。
答案　(1)②甲组注射适量的该疫苗，乙组注射等量的合格疫苗，丙组注射等量的疫苗溶剂　③荧光标记的狂犬病毒　④每隔一段时间，重复步骤③
(2)如图所示

(3)①细胞外的狂犬病毒　主动免疫　②疫苗中含有致病的狂犬病毒
解析　本实验的目的是验证疫苗不合格与有效成分含量不足有关。甲组可以注射该不合格疫苗，乙组注射合格疫苗，丙组注射等量的疫苗溶剂；对于各组产生的抗体的含量，可通过荧光标记的狂犬病毒进行检测；预期结果是不合格疫苗注射后小鼠产生的抗体少于合格疫苗注射组。狂犬病抗血清的主要免疫对象是细胞外的狂犬病毒，注射疫苗属于主动免疫，若注射疫苗得狂犬病，可能原因是疫苗中含有致病的狂犬病病毒。
6．虫草精华具有补气之疗效。为了研究不同剂量的虫草精华液对小鼠红细胞数及血红蛋白含量的影响，请根据提供的实验材料写出实验思路，预测实验结果并进行分析。
实验材料：不同剂量的虫草精华液(160mg·kg－1·d－1,325mg·kg－1·d－1,650mg·kg－1·d－1)、生长发育相近的健康小鼠40只、灌胃器、采血器、蒸馏水、血细胞稀释液、显微镜、血细胞计数板、血红蛋白计等。
(要求与说明：本实验的药物以灌胃方式给予，每天1次，连续10天)
请回答下列问题：
(1)实验思路：_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验结果表明，小鼠灌胃虫草精华液后可使红细胞数、血红蛋白含量明显升高，中剂量和大剂量比小剂量效果明显，中剂量和大剂量的效果差别不明显，请以柱形图表示实验结果。
(3)分析与讨论
①细胞计数时，方格内细胞的计数顺序为_____________________________________。
②若发现方格内的红细胞数目多于300个或数不过来，可以先进行________再进行细胞计数。
答案　(1)①将生长发育相近的健康小鼠40只随机均分成4组，编号为甲、乙、丙、丁。②甲、乙、丙组分别每天灌胃适量且等量的160 mg·kg－1·d－1、325 mg·kg－1·d－1、650 mg·kg－1·d－1剂量的虫草精华液、丁组灌胃等量的蒸馏水作为对照，每天1次，连续10天。③4组小鼠放在相同且适宜的条件下培养，10天后分别取四组小鼠的血液，用血细胞稀释液进行稀释，用血细胞计数板在显微镜下对每组的红细胞进行计数并记录，同时用血红蛋白计测量每组血红蛋白含量并记录。④对所得数据进行统计与分析，得出结论
(2)如图所示

(3)①左上→右上→右下→左下　②稀释