高中生物2022年高考生物一轮复习 第8单元 实验技能四 实验设计的一般程序

(经典高考题)胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用” ①，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。

(一)实验材料和用具：

正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液②，斐林试剂③，注射器，试管，烧杯等。

(二)实验步骤：

(实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液④)

(三)实验结果的预测、解释和结论。

审题关键

信息①：此实验为验证性实验，预期结果和结论是确定的。

信息②：提供了两只小白鼠、两种溶液，从而确定应分两组进行，一组注射生理盐水，一组注射用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液。

信息③：斐林试剂用来检验还原糖，需要50～65 ℃温水浴加热。

信息④：联系血糖过高导致出现糖尿的知识，取尿液的目的是用斐林试剂来验证尿液中含有还原糖，从而判断血糖是否升高。

参考答案

(二)实验步骤：

(1)确定1只小白鼠为实验鼠，腹腔注射生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液；另一只小白鼠为对照鼠，腹腔注射等量的生理盐水。

(2)将两支试管分别编号为1号和2号，各加入等量的斐林试剂。

(3)给药1小时后，对两只小白鼠膀胱穿刺取尿液，取实验小白鼠尿液加入1号试管内，取等量的对照小白鼠尿液加入2号试管内。

(4)将两支试管摇匀后，50～65 ℃温水浴加热，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。

(三)实验结果的预测、解释和结论：

1号试管中出现砖红色沉淀，表明实验小白鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照小白鼠尿液中无葡萄糖。

实验结论：胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，导致实验小白鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿。

错解例析

错例：(二)实验步骤：

(1)确定其中1只小白鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只小白鼠为对照鼠，不进行注射①。

(2)将两支试管分别编号为1号和2号，各加入斐林试剂②。

(3)给药1小时后，对两只小白鼠膀胱穿刺取尿液，取实验小白鼠尿液加入1号试管内，取等量的对照小白鼠尿液加入2号试管内。

(4)将两支试管摇匀后③，观察两支试管溶液颜色的变化。

(三)实验结果的预测、解释和结论：

若1号试管中出现砖红色沉淀，2号试管中仍为蓝色溶液，表明实验小白鼠尿液中有葡萄糖；胰高血糖素具有升高血糖的生理作用④。

若1号试管和2号试管都为蓝色溶液，表明实验小白鼠尿液中没有葡萄糖；胰高血糖素没有升高血糖的生理作用④。

错因分析：①处：对照组没有注射等量的生理盐水，不遵循单一变量原则。

②处：加入的斐林试剂应该是等量的，排除无关变量的影响。

③处：斐林试剂需要50～65 ℃温水浴加热。

④处：该实验为验证性实验，结果、结论不需要讨论。

实验设计题解题口诀：

先看目的和原理，提示材料与试剂；

构建装置分步骤，标号定量铭心记。

现象结果写具体，结论叙述扣目的；

探究实验需讨论，验证实验果唯一。

解释如下：

(1)面对实验设计题，首先要找到实验目的，实验目的在题干信息中有明显的关键词，比如，“验证……”“探究……”“假设……”“……是否……”“判断……”“如何……”等。一般根据实验目的可直接判断出是验证性实验还是探究性实验，这是做实验设计题的第一步。

(2)如何科学设计实验组和对照组，这是解实验设计题的关键。绝大多数实验题中都给出了材料、用具、试剂等信息，这是很好的提示。比如，在探究pH对酶活性影响的实验中，会给出“HCl溶液、NaOH溶液、蒸馏水”等信息，这就提示设计三组，酸性、碱性、中性三组对照。

(3)实验步骤的划分是最易考查的环节，常见步骤为三步，第一步分组编号、第二步施加变量、第三步培养观察。遗传实验中，常见步骤：第一步亲本杂交，第二步F1自交(或测交)，第三步对F2的观察统计。步骤划分的技巧是装置构建的过程或杂交实验的流程。比如，在验证甲状腺激素促进幼小动物发育的实验中，第一步应该对三个水槽进行处理，分组、编号、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪；第二步是施加变量影响，第一组饲喂含有甲状腺激素的饲料、第二组饲喂含有甲状腺激素抑制剂的等量饲料、第三组饲喂等量的普通饲料；第三步是在相同且适宜的环境条件下培养观察。从装置的构建到实验结果不同的得出过程或从亲本杂交开始到最终预期个体的出现过程，其实就是实验思路，该思路如果清晰地构建出来，则步骤划分为三步或四步是一目了然的。

(4)在分组时一定不要忘记对各组进行编号，如1、2、3或A、B、C等，编号的目的是使思路清晰，后续的步骤便于指代描述。在叙述实验步骤时，特别是施加变量的步骤，一定要对添加物的用量加以限定，第一组指明用量，后续组用“等量”一词。

(5)实验结果就是实验现象，在叙述时一定要写具体，不能笼统地综合描述。比如，在探究温度影响淀粉酶活性的实验中，用碘液检测淀粉的分解程度，结果应该是“A组(低温条件)变蓝；B组(适温条件)无蓝色出现；C组(高温条件)变蓝”。而不能综合叙述为“只有B组(适温条件)无蓝色出现”。

(6)结论的叙述是有规律的，即都是实验目的或实验课题或实验假设语句的变形，将疑问句改为肯定句即可。比如，在验证性实验中，目的是“验证胰岛素有降低血糖的功能”，则结论就对应为“胰岛素有降低血糖的功能”；在探究性实验中，目的是“假设青霉素有抑制细菌繁殖的功能，……验证假说是否正确”，则结论就对应为“若……，则说明青霉素有抑制细菌繁殖的功能；若……，则说明青霉素没有抑制细菌繁殖的功能”。

(7)最后还要注意验证性实验的结果和结论是唯一的，不需要讨论。探究性实验需要讨论，一个结果对应一个结论，答题模型为“若……，则……。”

1．下面是人工免疫治疗H1N1流感的实验，请写出实验步骤并预期结果。

(1)实验原理：注射外源抗体可治疗H1N1流感。

(2)实验目的：验证康复者血清能治疗H1N1流感。

(3)实验材料：健康小白鼠、H1N1病毒液、未患过H1N1流感的小白鼠血清(A)、患H1N1流感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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答案　(4)①选取年龄、体重、性别、健康状况相同的若干小白鼠，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H1N1流感病毒液，使其患H1N1流感；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H1N1流感后康复者的血清能治疗H1N1流感

解析　根据实验目的确定是验证性实验。健康的小白鼠必须先接种H1N1流感病毒液，患流感之后，再接种不同的血清才能验证康复者血清能治疗H1N1流感。本实验的自变量是两种不同的血清。

2．某学校生物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做出相应的合理分析。(至少写出三种情况)

①________________________________________________________________________

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②________________________________________________________________________

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③________________________________________________________________________

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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，分别饲养。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

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。