选择性必修1 第8单元 科学探究系列3 实验设计的一般程序(教参)-【名师导航】2024年高考生物一轮总复习(新教材新高考)福建专用

实验设计是高中生物学的一个重要内容，既能考查运用所学生物学知识解决实际问题的能力，又能考查创新思维能力。实验设计的一般程序为明确实验目的→分析实验原理→选择材料用具→设计实验步骤→预测实验结果→观察收集数据→分析推理得出结论。针对不同的实验题型，应从以下几个方面进行分析和把握。 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．(2022·山东烟台二中模拟)慢性压力应激会导致人体出现各类疾病(如焦虑、骨丢失)。为了深入剖析其生物学机制，研究者进行了相关实验。 (1)长期慢性压力是由________参与的一种复杂情绪，涉及多个脑区的活动。 (2)通过选择性刺激小鼠的某些脑区，检测其他脑区的活动强度和小鼠症状，研究者发现了慢性压力应激诱发骨丢失的生物学机制。 ①刺激BNST脑区的SOM神经元，检测VMH脑区的SF1神经元的电流变化，结果如图1，推测SF1神经元电位出现图示变化的机理： ___________________ _____________________________________________________________________。 注：1．pA是电流单位。 2．横轴的长度代表30 s的时间长度。 3．纵轴的长度代表500 pA的电流长度。 图1 ②进一步研究发现，SF1神经元可通过图示的路径发挥作用，并且该小鼠表现出明显的焦虑样行为和骨丢失症状。据图推测，慢性压力应激小鼠体内NE含量比正常小鼠________。 注：1．NE是去甲肾上腺素，具有诱发骨丢失的作用。 2．“－”代表抑制，“＋”代表促进。 图2 ③当高等动物面对复杂环境刺激时，神经调节与体液调节会相互影响，共同协调生命活动。上述过程如何体现了神经调节与体液调节的相互影响：___________ _____________________________________________________________________。 (3)为证实慢性压力应激确实是通过引起体内NE上升，并最终导致焦虑样行为和骨丢失症状的，请完善如下实验方案和预期实验结果。 小鼠 处理 预期症状 野生型小鼠 不施加慢性压力，①__