专题04 实验设计类（细胞代谢）- 备战2024年高考生物实验专项突破

专题04 实验设计类（细胞代谢） 对实验设计的合理性和严谨性进行评价，是综合反映学生实验设计能力的重要策略。生物实验评价和改进类试题，不仅考查考生进行实验的独立操作能力，也考查考生分析、推理等科学思维能力。试题具有一定的开放性，涉及实验材料的选择、实验相关操作技能理解、及实验思路和实验方案的设计。试题一般包括以下层次。 1.理解实验与探究的目的、原理，实验与探究的方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并将所涉及的方法和技能进行运用。 2.对实验或探究现象和结果进行分析、解释，并对收集到的数据进行处理。 3.运用观察、实验与调查、假说演绎、建立模型与系统分析等科学研究方法。 4.对一些简单的实验与探究方案做出恰当的评价和修订。 自2000年江苏、浙江、山西、吉林四省使用的高考理科综合能力测试卷第一次出现该类型的题目，之后的理科综合试卷和生物单科试卷不断出现，逐渐成为高考生物实验能力测试的一种重要题型。近几年，这类题目的特点是题目提供部分实验步骤，让考生补充完善余下的实验步骤；题目给出实验的部分结果，让考生补充其他可能得结果；题目不直接呈现实验的结论，要求考生通过对实验结果的预测及推理判断得出相关的实验结论。这类题目涉及知识点多、涉及情景面宽，涉及立意点多，知识点琐碎，是各地高考试题的难点之一。 这类题目一般具有一定的开放性。由于受高考阅卷的限制，题目编制在选材方面往往收到一定的限制，题量和设问角度也受到较大影响。命题的材料和情境设置一般源于实验和探究实践、源于一些科研项目，贴近生活、贴近实践，与考生的经验有一定差距，导致这类题目对考生要求高，试题难度大。这类试题的另一个特点是：为与中学实验保持一致性，个别实验题目的素材往往与教材和课程标准具有高度相关性。 实验评价和改进类实验试题是实验试题中要求较高的一类题型。要求考生具有较强的综合判断能力、获取信息、及理解能力。通式能够准确选择实验材料、熟练运用实验或探究方案设计的基本原则独立思考解决问题，能够通过分析、综合等思维手段科学准确地得出实验结果，通过归纳、概括、演绎思维科学、准确预测实验结果、得出实验结论。 1.课程标准和教材规定的实验分析：以课标要求的实验为切入点，考查实验与探究材料的选择、试剂的选择、关键实验操作技能。如酶促反应、影响细胞分裂的机制、某种生物遗传物质的探究、特殊遗传分离比、某种特定形状表现的生物育种、药物做的机制、环境因素对植物生命活动的调节、生物生态位的变化、某种特定微生物的分离、限制酶在基因工程中的应用等。 2.生命科学科学史情境分析：结合生命科学发展史中科学家的探究历程、科研方法等考查实验分析能力、实验探究能力。如光合作用过程中元素的转移途径，细胞周期中关键蛋白质的作用和调控，某种物质在基因表达中的作用、反射弧环节的探究、生物形状表现是基因型和环境共同作用的结果、影响某种发酵产品的因素、生长素和细胞分裂素比例对植物组织培养的影响等。 2.实验情境分析：以社会热点、科研进展、诺贝尔奖等为试题情境，考查实验材料的选择、实验器具的选择，对照实验设置及改进方案，实验设计是否合理，实验结论藐视是否科学、严谨等。 1.实验设计要遵循实验设计的基本原则。实验设计的基本原则包括： （1）科学性原则：是所有原则的前提，实验设计要合乎科学性。 （2）可行性原则：符合实验者的一般认知水平；还要满足现有的条件，具有进行实验和完成实验的可能性。 （3）简便性原则：实验的材料易获得，装置简化、简单，实验药品便宜，操作简便等等。 （4）可重复性原则：一方面，减少误差，增加信度。另一方面，你做的实验，同样的情况下，别人应该可以重复验证。 （5）单一变量原则： 在不同的实验组别中，只有我们所要研究的因素不同，影响实验的其他所有因素都相同。 （6）等量原则：除研究因素以外，所有可以影响实验过程或结果的因素都应该保持一样。 （7）对照性原则：是生物实验设计的一个重要原则。在单一变量的前提下，通过对照，就能有效地排除其它因素对结果的干扰，增加实验结果的可信度和说服力。 2.单一变量原则和对照性原则是设计实验的基石和灵魂。单一变量原则又是对照性原则的前提，单一变量原则与等量原则实际上不可分割。 （1）单一变量原则：控制其他因素不变，只改变其中一个因素（要研究的因素），观察其对实验结果的影响。遵循单一变量原则，对实验结果进行科学的分析和增强实验结果的可信度与说服力。 ①自变量：是指实验中由实验者故意操纵、改变的因素或条件。如：《比较过氧化氢酶和FeCl3的催化效率》实验中，FeCl3溶液和肝脏研磨液都属于自变量； ②因变量：随着自变量的变化而变化的变量做为“因变量”。如《比较过氧化氢酶和FeCl3的催化效率》实验中，酶的活性（以过氧化氢的分解速率来表示）就是因变量。 自变量和实验结果是因果关系，科