题型07 实验设计类（生物技术与工程）-备战2024年高考生物实验专项突破

题型07 实验设计类（生物技术与工程） 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。 与分析类实验类似，评价、改进型实验题命题角度众多。但解答试题都有相对固定的程序，这个程序是解答评价、改进型分析类实验题的“牛鼻子”。抓住这个“牛鼻子”就把握了实验题的整体和大局，在备考复习时，熟练掌握解答评价、改进类实验题的解答程序，解答试题时从程序入手，解答试题就能够做到“事半功倍”，大大提升解题的速度和准确率。这类试题一般直接或从材料信息给出实验目的，题目正文会给出实验步骤、操作、结果、结论，因实验设计不严谨，实验材料或实验方法选择不当，会使实验结论失去可信度，需要指出其中的不当指出，并进行改进。 一、传统发酵技术——果酒和果醋改进装置及其分析 1.温度是影响酵母菌和醋酸菌生长和发酵的重要因素。酿酒酵母的最适生长温度约为28 ℃。因此需要将温度控制在18～30 ℃。而醋酸菌是嗜温菌，最适生长温度为30～35 ℃，因此要将温度控制在30～35 ℃。 2.制作果酒的过程中，除酵母菌之外，还会有其他杂菌生长，它们会在酒精发酵中污染发酵液，而避免发酵液污染需要从发酵制作的过程全面考虑。例如，榨汁机、发酵瓶要清洗干净，装入葡萄汁后，封闭充气口；每次排气时只需拧松瓶盖，不要完全揭开瓶盖等。 3.在家庭制作葡萄酒的过程中，不需要严格的消毒过程也能完成发酵，原因是在缺氧、呈酸性的发酵液中，酵母菌可以生长繁殖，而绝大多数其他微生物都因无法适应这一环境而受到抑制。 4.醋酸菌醋酸发酵时，无论是利用糖源还是酒精，都需要打开通气阀，原因是醋酸菌是一种好氧细菌，在发酵过程中始终需要氧气，如果氧气中断则会引起醋酸菌的死亡。 二、微生物的培养技术和应用 1.碳源：自养型微生