2025届高三二轮复习生物：实验设计能力提升课件

实验设计思路专题突破 二轮专题复习 三水中学 吴林余 1.欢迎关注公众号：逍遥谈生悟理 2.欢迎加入QQ群：974106088 《高考试题分析》 根据《普通高中生物学课程标准》、中学教学实际及高中学生的认知水平，学生需具备实验探究能力，即在对所学实验的实践和学习后，能对相关生物学问题进行科学探究。这包括分析问题、设计实验、预测结果并得出结论或作出解释，掌握科学探究的完整流程。实验探究类试题可分为三类。 一是考查教材实验的试题：主要考查实验的原理、方法步骤及实验方案的修订能力。 二是以实验为背景的试题：主要考查相关知识、科学思维及对实验现象的分析能力。 三是相关实验设计的试题：主要考查实验设计的思路、实验结果的预测及实验结果的分析和评价。 19.（3）与空白对照组（灌服生理盐水的正常实验大鼠）相比，模型组的自变量是           。与其它两组比较，设置模型组的目的是            。 （4）根据尿酸盐转运蛋白检测结果，推测F降低治疗组大鼠血清尿酸盐含量的原因可能是           ，减少尿酸盐重吸收，为进一步评价F的作用效果，本实验需要增设对照组，具体为            。 一、考情分析 2021年广东卷——变量分析、设置模型组的目的、对照组的设置 2022年广东卷——实验材料的选择、无关变量的控制、提出下一步探究实验的思路 18.(3)某兴趣小组基于上述B组条件下玉米生长更快的研究结果，作出该条件可能会提高作物产量的推测，由此设计了初步实验方案进行探究： 实验材料：选择前期 一致、生长状态相似的某玉米品种幼苗90株。 实验方法：按图a所示的条件，分A、B、C三组培养玉米幼苗，每组30株；其中以 为对照，并保证除 外其他环境条件一致。收获后分别测量各组玉米的籽粒重量。 结果统计：比较各组玉米的平均单株产量。 分析讨论：如果提高玉米产量的结论成立，下一步探究实验的思路是 。 考情分析 2023年广东卷——提出假设、提出研究思路 19.(2)重症肌无力是一种神经肌肉接头功能异常的自身免疫疾病，研究者采用抗原抗体结合方法检测患者AChR抗体，大部分呈阳性，少部分呈阴性。为何AChR抗体阴性者仍表现出肌无力症状？为探究该问题，研究者作出假设并进行探究。 ①假设一：此类型患者AChR基因突变，不能产生         ，使神经肌肉接头功能丧失，导致肌无力。 为验证该假设，以健康人为对照，检测患者AChR基因，结果显示基因未突变，在此基础上作出假设二。 ②假设二：此类型患者存在         的抗体，造成         ，从而不能形成成熟的神经肌肉接头，导致肌无力。 为验证该假设，以健康人为对照，对此类型患者进行抗体检测，抗体检测结果符合预期。 ③若想采用实验动物验证假设二提出的致病机制，你的研究思路是         。 考情分析 2024年广东卷——分析实验目的、因变量检测、实验方案设计 19.(2)为进一步探究X如何参与乙烯对根伸长的调控，设计并开展了实验二、三和四。 ①实验二的目的是检测m2的突变基因是否与 有关。 ②实验三中使用了可自由扩散进入细胞的 NAA，目的是利用NAA的生理效应，初步判断乙烯抑制根伸长是否与 有关。若要进一步验证该结论并检验 m2 的突变基因是否与此有关，可检测 的表达情况。 ③实验四中有3组空气处理组，其中设置★所示组的目的是 。 (3)分析上述结果，推测乙烯对水稻幼苗根伸长的抑制可能是通过影响 实现的。 20.(4)上述3种草本沉水植物中只有黑藻具有C4光合作用途径（浓缩CO2形成高浓度C4后，再分解成CO2传递给C5）使其在CO2受限的水体中仍可有效地进行光合作用，在水生植物群落中竞争力较强。根据图a设计一个简单的实验方案，验证黑藻的碳浓缩优势，完成下列表格。 二、实验设计思路题的解题思路 任务一：明确实验类型和实验目的 ①探究2、4-D对插枝生根的作用 ②探究环境因素对植物光合作用的影响 ③验证生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用 实验目的四要素 实验类型 自变量 实验对象 因变量 实验类型： 实验目的的书写格式： “探究/验证×××(自变量)对×××(因变量)的影响”或 “探究/验证×××(自变量)与×××(因变量)的关系”等。 探究/验证 例1.【光大联考T20（3）】科研人员推测互花米草可能通过化感作用（即一种植物通过释放化学物质到周围环境中，影响另一种植物的生命活动）抑制本土植物的生长。请以本土植物芦苇、互花米草，适宜的培养液等为实验材料，简述验证上述观点的实验方案。 阅读以下资料，从题干信息中找到实验目的。 ①直接根据题干信息找出实验目的 任务一：明确实验类型和实验目的 实验目的：_____________________________ ___。 验证互花米草通过释放化学物质到周围环境中抑制本土植物的生长 自变量：______________，因变量：______________。 实验目的：________________________________。 例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物放在透光的钟罩内，定期检测O2含量。 探究CO2浓度对植物光合速率的影响 ②根据题干+实验装置图推断实验目的 CO2浓度 光合速率 不同浓度的NaHCO3溶液能够释放不同浓度的CO2，而NaOH溶液能够吸收装置中的CO2。 任务一：明确实验类型和实验目的 例3：0 ℃以上的低温能对喜温植物玉米造成伤害，科研人员进行了实验研究。 实验一：从甲、乙、丙三个品种中挑选出长势相同的玉米幼苗若干，平均分为三组，分别放在5 ℃、10 ℃和25 ℃的环境中培养4天(其他各种条件都相同且适宜)，结果如图1所示。 实验一的目的是_______ __，对照组的处理温度是 ℃。 探究(0 ℃以上)低温对不同品种玉米叶绿素含量的影响。 ③根据题干+实验结果图反推实验目的 25 自变量： 因变量： 温度、品种 叶绿素含量 25℃是常温，作为对照组 例4.(2021·福建高考）龙须菜是我国重要的一种海洋大型经济藻类，生长速度快，一年可多次种植和收获。科研人员设置不同CO2浓度（大气CO2浓度LC和高CO2浓度HC）和磷浓度（低磷浓度LP和高磷浓度HP）的实验组合利用龙须菜进行相关实验，结果如下图所示。 （1）本实验的目的是探究在一定光照强度下， 。 不同CO2浓度和磷浓度组合对龙须菜ATP水解酶活性和净光合速率的影响。 因变量 ③根据实验结果图反推实验目的 实验步骤不弄了 例5.（21年广东卷改编）E是治疗高尿酸血症的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症模型大鼠。科研人员进行了以下实验，请补充实验思路： 实验材料及用具：正常大鼠，高尿酸血症模型大鼠，生理盐水，药物E（具有降尿酸作用）,天然化合物F，相应灌胃器材等。 （1）验证F有降低尿酸的作用 （2）验证F能使高尿酸血症模型大鼠的尿酸浓度下降到正常的范围 （3）验证F的降尿酸效果与药物E相同 用高尿酸血症模型大鼠作为实验组，灌胃适量的 ， 用 大鼠作为对照组1，灌胃 。 在上述实验基础上增加对照组2，用 大鼠，灌胃 。 在上述实验基础上增加对照组3，用 大鼠，灌胃 。 任务二 规范书写实验思路 思考一：如何处理自变量？ 例5（21年广东卷改编）E是治疗高尿酸血症的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症模型大鼠。科研人员进行了以下实验，请补充实验思路： 实验材料及用具：正常大鼠，高尿酸血症大鼠，生理盐水，药物E（具有降尿酸作用）,天然化合物F，相应灌胃器材等。 （1）验证F有降低尿酸的作用 用高尿酸血症模型大鼠作为实验组，灌胃适量的 ， 用 大鼠作为对照组1，灌胃 。 等量的生理盐水 高尿酸血症模型 F的生理盐水溶液 对照类型： 设置目的： 对照组1 阴性对照 ②充当实验组的对照组，判断F是否有作用 ①显示高尿酸血症大鼠在未灌胃药物情况下的尿酸浓度，检验模型动物的构建是否成功 也称为模型组 遵循单一变量原则、等量原则 任务二 规范书写实验思路 思考一：如何处理自变量？ 例5（21年广东卷改编）E是治疗高尿酸血症的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症模型大鼠。科研人员进行了以下实验，请补充实验思路： 实验材料及用具：正常大鼠，高尿酸血症大鼠，生理盐水，药物E（具有降尿酸作用）,天然化合物F，相应灌胃器材等。 在上述实验基础上增加对照组2，用 大鼠，灌胃 。 正常 对照类型： 设置目的： 对照组2 空白对照 显示正常情况下的尿酸浓度，作为对照，排除无关变量对实验结果的影响，确保实验结果差异是由自变量的不同而引起的。 （2）验证F能使高尿酸血症模型小鼠的尿酸浓度下降到正常的范围 任务二 规范书写实验思路 思考一：如何处理自变量？ 等量的生理盐水 例5（21年广东卷改编）E是治疗高尿酸血症的常用临床药物。为研发新的药物，研究人员对天然化合物F的降尿酸作用进行了研究。给正常实验大鼠灌服尿酸氧化酶抑制剂，获得了若干只高尿酸血症模型大鼠。科研人员进行了以下实验，请补充实验思路：实验材料及用具：正常小鼠，高尿酸血症小鼠，生理盐水，药物E（具有降尿酸作用）,天然化合物F，相应灌胃器材等。 对照类型： 设置目的： 对照组3 阳性对照 显示高尿酸血症大鼠在灌胃药物E时的尿酸浓度，作为对照，判断F的作用效果与药物E是否相同及效果强弱 （3）验证F的降尿酸效果与药物E相同 在上述实验基础上增加对照组3，用 大鼠，灌胃 。 高尿酸血症模型 等量的药物E的生理盐水溶液 任务二 规范书写实验思路 思考一：如何处理自变量？ 《研究激素的方法》实验思路进阶 组别 实验对象 处理方法 对照类型 设置目的 模型组 空白对照组 阳性对照组 根据上述分组情况，总结对照类型及设置目的： 高尿酸血症模型大鼠 正常大鼠 灌胃等量 生理盐水 灌胃等量 生理盐水 灌胃等量 药物E的生理盐水溶液 阴性对照 空白对照 阳性对照 ①检验模型动物的构建是否成功 ②充当实验组的对照组，判断药物是否有作用 作为对照，排除无关变量对实验结果的影响，确保实验结果差异是由自变量的不同而引起的。 作为对照，判断F的作用效果与药物E是否相同及效果强弱 高尿酸血症模型大鼠 15 任务二 规范书写实验思路 思考二：如何控制无关变量？ 科研人员验证天然化合物F的降尿酸作用的实验中应如何控制无关变量？ ①所选大鼠的品种、年龄、性别等生理状况要一致 ②各组大鼠的数量要相等 ③灌胃的试剂剂量要相等 ④培养条件要相同且适宜 ⑤测量尿酸浓度的方法和时间要一致 任务二 规范书写实验思路 思考三：如何检测因变量？ 科研人员验证天然化合物F的降尿酸作用的实验中应如何检测因变量？ ①检测大鼠尿酸浓度变化 ②观察大鼠的高尿酸血症是否缓解 定性检测（可观） 定量检测（可测） （前测、后测） 取材分组编号 自变量的处理 控制无关变量 因变量的检测 选取年龄、性别、生理状况相同的同种动物 选取生理状态相同的同种植物等 随机均分为X组，编号为A、B、C······组 除自变量外，其他条件相同且适宜 观察（现象）或测量（数据），数量上可能不只1个 总结：规范书写实验思路流程 取材时要注意什么？分组时要注意什么？ 施加方法 （加法原理/减法原理） 实验组 对照组 （加入某种溶剂配制的溶质/除去……/……） 不做处理/加入等量的溶剂 （动物：生理盐水，植物：清水，微生物：蒸馏水） 自身对照 空白对照 阴性对照 阳性对照 （错题重做·光大联考T20）科研人员推测互花米草可能通过化感作用（即一种植物通过释放化学物质到周围环境中，影响另一种植物的生命活动）抑制本土植物的生长。请以本土植物芦苇、互花米草，适宜的培养液等为实验材料，简述验证上述观点的实验方案。 在相同且适宜条件下培养一段时间后，观察两组芦苇的生长情况/测量株高 任务二 规范书写实验思路 检测因变量 取材、分组、编号 自变量处理 控制无关变量 取适量生长状况相同的芦苇均分为甲乙两组 甲组用未经处理的培养液培养，乙组用等量的培养过适量互花米草的培养液培养 自变量： 因变量： 有无互花米草释放的化学物质 芦苇的生长情况 自变量施加方法： 因变量检测方法： 加入培养过互花米草的培养液 观察生长情况/测量株高 任务二 规范书写实验思路 问题：①缺少取材、分组、编号；②未提到控制无关变量（在相同且适宜条件下培养）③缺少对因变量的检测；④不需预测实验结果（题目未要求） 问题：①自变量不唯一（B组没有培养液，可能导致芦苇缺乏矿物质而生长受限） ②未提到控制无关变量（在相同且适宜条件下培养） 任务二 规范书写实验思路 问题：①每一组不能只一株（平行重复原则）；②芦苇和互花米草种在一起会竞争营养物质、生存空间等；③未提到在相同且适宜条件下培养 例6.（2024·广东高考真题）遗传性牙龈纤维瘤病（HGF）是一种罕见的口腔遗传病，严重影响咀嚼、语音、美观及心理健康。2022年，我国科学家对某一典型的HGF家系进行了研究，发现ZNF862基因突变导致HGF发生。为探究ZNF862基因的功能，以正常人牙龈成纤维细胞为材料设计实验，简要写出设计思路。 置于相同且适宜的环境下培养一段时间，观察两组细胞表型变化。 检测因变量 取材、分组、编号 自变量处理 控制无关变量 取若干发育状况相同的正常人牙龈成纤维细胞，均分成甲乙两组， 其中甲组敲除ZNF862基因，乙组不作处理， 自变量及处理方法： 因变量及检测方式： 有无ZNF862 基因；敲除 有无HGF，通过观察细胞表型 实验目的： 探究ZNF862 基因与HGF的关系 或者自身前后对照：培养细胞，敲除ZNF862，观察细胞表型等变化 取材分组编号 自变量的处理 控制无关变量 因变量的检测 选取年龄、性别、生理状况相同的同种动物 选取生理状态相同的同种植物等 随机均分为X组，编号为A、B、C······组 除自变量外，其他条件相同且适宜 观察（现象）或测量（数据），数量上可能不只1个 课堂总结 施加方法 （加法原理/减法原理） 实验组 对照组 （加入某种溶剂配制的溶质/除去……/……） 不做处理/加入等量的溶剂 （动物：生理盐水，植物：清水，微生物：蒸馏水） 自身对照 空白对照 阴性对照 阳性对照 1.实验目的： 探究/验证××（自变量）对/与 × ×（因变量）的影响/关系 2.实验思路书写： 巩固练习 1. （2023·全国·高考真题） 叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路。（提示：可通过脱绿处理去除叶绿体中色素） 自变量： 因变量： 有无光合作用 有无淀粉 自变量施加方法： 因变量检测方法： 光照 加碘检测（观察是否变蓝） 其他条件相同且适宜 检测因变量 取材、分组、编号 自变量处理 控制无关变量 取生长状况良好且相同的植物叶片均分为甲、乙两组 将甲组放置在有光条件，乙组在黑暗下 一段时间后，用差速离心法提取甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液，观察颜色变化。 提示：若叶片初始状态含有淀粉会影响检测！ 两组植物均进行饥饿处理（置于黑暗条件下一段时间，消耗完叶片中储存的淀粉） 1. （2023·全国·高考真题） 叶片进行光合作用时，叶绿体中会产生淀粉。请设计实验证明叶绿体中有淀粉存在，简要写出实验思路。（提示：可通过脱绿处理去除叶绿体中色素） 《研究激素的方法》实验思路进阶 将生长状况良好且相同的植物叶片均分为甲、乙两组，两组植物均进行饥饿处理（置于黑暗条件下一段时间，消耗有机物），再将甲组放置在有光条件，乙组不作任何改变，其他条件相同且适宜。一段时间后，用差速离心法提取甲乙两组的叶绿体，脱绿后制作成匀浆，分别加入碘液，观察颜色变化。 巩固练习 25 巩固练习 2. 葡萄籽原花青素提取物（GSPE）是从葡萄籽中分离出的多酚类混合物，具有抗氧化、调节血脂等作用。科研人员通过高脂饲喂结合腹腔注射链脲佐菌素（STZ）获得糖尿病模型大鼠，为了验证GSPE对于糖尿病有良好的治疗效果，请完善以下实验思路。 实验材料及用具：正常大鼠，糖尿病模型大鼠，生理盐水，GSPE、胰岛素。 组别 处理方法 A（空白对照组） 正常大鼠+注射适量的生理盐水 其他条件相同且适宜，养殖一段时间后，检测各组大鼠的血糖浓度。 B（阴性对照组） C（阳性对照组） D（实验组） 糖尿病模型大鼠+注射等量的GSPE生理盐水溶液 糖尿病模型大鼠+注射等量的生理盐水 糖尿病模型大鼠+注射等量的胰岛素的生理盐水溶液 3.(2022·湖南高考真题改编)当内外环境变化使体温波动时，皮肤及机体内部的温度感受器将信息传入体温调节中枢，通过产热和散热反应，维持体温相对稳定。若下丘脑体温调节中枢损毁，机体体温不能维持稳定。已知药物A作用于下丘脑体温调节中枢调控体温。现获得A的结构类似物M，为探究M是否也具有解热作用并通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温，将A、M分别用生理盐水溶解后，用_________家兔模型进行实验。(忽略手术对小鼠的影响)①拆分实验目的及分析自变量、因变量 ②梳理分组情况和处理方式。请按以下格式写出该实验的所有分组。 甲组：________家兔模型+_______________（溶液） 探究M是否与药物A一样具有解热作用 探究M通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温 药物的种类 是否退热 有无下丘脑体温调节中枢 是否退热 发热 巩固练习 分组 处理方式 甲 发热家兔模型＋生理盐水 乙 发热家兔模型＋等量A的生理盐水溶液 丙 发热家兔模型＋等量M的生理盐水溶液 丁 损毁下丘脑的发热家兔模型＋等量M的生理盐水溶液 探究M是否与药物A一样具有解热作用 探究M通过影响下丘脑体温调节中枢调控体温 ②梳理分组情况和处理方式。请按以下格式写出该实验的所有分组。 甲组：________家兔模型+_______________（溶液） 总结：当有两个自变量时，自变量间可能存在某自变量促进或抑制另一自变量而影响实验结果的现象，或者两者存在协调作用或相抗衡作用。 研究两自变量间的关系，一般需要设置四组实验：首先需要研究两自变量分别对实验的影响，这也需要设置空白对照组；其次再研究两者间的关系，两自变量均进行相应的处理以达成实验目的。实验分组可以用棋盘法来设置及现象分析： 【提分秘籍】 $$