實(shí)驗(yàn)技能四 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般程序(經(jīng)典高考題)胰高血糖素對(duì)小白鼠和人具有相同的生理作用。為了驗(yàn)證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用” ，請(qǐng)以小白鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)和解釋實(shí)驗(yàn)應(yīng)出現(xiàn)的結(jié)果，并寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。(一)實(shí)驗(yàn)材料和用具：正常實(shí)驗(yàn)小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液，斐林試劑，注射器，試管，燒杯等。(二)實(shí)驗(yàn)步驟：(實(shí)驗(yàn)提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求；給藥1小時(shí)后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液)(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)、解釋和結(jié)論：_。審題關(guān)鍵信息：此實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，預(yù)期結(jié)果和結(jié)論是確定的。信息：提供了兩只小白鼠、兩種溶液，從而確定應(yīng)分兩組進(jìn)行，一組注射生理鹽水，一組注射用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液。信息：斐林試劑用來(lái)檢驗(yàn)還原糖，需要水浴加熱。信息：聯(lián)系血糖過(guò)高導(dǎo)致出現(xiàn)糖尿的知識(shí)，取尿液的目的是用斐林試劑來(lái)驗(yàn)證尿液中含有還原糖，從而判斷血糖是否升高。答案(二)實(shí)驗(yàn)步驟：(1)確定1只鼠為實(shí)驗(yàn)鼠，腹腔注射生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液；另一只鼠為對(duì)照鼠，腹腔注射等量的生理鹽水。(2)將兩支試管分別編號(hào)為1號(hào)和2號(hào)，各加入等量的斐林試劑。(3)給藥1小時(shí)后，對(duì)兩只小白鼠膀胱穿刺取尿液，取實(shí)驗(yàn)鼠尿液加入1號(hào)試管內(nèi)，取等量的對(duì)照鼠尿液加入2號(hào)試管內(nèi)。(4)將兩支試管搖勻后，水浴加熱，待冷卻后，觀察兩支試管溶液顏色的變化。(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)、解釋和結(jié)論：1號(hào)試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，表明實(shí)驗(yàn)鼠尿液中有葡萄糖；2號(hào)試管中仍為藍(lán)色溶液，表明對(duì)照鼠尿液中無(wú)葡萄糖。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)鼠血糖升高，超過(guò)一定數(shù)值而出現(xiàn)糖尿。解析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括明確目的原理、做出假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析現(xiàn)象原因、得出結(jié)論等一系列活動(dòng)，目的在于考查運(yùn)用邏輯思維和理論基礎(chǔ)、現(xiàn)象證據(jù)來(lái)做出答案或解釋的能力水平。結(jié)合該題給出的信息可以確定實(shí)驗(yàn)分兩組進(jìn)行，一組小鼠腹腔注射胰高血糖素溶液作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，另一組小鼠腹腔注射等量生理鹽水作為對(duì)照，一段時(shí)間后，從膀胱中分別取尿液，各加入等量的斐林試劑檢驗(yàn)是否有現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)組由于胰高血糖素具有升高血糖的作用，尿中含有糖，斐林試劑檢驗(yàn)出現(xiàn)磚紅色，對(duì)照組不出現(xiàn)顏色變化。錯(cuò)解例析錯(cuò)例：(二)實(shí)驗(yàn)步驟：(1)確定其中1只鼠為實(shí)驗(yàn)鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；另一只鼠為對(duì)照鼠，不進(jìn)行注射。(2)將兩支試管分別編號(hào)為1號(hào)和2號(hào)，各加入斐林試劑。(3)給藥1小時(shí)后，對(duì)兩只小白鼠膀胱穿刺取尿液，取實(shí)驗(yàn)鼠尿液加入1號(hào)試管內(nèi)，取等量的對(duì)照鼠尿液加入2號(hào)試管內(nèi)。(4)將兩支試管搖勻后，觀察兩支試管溶液顏色的變化。(三)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)、解釋和結(jié)論：若1號(hào)試管中出現(xiàn)磚紅色沉淀，2號(hào)試管中仍為藍(lán)色溶液，表明實(shí)驗(yàn)鼠尿液中有葡萄糖；胰高血糖素具有升高血糖的生理作用。若1號(hào)試管和2號(hào)試管都為藍(lán)色溶液，表明實(shí)驗(yàn)鼠尿液中沒(méi)有葡萄糖；胰高血糖素沒(méi)有升高血糖的生理作用。錯(cuò)因分析：處：對(duì)照組沒(méi)有注射等量的生理鹽水，不遵循單一變量原則。處：加入的斐林試劑應(yīng)該是等量的，排除無(wú)關(guān)變量的影響。處：斐林試劑需要水浴加熱，不加熱現(xiàn)象不明顯。處：該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果、結(jié)論不需要討論。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解題口訣：先看目的和原理，提示材料與試劑；構(gòu)建裝置分步驟，標(biāo)號(hào)定量銘心記。現(xiàn)象結(jié)果寫(xiě)具體，結(jié)論敘述扣目的；探究實(shí)驗(yàn)需討論，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)果唯一。解釋如下：1.面對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，首先要找到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)?zāi)康脑陬}干信息中有明顯的關(guān)鍵詞，比如，“驗(yàn)證”“探究”“假設(shè)”“是否”“判斷”“如何”等。一般根據(jù)目的可直接判斷出是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)，這是做實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的第一步。2.如何科學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，這是解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的關(guān)鍵。絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)題中都給出了材料、用具、試劑等信息，這是很好的提示。比如，在探究pH對(duì)酶活性影響的實(shí)驗(yàn)中，會(huì)給出“HCl、NaOH、蒸餾水”信息，這就提示設(shè)計(jì)三組，酸性、堿性、中性三組對(duì)照。3.實(shí)驗(yàn)步驟的劃分是最易考查的環(huán)節(jié)，常見(jiàn)步驟為三步，如第一步分組、第二步施加變量、第三步培養(yǎng)觀察。遺傳實(shí)驗(yàn)中，常見(jiàn)步驟：第一步親本雜交，第二步F1自交(或測(cè)交)，第三步對(duì)F2的統(tǒng)計(jì)觀察。步驟劃分的技巧是裝置構(gòu)建的過(guò)程或雜交實(shí)驗(yàn)的流程。比如，在驗(yàn)證甲狀腺激素促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育的實(shí)驗(yàn)中，第一步應(yīng)該對(duì)三個(gè)水槽進(jìn)行處理，分組、編號(hào)、放入等量相同的清水、等量相同的蝌蚪；第二步是施加變量影響，第一組飼喂含有甲狀腺激素的飼料、第二組飼喂含有甲狀腺激素抑制劑的等量飼料、第三組飼喂等量的普通飼料；第三步是在相同且適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)觀察。從裝置的構(gòu)建到實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的得出過(guò)程或從親本雜交開(kāi)始到最終預(yù)期個(gè)體的出現(xiàn)過(guò)程，其實(shí)就是實(shí)驗(yàn)思路，該思路如果清晰地構(gòu)建出來(lái)，則步驟劃分為三步或四步是一目了然的。4.在分組時(shí)一定不要忘記對(duì)各組進(jìn)行編號(hào)，如1、2、3或A、B、C等，編號(hào)的目的是使思路清晰，后續(xù)的步驟便于指代描述。在敘述實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，特別是施加變量的步驟，一定要對(duì)添加物的用量加以限定，第一組指明用量，后續(xù)組用“等量”一詞。5.實(shí)驗(yàn)結(jié)果就是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，在敘述時(shí)一定要寫(xiě)具體，不能籠統(tǒng)地綜合描述。比如，在探究溫度影響淀粉酶活性的實(shí)驗(yàn)中，用碘液檢測(cè)淀粉的分解程度，結(jié)果應(yīng)該是“A組(低溫條件)變藍(lán)；B組(適溫條件)無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)；C組(高溫條件)變藍(lán)”。而不能綜合敘述為“只有B組(適溫條件)無(wú)藍(lán)色出現(xiàn)”。6.結(jié)論的敘述是有規(guī)律的，即都是實(shí)驗(yàn)?zāi)康幕驅(qū)嶒?yàn)課題或?qū)嶒?yàn)假設(shè)語(yǔ)句的變形，將疑問(wèn)句改為肯定句即可。比如，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，目的是“驗(yàn)證胰島素有降低血糖的功能”，則結(jié)論就對(duì)應(yīng)為“胰島素有降低血糖的功能”；在探究性實(shí)驗(yàn)中，目的是“假設(shè)青霉素有抑制細(xì)菌繁殖的功能，驗(yàn)證假說(shuō)是否正確”，則結(jié)論就對(duì)應(yīng)為“若，則說(shuō)明青霉素有抑制細(xì)菌繁殖的功能；若，則說(shuō)明青霉素沒(méi)有抑制細(xì)菌繁殖的功能”。7.最后還要注意驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論是唯一的，不需要討論。探究性實(shí)驗(yàn)需要討論，一個(gè)結(jié)果對(duì)應(yīng)一個(gè)結(jié)論，答題模型為“若，則”。1.下面是人工免疫治療H1N1流感的實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟并預(yù)期結(jié)果。(1)實(shí)驗(yàn)原理：注射外源抗體可治療H1N1流感。(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證康復(fù)者血清能治療H1N1流感。(3)實(shí)驗(yàn)材料：健康小白鼠、H1N1病毒液、未患過(guò)H1N1流感的小白鼠血清(A)、患H1N1流感后康復(fù)的小白鼠血清(B)等。(4)實(shí)驗(yàn)步驟：_。(5)預(yù)期結(jié)果和結(jié)論：_。答案(4)選取年齡、體重、性別、健康狀況相同的若干小白鼠，隨機(jī)平均分為兩組，標(biāo)記為甲、乙。給甲、乙兩組小白鼠同時(shí)注射相等劑量的H1N1流感病毒液，使其患H1N1流感給甲、乙兩組小白鼠分別注射等量的血清A、B一段時(shí)間后，觀察甲、乙兩組小白鼠的康復(fù)情況(5)乙組小白鼠康復(fù)情況明顯好于甲組，說(shuō)明患H1N1流感后康復(fù)者的血清能治療H1N1流感解析根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拇_定是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。健康的小白鼠必須先接種H1N1流感病毒液，患流感之后，再接種不同的血清才能驗(yàn)證康復(fù)者血清能治療H1N1流感。此處變量是兩種血清。2.某學(xué)校生物興趣小組擬對(duì)添加皮革蛋白粉飼料對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育的影響作用進(jìn)行探究實(shí)驗(yàn)。你若是該小組成員，請(qǐng)完成下列實(shí)驗(yàn)過(guò)程：(1)實(shí)驗(yàn)材料和用具：大鼠若干只，普通飼料，添加皮革蛋白粉的飼料，其他所需條件均滿足。(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄科じ锏鞍追埏暳蠈?duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育是否有影響。(3)實(shí)驗(yàn)步驟：_。(4)請(qǐng)你預(yù)測(cè)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出相應(yīng)的合理分析。(至少寫(xiě)出三種情況)_。_。_。答案 (3)實(shí)驗(yàn)步驟：選身體健康、發(fā)育正常、體重相同的大鼠若干，隨機(jī)均分為A、B兩組，分別飼養(yǎng)。給A組大鼠每天飼喂適量普通飼料，B組大鼠每天飼喂等量的添加皮革蛋白粉的飼料。在相同且適宜的條件下飼養(yǎng)。一段時(shí)間后，檢查大鼠的生長(zhǎng)狀況，統(tǒng)計(jì)各組大鼠體重和發(fā)育狀況(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論：若A、B兩組大鼠體重基本相等，發(fā)育狀況相同，說(shuō)明添加皮革蛋白粉的飼料對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有影響若A組大鼠體重大于B組大鼠體重，且A組大鼠的生長(zhǎng)發(fā)育狀況比B組大鼠生長(zhǎng)發(fā)育狀況好，說(shuō)明添加皮革蛋白粉飼料對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有抑制作用若A組大鼠體重小于B組大鼠體重，且A組大鼠的生長(zhǎng)發(fā)育狀況比B組大鼠發(fā)育狀況差，說(shuō)明添加皮革蛋白粉飼料對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有促進(jìn)作用解析本實(shí)驗(yàn)的自變量是皮革蛋白粉的有無(wú)，因變量是大鼠的生長(zhǎng)狀況，以大鼠體重和發(fā)育狀況為觀測(cè)指標(biāo)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)要遵循單一變量原則和對(duì)照原則。探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)論不唯一，要逐一分析討論。5