生物高考实验
一、考纲要求的课本实验
1．观察类实验
在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下：
实验名称
观察方式
观察对象
显微镜
玻片标本
染色剂
生物材料
观察叶绿体
原色观察
叶绿体
高倍
临时装片
无
菠菜叶
观察细胞
质流动
细胞质(以叶绿体作参照)
高倍
临时装片
无
黑藻
嫩叶
观察质壁分离与复原
紫色大液泡
高倍
临时装片
无
洋葱
表皮
观察有
丝分裂
染色观察
染色体
高倍
临时装片
龙胆紫
(醋酸洋红)
洋葱根尖
脂肪的鉴定
脂肪
高倍
切片→临时装片
苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液
花生种子
2．鉴别类实验
在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别．针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂。归类如下：
实验名称
鉴定对象
试剂
颜色
水浴加热
生物材料
生物组织中糖类的鉴定
淀粉
碘液
蓝色
无
脱色的叶片
还原糖
斐林试剂
(班氏试剂)
砖红色
需要（加热煮沸）
含糖量高的白色或近白色的植物组织、尿液、血浆
蛋白质
的鉴定
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
无
豆浆、牛奶、鸡蛋清、蛋白质类酶
DNA粗提
取与鉴定
DNA
二苯胺试剂
蓝色
需要（加热煮沸）
鸡血细胞
3．实习和研究性课题
此类实验常通过调查法，调查法中常使用统计技术和测量技术。
实习、研究性课题
调查对象
统计方法
计算公式
种群密度的
取样调查
动物
标志重捕法
植物
样方法
调查人群
中遗传病
人类某种遗传病
汇总法
调查环境污染
对生物的影响
环境污染程度
汇总法
4.探究性实验
此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计和观察”等。
探究性生物学实验应当要求学生在明确实验要求、目的的前提下，遵循实验设计“操作方便．程序合理，药品节约．依据现象推测结论”的原则进行设计。一般可分以下几个环节：
(1)理论假设的提出
根据题目要求，确定实验的条件即实验变量X。即惟一一个对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理论假设．它常常可以描述为：“当条件X存在时，事件P(实验现象)可能发生；当条件X改变时，若事件P发生，能得出何结论；当事件P不发生．能得出何结论。”
(2)设计探究性实验
分五个实验步骤进行：
①实验准备，包括必要的实验器材及实验药品的准备；
②满足条件X，设计一个实验，观察事件P能否发生；
③条件X改变，设计一个实验，观察事件P能否发生，发生的程度如何；
④设计对照实验。
⑤梳理，实验是否遵循“单一变量”、“平行重复”原则。
(3)观察，记录和结论
仔细观察并准确记录实验现象．并根据实验现象做出相应的结论，一般规律是：
①若条件X存在，事件P能发生；条件X改变，事件P不能发生(或发生程度改变)。结论是……。
②若条件X存在，事件P能发生；条件X改变，事件P能发生。结论是……。
③若条件X存在，事件P不能发牛，条件X改变，事件P能发生。结论是……。
二、探究性实验和验证性实验的区别
1．概念
（1）探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的—种认知活动。
（2）验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。
2．比较
探究性实验
验证性实验
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系
验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B” 的形式表述，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释
因结论是已知的，因此不存在假设问题
实验原理
因探究内容而异
因验证内容而异
实验过程
应有的实验步骤，实际上并未完成．因探究内容而异
应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异
实验现象
未知．可以不描述
已知．应准确描述
实验结果预测
对应假设，分类讨论
无
实验结论
对应实验结果，作出对应结论
对应实验目的做出肯定结论
三、教材中的部分经典实验
章节
内容
经典实验(部分)
生物的新陈代谢
酶的发现
1773年．意大利科学家斯帕兰札尼证明胃液具有消化作用的实验
光合作用的发现
①1771年，英国科学家普里斯特利发现植物可以更新空气的实验；
②1864年，德国科学家萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验；
③1880年，美国科学家恩格尔曼证明叶绿体是光合作用场所的实验；
④20世纪30年代．美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2全部来自水的实验
生命活动的调节
生长素的发现
①1880年，达尔文研究向光性的实验；
②1928年荷兰科学家温特证明胚芽鞘尖端产生了生长索的实验
性激素的功能
摘除和相互移植公鸡和母鸡生殖腺证明性激素功能的实验
遗传和变异
证明DNA是遗传物质
①格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验；
②噬茁体侵染细菌的实验
遗传规律的发现
孟德尔的豌豆杂交试验
生物与环境
能量流动的特点
美国生态学家林德曼对生态系统能量流动的定量分析方法
生态系统的稳定性
“生物圈Ⅱ号”实验
细胞与细胞工程
生物膜功能上的联系
科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时用同位素标记亮氨酸的实验
单克隆抗
体的制备
杂交瘤细胞的筛选实验
四、以教材知识为背景的试验设计题材归纳总结
背景知识
实验设计题材
构成细胞
的化合物
①用干燥和潮湿的水稻种子设计实验：探究细胞内自由水的含量与代谢强度的关系；②探究B元素对花粉管萌发的影响；③鉴定唾液淀粉酶是蛋白质
细胞膜、细胞分裂、细胞分化
①用荧光染料探究细胞膜的流动性；②用红色花瓣、盐酸、清水等材料探究细胞膜的选择透过性；③探究细胞分裂素促进植物细胞有丝分裂的作用；④探究煤焦油引起细胞癌变；⑤动物细胞培养方法检测物质毒性大小
ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、细胞呼吸
①探究萤火虫发光与ATP的关系；②温度、光照、CO2浓度对植物光合作用的影响；③探究光照强度、温度、空气湿度等对蒸腾作用的影响；④探究溶液浓度与植物细胞渗透作用的关系；⑤探究矿质元素与植物元索缺乏症的关系；⑥探究影响酵母菌发酵速度的因素
激素调节及
神经调节
①探究生长素与细胞分裂素在植物组织培养中的作用；②探究赤霉素对植物伸长生长的促进作用；③探究胰岛素与尿糖的关系；④神经传导的实验探究
被子植物的
个体发育
①验证种子是否有活性（纵剖、染色）②探究影响种子萌发的环境条件
染色体变异
探究药物对人体细胞的毒副作用
现代生物
进化理论
利用长翅果蝇与残翅果蝇探究觅食环境对果蝇类型的自然选择
种内斗争
利用油菜或蝌蚪探究影响种群密度的因素
光对植物影响
探究日照时间长短对植物开花期的影响
五、生物试验中的变量与设计原则分析
1．变量
在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件，据其在实验中的作用，可分为两类：实验变量与反应变量。
（1）实验变量：也称为自变量。指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
反应变量：亦称因变量。指实验中由实验变量而引起的变化和结果。
（2）教材中相关实验中的变量
实 验
自变量
因变量
比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率
催化剂的种类（过氧化氢酶、Fe3+）
催化效率的高低（以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速度表示）
探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用
底物的种类（淀粉、蔗糖）
淀粉酶将淀粉水解（处理后加斐林试剂，加热煮沸出现砖红色沉淀）。但不能水解蔗糖（处理后加斐林试剂并加热煮沸，无砖红色沉淀出现）
温度对淀粉酶活性的影响
温度（60℃热水、沸水、冰块)
加碘液后溶液颜色的变化
观察植物细胞的质壁分离与复原
外界溶液的浓度（高渗及低渗溶液）
质墅分离（液泡失水缩小、颜色变深，原生质层与细胞壁分离）；质壁分离复原（液泡修复原状、颜色变浅，原上质层恢复原状)
植物向性运动的实验设计和观察
①是否单侧光照、均匀光照②改变幼苗的空间位置以接受重力影响
①幼苗的弯曲状况②根的弯曲方向
观察二氧化硫对植物的影响
不同浓度的SO2
植物生长状态的变化
2．几个重要的设计原则
（1）科学性原则。符合生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。
（2）平行重复原则。必须有足够的实验次数，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。
（3）单一变量原则。不论—个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量。如酶高效性实验中，只有催化剂不同，而其他部分完全相同，反应结果的差异只是由催化剂不同引起。
（4）对照原则。实验组接受自变量处理，对照组（控制组）不接受自变量处理。
对照类型：
①空白对照：对照组为不作任何处理的对象组。
②自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组，如“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验；实验处理前后的对象状况分别为对照组和实验组。
③条件对照：给实验组某种处理。给对照组另一条件的处理，如在“动物激素饲喂小动物的实验”中，存在以下实验组和对照组。
照织。
1号：饲喂甲状腺激素（实验组）
2号：饲喂甲状腺激素抑制剂（条件对照组）
3号：对蝌蚪不作任何处理（空白对照）
④相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照，如在“植物向性运动的实验设计和观察”中，如下图所示，2与1对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可与1对照，4也可与1对照，也可与2对照。
六、实验过程中常用试剂的作用、检测指标的设置及实验条件的调控
1．化学物质的常用检测试剂或方法
（1）淀粉——一碘液
（2）还原糖一—一斐林试剂或班氏试剂（沸水浴，砖红色沉淀）
（3）CO2一一—Ca（OH）2溶液或酸碱指示剂
（4）乳酸一一—pH试纸
（5）O2—一—带火星木条复燃
（6）无O2—一—火焰熄火
（7）蛋白质—一—双缩脲试剂（不加热，紫色反应）
（8）染色体—一—龙胆紫溶液、醋酸洋红液
（9）DNA—一—二苯胺试剂（沸水浴，蓝色反应）
（10）脂肪一一一苏丹Ⅲ染液（橘黄色）或苏丹Ⅳ染液（红色）
2．实验结果的显示方法
（1）光合速率一—一O2释放量或C O2吸收量或淀粉产生量
（2）呼吸速率一—一O2吸收量或C O2释放量或淀粉减少量
（3）物质代谢途径———放射性同位素示踪法
（4）细胞液浓度大小———质壁分离
（5）细胞是否死亡———质壁分离、细胞质流动
（6）甲状腺激素的作用———动物耗氧量，发育速度等
（7）生长激素的作用———生长速度（体重变化．身高变化）
（8）胰岛素的作用一一—动物活动状态
（9）菌量———菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度
（10）大肠杆菌———伊红一一美蓝琼脂培养基（鉴别培养基）
3．实验条件的控制方法
（1）增加水中氧气———泵人空气或吹气或放人绿色植物
（2）减少水中氧气———容器密封或油膜覆盖或用凉开水
（3）除去容器中的C O2———NaOH溶液
（4）除去叶片中原有淀粉———置于黑暗环境中（饥饿处理）
（5）除去叶片中叶绿素———酒精加热
（6）除去光合作用对细胞呼吸的于扰———给植株遮光
（7）得到单色光———棱镜色散或彩色薄膜滤光
（8）血液抗凝———加入柠檬酸钠
（9）线粒体提取———细胞匀浆离心
（10）细胞膜提取———清水处理哺乳动物红细胞
（11）骨的脱钙———盐酸溶液浸泡
（12）灭菌方法———培养基用高压蒸气灭菌：接种环用火焰灼烧灭菌；双手用肥皂洗净，擦干后用75％酒精消毒；实验室或接种箱用甲醛蒸汽或紫外灯灭菌；整个接种过程都在实验室无菌区或酒精灯火焰旁进行。
4．实验中控制温度的方法
（1）还原糖、DNA鉴定：沸水浴加热
（2）酶促反应：水浴保温
（3）用酒精溶解叶中的叶绿素：酒精要隔水加热
（4）细胞和组织培养以及微生物培养：恒温培养
七、中学生物实验中包含的基本技术
1．玻片标本的制作：一般制作的是临时装片
（1）压片法(如洋葱根尖细胞的有丝分裂)。压片的一般过程是：取材→固定→解离（对不易分散的材料用10%HCl处理)→染色→压片→观察。
（2）装片法（如高倍镜下观察叶绿体和细胞质的流动）。其过程是：将材料在载玻片水滴中展平→放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上，防止气泡产生→对材料染色或改变溶液浓度→观察。
2．显微镜使用的基本技术：包括低倍镜和高倍镜的使用技术
（1）使用低倍镜时应注意正确对光和焦距的调节（粗、细准焦螺旋的调节）。
（2）高倍镜的使用方法包括：①低倍镜下找到物像并移至视野中央；②转动转换器，使高倍物镜正对通光孔；③调节细准焦螺旋至物像清晰。
3．纸层析技术（如叶绿体中色素的提取和分离）：①制样液；②制备滤纸条；③点样液；④层析，观察实验结果。
4．比色法（如生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质的鉴定）：是利用生物组织中的有机物与某些化学试剂相互作用，产生特定的颜色反应。根据颜色反应鉴定生物组织中某些有机物的存在。
5．恒温技术（如探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用）
（1）条件：水浴、恒温。
（2）用途：此项技术主要用于酶的催化反应或细菌的培养等。
6．研磨、过滤技术（如叶绿体中色素的提取与分离）：研磨过程小加入SiO2是为了研磨充分，色素提取时加CaCO3是为了避免色素被破坏。其原因是叶绿体基质呈弱碱性，细胞液呈弱酸性，加人CaCO3是为了让弱碱性的CaCO3中和细胞液的酸性物质．使色素分子在叶绿体破裂后仍处于弱碱性环境中．使色素的结沟和性质维持稳定。
