2012高考生物二轮复习实验专题（五）
3.纠错和改进实验设计的解题策略和评价
此类试题主要考查学生对实验设计的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导学生探求解决问题的思路、方法，进一步培养学生的科学素质和实验思维能力。 3.1方法的纠错和改进
此类试题给出了实验目的、步骤和结论，但因实验方法不当，使实验结论失去可信度，还需要指出纰漏加以完善。
【例11】某生物科技小组为了证明镁和钾都是植物生活所必需的元素，他们设计了如下实验：
(1)配制溶液：①配制完全营养液甲。②配制无镁、钾的营养液乙。
(2)培养植株：将长势相似、数量相同的两组玉米幼苗分别种植在两个盛有沙土的容器内，分别浇灌甲和乙营养液。
(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。
(4)结果结论：①一定时间后，发现浇甲营养液的玉米生长旺盛，浇乙营养液的玉米弱小瘦黄。②镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。
请分析该实验方案有无纰漏？若有请指出纰漏，再写出你的设计思路。
【解析】该题的实验原理是溶液培养法，实验的目的不同，营养液的成分不同。若要证明钾或镁是植物必需的矿质元素，实验组植株必须只在缺钾或缺镁的培养液中培养。将植株放在同时缺镁、钾的营养液中培养，这样不但违背了单一变量的原则，而且与溶液培养法的原理不相符。把实验组和对照组都种植在盛有沙土的容器中，因沙土中有可能含有铁和钾元素，导致实验方案缺乏严谨性和科学性。此实验方案还缺少植株缺镁、钾后加入缺少元素恢复生长的过程，实验方案不够完善。
【答案】该实验方案有三处错误：错误一：乙液配置有误；错误二：沙土栽培错误；错误三：缺少对症状植株恢复的步骤； 正确的实验方案为：
(1)配制溶液：①配制完全营养液甲。②配制无镁的营养液乙。③配制无钾的营养液丙。 (2)培养植株：将长势相似、数量相同的3组玉米幼苗分别种植在3个盛有洗净沙砾的容器内，分别浇灌甲、乙、丙营养液。
(3)观察记录：定期观察记录幼苗生长状况。
(4)结果：一定时间后，发现浇甲营养液的玉米生长旺盛，浇乙、丙营养液的玉米弱小瘦黄。在乙营养液中补充镁元素，在丙营养液中补充钾元素，一段时间后，这两组营养液中的玉米幼苗又恢复正常。
（5）结论：镁、钾元素是植物生活必需的矿质元素。
【评价】这是一道以溶液培养法的基础知识为载体，设计改进实验方案的实验题。主要考查学生对植物必需元素的理解和运用，以及对题给信息的分析和处理能力。 3.2控制条件的纠错和改进
此类试题主要考查学生对实验条件如温度、pH、O2浓度、物质的质和量的把握。实验条
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件不同，所得的结论各异。这类题目对于检测学生的审题能力和实验分析能力具有较好的效果。
【例12】为了证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪发育的影响”，某同学制定下列方案：
a.取两个玻璃缸分别编号为1号、2号； b.在两个玻璃缸中，分别加入等量(且适量)的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入lO条发育状况不同的蝌蚪；
c.向l号缸投放含甲状腺制剂的饲料，2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料； d.每天分别向两缸中投放一些饲料； e.每隔一段时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上(1 mm×1 mm)，观察并且测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况，尾的变化等)。上述实验设计方案中，有一些明显的设计缺陷或不足，请你修改并完善该设计方案。
(1)该设计方案的明显缺陷是 ，因此，a过程应该为(只需陈述修改内容，下同) ；
c过程应该为
(2)方案中存在着引起实验误差的不妥之处，b过程的不妥之处应该改为 ；d过程的不妥之处应该改为
【解析】本题考查了甲状腺激素和甲状腺抑制剂的生理作用。应设两组对照实验，一组为条件对照，在饲料中加入甲状腺抑制剂.一组为空白对照，只加入普通饲料。通过对照组和实验组实验结果比较，才能充分说明实验组中所施加的因素——甲状腺激素的生理作用，否则只用条件对照无法说明问题。实验设计应遵循单一变量的原则，对实验条件要严格控制，如蝌蚪的大小，投放饲料和药剂的量，否则实验不易成功。
【答案】（1）该实验设计方案的明显缺陷是缺少空白对照；在a过程再加1个玻璃缸编为3号（或：取三个玻璃缸分别编号为1号、2号、3号）；c过程应为：在3号缸内，投放和1号、2号缸数目大小相同的蝌蚪、普通的饲料，不加任何药剂，作为空白对照，来增强实验的可信度和说服力。（2）b过程中“发育状况不同的蝌蚪”应改为“同时孵化出的发育状况相同的蝌蚪”；d过程中的“一些饲料”应改为“等量饲料”。 【评价】本题以“甲状腺激素促进幼小动物发育”的知识为背景，综合考查了实验设计的两个基本原则——“对照原则”和“控制单一变量原则”。还考查了学生应用生物学基本知识分析和解决有关问题的能力。
【例13】有人对促进植物开花是否与生长素萘乙酸(NAA)有关进行了实验研究，过程如下：
方法：取水仙球茎24个分成两组。 操作见下表：
组名 处理方法 对照水仙球茎不剥去鳞茎，不加NAA，让其自组 然生长 剥去鳞茎，仅取出花苞，共得18个，消实验毒后种于MS培养基中，其中加入NAA 组 (O.1mg/L)，每瓶种一个 实验结果：实验组除个别瓶污染外，其余均在一周时破苞开花，而对照组则比实验组晚开花一个半月。请回答问题：
(1)本实验可得到的结论是什么？
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(2)本实验是否有不妥之处？若有，请指出不妥之处。再设计出一套合理的实验方案。
【解析】实验组花苞用NAA处理，一般在一周时开花，而对照组花苞未用NAA处理，结果比实验组花苞开花晚一个半月。可见，生长素NAA的确能促进植物开花，而从实验设计的科学性角度出发。
【答案】（1）结论：生长素NAA能促进植物开花。（2）本实验存在诸多不妥之处：①本实验在分组时应将24个球茎随机均分成两组，而不是对照组6个，实验组18个。②从鳞茎内取出的花苞放在培养基上能提前开花，鳞茎内花苞开花晚可能是鳞茎内有抑制花苞发育的物质存在。因此对照组的水仙球茎也应剥去鳞茎或保留实验组的鳞茎。③实验组种于MS培养基中，而对照组自然生长，开花早晚也可能与培养基有关。因此实验组和对照组都应种于MS培养基或都让其自然生长。
根据以上分析可构建出如下实验方案：①取生长发育状况相同的水仙球茎24个，随机均分成两组。②将水仙球茎消毒后种于MS培养基中，每瓶种一个。③实验组中加适量的0.1 mg/L的NAA，对照组不加NAA，然后放在相同温暖的地方培养，定期观察两组水仙球茎的生长发育状况。 【评价】教材仅介绍了生长素能促进植物生长的知识，并未提及生长素NAA能促进植物开花。而本题是以新知识为背景，考查学生对实验设计过程中单一变量的理解和应用，及对实验结论推理和判断能力。 3.3实验程序的纠错和改进
此类题目给出了实验操作的一系列步骤。要求学生分析评价解题程序的科学性和规范性。找准解题切入点，避开误区，设计最佳实验方案。
【例14】为验证pH对唾液淀粉酶活性的影响，某位学生设计如下： (1)在1～3号试管中分别加入O.5％的新鲜可溶性淀粉液2.O mL。 (2)分别向l～3号试管中加O.5％唾液1.O mL。 (3)向1号试管注入1.0 mL蒸馏水，向2号试管注入质量分数为5％的NaOH溶液1.0 mL，向3号试管注入质量分数为5％的HCl溶液1.0 mL。
(4)振荡这3支试管，使试管内的液体混合均匀。然后，将3支试管下半部浸入60℃左右的热水浴中，保持5 min。 (5)在3支试管中加入2.O mL斐林试剂振荡后，将3支试管的下半部放入盛有热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1min。观察3支试管中溶液的变化情况，记录结果。 该学生的设计方案，有无不妥之处？若有请改正并指出原因。
【解析】唾液淀粉酶可使淀粉水解成麦芽糖，麦芽糖能够与斐林试剂发生氧化还原反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀。关于pH对酶活性影响的实验中，操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加清水、加NaOH溶液、加HCl溶液)，使酶的活性发生改变，然后再加入可溶性淀粉液。如果改变顺序，先加可溶性淀粉液和唾液淀粉酶溶液，后放入不同环境中，则会因酶还没有接触NaOH溶液和HCl溶液，活性很高，使3支试管中都有还原糖(麦芽糖)生成，最终会出现3支试管中溶液均变成砖红色，看不到pH对酶活性的影响。
【答案】该实验的实验步骤顺序有误，正确顺序应为：(2)→(3)→(1)→(4)→(5)。因
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