一、背景敘述
高中生物實(shí)驗(yàn)分兩種類型，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)（包括研究性課題），由于后者更能體現(xiàn)探究能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和運(yùn)用生物學(xué)知識(shí)和方法分析和解決實(shí)際問題能力；更能體現(xiàn)科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)，是高考中為高校選拔人才的較好材料，近年來一直被沿用。由于缺乏實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有關(guān)理論知識(shí)，平時(shí)的練習(xí)也偏少，因此，遇到這類題型，就會(huì)感到茫然。為解決這一問題，現(xiàn)將有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本理論、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路方法和常見的類型作一介紹，以期增加理論知識(shí)，提高分析問題和解決問題的能力之目的。
二、基本內(nèi)容
探究性實(shí)驗(yàn)一般包括：課題、假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)期、完成實(shí)驗(yàn)、觀察并記錄結(jié)果（有時(shí)需收集數(shù)據(jù)）、分析結(jié)果（數(shù)據(jù)）并推導(dǎo)結(jié)論七個(gè)基本內(nèi)容。
（一）提出課題
人們對(duì)事物作縝密觀察以后，常常由于好奇心或想作進(jìn)一步的了解而提出問題，雖然任何人都能提出問題，但只有意義的問題才值得探討，課題即為實(shí)驗(yàn)的題目，是實(shí)驗(yàn)要達(dá)到的具體目標(biāo)，例如“蚯蚓如何借肌肉的收縮和舒張而移動(dòng)身體？”
（二）假設(shè)
科學(xué)方法的第三步是假設(shè)。假設(shè)，也稱假說或猜測(cè)，指用來說明某種現(xiàn)象但未經(jīng)證實(shí)的論題，也就是對(duì)所提出的問題所做出的參考答案。假設(shè)一般分為兩個(gè)步驟：第一步，提出假設(shè)，即依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)材料或已知的科學(xué)原理，通過創(chuàng)造性思維，提出初步假定；第二步，做出預(yù)期(推斷)，即依據(jù)提出的假設(shè)，進(jìn)行推理，得出假定性的結(jié)論；例如，新編高中生物的“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)”，其假設(shè)是：“甲狀腺激素對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有影響”；其預(yù)期結(jié)果是：“用適量的甲狀腺激素飼喂蝌蚪，將促使蝌蚪的生長(zhǎng)發(fā)育加速”。實(shí)驗(yàn)預(yù)期是較具體的推斷。
一個(gè)問題常有多個(gè)可能的答案，但通常只有一個(gè)是正確的。因此，假設(shè)是對(duì)還是錯(cuò)，還需要加以驗(yàn)證，即依據(jù)假設(shè)或預(yù)期，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
（三）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證假設(shè)和解決問題的最終途徑，指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法。這是科學(xué)方法的最大特色，也是科學(xué)方法中最困難的一步。如何求證假設(shè)可充分展現(xiàn)研究者的才華。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要掌握或貫徹以下幾點(diǎn)：
1、單一變量原則
變量，或稱因子，是指實(shí)驗(yàn)過程中所被操作的特定因素或條件。按性質(zhì)不同，通�？煞譃槿悾簩�(shí)驗(yàn)變量、反應(yīng)變量和無(wú)關(guān)變量
實(shí)驗(yàn)變量，也稱為自變量，指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量，亦稱因變量，指實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化和結(jié)果。通常，實(shí)驗(yàn)變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“溫度對(duì)酶活性”的實(shí)驗(yàn)中，所給定的低溫(冰塊)、適溫(37℃)、高溫(沸水浴)就是實(shí)驗(yàn)變量。而由于低溫、適溫、高溫條件變化，唾液淀粉酶水解淀粉的活性也隨之變化，這就是反應(yīng)變量，該實(shí)驗(yàn)即在于獲得和解釋溫度變化(實(shí)驗(yàn)變量)與酶的活性(反應(yīng)變量)的因果關(guān)系。
無(wú)關(guān)變量，也稱控制變量，指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。顯然，無(wú)關(guān)變量會(huì)對(duì)反應(yīng)變量有干擾作用，例如，上述實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量(低溫、適溫、高溫)以外，PH、試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，實(shí)驗(yàn)操作程度，溫度處理的時(shí)間長(zhǎng)短等等，都屬于無(wú)關(guān)變量，要求對(duì)低溫、適溫、高溫3組實(shí)驗(yàn)是等同、均衡、穩(wěn)定的；如果無(wú)關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)因素或條件，對(duì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會(huì)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中產(chǎn)生干擾，造成誤差。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一在于控制無(wú)關(guān)變量，以減少誤差。
2、對(duì)照性原則
對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一，目的還是在于消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)對(duì)照原則是設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則之一。通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照對(duì)比。既可排除無(wú)關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。
通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)總分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組，是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組：對(duì)照組，也稱控制組，對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)而言，是不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，至于哪個(gè)作為實(shí)驗(yàn)組，哪個(gè)作為對(duì)照組，一般是隨機(jī)決定的，這樣，從理論上說，由于實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無(wú)關(guān)變量的影響是相等的，被平衡了的，故實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組兩者之差異，則可認(rèn)定為是來自實(shí)驗(yàn)變量的效果，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可信的。按對(duì)照的內(nèi)容和形式上的不同，通常有以下對(duì)照類型：
（1）空白對(duì)照 指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進(jìn)行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實(shí)驗(yàn)組，乙為對(duì)照組，且乙為典型的空白對(duì)照�？瞻讓�(duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說服力。
（2）自身對(duì)照 指實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對(duì)照。如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就是典型的自身對(duì)照。自身對(duì)照，方法簡(jiǎn)便，關(guān)鍵是要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，實(shí)驗(yàn)處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的對(duì)象變化則為實(shí)驗(yàn)組。
（3）條件對(duì)照 指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。例如，“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)，采用等組實(shí)驗(yàn)法，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是：
甲組：飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組)；
乙組：飼喂甲狀腺抑制劑(條件對(duì)照組)；
丙組：不飼喂藥劑(空白對(duì)照組)；
顯然，乙組為條件對(duì)照。該實(shí)驗(yàn)即設(shè)置了條件對(duì)照，又設(shè)置了空白對(duì)照，通過比較、對(duì)照、更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量——甲狀腺激素能促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。
（4）相互對(duì)照 指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比對(duì)照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都是運(yùn)用對(duì)照，如“植物的向性”的等組實(shí)驗(yàn)中，5個(gè)實(shí)驗(yàn)組所采用的都是相互對(duì)照，較好的平衡和抵消了無(wú)關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。
3、科學(xué)性原則
所謂科學(xué)性，是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則，都要具有可行性。如：淀粉酶水解淀粉的順序問題。要有明確的觀測(cè)指標(biāo)（a. 有無(wú)特異顏色、沉淀反應(yīng) b. 有無(wú)氣泡、氣味產(chǎn)生 c. 在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)發(fā)育等方面具有明顯的特征）
4、重復(fù)性原則
在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中也必須注意實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。任何實(shí)驗(yàn)部必須要有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，才能判斷結(jié)果的可靠性，尤其是有數(shù)據(jù)計(jì)算的實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)不能只能進(jìn)行一次，在無(wú)法重復(fù)的情況下，作為正式結(jié)論，這樣的結(jié)論易被推翻。
（四）預(yù)期
（五）完成實(shí)驗(yàn)
（六）觀察并記錄結(jié)果
（七）分析結(jié)果（數(shù)據(jù)）并推導(dǎo)結(jié)論
三、考查點(diǎn)及解題技巧
七個(gè)基本內(nèi)容中，除實(shí)施實(shí)驗(yàn)筆試無(wú)法考查外，其它各項(xiàng)均是考查點(diǎn)。
（一）課題的考查
通常對(duì)課題的考查要求考生以合乎規(guī)范的方式寫出或補(bǔ)充課題，難度不大，但要注意以下兩點(diǎn)：
1、要緊扣試題的意圖，不能偏題。
2、課題是具體的、有明確的目標(biāo)，不能大而空洞，如果試題的意圖是“探究不同光照強(qiáng)度對(duì)光合作用的影響”，而回答成“探究光照對(duì)光合作用的影響”即為偏題，不具體。
（二）假設(shè)的考查
一般要求根據(jù)試題中給出的材料、用具和藥品，提出一種可檢測(cè)的解釋，因?yàn)楹竺娴膶?shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)具體就是尋找證據(jù)檢驗(yàn)假設(shè)成立與否，從而得出結(jié)論。等同于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，
（三）實(shí)驗(yàn)預(yù)期的考查
是�？键c(diǎn)，有兩種情況，一是預(yù)期最可能的結(jié)果，二是預(yù)期各種可能的結(jié)果。該點(diǎn)一般和結(jié)論一起考查。答題時(shí)注意題目的意思，扣題回答，還要注意實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)，若是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，只回答一種結(jié)果預(yù)期。
（四）實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的考查
最常見的幾種考查形式是：寫出實(shí)驗(yàn)步驟、補(bǔ)充關(guān)鍵步驟、續(xù)寫步驟或找出設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。該考查點(diǎn)對(duì)考生來說最難，跨度最大，需熟知儀器、藥品的使用方法，掌握生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些基本技術(shù)、方法，掌握設(shè)計(jì)的原則并能準(zhǔn)確運(yùn)用，還需有具體實(shí)驗(yàn)情境中獲取信息和靈活處理能力。但并非毫無(wú)辦法，只要考生基本功扎實(shí)、思維冷靜，總能找到解題的正確思路。
解答的關(guān)鍵是把握好下面的幾個(gè)原則：１、對(duì)照原則（單因子變量原則）；２、重復(fù)原則：平衡偶然誤差，尤其是有計(jì)量的實(shí)驗(yàn)；３、科學(xué)原則。
設(shè)計(jì)步驟之前先要明確以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)變量是什么？如何控制？反應(yīng)變量是什么？用什么觀測(cè)指標(biāo)來表示反應(yīng)變量的變化？
步驟的一般順序：
１、分組并編號(hào)、前期共性處理；
２、實(shí)驗(yàn)變量處理；
3、后期共性處理；
4、觀察現(xiàn)象，記錄結(jié)果；
5、分析結(jié)果，推導(dǎo)結(jié)論。
四、附錄：實(shí)驗(yàn)中常用的技術(shù)和方法
（一）顯微技術(shù)
（1）臨時(shí)裝片制作技術(shù)
（2）顯微鏡使用方法
（二）生物鑒定方法
1、物質(zhì)鑒定：還原糖、脂肪、蛋白質(zhì)、DNA、染色體、光合產(chǎn)物（淀粉、氧氣）、呼吸產(chǎn)物（CO2）、大腸桿菌、必需礦質(zhì)元素等。
2、遺傳鑒定：
（1）遺傳方式判斷
（2）變異來源鑒定
（三）生物分離技術(shù)：分離原生質(zhì)體、分離動(dòng)物組織單細(xì)胞、分離葉綠體、生物大分子的分離（離心分離、電泳分離、透析分離、層析分離）等。
（四）生物測(cè)量方法：細(xì)胞周期測(cè)定、呼吸作用強(qiáng)度測(cè)定、光合作用強(qiáng)度測(cè)定、酶的活性測(cè)定、生長(zhǎng)素對(duì)植物生長(zhǎng)影響的測(cè)定、種子發(fā)芽率測(cè)定、種群密度調(diào)查、微生物數(shù)量測(cè)定等。
（五）其它：放射性同位素標(biāo)記的應(yīng)用、溫控技術(shù)、緩沖技術(shù)、微生物培養(yǎng)方法（包括配制培養(yǎng)基、培養(yǎng)基滅菌、接種）、微生物分離方法、遺傳雜交試驗(yàn)(植物雜交試驗(yàn)、動(dòng)物雜交試驗(yàn))、遺傳育種方法（植物育種、動(dòng)物育種、微生物育種）、遺傳病調(diào)查方法、體細(xì)胞或原生質(zhì)體融合法（包括：獲取植物原生質(zhì)體或動(dòng)物單細(xì)胞、促融、篩選、后期培養(yǎng)即組織培養(yǎng)法、動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)法）。
四、例題
(2001年理科綜合)有人設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)，試圖證明“生長(zhǎng)素(IAA)在植物體內(nèi)的運(yùn)輸，主要是從植物體形態(tài)學(xué)上端(頂端)向下端(基端)運(yùn)輸，而不能倒轉(zhuǎn)過來運(yùn)輸(如生長(zhǎng)素只能從胚芽鞘的上端向下端運(yùn)輸)�！�
一、材料、用具：胚芽鞘、瓊脂、刀片等
二、方法、步驟與結(jié)果：
(一)制備瓊脂塊(下圖左)
(二)取一段胚芽鞘中間部，上面放含IAA的瓊脂塊，下面放空白瓊脂塊(上圖右)
(三)取步驟(二)下面瓊脂塊(a)的一部分放在去尖的胚芽鞘的一側(cè)(右圖)
三、結(jié)論：以上實(shí)驗(yàn)證明了“生長(zhǎng)素(IAA)在植物體內(nèi)的運(yùn)輸，主要是從植物體形態(tài)學(xué)上端(頂端)向下端(基端)運(yùn)輸，而不能倒轉(zhuǎn)過來運(yùn)輸“。
我們認(rèn)為，僅用該實(shí)驗(yàn)步驟(一)、(二)、(三)還不足以嚴(yán)密論證以上結(jié)論，請(qǐng)?jiān)谏鲜鰧?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上補(bǔ)充相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方法，步驟和結(jié)果。
[解析]典型的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求是：①設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，②嚴(yán)格控制實(shí)驗(yàn)條件、努力減少誤差；③要考慮增加重復(fù)次數(shù)，反復(fù)驗(yàn)證結(jié)果。根據(jù)上述要求，仔細(xì)分析本題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。可發(fā)現(xiàn)本題缺少對(duì)照實(shí)驗(yàn)。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不能成立，因此，應(yīng)補(bǔ)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。
[答案]補(bǔ)充方法、步驟與結(jié)果(一)：另取一段胚芽鞘中間部分倒放，上面放含IAA的瓊脂塊，下面放空白瓊脂塊。
(三)下面瓊脂塊(b)的一部分放在去尖的胚芽鞘一側(cè)
[誤區(qū)]受定勢(shì)思維影響，不考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的對(duì)照原則，而且是從生長(zhǎng)素含量上做文章，難以找到正確突破口。
[說明]設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要證明問題的核心，此類題理應(yīng)從原有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中尋找實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是否全面，即可找到解題思路。
五、精選習(xí)題
1、（2003全國(guó)）（14分）麥品種是純合體，生產(chǎn)上用種子繁殖，現(xiàn)要選育矮桿（aa）、抗�。˙B）的小麥新品種；馬鈴薯品種是雜合體（有一對(duì)基因雜合即可稱為雜合體），生產(chǎn)上通常用塊莖繁殖，現(xiàn)要選育黃肉（Yy）、抗�。≧r）的馬鈴薯新品種。請(qǐng)分別設(shè)計(jì)小麥品種間雜交育種程序，以及馬鈴薯品種間雜交育種程序。要求用遺傳圖解表示并加以簡(jiǎn)要說明。（寫出包括親本在內(nèi)的前三代即可）。
2、（2004全國(guó)）(22分)將等量萌發(fā)的種子和煮沸自然冷卻后的種子分別放入甲、乙兩試管中，如下圖所示(本實(shí)驗(yàn)中石蠟油短期內(nèi)不影響生物的生長(zhǎng))。兩試管中均無(wú)空氣存在。
據(jù)圖分析回答：
⑴甲試管放置幾個(gè)小時(shí)后，管內(nèi)頂部出現(xiàn)氣泡，其中的氣體成分主要是 ；將該氣體引入 溶液中，可使該溶液變混濁。
⑵甲試管中產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象是種子 進(jìn)行造成的，寫出表示這一過程的反應(yīng)式 。
⑶乙試管在與甲試管同樣的時(shí)間內(nèi)，試管內(nèi)頂部未出現(xiàn)氣泡，原因是 。
⑷乙試管繼續(xù)放置幾天，一些微生物開始繁殖，導(dǎo)致試管內(nèi)頂部也出現(xiàn)少量氣體，這是這些微生物從試管中的 獲得了所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行新陳代謝的結(jié)果。一般來說，微生物所需的營(yíng)養(yǎng)要素可歸納成 、 、 、 和 五大類。
⑸這些微生物可能的來源是(答出兩個(gè)來源即可) 。
3、（2004江蘇）（7分）玉米正常植株葉片為綠色，患一種遺傳病后植株的葉片具白色條斑，或?yàn)椴荒艹苫畹陌谆�。顯微觀察發(fā)現(xiàn)，白化苗和白色條斑處的葉肉細(xì)胞不含葉綠體。有人為了探索該病的遺傳機(jī)理，用人工授粉的方法進(jìn)行了如下兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)結(jié)果回答問題：
（1）實(shí)驗(yàn)一
P ♀條斑葉 × 綠色葉♂
↓
F1 綠色葉 條斑葉或白色葉
重復(fù)該實(shí)驗(yàn)后代的性狀不出現(xiàn)一定的分離比。
①實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，母本患條斑病時(shí)，該病通過__________________方式遺傳。
②實(shí)驗(yàn)中后代不同性狀的個(gè)體的比例是隨機(jī)的，其原因__________________
（2）實(shí)驗(yàn)二
P ♀綠色葉 × 條斑葉♂
↓
F1 綠色葉
↓（自交）
F2 綠色葉 條斑葉或白色葉
表現(xiàn)型比例 3 ： 1
重復(fù)該實(shí)驗(yàn)，后代的性狀分離比始終為3：1。
實(shí)驗(yàn)二結(jié)果顯示，母本正常時(shí)，該病的遺傳受________________________的控制。
4、（2004江蘇）（8分）科學(xué)家利輻射誘變技術(shù)處理紅色種皮的花生，獲得一突變植株，其自交所結(jié)的種子均具紫色種皮。這些紫色種皮的種子長(zhǎng)成的植株中，有些卻結(jié)出了紅色種皮的種子。
（1）上述紫色種皮的花生種子長(zhǎng)成的植株中，有些結(jié)出了紅色種皮種子的原因是：
（2）上述紫色種皮的種子，可用于培育紫色種皮性狀穩(wěn)遺傳的花生新品種。假設(shè)花生種皮的紫色和紅色性狀由一對(duì)等位基因控制，用文字簡(jiǎn)要敘述獲得該新品種過程：
5、（2004江蘇）（11分）環(huán)境污染對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有不同程度的影響。在一定程度上，植物在污染環(huán)境中也有繼續(xù)保持正常生命活動(dòng)的特性，這種特性稱為抗性。研究植物的抗性對(duì)篩選具有凈化環(huán)境的植物種類和保護(hù)環(huán)境有積極意義。
（1）一項(xiàng)研究表明，植物對(duì)SO2的抗性與葉片上氣孔密度和氣孔大小等有關(guān)。所得數(shù)據(jù)如下表
被測(cè)植物
平均受害面積
（％）
氣孔
氣孔密度
（個(gè)／mm2）
每個(gè)氣孔面積
（mm2）
甲植物
13.5
218
272
乙植物
33.4
162
426
丙植物
57.7
136
556
①該研究說明，植物對(duì)SO2的抗性與氣孔的密度呈______________關(guān)系，和每個(gè)氣孔的面積呈_____________關(guān)系。
②在SO2污染嚴(yán)重的地區(qū)，最好選擇表中________________植物為行道樹種。
（2）工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的SO2是酸雨（pH＜5.6）形成的主要原因之一。有人設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究酸雨對(duì)植物的毒害作用。實(shí)驗(yàn)過程如下圖所示（除圖中特別說明的外，其他條件甲、乙均相同）：
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，“酸雨”使植物葉片變黃，而對(duì)照實(shí)驗(yàn)中的植物沒有變黃。該實(shí)驗(yàn)說明“酸雨”對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有影響。
參照上述裝置和試劑以小麥種子為實(shí)驗(yàn)材料嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究2種不同pH的酸雨對(duì)種子萌發(fā)率的影響。
① 探究的問題：不同pH的酸雨對(duì)小麥種子萌發(fā)率的影響。
②作出的假設(shè)：________________________________________________________。
③實(shí)驗(yàn)步驟（簡(jiǎn)要敘述）：
④實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果與分析（實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果多種多樣，寫出其中3種并加以分析）：
6、（2004全國(guó)2）（20分）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，并寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
（一）實(shí)驗(yàn)材料和用具：
（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：
7、（2004天津）（18分）生態(tài)工作者從東到西對(duì)我國(guó)北方A、B、C三種類型的草原地行調(diào)查。下表是不同調(diào)查面積的物種數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果：
（1）A、B、C三種類型的草原對(duì)放牧干擾的抵抗力穩(wěn)定性由強(qiáng)到弱的順序是 。導(dǎo)致這三種類型的草原物種數(shù)量不同的關(guān)鍵生態(tài)因素是 。如果將A草原與我國(guó)東北針葉林相比，兩者之間恢復(fù)力穩(wěn)定性較強(qiáng)的是 。
（2）調(diào)查B草原某種雙子葉草本植物種群密度時(shí)，設(shè)計(jì)如下調(diào)查步驟：
① 選取為最佳樣方面積。
② 在該物種分布較密集的地方取5個(gè)樣方。
③ 計(jì)數(shù)每個(gè)樣方內(nèi)該植物的個(gè)體數(shù)。若計(jì)數(shù)結(jié)果由多到少依次為N1、N2、N3、N4、N5，則將N3作為種群密度的估計(jì)值。
請(qǐng)指出以上設(shè)計(jì)步驟中的錯(cuò)誤并加以改正。
8、（2004天津）（20分）（1）人們不會(huì)在熱泉中發(fā)現(xiàn)活著的嗜冷海藻，而經(jīng)�？梢栽诶渌h(huán)境中分離出嗜熱微生物。請(qǐng)根據(jù)酶的特性分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。
（2）淀粉酶可以通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)。為了提高酶的產(chǎn)量，請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，利用誘變育種方法，獲得產(chǎn)生淀粉酶較多的菌株。① 寫出主要實(shí)驗(yàn)步驟。② 根據(jù)誘發(fā)突變率低和誘發(fā)突變不定向性的特點(diǎn)預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
提示：生產(chǎn)菌株在含有淀粉的固體培養(yǎng)基上，隨著生長(zhǎng)可釋放淀粉酶分解培養(yǎng)基中的淀粉，在菌落周圍形成透明圈。
9、（2004廣西）(6分) 番茄是自花授粉植物，已知紅果(R)對(duì)黃果(r)為顯性，正常果形(F)對(duì)多棱果(f)為顯性。以上兩對(duì)基因分別位于非同源染色體上�，F(xiàn)有紅色多棱果品種、黃色正常果形品種和黃色多棱果品種(三個(gè)品種均為純合體)，育種家期望獲得紅色正常果形的新品種，為此進(jìn)行雜交。
試回答下列問題：
(1)應(yīng)選用以上哪兩個(gè)品種作為雜交親本?
(2)上述兩親本雜交產(chǎn)生的F1代具有何種基因型和表現(xiàn)型?
(3)在F2代中表現(xiàn)紅色正常果形植株出現(xiàn)的比例有多大?F2代中能穩(wěn)定遺傳的紅色正常果形植株出現(xiàn)的比例有多大?
10、（2004廣西）(12分)為了驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并作出分析。
(1)材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測(cè)定裝置，小動(dòng)物活動(dòng)測(cè)定儀等。(實(shí)驗(yàn)提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。)
(2)方法與步驟：
(3)結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：
11、（2005全國(guó)）(21分)為了驗(yàn)證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動(dòng)狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如下：
①將正常小鼠隨機(jī)分成A、B兩組，觀察并記錄其活動(dòng)狀況。②A組小鼠注射適量胰島素溶液，B 組注射等量生理鹽水。一段時(shí)間后，A 組小鼠會(huì)出現(xiàn)四肢無(wú)力，活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B 組活動(dòng)狀況無(wú)變化。③A 組小鼠出低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時(shí)間后，A 組小鼠低血糖癥狀緩解，B 組活動(dòng)狀況無(wú)變化
該實(shí)驗(yàn)方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用，請(qǐng)回答：
（1）該實(shí)驗(yàn)原理是：
。
（2）分析小鼠注射胰島素溶液后出現(xiàn)低血糖癥狀的原因：
。
（3）胰島素在血糖平衡調(diào)節(jié)中的作用是
。
12、（2006年廣東）(8分)為觀察生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)4個(gè)密閉、透明的生態(tài)瓶，各瓶?jī)?nèi)的組成和條件見下表。經(jīng)過一段時(shí)間的培養(yǎng)和觀測(cè)后，發(fā)現(xiàn)甲瓶是最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。
請(qǐng)回答以下問題：
(1)乙瓶中，藻類的種群密度變化趨勢(shì)為 ，原因是 ；
(2)丙瓶比甲瓶有較多的有機(jī)物，原因是 ；
(3)丁瓶與甲瓶相比，氧氣含量 ，原因是 ；
(4)根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，得出結(jié)論：① ；② 。
13、（2006年重慶）（21分）植物甲、乙是兩種瀕危藥用植物（二倍體）。請(qǐng)按要求回答問題：
（1）以植物甲、乙的莖尖和葉片為材料，通過組織培養(yǎng)獲得了再生植株，解決了自然繁殖率低的問題。這表明植物細(xì)胞具有 。由葉片等材料形成的愈傷組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是 。
（2）右圖分別是植物甲、乙的萌發(fā)花粉粒和未受精胚珠的示意圖。
在分離球珠細(xì)胞的原生質(zhì)體時(shí)，通常使用纖維素酶和果膠酶破除細(xì)胞壁，其原理是利用了酶的 性質(zhì)。
如果將右上圖中的1個(gè)精子與右下題圖中的1個(gè)____細(xì)胞或2個(gè) 融合，可培育出三倍體植株。用適當(dāng)濃度的秋水仙素處理該三體植株的幼苗，可能獲得藥用成分較高的六倍體植株。秋水仙素的作用機(jī)理是 。
（3）植物乙自然結(jié)實(shí)率低，主要原因是花粉粒萌發(fā)后多數(shù)花粉管不能伸長(zhǎng)。為探究生長(zhǎng)素對(duì)植物乙花粉管伸長(zhǎng)的影響，某生物興趣小組進(jìn)行了課外實(shí)驗(yàn)，得到了表結(jié)果：
生長(zhǎng)素濃度(mg/L)
0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
花粉管平均長(zhǎng)度(mm)
0.5
3.6
5.5
6.4
5.2
3.1
0.4
0.2
請(qǐng)結(jié)合表中數(shù)據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行簡(jiǎn)要分析： 。
根據(jù)上述分析，可以得出的結(jié)論是： 。
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