系列之探究性实验常见的题型及分析方法

2010高考备考试验复习系列之探究性实验常见的题型及分析方法

专题概述

探究性实验能全面考查学生的知识贮备与科学素养，重视考查同学们参与科学探究活动

的能力，能较好地体现当前教学改革特别是考试改革的要求；因此这类试题在高考试卷中的

比重逐渐加大。从近几年出现的高考题型来看，主要以分析—结论、设计—预测型为主；而

问题—假设、评价—修正和学习—创新等形式在近几年的高考试题中也屡屡出现，可能也要

成为未来高考中探究性实验的主要考查形式。

从探究性实验题的特征来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查同学们的实验思维能

力已经成为主要的命题趋势；要求学生能对实验原理的作出准确的理解和实验结果进行正确

的分析；考查学生对实验基本知识和基本技能的灵活运用能力和在不同情境下迁移知识的能

力。

学生要纵观并整合近几年全国各地生物高考试卷和各地模拟卷中的探究性实验题，总结

各类实验探究题的解题规律；教师要依据考纲中的十八个实验探究课题并结合新情景资料创

造性地编制创新型的实验探究题；引导学生进行一些探究案例的规划设计，使学生进一步体

验、内化科学探究的策略程序和科学的思维方法。在此过程中学生还要在教师的引导下逐渐

养成作出假设、规划和评价实验过程、设计实验记录表、预期实验结果、论证并形成实验结

论的科学的逻辑思维能力及其对应的科学逻辑语言的准确表述能力。

典例分析

考点一 分析—结论型

【例1】为了探究植物的生长受到哪些因素的影响，进行了如下的实验：选取相同的花

(1) 1、2号盆中的植物在实验中其他因素的设定都是相同的，惟一不同的因素

是 ，因此对比这两盆植物的生长情况，我们要研究的课题应是

《 对植物生长会造成什么影响》。

(2) 为了研究施肥多少对植物生长的影响，应对 盆植物生长情况作比较。

(3)比较2号和4号植物的生长情况，能不能得出比较科学的结论？为什么？

(4)为了通过与4号盆比较确定浇水量的多少对植物生长的影响，请你在表格中对6号盆的

土壤、浇水等情况作出合理的设定： 。

解析：本题给出了实验过程，要求学生对实验过程进行分析；考查学生基本的实验分析

能力。⑴根据图表所示内容，1、2号盆中的植物在实验中除了选用的土壤不一样外，其他

因素的设定都是相同的。即单一变量为土壤，所以研究课题应为不同的土壤对植物生长造成

的影响。⑵在研究施肥多少对植物生长的影响这一课题中，我们要控制的单一变量为所施肥

料的多少；只有3号和5号，除了施肥多少不一样外，其余条件相同。⑶2号和4号植物的

生长环境中有两个变量，不能得出比较科学的结论。⑷要求学生在设计实验的过程中会运用

单一变量原则。

答案：（1）选用的土壤 不同的土壤 （2）3号与5号 （3）不能。因为光照时

间与施肥量都不同，无法比较得出结论。⑷粘土 浇水量与4号盆的不同。

【方法探究】此类试题要求学生能运用所学生物学知识或实验的基本理论，正确地运用

数据或图表给出的信息，去解释实验现象、过程及原因。通过解题培养学生对实验现象的观

察能力、对实验过程和结果的分析能力和对数据或图表进行比较、判断、综合的思维能力和

应用能力。此类实验不一定是学生已做过的实验，但其实验原理是学生所学的生物学知识。

解题时一定要用所学生物学知识和实验分析的基本现象，结合题中给出的情景，做出科学合

理的解释和判断。这类现象、原因的解释和过程的分析通常是一些结论性的语句，切忌就事

论事，答案中要体现出实验现象的本质。

考点二 设计—预测型

【例2】玉米是我国种植的一种重要的粮食作物，它有高秆和矮秆两个品种。已知适宜

浓度的赤霉素能促进茎的伸长生长，但这种促进作用对同种植物高秆品种和矮秆品种的

效果是否—样呢? 请设计一个小实验进行探究。

材料用具：长势正常的纯种高秆玉米和纯种矮秆玉米幼苗若干，配制好的完全培养液，适宜

浓度的赤霉素溶液，培养瓶等必需用品。(赤霉素的使用方法不作要求)

实验步骤：

第一步：设置四组实验

A 组：完全培养液+高秆玉米幼苗

B 组：完全培养液+矮秆玉米幼苗

C 组：__ 。

D 组：__ 。

第二步：__ 。

第三步：记录各组玉米茎秆的高度。

预测结果和结论：

①__ 。

②__ 。

③__ 。

解析：（1）了解题目要求。首先要明确题意，只有明确题意才能方向明确，少走弯路。

本题的要求有两个：一是设计实验步骤；二是预测和分析实验结果。（2）明确实验目的。明

确实验到底要解决什么问题。本实验的目的即：适宜浓度的赤霉素对同种植物高秆品种和矮

秆品种的茎的促进伸长生长效果是否—样。（3）确定实验思路。这一步犹如做作文的构思，

是建立实验设计的基本框架。本题给出了两种实验材料（高杆玉米幼苗和矮杆玉米幼苗）和

两种培养液，应进行2×2中处理（题目已经明确）；根据题目要求另外两组应用适宜浓度的

赤霉素溶液处理。四组处理除了单一变量不一样外，其余条件应该相同且适宜。（4）设计实

验步骤。有了思路，具体怎样操作？这就需要在确定思路的基础上进行精心的设计。这一设

计一定要充分利用题目中所给的实验条件，要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别是起

什么作用的？怎样运用？要注意：一是题目给出的实验试剂和材料都必须充分运用；二是除

非题目条件允许，否则不能自己随意增加实验试剂和材料。本题已经给出的A 组和B 组的

设计没有用赤霉素溶液处理；C 组和D 组应用赤霉素溶液处理。（5）结果与结论。一般的

实验设计题都会要求学生对实验结果进行预测与分析或对实验过程中的某些操作或原理进

行分析最终得出结论。结果是根据您的实验所能观察到的现象；结论是指根据自己的实验结

果，结合自己学过的生物学知识进行分析得出的，在实际操作过程中，实验的结论应该回答

实验的目的。根据实验目的（适宜浓度的赤霉素对同种植物高秆品种和矮秆品种的茎的促进

伸长生长效果是否—样），可推测实验的结论可以包含两层含义：①效果是否一样；②在不

一样的情况下，对哪个品种的促进作用强。实验的结果也应从这两个角度去预测。

答案：第一步：C 组：完全培养液+高秆玉米幼苗+适宜浓度的赤霉素 D组：完全培

养液+矮秆玉米幼苗+适宜浓度的赤霉素 第二步：在相同的适宜条件下培养四组幼苗，

并且适时更换培养液（或通入氧气）预测结果和得出相应的结论：①若C 组与A 组株高大致

相同，而D 组明显高于B 组。结论：适宜浓度的赤霉素对矮杆品种促进作用更强（效果更好）

②若C 组株高明显高于A 组，而D 组与B 组大致相同。结论：适宜浓度的赤霉素对高

杆品种促进作用更强（效果更好） ③若C 组株高明显高于与A 组，而D 组也明显高于

B 组。结论：适宜浓度的赤霉素对矮杆品种和高杆品种促进作用一样

考点三、问题—假设型

【例3】请回答下列与免疫有关的问题：

（1）下面是科学家根据自然免疫的原理，研究人工免疫、增强机体免疫功能的实验过

程，分析回答：

①该实验的假设是____________________________________。

②注入的加热杀死的肺炎双球菌虽已死亡并失去毒性，但其__________________仍能引

起小鼠机体的免疫反应。小鼠产生的抗体是由____________细胞中的____________合成的，

其化学本质是____________，产生后主要分布于小鼠的 ____________中。

（2）有人注射了一种流感疫苗后，在流感流行期间未患流感，但一段时间后流感再次

流行时，却患了流感。可能的原因有哪些？（从以下选项中选取）

A. 流感病毒发生了突变

B. 抗体在体内存留时间短

C. 第二次流行的流感病毒与注射的流感疫苗不是同种类型

D. 流感病毒使人的免疫系统受损

（3）在防疫工作中，从破伤风患者体内获得血清，给未注射过破伤风类毒素的人发生

外伤时注射也能治疗或紧急预防。请你设计实验对此加以证明。

实验材料：一批体重50 g左右，身体状况相近的小白鼠，注射器等。

实验原理：__________________________。

实验步骤：

第一步：___________________________________________________。

第二步：___________________________________________________。

预期后果：__________________________。

解析：本题要求考生根据题目信息对实验结果作出假设、结合所学知识对实验现象进行

分析；然后运用在自己的分析过程中获得的经验体验去解决新的问题。A 组实验中给小鼠注

射活的肺炎双球菌，小鼠死亡，说明小鼠本身对此病原体的抗性太小，染病而死；B 组实验

中小鼠能活下来，说明经处理后小鼠产生了抗性，这种抗性的产生是由于接触过灭活的病毒

而产生的，所以此实验的理论假设是已灭活的病原微生物体内的抗原物质仍能引起机体的免

疫反应。生物在注射一种抗原物质后经免疫反应，机体产生抗体和记忆细胞，从而对此种病

原体产生了抗性，但抗体也有专一性，只能对特定的抗原产生特定的免疫反应，所以当再次

接触不同的抗原时，就没有抗性。题目中某人又患了流感，说明流感病毒已发生了变异。

答案：（1）①已灭活的病原微生物体内的抗原物质仍能引起机体的免疫反应（其他答案

有道理亦可） ②抗原 效应B 淋巴 核糖体 免疫球蛋白 血清 （2）ABC （3）实

验原理：注射外源抗体可使机体获得一定的免疫力（或注射破伤风患者的血清后，血清中的

抗体可使侵入的破伤风杆菌形成沉淀或细胞团，后者被吞噬细胞吞噬消化） 实验步骤：

第一步：从破伤风患者体内提取血清 第二步：选取数只身体状况相近的小白鼠，分成

数量相等的两组：对照组只注射破伤风类毒素；实验组先注射免疫血清，再注射破伤风类毒

素（或注射破伤风类毒素和免疫血清） 预期结果：对照组小鼠死亡，实验组小鼠正常

【技巧点拨】在科学探究中，问题的来源主要有三个途径：一是来自已有理论或知识同

经验事实（来自观察）的矛盾，二是来自理论本身存在的逻辑困难或悖论，三是来自不同理

论的论争。就高中学生而言，问题主要来自已有知识同他们所观察到的现象的矛盾。

【误点警示】解答此类问题时，要根据题目提出的问题结合自己已有的生物学知识提出

合理的假设；如果假设出现错误，实验要求就不容易出现。这也是科学研究所要求的。注意

分析所提出的问题是不是科学问题，是不是可以探究的问题，是不是有探究价值的问题，这

样可以不断提高学生提出问题的能力。

考点四、评价—修正型

【例4】某生物学兴趣小组在研究性学习中发现：饲养的实验小白鼠群体中，一对正常

尾的双亲鼠生了一只短尾的雄鼠。怎样判断这只短尾的雄鼠的产生，是基因突变的直接结果，

还是由于它的双亲都是隐性短尾基因的携带者造成的？若只考虑常染色体遗传，探究如下：

你对此实验方案有何评价？若有缺陷，请指出并改正或补充。

解析：运用遗传学的基本方法分析各种假设。根据假设①，即双亲都是隐性短尾基因的

携带者，则有Aa(正常尾) ×aa(短尾) →1/2Aa(正常尾)+1/2aa(短尾) ；根据假设②，即短尾

的雄鼠为隐性突变，则有AA(正常尾) ×aa(短尾) →Aa(正常尾) ；根据假设③，即短尾的雄

鼠为显性突变，则短尾的雄鼠为显性纯合子AA 或为杂合子Aa ，则有aa(正常尾) ×AA(短尾)

→Aa(短尾) ；或aa(正常尾) ×Aa(短尾) →1/2Aa(短尾)+1/2aa(正常尾) 。结合分析，可以发

现双亲都是隐性短尾基因的携带者或短尾的雄鼠为显性突变都有可能出现实验结果。

答案是：该实验方案有缺陷，分析见解析。补充实验操作如下：将该短尾的雄鼠与短尾

的雌鼠交配，若子代全为短尾鼠，证明双亲都是隐性短尾基因的携带者；若子代出现正常

尾鼠及短尾鼠，证明为短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为杂合子Aa 。

【发散类比】实验修正题一般会出现以下错误：

(1)缺少对照实验；(2)违反单一变量原则；(3)实验过程违反科学性原则；(4)违反随机性

原则(调查类实验) ；(5)不遵循平行重复原则(如探究酶的最适温度、pH 等温度或pH 的梯度

设置不合理) ；(6)实验群体数量小，可信度差(如遗传规律类实验题) 。

实验纠错型分为两种，一种是纠正实验操作错误，如在做“叶绿体中色素的提取和分离”

实验时，操作情况如下所述，结果实验失败，请指出其错误所在：⑴将5g 新鲜的菠菜叶片，

放入研钵中，加入丙酮、石英砂、CaCO 3 以后，迅速研磨。⑵用毛细管吸取少量的滤液，小

心均匀地划出一条滤液细线，并连续迅速地重复划2～3次。⑶把划好细线的滤纸条插入层

析液中，并不断摇晃，以求加快色素在滤纸条上扩散。

另一种纠正实验方案错误，如为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，

某同学制订了下列实验方案：⑴实验目的（略） (2)实验材料和用具（略）(3)实验方法和

步骤：①用一适当大小的玻璃罩，罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaIH 溶液，密

封不漏气；②将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物，暗室内装有

红色安全灯；③饥饿一定时间后，从暗室中取出，照光苦干小时，使其充分进行光合作用；

④取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶解于酒精中；⑤将已脱绿的叶

片取出，平铺在一个小培养皿内，用碘－碘化钾溶液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。

该实验有几项明显错误，请指出错误并改正。

考点五 学习—创新型

【例5】现在已知“多巴”可以在人体内转化成“多巴胺”；而一种名为“利血平”的

药物可耗竭神经末梢中的多巴胺。为了验证“多巴胺缺乏是引起运动震颤的原因”，请你依

据所给的材料和用品来补充和完善实验设计的方法步骤，并预测实验结果。

（一）主要实验材料和用品：小鼠、生理盐水、用生理盐水配制的一定浓度的利血平溶

液、用生理盐水配制的一定浓度的多巴溶液等。

（二）实验步骤：

①把生长发育状况相同的健康小鼠分为数量相等的A 、B 两组。

②A组注射一定浓度的利血平溶液，B 组注射等量的生理盐水。随后在相同的条件下饲

养，观察并记录小鼠的运动状况。

③继续实验：A 组 ，B 组 。

继续饲养，观察并记录小鼠的运动状况。

（三）预测实验结果：

①A 组鼠 。

②B 组鼠： 。 解析：本题要求考生对已有的实验材料和实验步骤的基础上，结合传统经典实验的设计

思想；在题目给出的步骤的基础上对实验进行创新设计。 在本题中，题目给出的已知信息

是“多巴”可以在人体内转化成“多巴胺”，而一种名为“利血平”的药物可耗竭神经末梢

中的多巴胺；且实验的目的是验证“多巴胺缺乏是引起运动震颤的原因”。实验的①②步注

射了利血平，会导致体内“多巴胺”的缺乏；为了进一步验证这个事实，应在小鼠体内注射

“多巴胺”，观察小鼠的表现。

答案：（二）③注射一定浓度的多巴溶液 注射等量的生量盐水

（三）①注射利血平后出现运动震颤，注射多巴后运动恢复正常 ②实验过程中始终

运动正常

【发散类比】该题型的特点是试题明确给出了试验目的、原理和部分设计步骤，要求学

生在理解实验原理和已给出的实验步骤的基础上在把其他步骤补充完整。本题的设计思想来

源于课本的经典实验—动物的阉割实验。常见的同类型试题有：①设计实验，证明生长激素

的分泌器官和作用（摘除垂体后注射生长素）；②效应T 细胞的发育场所和生理作用（摘除

胸腺后移植T 细胞）；③发育的种子产生生长素刺激子房发育成果实（发育的果实摘除种子，

对照实验发育的果实摘除种子后涂抹一定浓度的生长素类似物）。

创新预测

1. 某研究性学习小组为了探究两种鱼类在自然环境中的生存关系。在一池塘里将两种鱼

分别单独和混合培养，一段时间后，检测出四类食物在它们的胃内所占的比例如下表：

下列说法正确的是：①单养时，两种鱼都出没在植丛中 ②单养时鱼种2都出没在池底

③混养时两种鱼都出没在池底 ④混养时，鱼种1都出没在池底，鱼种2多出没在植丛中 ⑤

混合放养有利于对资源和空间的利用 ( )

A ．①④⑤ B ．①③⑤ C ．②④⑤ D ．①③④

2. 为了验证温度对酶活性的影响，某同学设计了如下实验方案和步骤：

取三支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向三支试管中加入3mL 浆糊，再各加入2mL 新鲜的。 —淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙三支试管分别置于0℃、35℃、100℃下约5min ，取出试管，各加入2mL 斐林试剂(边加边振荡) ，用热水浴检验，观察试管内物质颜色的变化。下列对实验的评价正确的是

①实验步骤不正确 ②温度设置不合理 ③不能用斐林试剂检验

A ．只有①正确 B ．只有②正确 C ．①和②正确 D ．①②③都正确

3．已知家鸡的突变类型无尾（M ）对普通类型有尾（m ）是显性。现用普通有尾鸡（甲群体）自交产生的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡（乙群体）就表现出无尾性状。为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，可行性方案是（ ）

A ．甲群体×甲群体，孵化早期向卵内不注射胰岛素

B ．甲群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素

C ．乙群体×乙群体，孵化早期向卵内不注射胰岛素

D ．乙群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素

4. 请根据著名的巴斯德实验回答问题。

很多人都有这样的生活感受：夏天，做熟的食品很快就会腐败变质，俗称“变馊了”。这是什么原因呢？原来，做熟的食品里生出了无数细菌。食品中的这些细菌是从哪里来的呢？是由食品自然产生，还是来自于空气？对此，法国生物学家巴斯德（1822—1895）进行了认真地研究。

巴斯德把新鲜、清澈的肉汤分别装入甲、乙两个玻璃瓶里，然后把甲瓶的瓶颈烧软，并拉成鹅颈似的弯曲细长的形状，把乙瓶的瓶口敞开。随后他再次煮沸瓶内的肉汤。

观察发现，乙瓶内的肉汤很快就会腐败变质了；而甲瓶，尽管肉汤通过弯曲细长的瓶颈与外界相通，但4年后，瓶内肉汤仍然新鲜如初。后来，他又反复做了几次类似的实验，都得到了相同的实验结果。

怎样解释这一实验结果呢？巴斯德认为，纯净的肉汤是永远不会生出细菌的，使肉汤腐败变质的细菌来自空气。

⑴巴斯德观察到的现象是： ，提出的问题是： ？作出的假设是： 。对比实验的实验组与对照组操纵的实验变量是： 。得出的科学结论是： 。

⑵装入甲、乙两个玻璃瓶的肉汤为何要再次煮沸？

⑶现在普遍生产的 食品的防腐办法就是巴斯德这项研究成果的应用。

5. 细胞为什么不能无限制地长大而要进行分裂呢？有的科学家认为：细胞要通过它的表面不断地和周围环境或邻近的细胞进行物质交换，这样它就必须有足够的表面积，否则它的代谢作用就很难进行。当细胞的体积由于生长而逐步增大时，细胞表面积和体积的比例就会变得越来越小，导致表面积不够，使细胞内部和外界的物质交换适应不了细胞的需要，这就会引起细胞的分裂，以恢复其原来的表面积与体积的适宜比例。请你设计一个实验来验证上述理论的正确性（提供的仪器、材料有变形虫若干、锋利的刀片、显微镜等）。 步骤：

Ⅰ．取大小相等、活性相当的同种变形虫9只，分成A 、B 、C 三组，每组三只。 Ⅱ．

（1）A 组的作用是 。 （2）C 组的处理方法是 。

请你对C 组的现象进行预测： 。

（3）你的结论是 。 创新预测答案

1.A 考查学生对数据的分析推断能力。从表中的数据可以看出，单养时两种鱼胃内植丛中动物比例高，混养时，鱼种1底栖动物比例较高，鱼种2植丛中动物比例较高，因此混养，两种鱼栖息区域、食性有差异，有利于对资源和空间的利用。

2.D 改变温度之前浆湖和 —淀粉酶已经反应，影响实验结果。本题是验证温度对酶活性的影响；在0℃时，酶的活性很低，100℃时酶失活，实验目的不能实现。如果酶具有活性就能催化浆糊水解产生还原性糖而产生砖红色沉淀，实验结果差别不大；所以用碘液处理后观察蓝色消失所用的时间来确定酶的活性效果比较好。

3.C 要判断胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，实质上就是要判断经胰岛素处理后的乙群体小鸡的基因型（若为Mm ，则发生了基因突变；若仍为m m ，则没有发生基因突变），故让乙群体×乙群体，在不注射胰岛素的条件下，观察后代的性状。如果后代出现无尾（M -）和有尾（m m ）性状，说明胰岛素引起基因突变；若后代全部为有尾（m m ），则说明胰岛素并没有引起基因突变。

4. 本题考查科学探究的一般过程：观察现象——发现问题——作出假设——设计实验——分析结果——得出结论。让学生体会这个过程。

答案 ⑴熟食变馊 熟食中的细菌从哪里来的 熟食中的细菌是来自空气 空气中的细菌能否接触到肉汤 使熟食腐败变质的细菌来自空气。⑵杀死肉汤中的细菌，排除细菌来源于熟食本身。⑶罐头(或真空包装) 。

5. 该题要求学生在已知的实验基础上进行创新设计。A 组和B 组最终都引起了细胞分裂，说明只要细胞达到一定的体积就会引起细胞分裂。C 组处理应设置为不断切取细胞质，不让细胞体积过大。

答案 （1）对照作用；（2）在变形虫长大到一定程度时，用刀片切去一部分细胞质，再长到一定程度时，再切去一部分细胞质，依次类推，每次按上述方法处理 三只变形虫始终不分裂增殖；（3）变形虫只有长大到一定体积后才分裂，本实验可为上述理论提供一定证据。