生物實驗設計專題復習

生物實驗設計題是根據實驗題目的要求，運用有關的科學知識和原理，有時甚至根據題目所給出的信息或提示，制定出解決問題的方案。在學生具備了一定的理論知識之后，要讓學生通過對典型例題的剖析掌握實驗設計的正確思路。

例：(2000年晉吉蘇浙理綜25題)血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，缺乏鈣，則血液不能凝固。草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發生反應，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用。請根據提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，驗證鈣離子在血液凝固中的作用，并回答問題：

1．實驗材料和用具

(1)家兔；(2)生理鹽水；(3)酒精棉；(4)適宜濃度的草酸鉀溶液；(5)適宜濃度的氯化鈣溶液；(6)試管、注射器(針管、針頭)。

2．實驗步驟和實驗結果

第一步：在A、B試管中分別加入等量的草酸鉀溶液和生理鹽水(見下圖)。

第二步：

……

……

問題：設置B試管的目的是

[解析]本題的實驗目的是驗證鈣離子在血液凝固中的作用，具體要求是：①完成實驗步驟的設計和給出實驗結果；②回答實驗設計中的相關問題。

本實驗的原題目中已經給出：①血液中的鈣具有凝血作用；②草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發生反應生成草酸鈣沉淀。本實驗的研究對象為鈣離子，分析題中給出的實驗條件，特別是給出的實驗設計中的第一步，可確定試管A和試管B為一組對照實驗，A試管為實驗組，B試管為對照組。分析實驗材料和用具的作用：家兔提供血液，酒精棉用于消毒，注射器用于抽取血液，試管、生理鹽水和草酸鉀已在第一步實驗中用到。因此，實驗設計如下：

第二步：用70％酒精棉消毒，用注射器取家兔血。

第三步：立即將等量的新鮮血液分別加入到A、B兩支試管中。

根據題目所給的信息，由于A試管中有草酸鉀，與血液中的鈣離子結合生成了草酸鈣沉淀，血液中沒有了鈣離子；B試管中加入的是生理鹽水，不影響血液中的鈣離子。所以，實驗結果是：A試管不凝固，B試管凝固。

實驗設計到此似乎已經完成，但仔細審題會發現，題目中給出的適宜濃度的氯化鈣溶液尚未用到，再仔細推敲前三步實驗，可以發現，實驗設計還不夠嚴密，尚不能排除A試管中血液不發生凝固不是草酸鉀的直接作用。要排除這一疑問，應再增加一步實驗，即在A試管內繼續加入鈣離子，進一步觀察血液的凝固情況。

實驗設計從第一步到第三步，采用的是并列對照實驗，第四步則進一步采用前后對照實驗，從而較嚴密地證明了鈣對血液凝固的作用。

據此，得出實驗設計的基本思路為：明確目的和要求→分析實驗原理→確定實驗思路→設計實驗步驟→實驗結果的預期和分析。由于實驗設計題常常具有一定的開放性，往往沒有惟一的標準答案，這有利于學生創造性的發揮。學生的設計只要是科學的、合理的、可行的都應給予肯定。

學生在進行了一定數量的設計和訓練后，教師要及時進行點撥并引導學生交流設計成果，互相學習，取長補短。同學的啟示和教師的點撥會啟迪學生的思維，拓展學生的思路，使每個學生對實驗設計題的理解更加全面和深入，實驗設計能力將會發生質的飛躍。

(作者單位：大慶市第一中學)

責任編輯／張 燁