生物實驗設計及解題模式
2007-12-31 00:00:00程玉琳孫志昌
中國校外教育(下旬) 2007年11期
[摘要]本文針對高考生物實驗題分析了三個方面的內容：常見實驗題型；實驗設計原則；實驗設計題的解題模式。
[關鍵詞]生物實驗題 生物實驗設計 解題模式
生物實驗題重點考查學生的基礎知識和基本理論及運用已有知識解決問題的能力，對實驗原理、實驗程序、實驗現象分析歸納的能力，運用恰當的語言對實驗結果作出科學描述和解釋的能力等。因此，實驗題已成為學生能力測試的首選內容，也是歷年高考的重點和熱點。近幾年的各類高考試卷中，有關實驗設計能力的試題所占分值都相對較大。但考生得分率普遍不高，多數考生“會而不對，對而不全，全而不準”，究其原因，除基礎知識掌握不扎實以外，還對實驗題的解題方法、解題規律知之甚少，結果題做的不少，事倍功半。筆者就上述問題對實驗題的類型、實驗設計原則，解題模式作簡要分析。
一、常見實驗題型
1．驗證性實驗。驗證性實驗是驗證某一個結論是否正確的實驗。此類實驗題要求學生運用所學知識，對實驗原理、材料進行分析，并證明假設是否正確。題目中一般有“為了驗證……”語句。考題多以教材所列實驗內容為命題素材。
2．探究性實驗。探究性實驗是探究對象的未知屬性、特征以及與其他因素的關系的一類實驗。此種題型重點考查學生獲取信息的能力、探究能力以及綜合運用能力等。題目中一般有“為了探究……”語句。考題一般把與教材相關實驗內容相聯系的知識加以延伸，故試題難度較大。
3．實驗糾錯題。驗證性實驗和探究性實驗是學生根據試題中提供的相關信息，自行設計實驗方案，而實驗糾錯題是對實驗方案中的錯誤或不完善處加以改正、補充，使實驗方案更加完善。
4．綜合類題型。此類試題多以實驗為背景，多以簡答題的形式考查代謝、遺傳和生態等相關知識。
二、實驗設計原則
近幾年各類高考均加強了對實驗方案設計內容的開放性實驗題的考查，借以培養學生的創新能力，因此理解、掌握此類實驗設計題的有關設計原則尤為重要。
1．對照性原則。實驗中除了所要研究的變量外，還有一些無關變量影響實驗結果，導致實驗誤差。為了抵消這些無關變量的影響。就要采用對照實驗，對照實驗一般要設置對照組和實驗組，以下是常見的對照類型。
（1）空白對照。對照組不作任何處理。
（2）自身對照。實驗組與對照組在同一對象上進行，不另設對照組，多用于生物活體的相關實驗中。
（3）相互對照。不另設對照組，而是利用幾個實驗組相互對照。
（4）條件對照。給實驗組某種處理，向對照組施加部分實驗因素，但不是所要研究的處理因素。
實驗設計題一般要求學生會熟練運用對照實驗原則，確定對照組和實驗駔，而對照組和實驗組的選擇往往可以從試題所給的實驗材料中確定。如驗證光合作用需要CO2，所給的材料有NaHCO3溶液，蒸餾水等，可知NaHCO3溶液能提供CO2，便確定NaHCO3組是實驗組，蒸餾水組是對照組。
2．單一變量原則。實驗組和對照組的各項處理條件中，只是所要研究的變量不同，其他無關變量在實驗組和對照組中應相同，如探究PH影響酶活性實驗中，只有PH不同，其他條件應保持相同。
3．等量原則。要求對照組和實驗組或各實驗組中加入的不同物質應是等量的，如比較FeCl3和H2O2酶的催化速率實驗中，一試管滴加2滴FeCl3溶液，另一試管滴加2滴（或等量的）肝臟研磨液。
三、實驗設計題的解題模式
對于高考中的實驗設計題，多數學生能做到細心審題，對實驗材料、變量仔細分析，但在自行設計實驗方案時，往往束手無策，主要原因是沒有掌握正確的解題模式，解題模式就是依據上述實驗題類型、實驗原則而作出的解題規律、方法，現以一道例題為例，說明如下。
1.題目
胰高血糖素對小白鼠和人具有相同的生理作用，為了驗證胰高血糖素的生理作用，請以小白鼠為實驗對象，設計實驗步聚，預測實驗結果并作出分析。
（1）實驗材料和用具。正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性試劑，注射器、試管、燒杯等。
（2）實驗步聚（實驗提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實驗設計要求，給藥1小時后，用注射器在小白鼠膀胱處穿刺取尿液）。
（3）結果預測結論。
2．解題思路
（1）類型分析。為驗證性實驗。
（2）確定實驗目的。題目中有“驗證……”“證明……”其后面的內容往往是實驗目的，此實驗目的是驗證胰高血糖的生理作用。
（3）分析實驗原理。分析實驗中所涉及的生物學知識、方法，依據的科學原理是什么，這是完成實驗設計的關鍵，此實驗原理是胰高血糖素主要加速肝糖元的分解，使血糖濃度升高，從而出現糖尿。
（4）材料分析。使用材料和用具時，原則上不要少用，也不要多用；另外，通過材料分析，還可確定對照組和實驗組。如此實驗注射胰高血糖素的小白鼠為實驗組，注射生理鹽水的小白鼠為對照組。
3．設計實驗步驟
（1）選材并分組。選材應保持條件相同，將材料用1、2、3……或甲、乙、丙等進行分組標號。
（2）確定對照組、實驗組。應體現實驗變量，控制無關變量。此實驗變量是胰高血糖素，實驗組有胰高血糖素，對照組中無胰高血糖素。
（3）培養觀察。觀察指標或測定指標。
此實驗方法、步驟：
（1）一只鼠腹腔注射胰高血糖素溶液液為實驗鼠，另一只鼠腹腔注射等量的生理鹽水，為對照鼠。
（2）將兩支試管分別編號為1號和2號，各加入等量的班氏糖定性試劑。
（3）給藥1小時后，對兩只小白鼠采尿液。實驗鼠尿液加入1號試管內，對照鼠尿液加入2號試管內。
（4）將兩支試管搖勻后，放入盛有開水的燒杯內加熱煮沸，冷卻后，觀察兩支試管溶液顏色的變化。
4．實驗結果分析
實驗結果是根據實驗目的和原理推理出來的，一般采用文字描述、表格、坐標曲線等方式描述。
此實驗結果：1號試管中出現磚紅色沉綻，表明實驗鼠尿液中有葡萄糖。2號試管中仍為藍色溶液，表明對照鼠尿液中無葡萄糖。
5．實驗結論
通過對實驗現象、結果的分析，概括出規律性的問題。
此實驗結論：實驗鼠血糖升高，超過一定數值而出現糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用引起的。
對于探究性實驗，解題模式和驗證性實驗大致相同。
（作者單位：山東濟寧市任城區唐口鎮中心中學；山東濟寧市任城區任城一中）
