為備考加油 為高考加分

摘 要：生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是當(dāng)今高考的熱點(diǎn)，也是學(xué)生難以跨越的障礙。筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)勗擃愋皖}的解題策略，使學(xué)生能夠較輕松解答此類型題，促使學(xué)生在備考復(fù)習(xí)過(guò)程中重視掌握實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)，懂得解題過(guò)程中應(yīng)遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則以及從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容入手解決此障礙；應(yīng)考答題時(shí)從“審—想—答—查”四方面來(lái)提高高考實(shí)驗(yàn)題得分能力。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 解題策略

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，“得實(shí)驗(yàn)者得天下”。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是高考試題命題的新趨勢(shì)。從近幾年出現(xiàn)的高考試題分析，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析是一個(gè)熱點(diǎn)，主要考查學(xué)生是否理解實(shí)驗(yàn)原理和能否分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是否具有靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)知識(shí)的能力及在不同情景下對(duì)知識(shí)的遷移能力。這類題一般只提供條件，要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和得出結(jié)論。對(duì)于此類題型的解答，一般要求根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料和儀器，設(shè)計(jì)一實(shí)驗(yàn)，來(lái)驗(yàn)證或說(shuō)明某一生物現(xiàn)象，相對(duì)難度較大，不僅考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握情況，還考查學(xué)生綜合分析能力、理解能力、收集處理信息能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、邏輯能力、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新能力等。由于學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，平時(shí)也較少練習(xí)，覺(jué)得繁雜、麻煩，遇到此類型題更是無(wú)從下手，也是學(xué)生失分最多的一項(xiàng)。為解決學(xué)生的這一難題，本人依據(jù)多年擔(dān)任畢業(yè)班的教學(xué)實(shí)踐以2006年全國(guó)卷第30題為例，談?wù)剬?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題思路與基本方法，以便使學(xué)生在復(fù)習(xí)過(guò)程中加以重視，增強(qiáng)學(xué)生解決此類型難題的綜合能力。

（2006年全國(guó)卷）為了驗(yàn)證葉片在光合作用和呼吸作用的過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗，請(qǐng)用所提供的實(shí)驗(yàn)材料與用具，在給出的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。并對(duì)你的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。

實(shí)驗(yàn)材料與用具：煙草幼苗、試管兩支、蒸餾水、NaHCO₃稀溶液（為光合作用提供原料）、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈（實(shí)驗(yàn)過(guò)程中光照和溫度等條件適宜，空氣中O₂和CO₂在水中的溶解量及無(wú)氧呼吸忽略不計(jì)）。

實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

（1）剪取兩小塊相同的煙草葉片，分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO₃稀溶液的兩支試管中。此時(shí)，葉片均浮在液面上。

（2）用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細(xì)胞間隙中的氣體后，敞開試管口，可觀察到葉片均下沉到底部。

（3）……

分析預(yù)測(cè)的結(jié)果：

［分析］本題考查考生利用所學(xué)的生物學(xué)知識(shí)，運(yùn)用所學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法和技能，按照要求設(shè)計(jì)新的簡(jiǎn)單的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋和分析。本題以一定的基礎(chǔ)知識(shí)作為前提，注重考查考生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力和表達(dá)能力。它涉及葉的結(jié)構(gòu)、光合作用和有氧呼吸等相關(guān)知識(shí)，屬于必修1（分子與細(xì)胞）的內(nèi)容范圍。

本題所要具有的基礎(chǔ)知識(shí)是：①光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣；②有氧呼吸吸收氧氣，釋放二氧化碳；③NaHCO₃稀溶液中為光合作用提供二氧化碳，有氧呼吸放出的二氧化碳溶解于NaHCO₃稀溶液中。通過(guò)題目中的實(shí)驗(yàn)步驟（１）和（２）可知，葉肉細(xì)胞之間有間隙，可容納一定量的氣體。當(dāng)葉肉細(xì)胞間隙充滿氣體時(shí)，葉片浮在水或NaHCO₃稀溶液的液面上；當(dāng)葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體時(shí)，葉片沉到試管底部。

本題是在實(shí)驗(yàn)步驟（１）和（２）的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證葉片在光合作用和呼吸作用過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗，并說(shuō)明設(shè)計(jì)的思路。

解答本題的基本思路是：由于實(shí)驗(yàn)步驟（１）和（２）的提示，加上上面所述的基礎(chǔ)知識(shí)，驗(yàn)證葉片的氣體產(chǎn)生和消耗的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可通過(guò)葉片的上浮或下沉現(xiàn)象來(lái)顯示。實(shí)驗(yàn)步驟⑵葉肉細(xì)胞間隙中的氣體被抽掉后，結(jié)果是葉片都沉在試管的底部。因此，步驟（３）應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)讓葉片浮起來(lái)。由于水和NaHCO₃稀溶液中都缺乏氧氣，故不能設(shè)計(jì)有氧呼吸的實(shí)驗(yàn)。又由于題干中已講明NaHCO₃為光合作用提供原料（二氧化碳），而水則不能，故可設(shè)計(jì)光合作用的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。即用日光燈照射試管的底部的葉片，其結(jié)果是NaHCO₃稀溶液中的葉片能進(jìn)行光合作用，釋放氧氣，使葉片上浮，而水中的葉片不能進(jìn)行光合作用，仍在試管底部。在分析該實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，還要注意表達(dá)的準(zhǔn)確性。即NaHCO₃稀溶液中的葉片細(xì)胞進(jìn)行光合作用產(chǎn)生了氧氣以后，葉片細(xì)胞也能進(jìn)行有氧呼吸，但光合作用釋放的氧氣多于有氧呼吸消耗的氧氣，故氧氣能不斷積累，當(dāng)積累到一定量時(shí)，葉片上浮。接著實(shí)驗(yàn)步驟⑷就應(yīng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)使步驟⑶中上浮的葉片下沉。要使該葉片下沉就必須消耗掉葉肉細(xì)胞間隙中的氧氣。只有在沒(méi)有光合作用時(shí)，細(xì)胞通過(guò)有氧呼吸才能消耗葉肉細(xì)胞間隙中的氧氣。將試管放在暗培養(yǎng)箱中即可達(dá)到此目的。即在暗環(huán)境中，葉肉細(xì)胞不能進(jìn)行光合作用，只能進(jìn)行有氧呼吸，消耗葉肉細(xì)胞間隙中的氧氣，所釋放出的二氧化碳溶解于NaHCO₃稀溶液中，葉肉細(xì)胞的間隙中缺乏氣體，使葉片下沉。在該實(shí)驗(yàn)中，蒸餾水中的葉片都起著對(duì)照作用。

依上所述解答思路與方法，解決此類型題應(yīng)從以下幾方面著手：

一、掌握扎實(shí)的生物實(shí)驗(yàn)知識(shí)與操作技能，并能獨(dú)立完成“生物知識(shí)表”的實(shí)驗(yàn)

包括理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握基本操作技能，并能把它們綜合運(yùn)用。

二、掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則

1. 科學(xué)性原則在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、材料和手段要有充分的科學(xué)依據(jù)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)具有科學(xué)思想、科學(xué)方法，不能偏離生物學(xué)的基本原理及其他科學(xué)手段。

2. 單因子變量原則實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組相比只能有一個(gè)因素改變，即只有一個(gè)變量，而其他因素不變。如上題涉及的變量是不同時(shí)間段的對(duì)照。

3. 對(duì)照實(shí)驗(yàn)原則在實(shí)驗(yàn)過(guò)程需設(shè)置對(duì)照組，與實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行對(duì)比，以顯示實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)照常用的方法有：①空白對(duì)照。不給對(duì)照組任何處理因素。②條件對(duì)照。雖給予對(duì)照因素，但不是需研究的處理因素。③自身對(duì)照。對(duì)照和實(shí)驗(yàn)都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行。如上例涉及的對(duì)照就是此方法。④相互對(duì)照。不僅單設(shè)對(duì)照組，還同時(shí)具有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行相互對(duì)比。

4. 平行重復(fù)原則控制某種因素的變化幅度，在同種條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響程度。

三、理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容

對(duì)這類實(shí)驗(yàn)題解答思路與方法應(yīng)明確以下實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容：1.了解題目要求；2.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.確定實(shí)驗(yàn)原理；4.確定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路；5.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟；6.預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出結(jié)論。

因此，要提高學(xué)生高考實(shí)驗(yàn)題得分能力，解答此類型題應(yīng)掌握實(shí)驗(yàn)解題的以下幾個(gè)步驟：

1. 審——明確“做什么？”（即搞清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?，抓?zhǔn)目標(biāo)，保證答題方向正確。

這一步看似簡(jiǎn)單，但它卻是正確解題的基礎(chǔ)。如果偏離了這一方向，就會(huì)導(dǎo)致“全軍覆沒(méi)”。一般，要你做什么，在題目中都已明確告訴了你，問(wèn)題就是：你的整個(gè)解題過(guò)程都要圍繞實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)而努力。以上面的高考題為例，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖恰膀?yàn)證葉片在光合作用和呼吸作用的過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗”，需要從兩方面來(lái)證明：既要驗(yàn)證葉片光合作用產(chǎn)生氣體，又要驗(yàn)證呼吸作用消耗氣體，對(duì)于是產(chǎn)生、消耗什么氣體并不要驗(yàn)證。有的學(xué)生審題錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_。錯(cuò)誤1驗(yàn)證：葉片在光合作用和呼吸作用過(guò)程中有O₂的產(chǎn)生和O₂消耗兩個(gè)方面；錯(cuò)誤2驗(yàn)證：葉片在光合作用過(guò)程中既產(chǎn)生氣體又消耗氣體，呼吸作用過(guò)程中既消耗氣體又產(chǎn)生氣體；錯(cuò)誤3驗(yàn)證：葉片在光合作用過(guò)程中既產(chǎn)生O₂又消耗CO₂，呼吸作用既消耗O₂又產(chǎn)生CO₂。

2. 想——解決“怎么做？”（即設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)方案），理清思路，保證思維過(guò)程合理。

這一步的突破口是要抓住變量。需要思考的問(wèn)題是：該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)變量是什么？應(yīng)該如何操縱它？反應(yīng)變量是什么？應(yīng)該如何捕獲它？哪些是可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的無(wú)關(guān)變量？應(yīng)該如何控制它？這些問(wèn)題解決了，實(shí)驗(yàn)的基本思路也就出來(lái)了。以上面的高考題為例，學(xué)生存在的錯(cuò)誤是對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟（1）錯(cuò)誤地理解為每支試管都加入等量蒸餾水和NaHCO₃稀溶液，這樣有無(wú)光照是實(shí)驗(yàn)變量，所以很多學(xué)生接下來(lái)的步驟是一支試管給光照，另一支暗處理，造成失分。

變量的問(wèn)題解決了，其他的問(wèn)題也就迎刃而解了。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就是要你解決如何操縱實(shí)驗(yàn)變量、控制無(wú)關(guān)變量、捕獲反應(yīng)變量來(lái)達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪@一問(wèn)題的過(guò)程；實(shí)驗(yàn)分析就是要你分析實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量之間的因果關(guān)系，推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論的過(guò)程，或者要你說(shuō)明“為什么這么做（實(shí)驗(yàn)原理）”的道理；實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)就是要你評(píng)判整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的思維是否合理，如：實(shí)驗(yàn)變量是否具有可操作性，反應(yīng)變量是否具有可觀測(cè)性，無(wú)關(guān)變量是否得到了有效控制，額外變量是否都被平衡和抵消了。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)要完整、科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)：準(zhǔn)確選用實(shí)驗(yàn)材料、器皿支持實(shí)驗(yàn)。題目中提供的材料和器皿通常還能對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)起到一定的提示作用，如上述例題題干給出的NaHCO₃稀溶液可滿足光合作用對(duì)二氧化碳的需求，也可以吸收二氧化碳。根據(jù)題干給出的實(shí)驗(yàn)步驟（1）、（2）可知本實(shí)驗(yàn)的觀測(cè)指標(biāo)為：葉片是否上浮或下沉。在此基礎(chǔ)上，緊緊圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，設(shè)計(jì)出完整的實(shí)驗(yàn)步驟，各步驟之間要前后順序得當(dāng)，且不出現(xiàn)科學(xué)性的錯(cuò)誤，從而逐步將實(shí)驗(yàn)引向正確結(jié)論。

3. 答——把自己求解的思維過(guò)程按題目要求明白無(wú)誤的表述出來(lái)，把分拿到手。

最關(guān)鍵的是要準(zhǔn)確地表達(dá)自己的思想，保證自己的思維過(guò)程合理。在文字表述上講究用詞，力求準(zhǔn)確、精辟、簡(jiǎn)明地組織語(yǔ)言文字。

答題時(shí)要注意這樣幾點(diǎn)：

①步驟設(shè)計(jì)一般不宜連續(xù)描述，往往需要分段敘說(shuō)，要用代號(hào)明確標(biāo)出實(shí)驗(yàn)步驟，如果沒(méi)有明確的實(shí)驗(yàn)步驟，整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就會(huì)顯得雜亂無(wú)章，沒(méi)有條理。

②在使用器皿時(shí)用標(biāo)記號(hào)(甲燒杯、A試管、1號(hào)培養(yǎng)皿等)來(lái)輔助，這樣在表達(dá)時(shí)一方面清晰明了，另一方面可以節(jié)省篇幅、節(jié)省時(shí)間。

③應(yīng)盡量使用題目中出現(xiàn)過(guò)的比較規(guī)范的表述，盡量用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)術(shù)語(yǔ)，不能用含糊的口語(yǔ)，如：“蓋玻片”不能說(shuō)是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜說(shuō)成“一樣多的”；“振蕩”不宜說(shuō)成“晃動(dòng)”、“搖動(dòng)”等等。

④表達(dá)方式，按題目要求可以是純文字、表格、圖示等。

⑤在解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí)，最好能先在草稿紙上畫草圖擬草稿看圖說(shuō)話，以求理順?biāo)悸?，設(shè)計(jì)盡量完整并使卷面整潔。

這里需明確實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的基本框架：三個(gè)基本要素：第一個(gè)是實(shí)驗(yàn)相同部分的準(zhǔn)備處理和分組編號(hào)；第二個(gè)是單一變量的處理如A組用××處理，B組不處理（注意“等量”），其它條件相同（注意“適宜條件”）；第三個(gè)是觀察現(xiàn)象、測(cè)量、記錄等。每一題具體的答題就根據(jù)題目情境而異。

4. 查——換位復(fù)查，不留遺憾出考場(chǎng)。

題做完后要迅速瀏覽一遍，看答案是否符合題意，思維是否嚴(yán)密，表達(dá)是否清楚，有沒(méi)有筆誤等，把該拿的分穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)啬玫绞郑唤o自己留遺憾。

總之，依據(jù)本人多年的教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生在備考復(fù)習(xí)過(guò)程中重視掌握實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)，懂得解題過(guò)程中應(yīng)遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則以及從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的內(nèi)容入手，能夠增強(qiáng)學(xué)生解決此類難題的綜合能力；應(yīng)考答題時(shí)掌握“審—想—答—查”幾個(gè)步驟，可以提高學(xué)生高考實(shí)驗(yàn)題得分能力。