高中生物實驗設計中各類問題的答題方向探討

摘要 高考中生物實驗設計占據重要的地位，筆者根據多年的教學經驗，將該板塊中涉及到的各類問題認真分析總結，并結合近幾年的高考題對各類問題的回答落腳點做出明確提示，為一線教師和學生提出了良好的參考。

關鍵詞 生物實驗設計 答題方向

中圖分類號G633.91 文獻標識碼B

1 實驗題目的擬定

一個實驗題目中應該體現出該實驗的性質是驗證性實驗還是探究性實驗。所以驗證性實驗的題目應寫成“驗證……”;探究性實驗應寫成“探究……”。

探究性實驗的題目中的格式一般為“探究自變量對因變量的影響”

【例1】在用生長素促進某植物枝條生根的實踐過程中，發現枝條生根情況不一，分析其原因，認為可能與生長素的濃度有關。請據此擬定一個相關研究的課題，要求寫出課題名稱及相關研究中的觀察指標和影響這一指標的因素。

解析:顯然可以確定生長素的濃度為自變量，枝條生根情況為因變量。

答案:探究生長素濃度對該植物枝條生根的影響觀察指標:生根數量(或長度)影響這一指標的因素:生長素濃度。

2 實驗結論

實驗結論是由實驗結果推出自變量和因變量之間的關系

【例2】為了驗證“植物主莖頂芽產生的生長素能夠抑制側芽生長”，某同學進行了以下實驗:

①選取健壯、生長狀態一致的幼小植株，分為甲、乙、丙、丁4組，甲組植株不做任何處理，其他三組植株均切除頂芽。然后乙組植株切口不做處理;丙組植株切口處放置不含生長素的瓊脂塊;丁組植株切口處放置含有適宜濃度生長素的瓊脂塊。

②將上述4組植株置于相同的適宜條件下培養。

回答下列問題:

(1)各組植株側芽的預期生長情況分別為:甲組_____;乙組_____;丙組_____;丁組_____。

(2)比較甲組與乙組的預期結果，能夠說明__________。

(3)比較乙組和丙組的預期結果，能夠說明__________。

(4)比較丙組和丁組的預期結果，能夠說明__________。

(5)頂芽產生的生長素抑制側芽生長的原因是__________。

解析:如甲組和乙組之間的自變量是頂芽是否存在，因變量是側芽是否受抑制，所以結論應該為頂芽可以抑制側芽的生長。同理可以分析出乙組和丙組及丙組和丁組的結論。

答案:(1)生長受抑制 生長 生長 生長受抑制 (2)頂芽生長抑制側芽的生長 (3)瓊脂塊對側芽生長沒有影響 (4)對側芽生長起抑制作用的是生長素 (5)頂芽產生的生長素向下運輸、在側芽處積累較多，側芽對生長素濃度比較敏感，使側芽生長受到抑制

3 實驗設計思路

實驗設計思路是指實驗設計的大致過程，通常包括如何控制自變量，怎樣控制無關變量，怎樣檢測因變量等。在寫實驗設計思路時要“上看實驗器具，下看實驗步驟”。

值得提醒的是，有些實驗思路中僅寫3種變量的控制是不完善的，還要具體考慮題目的信息?？傊?，實驗設計思路可以看成是實驗步驟的濃縮。

4 實驗假設

實驗假設是指在探究性實驗中對所要研究的問題提出的一種解釋

例題:探究生長素是否具有延緩葉片衰老的作用。

實驗假設就是:生長素具有延緩葉片衰老的作用(或生長素不具有延緩葉片衰老作用)。

5 實驗原理

是整個實驗的設計的依據，支持自己設計的實驗結果出現的科學依據。也就是正因為該科學依據的存在才能導致設計的實驗出現結果。

【例3】為了驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動狀況為觀察指標設計實驗。

某同學的實驗方案如下:

①將正常小鼠隨機分成A、B兩組，觀察并記錄其活動狀況。

②A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組注射等量生理鹽水。

一段時間后，A組小鼠會出現四肢無力，活動減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組活動狀況無變化。

③A組小鼠出現低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后，A組小鼠低血糖癥狀緩解，B組活動狀況無變化。

該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用。

請回答:

(1)該實驗原理是什么?

(2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現低血糖癥狀的原因。

(3)胰島素在血糖平衡調節中的作用是什么?

6 結果分析

6.1 驗證性實驗的結果分析是指解釋該實驗結果出現的原因

【例4】為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗，請用所提供的實驗材料與用具，在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上，繼續完成實驗步驟的設計和預測實驗結果，并對你的預測結果進行分析。

實驗材料與用具:煙草幼苗、試管兩支、NaHCO₃稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養箱、日光燈(實驗過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氧呼吸忽略不計)。

實驗步驟和預測實驗結果:

(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，葉片均浮在水面。

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

(3)______________。

分析預測結果:__________。

分析預測的結果:__________。

(1)光照下，NaHCO₃稀溶液中的葉片進行光合作用，釋放出來的氧氣多于消耗的氧氣，葉肉細胞間隙的氧氣增加，葉片上浮。而蒸餾水中缺乏二氧化碳和氧氣，葉片不能進行光合作用和呼吸作用，葉肉細胞間隙缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。

(2)黑暗中，NaHCO₃稀溶液中的葉片呼吸作用，消耗了葉肉細胞間隙中的氧氣，放出二氧化碳溶于NaHCO₃稀溶液中，葉肉細胞間隙缺乏氣體，葉片下沉。蒸餾水中缺乏氧氣，葉片不能進行呼吸作用，葉肉細胞間隙仍缺乏氣體，因此葉片仍位于試管底部。

6.2 探究性實驗的結果分析是指若……則……進行多種情況的的討論

那么作為一個探究性實驗的多種結果的討論究竟討論幾種情況才最合適，教師可以根據實驗的假設情況進行討論。有幾種假設就可以預測出幾種相應的結果和結論。

【例5】探究性實驗的結果分析

下圖是一種可以測定呼吸速率的密閉系統裝置

(1)關閉活塞，在適宜溫度下，30 min后讀取有色液滴向______(左佑)移動的距離

(2)為了使測得的數據更準確，必須進行矯正。矯正裝置的容器和小瓶中應分別放入

(3)生活中發現，受到機械損傷的櫻桃易爛。有人推測易爛與機械損傷引起櫻桃呼吸速率升高有關。請結合測定呼吸速率實驗裝置，設計實驗探究機械損傷對櫻桃呼吸速率的影響。

①實驗假設

②實驗步驟_______。

第一步:按裝置圖中所示進行操作，30分鐘后，記錄有色液滴移動距離a。

第二步:__________。

第三步:_________。

④結果分析:__________。

解析:該實驗的可能會出現的假設

①一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率無影響

②一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率有促進性影響

③一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率有抑制性影響。

因為可以出現三種實驗假設所以就會預測出三種相應的實驗結果和結論，所以該實驗的結果分析應該分析三種情況。

答案:

(I)左 (2)等量的消毒死的櫻桃:等量的20%NaOH 5 mL

(3)②機械損傷會引起櫻桃的呼吸速率升高/機械損傷和櫻桃的呼吸速率無關/機械損會使櫻桃的呼吸速率降低。(書寫任意一種情況)

③第二步:將裝置中的櫻桃進行機械損傷，放入該裝置，30min后記錄有色液滴的移動距離為b。

第三步:比較a，b的大小。

④結果及結論:如果a=b;則無影響。

如果a>b;則抑制。

如果a

8 寫操作步驟

實驗操作的表述從形式上看，應分步、分組。分組時要標號，同時注意單因子變量原則。分步原則上是三步:第一步實驗準備(選材料分組編號)，第二步實驗進行(交代自變量是怎樣控制的)，第三步實驗現象觀察及記錄(交代因變量是怎樣測定的)。三步中要時刻交代清無關變量時怎樣控制均衡的。

例:以下是驗證某大豆品種的矮化特性與赤霉素的含量有關的實驗步驟。

第一步:將上述大豆幼苗平均分成A、B兩組，A組為對照組，B組為實驗組，分別置于等量的完全培養液中培養。

第二步:用噴壺分別將蒸餾水和赤霉素溶液噴灑在A、B兩組幼苗上。

第三步:將兩組幼苗置于相同且適宜的溫度和光照等條件下培養，一段時間后，測定兩組植株的高度。