生物高考實驗設計題型的解題方法

黃春云

摘 要： 本文分析了考試大綱對實驗能力考查的要求，并以一道高考實驗題為例，給出了實驗設計題型的解題方法。

關鍵詞： 生物高考 實驗設計題型 解題方法

生物是一門以實驗為基礎的學科，在歷年高考中，學生的實驗設計能力都是必考查的內容，也是重點考查的內容。在廣東省高考考試大綱中，實驗與探究能力是生物科考查學生的一項基本能力，包括四個方面的內容：（1）能獨立完成教材中出現的生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。（2）具備驗證簡單生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。（3）具有對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。（4）能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修訂。

雖然實驗能力是每年高考的必考內容，但很多學生由于思路不清，把握不夠好，失分很嚴重，部分學生甚至放棄實驗設計題，導致該題得分率很低。針對這種情況，老師在高三復習中應注意幫助學生形成一套解實驗設計題的解題思路，盡量做到能得分，得高分。面對一道實驗大題時，我們應該怎么做呢？

一、明確目的要求

認真審題，弄清該題是驗證還是探究實驗。一般在題干中有“驗證……”、“證明……”、“探究……”，通過相關字眼判斷實驗類型，并明確實驗目的。判斷驗證還是探究實驗直接關系到對實驗結果的預期及結論的得出。

驗證實驗與探究實驗的區別

例如：為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標，根據給出的實驗材料和用具，設計實驗步驟，預測實驗結果，并作出分析。

（1）材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測定裝置，小動物活動測定儀等。（實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。）

（2）方法與步驟：？搖 ？搖。

（3）結果預測與分析：？搖 ？搖。

[解析]通過題干中“為了驗證甲狀腺激素的生理作用”這句話，可知此實驗屬于驗證實驗，實驗目的是驗證甲狀腺激素的生理作用。

二、分析實驗原理

實驗原理就是完成該實驗的理論依據是什么，這就需要分析實驗中所涉及的生物學及相關學科中的知識、方法，以及所依據的科學原理。實驗原理一般在題干中不會出現，需要學生從已學的知識范圍去尋找，也就是書本知識是做題的支撐和依據。另外，提供的實驗儀器的使用方法和原理也應考慮在內。此過程要求學生利用儲備知識獨立分析、運用。

[解析]接上例：實驗原理是甲狀腺激素的生理作用，即加速物質的氧化分解，耗氧量增加，提高神經系統的興奮性，使活動量增加。題干中材料用具中的耗氧量測定裝置和小動物活動測定儀也提示了相關實驗原理，通過小鼠的耗氧量和活動量反應甲狀腺激素的生理作用，就可以聯想到甲狀腺激素對小鼠活動量和耗氧量的影響。

三、設計實驗步驟

根據題目給出的材料、用具（一般情況下要用全所給的材料用具），設計實驗步驟。實驗步驟應用簡潔科學的語言敘述：

1.分組標號：根據實驗要求選擇適宜的材料和器材，選材應保持條件相同（如上例中：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠）。將實驗分為實驗組和對照組，可以分兩組，也可以分若干組，每組進行明確的標記，如用甲、乙、丙或是A、B、C或者1、2、3，總之，讓人對實驗組一目了然，便于實驗的觀察、統計、比較和敘述。

常用的句式如：①選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C等；②取兩支試管，分別編號為甲、乙，各加入等量的某溶液；③選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3等。

2.實驗處理：根據實驗的要求分別對實驗組和對照組進行處理。實驗處理要遵循“單一變量，對照原則”。單一變量，就是對實驗結果有關鍵影響的單一因素。對照原則，就是要有正反兩個方面的實驗。一個實驗通常分為實驗組和對照組。實驗組是施加實驗變量處理的被試組；對照組是不施加實驗變量處理的對象組，兩者受無關變量的影響是相等的，兩組之間的差別，被認為是來自實驗變量的結果。通過對照組能增強實驗的信度。按照對照方式的不同可分為四種：

①空白對照：不給對照組做任何處理。例如在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實驗中，實驗組滴加了唾液淀粉酶，而對照組只加了等量的蒸餾水，起空白對照的作用。

②條件對照：雖給對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素，卻更能充分說明實驗變量的對照。例如，動物激素飼喂小動物的實驗方案中：飼喂甲狀腺激素的為實驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組；不飼喂藥劑的是空白對照。

③自身對照：對照組和實驗組都在同一研究對象上進行，不再另外設置對照組，例如，“質壁分離與復原”實驗。自身對照簡便，但關鍵要看清楚實驗處理前后的現象及變化差異。

④相互對照：不單獨設置對照組，而是幾個實驗相互為對照。例如，在“探究溫度對酶催化活性的影響”實驗中，溫度0℃、50℃、100℃為相互對照。

3.培養（或飼養）、觀察、記錄：對于植物實驗和某些動物實驗，分別進行實驗處理后，要進行一段時間的培養，才能出現結果。有些實驗進行實驗處理之后，在較短時間（1～2小時）就可以觀察出現的現象。除實驗變量外，對實驗組和對照組的培養、飼養等條件應相同，即控制無關變量。要注意能體現“單一變量”的詞語的準確使用，例如使用“等量”“相同”“適宜”等詞語。

[解析]接上例：方法步驟如下：

①將兩組大白鼠分別標號為甲組和乙組，并分別用給出儀器測定與記錄耗氧量和活動量。——分組標號

②每日用灌喂器給予甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給予乙組灌喂等量的蒸餾水，飼養一段時間。——實驗處理

③定期測量與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量。——培養（或飼養）、觀察、記錄

四、實驗結果、結論的預測和分析

1.實驗結果的預測：實驗結果是由實驗變量引起的變化，而實驗結論是根據實驗結果作出的一種推論。驗證實驗和探究實驗的實驗結果預測是不一樣的。如果是驗證實驗，則可預測實驗結果和實驗目的一致（此時一般只有一個結果和相應的結論，且結論與實驗目的相對應）。如上例中，因為是驗證實驗，所以實驗結果可預測為：未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量相近；給甲組鼠甲狀腺激素后，其好氧量和活動量大于乙組。如果是探究實驗，則預測的實驗結果不唯一，大致有三種可能：“變量促進結果；變量抑制結果；變量與結果無關”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。

2.觀察變量的確定：因變量與觀察變量有時是不同的，對于因變量不能直接觀察的，應該通過相應手段轉換，將因變量間接展現出來，便于觀察。如上例中，小鼠的促進物質氧化分解無法觀察，可通過小鼠的耗氧量和活動量的指標變化體現。

3.實驗結論的歸納提煉：實驗結果是實驗所得到的直觀現象，如測得的有關數據，實驗對象呈現的特殊顏色、氣味、形態、生理等方面的變化，因此實驗結果應是對實驗現象的直接陳述。而實驗結論是在實驗結果的基礎上，根據已有知識的合理遷移，通過推理和判斷，得出的關于生命現象最本質的認識。如上例中，此實驗的目的是驗證甲狀腺激素的生理作用；結論是甲狀腺激素能促進新陳代謝，加速體內物質的氧化分解，提高神經系統的興奮性，從而使耗氧量和活動量加大。

五、其他要注意的問題

1.實驗順序和步驟一定要合理，方法要簡便易行。完成實驗步驟后可多讀幾遍，體會一下。

2.語言的敘述和表達要簡潔明了，講得越多，犯錯誤的可能性就越大。

3.題目中所給的器材一般都要用上，如果器材沒有用上，那就表明你的答案可能有問題。列出的器材還會給你一定的啟示，如有凡士林則肯定有密封的要求。

以上是解答實驗設計題的一般思路和方法。實驗設計題的考查模式并不是固定不變的，常常對實驗設計的某個或某幾個環節進行考查，應根據實驗設計題的具體情況和要求，靈活運用，做出正確回答。