生物實驗程序的一般規律及高考實驗設計題解答例析

樓亮

生物實驗設計題是理綜高考中考查學生生物學能力的重要題型，也是高考生物試題的難點。筆者基于課程標準與考試大綱，結合自己多年的教學經驗，談談生物實驗程序的一般規律，并例舉、分析生物考試中實驗設計題的解答處理，以將規律性知識與生物考試中的問題解決相結合，提高學生的生物認知和問題解決的能力。

一、實驗程序設計的一般規律

一份完整的實驗設計方案，應該包括實驗課題、實驗目的、實驗原理、實驗對象、實驗條件、實驗材料、用具和裝置、實驗步驟、實驗現象、實驗結果的假設和預期、實驗結果的分析和討論。因此，在實驗設計中可以從以下幾個方面去考慮：

1.了解題目要求

解題首先要明確題意，只有明確題意才能方向明確，少走彎路。看清題意，就是要弄清是設計實驗方案、步驟還是分析實驗結果。

2.明確實驗目的和原理

明確實驗到底要解決什么問題，要用到生物學的什么原理。只有明確了實驗目的，下一步的實驗才能有的放矢，順利開展。而有了實驗原理的指導，實驗設計就有了正確的方向。

3.做出假設

結合實驗目的，運用所學的生物學原理，對提出的問題給予嘗試性的推測或解釋。這種解釋正確與否還必須經過之后的實驗研究去證實，但是這種假設必須是建立在正確的生物學知識基礎之上，經過科學的邏輯推理得到的，必須具備合理性和可檢驗性。

4.設計實驗步驟

這一步非常關鍵，應注意以下幾點：（1）一定要遵循科學實驗的原則，特別是設置對照實驗，確定惟一的實驗變量等。（2）選擇恰當的實驗材料和實驗手段。所以在解題時，要思考題目中所給出的實驗材料和試劑分別起什么作用？怎樣運用？要注意：一是題目中給出的實驗材料和試劑應充分利用;二是除非題目條件允許，否則不能自己隨意增加實驗材料和試劑。（3）要注意實驗步驟的先后順序，有時候會“差之毫厘，謬之千里”。

筆者通過對大量高考試題的研究發現：可將繁雜的實驗設計程序歸納為以下要點：（1）共性處理：實驗步驟的第一步一般都是取材、分組、編號，添加相同的物質，做相同條件下的處理等。需要注意的是要強調等量原則，要注意應用一些定性、定量的描述性語言。（2）變量處理：實驗步驟的第2步一般都是設計實驗對照。此步驟一定要遵循單一變量原則，即不論一個實驗有幾個實驗變量，都應做到一個實驗變量對應觀測一個反應變量，且要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾。（3）結果處理：實驗步驟的第3步實際上是觀察實驗現象、測量實驗數據、記錄實驗結果等。

5.預測實驗結果

預測實驗結果即在該實驗特定變量的作用下，運用已有的生物學知識，經過科學的分析和推理，給出一種或幾種可能的實驗結果。一般來說，驗證性實驗是“不需要”預測實驗結果的，因為實驗結果是“已知的”，而探究性實驗一般有多種可能的預測結果。

6.觀察實驗結果，記錄實驗數據，分析得出結論

根據實驗觀察的現象和記錄的數據，通過分析、計算、推理等處理，歸納出一般概括性判斷，并用文字、圖表、繪圖等方法作一個簡明的總結。

以上只是解答一般綜合實驗設計題的思考方法，在解題過程中，應根據實驗設計的具體情況和要求，做出正確的回答。

二、實驗設計題例題解析

例題：血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，鈣離子缺乏則血液不能凝固，草酸鉀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

家兔、生理鹽水、酒精棉、適宜濃度的草酸鉀溶液、適宜濃度的氯化鈣溶液、試管和注射器。

2.實驗步驟和結果

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。第二步：……

問題：設置B管的目的是 ? 。

解析：首先分析這個實驗設計題的實驗目的是什么？（驗證鈣離子在血液凝固中的作用）實驗原理是什么？（草酸鉀與血液中的鈣離子發生反應，形成草酸鈣沉淀起抗凝作用）這個實驗中的實驗變量是什么？（鈣離子的有無）反應變量是什么？（血液凝固與否）這個實驗中的無關變量是什么？（影響血液凝固的其他因素，如溫度、草酸鉀濃度、試管的干凈程度等）該實驗的實驗組為哪只試管？（A管）對照組為哪只試管？（B管）本實驗為何種對照類型？（空白對照：一只試管中加入了草酸鉀溶液，一只沒有加。自身對照：A管血液中的鈣離子首先與草酸鉀形成了沉淀，后又加入氯化鈣溶液。）該實驗采用何種方法均衡無關變量？（對照和平衡等量原則）

參考答案：

第二步：用酒精棉消毒，用注射器抽取家兔血。

第三步：立即將等量的新鮮血分別加入到A、B兩試管中，靜置一段時間。

結果：A試管內的血液不凝固，B試管內的血液凝固。

第四步：將等量的氯化鈣溶液分別加入到A、B兩支試管中。

結果：A試管內血液凝固，B試管內血液仍凝固。

問題：作為A試管的對照。