例析高中生物實驗設計類題的解題技巧

彭瑩　馬寧

摘 要：通過幾組題例對高中生物實驗設計題的解題技巧進行分析，旨在幫助學生梳理解題思路，期望能對高中生物實驗類習題教學提供參考。

關鍵詞：高中生物 實驗設計 解題技巧

從近幾年的實驗題在高考中的題型變化來看，借助實驗方法創設新情境，側重考查學生對實驗進行解釋和分析的能力已成為命題趨向，其中設計型實驗題是熱點通過課題《高中生物研究性學習與學生實驗設計能力培養的關系研究》的階段研究可知，要提高實驗設計題的解答能力，除了在日常實驗中要親自動手做，熟悉實驗的操作步驟，弄清實驗的原理，運用所學知識對實驗現象進行分析，還要注重實驗設計題型的解題方法和技巧的積累，只有這樣才能促進實驗能力的提高，才能真正提高實驗設計類題的得分率。

一、看清起始狀態

實驗的起始狀態就是實驗設計情景中已經具備的己知條件，這是實驗設計構建支架的固著點。題目中己知條件包括顯性的題目所給予的明確條件和隱含著需要發掘的一些基本條件。

例1 請根據下述條件設計實驗，驗證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，寫出相應的實驗步驟，預測和解釋實驗應出現的結果。實驗材料用具：正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制成的適宜濃度的胰高血糖素，斐林試劑，注射器，試管，燒杯等。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1h后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。

分析：實驗的起始狀態包括情景中的“正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制成的適宜濃度的胰高血糖素，斐林試劑，注射器，試管，燒杯等”等已知條件；還包括實驗提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實驗設計要求，給藥1h后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。把握住實驗的起始狀態，將能避免在實驗設計時脫離已有條件而導致失分。例如，某同學在設計實驗分組時，敘述為“分別選取兩組正常實驗小鼠進行實驗，每組小鼠10只，生理狀態相同……”，還有學生在處理變量時采用飼喂法，一方面是對胰高血糖素的化學本質不清楚，另一方面正是沒有看清題目中已給的“腹腔注射給藥”的已知條件。

二、抓住目標狀態

實驗的目標狀態是實驗設計所應達到的目標，它是實驗設計的依據，也是實驗設計的出發點和歸宿。特別是實驗目的和實驗要求對整個實驗設計具有導向和評價作用，在實驗設計之初必須弄明白。

例2 為驗證重力作用下生長素的橫向運輸發生在尖端，而不是尖端以下部分。請你利用生長狀況相同的完整燕麥胚芽鞘、薄云母片等設計實驗，并寫出實驗步驟，預測結果和實驗結論。

分析：本實驗設計的目標狀態是：“要驗證重力作用下生長素的橫向運輸發生在尖端，而不是尖端以下部分”和“寫出實驗步驟，預測結果和實驗結論”。根據這些目標狀態首先確定實驗操作方法，即抓住目標“生長素的橫向運輸發生在尖端而不是在尖端以下部分”，結合實驗的初始狀態“完整燕麥胚芽鞘、薄云母片”，采取“用云母片分別縱向插入尖端和尖端以下部分，再設計不做任何處理的空白對照”的操作方法和對照設計，就能準確而迅速的解決設計實驗步驟的問題。并要注意“寫出實驗步驟，預測結果和實驗結論”的目標狀態，在書寫時將預測結果和實驗結論按順序表述。

三、分析設計障礙

相對于一般的問題而言，實驗設計顯得比較復雜和具有一定的開放性，起始狀態與目標狀態之間會存在許多不能直接解決的問題。對此，要求學生應善于分析，將起始狀態與目標狀態聯系起來，通過思維活動明確二者之間的差距，努力尋求溝通這種差距的“橋梁”，從而建立“起始狀態”和“目標狀態”之間的聯系，根據已有知識解決實驗設計過程中的思維障礙。

例3有機物X有毒性，可誘發染色體斷裂。利用密閉氣室裝置（裝置內放裝有培養液的器皿，器皿上部鋪上濾紙，濾紙上面可以放置肝臟小塊）和材料用具，探究肝臟小塊對有機物X是否具有解毒作用。材料用具：肝臟小塊，外周血淋巴細胞，淋巴細胞培養液，植物凝集素（刺激淋巴細胞分裂）；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液（使染色體著色），有機物X溶液等。

實驗過程：①在淋巴細胞培養液中加入植物凝集素培養細胞，取4等份，備用。②利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按步驟操作：步驟一：4組分別加人等量肝臟培養液；步驟二：向甲和丙中加入適量有機物X溶液；步驟三：甲中放置肝臟小塊。還需進行的操作是 。③培養一段時間后，取4組裝置中的等量培養液，分別添加到4份備用的淋巴細胞培養液中繼續培養。④一段時間后取淋巴細胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察 ，并對比分析。若丙組淋巴細胞出現異常，而甲組的淋巴細胞正常，則說明 。

分析：此題的主要設計障礙是：肝臟小塊、有機物X溶液和淋巴細胞之間的聯系，以及淋巴細胞染色切片和肝臟小塊解毒能力之間的關系。學生需要在思維活動中，需將肝臟小塊對有機物X溶液解毒后的培養液和題中“起始狀態”吉姆薩染液能使正常分裂的淋巴細胞染色體著色之間建立起“橋梁”，并將其有效的聯系起來，本題的突破口就找到了。在這個建立思維聯系的過程中，尋找完成實驗的關鍵條件和考慮每一種材料或用具可能的作用正是建立“橋梁”的關鍵點。

四、表述規范準確

實驗設計題的解答表述非常重要，從平時測試和高考答題的情況看，敘述要求比較高的題，得分率往往也不理想。在實驗設計形成文字時，文字的表述要準確，答題要落在實處，盡量做到一目了然。

例4請根據下述條件設計實驗，鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，寫出實驗步驟并分析結果。實驗材料：一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250ml燒杯1只、半透膜制成的透析袋1個、細刻度玻璃管1支、細線1根、支架1個。

分析：凡實驗中涉及到兩組或兩組以上，對各組的表述要用1、2、3…或a、b、c…或甲、乙、丙…等加以編號便于區分。所用實驗試劑要相同即試劑的成分、濃度、體積要相同，如本題中尤其要注意體積上等量的問題。在方法步驟的最后一步若表述為“觀察實驗現象”，這種表達就不準確，應該將要觀察的具體指標寫出來，若改成“一段時間后觀察細刻度玻璃管液面的升降”就抓住了問題的關鍵。文字表述也要規范，本題對結論的描述應為“如果細刻度玻璃管內液面上升，則透析袋內的為30%的蔗糖溶液，燒杯內的為10%的蔗糖溶液”，而不能寫成“當透析袋內裝30%蔗糖溶液，燒杯內裝10%蔗糖溶液時，細刻度玻璃管液面上升”。