万 利

随着高考对学生能力考查要求的提高,高考生物实验试题考查由实验能力、实验现象等转变为考查实验设计的高度。大多数学生见实验设计题就头痛,总感觉无从下手。在高考试题中实验设计题的得分率都不高,所以做好实验设计题对提高高考成绩是很重要的。实验设计虽有一定难度,但还是有一般规律可循的。只要找对解题方法,学生还是可以很好解决的。下面本人结合学生日常实验设计题常错、易疏忽之处,浅谈实验设计的解题思路及注意事项。一、实验设计前首要明确实验目的和找出实验原理遇到实验设计题时,不要草率读完题题就急于动笔,应通读全题,仔细分析题目的每一个条件,从题目中获取信息弄清实验让我们做什么,即要你验证或探究什么,这就是实验的目的。解题时注意探究性实验一般结论是不确定的,会有多种可能。而验证性实验是在结论的前提下,重新实验加以证实,结论只有一个。至于做这实验的理论基础不一定题目中都有,需要我们从所学的知识范围中找寻,即实验原理。注意找寻的原理和题目给的实验材料和用具等信息分不开的。例如题1现有同种同龄发育状态相同的小蝌蚪30只,喂食蝌蚪的饲料,未经处理具有生物活性的甲状腺激素,在50°条件下处理10min的甲状腺激素。据条件设计一个实验,探究甲状腺激素经处理后,是否还有生物活性。题2为验证甲状腺激素的生理作用,试以大白鼠为实验材料,以鼠的耗氧量和活动量,设计实验步骤。这两题都和甲状腺激素的生理作用有关,但由于给的实验材料一个是小蝌蚪和大白鼠,所以两题依据的原理是不一样的。题1的原理是甲状腺激素有促进幼小动物发育的作用,可改变发育的速度。题2的原理是甲状腺激素能促进新陈代谢,加速体内物质分解,提高神经系统的兴奋性。从而使动物的耗氧量和活动量增加。当实验目的和原理弄清楚了,我们的实验设计思路基本就可以确定了。二、如何对实验现象结果进行预测和实验结论的得出要对实验现象结果的预测首先要找准实验观察的对象,而这又依赖于实验的原理。如上文提及的题1探究甲状腺激素经处理后,是否还有生物活性。其原理是甲状腺激素有促进幼小动物发育的作用,可改变发育的速度,所以我们观察的对象是蝌蚪发育成青蛙的速度(时间)。题2为验证甲状腺激素的生理作用,试以大白鼠为实验材料,设计实验步骤。其原理是甲状腺激素能促进新陈代谢,加速体内物质分解,提高神经系统的兴奋性。从而使动物的耗氧量和活动量增加。所以我们观察的对象为鼠的耗氧量和活动量。找到了观察对象,结果的预测还要依赖于实验的类型。如是探究性的其结果是不确定的,把可能出现的结果都应该考虑到。如题:探究甲状腺激素经处理后,是否还有生物活性实验中A组:给蝌蚪喂养掺有甲状腺激素的饲料;B组:给蝌蚪喂养掺有经处理甲状腺激素的饲料;C组:给蝌蚪喂养普通饲料。此题是探究性的实验,可能有的实验结果及结论有:(1)A组、B组的速度一样且快于C组。说明经处理的甲状腺激素有完全的生理活性。(2)A组速度>B组速度>C组速度。说明经处理的甲状腺激素有部分的生理活性。(3) A组速度>B组速度=C组速度。说明经处理的甲状腺激素完全失去了生理活性了。而验证性的实验结果和结论是唯一的。有些实验题中实验现象结果的预测往往是不能直观得出的,学生感觉很辣手。那我们可以来个逆向思维。先从实验的结论的假设入手演绎实验的过程得出实验结果,如2006年的高考题:从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇,这两种体色的果蝇数量相等,每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制,所有果蝇均能正常生活,性状的分离符合遗传的基本定律。现用两个杂交组合:灰色雌蝇X黄色雄蝇、黄色雌蝇X灰色雄蝇,只做一代杂交试验,每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状,并以此为依据,对哪一种体色为显性性状,以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题,做出相应的推断。我们可以先假设结论为(1)黄色为显性,位于X染色体上,据这个结论按遗传图解法得出上述杂交组合的后代表现,即实验现象结果。以此类推结论为(2)黄色为显性,位于常染色体上;(3)灰为显性,位于X染色体上;(4)灰为显性,位于常染色体上的后代表现。但最后要注意我们的结论是由实验现象得出的,应先有现象再有结论。三、实验设计过程的一般步骤实验设计步骤一般分三步:(1)分组、编号、实验前处理——(2)唯一变量分组处理——(3)观察记录实验结果。如题:为验证甲状腺激素的生理作用,试以大白鼠为实验材料,根据给出的实验材料和用具,设计实验步骤。其实验设计步骤如下:(1)将日龄相同、体重相近的成年大白鼠分成两组并标号为甲组和乙组。用耗氧测定装置和活动测定仪器分别测定甲乙两组的耗氧量和活动量,并记录。(2)每日用灌胃器给予甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液,给予乙组鼠灌喂等量的蒸馏水,在相同环境条件下饲喂相同一段时间。(3)测定并记录甲乙两组鼠的耗氧量和活动量四、实验设计时应注意的事项实验设计过程中要遵循实验设计原则,在实验设计过程中应遵循的原则有如下:1、对照原则: 对照的目的在于削除无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照,又排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。2、单一变量原则:有两层意思:一是确保“单一变量”的实验观测,不论有几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量;二是确保“单一变量”的操作规范,实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。3、科学性原则:指实验目的要明确,实验原理要正确,实验材料和实验手段的选择要恰当,整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。实验设计过程要注意用词的严密性和准确性表达。在书写实验步骤时,一定要注意一些常用词语的使用。如分组实验时要编号。加试剂时要注意用到“相同、等量”等用词,这样能保证实验步骤的严密性。?在完成实验装置的操作后,最后一步可以这样解答,“放在适宜的相同条件下,培养一段时间,观察记录实验现象。还有就是在实验设计中,学生一般在时间、温度、物质的量上难以做到准确的量化描述,故尽可能用“定性”的语言表达。如“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。总之,解生物实验设计题时,要掌握答题思路(了解题目要求——明确实验原理——理顺设计思路——表达实验步骤——找准观察对象——预测和分析结果——得出实验结论),同时了解实验设计中的注意事项。