周有祥

对实验能力或以实验为背景进行能力考查，是生物高考命题中一个重要的方向.验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的实验.验证性实验是建立在已知结论的基础上的，实验原理、实验结果是已知的，因此实验步骤的设计也应合乎实验结果的产生的必然.所以，在高考中这类实验题既有利于考查学生能力，也有利于考查学生的学科基础，同时，也不至于让学生在审题时无所适从.以下就其基本命题内容和作答方法进行探讨：

1.实验题目：在高考中很少出现，一般情况下，验证性实验的题目或课题是“验证……”的格式.如果需要自拟实验题目，注意在题干中去找“为了……”、“体验……”的关键字眼.

2.实验原理：即完成实验所用的理论依据.也可以理解为“我为什么可以这样做？”或“我这样做的依据.”这个依据是已知的，但要注意它可能存在于题干中也可能不在题干中，而是你学过的某一原理.

【例1】 （2005全国理综卷浙江卷Ⅱ30题）为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验.某同学的实验方案如下：

①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况.

②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水.一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化.

③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液.一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化.

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用.

请回答：

(1)该实验原理是：__________________.

此题可以直接从题干中“为了验证胰岛素具有降低血糖的作用”看出，这是一个验证性实验，“验证胰岛素具有降低血糖的作用”也就是这个实验的题目.它的实验原理是已知的，根据实验步骤阐明各步的依据即实验原理如下：（1）胰岛素具有降低血糖浓度的作用.体内胰岛素含量过高时，引起血糖含量下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖病状，此病状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解.

3.实验目的：通过实验要解决的问题，如例1中“验证胰岛素具有降低血糖的作用”.

4.材料用具：从实验的操作中看是否需要称量、制片、显微观察、反应容器、注射、提取、研磨、染色等方法，因此来确定所需材料.不过，注意由于我国地域差异大，各地实验设施也存在较大差距，因此，高考的全国卷中一般不会出现这种问题.相反地，如果题目中给出了实验材料，应注意实验步骤中是否有没涉及到的或题干中没有拟出的材料用具.

5.方法步骤：在近几年的考试中，方法步骤的设计与补充出现的频率很高.应该注意到：由于开放性实验设计会给阅卷工作带来更大的难度和尽量减少人为误差的需要，绝大多数实验设计只需要对某些步骤进行补充或进行校正.如：

【例2】 （2006全国理综卷浙江省卷Ⅱ30题）为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析.

实验材料与用具：烟草幼苗、试管两支、蒸馏水、NaHCO₃稀溶液（为光合作用提供原料）、真空泵、暗培养箱、日光灯（实验过程中光照和温度等条件适宜，空气中O₂和CO₂在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计）.

实验步骤和预测实验结果：

（1）剪取两小块相同的烟草叶片，分别放在盛有等量蒸馏水和NaHCO₃稀溶液的两支试管中，此时，叶片均浮在液面上.

（2）用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后，敞开试管口，可观察到叶片均下沉到试管底部.

（3）

……

分析预测的结果：

审题中，不难发现本题的实验目的：验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗.包括两个含义：验证叶片在光合作用过程中有气体的产生和消耗；验证叶片在呼吸作用过程中有气体的产生和消耗.找到实验目的后，先看是探究性实验还是验证性实验.验证性实验是对已知结果的问题进行验证，结果是确定的，是不需要讨论的.本题是验证性实验.要准确地完成实验步骤的设计，首先需要确认实验变量，显然从“步骤(1)剪取两块相同的烟草叶片分别放在盛有等量蒸馏水和NaHCO₃稀溶液的两支试管中”可以确定实验变量为NaHCO₃，因此两支试管可以构成对照.放在蒸馏水中的叶片作为对照，验证在没有二氧化碳供应的情况下，叶片不能进行光合作用，在没有氧气的情况下也不能进行呼吸作用.然而仅此并不能达到实验目的.考虑到光合作用的条件，结合步骤(1)和(2)使用的材料和用具，会发现，在给出的材料和用具中，只有暗培养箱和日光灯没有使用.因此下一步应该考虑是进行黑暗处理还是光照处理.若将两个试管分别放在日光灯下和暗培养箱中，则又多出了一个变量，违背了单因子变量原则，若将两支试管同时放在暗培养箱中，则因为两支试管内液体中和叶肉细胞空隙间的气体均被真空泵抽走，有氧呼吸无法进行，而无氧呼吸又忽略不计，同样达不到实验目的.故只能将两支试管都放在日光灯下，先验证叶片利用碳酸氢钠稀溶液提供的二氧化碳进行光合作用产生氧气，使叶片上浮，然后再进行黑暗处理，验证叶肉细胞进行呼吸作用消耗氧气，导致叶片下沉.这恰恰是命题的意图所在.

因此如下作答：

实验步骤和预测实验结果：(3)将这两支试管放在日光灯下，照光一段时间.结果：NaHCO₃稀溶液中的叶片上浮，蒸馏水中的叶片仍在试管底部.(4)再将这两支试管放在暗培养箱中一段时间.结果：NaHCO₃稀溶液中的叶片下沉，蒸馏水中的叶片仍在试管底部.

从以上考题的回答中，可以看出当我们需要回答设计实验步骤时，首先必须弄清单一变量（实验变量），从而做到在实验设计中有的放矢.一般性的设计如下所列：

（1）如果需要提取、配制、处理实验材料则把提取、配制等操作作为第一步.

（2）编组标号.研究对象、器皿等要编组标号，设立实验组和对照组；注意控制无关变量，在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼.如果有测量应测量记录初始值.

(3)实验处理.分别对实验组和对照组施加单一变量，实验处理要遵循“单一变量，对照原则”.单一变量，就是对实验结果有关键影响的单一因素；对照原则，就是要有正反两个方面的实验.即在实验中设置对照组，与实验组进行比较，以显示实验的效果，增强实验结果的可信度和说服力.

(4)培养（或饲养）、观察、记录等.

依然在措辞中体现对无关变量的控制，经常有“相同条件下”等字眼，观察记录实验现象或记录测定的实验数据.

6.预测实验结果

验证性实验由于有明确的实验目的，预测的结果是科学的、合理的、唯一的，不要面面俱到，更不要随心所欲.实验考题中需要预测实验结果，要搞清楚实验结论的作出是以什么作为依据的，也就是实验进行后可以观察、分析、比较的实验事实是什么.

（1）用文字描述：注意简练、直接，不要有任何原因叙述或个人猜测.如例2 “实验步骤和预测实验结果”中的划线部分.

（2）表格的设计：有些实验数据的记录可能会有表格.表格的设计要理清设计思路：首先，要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容（题目中有明确的要求）.其次，要明确表格的第一列写什么？第一行写什么？注意在第一列或第一行中肯定要写组别，即实验组和对照组（相互对照中组数可能更多）.此外，如果有多次的测定，需要在表格中体现重复和取均值.

（3）坐标图的设计：要理清横轴的含义、纵轴的含义、纵横轴的单位、曲线的走势、关键点等.

7.分析实验结果：实验结果是在各种实验条件综合作用下产生的，但是在对照实验结果分析中，不必关注其他条件对实验结果的影响，要用单一变量去说明实验组结果的产生和对照组对应结果的产生，其中所蕴含的原理一般是生物课本中强调过的，所以在阐述当中尽量采用专业的语言和名词.一般的语言组织程序是“外因（人为施加的单一变量）→由此引起的内因变化（生理活动）→内因变化的直接结果（代谢结果）→外部变化→最终结果（实验结果、现象等）”.如例2的回答：分析预测的结果：

(1)光照下，NaHCO₃稀溶液中的叶片进行光合作用，释放出的O₂多于呼吸作用消耗的O₂，叶肉细胞间隙中的O₂增加，密度减小，叶片上浮.而蒸馏水中缺乏CO₂和O₂，叶片不能进行光合作用和有氧呼吸，叶肉细胞间隙缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部.(2)黑暗中，NaHCO₃稀溶液中的叶片进行呼吸作用，消耗了叶肉细胞间隙中的O₂，放出的CO₂溶于NaHCO₃稀溶液中，叶肉细胞间隙缺乏气体，密度增大，叶片下沉.蒸馏水中缺乏O₂，叶片不能进行有氧呼吸，叶肉细胞间隙仍缺乏气体，因此叶片仍位于试管底部.

8.实验结论：联系实验目的得出结论.结论是合理的、科学的、肯定的.不少结论可在实验要验证的内容中寻找.注意简洁、明确.如例1的结论为“胰岛素具有降低血糖的作用”；例2的结论为“叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗”.

由于比探究性实验具有更明确的指向性，应该说验证性实验所能考查的内容还是较为易于把握的，重要的是注意在复习中回归教材的基本原理和基本概念.