生物實驗程序的一般規(guī)律及高考實驗設(shè)計題解答例析

樓亮

生物實驗設(shè)計題是理綜高考中考查學(xué)生生物學(xué)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(biāo)準(zhǔn)與考試大綱，結(jié)合自己多年的教學(xué)經(jīng)驗，談?wù)勆飳嶒灣绦虻囊话阋?guī)律，并例舉、分析生物考試中實驗設(shè)計題的解答處理，以將規(guī)律性知識與生物考試中的問題解決相結(jié)合，提高學(xué)生的生物認(rèn)知和問題解決的能力。

一、實驗程序設(shè)計的一般規(guī)律

一份完整的實驗設(shè)計方案，應(yīng)該包括實驗課題、實驗?zāi)康?、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(xiàn)象、實驗結(jié)果的假設(shè)和預(yù)期、實驗結(jié)果的分析和討論。因此，在實驗設(shè)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?？辞孱}意，就是要弄清是設(shè)計實驗方案、步驟還是分析實驗結(jié)果。

2.明確實驗?zāi)康暮驮?/p>

明確實驗到底要解決什么問題，要用到生物學(xué)的什么原理。只有明確了實驗?zāi)康?，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(dǎo)，實驗設(shè)計就有了正確的方向。

3.做出假設(shè)

結(jié)合實驗?zāi)康?，運用所學(xué)的生物學(xué)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(jīng)過之后的實驗研究去證實，但是這種假設(shè)必須是建立在正確的生物學(xué)知識基礎(chǔ)之上，經(jīng)過科學(xué)的邏輯推理得到的，必須具備合理性和可檢驗性。

4.設(shè)計實驗步驟

這一步非常關(guān)鍵，應(yīng)注意以下幾點：（1）一定要遵循科學(xué)實驗的原則，特別是設(shè)置對照實驗，確定惟一的實驗變量等。（2）選擇恰當(dāng)?shù)膶嶒灢牧虾蛯嶒炇侄?。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(yīng)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(fā)現(xiàn)：可將繁雜的實驗設(shè)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(zhì)，做相同條件下的處理等。需要注意的是要強調(diào)等量原則，要注意應(yīng)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(shè)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(yīng)做到一個實驗變量對應(yīng)觀測一個反應(yīng)變量，且要盡可能避免無關(guān)變量及額外變量的干擾。（3）結(jié)果處理：實驗步驟的第3步實際上是觀察實驗現(xiàn)象、測量實驗數(shù)據(jù)、記錄實驗結(jié)果等。

5.預(yù)測實驗結(jié)果

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

6.觀察實驗結(jié)果，記錄實驗數(shù)據(jù)，分析得出結(jié)論

根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，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(jié)。

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

二、實驗設(shè)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(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用。請根據(jù)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(jié)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(jié)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(shè)置B管的目的是 ? 。

解析：首先分析這個實驗設(shè)計題的實驗?zāi)康氖鞘裁矗浚炞C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(fā)生反應(yīng)，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(yīng)變量是什么？（血液凝固與否）這個實驗中的無關(guān)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(guān)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(jié)果：A試管內(nèi)的血液不凝固，B試管內(nèi)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(jié)果：A試管內(nèi)血液凝固，B試管內(nèi)血液仍凝固。

問題：作為A試管的對照。