高中生物实验设计题解题探讨

张庆保

高中生物实验设计题属于一类综合性较强的题目，既能考查学生的知识掌握情况，又能考查学生的分析应用能力，在近年高考中频频出现，成为高中生物教学的一个重点。由于高中教材未对其做系统阐述，增大了对它的教学难度，结合教学实际，教师在指导学生掌握此类题解题过程之后，学生自然就有了明确的解题思路，能顺利应对各种新题。

1审题

审题时要确定出实验的实验类型、实验目的及实验变量，为实验的设计做好准备。

【例1】为探究光的有无对植物吸收矿质元素的影响，请依据所给材料和用品设计实验。可能用到的主要材料和用品“完全培养液”，适宜浓度的NaNO溶液，测定溶液中离子含量的有关器材，广口瓶和量筒，生长状况一致的番茄幼苗。

审题可知本实验目的是探究光的有无对番茄幼苗吸收N元素的影响，实验变量为光。

【例2】植物茎上某叶片通过光合作用制造的有机物由于受环境因素的影响，既可能较多地运输到植物的顶端，也可能较多地运输到植物根部。请你设计实验“探究大气温度、土壤温度的温差对植物有机物运输方向的影响”(已知植物体内有机物运输的适宜温度是22度，低于15度有机物运输受限制)。

审题可知实验目的是探究大气和土壤的温差对植物有机物运输方向的影响，实验变量是温差而不是温度。

2查找实验限定语

这一步要确定实验是否有特定要求。

【例3】设计实验验证幼嫩的种子产生的生长素可吸引与调运养分，促使子房发育。

由于实验要求的生长素是幼嫩种子产生，所以实验中注意不能用涂抹或喷洒外源生长素的方法。

【例4】请利用DNA酶作试剂设计实验，验证“促进R型细菌转化成s型细菌的物质是DNA”。

有了－DNA酶的限定，格里菲思肺炎双球菌转化实验的方法就不再适合，应考虑艾弗里的相关实验方法。

【例5】科学家研究发现水稻叶片能主动调整方位朝向阳光进行光合作用，这种现象受一特定基因控制。请你设计一种方法，在不改变牧草主要遗传性状的情况下，改良牧草品种，提高牧草的光合作用效率。

如果没有“不改变牧草的主要遗传性状”的要求话，实际上除了转基因技术外，植物体细胞杂交等技术理论上也可以。

3确定实验方法

实验方法是达到实验目的的途径，是实验设计的关键。就高中生物来讲，确定实验方法依次有以下3个依据。

3.1依据实验原理

实验原理是解决实验问题所采用的实验方法的理论依据，直接为方法的选择指明了方向。所以如果题中给出了实验原理，应直接依据它的阐述找寻合适的实验方法，或者说在选择实验方法时必须注意对实验原理的应用。

【例6】请根据下列材料和实验原理，证明唾液淀粉酶是蛋白质。

(1)实验材料：5％的NaOH溶液，3％的CuS04溶液，鸡蛋，人的唾液，水，小烧杯，玻璃棒，试管，滴管。滴瓶。

(2)实验原理：鸡蛋的蛋清主要成分是蛋白质，在碱性环境中，蛋白质与CuS04反应产生紫红色物质，即蛋白质的双缩脲反应。如通过实验证明唾液淀粉酶能发生双缩脲反应，即可证明唾液淀粉酶的化学本质是蛋白质。

本实验原理中明确指出要用双缩脲试剂来检验蛋白质，并提示蛋清也属蛋白质。所以实验方法是分两组，一组用蛋清，一组用唾液淀粉酶，分别滴加双缩脲试剂之后进行结果对比。

【例7】设计实验探究促性腺激素对卵巢的作用(蛙卵巢活动可通过检查泄殖腔内含有卵细胞的情况来分析)。

本实验很明显要通过对比来进行，但该如何对实验结果进行检测呢?提示语“蛙卵巢活动可通过检查泄殖腔内含有卵细胞的情况来分析”类似于实验原理，提示了要用的检测方法。

3.2依据实验器材及用品

如果题中没有实验原理可参考，就要注意给定的实验材料和用品的特殊性，看能否给实验方法一定的提示。

【例8】可测定呼吸速率的密闭系统装置。请结合此装置，设计实验探究机械损伤能否引起樱桃的呼吸速率升高。本实验提供的实验装置实际已指明了实验方法，关键在于如何运用装置。

【例9】请设计实验探究C4植物进行光合作用时，其叶片产生淀粉的部位是在维管束鞘细胞还是叶肉细胞。

材料和用具：健壮的玉米植株，碘液，酒精，酒精灯，烧杯，铁架台，石棉网，刀片，清水，滤纸，镊子，显微镜等。

由实验材料可知：在检验淀粉时，要用酒精对叶片脱色再滴加碘液的方法，而不是碘蒸汽熏蒸叶片法。

【例10】设计实验验证氨基酸等营养物质可以向细胞分裂素浓度高的部位移动。

材料用具：生长状况相同的萝卜成熟叶片若干，适宜浓度的细胞分裂素溶液，含标记的氨基酸的溶液(氨基酸可被叶片吸收并在叶片内移动)，蒸馏水，棉签，检测放射性强度的设备等。

由实验用具中的标记氨基酸可知，本实验需用元素示踪法。

3.3依据以往知识和经验的积累

如题中未给定实验原理，而实验用具又无特殊性，说明此实验比较常见或比较典型，依据自己的知识和经验即可最终确定实验方法。

【例11】设计实验确定某性状是细胞质遗传还是细胞核遗传。

依据细胞质遗传知识：可采用亲本正反交，看后代性状与母本的一致性；根据条件也可采用杂合体自交，统计后代性状分离比。

【例12】设计实验确定某性状是常染色体遗传还是伴性遗传。

依据伴性遗传知识：应选取合适杂交组合进行交配，看后代不同性别性状情况是否相同。

4写操作步骤

实验操作的表述从形式上看，应分步、分组。分组时要标号，同时注意单因子变量原则。分步原则上是三步：第一步实验准备，第二步实验进行，第三步实验现象观察及记录。

【例13】以下是验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关的实验步骤。

第一步：将上述大豆幼苗平均分成A、B两组，A组为对照组，B组为实验组，分别置于等量的完全培养液中培养。

第二步：用喷壶分别将蒸馏水和赤霉素溶液喷洒在A、B两组幼苗上。

第三步：将两组幼苗置于相同且适宜的温度和光照等条件下培养，一段时间后，测定两组植株的高度。

【例14】下面是验证玉米中两对性状的遗传是否符合基因的自由组合定律的。

第一步：让纯种有色饱满玉米和纯种的无色皱缩玉米杂交获得F1代备用。

第二步：取F1代20株与无色皱缩玉米杂交。

第三步：收获杂交后代种子并统计不同表现型及比例。

如果实验中某一步操作繁琐，也可将该步再细分为几步。

【例15】下面是探究豚草根部能否分泌某种物质抑制龙葵生长的实验步骤。

第一步：取一洁净的锥形瓶，编号为甲，加入适量的完全营养液，取长势较好的豚草植株种植于瓶中。第二步：将甲瓶放在适宜的环境条件下培养一段时间后，将其中的豚草植株全部取出。甲瓶中的培养液保存备用。

第三步：另取两只洁净的锥形瓶，编号为乙、丙，分别加入适量且等量的完全营养液。

第四步：取长势相同的龙葵植株随机均分为两组，并分别种植于乙、丙锥形瓶中。向乙瓶加入一定量的甲瓶中培养过豚草的培养液，向丙瓶中加入与之等量的适当稀释的完全培养液。

第五步：将乙、丙两锥形瓶共同放在适宜的环境条件下培养一段时间，观察并比较乙、丙两瓶幼苗的长势。

在该实验步骤中，前三步实际都是在进行实验准备。

5自我检查

检查操作步骤描述是否合理，逻辑是否严密，进行操作的可行性和科学性。

检查实验结果能否达到实验目的，满足实验要求。