例析高中生物实验设计类题的解题技巧

彭莹　马宁

摘 要：通过几组题例对高中生物实验设计题的解题技巧进行分析，旨在帮助学生梳理解题思路，期望能对高中生物实验类习题教学提供参考。

关键词：高中生物 实验设计 解题技巧

从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验进行解释和分析的能力已成为命题趋向，其中设计型实验题是热点通过课题《高中生物研究性学习与学生实验设计能力培养的关系研究》的阶段研究可知，要提高实验设计题的解答能力，除了在日常实验中要亲自动手做，熟悉实验的操作步骤，弄清实验的原理，运用所学知识对实验现象进行分析，还要注重实验设计题型的解题方法和技巧的积累，只有这样才能促进实验能力的提高，才能真正提高实验设计类题的得分率。

一、看清起始状态

实验的起始状态就是实验设计情景中已经具备的己知条件，这是实验设计构建支架的固着点。题目中己知条件包括显性的题目所给予的明确条件和隐含着需要发掘的一些基本条件。

例1 请根据下述条件设计实验，验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，写出相应的实验步骤，预测和解释实验应出现的结果。实验材料用具：正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制成的适宜浓度的胰高血糖素，斐林试剂，注射器，试管，烧杯等。实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求，给药1h后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。

分析：实验的起始状态包括情景中的“正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制成的适宜浓度的胰高血糖素，斐林试剂，注射器，试管，烧杯等”等已知条件；还包括实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求，给药1h后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。把握住实验的起始状态，将能避免在实验设计时脱离已有条件而导致失分。例如，某同学在设计实验分组时，叙述为“分别选取两组正常实验小鼠进行实验，每组小鼠10只，生理状态相同……”，还有学生在处理变量时采用饲喂法，一方面是对胰高血糖素的化学本质不清楚，另一方面正是没有看清题目中已给的“腹腔注射给药”的已知条件。

二、抓住目标状态

实验的目标状态是实验设计所应达到的目标，它是实验设计的依据，也是实验设计的出发点和归宿。特别是实验目的和实验要求对整个实验设计具有导向和评价作用，在实验设计之初必须弄明白。

例2 为验证重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部分。请你利用生长状况相同的完整燕麦胚芽鞘、薄云母片等设计实验，并写出实验步骤，预测结果和实验结论。

分析：本实验设计的目标状态是：“要验证重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部分”和“写出实验步骤，预测结果和实验结论”。根据这些目标状态首先确定实验操作方法，即抓住目标“生长素的横向运输发生在尖端而不是在尖端以下部分”，结合实验的初始状态“完整燕麦胚芽鞘、薄云母片”，采取“用云母片分别纵向插入尖端和尖端以下部分，再设计不做任何处理的空白对照”的操作方法和对照设计，就能准确而迅速的解决设计实验步骤的问题。并要注意“写出实验步骤，预测结果和实验结论”的目标状态，在书写时将预测结果和实验结论按顺序表述。

三、分析设计障碍

相对于一般的问题而言，实验设计显得比较复杂和具有一定的开放性，起始状态与目标状态之间会存在许多不能直接解决的问题。对此，要求学生应善于分析，将起始状态与目标状态联系起来，通过思维活动明确二者之间的差距，努力寻求沟通这种差距的“桥梁”，从而建立“起始状态”和“目标状态”之间的联系，根据已有知识解决实验设计过程中的思维障碍。

例3有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用密闭气室装置（装置内放装有培养液的器皿，器皿上部铺上滤纸，滤纸上面可以放置肝脏小块）和材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。材料用具：肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素（刺激淋巴细胞分裂）；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液（使染色体着色），有机物X溶液等。

实验过程：①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养细胞，取4等份，备用。②利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按步骤操作：步骤一：4组分别加人等量肝脏培养液；步骤二：向甲和丙中加入适量有机物X溶液；步骤三：甲中放置肝脏小块。还需进行的操作是 。③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察 ，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明 。

分析：此题的主要设计障碍是：肝脏小块、有机物X溶液和淋巴细胞之间的联系，以及淋巴细胞染色切片和肝脏小块解毒能力之间的关系。学生需要在思维活动中，需将肝脏小块对有机物X溶液解毒后的培养液和题中“起始状态”吉姆萨染液能使正常分裂的淋巴细胞染色体着色之间建立起“桥梁”，并将其有效的联系起来，本题的突破口就找到了。在这个建立思维联系的过程中，寻找完成实验的关键条件和考虑每一种材料或用具可能的作用正是建立“桥梁”的关键点。

四、表述规范准确

实验设计题的解答表述非常重要，从平时测试和高考答题的情况看，叙述要求比较高的题，得分率往往也不理想。在实验设计形成文字时，文字的表述要准确，答题要落在实处，尽量做到一目了然。

例4请根据下述条件设计实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析结果。实验材料：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个、细刻度玻璃管1支、细线1根、支架1个。

分析：凡实验中涉及到两组或两组以上，对各组的表述要用1、2、3…或a、b、c…或甲、乙、丙…等加以编号便于区分。所用实验试剂要相同即试剂的成分、浓度、体积要相同，如本题中尤其要注意体积上等量的问题。在方法步骤的最后一步若表述为“观察实验现象”，这种表达就不准确，应该将要观察的具体指标写出来，若改成“一段时间后观察细刻度玻璃管液面的升降”就抓住了问题的关键。文字表述也要规范，本题对结论的描述应为“如果细刻度玻璃管内液面上升，则透析袋内的为30%的蔗糖溶液，烧杯内的为10%的蔗糖溶液”，而不能写成“当透析袋内装30%蔗糖溶液，烧杯内装10%蔗糖溶液时，细刻度玻璃管液面上升”。