高中生物实验设计题解题技巧及示例

曹淑莲

（平凉市第二中学 甘肃平凉 744000）

实验方案设计及实验结果预测分析是近年高考对考生实验探究能力考查的重点和热点。而此类题目对考生难度较大，得分率较低[1]。本人结合教学实际谈谈此类题目的解题技巧。

一、实验方案设计及实验结果、结论的处理技巧

（一）准确地把握实验目的和实验原理

（1）实验目的是整个实验的灵魂，因此在进行实验设计前首先要准确地把握实验目的，弄清该题目要验证或探究什么样的生物学事实，实验目的一般是题干中的“验证……”“证明……”“探究（或探索）……”“研究……”的对象；有些实验目的则需进行提炼、整理。

（2）确认实验目的是已知的正确结论还是未知的不确定结论，从而确定实验的性质。对于验证性实验“知道的或不知道的，都要装作知道”，而对于探究性实验“知道的或不知道的，都要装作不知道”。

（3）实验原理是完成该实验的理论依据，即某种实验现象出现的理论依据。这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、仪器的使用方法等，这是完成实验设计题目的关键。

（二）找准实验变量，确定最佳的观察指标

（1）实验的自变量指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。自变量一般隐含于实验目的中，如“探究温度对酶活性的影响”中的“低温、适温、高温”就是实验的自变量。

（2）观察指标是能够说明实验的自变量作用效果的一种可视、可测的实验现象或实验结果，是因变量的一种直观易操纵的检测手段。观察指标的确定是否合理，直接影响实验的效果。如要证明光合作用产生O2，就要找到一种检测O2的方法；要证明甲状腺激素促进代谢，就得找到能体现代谢强度变化的方法。

（三）正确安排、书写实验步骤

实验步骤的安排直接体现了学生实验设计的能力，而很多学生因对实验步骤书写规律没有掌握而失分较多[2]。实验步骤的书写一般程序如下：

（1）选材、分组、编号。根据实验要求选择适宜的材料和器材。选材应注意数量和生理及发育状态相同，用具要相同等。将实验分为实验组和对照组；可以分为两组，也可以分为若干组，每组进行明确的标记，如用甲、乙、丙或A、B、C或1、2、3，总之让人一目了然，便于实验的观察、统计、比较和叙述。等量描述常用的语言：若材料为植物，则表述为：选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组，分别编号为A、B、C……若材料为动物，则表述为：选择年龄、体重、性别、健康状况及发育状况相同的同种动物随机等量分组，分别编号为1、2、3……

（2）分组处理。根据实验的要求分别对实验组和对照组施加单一变量，除实验自变量外，对实验组和对照组培养或饲养等条件都要相同且最适。表述为：其他条件适宜且相同。

（3）一段时间后，观察或测量，做好记录，统计结果。若是植物、动物、微生物的培养实验，因实验结果不会立即呈现，所以应表述为：经过一段时间，观察对比或测量，记录结果。

（四）实验结果、结论的预测与分析

预测实验结果和结论时，首先要分清是验证性实验，还是探究性实验。若是验证性实验，如“验证……”“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果，一般只有一个结果和相应的结论，结论即为实验目的。若是探究性实验，如“探究……”“探索……”，实验结果不唯一，一般有三种可能：变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关。每一个结果对应一个结论，一般采用“如果……，则……”的形式表达。运用逆向思维方法是完美解答预测结果、结论题型的关键所在，即假设某种结论成立，预测相应的现象或结果，然后将得到的结果作为条件，若出现某一结果，则得出相应结论[3]。

二、典例剖析

（一）例1

（2017年新课标卷Ⅰ第29题）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型，有些病毒对人类健康会造成很大危害，通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换，请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型，简要写出（1）实验思路，（2）预期实验结果及结论即可。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）

解析：本题的目的是设计实验探究一种新病毒的类型为DNA病毒，还是RNA病毒。由于DNA和RNA元素组成相同，但其有各自的特有碱基，DNA特有碱基为T，RNA特有碱基为U，分别利用放射性同位素标记碱基T、U培养宿主细胞，使宿主细胞分别含有放射性同位素标记的碱基T或U，再利用病毒侵染宿主细胞，看子代病毒是否含有放射性同位素标记的碱基T或U，从而证明该病毒为RNA病毒或DNA病毒。结果预测分析采用逆向思维方法——假设逆推法。

答案：（1）实验思路：甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。（2）结果及结论：如果甲组收集的病毒有放射性，乙组无，则为RNA病毒；反之为DNA病毒。

（二）例2

（2019年新课标卷Ⅰ第29题）将生长在水分正常土壤中的某植物通过减少浇水进行干旱处理，该植物根细胞中溶质浓度增大，叶片中的脱落酸(ABA)含量增高，叶片气孔开度减小，回答下列问题。

有研究表明：干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的，请以该种植物的ABA缺失突变体(不能合成ABA)植株为材料，设计实验来验证这一结论，要求简要写出实验思路和预期结果。

解析：本题目的是设计实验验证干旱条件下气孔开度减小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。需要分别测定ABA缺失突变体干旱处理前后及ABA处理前后气孔开度的变化。干旱条件下气孔开度减小是由ABA引起的，而ABA缺失突变体植株不能合成ABA，故其在干旱条件下气孔开度不会减小，但是在ABA处理下气孔开度会变小。据此，设计实验。

答案：实验思路：取ABA缺失突变体植株在正常条件下测定气孔开度，经干旱处理后，再测定气孔开度。预期结果：干旱处理前后气孔开度不变。将上述干旱处理的ABA缺失突变体植株分成两组，在干旱条件下，一组进行ABA处理，另一组做对照，一段时间后，分别测定两组的气孔开度。预期结果是：ABA处理组气孔开度减小，对照组气孔开度不变。

（三）例3

（2018年新课标卷Ⅱ第29题）为研究垂体对机体生长发育的作用，某同学用垂体切除法进行实验。在实验过程中，用幼龄大鼠为材料，以体重变化作为生长发育的检测指标。回答下列问题：

（1）请完善下面的实验步骤

①将若干只大鼠随机分为A、B两组后进行处理，A组（对照组）的处理是___________，B组的处理是_____________。②将上述两组大鼠置于相同的适宜条件下饲养。③_______。④对所得数据进行统计处理与分析

（2）实验结果与分析

B组大鼠生长发育的状况不如A组，出现这种差异的原因是B组的处理使大鼠缺失了来源于垂体的_____________激素和________激素。

解析：本题的目的是用垂体切除法研究垂体对机体生长发育的作用，自变量为垂体的有无，因变量是大鼠的生长发育。设置对照实验，依据实验设计的单一变量原则，A组（对照组）手术但不切除垂体，B组切除垂体，两组大鼠置于适宜且相同的条件下饲养，每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重，以体重变化作为生长发育的检测指标。

答案：（1）①手术但不切除垂体；②切除垂体；③每隔一定时间，测定并记录两组大鼠的体重。（2）①生长；②促甲状腺。

当然提高学生解答实验设计题的能力也不是一朝一夕的事，它是一项长期的任务，只有在日常教学中努力培养学生科学思维、科学探究的能力，并掌握一定的方法技巧，持之以恒的练习才能使学生的综合能力得到有效的提高。