例谈双变量生物实验设计题的信息解读与规范表达

□侯金海

生物实验设计题是高考生物试题的重点，也是考查理解能力、实验探究能力和解决问题能力等生物学科关键能力的命题抓手。涉及多变量的复杂实验设计题，是考生容易失分之处。应对这样的题型，考生需要在有限的考试时间内全面、准确地获取和解读信息，确立正确的解题方向，并注意规范答题表述。

一、经典例题重现

例1.（2019年全国卷Ⅰ，理综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。

......（省略）

⑶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。

【参考答案】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。预期结果是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，另一组作为对照组，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。

遇到这样一道题，很多同学或者感到无从下手，或者想当然地认为找到实验的一个自变量ABA，对其中一组施加ABA处理而另一组不施加，观察实验的因变量气孔开闭即可。如果这样简单地处理，势必会丢掉题中一些有价值的信息，使解答方向出现偏差。因此，完整地获取和解读题中所给信息，对解题来说是至关重要的。

二、正确获取和解读试题中的有价值信息

试题中的有价值信息很多，首先需要在审题时逐一发现，并能进行正确解读。

1.“不是……而是……”：题中给出的“不是……而是……”并非可有可无的信息，而是意味着题目要求的实验设计并非一个实验，而是有紧密关系的两个实验，通过这两个实验进行相互印证。因此，这一信息意味着该试题为复杂的实验设计题型。

2.“干旱”和“ABA”：既然本题是两个相互关联的实验，每个实验设计都应该有自己的自变量，通过审题不难发现，两个实验的自变量分别是干旱和ABA。

3.ABA缺失突变体：题中给出的实验材料仅有ABA缺失突变体，也就意味着实验设计中不能出现正常能产生ABA的植株。如果在实验设计中出现了用正常植株与ABA缺失突变体进行对照实验，也就意味着人为增加了实验的自变量，实验结果不符合题意，因此不正确。

4.“干旱条件下”：干旱作为本实验设计的一个重要条件，到底是第一个实验（不是由缺水引起的）还是第二个实验（而是由ABA引起的）的开展条件呢？分析可知，第一个实验的具体过程是：先正常浇水，然后逐渐减少浇水，造成植物缺水。整个实验过程中不是一直处于干旱状态下，而是由正常转变为干旱的过程。因此，“干旱条件下”这五个字不是用来限定此实验的，而是用来限定第二个实验（由ABA引起的）的。第二个实验的自变量是施加ABA，施加ABA的方式题中并不做要求，但都需要创造并保持植物缺水状态，因此，“干旱条件下”这五个字是用来限定施加ABA这个实验的。所以说，第二个实验设计时必须要强调在干旱条件下进行，如果没有这个限定条件，表述是不规范、不正确的。

5.“验证”：验证一词意味着本实验为验证实验，规定了本实验的性质。也就是说，对实验结果的表述应该是确定的、唯一的，不允许出现“若……则……，若……则……”的多种可能情况。

此外，解读实验信息时还需要考虑到可能会出现的理解性错误和干扰因素。除了上述实验设计中不应该出现正常植株外，还应该区分什么是ABA缺失突变体，什么是ABA。有的同学甚至误认为ABA缺失突变体是不施加ABA的一组，对正确解题造成了干扰。

三、正确化解双变量实验设计表述中的几个疑难

1.应该做平行分组对照还是自身前后对照？

本题没有明确规定应该进行平行分组对照处理，还是实验对象自身前后对照处理。按照一般实验的要求，如果实验材料足够多，可以开展平行对照实验，即把实验对象平均分为两组，一组施加变量处理而另一组进行等量对照，以观察实验结果的不同。如果实验对象无法再分为两组，则只能进行自身前后对照处理，即在实验前后观察实验结果是否不同。本题对实验材料没有特殊要求，且多株植株也可以再分组，一般认为这两种对照方式的表述均可达到实验目的，相对来说平行分组对照更加标准规范，而自身前后对照相对比较简易。

2.在实验中如何比较气孔开度的变化？

根据题中所给的信息“气孔开度减小”，减小就意味着实验前、后有一个动态的变化过程。分析得出结论时应对比实验处理前、后气孔的开度，所以，无论是平行分组对照还是自身前后对照，均需观察每一组实验前、后气孔的开度，并比较变化。如果某同学的实验设计是平行分组对照，仅仅进行实验组与对照组之间的实验后结果的比较，那得出的结论就不是气孔开度减小，而只能说明不同条件下气孔开闭的状态不同，这与题中的要求是不相符的。在日常解题训练中，同学们通常只关注实验处理后的结果，不太重视实验的前测观察，这与真正的科学实验相比还缺少严密性，应时刻注意实验设计中前测的重要性。也有同学在解题时提出，不清楚如何观察具体的气孔开度变化，这里题中没有做详细的要求，因此也不必在答案中写出具体的观察方法。如果试题中要求写出具体做法的话，通常可撕取部分叶的表皮细胞制作临时装片，在显微镜下进行观察即可。

3.“验证干旱条件下气孔开度减小是ABA引起”实验的设计思路到底该怎么规范表述？

“验证干旱条件下气孔开度减小是ABA引起的”实验，表述时应该注意该实验应始终处于干旱条件这一前提下，因此，规范表述应为：“将生长状况相同的ABA缺失突变体植株平均分为两组，一组施加ABA，另一组不施加ABA，观察两组实验前后气孔开度是否减小。”这里需要提醒的是，“在干旱条件下”这一限定条件应该放在实验处理表述句子前，并且对因变量（气孔开度变化）的观察，应强调将实验组和对照组各自实验前、后气孔的开度进行对比，而不是仅对比实验组与对照组实验后气孔的开度，这样才符合题意。

四、掌握生物双变量实验设计题的一般规范

生物双变量实验设计题解题过程中，同学们应该准确掌握这类题型的设计方法与规范，需要注意的要点如下：

1.理清双变量之间的逻辑关系

双变量实验设计题中，两个自变量之间的关系是首先要解决的问题，二者如果用A和B来表示的话，其逻辑关系可能具有以下几种情况：（1）不是A而是B在发挥作用；（2）是由A和B共同发挥作用；（3）是A或B发挥作用；（4）A通过B发挥作用。以上几种自变量之间的逻辑关系，情况各异，需要设置不同的对照组，（1）的情况之前已经论述过，不再赘述；（2）的情况需要设置空白对照、AB单独作用的组进行对照；（3）的情况比较复杂，除设置空白对照以及A和B组情况外，还需要对实验结果进行多重讨论，结果可能是A（或B）单独发挥作用，也可能是A与B共同发挥作用；（4）的情况需要特别注意实验分组，除了空白对照组外，还要有A通过B发挥作用的组，也要有单独设置A（而不设置B的组）看能否起作用的，从而说明实验目的。

2.准确表述双变量实验设计题的预期结果、结果分析与结论

不同的实验设计题对结果、结论、结果分析的表述要求不同，有的只要求写出结果，有的还要对结果进行分析，有的实验甚至需要解释，并在结果和结果分析的基础上得出结论。关注试题对实验结果、结论等的要求并做出正确表述，是正确解题的关键一环。预期结果表述出实验所出现的现象即可，不用对现象的本质原因进行分析。双变量实验设计的组别通常比较多，需要对实验结果进行逐一表述，不能遗漏；由于双变量之间可能具有比较复杂的逻辑关系，因此，在表述结果的原因时应对结果进行逐一分析解释；在结果分析的基础上得出结论需要注意，虽然实验变量不唯一、实验结果也各不相同，但是，通常实验的结论是唯一的、确定的，要在实验结果分析的基础上准确表述出来。

总之，双变量实验设计题的解题，需要在重视审题的基础上，紧扣自变量之间的逻辑关系，以此为纽带进行分组设计，用准确、规范的文字表述清楚，才能正确解题和得分。