高三生物期中考，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題技巧

　　怎么學(xué)好高三生物，是多做高三生物試題，還是多歸納高三生物知識(shí)點(diǎn)？每個(gè)考生有自己的復(fù)習(xí)方式。而對(duì)于生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)卻具有很強(qiáng)的靈活性，那又該如何應(yīng)對(duì)呢？

　　生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，就是要求同學(xué)們能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，選擇實(shí)驗(yàn)器材、安排實(shí)驗(yàn)步驟、進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。其主要考查學(xué)生是否理解實(shí)驗(yàn)原理，是否具有靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)知識(shí)的能力，是否具有在不同情境下遷移知識(shí)的能力。

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是高考熱點(diǎn)題型，所占分值也比較高。許多同學(xué)覺得解這類題目難以下手，有時(shí)只是心里明白，卻無法用準(zhǔn)確的語(yǔ)言文字表達(dá)出來。其實(shí)只要理清思路，找準(zhǔn)方法，就能化難為易，取得好成績(jī)。解答高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題可遵循以下思路：

　　一、仔細(xì)審題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵��?br />
　　1.確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�找出要研究的問題，這一點(diǎn)題目中都會(huì)給我們提示，諸如“研究、驗(yàn)證、探究”等字眼后面往往是試題將要研究的問題，也就是實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br />
　　2.對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模�運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)原理。

　　3.要弄清實(shí)驗(yàn)類型，即要設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。

　　4.依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定實(shí)驗(yàn)變量以及影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的無關(guān)變量。

　　5.確定實(shí)驗(yàn)器材，對(duì)于生物實(shí)驗(yàn)題中已提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具，主要分析“有什么用”“怎么用”，一般應(yīng)全部用上，不可遺漏，除非試題是讓你選擇使用或者自行確定實(shí)驗(yàn)材料和用具。

　　二、精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，書寫實(shí)驗(yàn)步驟的“三步曲”：

　　1.分組標(biāo)號(hào)：包括分組（實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組，其中實(shí)驗(yàn)組如果有濃度梯度，至少要分三組，如果有必要，每組還要設(shè)多個(gè)相同處理）、編號(hào)、非條件處理等。

　　常用語(yǔ)言：選擇長(zhǎng)勢(shì)相同、大小相似的同種植物隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為A、B、C……取兩支試管，分別編號(hào)為甲、乙，各加入等量的某溶液；選擇年齡、體重(性別)、健康狀況相同的某種動(dòng)物隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為1、2、3……

　　本步驟強(qiáng)調(diào)分組的等量原則(器材的規(guī)格、生物材料的長(zhǎng)勢(shì)、分組的數(shù)量和隨機(jī)性等)，編號(hào)可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)器具，也可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)材料，有的非條件處理需在條件處理之后，則需寫在第二步。

　　2.設(shè)置實(shí)驗(yàn)組（有單一變量）和對(duì)照組（無單一變量）。

　　常用語(yǔ)言：在A組中加入“適量的”……在B組中加入“等量的”……

　　本步驟強(qiáng)調(diào)對(duì)照原則、各對(duì)照組條件處理的等量原則，通過“適量”和“等量”表達(dá)出來。在具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可用具體的量，如“在A組中加入2mL……在B組中加入2mL……”

　　3.培養(yǎng)或觀察：放在適宜且相同的條件下培養(yǎng)，一段時(shí)間后觀察現(xiàn)象，記錄結(jié)果。

　　常用語(yǔ)言：將兩套裝置放在“相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時(shí)間”(或相應(yīng)方法處理，如振蕩、加熱等)

　　本步驟強(qiáng)調(diào)各組外界處理的等量原則，兩套裝置必須放在相同且適宜的環(huán)境中，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才有可比性。培養(yǎng)的時(shí)間可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)確定，也可以用“一段時(shí)間”描述。

　　特別提醒：a.最佳的書寫步驟是1→2→3；b.用規(guī)范性語(yǔ)言準(zhǔn)確地描述。

　　三、通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（現(xiàn)象）的處理，綜合分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果即實(shí)驗(yàn)過程中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或收集到的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論則是通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析得出的定性表述，結(jié)論要依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理并與實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)應(yīng)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡念愋筒灰粯樱�結(jié)果和結(jié)論的寫法就不一樣。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般有一種結(jié)論，而探究性實(shí)驗(yàn)可能有多種結(jié)論。

　　驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?ldquo;預(yù)料之中”的，因此結(jié)果和結(jié)論只有一種情況。結(jié)果即由所學(xué)知識(shí)或?qū)嶒?yàn)原理推出的現(xiàn)象，結(jié)論即實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ｈ?ldquo;驗(yàn)證CO2是光合作用的必需原料”的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：對(duì)照組葉片遇碘變藍(lán)，實(shí)驗(yàn)組葉片遇碘不變藍(lán)。結(jié)論為：CO2是光合作用的必需原料。

　　探究性實(shí)驗(yàn)：探究性實(shí)驗(yàn)是對(duì)未知的生物學(xué)現(xiàn)象進(jìn)行探索，因此預(yù)期的結(jié)果及結(jié)論是所有可能出現(xiàn)的情況。其書寫格式一般為“如果……則……”。如“探究光對(duì)種子萌發(fā)的影響”實(shí)驗(yàn)中，結(jié)果和結(jié)論會(huì)有以下幾種情況：若相同時(shí)間內(nèi)，在光下的一組比在黑暗中的萌發(fā)數(shù)多，則光對(duì)種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用；若在光下的一組比在黑暗中的萌發(fā)數(shù)少，則光對(duì)種子的萌發(fā)有抑制作用；若兩組的萌發(fā)數(shù)相同，則光對(duì)種子的萌發(fā)沒有影響。

　　四、回歸檢驗(yàn)

　　1.檢查實(shí)驗(yàn)原理、原則：檢查是否遵循實(shí)驗(yàn)原理；檢查是否遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則，如有無對(duì)照實(shí)驗(yàn)，看實(shí)驗(yàn)是否遵循單一變量原則。

　　2.檢查實(shí)驗(yàn)過程：有沒有科學(xué)性錯(cuò)誤、是否違背實(shí)驗(yàn)原理、語(yǔ)言文字表達(dá)是否應(yīng)用專業(yè)術(shù)語(yǔ)，一定要避免方言、俗語(yǔ)在答案中出現(xiàn)。

　　3.檢查實(shí)驗(yàn)器材：是否“物盡其用”，一般情況下，題目所給的器材都有用，除特殊說明外不允許額外添加實(shí)驗(yàn)器材，如有的同學(xué)一時(shí)疏忽把生理鹽水換成了蒸餾水，這樣就額外為實(shí)驗(yàn)添加了材料，不符合實(shí)驗(yàn)要求。

　　4.檢查實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否合理：一般情況下實(shí)驗(yàn)結(jié)果要符合實(shí)驗(yàn)原理，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一般只有一種結(jié)論，而探究性實(shí)驗(yàn)可能有多種結(jié)論，都需要與實(shí)驗(yàn)?zāi)康南鄬?duì)應(yīng)。

　　五、題例領(lǐng)悟

　　【典例1】為了驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并作出分析。

　　（1）材料和用具：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測(cè)定裝置，小動(dòng)物活動(dòng)測(cè)定儀等。

　　（實(shí)驗(yàn)提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作要求，室溫恒定。)

　　（2）方法與步驟：_______________。

　　（3）結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：_________________________________。

　　【解析】（1）確定是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)：該實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

　　（2）確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)原理、觀察指標(biāo)：

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證甲狀腺激素的生理作用。

　　實(shí)驗(yàn)原理：甲狀腺激素能加速物質(zhì)的氧化分解，使耗氧量增加；提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，使活動(dòng)量增加。

　　觀察指標(biāo)：大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

　　（3）確定自變量、因變量、無關(guān)變量：

　　自變量：甲狀腺激素和蒸餾水。

　　因變量：大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

　　無關(guān)變量：鼠齡、溫度、藥劑量、灌胃次數(shù)等。

　　（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟：

　　分組標(biāo)號(hào)：包括分組、編號(hào)、非條件處理等。

　　①將日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠分為兩組并分別標(biāo)記為甲組和乙組，然后分別用耗氧量測(cè)定裝置、小動(dòng)物活動(dòng)測(cè)定儀測(cè)定與記錄大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

　　設(shè)置實(shí)驗(yàn)組（有單一變量）和對(duì)照組（無單一變量）：

　　②每日用灌胃器給甲組大白鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給乙組大白鼠灌胃等量的蒸餾水，飼養(yǎng)一段時(shí)間。

　　培養(yǎng)或觀察：

　　③定期測(cè)量與記錄甲、乙兩組大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

　　（5）結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹杏?ldquo;驗(yàn)證……”，因此本實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果和結(jié)論只有一種情況。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)：未給甲狀腺激素時(shí)，甲、乙兩組大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量相近。給甲組大白鼠甲狀腺激素后，其耗氧量和活動(dòng)量均大于乙組。

　　結(jié)果分析：甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使耗氧量和活動(dòng)量加大。

　　【答案】見解析中的加粗部分

　　【典例2】某校生物興趣小組為了“探索海洋動(dòng)物和淡水動(dòng)物血漿滲透壓的高低”，想要做一個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。他們現(xiàn)已得到了兩類動(dòng)物的血液，并已離心分離出這兩類動(dòng)物的血漿各50mL，請(qǐng)你幫助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以完成研究任務(wù)。

　　（1）本實(shí)驗(yàn)的目的是_______________________。

　　（2）設(shè)計(jì)依據(jù)的實(shí)驗(yàn)原理：在半透膜兩側(cè)存在濃度差時(shí)，會(huì)發(fā)生__________________。

　　（3）應(yīng)準(zhǔn)備的儀器有___________________________。

　　（4）實(shí)驗(yàn)的步驟：_______________________________。

　　（5）可能的結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論：

　　①____________________________。

　　②___________________________________。

　　③_________________________________________。

　　【解析】（1）確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹ｎ}目中有“探索”字眼，由此可確定本實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的目的是探索海洋動(dòng)物和淡水動(dòng)物血漿滲透壓的高低。

　　（2）找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)原理。由題干“在半透膜兩側(cè)存在濃度差時(shí)……”可以確定本實(shí)驗(yàn)的原理是在半透膜兩側(cè)存在濃度差時(shí)，會(huì)發(fā)生滲透作用。

　　（3）確定實(shí)驗(yàn)器材。本實(shí)驗(yàn)是讓自行確定實(shí)驗(yàn)材料和用具，組裝滲透裝置要用到燒杯、半透膜、細(xì)線等。

　　（4）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。根據(jù)書寫實(shí)驗(yàn)步驟的“三步曲”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟如下：

　　①先將淡水動(dòng)物的血漿倒入燒杯中；②用半透膜封住長(zhǎng)頸漏斗的口，用細(xì)線將半透膜扎緊；③將海洋動(dòng)物的血漿倒入漏斗中，將漏斗浸入到燒杯中(即淡水動(dòng)物的血漿中)，使漏斗管中的液面與燒杯中的液面平齊；④一段時(shí)間后觀察漏斗管中液面的變化。

　　（5）本實(shí)驗(yàn)是探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論不是唯一的。本實(shí)驗(yàn)可能的結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論有三種：

　　①若液面上升，則說明海洋動(dòng)物的血漿滲透壓高于淡水動(dòng)物的。

　　②若液面不變，則說明海洋動(dòng)物的血漿滲透壓與淡水動(dòng)物的相等。

　　③若液面下降，則說明海洋動(dòng)物的血漿滲透壓低于淡水動(dòng)物的。

　　【答案】見解析中的加粗部分。

　　【典例3】生物進(jìn)化的實(shí)質(zhì)是種群基因頻率的改變，其中影響種群基因頻率的因素有很多，如自然選擇、基因突變、基因重組、遺傳漂變等。某中學(xué)生物研究小組為探究人工選擇對(duì)種群基因頻率是否有影響，選擇了純種長(zhǎng)翅果蠅和殘翅果蠅進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。已知果蠅的長(zhǎng)翅（B）對(duì)殘翅（b）為顯性，基因位于常染色體上。實(shí)驗(yàn)過程如下：

　　①選擇一只純種雄性長(zhǎng)翅果蠅與一只雌性殘翅果蠅進(jìn)行雜交，獲得子一代雌雄果蠅；

　　②讓子一代果蠅連續(xù)自由交配5次，同時(shí)在每一代中都除去殘翅果蠅；

　　③當(dāng)子六代所有長(zhǎng)翅果蠅自由交配后，統(tǒng)計(jì)子七代中長(zhǎng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比；

　　④根據(jù)殘翅果蠅的百分比計(jì)算出B、b基因在種群中的基因頻率，得出結(jié)論。

　　請(qǐng)分析回答：

　　（1）該實(shí)驗(yàn)過程的設(shè)計(jì)是否科學(xué)？請(qǐng)說出你的理由。

　　（2）若讓你對(duì)此實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行改進(jìn)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出改進(jìn)后的步驟。

　　①選擇一只純種雄性長(zhǎng)翅果蠅與一只雌性殘翅果蠅進(jìn)行雜交，獲得子一代雌雄果蠅；

　　②將F1分成甲、乙兩組，讓其分別______________________；

　　③當(dāng)F6分別自由交配后，分別統(tǒng)計(jì)_________________________________；

　　④根據(jù)甲、乙兩組中殘翅果蠅百分比，分別計(jì)算出___________________________。

　　（3）請(qǐng)預(yù)期這種人工選擇對(duì)種群基因頻率的影響。

　　【解析】本題是比較典型的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題，先從以下5個(gè)方面考慮：

　　①看有無對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如果有，看對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是否合理：本實(shí)驗(yàn)無對(duì)照實(shí)驗(yàn)。此實(shí)驗(yàn)應(yīng)該分為兩組，甲組無人工選擇，乙組有人工選擇。

　　②看實(shí)驗(yàn)是否遵循單一變量原則：本實(shí)驗(yàn)沒有對(duì)照實(shí)驗(yàn)，所以沒有單一變量。

　　③看實(shí)驗(yàn)步驟的順序是否合理，步驟是否完整：不合理、不完整。應(yīng)該對(duì)甲組不進(jìn)行人工選擇，讓子一代果蠅連續(xù)自由交配6次，統(tǒng)計(jì)子七代中長(zhǎng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比；根據(jù)殘翅果蠅的百分比計(jì)算出B、b基因在種群中的基因頻率，得出結(jié)論。

　　④看是否采取正確的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢測(cè)和記錄：正確。

　　⑤看對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)與分析是否合理：本實(shí)驗(yàn)不合理，不能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該分別統(tǒng)計(jì)甲、乙兩組子七代中長(zhǎng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比，根據(jù)甲、乙兩組中殘翅果蠅的百分比，分別計(jì)算出甲、乙兩組中B、b基因在種群中的基因頻率，比較得出結(jié)論。

　　【答案】（1）不科學(xué)，沒有對(duì)照實(shí)驗(yàn)。（2）②連續(xù)自由交配5次，同時(shí)將乙組在每一代中都除去殘翅果蠅③甲、乙兩組子七代中長(zhǎng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比④甲、乙兩組中B、b基因在種群中的基因頻率，比較得出結(jié)論（3）這種人工選擇將導(dǎo)致B基因的頻率增大，b基因的頻率減小。

　　解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，首先，要認(rèn)真審題，理清題目要求；其次，遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟；再次，綜合分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出結(jié)論；最后，回歸檢驗(yàn)，以確定實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性和正確性。平時(shí)要注意總結(jié)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的一般解答模式，當(dāng)再次遇到新情境實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí)也能靈活變通，理清解題思路，最終取得好成績(jī)。