高三生物期中考，實(shí)驗設計題的解題技巧
2019-02-25 09:43:26三好網(wǎng)
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點(diǎn)？每個(gè)考生有自己的復習方式。而對于生物實(shí)驗設計卻具有很強的靈活性，那又該如何應對呢？
生物實(shí)驗設計，就是要求同學(xué)們能夠根據實(shí)驗原理，選擇實(shí)驗器材、安排實(shí)驗步驟、進(jìn)行數據處理及分析實(shí)驗現象等。其主要考查學(xué)生是否理解實(shí)驗原理，是否具有靈活運用實(shí)驗知識的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力。
實(shí)驗設計題是高考熱點(diǎn)題型，所占分值也比較高。許多同學(xué)覺(jué)得解這類(lèi)題目難以下手，有時(shí)只是心里明白，卻無(wú)法用準確的語(yǔ)言文字表達出來(lái)。其實(shí)只要理清思路，找準方法，就能化難為易，取得好成績(jì)。解答高考實(shí)驗設計題可遵循以下思路：
一、仔細審題，弄清實(shí)驗目的和要求
1.確定實(shí)驗目的，找出要研究的問(wèn)題，這一點(diǎn)題目中都會(huì )給我們提示，諸如“研究、驗證、探究”等字眼后面往往是試題將要研究的問(wèn)題，也就是實(shí)驗目的。
2.對應實(shí)驗目的，運用所學(xué)知識，找準實(shí)驗原理。
3.要弄清實(shí)驗類(lèi)型，即要設計的實(shí)驗是驗證性實(shí)驗還是探究性實(shí)驗。
4.依據實(shí)驗原理確定實(shí)驗變量以及影響實(shí)驗結果的無(wú)關(guān)變量。
5.確定實(shí)驗器材，對于生物實(shí)驗題中已提供的實(shí)驗材料和用具，主要分析“有什么用”“怎么用”，一般應全部用上，不可遺漏，除非試題是讓你選擇使用或者自行確定實(shí)驗材料和用具。
二、精心設計實(shí)驗步驟，書(shū)寫(xiě)實(shí)驗步驟的“三步曲”：
1.分組標號：包括分組（實(shí)驗組、對照組，其中實(shí)驗組如果有濃度梯度，至少要分三組，如果有必要，每組還要設多個(gè)相同處理）、編號、非條件處理等。
常用語(yǔ)言：選擇長(cháng)勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C……取兩支試管，分別編號為甲、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)物隨機等量分組，分別編號為1、2、3……
本步驟強調分組的等量原則(器材的規格、生物材料的長(cháng)勢、分組的數量和隨機性等)，編號可以針對實(shí)驗器具，也可以針對實(shí)驗材料，有的非條件處理需在條件處理之后，則需寫(xiě)在第二步。
2.設置實(shí)驗組（有單一變量）和對照組（無(wú)單一變量）。
常用語(yǔ)言：在A(yíng)組中加入“適量的”……在B組中加入“等量的”……
本步驟強調對照原則、各對照組條件處理的等量原則，通過(guò)“適量”和“等量”表達出來(lái)。在具體的實(shí)驗設計中，可用具體的量，如“在A(yíng)組中加入2 mL……在B組中加入2 mL……”
3.培養或觀(guān)察：放在適宜且相同的條件下培養，一段時(shí)間后觀(guān)察現象，記錄結果。
常用語(yǔ)言：將兩套裝置放在“相同且適宜的環(huán)境中培養一段時(shí)間”(或相應方法處理，如振蕩、加熱等)
本步驟強調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)驗結果才有可比性。培養的時(shí)間可根據具體的實(shí)驗確定，也可以用“一段時(shí)間”描述。
特別提醒： a.最佳的書(shū)寫(xiě)步驟是1→2→3；b.用規范性語(yǔ)言準確地描述。
三、通過(guò)對實(shí)驗結果（現象）的處理，綜合分析得出實(shí)驗結論
實(shí)驗結果即實(shí)驗過(guò)程中觀(guān)察到的實(shí)驗現象或收集到的數據，實(shí)驗結論則是通過(guò)對實(shí)驗結果的分析得出的定性表述，結論要依據實(shí)驗原理并與實(shí)驗目的相對應。實(shí)驗目的的類(lèi)型不一樣，結果和結論的寫(xiě)法就不一樣。驗證性實(shí)驗一般有一種結論，而探究性實(shí)驗可能有多種結論。
驗證性實(shí)驗：驗證性實(shí)驗的實(shí)驗目的是“預料之中”的，因此結果和結論只有一種情況。結果即由所學(xué)知識或實(shí)驗原理推出的現象，結論即實(shí)驗目的。如“驗證CO2是光合作用的必需原料”的實(shí)驗，實(shí)驗結果為：對照組葉片遇碘變藍，實(shí)驗組葉片遇碘不變藍。結論為：CO2是光合作用的必需原料。
探究性實(shí)驗：探究性實(shí)驗是對未知的生物學(xué)現象進(jìn)行探索，因此預期的結果及結論是所有可能出現的情況。其書(shū)寫(xiě)格式一般為“如果……則……”。如“探究光對種子萌發(fā)的影響”實(shí)驗中，結果和結論會(huì )有以下幾種情況：若相同時(shí)間內，在光下的一組比在黑暗中的萌發(fā)數多，則光對種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用；若在光下的一組比在黑暗中的萌發(fā)數少，則光對種子的萌發(fā)有抑制作用；若兩組的萌發(fā)數相同，則光對種子的萌發(fā)沒(méi)有影響。
四、回歸檢驗
1.檢查實(shí)驗原理、原則：檢查是否遵循實(shí)驗原理；檢查是否遵循實(shí)驗設計的原則，如有無(wú)對照實(shí)驗，看實(shí)驗是否遵循單一變量原則。
2.檢查實(shí)驗過(guò)程：有沒(méi)有科學(xué)性錯誤、是否違背實(shí)驗原理、語(yǔ)言文字表達是否應用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)，一定要避免方言、俗語(yǔ)在答案中出現。
3.檢查實(shí)驗器材：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(shuō)明外不允許額外添加實(shí)驗器材，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)驗添加了材料，不符合實(shí)驗要求。
4.檢查實(shí)驗結果是否合理：一般情況下實(shí)驗結果要符合實(shí)驗原理，驗證性實(shí)驗一般只有一種結論，而探究性實(shí)驗可能有多種結論，都需要與實(shí)驗目的相對應。
五、題例領(lǐng)悟
【典例1 】 為了驗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(guān)察指標，根據給出的實(shí)驗材料和用具，設計實(shí)驗步驟，預測實(shí)驗結果，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，耗氧量測定裝置，小動(dòng)物活動(dòng)測定儀等。
�。▽�(shí)驗提示：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）結果預測與分析：_________________________________。
【解析】（1）確定是驗證性實(shí)驗還是探究性實(shí)驗：該實(shí)驗為驗證性實(shí)驗。
�。�2）確定實(shí)驗目的、實(shí)驗原理、觀(guān)察指標：
實(shí)驗目的：驗證甲狀腺激素的生理作用。
實(shí)驗原理：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)系統的興奮性，使活動(dòng)量增加。
觀(guān)察指標：大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。
�。�3）確定自變量、因變量、無(wú)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(wú)關(guān)變量：鼠齡、溫度、藥劑量、灌胃次數等。
�。�4）設計實(shí)驗步驟：
分組標號：包括分組、編號、非條件處理等。
�、賹⑷正g相同、體重相近的雄性成年大白鼠分為兩組并分別標記為甲組和乙組，然后分別用耗氧量測定裝置、小動(dòng)物活動(dòng)測定儀測定與記錄大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。
設置實(shí)驗組（有單一變量）和對照組（無(wú)單一變量）：
�、诿咳沼霉辔钙鹘o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，飼養一段時(shí)間。
培養或觀(guān)察：
�、鄱ㄆ跍y量與記錄甲、乙兩組大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量。
�。�5）結果預測與分析：
實(shí)驗目的中有“驗證……”，因此本實(shí)驗是驗證性實(shí)驗，結果和結論只有一種情況。
實(shí)驗結果預測：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。
結果分析：甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝，加速體內物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統的興奮性，從而使耗氧量和活動(dòng)量加大。
【答案】 見(jiàn)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。他們現已得到了兩類(lèi)動(dòng)物的血液，并已離心分離出這兩類(lèi)動(dòng)物的血漿各50 mL，請你幫助設計實(shí)驗以完成研究任務(wù)。
�。�1）本實(shí)驗的目的是_______________________。
�。�2）設計依據的實(shí)驗原理：在半透膜兩側存在濃度差時(shí)，會(huì )發(fā)生__________________。
�。�3）應準備的儀器有___________________________。
�。�4）實(shí)驗的步驟：_______________________________。
�。�5）可能的結果及相應結論：
�、賍___________________________。
�、赺__________________________________。
�、踎________________________________________。
【解析】（1）確定實(shí)驗目的。題目中有“探索”字眼，由此可確定本實(shí)驗是探究性實(shí)驗，實(shí)驗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）找準實(shí)驗原理。由題干“在半透膜兩側存在濃度差時(shí)……”可以確定本實(shí)驗的原理是在半透膜兩側存在濃度差時(shí)，會(huì )發(fā)生滲透作用。
�。�3）確定實(shí)驗器材。本實(shí)驗是讓自行確定實(shí)驗材料和用具，組裝滲透裝置要用到燒杯、半透膜、細線(xiàn)等。
�。�4）設計實(shí)驗步驟。根據書(shū)寫(xiě)實(shí)驗步驟的“三步曲”設計實(shí)驗步驟如下：
�、傧葘⒌畡�(dòng)物的血漿倒入燒杯中；②用半透膜封住長(cháng)頸漏斗的口，用細線(xiàn)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(guān)察漏斗管中液面的變化。
�。�5）本實(shí)驗是探究性實(shí)驗，實(shí)驗結果和結論不是唯一的。本實(shí)驗可能的結果及相應結論有三種：
�、偃粢好嫔仙�，則說(shuō)明海洋動(dòng)物的血漿滲透壓高于淡水動(dòng)物的。
�、谌粢好娌蛔�，則說(shuō)明海洋動(dòng)物的血漿滲透壓與淡水動(dòng)物的相等。
�、廴粢好嫦陆�，則說(shuō)明海洋動(dòng)物的血漿滲透壓低于淡水動(dòng)物的。
【答案】 見(jiàn)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種群基因頻率是否有影響，選擇了純種長(cháng)翅果蠅和殘翅果蠅進(jìn)行實(shí)驗。已知果蠅的長(cháng)翅（B）對殘翅（b）為顯性，基因位于常染色體上。實(shí)驗過(guò)程如下：
�、龠x擇一只純種雄性長(cháng)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；
�、谧屪右淮夁B續自由交配5次，同時(shí)在每一代中都除去殘翅果蠅；
�、郛斪恿虚L(cháng)翅果蠅自由交配后，統計子七代中長(cháng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比；
�、芨鶕䴕埑峁壍陌俜直扔嬎愠鯞、b基因在種群中的基因頻率，得出結論。
請分析回答：
�。�1）該實(shí)驗過(guò)程的設計是否科學(xué)？請說(shuō)出你的理由。
�。�2）若讓你對此實(shí)驗過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)，請設計出改進(jìn)后的步驟。
�、龠x擇一只純種雄性長(cháng)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；
�、趯1分成甲、乙兩組，讓其分別______________________；
�、郛擣6分別自由交配后，分別統計_________________________________；
�、芨鶕�、乙兩組中殘翅果蠅百分比，分別計算出___________________________。
�。�3）請預期這種人工選擇對種群基因頻率的影響。
【解析】 本題是比較典型的實(shí)驗評價(jià)題，先從以下5個(gè)方面考慮：
�、倏从袩o(wú)對照實(shí)驗，如果有，看對照實(shí)驗的設計是否合理：本實(shí)驗無(wú)對照實(shí)驗。此實(shí)驗應該分為兩組，甲組無(wú)人工選擇，乙組有人工選擇。
�、诳磳�(shí)驗是否遵循單一變量原則：本實(shí)驗沒(méi)有對照實(shí)驗，所以沒(méi)有單一變量。
�、劭磳�(shí)驗步驟的順序是否合理，步驟是否完整：不合理、不完整。應該對甲組不進(jìn)行人工選擇，讓子一代果蠅連續自由交配6次，統計子七代中長(cháng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比；根據殘翅果蠅的百分比計算出B、b基因在種群中的基因頻率，得出結論。
�、芸词欠癫扇≌_的方法進(jìn)行實(shí)驗結果的檢測和記錄：正確。
�、菘磳�(shí)驗結果的預測與分析是否合理：本實(shí)驗不合理，不能得出實(shí)驗結論。實(shí)驗結果應該分別統計甲、乙兩組子七代中長(cháng)翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比，根據甲、乙兩組中殘翅果蠅的百分比，分別計算出甲、乙兩組中B、b基因在種群中的基因頻率，比較得出結論。
【答案】 （1）不科學(xué)，沒(méi)有對照實(shí)驗。 （2）②連續自由交配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(cháng)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，比較得出結論 （3）這種人工選擇將導致B基因的頻率增大，b基因的頻率減小。
解答實(shí)驗設計題，首先，要認真審題，理清題目要求；其次，遵循實(shí)驗設計原則精心設計實(shí)驗步驟；再次，綜合分析實(shí)驗結果，得出結論；最后，回歸檢驗，以確定實(shí)驗的科學(xué)性和正確性。平時(shí)要注意總結實(shí)驗設計題的一般解答模式，當再次遇到新情境實(shí)驗設計題時(shí)也能靈活變通，理清解題思路，最終取得好成績(jì)。
