近幾年的生物高考中,實驗設計題基本上都有所涉及,題目大都是要求學生根據已知條件,設計實驗步驟,并對實驗結果進行預測和分析,每次考試其所占分值還不少,因而在生物教學中,教師在平時教學中要注意加強學生在這方面的訓練,幫助學生掌握實驗設計的解題方法,提高解題能力。
一 實驗設計題的一般解題過程
1.確立思路
設計實驗,首先得有清晰的思路。要確立好思路,必須明確實驗目的、熟悉實驗原理。設計實驗以實驗目的為方向,明確本實驗驗證或探究的生物學現象;實驗目的的完成理論依據是實驗原理。
2.設計實驗步驟
選擇好實驗材料,創造好的實驗條件,明確實驗步驟,為使實驗設計一目了然,可用A、B、C……或其他表示順序的符號來表示實驗步驟,思路清晰,明白每一步該做什么,一步一步完成實驗過程,最終得出實驗結果。設計實驗步驟時要抓住三個量:實驗變量、實驗常量、反應變量;解決三個問題:怎樣設定實驗變量、怎樣配置實驗常量、怎樣檢測反應變量。
3.預測和分析實驗結果
根據實驗設計目的性不同,實驗一般分兩種:探究性實驗和驗證性實驗。在做這兩種實驗題時要求不一樣,對驗證性實驗的結果進行預測和分析時,只需寫出正確的結果并分析;探究性實驗則要求將實驗過程中出現的每一種可能性都列出來進行分析。
4.實驗設計,要把握原則、技巧及答題策略
實驗設計有規律可循,一般來說要注意幾個原則:科學性原則、簡便可行性原則、可重復性原則等。解題時先仔細讀題,準確理解文字、正確解讀圖表、數據;然后查找原理,依據題干中的實驗材料、用具分析實驗方法步驟,做到心中有數,最后用規范、科學、精練的專業術語表述實驗過程及結果。
二 以實例探討解答實驗設計題
高中生物學科中,一般有三種類型的實驗設計題:補充設計、全程設計、設計改錯。本文就其中兩種類型輔以例題加以解說。
1.補充實驗設計
此類實驗設計有實驗目的、原理和部分實驗步驟,只要求做題者把其他步驟補充完整,相對來說要容易。
以“探究胰腺分泌的影響因素”例,設計以下實驗:
實驗一:刺激通向胰腺的神經,胰液分泌量增加。
實驗二:切斷所有通向胰腺的神經,食物經胃進入十二指腸,胰液分泌量增加。
實驗三:切斷動物的胰腺神經,取出部分被消化的食物直接導入已被切斷胰腺神經的實驗動物的十二指腸中,胰液大量分泌。
實驗四:切斷動物的胰腺神經,把一些相同的食物成分不經過胃直接引入動物的十二指腸中,胰液分泌量沒有增多。
問題:(1)分析上述實驗,你認為胰液的分泌是如何調控的?(2)實驗人員想借此探究促進胰液分泌的具體化學物質,他們經過分析胃內物質成分,單獨刺激小腸觀察胰液分泌情況,結果發現用少量鹽酸刺激小腸,胰腺神經被切斷的實驗動物胰腺分泌胰液增加。為進一步確定是哪種因素促進胰液分泌,請繼續完成實驗過程,并對實驗的結果進行預期分析。
補充的實驗步驟:第一步,取6只差不多條件的小鼠,停止喂食兩天,讓其處于饑餓狀態,然后用少量鹽酸刺激實驗小鼠的小腸,收集內容物,除去雜質,提煉小腸產生的分泌物。第二步,隨機分成1、2、3三組,每組2只。第三步,向1組小鼠血液注入2毫升稀鹽酸;向2組小鼠血液注入;向3組小鼠血液注入。第四步,觀察胰液分泌情況,記錄數據,分析得出結論。
實驗預測及結論:
a. ;b. ;c. ;d. 。
答案:(1)胰液分泌受神經支配也受體液調節。(2)第二步切斷6只小鼠的胰腺神經;第三步2毫升小腸分泌物;2毫升蒸餾水。
實驗預測及結論:a.如果1、3組小鼠胰液分泌量基本相等,那么促進胰液分泌的化學物質就不是鹽酸。b.若1組小鼠胰液分泌量大于3組,則促進胰液分泌的化學物質是鹽酸。c.若2、3組小鼠胰液分泌量基本相等,則促進胰液分泌的化學物質不是鹽酸刺激產生的小腸分泌物。d.若2組小鼠胰液分泌量大于3組,則促進胰液分泌的化學物質是鹽酸刺激產生的小腸分泌物。
2.實驗設計改錯
此類實驗設計題給出了實驗目的、原理及步驟,要求做題者指出實驗過程中的錯誤之處,然后再給出正確答案。
如:甲狀腺激素和甲狀腺抑制劑對蝌蚪生長發育是否有影響呢?若有,又有何不同呢?研究者有如下實驗方案。請認真閱讀下列實驗過程,指出其錯誤之處,并給予改正。
第一步:取兩個實驗器皿編上序號①②。
第二步:在兩個實驗器皿中加入適量的水和新鮮水草,然后分別放入五條發育狀態不同的蝌蚪。
第三步:向兩個不同的實驗器皿分別放入含甲狀腺制劑和含甲狀腺抑制劑的飼料。
第四步:每天定時觀察,測量蝌蚪的體長變化。
改錯:(1)把實驗器皿由兩個換成三個,分別對應編號。(2)在每個實驗器皿中應放入五條發育狀態相同的蝌蚪。
(3)三個實驗器皿中,兩個分別投放含甲狀腺制劑和含甲狀腺抑制劑的飼料;最后一個缸內投放等量的不含任何激素的常規飼料。
實驗的預測及結果:放含甲狀腺制劑飼料的器皿內,蝌蚪將在短期內發育成微型青蛙;放含甲狀腺抑制劑飼料的器皿內,蝌蚪將停止發育;最后一個放入不含任何激素的常規飼料的器皿內,蝌蚪將正常發育。
解答實驗設計題,關鍵是要掌握其規律,明白答題技巧,高考中面對此類題目,就不容易失分。當然,這就要求學生得有較高的生物素養,可綜合運用生物知識解決實際難題。高中生思維能力普遍較高,也具有探究問題的興趣。作為生物教師,要注意引導學生形成生物思維,創設情境教學,激發學生學習生物的興趣,然后再在此基礎上引導學生如何解決實驗設計題,以讓學生在高考中面對實驗設計題,穩拿滿分,從而提高生物學科的整體得分。
〔責任編輯:高照〕