例析高中生物實驗設(shè)計類題的解題技巧

彭瑩　馬寧

摘 要：通過幾組題例對高中生物實驗設(shè)計題的解題技巧進行分析，旨在幫助學生梳理解題思路，期望能對高中生物實驗類習題教學提供參考。

關(guān)鍵詞：高中生物 實驗設(shè)計 解題技巧

從近幾年的實驗題在高考中的題型變化來看，借助實驗方法創(chuàng)設(shè)新情境，側(cè)重考查學生對實驗進行解釋和分析的能力已成為命題趨向，其中設(shè)計型實驗題是熱點通過課題《高中生物研究性學習與學生實驗設(shè)計能力培養(yǎng)的關(guān)系研究》的階段研究可知，要提高實驗設(shè)計題的解答能力，除了在日常實驗中要親自動手做，熟悉實驗的操作步驟，弄清實驗的原理，運用所學知識對實驗現(xiàn)象進行分析，還要注重實驗設(shè)計題型的解題方法和技巧的積累，只有這樣才能促進實驗能力的提高，才能真正提高實驗設(shè)計類題的得分率。

一、看清起始狀態(tài)

實驗的起始狀態(tài)就是實驗設(shè)計情景中已經(jīng)具備的己知條件，這是實驗設(shè)計構(gòu)建支架的固著點。題目中己知條件包括顯性的題目所給予的明確條件和隱含著需要發(fā)掘的一些基本條件。

例1 請根據(jù)下述條件設(shè)計實驗，驗證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，寫出相應的實驗步驟，預測和解釋實驗應出現(xiàn)的結(jié)果。實驗材料用具：正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制成的適宜濃度的胰高血糖素，斐林試劑，注射器，試管，燒杯等。實驗提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實驗設(shè)計要求，給藥1h后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。

分析：實驗的起始狀態(tài)包括情景中的“正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制成的適宜濃度的胰高血糖素，斐林試劑，注射器，試管，燒杯等”等已知條件；還包括實驗提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實驗設(shè)計要求，給藥1h后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。把握住實驗的起始狀態(tài)，將能避免在實驗設(shè)計時脫離已有條件而導致失分。例如，某同學在設(shè)計實驗分組時，敘述為“分別選取兩組正常實驗小鼠進行實驗，每組小鼠10只，生理狀態(tài)相同……”，還有學生在處理變量時采用飼喂法，一方面是對胰高血糖素的化學本質(zhì)不清楚，另一方面正是沒有看清題目中已給的“腹腔注射給藥”的已知條件。

二、抓住目標狀態(tài)

實驗的目標狀態(tài)是實驗設(shè)計所應達到的目標，它是實驗設(shè)計的依據(jù)，也是實驗設(shè)計的出發(fā)點和歸宿。特別是實驗目的和實驗要求對整個實驗設(shè)計具有導向和評價作用，在實驗設(shè)計之初必須弄明白。

例2 為驗證重力作用下生長素的橫向運輸發(fā)生在尖端，而不是尖端以下部分。請你利用生長狀況相同的完整燕麥胚芽鞘、薄云母片等設(shè)計實驗，并寫出實驗步驟，預測結(jié)果和實驗結(jié)論。

分析：本實驗設(shè)計的目標狀態(tài)是：“要驗證重力作用下生長素的橫向運輸發(fā)生在尖端，而不是尖端以下部分”和“寫出實驗步驟，預測結(jié)果和實驗結(jié)論”。根據(jù)這些目標狀態(tài)首先確定實驗操作方法，即抓住目標“生長素的橫向運輸發(fā)生在尖端而不是在尖端以下部分”，結(jié)合實驗的初始狀態(tài)“完整燕麥胚芽鞘、薄云母片”，采取“用云母片分別縱向插入尖端和尖端以下部分，再設(shè)計不做任何處理的空白對照”的操作方法和對照設(shè)計，就能準確而迅速的解決設(shè)計實驗步驟的問題。并要注意“寫出實驗步驟，預測結(jié)果和實驗結(jié)論”的目標狀態(tài)，在書寫時將預測結(jié)果和實驗結(jié)論按順序表述。

三、分析設(shè)計障礙

相對于一般的問題而言，實驗設(shè)計顯得比較復雜和具有一定的開放性，起始狀態(tài)與目標狀態(tài)之間會存在許多不能直接解決的問題。對此，要求學生應善于分析，將起始狀態(tài)與目標狀態(tài)聯(lián)系起來，通過思維活動明確二者之間的差距，努力尋求溝通這種差距的“橋梁”，從而建立“起始狀態(tài)”和“目標狀態(tài)”之間的聯(lián)系，根據(jù)已有知識解決實驗設(shè)計過程中的思維障礙。

例3有機物X有毒性，可誘發(fā)染色體斷裂。利用密閉氣室裝置（裝置內(nèi)放裝有培養(yǎng)液的器皿，器皿上部鋪上濾紙，濾紙上面可以放置肝臟小塊）和材料用具，探究肝臟小塊對有機物X是否具有解毒作用。材料用具：肝臟小塊，外周血淋巴細胞，淋巴細胞培養(yǎng)液，植物凝集素（刺激淋巴細胞分裂）；顯微鏡，載玻片，蓋玻片，玻璃皿，滴管；吉姆薩染液（使染色體著色），有機物X溶液等。

實驗過程：①在淋巴細胞培養(yǎng)液中加入植物凝集素培養(yǎng)細胞，取4等份，備用。②利用甲、乙、丙、丁4組上圖所示裝置，按步驟操作：步驟一：4組分別加人等量肝臟培養(yǎng)液；步驟二：向甲和丙中加入適量有機物X溶液；步驟三：甲中放置肝臟小塊。還需進行的操作是 。③培養(yǎng)一段時間后，取4組裝置中的等量培養(yǎng)液，分別添加到4份備用的淋巴細胞培養(yǎng)液中繼續(xù)培養(yǎng)。④一段時間后取淋巴細胞分別染色、制片。在顯微鏡下觀察 ，并對比分析。若丙組淋巴細胞出現(xiàn)異常，而甲組的淋巴細胞正常，則說明 。

分析：此題的主要設(shè)計障礙是：肝臟小塊、有機物X溶液和淋巴細胞之間的聯(lián)系，以及淋巴細胞染色切片和肝臟小塊解毒能力之間的關(guān)系。學生需要在思維活動中，需將肝臟小塊對有機物X溶液解毒后的培養(yǎng)液和題中“起始狀態(tài)”吉姆薩染液能使正常分裂的淋巴細胞染色體著色之間建立起“橋梁”，并將其有效的聯(lián)系起來，本題的突破口就找到了。在這個建立思維聯(lián)系的過程中，尋找完成實驗的關(guān)鍵條件和考慮每一種材料或用具可能的作用正是建立“橋梁”的關(guān)鍵點。

四、表述規(guī)范準確

實驗設(shè)計題的解答表述非常重要，從平時測試和高考答題的情況看，敘述要求比較高的題，得分率往往也不理想。在實驗設(shè)計形成文字時，文字的表述要準確，答題要落在實處，盡量做到一目了然。

例4請根據(jù)下述條件設(shè)計實驗，鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，寫出實驗步驟并分析結(jié)果。實驗材料：一瓶10%的蔗糖溶液、一瓶30%的蔗糖溶液、250ml燒杯1只、半透膜制成的透析袋1個、細刻度玻璃管1支、細線1根、支架1個。

分析：凡實驗中涉及到兩組或兩組以上，對各組的表述要用1、2、3…或a、b、c…或甲、乙、丙…等加以編號便于區(qū)分。所用實驗試劑要相同即試劑的成分、濃度、體積要相同，如本題中尤其要注意體積上等量的問題。在方法步驟的最后一步若表述為“觀察實驗現(xiàn)象”，這種表達就不準確，應該將要觀察的具體指標寫出來，若改成“一段時間后觀察細刻度玻璃管液面的升降”就抓住了問題的關(guān)鍵。文字表述也要規(guī)范，本題對結(jié)論的描述應為“如果細刻度玻璃管內(nèi)液面上升，則透析袋內(nèi)的為30%的蔗糖溶液，燒杯內(nèi)的為10%的蔗糖溶液”，而不能寫成“當透析袋內(nèi)裝30%蔗糖溶液，燒杯內(nèi)裝10%蔗糖溶液時，細刻度玻璃管液面上升”。