淺談生物實驗設計題的解題策略

三明　陳文榜

【摘 要】所謂實驗設計，就是要求學生分析實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計實驗數據的處理方法及分析實驗現象。它包括設計實驗方案、設計實驗步驟、設計實驗改進方法等。實驗設計，主要考查學生是否理解實驗原理，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力。

【關鍵詞】實驗設計題；解題策略

實驗設計題注重對學生生物實驗能力的考查，包括實驗思想、實驗方法、實驗原理、實驗基本技能和實驗分析表述等。實驗性試題特別是新實驗設計題具有良好的區分度，能夠全面考查學生對相關知識的理解、遷移和綜合運用能力以及語言組織能力，更能充分發揮學生的創新意識與體現學生的能力水平。因此可以預料，設計性實驗題將成為今后高考實驗命題的主要題型。下面介紹實驗設計試題的一般解題方法與策略。

作業或試題中的生物實驗設計題的類型：

（1）補充實驗設計；

（2）完整實驗設計。

解題首先要認真審題，找到關鍵詞，才能明確題意并少走彎路。首先要明確這是探究性實驗還是驗證性實驗，其次要明確該實驗的實驗目的，即要探究或驗證的“生物事實”是什么？或者是此“生物事實”的哪一方面？明確實驗目的和要求，即要探究或驗證的生物學事實。

明確實驗目的后，要分析該實驗依據的科學原理是什么？涉及了生物學及一些相關學科的哪些方法和原理？實驗基本原理是設計性實驗的基礎，要研究實驗，只有明確實驗的原理，才能真正掌握實驗的關鍵、操作的要點，進而進行實驗的設計、改造和創新。

無關變量，也稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗結果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實驗中由于無關變量而引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量有干擾作用。如果無關變量中的任何一個或幾個因素或條件，對三個實驗組的給定不等同，不均衡，不穩定，則會在實驗結果中產生額外變量，出現干擾，造成誤差。實驗的關鍵之一在于控制無關變量，或減少額外變量，以減少誤差。

了解生物實驗的一般步驟，是快速作答的捷徑。

第一步：實驗分組即選取題干提供的實驗材料用具，對實驗對象進行平均分組（分為實驗組與對照組）并編號，注意相應的無關變量（如實驗對象的大小或體重、個體數量、長勢或健康狀況等）要保持一致。一般可采用以下表述形式：選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量（平均）分組，分別編號為甲、乙、丙；或選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動物隨機等量（平均）分組，分別編號為1、2、3。

第二步：設置對照對實驗組與對照組進行不同處理，即實驗條件（實驗變量）要不同。要注意盡量實驗能體現“單一變量”的詞語，如我們常在實驗過程中強調“選取生長狀況相同的幼苗”、“數量大小相同的種子”、“置于相同并適宜條件下培養”、“加入等量的清水”等均是為了控制無關變量對實驗結果的干擾。

第三步：相同處理將實驗組與對照組置于相同的適宜環境條件下處理一段時間，即讓無關變量保持一致，以免產生額外變量。這一步也可分散穿插在其他各個步驟中。

第四步：觀察記錄觀察描述實驗現象與結果，或收集記錄實驗數據。因變量可能有多種具體的指標，因此觀察和記錄因變量時應選擇其中合適的一種，要求能較好反映與實驗變量之間的關系，并易于觀察和測定。常用的關鍵詞有“……一段時間后（或定時）觀察（或測定）……，做好記錄（并計算出平均值”等。

實驗結果是由實驗變量而引起的變化，實驗結論是根據實驗結果作出的一種推論。根據實驗原理及記錄下來的實驗現象與數據，進行分析整理，預測實驗結果與結論。科學的結果與結論和實驗現象之間要符合科學邏輯，符合生物學原理。預測實驗結果與結論又可分為兩種情況來分析：

進行實驗設計過程中應注意實驗選材的合理性，如：所選材料應有利于實驗現象的觀察：如可溶性還原糖的鑒定中應選擇“白色或近白色”的材料；所選材料應容易獲得，盡可能選擇無明顯季節性、地域性的材料；所選材料應價格便宜。注意操作細節的合理性，如溶液或培養基滅菌后是否要冷卻后使用？酶促反應的試管如何加熱？是直接加熱，還是水浴加溫？用酒精溶解葉中葉綠素時，酒精直接或隔水加熱？不同的情況下要合理地選用不同的水，如清水、池水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水。實驗中若要使用有毒物質，應怎么使用？使甲狀腺激素、胰島素、生長激素進入動物體內的方法應如何操作？是飼喂，還是注射？同時還要注意操作順序的合理性和實驗方案的可操作性等。這些在實驗設計前都應充分地考慮，才能準確、完整地設計好實驗。

以上只是解答一般綜合實驗設計題的思考方法。在解題過程中，應根據題目的具體要求，做出最合理的答案。

項目課題：本文系2016年度大田縣基礎教育科學研究立項課題“生物實驗設計題的類型與解題策略”（課題編號：DTKTZX-2016158）階段研究成果。endprint