高中生物实验设计解题技巧

实验设计题解题技巧
实验设计题的能力要求高，难度较大，学生往往感到比较困难。

从解题技巧的角度来看，总体上可以分以下几步进行：
(1)明确实验目的→(2)分析实验原理→(3)找准实验中的变量→(4)设计实验步骤→(5)预期结果与分析→(6)得出实验结论。

（一）明确实验目的
1.确定实验类型
根据实验目的的不同，可把实验分为验证性实验和探究性实验两大类型。

验证性实验是已知原理，现象和结论的前提下，通过具体的实验来证明相应的生物学现象的实验方法。

探究性实验是在不明实验结论的情况下，用己有的实验条件，通过控制实验变量来探究研究对象的未知属性，以及与其他因素的关系，依据实验现象推测出结论的实验方法。

例如：为了验证甲状腺激素的生理作用，以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。

验证性实验在题干中往往会出现“验证”或“证明”等字样。

探究性实验的题干中往往会出现“探究”字样。

2.明确实验目的
无论是探究性还是验证性实验，题目都会告诉我们要做什么，即要你探究什么或验证什么，这就是实验目的。

解题时，一定要明确实验目的，也就是要明确该实验是要验证什么生物学事实或现象，或探究什么未知属性以及与其他因素的关系。

例如：为了探究光的有无对植物根吸收矿质元素的影响，请根据所给材料和用品设计实验。

可能用到的主要材料和商品；缺N的“完全培养液”，适宜浓度的NaNO3溶液，测定溶液中离子含量的有关器材，生长状况一致的蕃茄幼苗。

本实验的目的是？
（二）分析实验原理
弄清题目让我们做什么（也就是弄清实验目的）后，接着就要想做这件事的理论基础是什么，即实验原理。

实验原理有的包含在实验题干的叙述中，有的需要联系课本中的生物学理论知识提取出相关的实验原理，也就是说书本知识是我们做题的依据和支撑。

实验原理是选择实验材料、药品，设计实验步骤和预期实验结果的
依据。

例题1.胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。

为了验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，观测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。

该实验中的原理或知识背景是？
胰高血糖素能促进肝糖元分解和非糖物质转化为葡萄糖,从而使血糖浓度升高;当血糖浓度升高到一定值（160-180 mg/dl）时就会以尿糖的形式排出；尿液中的葡萄糖可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀。

（三）找准实验中的变量
根据实验目的和原理，找出实验中的自变量、反应变量（因变量）和无关变量，并设计控制自变量的简单易行的操作方案、排除无关变量的处理措施以及根据反应变量确定观测指标。

如例1中的自变量是胰高血糖素的补充与否，反应变量则是尿液中是否有葡萄糖，无关变量则是小鼠的生理状况等，若想消除无关变量的影响，我们就应选择生长状况相同且较好的同龄同种同性别小鼠作为实验材料。

根据因变量确定的观测指标为生成砖红色沉淀与否。

①实验变量与反应变量
实验变量，也称为自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。

反应变量，亦称因变量，指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。

通常，实验变量是原因，反应变量是结果，二者具有因果关系。

②无关变量
无关变量，也称控制变量，指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。

无关变量所引起的变化和结果会对因变量有干扰作用。

因此，要控制无关变量以减少实验误差。

(例见资料）
（四）设计实验步骤
在设计实验步骤的过程中应遵循如下几个原则和步骤：
1.原则
（1）对照原则
通过设置实验对照对比，即可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。

通常，一个实验总分为实验组和对照组。

实验组，是接受实验变量处理的组别，对照组是不接受实验变量处理的组别。

按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型：
①空白对照：指不做任何实验处理的对象组。

例如，在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中，向甲试管溶液加入试剂，而乙试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。

这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。

空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

②自身对照：指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。

如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。

自身对照，方法简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

③条件对照：指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。

例如。

“动物激素饲喂小动物”的实验中，其实验设计方案是：
甲组：饲喂甲状腺激素（实验组）；
乙组：饲喂甲状腺抑制剂（条件对照组）；
丙组：不饲喂药剂（空白对照组）；
虽然，乙组为条件对照。

该实验既设置了条件对照，又设置了空白对照，通过比较、对照、更能充分说明自变量——甲状腺激素有促进动物的生长发育的作用。

④相互对照：指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，如“植物的向性”实验中，5个实验组采用的都是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

（2）单一变量原则
即只设计一个自变量，其余的都定为无关变量，都应注意保持一致且适宜性。

故在具体的步骤中，应体现这一点。

用词时应注意生长状况相同,等量，适宜等字眼。

（3）平行重复原则
即实验组和对照组往往应设计多个组，予以综合得出结论或多做几次，综合得出结论。

如饲养的小鼠，不应各为一只，而应各为多只。

培养的植株每组不应为一株而是数量相等的多株，且生长状况相同的植株。

2.步骤
实验步骤一般可概括为这样四步：分组编号，实验准备→设置对照→条件处理→观察记录实验结果。

描述要体现：对照设置后的培养或反应
在相同且适宜的条件下进行。

（五）预期结果与分析
实验结果是指实验过程中所观察到的各种现象和收集到的数据，即反应变量。

要根据实验目的和原理全面、准确地预测实验结果。

对于验证性实验，由于已知结果和结论，因此，结果只有一个。

对于探究性实验，实验结果往往是不确定的，把可能出现的结果都应考虑在内，结果有多个。

（六）得出实验结论
实验结论是通过对实验结果（或现象）的分析而得出的理论概括或一般规律。

对于验证性实验，由于实验结果预期唯一，所以，结论也只有一个，那就是肯定实验目的。

对于探究性实验，对应它的多个结果，写出多个结论即可。

例: 据报道，继2004年“阜阳奶粉事件”后，2005年的“假纯牛奶案”又浮出水面。

“纯牛奶”可以与牛不发生任何关联，只需香精、添加剂和水，这样的“人造纯牛奶”正在泛滥。

更为耸人听闻的是，不法商家利用垃圾堆里的破旧皮鞋、皮衣、皮帽及其他皮具，经处理得到皮革中的原有蛋白（称“人造蛋白”），作为原料制成纯牛奶。

请你设计实验方案，探究“人造蛋白”是否比缺乏蛋白质更不利于儿童的正常发育。

（1）实验材料：幼龄家兔若干、真正的纯牛奶、不含任何蛋白质的假牛奶、含有“人造蛋白”的纯牛奶、发育状况测定装置（可测定一定的发育状况指标）、饲养装置等。

（2）实验目的：___________________________。

（3）实验步骤：
①_________________________________________。

②_________________________________________。

③_________________________________________。

④_________________________________________。

（4）预测实验结果，并做出相应的结论（写出其中2种即可）：
①_______________________________________。

②_______________________________________。

[参考答案]（2）实验目的：探究“人造蛋白”是否比缺乏蛋白质更不利于儿童的正常发育（3）实验步骤：①选取年龄相当、体重相当、发育良好的家兔若干，平均分为三组，标记为A、B、C，分别饲养②每天给A组小家兔饲喂适量真正的纯牛奶，B组饲喂等量不含任何蛋白质的假牛奶，C组饲喂等量含有“人造蛋白”的纯牛奶③在相同且适宜的条件下饲养一段时间④用发育状况测定装置测A、B、C三组家兔的发育状况，记录各组发育状况指标，并进行分析比较。

（4）预测实验结果，并做出相应的结论：①A组发育正常，B组和C组均不正常，但B、C两组发育状况指标差异不显著；说明“人造蛋白”并不比缺乏蛋白质更不利于儿童的正常发育②A组发育正常，B组和C组均不正常，但B组比C组发育状况指标好，差异显著；说明“人造蛋白”比缺乏蛋白质更不利于儿童的正常发育（注：其他的合理答案也可以）。