生物实验设计题的解题策略

生物实验设计题的解题策略
随着高考制度改革的不断深入，以考查学生能力为主要目标的生物学实验题越来越受到重视。

常见的实验题型有分析说明型、改正完善型、补充方案型、设计方案型，其中设计方案型要求自己设计实验的步骤，预期实验结果，分析得出结论，能力要求较高，已成为高考生物实验的重点题型。

本人结合自己多年的教学经验，谈谈如何才能做好这类实验题。

一、明确实验设计原则
实验设计的原则有：科学性原则、单一变量原则、平行重复原则和对照原则。

高考中的实验题一般都是以经典实验、教材知识或新技术为命题背景，具有较强的科学性，具备进行重复实验的条件，因此从做题的角度出发，在设计实验时，只要注意单一变量原则和对照原则就可以了。

1、单一变量原则即一个实验中只能有一个实验变量，应尽可能避免无关变量和额外变量的干扰。

例如“研究PH值对酶活性的影响”实验中，不同的PH值为实验变量，其余的条件如温度、酶的量、底物的量等都应保持相同。

怎样在实验中体现单一变量原则呢？
第一，取样分组时，所用生物的材料要相同，包括数量、大小、生理状况等；
第二，所用实验器具要相同；
第三，所用试剂要相同，包括试剂的种类、成分、浓度、体积等；
第四，实验过程中环境条件要相同且适宜，如温度、光照等。

2、对照原则生物实验一定要注意设置对照，这是消除无关变量影响的有效方法。

对照实验的设计一般有4种方法：
⑴空白对照，即不给对照组做任何处理。

⑵自身对照，即对照组和实验组在同一对象上进行。

如“植物细胞的质壁分离与复原”的实验就是典型的自身对照。

⑶相互对照，即不单独设置对照组，而是几个实验相互对照。

如“不同温度对酶活性影响”的实验中，不同温度下的几组处理即为相互对照。

⑷条件对照，即给实验组某种处理，给对照组另外一个条件的处理。

如“验证甲状腺激素促进小动物发育”实验中，对三组蝌蚪的不同处理即为条件对照。

二、明确实验设计程序
1、准确把握实验目的实验目的是整个实验设计的灵魂，所有实验步骤的设计都要围绕实验目的这个核心进行，因此在进行实验设计前首先要认真分析实验目的。

通过分析实验目的一方面可确定实验变量，为实验条件的控制、对照实验的设置提供依据；另一方面通过实验目的可了解实验是“验证性实验”还是“探究性实验”，以便能正确地预期实验结果和结论。

2、细心弄清实验设计要求一种生物学现象的证实可通过不同的实验来证明，但究竟选用何种方案，则要根据题目要求和所给的材料及用具来确定，所以在把握实验目的后，要细心地弄清题目的要求和题中的条件，否则尽管实验设计得很完美，但若不合题意，还是不能得分。

如：
①鉴定高杆小麦是纯种还是杂种，题目中可能要求你用最简方法，你若用测交就错了。

②鉴定栗色雄马是否为纯种，题目中可能要求你在一个配种季节里完成，若将该马与一匹白色雌马交配则也是错误的。

③怎样使植物茎秆弯向一侧生长，题目中可能不准你用任何药剂和器具，你若用单侧光或生长素处理则又错了。

④鉴定生物组织中是否有还原糖时，若试验材料给你了显微镜及载玻片，你再用课本上
的实验方法就是错误的。

⑤培育无籽果实时，题目中可能要求你用秋水仙素，你若用生长素则也是不能得分的。

3、精心策划实验方法步骤实验方法步骤的策划是整个实验设计的精髓，是一个好的实验设计最富有创意的闪光之处，也是搞好实验设计的关键所在，设计中应注意遵循设计的原则。

实验步骤一般为三步：
第一步，取材，分组，编号；
第二步，对每组进行处理；
第三步，观察实验现象。

当分组较多时，一般把第二步分开，将每组处理列为一步。

4、准确预测实验结果和结论实验结果即实验过程中观察到的实验现象或收集到的数据，结论则是通过对实验结果的分析得出的定性表述，结论应紧扣实验目的，回答实验目的提出的问题。

实验目的的类型不一样，结果和结论的写法就不一样。

⑴验证性实验验证性实验的实验目的是“预料之中”的，因此结果和结论只有一种情况。

结果即为由所学知识或实验原理推出的现象，结论即为实验目的。

如“验证CO2是光合作用的必需原料”的实验，实验结果为：对照组叶片遇碘变蓝，实验组叶片遇碘不变蓝。

结论为：CO2为光合作用的必需原料。

⑵探究性实验探究性实验是对未知的生物学现象进行探索，因此预期的结果及结论是所有可能出现的情况，为多种情况。

其书写格式一般为“如果……则……”。

如“探究光对种子萌发的影响”实验中，结果和结论会有以下几种情况：
若相同时间内，在光下的一组比在黑暗中的萌发数多，则光对种子的萌发有促进作用；若在光下的一组比在黑暗中的萌发数少，则光对种子的萌发有抑制作用；若两组的萌发数相同，则光对种子的萌发没有影响。

5、特别注意事项
⑴题中所给的材料和器具要充分运用，不得随意增减。

⑵实验结果预测要准确。

如：不含淀粉的溶液中加入碘液后，“不变蓝”不等于“无色”或“没有颜色变化”，也不能说成“无现象”。

三、例题分析
请你根据植物矿质营养的相关知识，设计一个实验探究镁是植物生长发育过程所必需的矿质元素，你应如何设计？请写出简要步骤。

实验材料和用具：若干株番茄幼苗、蒸馏水、各种矿质元素、多个培养瓶等
解析：该实验的目的是“探究镁是植株生长发育过程中所必需的矿质元素。

”根据“植物矿质营养”的相关知识确定实验原理是：除去某种元素后，植物生长发育仍正常，说明该矿质元素不是植物必需的元素；如果除去某种矿质元素后，植物生长发育不正常，而补充该元素后，植物生长发育恢复正常，说明这种矿质元素是植物的必需元素。

该实验提供了实验材料，属限制性实验，在实验设计中要体现实验材料；通过分析实验材料的作用，确定要用溶液培养法达到实验目的。

设计实验步骤时需设置空白对照：对照组所用溶液为完全营养液，实验组为缺镁营养液；遵循单一变量原则：所选植物应生长良好、长势相同，对照组和实验组所加营养液应等量，对照组和实验组应放在相同的环境条件下培养。

从实验目的分析该实验为探究性实验，所以预期结果和结论有多种。

通过以上分析确定的实验步骤为：
①配制完全营养液和缺镁营养液；
②取两个相同的培养瓶，分别加入等量的完全营养液和缺镁营养液，标记为A、B；
③将长势良好且基本相同的两棵植株分别放入A、B两个培养瓶中，置于相同的、适宜的环境条件下培养；
④一段时间后观察结果；
⑤结果预期及结论：
若A组和B组植株均生长良好，说明镁不是植物生长发育过程的必需矿质元素；
若A组中植株长势良好，而B组中植株生长不良，且向其中加入了镁元素后，植物生长恢复正常，说明镁元素为植物生长发育过程中所必需的矿质元素。