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1、实验设计题的一般解题思路和方法 摘要：实验设计题的一般解题思路是：明确实验目的、弄清实验要求明确实验原理和实验对象三大变量的分析和测控方法的确定精心策划实验方法确定实验顺序、细节设计要合理规范正确预测实验结果、分析并得出相应的结论准确完整地表达实验设计全过程。解题方法主要有：仔细阅读题目；分析实验目的、材料；回忆课本的相关原理和实验方法；画流程图或拟纲要；全面预测、准确表达。关键词：实验目的、实验原理、三大变量、实验材料、全面准确近年来，高中生物学习中实验设计题逐渐成为高考命题的一种重要题型。所谓实验设计题，就是要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，处理实验数据，分析实验现象,它包
2、括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。这类题目主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。能检测学生的实验分析能力、思维方式、创新能力、语言表达能力等。这类题目一般难度较大，开放程度较高，答案较为灵活。本文就在实验设计题的解题思路和方法和同行们作一些探讨。1、明确实验目的；弄清实验要求：不管那一种类型的实验设计题，首先都要仔细阅读题目，明确实验设计的目的和要求。要求明确是验证性实验还是探究性实验，这关系到实验结果和结论的描述方式；要了解是开放性的设计还是限制性的设计，以便于实验方案的确定；要清楚解答的问题有几个、是什么问题，防止
3、在回答过程中遗漏。只有仔细阅读题目，明确题意才能少走弯路，在考试中减少不必要的失分。如：（2006 理科综合）“为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析”。仔细阅读题目后应该明确：这是一个验证性的实验；需要验证的是叶片在光合作用有气体的产生和消耗，在呼吸作用过程中有气体的产生和消耗两方面的内容，并不要求验证气体的成分；实验材料是题目提供的，不能自行确定；是在给出的实验步骤的基础上并要求继续完成实验步骤的设计；要求预测实验结果；要求对预测结果进行分析
4、。只有明确以上几方面要求，才能正确答题。2、明确实验原理和实验对象明确了实验目的后，就要考虑实验对象和用到生物学上什么原理。实验对象是实验的主体，如验证呼吸作用实验中所用的种子、质壁分离和复原实验中所用的成熟植物细胞，就是实验对象。实验对象一般是已知的，在题中所给的材料中可以找到。明确实验对象有利于实验方法的确定。如：用种子验证呼吸作用不用遮光，用叶片验证呼吸作用必须遮光。实验原理是实验的科学依据。实验原理有两种情况：一种是中学教材中没有学过的知识，但题目中已经阐述得很清楚。如(2000 年理科综合)“血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏钙则血液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子
5、发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用，请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用”。本实验的原理题目中已经给出：血液中的钙具有凝血作用；草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应生成草酸钙。遵循这一原理，设法除去血液中的钙离子和添加进去钙离子，设计实验的方向就不会错。另一种是中学教材中已经学过的知识，通过回忆课本的知识就能得到。如（2006 理科综合）“为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗，请用所提供的实验材料与用具，在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上，继续完成实验步骤的设计和预测实验结果，并对你的预测结果进行分析”。题
6、中涉及到的原理是：光合作用吸收二氧化碳产生氧气；呼吸作用吸收氧气产生二氧化碳， 叶肉细胞间隙充满水分叶片下沉，叶肉细胞间隙充满氧气叶片上浮。明确这些实验原理后，再根据所给的实验步骤，就知道应该先验证光合作用中有气体的产生和消耗，再验证呼吸作用中有气体的产生和消耗，不能颠倒。因此，综合考虑实验原理和实验对象可为实验思路的确定指定大致的方向。3、三大变量的分析和测控方法的确定三大变量是指实验变量、反应变量和无关变量。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，也称因变量，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。无关变量，也称控制变量，
7、指实验中除实验变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。 实验变量是什么？如何操纵？ 反应变量是什么？如何观测？无关变量有哪些？如何排除？这些问题的解决是实验设计的关键，是实验设计的核心。实验变量和无关变量一般在实验目的中很容易找出。例如，在“验证温度对酶活性影响”的实验中，从实验目的“验证温度对酶活性影响”很容易找出低温、适温、高温就是实验变量。而通过题目所提供的材料：冰水、37的温水和沸水就能实现实验变量的控制。试管洁净程度、唾液新鲜程度、可溶性淀粉浓度和纯度、试剂溶液的剂量、浓度和纯度，实验操作程度，温度处理的时间长短等对酶的活性也都有影响，都属于无关变量。通过：随机分组、设置对照组、设
8、法提供适宜条件、重复实验等可排除无关变量的影响。本实验的反应变量是：由于低温、适温和高温条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉随之变化的反应结果。可通过实验材料提供的碘液来检测。反应变量的检测方法通常有：1、观察特异颜色变化、沉淀反应2、观察形态结构、生理特征变化3、测量生长发育速度4、测量生化反应速度等4、精心策划实验方法教材中的实验方法归纳为以下10种：（1）显微观察法，如观察植物细胞有丝分裂的实验，观察植物细胞的质壁分离和复原的实验等。（2）观色法，如动物毛色和植物花色的遗传实验等。（3）示踪原子法，如噬菌体浸染细菌的实验，用18O和14CO2追踪光合作用中氧原子和碳原子转移途径的实验等。（4）等
9、组实验法，如小麦淀粉酶催化淀粉水解的实验，发现生长素的燕麦胚芽鞘实验等。（5）加法创意，如用饲喂法研究甲状腺激素的实验，用注射法研究生长激素的实验，用移植法研究性激素的实验等。（6）减法创意，如用阉割法、摘除法研究性激素、甲状腺素和生长激素的实验，雌蕊受粉后除去正在发育着的种子的实验等。（7）杂交实验法，如孟德尔发现遗传定律的植物杂交、测交的实验，小麦的杂交实验等。（8）化学分析法，如番茄和水稻对Ca和Si选择吸收的实验，叶绿体中色素的提取和分离实验等。（9）理论分析法，如大小2种草履虫竞争的实验，植物根向地生长、茎背地生长的实验，植物向光性的实验等。（10）模拟实验法，如渗透作用的实验装置，
10、分离定律的模拟实验等。上述内容包括了中学教材中一般实验方法，通过回忆这些方法，将有利于分析和设计新的实验内容。如：“请根据所给的材料和用具设计一实验，探究保卫细胞吸水和失水与气孔开闭之间的关系，并预测实验结果和结论。材料用具：菠菜叶、蒸馏水、0.3gml-1的蔗糖溶液、显微镜、镊子、刀片、吸管、载玻片、盖玻片、吸水纸实验步骤：步骤1：取载玻片两片，分别在其中央加蒸馏水和蔗糖溶液各一滴。”这个实验所应用的方法和原理就和书本上观察植物细胞质壁分离和复原的实验相同。回忆植物细胞质壁分离和复原的实验，上述实验原理、实验方法、操作步骤一目了然。5、确定实验顺序、细节设计要合理规范。一般的方法是打草稿或腹
11、稿。在草稿纸上画一个大致的流程图或拟一个纲要，排一排实验步骤的先后顺序。大致分四步走：制备或处理材料分组、编号实验变量处理观察记录（或设计表格）。对编制的实验程序，还要仔细推敲，形成一个最优化的程序，使实验科学、简捷地进行。在选定最优程序中有的步骤可同时进行，那就可遵循统筹法，让要等待的步骤先做，接着穿插下一步实验，以节约时间，同时也尽量减少因时间过长带来的不良影响。在大的顺序确定后，还要注意细节设计如 溶液或培养基灭菌后是否要冷却后使用？向淀粉糊中加了唾液后是否要振荡试管呢？酶促反应的试管如何加热？是直接加热，还是水浴保温？用酒精溶解叶中叶绿素时，酒精直接加热，还是隔水加热？使甲状腺制剂、胰
12、岛素、生长激素进入动物体内的方法应如何操作？是饲喂，还是注射？不同的情况下要合理地选用不同的水。如：清水、池水、凉开水、蒸馏水、生理盐水。还原性糖鉴定实验中：斐林试剂甲液（0.1g/mL的NaOH）和乙液(0.05g/mL的CuSO4)怎样使用？等等6、正确预测实验结果，分析并得出相应的结论。验证性实验预测的结果只有一个，相应的结论也只有一个，往往就是要验证的内容。而探究性的实验结果和相应的结论往往有多个。因此要全面、准确地分析实验结果并得出相应的结论。假如题目中出现了“有无”、“是否”、“能否”等语气不确定的词，在分析实验可能出现的结果时，要从正反两方面进行分析，有时还得从不正不反的方面进行
13、分析。例如2003年春季高考题“研究光对种子的萌发有无影响”，就可能出现3种结果和结论：结果1：有光的种子发芽率比无光的种子发芽率高，结论1：光对种子萌发有促进作用；结果2：有光的种子发芽率比无光的种子发芽率低，结论2：光对种子萌发有抑制作用；结果3：有光的种子发芽率比无光的种子发芽率一样，结论3：光对种子萌发没有影响。结果和结论要一一对应。但要注意，不可先下结论，再说实验现象。而对结果的分析，要从实验原理出发，详细分析其发生的原因，有多个结果时，每一种结果都要一一分析，不可遗漏。7、准确完整地表达实验设计全过程实验设计的过程表达一般按实验顺序：制备或处理材料分组、编号实验变量处理观察记录（或
14、设计表格）进行。在表达过程中应注意试管、烧杯、水槽等要给予编号。步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙说。叙说要用规范的实验术语，不能用含糊的口语，如：“盖玻片”不能说是“薄的玻璃片”；“等量的”不宜说成“一样多的”；“振荡”不宜说成“晃动”“摇动”等。语言要言简意赅，不可拖泥带水。由于答题卷上的位置有限，实验组和对照组有的操作步骤是一样的，只需一句话概括即可。有的操作则不同，就要分别说明，要注意能体现“单一变量原则”的词语的准确使用，例如“等量”、“等温”、生长状况相同”等。必要的时候可以用表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达。用词上讲究科学、准确，在量上难以做到准确的量化描述，应尽可能用“定性”的语言表达。如：“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等提供的实验材料和用具应全部用上，不可遗漏。以上只是解答一般综合实验设计题的一般思路和方法。在解题过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，灵活运用，作出正确的回答。
