解決實驗設(shè)計題步驟敘述的快捷方法

程　有　茍　鑫

文件編號：1003-7586(2006)09-0055-03

近幾年隨著新一輪高考改革的實施，高考題逐漸趨向以能力立意為主，生物高考中出現(xiàn)的實驗設(shè)計題就是一種體現(xiàn)。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)新情景，側(cè)重考察學(xué)生對實驗進(jìn)行設(shè)計、解釋和分析的能力已經(jīng)成為命題趨向，其中實驗設(shè)計型實驗題更是熱點。

1 實驗設(shè)計的“四段論思考方法”

實驗設(shè)計題是以教材中的常規(guī)實驗為基礎(chǔ)，注重考察考生能力的一類新題型，無論在練習(xí)還是考試中學(xué)生都普遍感到無從下手，尤其是關(guān)于實驗步驟敘述的題目更是感到難以下筆。本人根據(jù)近幾年的教學(xué)實踐，摸索歸納出了一套簡便可行的思考方法，即：“分析、準(zhǔn)備、對照、觀察”四段論思考方法，只要讓學(xué)生掌握了這一思考方法的基本原理及實質(zhì)，并加以適當(dāng)?shù)撵柟叹毩?xí)，學(xué)生分析問題、解決問題的能力都會有明顯的提高。

實驗設(shè)計題不外乎兩種類型，一是探究型，二是驗證型。無論是哪一種類型，如果要求設(shè)計實驗步驟，則教師應(yīng)要求學(xué)生先認(rèn)真分析，分析后再按照準(zhǔn)備、對照、觀察的順序?qū)懗鐾暾膶嶒灢襟E。現(xiàn)將此方法敘述如下。

1．1 分析

1.1.1 分析實驗命題

首先分析實驗命題是探究性，還是驗證性，因為這將直接關(guān)系到實驗結(jié)果和結(jié)論的敘述與表達(dá)，如果是探究性實驗，則結(jié)果和結(jié)論有多種可能，如果是驗證性實驗結(jié)果和結(jié)論就是一種，并且結(jié)論和原命題一致。

1.1.2 分析實驗原理

實驗原理是實驗設(shè)計的根據(jù)和出發(fā)點，有些題目的實驗原理是題目中現(xiàn)成就有的，有些題目的實驗原理是隱含的，也就是說題目中沒有，但在教材上出現(xiàn)過的知識點。明確實驗原理可以幫助理清實驗設(shè)計思路，合理安排實驗步驟，正確分析實驗結(jié)果和結(jié)論。

1.1.3 分析實驗儀器、藥品和實驗材料

因為實驗步驟的敘述和表達(dá)同實驗儀器、藥品和材料的作用密切相關(guān)。要想準(zhǔn)確表達(dá)步驟，就必須對實驗儀器、藥品和材料的作用有準(zhǔn)確地理解。

1.1.4 分析實驗對照條件

大多數(shù)實驗要求具備對照實驗，只有準(zhǔn)確地分析了對照條件，才能設(shè)計怎樣做對照實驗，即怎樣設(shè)置對照條件，提高實驗的精確程度。

1.2 準(zhǔn)備

準(zhǔn)備一般是指做實驗的開始部分或步驟，也就是做實驗的準(zhǔn)備工作。根據(jù)實驗題目的不同，準(zhǔn)備步驟有些簡單，有些比較復(fù)雜，因此在實驗步驟的敘述中準(zhǔn)備步驟可以用一步，也可以用兩步敘述。敘述一般有分組、編號、實驗前測量、饑餓處理等。

1.3 對照

高中生物實驗題一部分為驗證型題目，一部分為探究性題目，無論是驗證性還是探究性題目，為了加強實驗的說服力和實驗結(jié)果的精確程度，一般情況下都要做對照實驗，對照實驗設(shè)置的質(zhì)量高低將會直接影響到實驗結(jié)果的說服力。對照實驗有些是空白對照，有些是相互對照，有些是自身對照等，究竟采用那一種對照方式還要根據(jù)具體的實驗具體對待。而且根據(jù)實驗的不同，有些對照實驗較簡單，有些比較復(fù)雜，有些設(shè)置非常巧妙，有些則用到教材上的原理和理論。

1.4 觀察

觀察是生物實驗設(shè)計題目的最后一個步驟，因為生物實驗的結(jié)果一般是根據(jù)實驗中的化學(xué)反應(yīng)原理、生物的生長原理、生物的生理原理等得出的。因此，實驗中應(yīng)該根據(jù)不同的原理進(jìn)行有區(qū)別的觀察，如觀察顏色變化，加入化學(xué)物質(zhì)的特殊顏色變化，氣體放出的快慢多少，生物體或者生物材料的生長長度、方向、體積、重量等的變化。另外，還應(yīng)該說明什么時間觀察或測量以及觀察或測量的項目，并且作好記錄，為對照提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而為實驗命題和結(jié)論的得出提供保證。

所以，對于一個實驗設(shè)計題目應(yīng)該先分析，然后根據(jù)分析結(jié)果合理安排實驗的步驟，進(jìn)而得出所需要的結(jié)論，完成實驗。下面通過幾個具體案例加以詳細(xì)論述。

2 兩則案例

【案例1】 為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實驗材料和用具，設(shè)計實驗步驟，預(yù)測實驗結(jié)果，并作出分析。

（1） 材料和用具：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠2組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測定裝置，小動物活動測定儀等。

（實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。）

（2） 方法與步驟：__________________。

（3） 結(jié)果預(yù)測與分析：__________________。

解析：根據(jù)“分析、準(zhǔn)備、對照、觀察”四段論思考方法解題。

（1） 分析。

① 分析命題。從命題分析可以知道此題為一驗證性的題目，且需要做對照實驗，因此其結(jié)論和結(jié)果應(yīng)該為一種情況，即是肯定的。

② 分析原理。甲狀腺激素能夠促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動物的耗氧量和活動量增加。

③ 分析儀器、材料和用具。2組日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠是實驗對象；甲狀腺激素溶液為實驗藥品，蒸餾水用來做對照；灌胃器為給藥的儀器；耗氧量測定裝置測定氧氣的消耗量；小動物活動測定儀測定活動強度。同時需要注意實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。

④ 分析實驗對照條件。因為題目驗證的是甲狀腺激素的生理作用，因此應(yīng)該一組給甲狀腺激素溶液，一組給蒸餾水。

（2） 準(zhǔn)備。

因為題目只是驗證甲狀腺激素的作用，而且題目又給定2組大白鼠，因此將2組雄性成年大白鼠分別標(biāo)號為甲組和乙組（或A組、B組等等），為了能對比出實驗前后2組大白鼠的生理和活動差異，分別用給出的儀器，測定與記錄實驗前的耗氧量和活動量。

（3） 對照。

根據(jù)分析的對照條件：一組給甲狀腺激素溶液，一組給蒸餾水，因此，應(yīng)該每天用灌胃器給予甲組鼠灌胃甲狀腺激素溶液，給予乙組鼠灌胃等量的蒸餾水。

（4） 觀察。

因為激素的作用比較緩慢，短時間內(nèi)生理活動的變化不明顯，因此要飼養(yǎng)大白鼠一定時間后，再分別觀察、測定與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量。

綜上所述實驗步驟可以如下敘述：

（1） 將2組雄性成年大白鼠分別標(biāo)號為甲組和乙組，分別用給出的儀器，測定與記錄2組鼠的耗氧量和活動量。

（2） 每天用灌胃器給予甲組鼠灌胃甲狀腺激素溶液，給予乙組鼠灌胃等量的蒸餾水。

（3） 飼養(yǎng)一定時間后，分別觀察、測定與記錄甲、乙組鼠的耗氧量和活動量。

結(jié)果預(yù)測與分析：① 實驗前，即未給甲狀腺激素時，甲、乙組鼠耗氧量和活動量相近；② 實驗后，即給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧量和活動量均大于乙組鼠。結(jié)果分析，即結(jié)論：甲狀腺激素能夠促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動物的耗氧量和活動量增加。

【案例2】 胰高血糖素對小白鼠和人具有相同的生理作用。為了驗證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，請根據(jù)給出的實驗材料和用具設(shè)計實驗步驟，預(yù)測和解釋實驗應(yīng)出現(xiàn)的結(jié)果，并寫出實驗結(jié)論。

（一）實驗材料和用具：正常實驗小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性試劑，注射器，試管，燒杯等。

（二）實驗步驟：_________。（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1 h后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。）

（三）實驗結(jié)果的預(yù)測、解釋和結(jié)論：_________。

解析：根據(jù)“分析、準(zhǔn)備、對照、觀察”四段論思考方法。

（1） 分析。

① 分析命題。命題為驗證性的實驗設(shè)計題目，要求驗證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，結(jié)果和結(jié)論是肯定的。

② 分析原理。胰高血糖素具有升高血糖的生理作用；血糖升高后隨尿排出，尿中的糖遇到班氏糖定性試劑，經(jīng)加熱煮沸后出現(xiàn)磚紅色沉淀。

③ 分析實驗儀器和藥品。正常實驗小白鼠2只是實驗對象；生理鹽水和用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液是實驗試劑；班氏糖定性試劑鑒定尿中的葡萄糖，注射器注射生理鹽水和適宜濃度的胰高血糖素溶液；試管用來放實驗中取出的尿液；燒杯加熱煮沸。

④ 分析對照條件。命題要求驗證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，因此一組注射生理鹽水，一組注射生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液。

（2） 準(zhǔn)備。

因為題目只是驗證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，而且題目又給定2只小白鼠，因此將2只小白鼠分別標(biāo)號為1號和2號（或甲組和乙組、A組和B組等），此題不是直接觀察，而是在尿中加入班氏糖定性試劑后觀察，因此還要取2只試管也標(biāo)為1號和2號，各加入等量的班氏糖定性試劑，實驗中分別盛放和鑒定1號和2號2只小白鼠的尿液中是否含有葡萄糖。

（3） 對照。

確定1號小白鼠為實驗鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；確定2號小白鼠為對照鼠，腹腔注射等量生理鹽水。

（4） 觀察。

此題因為不是直接觀察，因此觀察的步驟稍微復(fù)雜一點，首先取尿，給藥1 h后，對2只小白鼠分別采尿液，1號鼠尿液放入1號試管內(nèi)，2號鼠尿液放入2號試管內(nèi)；其次觀察，將2支試管搖勻后，放入盛有開水的燒杯內(nèi)加熱煮沸，待冷卻后，觀察2支試管溶液顏色的變化。

綜上所述，實驗步驟可以如下敘述：

（1） 將2只小白鼠分別標(biāo)號為1號和2號，再取兩只試管標(biāo)為1號和2號，各加入等量的班氏糖定性試劑。

（2） 給1號小白鼠腹腔注射胰高血糖素溶液；給2號小白鼠腹腔注射等量生理鹽水。

（3） 給藥1 h后，用注射器分別在1號小白鼠和2號小白鼠膀胱處穿刺取尿液。將1號鼠尿液放入1號試管內(nèi)，2號鼠尿液放入2號試管內(nèi)。

（4） 將2支試管搖勻后，放入盛有開水的燒杯內(nèi)加熱煮沸，待冷卻后，觀察2支試管溶液顏色的變化。

實驗結(jié)果的預(yù)測、解釋和結(jié)論：l號試管中應(yīng)該出現(xiàn)磚紅色沉淀，表明實驗鼠尿液中有葡萄糖；2號試管中仍為藍(lán)色溶液，表明對照鼠尿液中無葡萄糖。實驗結(jié)論：實驗鼠血糖升高，超過一定數(shù)值而出現(xiàn)糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。

只要學(xué)生真正掌握“分析、準(zhǔn)備、對照、觀察”四段論這一思考方法，在解決實驗設(shè)計題時，無論是實驗步驟的敘述還是實驗步驟的補充、完善以及修改都會得心應(yīng)手，化難為易，化繁為簡，從而大大提高學(xué)生的解題能力。