生物實驗設(shè)計題的常見錯誤與對策

實驗設(shè)計題能綜合性地考查學(xué)生的理解能力、分析問題能力、實驗探究能力，以及語言組織表達能力。近幾年的生物高考中，實驗設(shè)計題的比重在不斷加大。不少考生在解答此類試題時常常感到困惑，甚至沒有清醒的思路。下面將從一道典型習(xí)題的常見錯誤解析人手，幫助學(xué)生整理答題的基本思路，掌握實驗設(shè)計題的解題方法和技巧。

1 例題解析

1.1 例題

某校生物研究小組栽種了一批天南星和甘草的幼苗，其中天南星是一種陰生植物，甘草是一種陽生植物。他們計劃通過實驗探究在強光和弱光條件下，陽生植物和陰生植物葉片中葉綠素含量的多少。請你幫助他們完成實驗設(shè)計方案：

實驗假設(shè)：陽生植物在強光條件下葉片中葉綠素含量較多，而陰生植物在弱光條件下葉片中葉綠素含量較多。

實驗用具：遮光網(wǎng)(透光率50％)，檢測葉綠素含量必要的藥品和器皿等。

實驗步驟：

①______；

②_____；

③______；

④______。

結(jié)果及結(jié)論：________________，

參考答案：

實驗步驟：

①將天南星和甘草幼苗各平均分為甲乙兩組

②將兩種植物的甲組幼苗都用遮光網(wǎng)遮蓋，兩種植物的乙組幼苗都不做遮光處理

③將所有幼苗都放在較強光照條件下培養(yǎng)

④一段時間后，分別測定各組植物葉片中葉綠素含量

結(jié)果及結(jié)論：若天南星的甲組植株葉片中葉綠素含量明顯高于乙組，而甘草的甲組植株葉片中葉綠索含量明顯低于乙組。則假設(shè)成立。否則。假設(shè)不成立

1.2 解答本題的常見錯誤 (1)審題不清。未看懂目的要求，本實驗?zāi)康挠?個：一是探究在強光和弱光條件下陽生植物葉片中葉綠素含量的多少；二是探究在強光和弱光條件下陰生植物葉片中葉綠素含量的多少。許多學(xué)生誤以為對比在強光和弱光條件下陰生植物和陽生植物哪個葉綠素含量高，將實驗設(shè)計成兩種植物葉綠素含量的對比。本實驗為探究性實驗，實驗結(jié)果不確定，需分情況討論。有的學(xué)生只得出一個結(jié)果與結(jié)論。

(2)基本步驟混亂、思路不清。未掌握生物學(xué)實驗設(shè)計的基本要求和一般程序，設(shè)計時隨意性太大，設(shè)計的實驗前后脫節(jié)，漏洞百出，無法自圓其說，缺乏邏輯性甚至違背自然規(guī)律。

(3)未充分利用題中信息。高考的實驗設(shè)計題往往有一定的背景材料，常常是一些現(xiàn)象的解釋，并提供一定的實驗材料。這些材料中隱含了很多信息，給學(xué)生一些暗示。如本題除說明實驗?zāi)康耐?，還介紹了天南星是一種陰生植物，甘草是一種陽生植物。并提供了遮光網(wǎng)(透光率50％)和檢測葉綠素含量必要的藥品和器皿等。很明顯遮光網(wǎng)是用來遮光的，是對植物提供弱光的一種措施，而檢測葉綠素含量必要的藥品和器皿則告訴學(xué)生檢測的指標(biāo)和方法?？珊芏鄬W(xué)生未抓住這些信息，沒用上遮光網(wǎng)或者將遮光網(wǎng)理解為完全不透光。葉綠素含量不是用檢測的方法而是直接觀察。

(4)單一變量控制不嚴格。一般來說生物實驗都要設(shè)置對照實驗以增加說服力，所以，確定好自變量以后，要嚴格控制無關(guān)變量(即除自變量外對實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾的其他因素)。本實驗中許多學(xué)生設(shè)計過于粗略，主要表現(xiàn)：沒有說明材料要均分；各實驗組沒有同時處理而是先做完一組以后再做另一組；沒有說明將各實驗組同時放在相同條件下培養(yǎng)。

(5)思考不周全。雖然用上了遮光網(wǎng)但沒有說明各裝置要放在較強光照下培養(yǎng)，使得各實驗組光線強度不明確。沒有說明光線下培養(yǎng)一段時間后再檢測葉綠素含量，使實驗不夠嚴密。

(6)語言不嚴謹，表述不清。有的學(xué)生雖然理解基本內(nèi)容，但語言表達能力較差，無法正確表述。讓閱卷者費解。如有的學(xué)生說：“將天南星與甘草均分為兩組”。是各自均分還是總體均分不得而知。

(7)結(jié)果與結(jié)論混淆。結(jié)果是實驗直接表現(xiàn)出來的表象的東西。結(jié)論則是由實驗結(jié)果推測出的理論性的論斷。本實驗結(jié)果是通過檢測得出葉綠素含量得多少，結(jié)論為假設(shè)成立或假設(shè)不成立。許多學(xué)生將兩者混淆，只說了實驗結(jié)果未下結(jié)論。

2 生物實驗設(shè)計題應(yīng)對策略

2.1 明確科學(xué)探究的一般步驟

①明確實驗?zāi)康模虎诜治鰧嶒炘?；③選擇材料用具；④設(shè)計實驗步驟；⑤預(yù)測實驗結(jié)果‘⑥觀察收集數(shù)據(jù)；⑦分析推理得出結(jié)論。

2.2 明確基本實驗步驟

(1)材料器具的準(zhǔn)備：包括分組、編號、非條件處理等。

取兩套規(guī)格相同的器材f或取長勢相同的某種生物材料隨機平均分成兩份)分別標(biāo)記為A、B，并分別加入等量的……本步驟強調(diào)分組的等量性原則(器材的規(guī)格、生物材料的長勢、分組的數(shù)量和隨機性等)，編號可以針對實驗器具，也可以針對實驗材料，有的非條件處理需在條件處理之后，則需寫在第二步內(nèi)。

(2)設(shè)置實驗組(有單一變量)和對照組(無)。

在A組中加入適量的……在B組中加入等量的……本步驟強調(diào)對照性原則、各對照組條件處理的等量性原則，通過“適量”和“等量”表達出來。在具體的實驗設(shè)計中，可用具體的量，如“在A組中加入2mL……在B組中加入2mL……”。需要注意的是：一組加入試劑時，如另一組不需加人試劑，則必須加等量的蒸餾水或相應(yīng)不影響實驗結(jié)果的溶液；如果用試管做實驗，實驗中加入試管的各溶液的總量一般不超過10mL。另外，要注意單一變量原則，即本步處理的變量只能有一個。

(3)放在適宜的相同的條件下培養(yǎng)，一段時間后觀察現(xiàn)象和結(jié)果。 將兩套裝置放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間(或相應(yīng)方法處理，如振蕩、加熱等)。本步驟強調(diào)各對照組外界處理的等量性原則，兩套裝置必須放在相同且適宜的環(huán)境中，這樣的實驗結(jié)果才有可比性。培養(yǎng)的時間可根據(jù)具體的實驗確定，也可以用“一段時間”描述。(注意：a.最佳的書寫步驟是①—②—③；b.規(guī)范性語言準(zhǔn)確地描述。)

2.3 實驗設(shè)計解題思路

(1)審題一用筆標(biāo)記。

(2)明確目的，找準(zhǔn)原理——區(qū)分原理和目的。

(3)書寫格式：

①選擇儀器(為酵母菌發(fā)酵創(chuàng)造真空的試管，膠塞和注射器)，處理或選擇實驗材料(植物的饑餓處理，幼齡動物的選擇)。②分組編號(等量、適量、隨機、相同)。③設(shè)計對照，突出單因子。④再次強調(diào)固定控制變量的同時，等量和適宜(植物的光照，動物的飼喂)。⑤觀察記錄：(要具體化，即找準(zhǔn)實驗觀察的對象并準(zhǔn)確描述。如“比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率”實驗中，觀察的實驗現(xiàn)象為氣泡的大小和氣泡產(chǎn)生的速率。記錄的表示方式，記錄的頻率可以針對實驗現(xiàn)象，分析單一實驗變量對結(jié)果的影響從而選用文字、表格、坐標(biāo)曲線圖等形式進行具體、準(zhǔn)確表達)。注意：運用圖示、圖表、圖標(biāo)；具體操作要寫明(如儀器材料)；身臨其境(家兔凝血的例題)

2.4 實驗設(shè)計的具體方法

(1)首先確定實驗?zāi)康?，并對其去粗取精，提煉要點，確定是驗證性實驗還是探究性實驗。

(2)運用所學(xué)知識，找準(zhǔn)實驗原理，并要做到對原理理解透徹，這是實驗設(shè)計的依據(jù)。理解實驗原理對實驗設(shè)計的重要作用，每一個生物實驗材料的選擇、實驗裝置的確定、實驗步驟和實驗方法的安排都不是隨意的、盲目的，而是有其實驗原理作為依據(jù)的。實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果的預(yù)期也是依據(jù)實驗原理而作出的。

(3)根據(jù)實驗原理，對照實驗?zāi)康模ㄟ^初步分析，在頭腦中搜尋教材上或曾做過的實驗?zāi)Ｐ?，初步形成大致方案，實驗設(shè)計大多與單因子變量和對照實驗有關(guān)。

(4)結(jié)合實驗所給的條件，選取適當(dāng)?shù)姆椒?簡便性原則)，開始草擬具體步驟方案，設(shè)計具體步驟后，要順藤摸瓜，通過實驗結(jié)果(現(xiàn)象)的判斷，分析綜合得出實驗結(jié)論。

(5)回歸檢驗?？纯此O(shè)計的實驗是否存在科學(xué)性原則，緊扣實驗原理來進行分析；是否有遺漏的地方；是否還有其它可能性存在，即檢驗實驗的嚴密性、科學(xué)性問題。實驗設(shè)計的檢驗過程最終應(yīng)該對照實驗原理，回歸實驗?zāi)康摹?/p>

(6)實驗設(shè)計中反應(yīng)變量的確定和控制。生物實驗設(shè)計中，反應(yīng)變量的確定非常重要，因為任何一個科學(xué)實驗的結(jié)論都是從反應(yīng)變量所表現(xiàn)出的數(shù)量、質(zhì)量或狀態(tài)的事實中推導(dǎo)或分析出來的。生物實驗中很多反應(yīng)變量就是實驗條件。設(shè)計實驗時，應(yīng)該根據(jù)實驗?zāi)康暮蛯嶒炘韥泶_定對實驗結(jié)果有影響的反應(yīng)變量。同時，對其他無關(guān)變量或非研究變量應(yīng)進行控制。對變量的控制所要遵循的原則是對照原則，即控制其他因素不變，而只改變其中一個因素(反應(yīng)變量)，觀察其對實驗結(jié)果的影響。通過對照的建立，達到對變量的控制，這是生物實驗設(shè)計的靈魂。

另外，重視課本實驗的復(fù)習(xí)，挖掘課本知識點中所蘊含的實驗因素?？荚囌f明明確提出了，要求“理解所學(xué)實驗、實習(xí)的內(nèi)容，包括實驗?zāi)康摹⒃?、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技術(shù)”。生物學(xué)的每一個知識結(jié)論都是在觀察、實驗的基礎(chǔ)上得出的，都包含培養(yǎng)實驗?zāi)芰Φ幕c，在平時的復(fù)習(xí)中要注意多挖掘知識結(jié)論中所蘊含的科學(xué)思想和方法。

總之，實驗設(shè)計題雖然多種多樣，各具特色，但只要理清思路，找準(zhǔn)方法和突破口，也能化難為易，輕松解答。