淺談生物實驗設計題的解題策略

三明　陳文榜

【摘 要】所謂實驗設計，就是要求學生分析實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計實驗數(shù)據(jù)的處理方法及分析實驗現(xiàn)象。它包括設計實驗方案、設計實驗步驟、設計實驗改進方法等。實驗設計，主要考查學生是否理解實驗原理，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力。

【關鍵詞】實驗設計題；解題策略

實驗設計題注重對學生生物實驗能力的考查，包括實驗思想、實驗方法、實驗原理、實驗基本技能和實驗分析表述等。實驗性試題特別是新實驗設計題具有良好的區(qū)分度，能夠全面考查學生對相關知識的理解、遷移和綜合運用能力以及語言組織能力，更能充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新意識與體現(xiàn)學生的能力水平。因此可以預料，設計性實驗題將成為今后高考實驗命題的主要題型。下面介紹實驗設計試題的一般解題方法與策略。

作業(yè)或試題中的生物實驗設計題的類型：

（1）補充實驗設計；

（2）完整實驗設計。

解題首先要認真審題，找到關鍵詞，才能明確題意并少走彎路。首先要明確這是探究性實驗還是驗證性實驗，其次要明確該實驗的實驗目的，即要探究或驗證的“生物事實”是什么？或者是此“生物事實”的哪一方面？明確實驗目的和要求，即要探究或驗證的生物學事實。

明確實驗目的后，要分析該實驗依據(jù)的科學原理是什么？涉及了生物學及一些相關學科的哪些方法和原理？實驗基本原理是設計性實驗的基礎，要研究實驗，只有明確實驗的原理，才能真正掌握實驗的關鍵、操作的要點，進而進行實驗的設計、改造和創(chuàng)新。

無關變量，也稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗結果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實驗中由于無關變量而引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量有干擾作用。如果無關變量中的任何一個或幾個因素或條件，對三個實驗組的給定不等同，不均衡，不穩(wěn)定，則會在實驗結果中產(chǎn)生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。實驗的關鍵之一在于控制無關變量，或減少額外變量，以減少誤差。

了解生物實驗的一般步驟，是快速作答的捷徑。

第一步：實驗分組即選取題干提供的實驗材料用具，對實驗對象進行平均分組（分為實驗組與對照組）并編號，注意相應的無關變量（如實驗對象的大小或體重、個體數(shù)量、長勢或健康狀況等）要保持一致。一般可采用以下表述形式：選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量（平均）分組，分別編號為甲、乙、丙；或選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動物隨機等量（平均）分組，分別編號為1、2、3。

第二步：設置對照對實驗組與對照組進行不同處理，即實驗條件（實驗變量）要不同。要注意盡量實驗能體現(xiàn)“單一變量”的詞語，如我們常在實驗過程中強調“選取生長狀況相同的幼苗”、“數(shù)量大小相同的種子”、“置于相同并適宜條件下培養(yǎng)”、“加入等量的清水”等均是為了控制無關變量對實驗結果的干擾。

第三步：相同處理將實驗組與對照組置于相同的適宜環(huán)境條件下處理一段時間，即讓無關變量保持一致，以免產(chǎn)生額外變量。這一步也可分散穿插在其他各個步驟中。

第四步：觀察記錄觀察描述實驗現(xiàn)象與結果，或收集記錄實驗數(shù)據(jù)。因變量可能有多種具體的指標，因此觀察和記錄因變量時應選擇其中合適的一種，要求能較好反映與實驗變量之間的關系，并易于觀察和測定。常用的關鍵詞有“……一段時間后（或定時）觀察（或測定）……，做好記錄（并計算出平均值”等。

實驗結果是由實驗變量而引起的變化，實驗結論是根據(jù)實驗結果作出的一種推論。根據(jù)實驗原理及記錄下來的實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，進行分析整理，預測實驗結果與結論?？茖W的結果與結論和實驗現(xiàn)象之間要符合科學邏輯，符合生物學原理。預測實驗結果與結論又可分為兩種情況來分析：

進行實驗設計過程中應注意實驗選材的合理性，如：所選材料應有利于實驗現(xiàn)象的觀察：如可溶性還原糖的鑒定中應選擇“白色或近白色”的材料；所選材料應容易獲得，盡可能選擇無明顯季節(jié)性、地域性的材料；所選材料應價格便宜。注意操作細節(jié)的合理性，如溶液或培養(yǎng)基滅菌后是否要冷卻后使用？酶促反應的試管如何加熱？是直接加熱，還是水浴加溫？用酒精溶解葉中葉綠素時，酒精直接或隔水加熱？不同的情況下要合理地選用不同的水，如清水、池水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水。實驗中若要使用有毒物質，應怎么使用？使甲狀腺激素、胰島素、生長激素進入動物體內的方法應如何操作？是飼喂，還是注射？同時還要注意操作順序的合理性和實驗方案的可操作性等。這些在實驗設計前都應充分地考慮，才能準確、完整地設計好實驗。

以上只是解答一般綜合實驗設計題的思考方法。在解題過程中，應根據(jù)題目的具體要求，做出最合理的答案。

項目課題：本文系2016年度大田縣基礎教育科學研究立項課題“生物實驗設計題的類型與解題策略”（課題編號：DTKTZX-2016158）階段研究成果。endprint