例談雙變量生物實驗設(shè)計題的信息解讀與規(guī)范表達(dá)

□侯金海

生物實驗設(shè)計題是高考生物試題的重點，也是考查理解能力、實驗探究能力和解決問題能力等生物學(xué)科關(guān)鍵能力的命題抓手。涉及多變量的復(fù)雜實驗設(shè)計題，是考生容易失分之處。應(yīng)對這樣的題型，考生需要在有限的考試時間內(nèi)全面、準(zhǔn)確地獲取和解讀信息，確立正確的解題方向，并注意規(guī)范答題表述。

一、經(jīng)典例題重現(xiàn)

例1.（2019年全國卷Ⅰ，理綜29題）將生長在水分正常土壤中的某植物通過減少澆水進(jìn)行干旱處理，該植物根細(xì)胞中溶質(zhì)濃度增大，葉片中的脫落酸（ABA）含量增高，葉片氣孔開度減小?；卮鹣铝袉栴}。

......（省略）

⑶有研究表明：干旱條件下氣孔開度減小不是由缺水直接引起的，而是由ABA引起的。請以該種植物的ABA缺失突變體（不能合成ABA）植株為材料，設(shè)計實驗來驗證這一結(jié)論。要求簡要寫出實驗思路和預(yù)期結(jié)果。

【參考答案】取ABA缺失突變體植株在正常條件下測定氣孔開度，經(jīng)干旱處理后，再測定氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是干旱處理前后氣孔開度不變。

將上述干旱處理的ABA缺失突變體植株分成兩組，在干旱條件下，一組進(jìn)行ABA處理，另一組作為對照組，一段時間后，分別測定兩組的氣孔開度。預(yù)期結(jié)果是ABA處理組氣孔開度減小，對照組氣孔開度不變。

遇到這樣一道題，很多同學(xué)或者感到無從下手，或者想當(dāng)然地認(rèn)為找到實驗的一個自變量ABA，對其中一組施加ABA處理而另一組不施加，觀察實驗的因變量氣孔開閉即可。如果這樣簡單地處理，勢必會丟掉題中一些有價值的信息，使解答方向出現(xiàn)偏差。因此，完整地獲取和解讀題中所給信息，對解題來說是至關(guān)重要的。

二、正確獲取和解讀試題中的有價值信息

試題中的有價值信息很多，首先需要在審題時逐一發(fā)現(xiàn)，并能進(jìn)行正確解讀。

1.“不是……而是……”：題中給出的“不是……而是……”并非可有可無的信息，而是意味著題目要求的實驗設(shè)計并非一個實驗，而是有緊密關(guān)系的兩個實驗，通過這兩個實驗進(jìn)行相互印證。因此，這一信息意味著該試題為復(fù)雜的實驗設(shè)計題型。

2.“干旱”和“ABA”：既然本題是兩個相互關(guān)聯(lián)的實驗，每個實驗設(shè)計都應(yīng)該有自己的自變量，通過審題不難發(fā)現(xiàn)，兩個實驗的自變量分別是干旱和ABA。

3.ABA缺失突變體：題中給出的實驗材料僅有ABA缺失突變體，也就意味著實驗設(shè)計中不能出現(xiàn)正常能產(chǎn)生ABA的植株。如果在實驗設(shè)計中出現(xiàn)了用正常植株與ABA缺失突變體進(jìn)行對照實驗，也就意味著人為增加了實驗的自變量，實驗結(jié)果不符合題意，因此不正確。

4.“干旱條件下”：干旱作為本實驗設(shè)計的一個重要條件，到底是第一個實驗（不是由缺水引起的）還是第二個實驗（而是由ABA引起的）的開展條件呢？分析可知，第一個實驗的具體過程是：先正常澆水，然后逐漸減少澆水，造成植物缺水。整個實驗過程中不是一直處于干旱狀態(tài)下，而是由正常轉(zhuǎn)變?yōu)楦珊档倪^程。因此，“干旱條件下”這五個字不是用來限定此實驗的，而是用來限定第二個實驗（由ABA引起的）的。第二個實驗的自變量是施加ABA，施加ABA的方式題中并不做要求，但都需要創(chuàng)造并保持植物缺水狀態(tài)，因此，“干旱條件下”這五個字是用來限定施加ABA這個實驗的。所以說，第二個實驗設(shè)計時必須要強(qiáng)調(diào)在干旱條件下進(jìn)行，如果沒有這個限定條件，表述是不規(guī)范、不正確的。

5.“驗證”：驗證一詞意味著本實驗為驗證實驗，規(guī)定了本實驗的性質(zhì)。也就是說，對實驗結(jié)果的表述應(yīng)該是確定的、唯一的，不允許出現(xiàn)“若……則……，若……則……”的多種可能情況。

此外，解讀實驗信息時還需要考慮到可能會出現(xiàn)的理解性錯誤和干擾因素。除了上述實驗設(shè)計中不應(yīng)該出現(xiàn)正常植株外，還應(yīng)該區(qū)分什么是ABA缺失突變體，什么是ABA。有的同學(xué)甚至誤認(rèn)為ABA缺失突變體是不施加ABA的一組，對正確解題造成了干擾。

三、正確化解雙變量實驗設(shè)計表述中的幾個疑難

1.應(yīng)該做平行分組對照還是自身前后對照？

本題沒有明確規(guī)定應(yīng)該進(jìn)行平行分組對照處理，還是實驗對象自身前后對照處理。按照一般實驗的要求，如果實驗材料足夠多，可以開展平行對照實驗，即把實驗對象平均分為兩組，一組施加變量處理而另一組進(jìn)行等量對照，以觀察實驗結(jié)果的不同。如果實驗對象無法再分為兩組，則只能進(jìn)行自身前后對照處理，即在實驗前后觀察實驗結(jié)果是否不同。本題對實驗材料沒有特殊要求，且多株植株也可以再分組，一般認(rèn)為這兩種對照方式的表述均可達(dá)到實驗?zāi)康?，相對來說平行分組對照更加標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，而自身前后對照相對比較簡易。

2.在實驗中如何比較氣孔開度的變化？

根據(jù)題中所給的信息“氣孔開度減小”，減小就意味著實驗前、后有一個動態(tài)的變化過程。分析得出結(jié)論時應(yīng)對比實驗處理前、后氣孔的開度，所以，無論是平行分組對照還是自身前后對照，均需觀察每一組實驗前、后氣孔的開度，并比較變化。如果某同學(xué)的實驗設(shè)計是平行分組對照，僅僅進(jìn)行實驗組與對照組之間的實驗后結(jié)果的比較，那得出的結(jié)論就不是氣孔開度減小，而只能說明不同條件下氣孔開閉的狀態(tài)不同，這與題中的要求是不相符的。在日常解題訓(xùn)練中，同學(xué)們通常只關(guān)注實驗處理后的結(jié)果，不太重視實驗的前測觀察，這與真正的科學(xué)實驗相比還缺少嚴(yán)密性，應(yīng)時刻注意實驗設(shè)計中前測的重要性。也有同學(xué)在解題時提出，不清楚如何觀察具體的氣孔開度變化，這里題中沒有做詳細(xì)的要求，因此也不必在答案中寫出具體的觀察方法。如果試題中要求寫出具體做法的話，通?？伤喝〔糠秩~的表皮細(xì)胞制作臨時裝片，在顯微鏡下進(jìn)行觀察即可。

3.“驗證干旱條件下氣孔開度減小是ABA引起”實驗的設(shè)計思路到底該怎么規(guī)范表述？

“驗證干旱條件下氣孔開度減小是ABA引起的”實驗，表述時應(yīng)該注意該實驗應(yīng)始終處于干旱條件這一前提下，因此，規(guī)范表述應(yīng)為：“將生長狀況相同的ABA缺失突變體植株平均分為兩組，一組施加ABA，另一組不施加ABA，觀察兩組實驗前后氣孔開度是否減小?！边@里需要提醒的是，“在干旱條件下”這一限定條件應(yīng)該放在實驗處理表述句子前，并且對因變量（氣孔開度變化）的觀察，應(yīng)強(qiáng)調(diào)將實驗組和對照組各自實驗前、后氣孔的開度進(jìn)行對比，而不是僅對比實驗組與對照組實驗后氣孔的開度，這樣才符合題意。

四、掌握生物雙變量實驗設(shè)計題的一般規(guī)范

生物雙變量實驗設(shè)計題解題過程中，同學(xué)們應(yīng)該準(zhǔn)確掌握這類題型的設(shè)計方法與規(guī)范，需要注意的要點如下：

1.理清雙變量之間的邏輯關(guān)系

雙變量實驗設(shè)計題中，兩個自變量之間的關(guān)系是首先要解決的問題，二者如果用A和B來表示的話，其邏輯關(guān)系可能具有以下幾種情況：（1）不是A而是B在發(fā)揮作用；（2）是由A和B共同發(fā)揮作用；（3）是A或B發(fā)揮作用；（4）A通過B發(fā)揮作用。以上幾種自變量之間的邏輯關(guān)系，情況各異，需要設(shè)置不同的對照組，（1）的情況之前已經(jīng)論述過，不再贅述；（2）的情況需要設(shè)置空白對照、AB單獨作用的組進(jìn)行對照；（3）的情況比較復(fù)雜，除設(shè)置空白對照以及A和B組情況外，還需要對實驗結(jié)果進(jìn)行多重討論，結(jié)果可能是A（或B）單獨發(fā)揮作用，也可能是A與B共同發(fā)揮作用；（4）的情況需要特別注意實驗分組，除了空白對照組外，還要有A通過B發(fā)揮作用的組，也要有單獨設(shè)置A（而不設(shè)置B的組）看能否起作用的，從而說明實驗?zāi)康摹?/p>

2.準(zhǔn)確表述雙變量實驗設(shè)計題的預(yù)期結(jié)果、結(jié)果分析與結(jié)論

不同的實驗設(shè)計題對結(jié)果、結(jié)論、結(jié)果分析的表述要求不同，有的只要求寫出結(jié)果，有的還要對結(jié)果進(jìn)行分析，有的實驗甚至需要解釋，并在結(jié)果和結(jié)果分析的基礎(chǔ)上得出結(jié)論。關(guān)注試題對實驗結(jié)果、結(jié)論等的要求并做出正確表述，是正確解題的關(guān)鍵一環(huán)。預(yù)期結(jié)果表述出實驗所出現(xiàn)的現(xiàn)象即可，不用對現(xiàn)象的本質(zhì)原因進(jìn)行分析。雙變量實驗設(shè)計的組別通常比較多，需要對實驗結(jié)果進(jìn)行逐一表述，不能遺漏；由于雙變量之間可能具有比較復(fù)雜的邏輯關(guān)系，因此，在表述結(jié)果的原因時應(yīng)對結(jié)果進(jìn)行逐一分析解釋；在結(jié)果分析的基礎(chǔ)上得出結(jié)論需要注意，雖然實驗變量不唯一、實驗結(jié)果也各不相同，但是，通常實驗的結(jié)論是唯一的、確定的，要在實驗結(jié)果分析的基礎(chǔ)上準(zhǔn)確表述出來。

總之，雙變量實驗設(shè)計題的解題，需要在重視審題的基礎(chǔ)上，緊扣自變量之間的邏輯關(guān)系，以此為紐帶進(jìn)行分組設(shè)計，用準(zhǔn)確、規(guī)范的文字表述清楚，才能正確解題和得分。