高三生物期中考，實驗設計題的解題技巧

　　怎么學好高三生物，是多做高三生物試題，還是多歸納高三生物知識點？每個考生有自己的復習方式。而對于生物實驗設計卻具有很強的靈活性，那又該如何應對呢？

　　生物實驗設計，就是要求同學們能夠根據實驗原理，選擇實驗器材、安排實驗步驟、進行數據處理及分析實驗現象等。其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。

　　實驗設計題是高考熱點題型，所占分值也比較高。許多同學覺得解這類題目難以下手，有時只是心里明白，卻無法用準確的語言文字表達出來。其實只要理清思路，找準方法，就能化難為易，取得好成績。解答高考實驗設計題可遵循以下思路：

　　一、仔細審題，弄清實驗目的和要求

　　1.確定實驗目的，找出要研究的問題，這一點題目中都會給我們提示，諸如“研究、驗證、探究”等字眼后面往往是試題將要研究的問題，也就是實驗目的。

　　2.對應實驗目的，運用所學知識，找準實驗原理。

　　3.要弄清實驗類型，即要設計的實驗是驗證性實驗還是探究性實驗。

　　4.依據實驗原理確定實驗變量以及影響實驗結果的無關變量。

　　5.確定實驗器材，對于生物實驗題中已提供的實驗材料和用具，主要分析“有什么用”“怎么用”，一般應全部用上，不可遺漏，除非試題是讓你選擇使用或者自行確定實驗材料和用具。

　　二、精心設計實驗步驟，書寫實驗步驟的“三步曲”：

　　1.分組標號：包括分組（實驗組、對照組，其中實驗組如果有濃度梯度，至少要分三組，如果有必要，每組還要設多個相同處理）、編號、非條件處理等。

　　常用語言：選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機等量分組，分別編號為A、B、C……取兩支試管，分別編號為甲、乙，各加入等量的某溶液；選擇年齡、體重(性別)、健康狀況相同的某種動物隨機等量分組，分別編號為1、2、3……

　　本步驟強調分組的等量原則(器材的規格、生物材料的長勢、分組的數量和隨機性等)，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。

　　2.設置實驗組（有單一變量）和對照組（無單一變量）。

　　常用語言：在A組中加入“適量的”……在B組中加入“等量的”……

　　本步驟強調對照原則、各對照組條件處理的等量原則，通過“適量”和“等量”表達出來。在具體的實驗設計中，可用具體的量，如“在A組中加入2mL……在B組中加入2mL……”

　　3.培養或觀察：放在適宜且相同的條件下培養，一段時間后觀察現象，記錄結果。

　　常用語言：將兩套裝置放在“相同且適宜的環境中培養一段時間”(或相應方法處理，如振蕩、加熱等)

　　本步驟強調各組外界處理的等量原則，兩套裝置必須放在相同且適宜的環境中，這樣的實驗結果才有可比性。培養的時間可根據具體的實驗確定，也可以用“一段時間”描述。

　　特別提醒：a.最佳的書寫步驟是1→2→3；b.用規范性語言準確地描述。

　　三、通過對實驗結果（現象）的處理，綜合分析得出實驗結論

　　實驗結果即實驗過程中觀察到的實驗現象或收集到的數據，實驗結論則是通過對實驗結果的分析得出的定性表述，結論要依據實驗原理并與實驗目的相對應。實驗目的的類型不一樣，結果和結論的寫法就不一樣。驗證性實驗一般有一種結論，而探究性實驗可能有多種結論。

　　驗證性實驗：驗證性實驗的實驗目的是“預料之中”的，因此結果和結論只有一種情況。結果即由所學知識或實驗原理推出的現象，結論即實驗目的。如“驗證CO2是光合作用的必需原料”的實驗，實驗結果為：對照組葉片遇碘變藍，實驗組葉片遇碘不變藍。結論為：CO2是光合作用的必需原料。

　　探究性實驗：探究性實驗是對未知的生物學現象進行探索，因此預期的結果及結論是所有可能出現的情況。其書寫格式一般為“如果……則……”。如“探究光對種子萌發的影響”實驗中，結果和結論會有以下幾種情況：若相同時間內，在光下的一組比在黑暗中的萌發數多，則光對種子的萌發有促進作用；若在光下的一組比在黑暗中的萌發數少，則光對種子的萌發有抑制作用；若兩組的萌發數相同，則光對種子的萌發沒有影響。

　　四、回歸檢驗

　　1.檢查實驗原理、原則：檢查是否遵循實驗原理；檢查是否遵循實驗設計的原則，如有無對照實驗，看實驗是否遵循單一變量原則。

　　2.檢查實驗過程：有沒有科學性錯誤、是否違背實驗原理、語言文字表達是否應用專業術語，一定要避免方言、俗語在答案中出現。

　　3.檢查實驗器材：是否“物盡其用”，一般情況下，題目所給的器材都有用，除特殊說明外不允許額外添加實驗器材，如有的同學一時疏忽把生理鹽水換成了蒸餾水，這樣就額外為實驗添加了材料，不符合實驗要求。

　　4.檢查實驗結果是否合理：一般情況下實驗結果要符合實驗原理，驗證性實驗一般只有一種結論，而探究性實驗可能有多種結論，都需要與實驗目的相對應。

　　五、題例領悟

　　【典例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，根據給出的實驗材料和用具，設計實驗步驟，預測實驗結果，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兩組，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要求，室溫恒定。)

　　（2）方法與步驟：_______________。

　　（3）結果預測與分析：_________________________________。

　　【解析】（1）確定是驗證性實驗還是探究性實驗：該實驗為驗證性實驗。

　　（2）確定實驗目的、實驗原理、觀察指標：

　　實驗目的：驗證甲狀腺激素的生理作用。

　　實驗原理：甲狀腺激素能加速物質的氧化分解，使耗氧量增加；提高神經系統的興奮性，使活動量增加。

　　觀察指標：大白鼠的耗氧量和活動量。

　　（3）確定自變量、因變量、無關變量：

　　自變量：甲狀腺激素和蒸餾水。

　　因變量：大白鼠的耗氧量和活動量。

　　無關變量：鼠齡、溫度、藥劑量、灌胃次數等。

　　（4）設計實驗步驟：

　　分組標號：包括分組、編號、非條件處理等。

　　①將日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠分為兩組并分別標記為甲組和乙組，然后分別用耗氧量測定裝置、小動物活動測定儀測定與記錄大白鼠的耗氧量和活動量。

　　設置實驗組（有單一變量）和對照組（無單一變量）：

　　②每日用灌胃器給甲組大白鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給乙組大白鼠灌胃等量的蒸餾水，飼養一段時間。

　　培養或觀察：

　　③定期測量與記錄甲、乙兩組大白鼠的耗氧量和活動量。

　　（5）結果預測與分析：

　　實驗目的中有“驗證……”，因此本實驗是驗證性實驗，結果和結論只有一種情況。

　　實驗結果預測：未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組大白鼠的耗氧量和活動量相近。給甲組大白鼠甲狀腺激素后，其耗氧量和活動量均大于乙組。

　　結果分析：甲狀腺激素能促進新陳代謝，加速體內物質的氧化分解，提高神經系統的興奮性，從而使耗氧量和活動量加大。

　　【答案】見解析中的加粗部分

　　【典例2】某校生物興趣小組為了“探索海洋動物和淡水動物血漿滲透壓的高低”，想要做一個探究實驗。他們現已得到了兩類動物的血液，并已離心分離出這兩類動物的血漿各50mL，請你幫助設計實驗以完成研究任務。

　　（1）本實驗的目的是_______________________。

　　（2）設計依據的實驗原理：在半透膜兩側存在濃度差時，會發生__________________。

　　（3）應準備的儀器有___________________________。

　　（4）實驗的步驟：_______________________________。

　　（5）可能的結果及相應結論：

　　①____________________________。

　　②___________________________________。

　　③_________________________________________。

　　【解析】（1）確定實驗目的。題目中有“探索”字眼，由此可確定本實驗是探究性實驗，實驗的目的是探索海洋動物和淡水動物血漿滲透壓的高低。

　　（2）找準實驗原理。由題干“在半透膜兩側存在濃度差時……”可以確定本實驗的原理是在半透膜兩側存在濃度差時，會發生滲透作用。

　　（3）確定實驗器材。本實驗是讓自行確定實驗材料和用具，組裝滲透裝置要用到燒杯、半透膜、細線等。

　　（4）設計實驗步驟。根據書寫實驗步驟的“三步曲”設計實驗步驟如下：

　　①先將淡水動物的血漿倒入燒杯中；②用半透膜封住長頸漏斗的口，用細線將半透膜扎緊；③將海洋動物的血漿倒入漏斗中，將漏斗浸入到燒杯中(即淡水動物的血漿中)，使漏斗管中的液面與燒杯中的液面平齊；④一段時間后觀察漏斗管中液面的變化。

　　（5）本實驗是探究性實驗，實驗結果和結論不是唯一的。本實驗可能的結果及相應結論有三種：

　　①若液面上升，則說明海洋動物的血漿滲透壓高于淡水動物的。

　　②若液面不變，則說明海洋動物的血漿滲透壓與淡水動物的相等。

　　③若液面下降，則說明海洋動物的血漿滲透壓低于淡水動物的。

　　【答案】見解析中的加粗部分。

　　【典例3】生物進化的實質是種群基因頻率的改變，其中影響種群基因頻率的因素有很多，如自然選擇、基因突變、基因重組、遺傳漂變等。某中學生物研究小組為探究人工選擇對種群基因頻率是否有影響，選擇了純種長翅果蠅和殘翅果蠅進行實驗。已知果蠅的長翅（B）對殘翅（b）為顯性，基因位于常染色體上。實驗過程如下：

　　①選擇一只純種雄性長翅果蠅與一只雌性殘翅果蠅進行雜交，獲得子一代雌雄果蠅；

　　②讓子一代果蠅連續自由交配5次，同時在每一代中都除去殘翅果蠅；

　　③當子六代所有長翅果蠅自由交配后，統計子七代中長翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比；

　　④根據殘翅果蠅的百分比計算出B、b基因在種群中的基因頻率，得出結論。

　　請分析回答：

　　（1）該實驗過程的設計是否科學？請說出你的理由。

　　（2）若讓你對此實驗過程進行改進，請設計出改進后的步驟。

　　①選擇一只純種雄性長翅果蠅與一只雌性殘翅果蠅進行雜交，獲得子一代雌雄果蠅；

　　②將F1分成甲、乙兩組，讓其分別______________________；

　　③當F6分別自由交配后，分別統計_________________________________；

　　④根據甲、乙兩組中殘翅果蠅百分比，分別計算出___________________________。

　　（3）請預期這種人工選擇對種群基因頻率的影響。

　　【解析】本題是比較典型的實驗評價題，先從以下5個方面考慮：

　　①看有無對照實驗，如果有，看對照實驗的設計是否合理：本實驗無對照實驗。此實驗應該分為兩組，甲組無人工選擇，乙組有人工選擇。

　　②看實驗是否遵循單一變量原則：本實驗沒有對照實驗，所以沒有單一變量。

　　③看實驗步驟的順序是否合理，步驟是否完整：不合理、不完整。應該對甲組不進行人工選擇，讓子一代果蠅連續自由交配6次，統計子七代中長翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比；根據殘翅果蠅的百分比計算出B、b基因在種群中的基因頻率，得出結論。

　　④看是否采取正確的方法進行實驗結果的檢測和記錄：正確。

　　⑤看對實驗結果的預測與分析是否合理：本實驗不合理，不能得出實驗結論。實驗結果應該分別統計甲、乙兩組子七代中長翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比，根據甲、乙兩組中殘翅果蠅的百分比，分別計算出甲、乙兩組中B、b基因在種群中的基因頻率，比較得出結論。

　　【答案】（1）不科學，沒有對照實驗。（2）②連續自由交配5次，同時將乙組在每一代中都除去殘翅果蠅③甲、乙兩組子七代中長翅果蠅和殘翅果蠅在種群中的百分比④甲、乙兩組中B、b基因在種群中的基因頻率，比較得出結論（3）這種人工選擇將導致B基因的頻率增大，b基因的頻率減小。

　　解答實驗設計題，首先，要認真審題，理清題目要求；其次，遵循實驗設計原則精心設計實驗步驟；再次，綜合分析實驗結果，得出結論；最后，回歸檢驗，以確定實驗的科學性和正確性。平時要注意總結實驗設計題的一般解答模式，當再次遇到新情境實驗設計題時也能靈活變通，理清解題思路，最終取得好成績。