解决实验设计题步骤叙述的快捷方法

程　有　苟　鑫

文件编号：1003-7586(2006)09-0055-03

近几年随着新一轮高考改革的实施，高考题逐渐趋向以能力立意为主，生物高考中出现的实验设计题就是一种体现。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，借助实验方法创设新情景，侧重考察学生对实验进行设计、解释和分析的能力已经成为命题趋向，其中实验设计型实验题更是热点。

1 实验设计的“四段论思考方法”

实验设计题是以教材中的常规实验为基础，注重考察考生能力的一类新题型，无论在练习还是考试中学生都普遍感到无从下手，尤其是关于实验步骤叙述的题目更是感到难以下笔。本人根据近几年的教学实践，摸索归纳出了一套简便可行的思考方法，即：“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法，只要让学生掌握了这一思考方法的基本原理及实质，并加以适当的巩固练习，学生分析问题、解决问题的能力都会有明显的提高。

实验设计题不外乎两种类型，一是探究型，二是验证型。无论是哪一种类型，如果要求设计实验步骤，则教师应要求学生先认真分析，分析后再按照准备、对照、观察的顺序写出完整的实验步骤。现将此方法叙述如下。

1．1 分析

1.1.1 分析实验命题

首先分析实验命题是探究性，还是验证性，因为这将直接关系到实验结果和结论的叙述与表达，如果是探究性实验，则结果和结论有多种可能，如果是验证性实验结果和结论就是一种，并且结论和原命题一致。

1.1.2 分析实验原理

实验原理是实验设计的根据和出发点，有些题目的实验原理是题目中现成就有的，有些题目的实验原理是隐含的，也就是说题目中没有，但在教材上出现过的知识点。明确实验原理可以帮助理清实验设计思路，合理安排实验步骤，正确分析实验结果和结论。

1.1.3 分析实验仪器、药品和实验材料

因为实验步骤的叙述和表达同实验仪器、药品和材料的作用密切相关。要想准确表达步骤，就必须对实验仪器、药品和材料的作用有准确地理解。

1.1.4 分析实验对照条件

大多数实验要求具备对照实验，只有准确地分析了对照条件，才能设计怎样做对照实验，即怎样设置对照条件，提高实验的精确程度。

1.2 准备

准备一般是指做实验的开始部分或步骤，也就是做实验的准备工作。根据实验题目的不同，准备步骤有些简单，有些比较复杂，因此在实验步骤的叙述中准备步骤可以用一步，也可以用两步叙述。叙述一般有分组、编号、实验前测量、饥饿处理等。

1.3 对照

高中生物实验题一部分为验证型题目，一部分为探究性题目，无论是验证性还是探究性题目，为了加强实验的说服力和实验结果的精确程度，一般情况下都要做对照实验，对照实验设置的质量高低将会直接影响到实验结果的说服力。对照实验有些是空白对照，有些是相互对照，有些是自身对照等，究竟采用那一种对照方式还要根据具体的实验具体对待。而且根据实验的不同，有些对照实验较简单，有些比较复杂，有些设置非常巧妙，有些则用到教材上的原理和理论。

1.4 观察

观察是生物实验设计题目的最后一个步骤，因为生物实验的结果一般是根据实验中的化学反应原理、生物的生长原理、生物的生理原理等得出的。因此，实验中应该根据不同的原理进行有区别的观察，如观察颜色变化，加入化学物质的特殊颜色变化，气体放出的快慢多少，生物体或者生物材料的生长长度、方向、体积、重量等的变化。另外，还应该说明什么时间观察或测量以及观察或测量的项目，并且作好记录，为对照提供准确的数据，从而为实验命题和结论的得出提供保证。

所以，对于一个实验设计题目应该先分析，然后根据分析结果合理安排实验的步骤，进而得出所需要的结论，完成实验。下面通过几个具体案例加以详细论述。

2 两则案例

【案例1】 为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。

（1） 材料和用具：日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠2组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。

（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。）

（2） 方法与步骤：__________________。

（3） 结果预测与分析：__________________。

解析：根据“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法解题。

（1） 分析。

① 分析命题。从命题分析可以知道此题为一验证性的题目，且需要做对照实验，因此其结论和结果应该为一种情况，即是肯定的。

② 分析原理。甲状腺激素能够促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。

③ 分析仪器、材料和用具。2组日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠是实验对象；甲状腺激素溶液为实验药品，蒸馏水用来做对照；灌胃器为给药的仪器；耗氧量测定装置测定氧气的消耗量；小动物活动测定仪测定活动强度。同时需要注意实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。

④ 分析实验对照条件。因为题目验证的是甲状腺激素的生理作用，因此应该一组给甲状腺激素溶液，一组给蒸馏水。

（2） 准备。

因为题目只是验证甲状腺激素的作用，而且题目又给定2组大白鼠，因此将2组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组（或A组、B组等等），为了能对比出实验前后2组大白鼠的生理和活动差异，分别用给出的仪器，测定与记录实验前的耗氧量和活动量。

（3） 对照。

根据分析的对照条件：一组给甲状腺激素溶液，一组给蒸馏水，因此，应该每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水。

（4） 观察。

因为激素的作用比较缓慢，短时间内生理活动的变化不明显，因此要饲养大白鼠一定时间后，再分别观察、测定与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量。

综上所述实验步骤可以如下叙述：

（1） 将2组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，分别用给出的仪器，测定与记录2组鼠的耗氧量和活动量。

（2） 每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水。

（3） 饲养一定时间后，分别观察、测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。

结果预测与分析：① 实验前，即未给甲状腺激素时，甲、乙组鼠耗氧量和活动量相近；② 实验后，即给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果分析，即结论：甲状腺激素能够促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。

【案例2】 胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用。为了验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，请根据给出的实验材料和用具设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。

（一）实验材料和用具：正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管，烧杯等。

（二）实验步骤：_________。（实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药1 h后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。）

（三）实验结果的预测、解释和结论：_________。

解析：根据“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法。

（1） 分析。

① 分析命题。命题为验证性的实验设计题目，要求验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，结果和结论是肯定的。

② 分析原理。胰高血糖素具有升高血糖的生理作用；血糖升高后随尿排出，尿中的糖遇到班氏糖定性试剂，经加热煮沸后出现砖红色沉淀。

③ 分析实验仪器和药品。正常实验小白鼠2只是实验对象；生理盐水和用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液是实验试剂；班氏糖定性试剂鉴定尿中的葡萄糖，注射器注射生理盐水和适宜浓度的胰高血糖素溶液；试管用来放实验中取出的尿液；烧杯加热煮沸。

④ 分析对照条件。命题要求验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，因此一组注射生理盐水，一组注射生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液。

（2） 准备。

因为题目只是验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，而且题目又给定2只小白鼠，因此将2只小白鼠分别标号为1号和2号（或甲组和乙组、A组和B组等），此题不是直接观察，而是在尿中加入班氏糖定性试剂后观察，因此还要取2只试管也标为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂，实验中分别盛放和鉴定1号和2号2只小白鼠的尿液中是否含有葡萄糖。

（3） 对照。

确定1号小白鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；确定2号小白鼠为对照鼠，腹腔注射等量生理盐水。

（4） 观察。

此题因为不是直接观察，因此观察的步骤稍微复杂一点，首先取尿，给药1 h后，对2只小白鼠分别采尿液，1号鼠尿液放入1号试管内，2号鼠尿液放入2号试管内；其次观察，将2支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察2支试管溶液颜色的变化。

综上所述，实验步骤可以如下叙述：

（1） 将2只小白鼠分别标号为1号和2号，再取两只试管标为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂。

（2） 给1号小白鼠腹腔注射胰高血糖素溶液；给2号小白鼠腹腔注射等量生理盐水。

（3） 给药1 h后，用注射器分别在1号小白鼠和2号小白鼠膀胱处穿刺取尿液。将1号鼠尿液放入1号试管内，2号鼠尿液放入2号试管内。

（4） 将2支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察2支试管溶液颜色的变化。

实验结果的预测、解释和结论：l号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。实验结论：实验鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。

只要学生真正掌握“分析、准备、对照、观察”四段论这一思考方法，在解决实验设计题时，无论是实验步骤的叙述还是实验步骤的补充、完善以及修改都会得心应手，化难为易，化繁为简，从而大大提高学生的解题能力。