生物实验设计题的常见错误与对策

实验设计题能综合性地考查学生的理解能力、分析问题能力、实验探究能力，以及语言组织表达能力。近几年的生物高考中，实验设计题的比重在不断加大。不少考生在解答此类试题时常常感到困惑，甚至没有清醒的思路。下面将从一道典型习题的常见错误解析人手，帮助学生整理答题的基本思路，掌握实验设计题的解题方法和技巧。

1　例题解析

1.1　例题

某校生物研究小组栽种了一批天南星和甘草的幼苗，其中天南星是一种阴生植物，甘草是一种阳生植物。他们计划通过实验探究在强光和弱光条件下，阳生植物和阴生植物叶片中叶绿素含量的多少。请你帮助他们完成实验设计方案：

实验假设：阳生植物在强光条件下叶片中叶绿素含量较多，而阴生植物在弱光条件下叶片中叶绿素含量较多。

实验用具：遮光网(透光率50％)，检测叶绿素含量必要的药品和器皿等。

实验步骤：

①______；

②_____；

③______；

④______。

结果及结论：________________，

参考答案：

实验步骤：

①将天南星和甘草幼苗各平均分为甲乙两组

②将两种植物的甲组幼苗都用遮光网遮盖，两种植物的乙组幼苗都不做遮光处理

③将所有幼苗都放在较强光照条件下培养

④一段时间后，分别测定各组植物叶片中叶绿素含量

结果及结论：若天南星的甲组植株叶片中叶绿素含量明显高于乙组，而甘草的甲组植株叶片中叶绿索含量明显低于乙组。则假设成立。否则。假设不成立

1.2　解答本题的常见错误 (1)审题不清。未看懂目的要求，本实验目的有2个：一是探究在强光和弱光条件下阳生植物叶片中叶绿素含量的多少；二是探究在强光和弱光条件下阴生植物叶片中叶绿素含量的多少。许多学生误以为对比在强光和弱光条件下阴生植物和阳生植物哪个叶绿素含量高，将实验设计成两种植物叶绿素含量的对比。本实验为探究性实验，实验结果不确定，需分情况讨论。有的学生只得出一个结果与结论。

(2)基本步骤混乱、思路不清。未掌握生物学实验设计的基本要求和一般程序，设计时随意性太大，设计的实验前后脱节，漏洞百出，无法自圆其说，缺乏逻辑性甚至违背自然规律。

(3)未充分利用题中信息。高考的实验设计题往往有一定的背景材料，常常是一些现象的解释，并提供一定的实验材料。这些材料中隐含了很多信息，给学生一些暗示。如本题除说明实验目的外，还介绍了天南星是一种阴生植物，甘草是一种阳生植物。并提供了遮光网(透光率50％)和检测叶绿素含量必要的药品和器皿等。很明显遮光网是用来遮光的，是对植物提供弱光的一种措施，而检测叶绿素含量必要的药品和器皿则告诉学生检测的指标和方法。可很多学生未抓住这些信息，没用上遮光网或者将遮光网理解为完全不透光。叶绿素含量不是用检测的方法而是直接观察。

(4)单一变量控制不严格。一般来说生物实验都要设置对照实验以增加说服力，所以，确定好自变量以后，要严格控制无关变量(即除自变量外对实验结果产生干扰的其他因素)。本实验中许多学生设计过于粗略，主要表现：没有说明材料要均分；各实验组没有同时处理而是先做完一组以后再做另一组；没有说明将各实验组同时放在相同条件下培养。

(5)思考不周全。虽然用上了遮光网但没有说明各装置要放在较强光照下培养，使得各实验组光线强度不明确。没有说明光线下培养一段时间后再检测叶绿素含量，使实验不够严密。

(6)语言不严谨，表述不清。有的学生虽然理解基本内容，但语言表达能力较差，无法正确表述。让阅卷者费解。如有的学生说：“将天南星与甘草均分为两组”。是各自均分还是总体均分不得而知。

(7)结果与结论混淆。结果是实验直接表现出来的表象的东西。结论则是由实验结果推测出的理论性的论断。本实验结果是通过检测得出叶绿素含量得多少，结论为假设成立或假设不成立。许多学生将两者混淆，只说了实验结果未下结论。

2　生物实验设计题应对策略

2.1 明确科学探究的一般步骤

①明确实验目的；②分析实验原理；③选择材料用具；④设计实验步骤；⑤预测实验结果‘⑥观察收集数据；⑦分析推理得出结论。

2.2　明确基本实验步骤

(1)材料器具的准备：包括分组、编号、非条件处理等。

取两套规格相同的器材f或取长势相同的某种生物材料随机平均分成两份)分别标记为A、B，并分别加入等量的……本步骤强调分组的等量性原则(器材的规格、生物材料的长势、分组的数量和随机性等)，编号可以针对实验器具，也可以针对实验材料，有的非条件处理需在条件处理之后，则需写在第二步内。

(2)设置实验组(有单一变量)和对照组(无)。

在A组中加入适量的……在B组中加入等量的……本步骤强调对照性原则、各对照组条件处理的等量性原则，通过“适量”和“等量”表达出来。在具体的实验设计中，可用具体的量，如“在A组中加入2mL……在B组中加入2mL……”。需要注意的是：一组加入试剂时，如另一组不需加人试剂，则必须加等量的蒸馏水或相应不影响实验结果的溶液；如果用试管做实验，实验中加入试管的各溶液的总量一般不超过10mL。另外，要注意单一变量原则，即本步处理的变量只能有一个。

(3)放在适宜的相同的条件下培养，一段时间后观察现象和结果。 将两套装置放在相同且适宜的环境中培养一段时间(或相应方法处理，如振荡、加热等)。本步骤强调各对照组外界处理的等量性原则，两套装置必须放在相同且适宜的环境中，这样的实验结果才有可比性。培养的时间可根据具体的实验确定，也可以用“一段时间”描述。(注意：a.最佳的书写步骤是①―②―③；b.规范性语言准确地描述。)

2.3　实验设计解题思路

(1)审题一用笔标记。

(2)明确目的，找准原理――区分原理和目的。

(3)书写格式：

①选择仪器(为酵母菌发酵创造真空的试管，胶塞和注射器)，处理或选择实验材料(植物的饥饿处理，幼龄动物的选择)。②分组编号(等量、适量、随机、相同)。③设计对照，突出单因子。④再次强调固定控制变量的同时，等量和适宜(植物的光照，动物的饲喂)。⑤观察记录：(要具体化，即找准实验观察的对象并准确描述。如“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”实验中，观察的实验现象为气泡的大小和气泡产生的速率。记录的表示方式，记录的频率可以针对实验现象，分析单一实验变量对结果的影响从而选用文字、表格、坐标曲线图等形式进行具体、准确表达)。注意：运用图示、图表、图标；具体操作要写明(如仪器材料)；身临其境(家兔凝血的例题)

2.4　实验设计的具体方法

(1)首先确定实验目的，并对其去粗取精，提炼要点，确定是验证性实验还是探究性实验。

(2)运用所学知识，找准实验原理，并要做到对原理理解透彻，这是实验设计的依据。理解实验原理对实验设计的重要作用，每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的，而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。

(3)根据实验原理，对照实验目的，通过初步分析，在头脑中搜寻教材上或曾做过的实验模型，初步形成大致方案，实验设计大多与单因子变量和对照实验有关。

(4)结合实验所给的条件，选取适当的方法(简便性原则)，开始草拟具体步骤方案，设计具体步骤后，要顺藤摸瓜，通过实验结果(现象)的判断，分析综合得出实验结论。

(5)回归检验。看看所设计的实验是否存在科学性原则，紧扣实验原理来进行分析；是否有遗漏的地方；是否还有其它可能性存在，即检验实验的严密性、科学性问题。实验设计的检验过程最终应该对照实验原理，回归实验目的。

(6)实验设计中反应变量的确定和控制。生物实验设计中，反应变量的确定非常重要，因为任何一个科学实验的结论都是从反应变量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多反应变量就是实验条件。设计实验时，应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时，对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则，即控制其他因素不变，而只改变其中一个因素(反应变量)，观察其对实验结果的影响。通过对照的建立，达到对变量的控制，这是生物实验设计的灵魂。

另外，重视课本实验的复习，挖掘课本知识点中所蕴含的实验因素。考试说明明确提出了，要求“理解所学实验、实习的内容，包括实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技术”。生物学的每一个知识结论都是在观察、实验的基础上得出的，都包含培养实验能力的基点，在平时的复习中要注意多挖掘知识结论中所蕴含的科学思想和方法。

总之，实验设计题虽然多种多样，各具特色，但只要理清思路，找准方法和突破口，也能化难为易，轻松解答。