張慶保

高中生物實驗設計題屬于一類綜合性較強的題目，既能考查學生的知識掌握情況，又能考查學生的分析應用能力，在近年高考中頻頻出現(xiàn)，成為高中生物教學的一個重點。由于高中教材未對其做系統(tǒng)闡述，增大了對它的教學難度，結合教學實際，教師在指導學生掌握此類題解題過程之后，學生自然就有了明確的解題思路，能順利應對各種新題。

1審題

審題時要確定出實驗的實驗類型、實驗目的及實驗變量，為實驗的設計做好準備。

【例1】為探究光的有無對植物吸收礦質元素的影響，請依據(jù)所給材料和用品設計實驗?？赡苡玫降闹饕牧虾陀闷贰巴耆囵B(yǎng)液”，適宜濃度的NaNO溶液，測定溶液中離子含量的有關器材，廣口瓶和量筒，生長狀況一致的番茄幼苗。

審題可知本實驗目的是探究光的有無對番茄幼苗吸收N元素的影響，實驗變量為光。

【例2】植物莖上某葉片通過光合作用制造的有機物由于受環(huán)境因素的影響，既可能較多地運輸?shù)街参锏捻敹?，也可能較多地運輸?shù)街参锔?。請你設計實驗“探究大氣溫度、土壤溫度的溫差對植物有機物運輸方向的影響”(已知植物體內有機物運輸?shù)倪m宜溫度是22度，低于15度有機物運輸受限制)。

審題可知實驗目的是探究大氣和土壤的溫差對植物有機物運輸方向的影響，實驗變量是溫差而不是溫度。

2查找實驗限定語

這一步要確定實驗是否有特定要求。

【例3】設計實驗驗證幼嫩的種子產(chǎn)生的生長素可吸引與調運養(yǎng)分，促使子房發(fā)育。

由于實驗要求的生長素是幼嫩種子產(chǎn)生，所以實驗中注意不能用涂抹或噴灑外源生長素的方法。

【例4】請利用DNA酶作試劑設計實驗，驗證“促進R型細菌轉化成s型細菌的物質是DNA”。

有了－DNA酶的限定，格里菲思肺炎雙球菌轉化實驗的方法就不再適合，應考慮艾弗里的相關實驗方法。

【例5】科學家研究發(fā)現(xiàn)水稻葉片能主動調整方位朝向陽光進行光合作用，這種現(xiàn)象受一特定基因控制。請你設計一種方法，在不改變牧草主要遺傳性狀的情況下，改良牧草品種，提高牧草的光合作用效率。

如果沒有“不改變牧草的主要遺傳性狀”的要求話，實際上除了轉基因技術外，植物體細胞雜交等技術理論上也可以。

3確定實驗方法

實驗方法是達到實驗目的的途徑，是實驗設計的關鍵。就高中生物來講，確定實驗方法依次有以下3個依據(jù)。

3.1依據(jù)實驗原理

實驗原理是解決實驗問題所采用的實驗方法的理論依據(jù)，直接為方法的選擇指明了方向。所以如果題中給出了實驗原理，應直接依據(jù)它的闡述找尋合適的實驗方法，或者說在選擇實驗方法時必須注意對實驗原理的應用。

【例6】請根據(jù)下列材料和實驗原理，證明唾液淀粉酶是蛋白質。

(1)實驗材料：5％的NaOH溶液，3％的CuS04溶液，雞蛋，人的唾液，水，小燒杯，玻璃棒，試管，滴管。滴瓶。

(2)實驗原理：雞蛋的蛋清主要成分是蛋白質，在堿性環(huán)境中，蛋白質與CuS04反應產(chǎn)生紫紅色物質，即蛋白質的雙縮脲反應。如通過實驗證明唾液淀粉酶能發(fā)生雙縮脲反應，即可證明唾液淀粉酶的化學本質是蛋白質。

本實驗原理中明確指出要用雙縮脲試劑來檢驗蛋白質，并提示蛋清也屬蛋白質。所以實驗方法是分兩組，一組用蛋清，一組用唾液淀粉酶，分別滴加雙縮脲試劑之后進行結果對比。

【例7】設計實驗探究促性腺激素對卵巢的作用(蛙卵巢活動可通過檢查泄殖腔內含有卵細胞的情況來分析)。

本實驗很明顯要通過對比來進行，但該如何對實驗結果進行檢測呢?提示語“蛙卵巢活動可通過檢查泄殖腔內含有卵細胞的情況來分析”類似于實驗原理，提示了要用的檢測方法。

3.2依據(jù)實驗器材及用品

如果題中沒有實驗原理可參考，就要注意給定的實驗材料和用品的特殊性，看能否給實驗方法一定的提示。

【例8】可測定呼吸速率的密閉系統(tǒng)裝置。請結合此裝置，設計實驗探究機械損傷能否引起櫻桃的呼吸速率升高。本實驗提供的實驗裝置實際已指明了實驗方法，關鍵在于如何運用裝置。

【例9】請設計實驗探究C4植物進行光合作用時，其葉片產(chǎn)生淀粉的部位是在維管束鞘細胞還是葉肉細胞。

材料和用具：健壯的玉米植株，碘液，酒精，酒精燈，燒杯，鐵架臺，石棉網(wǎng)，刀片，清水，濾紙，鑷子，顯微鏡等。

由實驗材料可知：在檢驗淀粉時，要用酒精對葉片脫色再滴加碘液的方法，而不是碘蒸汽熏蒸葉片法。

【例10】設計實驗驗證氨基酸等營養(yǎng)物質可以向細胞分裂素濃度高的部位移動。

材料用具：生長狀況相同的蘿卜成熟葉片若干，適宜濃度的細胞分裂素溶液，含標記的氨基酸的溶液(氨基酸可被葉片吸收并在葉片內移動)，蒸餾水，棉簽，檢測放射性強度的設備等。

由實驗用具中的標記氨基酸可知，本實驗需用元素示蹤法。

3.3依據(jù)以往知識和經(jīng)驗的積累

如題中未給定實驗原理，而實驗用具又無特殊性，說明此實驗比較常見或比較典型，依據(jù)自己的知識和經(jīng)驗即可最終確定實驗方法。

【例11】設計實驗確定某性狀是細胞質遺傳還是細胞核遺傳。

依據(jù)細胞質遺傳知識：可采用親本正反交，看后代性狀與母本的一致性；根據(jù)條件也可采用雜合體自交，統(tǒng)計后代性狀分離比。

【例12】設計實驗確定某性狀是常染色體遺傳還是伴性遺傳。

依據(jù)伴性遺傳知識：應選取合適雜交組合進行交配，看后代不同性別性狀情況是否相同。

4寫操作步驟

實驗操作的表述從形式上看，應分步、分組。分組時要標號，同時注意單因子變量原則。分步原則上是三步：第一步實驗準備，第二步實驗進行，第三步實驗現(xiàn)象觀察及記錄。

【例13】以下是驗證某大豆品種的矮化特性與赤霉素的含量有關的實驗步驟。

第一步：將上述大豆幼苗平均分成A、B兩組，A組為對照組，B組為實驗組，分別置于等量的完全培養(yǎng)液中培養(yǎng)。

第二步：用噴壺分別將蒸餾水和赤霉素溶液噴灑在A、B兩組幼苗上。

第三步：將兩組幼苗置于相同且適宜的溫度和光照等條件下培養(yǎng)，一段時間后，測定兩組植株的高度。

【例14】下面是驗證玉米中兩對性狀的遺傳是否符合基因的自由組合定律的。

第一步：讓純種有色飽滿玉米和純種的無色皺縮玉米雜交獲得F1代備用。

第二步：取F1代20株與無色皺縮玉米雜交。

第三步：收獲雜交后代種子并統(tǒng)計不同表現(xiàn)型及比例。

如果實驗中某一步操作繁瑣，也可將該步再細分為幾步。

【例15】下面是探究豚草根部能否分泌某種物質抑制龍葵生長的實驗步驟。

第一步：取一潔凈的錐形瓶，編號為甲，加入適量的完全營養(yǎng)液，取長勢較好的豚草植株種植于瓶中。第二步：將甲瓶放在適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間后，將其中的豚草植株全部取出。甲瓶中的培養(yǎng)液保存?zhèn)溆谩?/p>

第三步：另取兩只潔凈的錐形瓶，編號為乙、丙，分別加入適量且等量的完全營養(yǎng)液。

第四步：取長勢相同的龍葵植株隨機均分為兩組，并分別種植于乙、丙錐形瓶中。向乙瓶加入一定量的甲瓶中培養(yǎng)過豚草的培養(yǎng)液，向丙瓶中加入與之等量的適當稀釋的完全培養(yǎng)液。

第五步：將乙、丙兩錐形瓶共同放在適宜的環(huán)境條件下培養(yǎng)一段時間，觀察并比較乙、丙兩瓶幼苗的長勢。

在該實驗步驟中，前三步實際都是在進行實驗準備。

5自我檢查

檢查操作步驟描述是否合理，邏輯是否嚴密，進行操作的可行性和科學性。

檢查實驗結果能否達到實驗目的，滿足實驗要求。