曹淑蓮

（平?jīng)鍪械诙袑W(xué) 甘肅平?jīng)?744000）

實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測分析是近年高考對考生實(shí)驗(yàn)探究能力考查的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。而此類題目對考生難度較大，得分率較低[1]。本人結(jié)合教學(xué)實(shí)際談?wù)劥祟愵}目的解題技巧。

一、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論的處理技巧

（一）準(zhǔn)確地把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理

（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦麄€實(shí)驗(yàn)的靈魂，因此在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前首先要準(zhǔn)確地把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，弄清該題目要驗(yàn)證或探究什么樣的生物學(xué)事實(shí)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊话闶穷}干中的“驗(yàn)證……”“證明……”“探究（或探索）……”“研究……”的對象；有些實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭t需進(jìn)行提煉、整理。

（2）確認(rèn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖且阎恼_結(jié)論還是未知的不確定結(jié)論，從而確定實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)。對于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)“知道的或不知道的，都要裝作知道”，而對于探究性實(shí)驗(yàn)“知道的或不知道的，都要裝作不知道”。

（3）實(shí)驗(yàn)原理是完成該實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)，即某種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象出現(xiàn)的理論依據(jù)。這就需要分析實(shí)驗(yàn)中所涉及的生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科中的知識、儀器的使用方法等，這是完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目的關(guān)鍵。

（二）找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)變量，確定最佳的觀察指標(biāo)

（1）實(shí)驗(yàn)的自變量指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱、給定的因素或條件。自變量一般隱含于實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹校纭疤骄繙囟葘γ富钚缘挠绊憽敝械摹暗蜏?、適溫、高溫”就是實(shí)驗(yàn)的自變量。

（2）觀察指標(biāo)是能夠說明實(shí)驗(yàn)的自變量作用效果的一種可視、可測的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，是因變量的一種直觀易操縱的檢測手段。觀察指標(biāo)的確定是否合理，直接影響實(shí)驗(yàn)的效果。如要證明光合作用產(chǎn)生O2，就要找到一種檢測O2的方法；要證明甲狀腺激素促進(jìn)代謝，就得找到能體現(xiàn)代謝強(qiáng)度變化的方法。

（三）正確安排、書寫實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟的安排直接體現(xiàn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，而很多學(xué)生因?qū)?shí)驗(yàn)步驟書寫規(guī)律沒有掌握而失分較多[2]。實(shí)驗(yàn)步驟的書寫一般程序如下：

（1）選材、分組、編號。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇適宜的材料和器材。選材應(yīng)注意數(shù)量和生理及發(fā)育狀態(tài)相同，用具要相同等。將實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組；可以分為兩組，也可以分為若干組，每組進(jìn)行明確的標(biāo)記，如用甲、乙、丙或A、B、C或1、2、3，總之讓人一目了然，便于實(shí)驗(yàn)的觀察、統(tǒng)計(jì)、比較和敘述。等量描述常用的語言：若材料為植物，則表述為：選擇長勢相同、大小相似的同種植物隨機(jī)等量分組，分別編號為A、B、C……若材料為動物，則表述為：選擇年齡、體重、性別、健康狀況及發(fā)育狀況相同的同種動物隨機(jī)等量分組，分別編號為1、2、3……

（2）分組處理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求分別對實(shí)驗(yàn)組和對照組施加單一變量，除實(shí)驗(yàn)自變量外，對實(shí)驗(yàn)組和對照組培養(yǎng)或飼養(yǎng)等條件都要相同且最適。表述為：其他條件適宜且相同。

（3）一段時間后，觀察或測量，做好記錄，統(tǒng)計(jì)結(jié)果。若是植物、動物、微生物的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，因?qū)嶒?yàn)結(jié)果不會立即呈現(xiàn)，所以應(yīng)表述為：經(jīng)過一段時間，觀察對比或測量，記錄結(jié)果。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)果、結(jié)論的預(yù)測與分析

預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論時，首先要分清是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還是探究性實(shí)驗(yàn)。若是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如“驗(yàn)證……”“證明……”都可預(yù)測到與實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊恢碌慕Y(jié)果，一般只有一個結(jié)果和相應(yīng)的結(jié)論，結(jié)論即為實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。若是探究性?shí)驗(yàn)，如“探究……”“探索……”，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不唯一，一般有三種可能：變量促進(jìn)結(jié)果、變量抑制結(jié)果、變量與結(jié)果無關(guān)。每一個結(jié)果對應(yīng)一個結(jié)論，一般采用“如果……，則……”的形式表達(dá)。運(yùn)用逆向思維方法是完美解答預(yù)測結(jié)果、結(jié)論題型的關(guān)鍵所在，即假設(shè)某種結(jié)論成立，預(yù)測相應(yīng)的現(xiàn)象或結(jié)果，然后將得到的結(jié)果作為條件，若出現(xiàn)某一結(jié)果，則得出相應(yīng)結(jié)論[3]。

二、典例剖析

（一）例1

（2017年新課標(biāo)卷Ⅰ第29題）根據(jù)遺傳物質(zhì)的化學(xué)組成，可將病毒分為RNA病毒和DNA病毒兩種類型，有些病毒對人類健康會造成很大危害，通常，一種新病毒出現(xiàn)后需要確定該病毒的類型。假設(shè)在宿主細(xì)胞內(nèi)不發(fā)生堿基之間的相互轉(zhuǎn)換，請利用放射性同位素標(biāo)記的方法，以體外培養(yǎng)的宿主細(xì)胞等為材料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以確定一種新病毒的類型，簡要寫出（1）實(shí)驗(yàn)思路，（2）預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論即可。（要求：實(shí)驗(yàn)包含可相互印證的甲、乙兩個組）

解析：本題的目的是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究一種新病毒的類型為DNA病毒，還是RNA病毒。由于DNA和RNA元素組成相同，但其有各自的特有堿基，DNA特有堿基為T，RNA特有堿基為U，分別利用放射性同位素標(biāo)記堿基T、U培養(yǎng)宿主細(xì)胞，使宿主細(xì)胞分別含有放射性同位素標(biāo)記的堿基T或U，再利用病毒侵染宿主細(xì)胞，看子代病毒是否含有放射性同位素標(biāo)記的堿基T或U，從而證明該病毒為RNA病毒或DNA病毒。結(jié)果預(yù)測分析采用逆向思維方法——假設(shè)逆推法。

答案：（1）實(shí)驗(yàn)思路：甲組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記尿嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。乙組：將宿主細(xì)胞培養(yǎng)在含有放射性標(biāo)記胸腺嘧啶的培養(yǎng)基中，之后接種新病毒。培養(yǎng)一段時間后收集病毒并檢測其放射性。（2）結(jié)果及結(jié)論：如果甲組收集的病毒有放射性，乙組無，則為RNA病毒；反之為DNA病毒。

（二）例2

（2019年新課標(biāo)卷Ⅰ第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，回答下列問題。

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(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這一結(jié)論，要求簡要寫出實(shí)驗(yàn)思路和預(yù)期結(jié)果。

解析：本題目的是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證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。需要分別測定ABA缺失突變體干旱處理前后及ABA處理前后氣孔開度的變化。干旱條件下氣孔開度減小是由ABA引起的，而ABA缺失突變體植株不能合成ABA，故其在干旱條件下氣孔開度不會減小，但是在ABA處理下氣孔開度會變小。據(jù)此，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

答案：實(shí)驗(yàn)思路：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：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，另一組做對照，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。

（三）例3

（2018年新課標(biāo)卷Ⅱ第29題）為研究垂體對機(jī)體生長發(fā)育的作用，某同學(xué)用垂體切除法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，用幼齡大鼠為材料，以體重變化作為生長發(fā)育的檢測指標(biāo)?；卮鹣铝袉栴}：

（1）請完善下面的實(shí)驗(yàn)步驟

①將若干只大鼠隨機(jī)分為A、B兩組后進(jìn)行處理，A組（對照組）的處理是___________，B組的處理是_____________。②將上述兩組大鼠置于相同的適宜條件下飼養(yǎng)。③_______。④對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理與分析

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

B組大鼠生長發(fā)育的狀況不如A組，出現(xiàn)這種差異的原因是B組的處理使大鼠缺失了來源于垂體的_____________激素和________激素。

解析：本題的目的是用垂體切除法研究垂體對機(jī)體生長發(fā)育的作用，自變量為垂體的有無，因變量是大鼠的生長發(fā)育。設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的單一變量原則，A組（對照組）手術(shù)但不切除垂體，B組切除垂體，兩組大鼠置于適宜且相同的條件下飼養(yǎng)，每隔一定時間，測定并記錄兩組大鼠的體重，以體重變化作為生長發(fā)育的檢測指標(biāo)。

答案：（1）①手術(shù)但不切除垂體；②切除垂體；③每隔一定時間，測定并記錄兩組大鼠的體重。（2）①生長；②促甲狀腺。

當(dāng)然提高學(xué)生解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的能力也不是一朝一夕的事，它是一項(xiàng)長期的任務(wù)，只有在日常教學(xué)中努力培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、科學(xué)探究的能力，并掌握一定的方法技巧，持之以恒的練習(xí)才能使學(xué)生的綜合能力得到有效的提高。