高中生物实验设计题的解题思路

高中生物实验设计是一种考查学生能力的综合性题型。这种试题有一定的开放性，它是培养学生思维和发展学生能力的能力检测题，也是高考中选拔人才的选拔性题型。近几年的高考试题中虽然都考了，但同学们的得分率并不高。不是思路不清就是步骤不可行。现就高中生物实验设计的一般解题思路和方法总结如下。

一、找出实验目的和原理

首先认真阅读题目，从题目中获取我们所需要的信息，要弄清题目让我们做什么，所依据的理论基础是什么。无论是探究性还是验证性实验，题目都会告诉我们要做什么，即要你探究什么或验证什么，这就是实验目的。至于做这件事的理论基础则不一定在题干中都有，需要我们从所学的知识范围中去找寻，也就是说书本知识是我们做题的依据和支撑，即实验原理 。当实验目的和原理都弄清楚了，就好像建房有了设计图，按照设计图的样式把他建成就可以了。做实验设计题就根据目的和原理，我们的实验设计思路，材料用具和步骤也基本上可以确定了。

例题1.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，请以小白鼠为实验对象设计实验步骤，观测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。该实验中的原理或知识背景就是胰高血糖素能促进肝糖元水解和非糖物质转化为葡萄糖,从而使血糖浓度升高;当血糖浓度升高到一定值（160-180 mg/dl）时就会以尿糖的形式排出；尿液中的葡萄糖可与斑氏定性试剂反应生成砖红色沉淀。

例题2.探究某地土壤（不缺Cl）种植植物叶片容易发黄的原因是缺Mg还是缺Fe。其原理是：

①植物生长发育需要一定的必需矿质元素，缺乏某种元素时会表现出相应的症状。

②该缺乏症状可以通过补充该元素得到消除。

③植物缺乏可以再度利用的元素如Mg时，则衰老部分先受害；缺乏不可再度利用的元素如Fe时，则幼嫩部分先受害。

二、选定实验材料、药品和用具

    根据实验目的和原理选定我们的实验材料和用具，选用材料时应该注意材料的易得、廉价及用具的可操作性和多量性（满足实验的平衡重复原则）。

三、找出实验中的自变量、因变量和无关变量

根据实验目的和原理，找出实验中的自变量、反应变量和无关变量，并设计控制自变量的简单易行的操作方案和排除无关变量的处理措施。

如例1中的实验变量是胰高血糖素的补充与否，反应变量则是尿液中是否有葡萄糖，无关变量则是小鼠的生理状况等，若想消除无关变量的影响，我们就应选择生长状况相同且较好的同龄同种同性别小鼠作为实验材料。

例2中的实验变量是缺Mg、Fe与否。即完全培养液（不缺必需元素）和土壤浸出液（缺Mg或Fe），第二步的变量是加Mg或加Fe，反应变量是观察叶片发黄的症状是否消除，或者是直接观察缺素以后叶片发黄的部位在哪？无关变量则是培养液浓度、光照、温度、PH值等。在设计实验的过程中，应保持这些无关变量的一致和适宜性。

四、根据反应变量确定观测指标和初步推测实验可能的结果。

  如例1中胰高血糖素的补充会引起血糖浓度的升高，血糖浓度的升高又会以尿糖的形式排出，即我们的观测指标是尿液中是否有糖，而检测的现象则是与斑氏糖定性试剂在加热的情况下反应生成砖红色沉淀与否。

例2中自变量是有无Mg或Fe，观测的反应变量是缺乏症的有无，加入Mg或Fe后缺乏症是否消失或缺乏症首先出现的部位，故我们可以通过分别补充Fe、Mg来观察缺乏症的消失情况，或直接观察叶片首先出现缺乏症的部位。

五、设计具体的实验方法和步骤

在每道实验设计题中，都有具体的实验设计方法和步骤，在设计方法和步骤的过程中应遵循如下几个原则和步骤

（1）原则

科学性原则：即设计的实验要具科学性。

可行性原则：即设计步骤简单方便、材料易得，重要条件易控制，又能说明问题。

例如：验证酶的专一性的实验中，用唾液淀粉酶（或商店出售的a-淀粉酶），而不用胰淀粉酶和肠淀粉酶（不易获得）

单一变量原则：即只设计一个自变量，其余的都定为无关变量，都应注意保持一致且适宜性。故在具体的步骤中，应体现这一点。用词时应注意生长状况相同,等量，适宜等字眼。

平行重复原则：即实验组和对照组往往应设计多个组，予以综合得出结论或多做几次，综合得出结论。如例1中的小鼠，不应各为一只，而应各为多只。如例2中培养的植株每组不应为一株而是数量相等的多株，且生长状况相同的植株。

对照原则，即设计对照实验来排除无关因素的影响以增强实验结果的说服力。对照方法可采取空白对照、条件对照、相互对照和自身对照等。空白对照，即对照组不做任何处理，如观察甲状腺激素的作用时可设实验组切除甲状腺；空白对照就是正常状况的同种健康动物不做任何处理；而条件对照则是添加甲状腺激素抑制剂；自身对照，如质壁分离与复原实验中的前后对照。相互对照，则是各实验组互为对照。如探究生长素的形成、分布和感光部位的实验中的各组实验。

（２）步骤： 实验步骤往往分为四步曲：

分组、编号、实验准备→变量处理→相同条件下培养或反应→观察记录实验结果。

如例题：现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和有用具设计实验的方法步骤，测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。其方法步骤为：

①取A、B两组培养皿，倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中（实验准备）；

②将A组置于黑暗的环境中，B组置于有光的环境中（变量处理）；

③将两组培养皿放在水分、温度、氧气适宜且相同的状况下培养一段时间（相同条件下的培养）；

④观察并记录两组培养皿中种子的萌发情况（观察记录实验结果）。

六．预测实验结果并得出结论

根据实验类型的不同，结果和结论也不同。如探究性实验，实验结果往往是不确定的，把可能出现的结果都应考虑在内，并写出相应的结论。而验证性实验的结果往往是已知且唯一的，只要写出这一结果和对应结论即可。

例如上步中的例题是探究性实验，可能有的实验结果及相应的结论是：

①A组萌发，B组不萌发（或A组发芽率高于B组），光抑制该种子的萌发；

②A组萌发，B组也萌发（或A、B两组发芽率差不多），该植物种子萌发不受光的影响；

③A组不萌发，B组萌发（或A组发芽率低于B组），光是该植物种子萌发的必要重要条件之一。

如本文中的例1是验证性实验，其实验结果是：实验组小鼠的尿液能与斑氏糖定性试剂反应生成砖红色沉淀，对照组小鼠的尿液与斑氏糖定性试剂反应不生成砖红色沉淀，（也就是仍然是蓝色）即实验组小鼠尿液中有葡萄糖，对照组小鼠的尿液中无葡萄糖。

结论是：实验组小鼠血糖升高，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。