程　有　茍　鑫

文件編號(hào)：1003-7586(2006)09-0055-03

近幾年隨著新一輪高考改革的實(shí)施，高考題逐漸趨向以能力立意為主，生物高考中出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題就是一種體現(xiàn)。從近幾年的實(shí)驗(yàn)題在高考中的題型變化來(lái)看，借助實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)設(shè)新情景，側(cè)重考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解釋和分析的能力已經(jīng)成為命題趨向，其中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題更是熱點(diǎn)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的“四段論思考方法”

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題是以教材中的常規(guī)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，注重考察考生能力的一類新題型，無(wú)論在練習(xí)還是考試中學(xué)生都普遍感到無(wú)從下手，尤其是關(guān)于實(shí)驗(yàn)步驟敘述的題目更是感到難以下筆。本人根據(jù)近幾年的教學(xué)實(shí)踐，摸索歸納出了一套簡(jiǎn)便可行的思考方法，即：“分析、準(zhǔn)備、對(duì)照、觀察”四段論思考方法，只要讓學(xué)生掌握了這一思考方法的基本原理及實(shí)質(zhì)，并加以適當(dāng)?shù)撵柟叹毩?xí)，學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力都會(huì)有明顯的提高。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題不外乎兩種類型，一是探究型，二是驗(yàn)證型。無(wú)論是哪一種類型，如果要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，則教師應(yīng)要求學(xué)生先認(rèn)真分析，分析后再按照準(zhǔn)備、對(duì)照、觀察的順序?qū)懗鐾暾膶?shí)驗(yàn)步驟?，F(xiàn)將此方法敘述如下。

1．1 分析

1.1.1 分析實(shí)驗(yàn)命題

首先分析實(shí)驗(yàn)命題是探究性，還是驗(yàn)證性，因?yàn)檫@將直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論的敘述與表達(dá)，如果是探究性實(shí)驗(yàn)，則結(jié)果和結(jié)論有多種可能，如果是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論就是一種，并且結(jié)論和原命題一致。

1.1.2 分析實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的根據(jù)和出發(fā)點(diǎn)，有些題目的實(shí)驗(yàn)原理是題目中現(xiàn)成就有的，有些題目的實(shí)驗(yàn)原理是隱含的，也就是說(shuō)題目中沒(méi)有，但在教材上出現(xiàn)過(guò)的知識(shí)點(diǎn)。明確實(shí)驗(yàn)原理可以幫助理清實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，合理安排實(shí)驗(yàn)步驟，正確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論。

1.1.3 分析實(shí)驗(yàn)儀器、藥品和實(shí)驗(yàn)材料

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)步驟的敘述和表達(dá)同實(shí)驗(yàn)儀器、藥品和材料的作用密切相關(guān)。要想準(zhǔn)確表達(dá)步驟，就必須對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、藥品和材料的作用有準(zhǔn)確地理解。

1.1.4 分析實(shí)驗(yàn)對(duì)照條件

大多數(shù)實(shí)驗(yàn)要求具備對(duì)照實(shí)驗(yàn)，只有準(zhǔn)確地分析了對(duì)照條件，才能設(shè)計(jì)怎樣做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，即怎樣設(shè)置對(duì)照條件，提高實(shí)驗(yàn)的精確程度。

1.2 準(zhǔn)備

準(zhǔn)備一般是指做實(shí)驗(yàn)的開(kāi)始部分或步驟，也就是做實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作。根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目的不同，準(zhǔn)備步驟有些簡(jiǎn)單，有些比較復(fù)雜，因此在實(shí)驗(yàn)步驟的敘述中準(zhǔn)備步驟可以用一步，也可以用兩步敘述。敘述一般有分組、編號(hào)、實(shí)驗(yàn)前測(cè)量、饑餓處理等。

1.3 對(duì)照

高中生物實(shí)驗(yàn)題一部分為驗(yàn)證型題目，一部分為探究性題目，無(wú)論是驗(yàn)證性還是探究性題目，為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確程度，一般情況下都要做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)置的質(zhì)量高低將會(huì)直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的說(shuō)服力。對(duì)照實(shí)驗(yàn)有些是空白對(duì)照，有些是相互對(duì)照，有些是自身對(duì)照等，究竟采用那一種對(duì)照方式還要根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)具體對(duì)待。而且根據(jù)實(shí)驗(yàn)的不同，有些對(duì)照實(shí)驗(yàn)較簡(jiǎn)單，有些比較復(fù)雜，有些設(shè)置非常巧妙，有些則用到教材上的原理和理論。

1.4 觀察

觀察是生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目的最后一個(gè)步驟，因?yàn)樯飳?shí)驗(yàn)的結(jié)果一般是根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的化學(xué)反應(yīng)原理、生物的生長(zhǎng)原理、生物的生理原理等得出的。因此，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該根據(jù)不同的原理進(jìn)行有區(qū)別的觀察，如觀察顏色變化，加入化學(xué)物質(zhì)的特殊顏色變化，氣體放出的快慢多少，生物體或者生物材料的生長(zhǎng)長(zhǎng)度、方向、體積、重量等的變化。另外，還應(yīng)該說(shuō)明什么時(shí)間觀察或測(cè)量以及觀察或測(cè)量的項(xiàng)目，并且作好記錄，為對(duì)照提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而為實(shí)驗(yàn)命題和結(jié)論的得出提供保證。

所以，對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目應(yīng)該先分析，然后根據(jù)分析結(jié)果合理安排實(shí)驗(yàn)的步驟，進(jìn)而得出所需要的結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)。下面通過(guò)幾個(gè)具體案例加以詳細(xì)論述。

2 兩則案例

【案例1】 為了驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動(dòng)量為觀察指標(biāo)，根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并作出分析。

（1） 材料和用具：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠2組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測(cè)定裝置，小動(dòng)物活動(dòng)測(cè)定儀等。

（實(shí)驗(yàn)提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。）

（2） 方法與步驟：__________________。

（3） 結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：__________________。

解析：根據(jù)“分析、準(zhǔn)備、對(duì)照、觀察”四段論思考方法解題。

（1） 分析。

① 分析命題。從命題分析可以知道此題為一驗(yàn)證性的題目，且需要做對(duì)照實(shí)驗(yàn)，因此其結(jié)論和結(jié)果應(yīng)該為一種情況，即是肯定的。

② 分析原理。甲狀腺激素能夠促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動(dòng)物的耗氧量和活動(dòng)量增加。

③ 分析儀器、材料和用具。2組日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠是實(shí)驗(yàn)對(duì)象；甲狀腺激素溶液為實(shí)驗(yàn)藥品，蒸餾水用來(lái)做對(duì)照；灌胃器為給藥的儀器；耗氧量測(cè)定裝置測(cè)定氧氣的消耗量；小動(dòng)物活動(dòng)測(cè)定儀測(cè)定活動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)需要注意實(shí)驗(yàn)提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。

④ 分析實(shí)驗(yàn)對(duì)照條件。因?yàn)轭}目驗(yàn)證的是甲狀腺激素的生理作用，因此應(yīng)該一組給甲狀腺激素溶液，一組給蒸餾水。

（2） 準(zhǔn)備。

因?yàn)轭}目只是驗(yàn)證甲狀腺激素的作用，而且題目又給定2組大白鼠，因此將2組雄性成年大白鼠分別標(biāo)號(hào)為甲組和乙組（或A組、B組等等），為了能對(duì)比出實(shí)驗(yàn)前后2組大白鼠的生理和活動(dòng)差異，分別用給出的儀器，測(cè)定與記錄實(shí)驗(yàn)前的耗氧量和活動(dòng)量。

（3） 對(duì)照。

根據(jù)分析的對(duì)照條件：一組給甲狀腺激素溶液，一組給蒸餾水，因此，應(yīng)該每天用灌胃器給予甲組鼠灌胃甲狀腺激素溶液，給予乙組鼠灌胃等量的蒸餾水。

（4） 觀察。

因?yàn)榧に氐淖饔帽容^緩慢，短時(shí)間內(nèi)生理活動(dòng)的變化不明顯，因此要飼養(yǎng)大白鼠一定時(shí)間后，再分別觀察、測(cè)定與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

綜上所述實(shí)驗(yàn)步驟可以如下敘述：

（1） 將2組雄性成年大白鼠分別標(biāo)號(hào)為甲組和乙組，分別用給出的儀器，測(cè)定與記錄2組鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

（2） 每天用灌胃器給予甲組鼠灌胃甲狀腺激素溶液，給予乙組鼠灌胃等量的蒸餾水。

（3） 飼養(yǎng)一定時(shí)間后，分別觀察、測(cè)定與記錄甲、乙組鼠的耗氧量和活動(dòng)量。

結(jié)果預(yù)測(cè)與分析：① 實(shí)驗(yàn)前，即未給甲狀腺激素時(shí)，甲、乙組鼠耗氧量和活動(dòng)量相近；② 實(shí)驗(yàn)后，即給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧量和活動(dòng)量均大于乙組鼠。結(jié)果分析，即結(jié)論：甲狀腺激素能夠促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性，從而使動(dòng)物的耗氧量和活動(dòng)量增加。

【案例2】 胰高血糖素對(duì)小白鼠和人具有相同的生理作用。為了驗(yàn)證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，請(qǐng)根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和用具設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)和解釋實(shí)驗(yàn)應(yīng)出現(xiàn)的結(jié)果，并寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

（一）實(shí)驗(yàn)材料和用具：正常實(shí)驗(yàn)小白鼠2只，生理鹽水，用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性試劑，注射器，試管，燒杯等。

（二）實(shí)驗(yàn)步驟：_________。（實(shí)驗(yàn)提示：采用腹腔注射給藥，給藥劑量不作實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求；給藥1 h后，用注射器在小鼠膀胱處穿刺取尿液。）

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)、解釋和結(jié)論：_________。

解析：根據(jù)“分析、準(zhǔn)備、對(duì)照、觀察”四段論思考方法。

（1） 分析。

① 分析命題。命題為驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目，要求驗(yàn)證“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用”，結(jié)果和結(jié)論是肯定的。

② 分析原理。胰高血糖素具有升高血糖的生理作用；血糖升高后隨尿排出，尿中的糖遇到班氏糖定性試劑，經(jīng)加熱煮沸后出現(xiàn)磚紅色沉淀。

③ 分析實(shí)驗(yàn)儀器和藥品。正常實(shí)驗(yàn)小白鼠2只是實(shí)驗(yàn)對(duì)象；生理鹽水和用生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液是實(shí)驗(yàn)試劑；班氏糖定性試劑鑒定尿中的葡萄糖，注射器注射生理鹽水和適宜濃度的胰高血糖素溶液；試管用來(lái)放實(shí)驗(yàn)中取出的尿液；燒杯加熱煮沸。

④ 分析對(duì)照條件。命題要求驗(yàn)證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，因此一組注射生理鹽水，一組注射生理鹽水配制的適宜濃度的胰高血糖素溶液。

（2） 準(zhǔn)備。

因?yàn)轭}目只是驗(yàn)證胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，而且題目又給定2只小白鼠，因此將2只小白鼠分別標(biāo)號(hào)為1號(hào)和2號(hào)（或甲組和乙組、A組和B組等），此題不是直接觀察，而是在尿中加入班氏糖定性試劑后觀察，因此還要取2只試管也標(biāo)為1號(hào)和2號(hào)，各加入等量的班氏糖定性試劑，實(shí)驗(yàn)中分別盛放和鑒定1號(hào)和2號(hào)2只小白鼠的尿液中是否含有葡萄糖。

（3） 對(duì)照。

確定1號(hào)小白鼠為實(shí)驗(yàn)鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；確定2號(hào)小白鼠為對(duì)照鼠，腹腔注射等量生理鹽水。

（4） 觀察。

此題因?yàn)椴皇侵苯佑^察，因此觀察的步驟稍微復(fù)雜一點(diǎn)，首先取尿，給藥1 h后，對(duì)2只小白鼠分別采尿液，1號(hào)鼠尿液放入1號(hào)試管內(nèi)，2號(hào)鼠尿液放入2號(hào)試管內(nèi)；其次觀察，將2支試管搖勻后，放入盛有開(kāi)水的燒杯內(nèi)加熱煮沸，待冷卻后，觀察2支試管溶液顏色的變化。

綜上所述，實(shí)驗(yàn)步驟可以如下敘述：

（1） 將2只小白鼠分別標(biāo)號(hào)為1號(hào)和2號(hào)，再取兩只試管標(biāo)為1號(hào)和2號(hào)，各加入等量的班氏糖定性試劑。

（2） 給1號(hào)小白鼠腹腔注射胰高血糖素溶液；給2號(hào)小白鼠腹腔注射等量生理鹽水。

（3） 給藥1 h后，用注射器分別在1號(hào)小白鼠和2號(hào)小白鼠膀胱處穿刺取尿液。將1號(hào)鼠尿液放入1號(hào)試管內(nèi)，2號(hào)鼠尿液放入2號(hào)試管內(nèi)。

（4） 將2支試管搖勻后，放入盛有開(kāi)水的燒杯內(nèi)加熱煮沸，待冷卻后，觀察2支試管溶液顏色的變化。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)、解釋和結(jié)論：l號(hào)試管中應(yīng)該出現(xiàn)磚紅色沉淀，表明實(shí)驗(yàn)鼠尿液中有葡萄糖；2號(hào)試管中仍為藍(lán)色溶液，表明對(duì)照鼠尿液中無(wú)葡萄糖。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)鼠血糖升高，超過(guò)一定數(shù)值而出現(xiàn)糖尿，是胰高血糖素具有升高血糖的生理作用所引起的。

只要學(xué)生真正掌握“分析、準(zhǔn)備、對(duì)照、觀察”四段論這一思考方法，在解決實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí)，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)步驟的敘述還是實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充、完善以及修改都會(huì)得心應(yīng)手，化難為易，化繁為簡(jiǎn)，從而大大提高學(xué)生的解題能力。