楊紅彩

【摘要】實驗設計屬于近年來高考考查的熱點問題，生物實驗設計通過設計對照實驗平衡無關因素，增強實驗方案的說服力，因此學生有必要了解實驗設計的簡單理論知識。

【關鍵詞】實驗設計 對照實驗 設置

實驗設計是指在正式進行科學實驗之前，實驗者根據(jù)一定的目的和要求，運用有關的科學知識原理，制定實驗過程中的材料、儀器、方法、步驟等全部方案。中學生物學中的實驗設計，是為研究一個課題（或一個問題）提供一個簡易的可行性方案，并通過這個方案的實施探究或驗證一個生物學結論（事實）或者對某一生物學現(xiàn)象做出科學合理的解釋。

對照的設計是生物實驗設計的基本思想。設置對照實驗的目的在于消除無關變量對實驗結果的影響，使實驗結果更可信，更有說服力。

1.哪些實驗設計需要設置對照實驗

中學生物實驗可以分為5類：（1）細胞結構觀察類實驗，如觀察植物細胞有絲分裂，用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細胞質流動；（2）生理現(xiàn)象觀察類實驗，如觀察植物細胞的質壁分離與復原實驗； （3）物質性質探索類實驗，如比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率；（4）物質成分鑒定類實驗，如DNA的提取與鑒定；（5）生物實習和研究性學習類實驗，如種群密度的取樣調查，調查環(huán)境污染對生物的影響。從前面的分類和示例來看，生理現(xiàn)象觀察、物質成分鑒定、物質性質探索、生物實習和研究性學習的實驗，一般需要設置對照實驗，可以這樣說，只要研究未知因素對實驗過程和實驗結果是否有影響作用的實驗設計，都需要設置對照實驗。

2.如何區(qū)分對照組和實驗組

對照實驗分為對照組和實驗組。對照組是指實驗在正常條件下進行，不接受實驗變量處理的對象組；實驗組是指實驗含有未知的、需要探究的因素，接受實驗變量處理的對象組。

例如血糖的調節(jié)主要通過胰島素來完成的，胰島素分泌增加可促進血糖合成糖元，抑制非糖物質轉化為葡萄糖，使血糖降低。血糖含量過低，動物會出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。請根據(jù)提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結果，驗證胰島素在調節(jié)血糖方面的作用。

一、實驗材料和用具

小白鼠4只；鼠籠2個；胰島素溶液；50%葡萄糖溶液；生理鹽水；注射器1個。

二、實驗步驟和實驗結果

①將4只小白鼠分為實驗和對照兩組，每組2 只。

【實驗分析】：

實驗目的：驗證胰島素在調節(jié)血糖方面的作用。

實驗原理：動物體內血糖的調節(jié)主要通過胰島素完成，胰島素分泌增加可促進血糖合成糖元，抑制非糖物質轉化為葡萄糖，從而使血糖降低。

材料用具：胰島素溶液；50%葡萄糖溶液；生理鹽水；注射器1個。

反應變量：動物出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。

無關變量：小白鼠生長發(fā)育狀況、注射量、環(huán)境條件等。

對照方式：空白對照，對照組注射等量生理鹽水。

變量控制：注射胰島素溶液。

實驗步驟：①將4只小白鼠分為實驗和對照兩組，每組2 只。

②將兩組小白鼠饑餓處理18—24小時。

③實驗組在腹腔下注射適量的胰島素， 對照組注射等量的生理鹽水，置于30℃—37 ℃環(huán)境中。

④一段時間后，甲組（實驗組）出現(xiàn)驚厥昏迷等現(xiàn)象，對照組正常。

⑤兩組皮下均注射葡萄糖，實驗組恢復正常，對照組仍正常。

結果預測：實驗組出現(xiàn)驚厥昏迷等現(xiàn)象，對照組正常。

實驗解釋：胰鳥素使血糖含量過低，動物出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。

實驗結論：胰島素能降低血糖。

練習：試設計一個實驗驗證“黃瓜子房發(fā)育成果實需要種子提供生長素”。

【答案】

提示：①黃瓜是雌雄同株單性花。

②生長素是實驗變量，生長素來源有兩個：直接涂上和種子產生。

含有生長素

種子產生生長素 …………………… 實驗組

人工涂上生長素 …………………… 對照組

不含有生長素：

不做任何處理 ……………………… 對照組

實驗設計是對學生綜合能力的測試，需要學生運用學習過的理論知識和動手操作的實踐經驗，經過分析、綜合，才能完成實驗方案。因此，學生只有親自進行實驗操作，在實驗過程中不斷積累實踐經驗，才能使實驗設計的能力不斷提高。

參考文獻：

[1]冉永紅.生物實驗設計中的對照原則[J].考試周刊.2011（48）.

[2]孟娟.淺談初中生物教學中對照實驗的設計[J].現(xiàn)代閱讀（教育版）.2011（15）.