解决实验设计题步骤叙述的方法.doc

“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法
 ——解决试验设计题步骤叙述的一种快捷方法
甘肃武威铁路中学 程 有 苟 鑫 733009
近几年随着新一轮高考改革的实施，高考题逐渐趋向以能力立意为主，生物高考中出现的实验设计题就是一种体现。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，借助试验方法创设新情景，侧重考察学生对实验进行设计、解释和分析的能力已经成为命题趋向，其中实验设计型实验题更是热点。
实验设计题是以教材中的常规实验为基础，注重考察考生能力的一类新题型，无论在练习中还是考试中学生都普遍感到无从下手，尤其是关于实验步骤叙述的题目更是感到难以下笔，本人根据近几年的教学实践，摸索归纳出了一套简便可行的思考方法即：“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法，只要让学生掌握了这一思考方法的基本原理及实质，并加以适当的巩固练习，学生分析问题、解决问题的能力都会有明显的提高。
实验设计题不外乎两种类型，一是探究型；二是验证型，无论是哪一种类型如果要求设计实验步骤，则应先认真分析，分析后再按照准备、对照、观察的顺序写出完整的实验步骤。现将此方法叙述如下：
1.分析
（1）分析实验命题 首先分析实验命题是探究性还是验证性，因为这将直接关系到实验结果和结论的叙述与表达，如果是探究性实验结果和结论是多种可能，如果是验证性实验结果和结论就是一种，并且结论和原命题一致。
（2）分析实验原理 实验原理是实验设计的根据和出发点，有些题目的实验原理是题目中现成就有的，有些题目的实验原理是隐含的，也就是说题目中没有，但在教材上出现过的知识点。明确实验原理可以帮助理清实验设计思路，合理安排实验步骤，正确分析实验结果和结论。
（3）分析实验仪器、药品和实验材料 因为实验步骤的叙述和表达同实验仪器、药品和材料的作用密切相关要想准确表达步骤，就必须对实验仪器、药品和材料的作用有准确地理解。
（4）分析实验对照条件 大多数实验要求对照实验，只有准确地分析了对照条件，才能设计怎样做对照实验，即怎样设置对照条件，提高实验的精确程度。
2.准备
准备一般是指做实验的开始部分或步骤，也就是做实验的准备工作，根据实验题目的不同，准备步骤有些简单，有些比较复杂，因此在实验步骤的叙述中准备步骤可以用一步也可以用两步叙述。叙述一般有分组、编号、实验前测量、饥饿处理等等。
3.对照
高中生物实验题一部分为验证型题目，一部分为探究性题目，无论是验证性还是探究性题目，为了加强实验的说服力和实验结果的精确程度，一般情况下都要做对照实验，对照实验设置的质量高低将会直接影响到实验结果的说服力。对照实验有些是空白对照，有些是相互对照，有些是自身对照等等，究竟采用那一种对照方式还要根据具体的实验具体对待。而且根据实验的不同，有些对照实验较简单，有些比较复杂，有些设置非常巧妙，有些则用到教材上的原理和理论。
4.观察
观察是生物实验设计题目的最后一个步骤，因为生物实验的结果一般是根据实验中的化学反应原理、生物的生长原理、生物的生理原理等得出的，因此实验中应该根据不同的原理进行有区别的观察，如观察颜色变化，加入化学物质的特殊颜色变化，气体放出的快慢多少，生物体或者生物材料的生长长度、方向、体积、重量等等的变化。还应该说明什么时间观察或测量以及观察或测量的项目，并且作好记录，为对照提供准确的数据，从而为实验命题和结论的得出提供保证。
所以，对于一个实验设计题目应该先分析，然后根据分析结果合理安排实验的步骤，进而得出所需要的结论完成实验。下面通过几个具体案例加以详细论述：
案例一 为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，设计实验步骤，预测实验结果，并作出分析。
(1)材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组，甲状腺激素溶液，蒸馏水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。
(实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。)
(2)方法与步骤：
(3)结果预测与分析：
解析：根据“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法
第一、分析
1.分析命题 从命题分析可以知道此题为一验证性的题目，且需要做对照实验，因此其结论和结果应该为一种情况，即是肯定的。
2.分析原理 甲状腺激素能够促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。
3.分析仪器、材料和用具 日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组是实验对象；甲状腺激素溶液为实验药品，蒸馏水对照；灌胃器为给药的仪器；耗氧量测定装置测定氧气的消耗量；小动物活动测定仪测定活动强度。并且注意实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。
4.分析实验对照条件 因为题目验证的是甲状腺激素的生理作用，因此应该一组给甲状腺激素溶液，一组给蒸馏水。
第二、准备
因为题目只是验证甲状腺激素的作用，而且题目又给定两组大白鼠，因此将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组（或A组、B组等等），为了能对比出实验前后两组大白鼠的生理和活动差异，分别用给出的仪器，测定与记录实验前的耗氧量和活动量。
第三、对照
根据分析的对照条件：一组给甲状腺激素溶液，一组给蒸馏水，因此，应该每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水。
第四、观察
因为激素的作用比较缓慢，短时间内胜利活动的变化不明显，因此要饲养一定时间后，再分别观察、测定与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量。
综上所述实验步骤可以如下叙述：
（1）将两组雄性成年大白鼠分别标号为甲组和乙组，分别用给出的仪器，测定与记录两组鼠的耗氧量和活动量。
（2）每天用灌胃器给予甲组鼠灌胃甲状腺激素溶液，给予乙组鼠灌胃等量的蒸馏水。
（3）饲养一定时间后，分别观察、测定与记录甲、乙组鼠的耗氧量和活动量。
附：结果预测与分析：①实验前，即未给甲状腺激素时，甲、乙组鼠耗氧量和活动量相近。②实验后，即给甲组鼠甲状腺激素后，其耗氧量和活动量均大于乙组鼠。结果分析即结论：甲状腺激素能够促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，提高神经系统的兴奋性，从而使动物的耗氧量和活动量增加。
案例二 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”，请根据给出的实验材料和用具设计实验步骤，预测和解释实验应出现的结果，并写出实验结论。
（一）实验材料和用具：正常实验小白鼠2只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，班氏糖定性试剂，注射器，试管，烧杯等。
（二）实验步骤：（实验提示：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药1小时后，用注射器在小鼠膀胱处穿刺取尿液。）
（三）实验结果的预测、解释和结论：
解析：根据“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法
第一、分析
1.分析命题
命题为验证性的实验设计题目，要求验证“胰高血糖素具有升高血糖的生理作用” ，结果和结论是肯定的。
2.分析原理
胰高血糖素具有升高血糖的生理作用；血糖升高后随尿排出，尿中的糖遇到班氏糖定性试剂，经加热煮沸后出现砖红色沉淀。
3.分析实验仪器和药品
正常实验小白鼠2只是实验对象；生理盐水和用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液是实验试剂；班氏糖定性试剂鉴定尿中的葡萄糖，注射器注射生理盐水和适宜浓度的胰高血糖素溶液；试管用来放实验中取出的尿液；烧杯加热煮沸。
4.分析对照条件
命题要求验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，因此一组注射生理盐水，一组注射生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液。
第二、准备
因为题目只是验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用，而且题目又给定两只小白鼠，因此将两只小白鼠分别标号为1号和2号（或甲组和乙组、A组和B组等等），此题不是直接观察，而是在尿中加入班氏糖定性试剂后观察，因此还要取两只试管也标为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂，实验中分别盛放和鉴定1号和2号两只小白鼠的尿液中是否含有葡萄糖。
第三、对照
确定1号小白鼠为实验鼠，腹腔注射胰高血糖素溶液；确定2号小白鼠为对照鼠，腹腔注射等量生理盐水。
第四、观察
此题因为不是直接观察因此观察的步骤稍微复杂一点，首先取尿，给药1小时后，对两只小白鼠分别采尿液，1号鼠尿液放入1号试管内，2号鼠尿液放入2号试管内；其次观察，将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。
综上所述，实验步骤可以如下叙述：
（1）将两只小白鼠分别标号为1号和2号，再取两只试管标为1号和2号，各加入等量的班氏糖定性试剂。
（2）给1号小白鼠腹腔注射胰高血糖素溶液；给2号小白鼠腹腔注射等量生理盐水。
（3）给药1小时后，用注射器分别在1号小白鼠和2号小白鼠膀胱处穿刺取尿液。将1号鼠尿液放入1号试管内，2号鼠尿液放入2号试管内。
（4）将两支试管摇匀后，放入盛有开水的烧杯内加热煮沸，待冷却后，观察两支试管溶液颜色的变化。
附：实验结果的预测、解释和结论：l号试管中应该出现砖红色沉淀，表明实验鼠尿液中有葡萄糖；2号试管中仍为蓝色溶液，表明对照鼠尿液中无葡萄糖。实验结论：实验鼠血糖升高，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。
过氧化酶
H2O2
案例三、 新收获的稻米煮出的饭香气诱人，但是不法商贩也可以用陈稻米抛光增白、上油后以假乱真，欺骗消费者。新稻米过氧化酶活性明显高于陈稻米。植物体内的过氧化酶在有过氧化氢（H2O2）存在时能把某些酚类化合物如愈创木酚氧化成红褐色物质，简单表示为：
愈创木酚 红褐色物质，其颜色的深浅与酶活性呈正相关。
请你帮助为食品卫生质量检验人员设计一个检测稻米新鲜程度的简易实验。
实验材料：新稻米、陈稻米（数量足够）
试剂和用具：1%愈创木酚 1%过氧化氢H2O2具塞试管 培养皿 移液管 观察颜色的方大镜等
实验步骤：
解析：根据“分析、准备、对照、观察”四段论思考方法
第一、分析
1.分析命题
根据题目的叙述此题属于验证性实验设计题。
2.分析原理
在有过氧化氢（H2O2）存在的情况下，稻米内的过氧化酶可以使愈创木酚氧化成红褐色物质，颜色的深浅与酶活性呈正相关。
3.分析仪器药品
1%愈创木酚模拟稻米内的酚类化合物； 1%过氧化氢（H2O2）模拟体内的化合物；具塞试管分别放置新、陈稻米； 培养皿便于用放大镜观察； 移液管用来滴加1%愈创木酚和1%过氧化氢（H2O2）；观察颜色的方大镜区分颜色的深浅。
4.分析对照条件
对照为实验材料的对照，即一组使用新稻米为实验材料，另一组使用陈稻米为实验材料。
第二、准备
取两只具塞试管编号为A与B，再取两只培养皿编号为A和B备用。
第三、对照
A管放入5g新稻米，B管放入5g待检测的陈稻米，然后分别用移液管往两试管内加入1%的愈创木酚溶液，浸没大米，盖上试管塞用力摇振20下，静置一段时间后，弃掉多余液体。（为防止液体溢出，先加稻米再加液体）
第四、观察
将A、B两管中浸有1%愈创木酚的稻米分别倒入A、B两个具有相同编号的培养皿中，用镊子摊开，几分钟后（或一定时间后），用放大镜仔细观察两培养皿里稻米的颜色变化。
综上所述，实验步骤可以如下叙述：
1．取两只具塞试管分别编号为A与B，再取两只培养皿编号为A和B备用。
2．A管放入5g新稻米，B管放入5g待检测的陈稻米，然后分别用移液管往两试管内加入1%的愈创木酚溶液，浸没大米，盖上试管塞用力摇振20下，静置一段时间后，弃掉多余液体。（为防止液体溢出，先加稻米再加液体）
3．将A、B两管中浸有1%愈创木酚的稻米分别倒入A、B两个具有相同编号的培养皿中，用镊子摊开，几分钟后（或一定时间后），用放大镜仔细观察两培养皿里稻米的颜色变化。
附：结果和结论分析：预期结果：B培养皿（新稻米）呈红褐色，A培养皿（陈稻米）几乎无色或颜色很浅。结论：稻米里的过氧化酶会随着贮藏时间的延长而活性降低。
只要学生真正掌握“分析、准备、对照、观察”四段论这一思考方法，在解决实验设计题中，无论是实验步骤的叙述还是实验步骤的补充、完善以及修改都会得心应手，化难为易，化繁为简，从而大大提高学生的应试能力。
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