逍遥右脑 2014-10-20 17:52
摘 要：新课程的高考对实验考查非常广泛，本文重点探讨拓展性实验的解析，摒弃一般思路，从实验的自变量出发找到实验设计的突破口。
关键词：实验设计 自变量
生物是一门以实验为基础的科学，在高考中，一直是考查的重点内容。在新课程的高考中，这一重点内容考查更为广泛，形式更为多样化。在考查中，一般分为两个层次：课本实验和拓展性实验，。
拓展性实验尤以实验设计为难点，能力要求非常高，学生往往感到困难，高考试题一般有三种类型：全程设计、补充设计、设计改错，而近几年的高考，前两种题型出现的次数较多。一般，我们可以将其分为以下几步：
(1)了解题目要求→(2)明确实验目的→(3)分析实验原理→(4)确定实验思路→(5)设计实验步骤→(6)预期结果与分析。[1]
这是常规思路，而笔者认为如此划分对学生而言是非常生涩的，操作性不强，尤其第三步分析实验原理很困难，对于实验设计明确目的，找出自变量，才是设计实验步骤的关键。比如：探究不同光照强度对植物光合作用的影响。明确探究实验，结果与结论不唯一；唯一变量是不同光照强度，所以应当设置光照梯度，多组相互对比（为更严谨，往往还需设置空白对照──无光状态）；确定因变量，找出研究对象，因变量是光合作用强度，测定方式多样，可以是单位时间的O2释放量、CO2 吸收量、有机物积累量等，这样思路基本形成。具体以下列几个例题分析、说明。
[例1]（2011·四川成都三诊30-II（2））
实验二：日本9．0级大地震导致日本福岛第一核电站发生核泄漏以后，曾在我国一些地区引发抢购加碘盐的闹剧。某科研小组为了探究加碘盐中的碘针对“碘—131”诱发的癌变是否有预防作用，设计了如下表所示的实验方案。
操作步骤
实验组别
甲
乙
1
普通饲料饲喂
普通饲料饲喂
2
普通饲料+加碘盐
？
3
普通饲料+碘—131制剂
普通饲料+碘—131制剂
4
在相同且适宜的条件下饲养一段时间后，观察并比较甲、乙两组小鼠甲状腺是否癌变。
①乙组实验步骤2的处理是 。
②专家指出该试验还应增设一个对照组才更有说服力，请写出该对照组的简要设置方案： 。
【解析】
（1）明确实验目的──探究加碘盐中的碘针对“碘—131”诱发的癌变是否有预防作用。明确实验究竟要解决什么问题。根据实验目的，我们可以获得以下信息：①明确为探究实验，所以实验结果和结论不唯一；②题干提供表格，明确表头，已有提示分为了两个组进行对比。
（2）找出自变量。这一步尤为重要，是梳理实验思路的基础。根据目的，找出“碘盐中有无碘”这个自变量不难，所以我们至少设置两个组以便相互对照。
（3）梳理实验思路，探究碘对“碘—131”诱发的癌变是否有预防作用，落脚预防，所以对实验动物处理，应先做实验变量（有无碘）处理，再加入“碘-131”的影响，观察是否有癌变。
（4）设计步骤。有了思路，如何落实在语言描述上，这也是一个难点。必须注意以下几个重要原则：单一变量（只有自变量区别）原则，控制好无关变量，其他条件设置为“相同且适宜”；等量原则；对照原则等，这些原则在我们的描述中尽量有所体现。
①乙组实验步骤2的处理是：普通饲料+等量的盐（或无碘的盐）。
这里学生易漏掉“等量”，描述也可能描述成无碘盐，那么实验变量则变为“有无碘盐”，而非“碘盐中有无碘”。这些漏洞本质都是对实验变量和原则拿捏不准导致。
②专家指出该试验还应增设一个对照组才更有说服力，请写出该对照组的简要设置方案：将乙组步骤3的“碘-131”制剂去掉，其余步骤与乙组相同。
这是本题的难点，但只要明确的对照组的本质，这个问题就迎刃而解了。对照分为三种：自身对照、相互对照、空白对照，此处为空白对照，唯一作用就是排除实验变量的干扰，完全为正常生长组，目的也是排除“碘-131”以外的其他致癌因子对实验结果的影响。所以该组每步都只需饲喂等量的普通饲料，其他培养条件相同且适宜即可。
[例2]（2012·浙江理综31）
请根据以下提供的实验材料，完善生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用的实验思路，并预测实验结果。
实验材料：培养液、正常体细胞、癌细胞、W、胰蛋白酶。
（要求与说明：答题时不考虑加入W后的体积变化等误差。提供的细胞均具有分裂能力，只进行原代培养且培养条件适宜）
（1）实验思路：
①取培养瓶若干个，分组如下：______________________________________。每组设置若干个重复样品。
②各组样品在培养箱中培养一段合适的时间后，各取其中的几个样品，加入_____________，摇匀，在显微镜下用血细胞计数板分别计数并记录细胞数。
③重复②若干次。
④_________________________________________。
（2）预测实验结果（用坐标系和细胞数变化曲线示意图表示）：
【解析】
（1）实验思路：
1、明确实验目的──完善生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用的实验思路。明确实验究竟要解决什么问题。根据实验目的，明确为验证实验，明确生物制剂W对细胞的分裂为促进作用。
2、找出自变量──“是否加入生物制剂W”和“不同细胞”，根据实验材料，明确该实验研究W制剂对体细胞和癌细胞的作用。设置四个个组相互对比。
（2）预测实验结果（用坐标系和细胞数变化曲线示意图表示）：
绘制曲线时，应注意横纵坐标及各组合的最终高度。
明确要求与说明：提供的细胞均具有分裂能力，只进行原代培养且培养条件适宜，用培养瓶培养生长曲线成S型增长。另外4个组哪个细胞数量多、生长迅速呢？实验目的中明确W是促进剂，而癌细胞比正常细胞生长更迅速，这是基本知识。
【答案】（1）①A组：培养液中加入体细胞。 B组：培养液中加入等量体细胞，加入W。
C组：培养液中加入癌细胞。D组：培养液中加入等量癌细胞，加入W。
②胰蛋白酶
④统计并分析所得数据。
（2）
从上面的几例我们可以看出，试题涉及的知识并不构成解题的障碍，试题考查的重点在于实验设计、分析的思想、方法与相关的技术以及分析解决问题的能力。而自变量的明确，正是实验设计的突破口。
参考文献：
[1] 林祖荣．高考实验设计题例析．《中学生理科应试》，2000年第12期