生活中有許多有趣的生物學(xué)現(xiàn)象，在這些肉眼可觀察的現(xiàn)象背后，是各生物體的分子、細(xì)胞、器官等精密分工，又密切配合地完成各項(xiàng)生命活動(dòng)。要想獲得科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的生物學(xué)理論，必須借助實(shí)驗(yàn)這一生物學(xué)重要的研究手段。

高考生物所考查的實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕嵌确殖商骄繉?shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)兩類(lèi)，根據(jù)每道題的設(shè)問(wèn)意圖，又分成分析型、完善型、設(shè)計(jì)型、評(píng)價(jià)型實(shí)驗(yàn)。近5年全國(guó)卷和新高考真題中，對(duì)分析型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的考查頻次最高，主要圍繞細(xì)胞代謝、遺傳的基本規(guī)律、動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)、植物激素調(diào)節(jié)等5大內(nèi)容的考點(diǎn)進(jìn)行命題。今年的第一次省統(tǒng)測(cè)則就細(xì)胞代謝這一重點(diǎn)內(nèi)容，設(shè)置了分析型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)進(jìn)行考查。分析型實(shí)驗(yàn)需要考生分析題干所設(shè)的實(shí)驗(yàn)變量、實(shí)驗(yàn)思路、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)論，注重考查考生理解和獲取信息、分析信息的能力，主要體現(xiàn)考生在生命觀念和科學(xué)思維兩方面的學(xué)科核心素養(yǎng)，難度相對(duì)較小。而設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)則要求考生根據(jù)題干提供的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)材料等信息，設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，不僅考查考生獲取信息、分析信息能力，還考驗(yàn)了考生邏輯思維的縝密程度，體現(xiàn)考生在科學(xué)探究這一維度的學(xué)科核心素養(yǎng)。由于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)文字書(shū)寫(xiě)量大，加上綜合考試時(shí)間緊迫的客觀事實(shí)，考生很多時(shí)候會(huì)選擇直接放棄，得分率較分析型低得多。

其實(shí)，任何實(shí)驗(yàn)都離不開(kāi)確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒎治鰧?shí)驗(yàn)原理以及找出相關(guān)變量這3項(xiàng)核心內(nèi)容。本文筆者將以下面的例題對(duì)分析型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的解題技巧作介紹。

一、分析型實(shí)驗(yàn)

分析型實(shí)驗(yàn)考查較多的題型是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析原因或依據(jù)，解題方法一般為：明確實(shí)驗(yàn)變量—分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果—得出原因或依據(jù)。以2023年云南省第一次高中畢業(yè)生復(fù)習(xí)統(tǒng)一檢測(cè)第31題第（1）小題為例：已知生物毒素A是由蛋白B經(jīng)過(guò)糖鏈修飾的糖蛋白，通過(guò)胞吞進(jìn)入細(xì)胞，專(zhuān)一性地抑制人核糖體的功能。為研究A的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，某同學(xué)取A、B和C（由A 經(jīng)加熱處理獲得，糖鏈不變）3種蛋白樣品，分別加入到3組等量的某種癌細(xì)胞（X）培養(yǎng)物中，適當(dāng)培養(yǎng)后，檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)樣品蛋白的含量。結(jié)果如圖，回答下列問(wèn)題：

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)推斷，A分子進(jìn)入細(xì)胞時(shí)，主要是由該分子中的_______與細(xì)胞表面受體結(jié)合引起的，其判斷依據(jù)是_______。

解題過(guò)程：

（一）明確實(shí)驗(yàn)變量

由題干信息可知，A、C兩種分子有糖鏈，但C分子蛋白質(zhì)分子因加熱而空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，B分子沒(méi)有糖鏈，則A、B、C對(duì)照，自變量是有無(wú)糖鏈，A、C對(duì)照，自變量是蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)是否被破壞。

（二）分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出原因或依據(jù)

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，A、C細(xì)胞內(nèi)樣品蛋白的含量隨樣品蛋白濃度增加而增加，而B(niǎo)細(xì)胞內(nèi)樣品蛋白的含量隨樣品蛋白濃度增加基本無(wú)變化，說(shuō)明A、C分子能進(jìn)入細(xì)胞，而B(niǎo)分子不能進(jìn)入細(xì)胞，結(jié)合變量可確定，A、C因有糖鏈均能進(jìn)入細(xì)胞，B因沒(méi)有糖鏈，不能進(jìn)入細(xì)胞。因此，本題第一空答案為“糖鏈”，第二空答案為“含有糖鏈的A、C均能進(jìn)入細(xì)胞，無(wú)糖鏈的B幾乎不能進(jìn)入細(xì)胞”。

二、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

【例】海帶中含有植物生長(zhǎng)素（IAA）和脫落酸（ABA）等激素，為研究激素對(duì)海帶生長(zhǎng)的影響，某研究組開(kāi)展了系列實(shí)驗(yàn)，得到下圖海帶中的IAA和ABA與海帶生長(zhǎng)變化的關(guān)系。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

請(qǐng)參照11月和5月海帶樣品中IAA和ABA的數(shù)據(jù)，探究在黑暗條件下，IAA和ABA對(duì)植株幼苗生長(zhǎng)的影響，請(qǐng)寫(xiě)出具體實(shí)驗(yàn)操作步驟并預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論。

在進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)類(lèi)題目作答時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

（一）正確得出實(shí)驗(yàn)?zāi)康模鞔_實(shí)驗(yàn)變量

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖恰皡⒄?1月和5月海帶樣品中IAA和ABA的數(shù)據(jù)，探究在黑暗條件下，IAA和ABA對(duì)植株幼苗生長(zhǎng)的影響”，由此可推出本實(shí)驗(yàn)的自變量有兩個(gè)：一是11月和5月海帶樣品中IAA和ABA的含量，可通過(guò)配制含有11月和5月IAA、ABA相應(yīng)量的混合液進(jìn)行設(shè)置，據(jù)圖可知，11月IAA含量高，ABA含量低，5月IAA含量低、ABA含量高。二是是否進(jìn)行黑暗處理。因變量是植株幼苗的生長(zhǎng)狀況，可以測(cè)量植株幼苗的高度為檢測(cè)指標(biāo)。無(wú)關(guān)變量為混合液的量、溫度、植株幼苗的種類(lèi)、初始高度、生理狀況等。

（二）正確分析實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)材料

本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理為：IAA可促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，黑暗條件下植物生長(zhǎng)減緩甚至死亡，ABA抑制植物生長(zhǎng)但可提高植物的抗逆性。確定實(shí)驗(yàn)材料為同種植物的初始高度及生理狀況一致的植株幼苗若干、適宜濃度的培養(yǎng)液以及由培養(yǎng)液配制的含有11月和5月IAA、ABA相應(yīng)量的混合液。

（三）嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的4個(gè)基本原則，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路或?qū)嶒?yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格遵循4個(gè)基本原則：科學(xué)性原則、單一變量原則、平行重復(fù)原則和對(duì)照原則。在此基礎(chǔ)上，書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)操作步驟的過(guò)程為：

1.取材、分組、編號(hào)

“將同種植物的初始高度及生理狀況一致的若干植株幼苗隨機(jī)均為6組，分別置于6個(gè)培養(yǎng)瓶中，編號(hào)為1、2、3、4、5、6。”此步驟既保證單一變量，又滿足平行重復(fù)原則，降低實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差及偶然性。

2.設(shè)置自變量，同時(shí)控制無(wú)關(guān)變量

“向1、4組培養(yǎng)瓶加入適量無(wú)外源IAA和ABA的培養(yǎng)液，2、5組培養(yǎng)瓶加入等量含11月IAA和ABA含量的混合液，3、6組培養(yǎng)瓶加入等量含5月IAA和ABA含量的混合液；1、2、3組進(jìn)行光照處理，4、5、6組進(jìn)行黑暗處理，其余條件相同且適宜。”此步驟保證單一變量：1、2、3組對(duì)照和4、5、6組對(duì)照自變量為IAA和ABA含量；1、4組對(duì)照和2、5組對(duì)照和3、6組對(duì)照自變量為是否進(jìn)行黑暗處理；1組為空白對(duì)照組，2—6組均為實(shí)驗(yàn)組，遵循對(duì)照原則，形成了空白對(duì)照及相互對(duì)照。同時(shí)嚴(yán)格控制無(wú)關(guān)變量，排除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。

3.檢測(cè)因變量

“培養(yǎng)一段時(shí)間后，測(cè)量6組幼苗的高度并比較。”檢測(cè)指標(biāo)的確定必須結(jié)合實(shí)際，可操作性強(qiáng)，且效果明顯。

（四）緊扣實(shí)驗(yàn)原理，預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理：IAA促進(jìn)植物生長(zhǎng)，黑暗條件下植物生長(zhǎng)減緩甚至死亡，ABA抑制植物生長(zhǎng)但可提高植物的抗逆性。預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)為：1、2、3組對(duì)比，2組植株高度大于1組，3組植株高度小于1組；1、4組對(duì)比，4組植株高度明顯小于1組；2、5組對(duì)比，5組植株高度明顯小于2組；3、6組對(duì)比，6組植株高度小于3組，但差異不大。結(jié)論為IAA能促進(jìn)植物生長(zhǎng)，而ABA可提高植物抵抗黑暗的能力。實(shí)驗(yàn)題的關(guān)鍵是明確變量、科學(xué)分析、嚴(yán)謹(jǐn)作答。

教師簡(jiǎn)介：代澤坤，昭通市第一中學(xué)生物教師、高三生物組備課組組長(zhǎng)、昭通市2023屆復(fù)習(xí)備考生物學(xué)科中心教研組組長(zhǎng)、昭通市中小學(xué)實(shí)驗(yàn)精品課遴選活動(dòng)評(píng)委。兩次參與昭通市二輪復(fù)習(xí)資料編寫(xiě)工作，多次參加全市課堂教學(xué)競(jìng)賽獲一等獎(jiǎng)。

作者 代澤坤