名师点拨助高考 | 分析型实验和设计型实验解题技巧

生活中有许多有趣的生物学现象，在这些肉眼可观察的现象背后，是各生物体的分子、细胞、器官等精密分工，又密切配合地完成各项生命活动。要想获得科学、严谨、准确的生物学理论，必须借助实验这一生物学重要的研究手段。

高考生物所考查的实验，从实验目的角度分成探究实验和验证实验两类，根据每道题的设问意图，又分成分析型、完善型、设计型、评价型实验。近5年全国卷和新高考真题中，对分析型和设计型实验的考查频次最高，主要围绕细胞代谢、遗传的基本规律、动物生命活动调节、植物激素调节等5大内容的考点进行命题。今年的第一次省统测则就细胞代谢这一重点内容，设置了分析型、设计型实验进行考查。分析型实验需要考生分析题干所设的实验变量、实验思路、实验结果、实验结论，注重考查考生理解和获取信息、分析信息的能力，主要体现考生在生命观念和科学思维两方面的学科核心素养，难度相对较小。而设计型实验则要求考生根据题干提供的实验目的、实验材料等信息，设计整个实验方案，不仅考查考生获取信息、分析信息能力，还考验了考生逻辑思维的缜密程度，体现考生在科学探究这一维度的学科核心素养。由于设计型实验文字书写量大，加上综合考试时间紧迫的客观事实，考生很多时候会选择直接放弃，得分率较分析型低得多。

其实，任何实验都离不开确定实验目的、分析实验原理以及找出相关变量这3项核心内容。本文笔者将以下面的例题对分析型实验和设计型实验的解题技巧作介绍。

一、分析型实验

分析型实验考查较多的题型是根据实验结果分析原因或依据，解题方法一般为：明确实验变量—分析实验结果—得出原因或依据。以2023年云南省第一次高中毕业生复习统一检测第31题第（1）小题为例：已知生物毒素A是由蛋白B经过糖链修饰的糖蛋白，通过胞吞进入细胞，专一性地抑制人核糖体的功能。为研究A的结构与功能的关系，某同学取A、B和C（由A 经加热处理获得，糖链不变）3种蛋白样品，分别加入到3组等量的某种癌细胞（X）培养物中，适当培养后，检测细胞内样品蛋白的含量。结果如图，回答下列问题：

根据上述实验推断，A分子进入细胞时，主要是由该分子中的_______与细胞表面受体结合引起的，其判断依据是_______。

解题过程：

（一）明确实验变量

由题干信息可知，A、C两种分子有糖链，但C分子蛋白质分子因加热而空间结构遭到破坏，B分子没有糖链，则A、B、C对照，自变量是有无糖链，A、C对照，自变量是蛋白质空间结构是否被破坏。

（二）分析实验结果，得出原因或依据

由实验结果可知，A、C细胞内样品蛋白的含量随样品蛋白浓度增加而增加，而B细胞内样品蛋白的含量随样品蛋白浓度增加基本无变化，说明A、C分子能进入细胞，而B分子不能进入细胞，结合变量可确定，A、C因有糖链均能进入细胞，B因没有糖链，不能进入细胞。因此，本题第一空答案为“糖链”，第二空答案为“含有糖链的A、C均能进入细胞，无糖链的B几乎不能进入细胞”。

二、设计型实验

【例】海带中含有植物生长素（IAA）和脱落酸（ABA）等激素，为研究激素对海带生长的影响，某研究组开展了系列实验，得到下图海带中的IAA和ABA与海带生长变化的关系。请回答下列问题：

请参照11月和5月海带样品中IAA和ABA的数据，探究在黑暗条件下，IAA和ABA对植株幼苗生长的影响，请写出具体实验操作步骤并预期实验结果及结论。

在进行探究性实验类题目作答时，应从以下几个方面着手：

（一）正确得出实验目的，明确实验变量

本实验的实验目的是“参照11月和5月海带样品中IAA和ABA的数据，探究在黑暗条件下，IAA和ABA对植株幼苗生长的影响”，由此可推出本实验的自变量有两个：一是11月和5月海带样品中IAA和ABA的含量，可通过配制含有11月和5月IAA、ABA相应量的混合液进行设置，据图可知，11月IAA含量高，ABA含量低，5月IAA含量低、ABA含量高。二是是否进行黑暗处理。因变量是植株幼苗的生长状况，可以测量植株幼苗的高度为检测指标。无关变量为混合液的量、温度、植株幼苗的种类、初始高度、生理状况等。

（二）正确分析实验原理，确定实验材料

本实验的实验原理为：IAA可促进植物的生长，黑暗条件下植物生长减缓甚至死亡，ABA抑制植物生长但可提高植物的抗逆性。确定实验材料为同种植物的初始高度及生理状况一致的植株幼苗若干、适宜浓度的培养液以及由培养液配制的含有11月和5月IAA、ABA相应量的混合液。

（三）严格遵循实验设计的4个基本原则，设计实验思路或实验步骤

实验设计必须严格遵循4个基本原则：科学性原则、单一变量原则、平行重复原则和对照原则。在此基础上，书写实验操作步骤的过程为：

1.取材、分组、编号

“将同种植物的初始高度及生理状况一致的若干植株幼苗随机均为6组，分别置于6个培养瓶中，编号为1、2、3、4、5、6。”此步骤既保证单一变量，又满足平行重复原则，降低实验结果误差及偶然性。

2.设置自变量，同时控制无关变量

“向1、4组培养瓶加入适量无外源IAA和ABA的培养液，2、5组培养瓶加入等量含11月IAA和ABA含量的混合液，3、6组培养瓶加入等量含5月IAA和ABA含量的混合液；1、2、3组进行光照处理，4、5、6组进行黑暗处理，其余条件相同且适宜。”此步骤保证单一变量：1、2、3组对照和4、5、6组对照自变量为IAA和ABA含量；1、4组对照和2、5组对照和3、6组对照自变量为是否进行黑暗处理；1组为空白对照组，2—6组均为实验组，遵循对照原则，形成了空白对照及相互对照。同时严格控制无关变量，排除无关变量对实验结果的影响。

3.检测因变量

“培养一段时间后，测量6组幼苗的高度并比较。”检测指标的确定必须结合实际，可操作性强，且效果明显。

（四）紧扣实验原理，预期实验结果及结论

根据实验原理：IAA促进植物生长，黑暗条件下植物生长减缓甚至死亡，ABA抑制植物生长但可提高植物的抗逆性。预期实验结果应为：1、2、3组对比，2组植株高度大于1组，3组植株高度小于1组；1、4组对比，4组植株高度明显小于1组；2、5组对比，5组植株高度明显小于2组；3、6组对比，6组植株高度小于3组，但差异不大。结论为IAA能促进植物生长，而ABA可提高植物抵抗黑暗的能力。实验题的关键是明确变量、科学分析、严谨作答。

教师简介：代泽坤，昭通市第一中学生物教师、高三生物组备课组组长、昭通市2023届复习备考生物学科中心教研组组长、昭通市中小学实验精品课遴选活动评委。两次参与昭通市二轮复习资料编写工作，多次参加全市课堂教学竞赛获一等奖。

作者 代泽坤