田奇林 刘江洲 舒洲
规范表达是高考答题的基本要求，能不能将实验设计的“实验目的”“实验原理”“实验假设”“实验思路”“实验方案”“实验结果”和“实验结论”等进行规范表达，决定高考的成败。本文将着重介绍在实验设计中如何运用文字表达的技巧，规范答题过程。
一、正确书写实验目的
根据实验步骤和实验结果分析并准确描述实验目的，实验目的一般体现自变量与因变量之间的关系。书写模式是：实验目的与实验性质（探究或验证）+自变量对因变量的影响。如：探究（实验性质）光照强度（自变量）对光合作用强度（因变量）的影响;植物细胞在不同情况下（自变量）的失水和吸水情况（因变量）的研究。
值得说明的是：一个实验中自变量可能有1个或多个，因变量也可能有1个或多个，无关变量一般有多个。如探究“××”和“××”对“××”的影响，涉及2个自变量;如探究“××”对“××”和“××”的影响，涉及2个因变量;如教材中探究过氧化氢的分解，有是否加热、是否存在Fe3+和是否存在过氧化氢酶3个自变量。“证明……是否……”属于探究性实验。
二、正确写出实验原理
【例1】（2017·全国卷Ⅰ，29题改编）某科研机构发现了一种新型病毒，并对该病毒的遗传物质进行研究。可用化学分析的方法对该病毒的遗传物质种类进行研究，请写出其中的原理 。
【答案】脱氧核糖和碱基T是DNA的组成成分，核糖和碱基U是RNA的组成成分，利用化学分析的方法弄清该新型病毒遗传物质中五碳糖或含氮碱基的种类，据此判断该病毒的遗传物质是DNA还是RNA。
【解题锦囊】实验原理就是进行实验的理论依据，包括选择实验材料的依据、作出实验假设的依据、设置实验步骤的依据、分析现象与结果的依据和确定观测指标的依据。答题的方法是在实验操作所涉及的理论中找出该实验特有的决定实验成败的实验操作及其理论。
（1）实验原理一般由三段组成：自变量和因变量的关系+因变量的观测指标+实验过程描述。
（2）实验原理中“因变量的观测指标”可作为实验结果的参考;有些题目要求考生对实验结果进行分析，其考查的是实验原理，所以对实验结果分析时必须合理套用实验原理。
【拓展延伸】观察根尖分生组织的有丝分裂。
实验操作 操作涉及的理论 操作原理 理论原理
课前3—4天，将洋葱放在装满清水的广口瓶上，底部接触水面 清水确保根尖生长所需的水分，培养3—4天确保根的长长 待根长出5 cm时，取出健壮的根尖，制成临时装片观察 在高等植物体内，根尖分生区细胞有丝分裂旺盛
将装置放在温暖的地方 为根尖生长提供适宜的温度
根长至5 cm时，将根尖制成临时装片观察 有丝分裂常见于根尖的分生区的细胞
三、规范写出实验假设
【例2】（2020年3月深圳市调研试题，32题）根据基因位于染色体上的位置，可分为伴性遗传和常染色体遗传，其中伴性遗传又分为伴X遗传（基因仅位于X染色体的非同源区段上）、伴Y遗传（基因仅位于Y染色体的非同源区段上）和同源区段遗传（基因位于X与Y染色体的同源区段上）。某研究人员从世代连续培养的野生型红眼果蝇种群中分离出雌、雄各一只紫眼突变体，并进行了以下实验。分析回答下列问题：
实验①：紫眼雌果蝇×野生型雄果蝇→F1均为红眼→F1雌雄相互交配得F2，F2中红眼∶紫眼=3∶1
实验②：紫眼雄果蝇×野生型雌果蝇→F1均为红眼→F1雌雄相互交配得F2，F2中红眼∶紫眼=3∶1
（1）根据上述实验结果可确定果蝇眼色的遗传不可能是伴Y遗传和伴X遗传，确定的依据分别是 。
（2）研究人员提出了控制果蝇眼色的基因位于X与Y染色体同源区段的假设（假设1）。你认为果蝇眼色基因的位置还可以提出哪一种假设（假设2）？ 。
（3）为了判断上述何种假设成立，需要对实验①、②的结果做进一步的观测，则支持上述假设1的观测结果是 。
【答案】（1）若果蝇眼色的遗传为伴Y遗传，则实验①的F1和F2中所有雄性果蝇的眼色均表现为红眼，实验②的F1和F2中所有雄性果蝇的眼色均表现为紫眼，而实际杂交结果与之不符;若果蝇眼色的遗传是伴X遗传，则实验①F1应为红眼∶紫眼=1∶1，F2也应为红眼∶紫眼=1∶1，与实际杂交结果不符。
（2）控制果蝇眼色的基因位于常染色体上。
（3）实验①F2中紫眼果蝇性别是雌性，实验②F2中紫眼果蝇性别是雄性。
【解题锦囊】假设是指用来说明某种现象但未经证实的论题，是对研究结果的预测，是对课题涉及的主要变量之间相互关系的设想，假设是研究者对研究结果预先赋予的答案，是一种可能的解释和说明。假设是根据自己已知的知识和生活经验对问题做出的假设，不是无端的猜测，如光合作用需要光。假設的提出可能正确也可能错误，假设要能解释题目现象或与题干相符。一般情况下，若是实验中要求写出假设，我们应根据平时积累的知识，写出我们认为的最可能的一种假设。依据的确定是在对两个研究对象比较的基础上阐明形成差异的原因。
四、写出实验思路与实验步骤
【例3】（原创）Ⅱ型糖尿病的主要病因是胰岛B细胞功能障碍。经大鼠胰岛B细胞体外培养实验发现，高糖能诱使细胞体积变大，导致细胞容积改变，表现为氧化应激和凋亡。该研究为糖尿病的治疗提供了新思路。实验发现，在高糖刺激下胰岛B细胞的细胞膜上L型Ca2+通道开放。请设计实验证明胰岛B细胞的细胞膜上L型Ca2+通道开放会促进胰岛素的分泌，写出简要的实验思路、预期结果并得出实验结论：____________________________。
【答案】实验思路：比较细胞培养液中加入L型Ca2+通道阻断剂（抑制剂，或单克隆抗体）与正常条件培养下的胰岛B细胞在高糖刺激下的胰岛素分泌量。预期结果：加入L型Ca2+通道阻断剂的一组细胞培养液，胰岛素分泌量明显低于正常培养的。实验结论：胰岛B细胞的细胞膜上L型Ca2+通道开放会促进胰岛素的分泌。
【解题锦囊】实验思路与实验方案（含实验步骤）设计的侧重点有所不同。实验思路是较为“粗线条”的思考过程，而实验步骤是更为“细节化”的操作流程。但后者要注重“无关变量”的描述，尤其是写出实验步骤类试题。实验方案设计关注的是具体的方案，例如如何分组、实验组和对照组如何处理、因变量如何检测、无关变量如何平衡和消除等，特别强调的是条件控制（无关变量的控制）。
实验思路与实验方案设计类似，但实验思路并不过分关注细节，无需描述无关变量。实验思路关注的是自变量的确定、因变量的确定以及预期结果与假设的关系，即特别关注控制自变量和因变量的观测。而实验目的和实验思路是自变量和因变量的集合体;实验步骤是对变量控制的进一步细化。
【例4】（2017·全国I卷，29题）根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒会对人类健康造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出：（1）实验思路;（2）预期实验结果及结论。（要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组）
【答案】（1）实验思路：甲组——将宿主细胞培养在含放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。乙组——将宿主细胞培养在含放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒，培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
（2）实验结果及结论：若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒;反之为DNA病毒。
【解题锦囊】实验思路规范简化表达：控制自变量——将甲乙两组宿主细胞分别培养在含放射性标记尿嘧啶和胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。因变量的观测——培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
【拓展延伸】在书写“写出实验步骤”类试题，要注重“无关变量”的描述：应牢记实验步骤的“三步曲”，即取材（共性处理）→处理（变量处理）→（培养）观察记录（实验结果处理）。且注意实验设计中“使用恰当的语言表述”的问题：
①实验材料的选择：植物——大小相似、长势相同的同种植株。动物——体重（体长）、年龄、生长趋势相同，有时甚至要“性别”相同。有时可以叙述为“生长生理状况相同的个体”。
②试剂的选择：在量上难以做到准确的量化描述时，应尽可能用“定性”的語言表达，要注意“等浓度”“等体积”“适量等量的”“一定量的”等词的运用。
③空白对照：蒸馏水没有矿质离子，常作为植物培养的空白对照和实验试剂的稀释液;清水含矿质离子，一般用于漂洗;生理盐水一般用于动物注射类试剂的配制和动物细胞的培养，维持细胞形态，防止细胞吸水胀破，常被用作等渗溶液;无菌水常用于微生物实验，作为对照组。
④实验时间和条件上用“相同的一段时间”“适宜相同的温度、pH”等语言。
五、实验结果与结论的预测与分析
【例5】（2017·北京卷，31题改编）疟原虫是一种单细胞动物。它能使人患疟疾，引发周期性高热、寒战和出汗退热等临床症状，严重时致人死亡。临床应用青蒿素治疗疟疾取得了巨大成功，但其抗疟机制尚未完全明了。我国科学家进行了如下实验。
组别 实验材料 实验处理 实验结果
（线粒体膜电位的相对值）
1 疟原虫的线粒体 不加入青蒿素 100
2 加入青蒿素 60
3 仓鼠细胞的线粒体 不加入青蒿素 100
4 加入青蒿素 97
（1）1组和2组的实验结果表明： ，由3组和4组的实验结果可知青蒿素对仓鼠细胞线粒体膜电位无明显影响。据此可以得出的结论是： 。
（2）将实验中仓鼠细胞的线粒体替换为 ，能为临床应用青蒿素治疗疟疾提供直接的细胞生物学实验证据。
【答案】（1）青蒿素能显著降低疟原虫线粒体膜电位 青蒿素对线粒体膜电位的影响存在物种间的差异;（2）人体细胞的线粒体
【解题锦囊】首先要明确该实验是验证性实验还是探究性实验。若为验证性实验，则实验现象与实验原理一致、结果唯一，结论与题目要求（目的）一致;若为探究性实验，要进行分类讨论，即实验现象与实验原理一致或相反或居中，相应的结论有多种情况。
【拓展延伸】值得说明的是，实验结果是要表达出可观察或可测量的检测指标，实验结论是要分析实验结果得出的概括性规律，往往与实验目的相呼应。在表达的过程中要符合表达逻辑规范：探究性实验的表达逻辑是“如果出现什么样的结果，则得出什么样的结论”，而验证性实验的表达逻辑是“有什么样的结果，就有什么样的结论”。
