从考生答题看把握实验原理在实验设计中重要性

1 邵江樵 2 周胜

1 浙江省宁波市效实中学 315012

2浙江省宁波市骆驼中学 315012

1. 典型试题

（2019年12月周考卷）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”，根据以下提供的实验材料与用具，提出实验思路，分析实验原理。

材料与用具：正常实验小白鼠若干只，生理盐水，用生理盐水配制的适宜浓度的胰高血糖素溶液，本尼迪特试剂，注射器、试管、滴管、水浴锅、70%的酒精棉等。

（要求与说明：采用腹腔注射给药，给药剂量不作实验设计要求；给药一小时后，用注射器取检测液。实验条件适宜。）

（1）实验思路：

（2）实验原理：

（3）预期实验结果：

参考答案：

(1) 实验思路：

❶把正常实验小白鼠随机分为两组，编号A、B，每组若干只。给A组每只小白鼠腹腔注射适量的胰高血糖素溶液；给B组每只小白鼠腹腔注射等容量生理盐水。（1分） ❷取试管若干分别编号为A1、A2┅┅和B1、B2┅，各加入适量等量的本尼迪特试剂。（1分） ❸给药1小时后，对两组小白鼠膀胱处穿刺取尿液，A组鼠尿液放入A1、A2┅┅试管内，B鼠组尿液放入B1、B2┅试管内。（1分） ❹将两组试管摇匀后，放入水浴锅中加热，待冷却后，观察两组试管溶液颜色的变化，记录。（1分） (2) 实验原理：

胰高血糖素具有促进肝糖元的分解和葡萄糖释放进入血液（1分），促进氨基酸等非糖类物质转化为葡萄糖（1分）的作用，提高血糖浓度；高血糖使原尿（滤液）中葡萄糖浓度超过肾小管的重吸收能力而出现糖尿（1分）；葡萄糖与本尼迪特试剂加热发生颜色反应出现红黄色沉淀（1分）。

(3) 预期实验结果：A组对应的试管中出现红黄色（1分），B组对应的试管中仍为蓝色（1分）。

二、考生答题情况

第（1）小题	4分	3分	2分	1分	0分	平均分	难度
人数（总共36人）	1人	2人	0人	26人	7人	1.0分	0.25
第（2）小题	4分	3分	2分	1分	0分	平均分	难度
人数（总共36人）	0人	1人	5人	11人	19人	0.67分	0.17

主要错误：实验思路中①检测液选择了血液，或是答成“检测液”没有进行具体明确；②出现了离题的“对数据进行统计分析”千篇一律的套话；③先进行饥饿处理，后注射胰高血糖素，抽取血液比较红黄色的深浅。原理部分答成：①胰高血糖素能提高血糖浓度，促进糖元分解，促进脂肪分解，抑制血糖利用；②本尼迪特试剂能与还原糖加热发生颜色反应出现红黄色沉淀。

错误原因分析：

检测液选择血液，存在的四个问题，一是血液分为血细胞和血浆，红细胞的红色会掩盖红黄色的呈现；二是血浆中本身就有血糖，实验组和对照组都能与本尼迪特试剂的颜色反应；三是实验已有用具，不足以支持定量区分红黄色的深浅和沉淀的多少；四是没有提供抗凝剂，抽取的血液易凝固。

原理环节中没有交代胰高血糖素提高血糖浓度的具体机理或是对机理理解有误。①胰高血糖素主要通过促进肝糖元的分解来提高血糖浓度，也能通过促进氨基酸等非糖类物质转化成糖类提高血糖浓度。②笼统答成促进糖元分解，是没有理解肝糖元与肌糖元的区别：

	相同点	不同点	不同点的原因
肝糖元	都是以葡萄糖为单体，都是血糖过多时，摄入到细胞内以后的重要贮能物质：葡萄糖→肝糖元，葡萄糖→肌糖元。	肝糖元主要是维持血糖水平的相对恒定，血液的血糖水平低时，肝糖元就会分解成葡萄糖释放进入血液，从而提高血糖的水平。	糖元的分解,首先都要形成6-磷酸葡萄糖（G-6-P）。6-磷酸葡萄糖的去向取决于它是在骨胳肌细胞内产生的，还是在肝细胞内产生的。若在骨胳肌细胞中, 由于在肌细胞中没有葡萄糖6-磷酸酶，6-磷酸葡萄糖将进入糖酵解途径, 或氧化分解或生成乳酸。在肝细胞中,6-磷酸葡萄糖既可以进入糖酵解途径,也可以被葡萄糖6-磷酸酶转化为葡萄糖释放进入血液。
肌糖元		肌糖元的主要作用是身体运动时用于氧化分解，提供能量。

③不理解非糖类物质转化为糖类的特点，错答成促进脂肪分解。的确胰高血糖素具有促脂肪分解的作用，但通过脂肪分解途径的糖异生是有限的，远不如肝糖元分解释放的葡萄糖。

糖异生是由简单的非糖前体（乳酸、甘油、生糖氨基酸等）转变为糖（葡萄糖或糖元）的过程。糖异生可消除肌肉中乳酸的积累。如剧烈运动后,骨骼肌中产生大量的乳酸，经血液循环运至肝脏，在肝脏通过糖异生作用再生成葡萄糖被利用。糖异生可补充糖供应的不足,以维持血糖水平的稳定。大多数氨基酸脱去氨基后变成一些有机酸，代谢过程的中间产物参加糖异生途径，转化成葡萄糖；但脂肪需先分解成甘油和脂肪酸，由于只有含脂肪5%能量的甘油才可以经糖异生途经转化成葡萄糖，而脂肪酸在酶催化下生成二碳化合物进入三柠檬酸循环氧化供能，因此从脂肪中的甘油来合成葡萄糖的量是有限的。

④没有根据题干信息把还原糖具体到葡萄糖，笼统答成还原糖与本尼迪特试剂加热发生颜色反应出现红黄色沉淀。

从考生的答题信息反映出来，考生对材料与用具、要求和说明的信息提取不够，没有把握实验原理是联系自变量与因变量观察、测量指标的桥梁，是进行实验设计的灵魂。

三、解题策略

一是建立实验原理是实验的理论依据；实验原理是自变量→因变量（或因变量的观察或测量指标）的桥梁；实验原理是实验假设与实验结果的纽带；实验原理的由来：（1）从已知的知识中提取、确认原理，不完全是生物学知识；（2）从题干信息中获取原理（部分原理不在教材学习内容之中）的观点。

二是提炼解题方法：实验思路依据实验原理，落实实验目的的具体体现。回答实验设计思路的关键首先需要依据实验目的和已有的材料和用具，厘清自变量及操纵方法，梳理出实验原理，从而明确因变量的观察和测量指标；然后是考虑实验材料是否需要适当的处理和如何体现控制无关变量的干扰等。

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