開放型實驗設計是指具有明確的實驗目的，但是答案具有不確定性或者條件不唯一或者解題方法多樣的試題。這類試題常以基礎知識為背景設計而成，要求學生自己選取相關的知識或方法來解答，主要考查學生的基礎知識掌握程度、歸納推理能力和逆向思維能力。為加強對開放型試題的研究，現(xiàn)將這類試題分類剖析如下。
一、方法開放型
這種類型的試題要求學生根據題目所設條件和要求，尋找切合實際的多種解決問題的途徑，變學生的單向思維為多向思維，從而考查學生的靈活性、流暢性和廣闊性。
【例1】某些科研人員在農科站研究奶牛，發(fā)現(xiàn)牛廄中的蒼蠅很多，影響了牛群的健康，人們用DDT溶液噴灑在牲口圈內和牛身上，DDT是一種殺蟲劑，能殺死幾乎所有蒼蠅。但一周后，蒼蠅的數目再次增加，工人再次噴灑DDT，得到類似于第一次噴灑的結果──多數蒼蠅都死了，然后蒼蠅的群體再次擴大，工人又一次噴灑DDT，經過4～5次重復噴灑后，DDT能殺死的蒼蠅越來越少直至最后全無殺蟲效果。
據此回答下列問題：
(1)有人認為可能是所使用的DDT本身失效了，請你提出一個方案檢驗這個假設。
(2)有人認為是DDT對蒼蠅的抗藥性差異進行了選擇，是適者生存，不適者被淘汰，請你設計一個方案檢驗這個假設。
【解析】本題考查了達爾文的自然選擇學說，在自然選擇學說中：生存斗爭是動力，遺傳和變異是內因，選擇是定向的，變異是不定向的，定向選擇的最終結果是適者生存，不適者被淘汰。根據變異的不定向性，我們可知蒼蠅的個體存在著抗藥性的差異，有的抗藥性強，有的抗藥性弱，經過DDT處理進行選擇，就把抗藥性強的個體選育出來，這樣一代一代地選擇下去，蒼蠅中就保留了具有強抗藥性的個體。為了說明蒼蠅對DDT的抗藥性的差異是自然選擇的結果，必須設計人工選擇實驗作為對照。在人工選擇的實驗中每一個家系設為兩組，一組用DDT處理，觀察蒼蠅的抗藥性，決定保留還是淘汰；另一組不做處理，用來證明抗藥性的產生是生物在突變的基礎上進行選擇的結果，而不是因為使用了DDT的緣故。
由于DDT對蒼蠅的長期選擇，使蒼蠅的抗藥性越來越強，導致DDT無殺蟲效果。為了說明DDT對蒼蠅無效，不是DDT本身失效所致，我們可以通過對照實驗加以證明，也可通過化學方法解決。
【答案】(1)方法1：用DDT在非實驗區(qū)實驗，看能不能殺死蒼蠅。如果能殺死，證明DDT沒有失效；如果不能殺死，證明DDT失效。
方法2：用化學方法分析DDT的化學成分，看是否發(fā)生改變。若發(fā)生變化，說明DDT失效；若未發(fā)生改變，說明未失效。
(2)方案設計如下：
將蒼蠅分成兩組。
甲組：混合飼養(yǎng)，自由交配，每代都用DDT處理，并且逐漸加大劑量，培養(yǎng)lO代。
乙組：分成若干瓶，每瓶中放一對，并繁殖為一個家系。將每個家系平均分成兩瓶，A瓶放DDT，B瓶不放DDT。若A瓶中蒼蠅死亡率高，這個家系淘汰不要；若A瓶中蒼蠅死亡率低，則將B瓶留下來，再一對一對分開，讓其繁殖成若干家系，再按前法分成兩瓶，并分別處理飼養(yǎng)，繼續(xù)選留死亡率低又沒有經過DDT處理的類型。每經過一次測試和選擇，都增加DDT的劑量。如此經過l0次選擇，比較甲、乙兩組蒼蠅的抗藥性是否相同。若相同，可說明蒼蠅是在突變的基礎上經過自然選擇產生了抗藥性；若不相同，則說明不是DDT選擇的結果。
【點評】本題借助達爾文的自然選擇學說的知識，不僅考查了學生的設計實驗方案，檢驗實驗假設的能力。還以現(xiàn)實生活為背景，考查了學生分析實驗原理，總結實驗結論，設計對照實驗的能力。
二、條件開放型
這種類型的試題具有明確的實驗目的，根據學生的已有知識可找到多種解決問題的途徑，要求學生選擇其中部分條件設計實驗方案。主要考查學生靈活運用所學知識解決新情境中新問題的能力。
【例2】某生物科技活動小組的同學想知道，夏日池塘的水滴中是否有生物生存，但找不到合適的方法。請你根據已學過的知識，利用實驗室的條件，設計一個實驗方案加以證明。
【解析】生物與非生物的區(qū)別是：生物具有6個基本特征，而非生物不具有這6個特征。夏天池塘的水滴中主要有單細胞的原生動物，因此必須借助顯微鏡制作臨時裝片觀察，根據如下幾點判斷：(1)看是否對外界刺激產生反應；(2)在顯微鏡下看是否有細胞結構(在顯微鏡下能夠看到細胞壁、細胞膜、細胞質中的葉綠體、細胞核等結構)；(3)看是否能夠自主運動；(4)看是否進行分裂生殖。只要符合上述一種或幾種條件都可判斷生物的存在。
【答案】實驗方案：(1)任取池塘中的一滴水制成臨時裝片；(2)用低倍顯微鏡觀察視野中有無細胞結構、細胞分裂或某種物體的運動；(3)在裝片的一側滴加生理鹽水，另一側滴加清水，觀察有無物體的定向運動。結論：(1)存在有細胞結構，能繁殖，能自主運動，能對刺激作出反應的某些特征，則判斷有生物的生存；(2)不存在上述任何特征，則證明無生物生存。
【點評】本題通過設置具體的情境考查生物的基本特征，要求學生深入研究題目的內部聯(lián)系，找出能夠得到結論的各種條件。使學生“靈活運用”是這類試題突出的特點。
三、結論開放型
答案開放型試題從不同角度不同層面分析有不同的答案。既能考查學生對基礎知識的掌握程度和靈活運用能力，又能考查學生知識的遷移和重組能力。
【例3】已知H2O2酶廣泛存在于動物、植物組織中，它能催化H2O2的分解反應。銹鐵釘上的Fe3＋也能催化H2O2的分解�，F(xiàn)有新鮮的肝臟研磨液、銹鐵釘、3％的H2O2溶液以及量筒、滴管、試管夾、三角架、試管若干、酒精燈、燒杯、剪刀。請用這些實驗材料和用具設計實驗來證明：肝臟研磨液中是否含有H2O2酶；若有，請用所給條件繼續(xù)設計實驗證明該酶的一種特性。
實驗步驟：
第一步：取3支干凈的試管，編號為A、B、C，各加入3mL 3％的H2O2溶液。
第二步：
實驗現(xiàn)象：
實驗結論：
【解析】本實驗的原理是無機催化劑Fe3＋和H2O2酶都可以催化H2O2分解成水和氧。因此可以通過對照實驗來證明肝臟研磨液中是否有H2O2酶。根據酶具有高效性、專一性和需要適宜的條件等特點。根據題目所提供的條件只能證明酶的高效性和酶的活性受溫度的影響。①若證明酶的高效性�？稍谝陨显O計的基礎上，比較A、B試管產生氣泡的速度或冒氣時間長短(短的是因為酶很快將H2O2分解完了)，即可證明酶的催化效率高于無機催化劑，具有催化的高效性。②若證明酶的活性受溫度的影響，應在原實驗步驟的基礎上，另設一個對照組D組，在D組試管中加入煮沸的肝臟研磨液，比較A、D試管的反應速率，足以證明酶在高溫下失去活性，即酶的活性受溫度的影響。
【答案】第二步：在A試管中加入少許新鮮的肝臟研磨液，在B試管中加入銹鐵釘，C試管中不加任何物質(作為空白對照)。
實驗現(xiàn)象：A試管中產生大量氣泡，B試管中產生少量氣泡，C試管中無反應。
實驗結論：比較A、B、C 3支試管的反應情況，可說明肝臟研磨液中含有能催化H2O2分解的物質，即含有H2O2酶。
【點評】此題要求學生在證明肝臟研磨液中含H2O2酶的基礎上，進一步設計實驗探索酶的一種特性。根據題目提供的條件，結合所學知識可知答案有兩個，只需學生設計出其中的一個即可。這種類型的開放題能夠激發(fā)學生的思維，為教與學提供更大空間，也可以培養(yǎng)學生學習的主動性和創(chuàng)造性。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/148431.html
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