浅议科学地进行生物实验设计.docVIP

浅议科学地进行生物实验设计生物科学是一门实验科学，因此生物实验一直是生物学高考必出的内容。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看，借助实验方法创设新情境，侧重考查学生对实验进行解释和分析的能力已成为命题趋向，其中设计型实验题更是热点。由于实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力，因此这一类考查考生综合分析能力的题型在高考实验复习中显得尤为突出，也是令学生非常头痛的。下面结合本人进行高三实验设计复习的实践，谈一点自己的体会。 一、什么是实验设计 所谓实验设计，就是要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验的现象。它包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。实验设计，主要考查学生是否理解实验原理，是否具有灵活运用实验知识的能力，是否具有在不同情境下迁移知识的能力。 二、实验设计的基本原则 实验设计的基本原则包括：（1）科学性原则。指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。（2）平行重复性原则。即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。（3）单一变量原则。一是确保“单一变量”的实验观测，不论有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量；二是确保“单一变量”的操作规范，实验操作中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。（4）对照原则。实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照，又能排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。 三、实验设计的方法 一个比较完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：（1）实验题目的确定；（2）提出假说；（3）设计实验方法和步骤；（4）提出实验的预期结果；（5）要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验方法类型”、“实验对照类型”、“实验材料用具”、“实验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。而在中学生物课本的实验指导中，实验假说和实验预期大都隐含在“实验原理”中，实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”中。 四、实验设计的实例分析 例1．为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：(1)实验目的(略)；(2)实验材料和用具(略)；(3)实验方法和步骤：用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常的盆栽绿色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏气。将上述植物及装置放在暗室中饥饿，消耗掉叶片内贮藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。取一叶片，放人盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿中，用碘液检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案有几项明显错误，请指出错误并改正。 诊断错因：忽视了平时的生物实验操作和训练。正确思路：实验中无对照实验；实验中不能用红色安全灯，因为色素能够吸收红光，进行光合作用，影响实验结果；淀粉遇碘变蓝是淀粉等特有的颜色反应，而不是葡萄糖的颜色反应。鉴定还原糖(葡萄糖)的存在应用的试剂是班氏试剂。 例2．现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关，探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验的方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。 参考答案：方法步骤是向培养皿中倒入适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中，将一组置于有光照的环境中，另一组置于黑暗环境中。在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。可能的实验结果及相应的结论是有光组萌发、无光组也萌发，该种植物的种子萌发不受光的影响。有光组萌发、无光组不萌发，光是该种植物种子萌发的必要条件之一。有光组不萌发，无光组萌发，光抑制该种植物种子的萌发。 五、交流点拨，提高实验设计的能力 由于实验设计题具有开放性的特点，再加上每个学生自己独特的思考方法和不同的解决问题的途径，得出的结果是多种多样的，设计水平高低不同。所以，在进行了一定数量的设计训练后，教师要及时给予点拨或引导学生交流设计成果，总结出生物实验设计方案的基本思路和评价标准(科学合理、设计简捷、效果明显等)，从而使学生巩固实验设计方法，提高实验设计的能力。另外，通过学生对实验设计方案的讨论，