淺談生物學實驗設計方法

摘要:實驗不僅意味著某種精確的操作，更能表現一種思維方式。探究性實驗設計本身就是一項小型的科學研究活動，它有一定的原則和一般規律可循，使學生熟練掌握實驗設計方法是提高學生實驗能力的重要途徑之一。本文簡要介紹生物學實驗的設計方法。

關鍵詞:生物學實驗;環節;設計方法

縱觀近幾年高考生物學實驗發現，高考對學生實驗能力的要求，已經從過去僅僅強調對步驟和結果的簡單考查，轉變到了更加注重對實驗方法和實驗思想的考查。這告訴我們，實驗不僅意味著某種精確的操作，更能表現一種思維方式。探究性實驗設計本身就是一項小型的科學研究活動，它有一定的原則和一般規律可循，使學生熟練掌握實驗設計方法是提高學生實驗能力的重要途徑之一。本文簡要介紹生物學實驗的設計方法。

生物學實驗應當要求學生在明確實驗要求、實驗原理和目的的前提下，遵循實驗設計的基本原則:即“操作簡單方便、程序科學合理、材料藥品易得、據現象推結論”的原則進行設計。可分以下幾個環節。

1.提出理論假設。根據題目要求，確定實驗的條件即實驗變量A，實驗中要注意控制“變量”。一般一個實驗只能確定一個變量，即唯一一個對實驗結果可能產生影響的變量，在此基礎上提出理論假設，它常常可以描述為:“當條件A存在時，事件B(實驗現象)可能發生;當條件A改變時，若事件B發生，能得出何結論;若事件B不發生，又能得出何結論”。

2.設計探究性假設。此環節可分以下幾個步驟進行。(1)實驗的準備，包括必要的實驗器材及實驗藥品實驗材料的準備。(2)滿足條件A設計一個實驗，觀察事件B(實驗現象)能否發生。(3)改變條件A設計一個實驗，觀察事件B(實驗現象)能否發生，發生程度如何。(4)設計對照實驗。一個實驗通常分為實驗組和對照組(控制組)。實驗組是施加實驗變量處理的被試組;對照組是不施加實驗變量處理的對象組，兩者對無關變量的影響是相等的，兩組之間的差別，被認為是來自實驗變量的結果，如2005年春季高考3題中為研究光對幼苗生長的影響時實驗變量應為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應為實驗組，而自然狀態(即來接受實驗變量處理)的小麥幼苗應為對照組，通過對照組能增強實驗的信度。按照對照方式的不同可分為4種:

空白對照:即不給對照組任何處理因素的對照組。例如，在還原糖鑒定實驗中留一部分樣液不加入斐林試劑，以作對照。

相互對照:即不設控制組，只在幾個實驗組之間相互對比。例如，在植物激素與向性的設計實驗中，5個實驗組的相互比較。在實驗中要找出一個最佳效果點，就要采取相互對照進行實驗。

條件對照:即雖然給對照組施以部分實驗因素，但不是所要研究的實驗因素的對照。例如，動物激素飼喂小動物的實驗方案中:飼喂甲狀腺激素的為實驗組;飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組;不飼喂藥劑的是空白對照組。

自身對照:即對照和實驗都在同一研究對象上進行。例如，將過氧化氫酶加入過氧化氫溶液中證明酶是生物催化劑可催化過氧化氫水解，即自身對照，處理前的對象狀況為對照組，處理后的對象變化為實驗組。

再如:在探究溫度(或pH)對酶催化活性影響實驗中溫度(或pH)(0度、50度，100度)為條件對照。清水(軟水)、河水(硬水)對加酶洗衣粉影響中，清水(軟水)、河水(硬水)為相互對照。用缺素營養液培養的出現缺素癥狀的植株加入某元素后恢復正常為自身對照。

另外，在設置對照實驗時，一定要體現等量性原則:即一定要使反應條件相同，參加反應物質的量相等。

在理科綜合能力測試中，受時間和卷面的限制，實驗設計能力考查無法面面俱到，或者是考查實驗步驟的設計、續寫或修改，或者只是考查實驗結果的分析與討論，或者是實驗裝置的檢驗或改進等等。了解一份完整的實驗方案的要求和所涉及的內容，掌握實驗設計的思路和方法，在理科綜合能力測試的實驗能力考查中就能夠有據可依，有法可循，總體考慮，綜合分析，達到事半功倍的效果。

“授人以魚，只供一飯之需，授人以漁，則終身受用無窮。”最重要的知識是方法的知識。因此，在學習過程中掌握方法對于學生學習知識至關重要，教學中我們要針對學生的學習情況進行學法指導，力求學生形成行之有效的學習方法。但要真正達到融會貫通，僅僅按照某種方法處理問題還遠遠不夠。對于掌握生物學實驗設計方法最為重要的是:深刻理解科學的本質——探索真理和發現真理。只有當理解了知識的本質特征以后，才能將注意力從記憶轉移到思考和創造上來，才能將設計和運用實驗、發現和探索真理作為自己學習的目的和習慣。到那時，有關生物學實驗設計的難題才會迎刃而解。