利用教材“原型實驗”,培養實驗探究能力

教材原型實驗：《探究——影響酶活性的條件（人教版-必修1）》P83-84

實驗原理：細胞中幾乎所有的化學反應都是由酶來催化的…

提出問題：在小組內交流每個人想探究的問題…

作出假設：針對提出的問題作出假設…（省略）

【要點解析】：此實驗對學生的要求很高：要求學生自己選擇實驗材料、提出問題、作出假設、設計實驗、進行實驗操作、分析結果、結論和應用、表達和交流、進一步探究。這些要求中的每一項都可以成為我們培養學生實驗探究能力的“原型實驗”，都可以成為學生解決問題的源泉。

【拓展提高】1.“原模分析”，培養實驗設計基礎能力

例1 在哪種光質（不同波長的光）照射下，光合作用最強呢?現提供如下試劑和用品：足量衣藻，帶有出氣管的橡皮塞的、大小相同的試管6只，各包括紅、綠、黃3種顏色的40W、60W和100W的燈泡數個，精密pH試紙，0.1％NaHCO3溶液100mL，滴管數只。

利用上述試劑和用品，某學生想設計一個實驗裝置，探究哪種光質下衣藻光合作用最強。

請用文字簡要說明進行對照實驗時如何控制非變量因素：

①________________②________________

③________________④________________

【解答指導及訓練意圖】：在此題中，目的是探究光質對光合作用的影響，因此，自變量是光質，其它一切影響實驗結果的變量都是無關變量——包含影響衣藻光合作用的自身因素和外界因素（如光強、溫度、CO2濃度等）。

通過此題的訓練，可以培養學生如何確定自變量和無關變量的生物實驗設計中最基礎的能力，從而為學生實驗設計能力的提升打下堅實的基礎。

【拓展提高】2.“知識遷移”，培養探究型實驗設計能力

例2 （07年廣州市調研考）：1840年德國化學家JustusvonLiebig 就認識到每一種植物都需要一定種類和一定數量的營養物，如果其中一種營養物完全缺失，植物就不能生存，如果這種營養物少于一定量而其它營養物又足夠的話，那么植物的生長發育就決定于這種營養物的數量，這就是Liebig的最小因子法則。

幼苗期的玉米早期缺鉀，生長緩慢，葉長而弱，莖節變短，葉片緊縮，株形變矮，老葉葉尖及邊緣褪綠變黃，形成“金邊葉”。嚴重缺鉀時全葉干枯死亡并向上發展。

現有剛剛萌發的玉米種子若干，完全培養液，缺碘的完全營養液，鉀離子母液和蒸餾水等有關實驗器材。請你根據以上材料，設計一個實驗粗略測出幼苗期玉米對鉀元素的最小因子值。（材料自選）

【解答指導及訓練意圖】：這是一個探究實驗，通過分析可以準確地把握實驗目的（找到關鍵詞或“題眼”）——測出幼苗期玉米對鉀元素的最小因子值；精心地策劃實驗方法——梯度濃度測定法；合理地設計操作過程——科學可行；嚴格地設置對照實驗——保證唯一變量；準確地預測實驗結果——玉米植株長勢弱；結果分析——簡明地組織語言文字對實驗結果進行分析和預測。

通過此題的訓練可以培養學生運用“知識遷移”的方法解決實驗設計中的相關問題，從而形成實驗設計的程序化“操作技能五步曲”——分組、初步處理、培養、觀察記錄、結果分析，培養學生學會使用“適宜”“適量”“相同且適宜”等實驗類型題中的常規用語，最終達到解決實驗設計之目的。

【拓展提高】3.“組塊聯動”，培養“后續探究型”實驗設計能力

例3（2007年廣東省專業試題）：（1)甲同學利用新鮮的玉米綠色葉片進行“葉綠體色素提取和分離”實驗，在濾紙上出現了四條清晰的色素帶，其中呈黃綠色的色素帶為。

(2）該同學改變層析液組成后繼續進行實驗，濾紙條上只出現了黃、綠兩條色素帶。他用刀片裁出帶有色素帶的濾紙條，用乙醚分別溶解條帶上的色素，濃縮后用一分析儀器檢測，通過分析色素溶液來判斷條帶的色素種類。

(3）實驗結束幾天后，乙、丙兩同學發現部分預留葉片已變黃。乙同學認為這是由于葉片中某些色素降解所造成的，丙同學則認為某些色素含量增加。根據所學知識，你將如何設計實驗來判斷兩個同學的觀點是否正確？

【解答指導及訓練意圖】：此題前兩問都比較簡單，無須多說。第三問，這種實驗設計屬于“后續探究型”，其實質依然是探究型實驗，只不過它是在前面所述的基礎上進行的，要求利用前面所給的相關條件。據統計這個題的得分率相當低，其原因是學生對這種題感到害怕，覺得無從下手。其實在教材《探究-影響酶活性的條件（人教版-必修1）》中就有這個實驗設計要求，教材稱之為“進一步探究”。為了解決設計方案，可結合教材《綠葉中色素的提取與分離》這個“原型實驗”進行設計就行了，只是結果分析要按探究實驗結論要求。

通過此題的訓練，可以使學生學會將不同組塊結合起來，重新進行知識組合、嫁接、拼組解決新問題，這樣就使學生通過“組塊聯動”，培養其“后續探究型實驗”設計能力。

責任編輯 潘孟良