生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的技巧及其注意事項(xiàng)

【摘 要】生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題在高考試卷中占據(jù)越來越重要的地位，而實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一直是學(xué)生面臨考試時(shí)的難題，本文對如何解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其注意點(diǎn)這個(gè)環(huán)節(jié)做簡要分析。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；生物；解答；注意點(diǎn)

在新的普通高中《生物課程標(biāo)準(zhǔn)》和生物高考《考試大綱》的能力要求中明確規(guī)定：發(fā)展學(xué)生的探究能力，具有對一些生物學(xué)問題初步探究的能力，包括確認(rèn)變量、做出假設(shè)和預(yù)期、設(shè)計(jì)可行的研究方案、處理和解釋數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)做出合理的判斷等。生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題在高考試卷中占據(jù)越來越重要的地位，而這其中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對考生來講恐怕是最難的，學(xué)生在解答這類題目時(shí)也常常心存畏懼，頻頻出錯(cuò)。本文對如何解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及其注意點(diǎn)這個(gè)環(huán)節(jié)做簡要分析。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)“六要素”

1.細(xì)心審題

認(rèn)真研究實(shí)驗(yàn)課題，找出其中的實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量，理解題目中已知條件所隱含的意義、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)要求的基本條件。確定實(shí)驗(yàn)的類型（驗(yàn)證型或探究型）和組數(shù)并作出假設(shè)。假設(shè)實(shí)際上是對所提出的問題所作出的參考答案。在檢測假設(shè)之間，常常先提出實(shí)驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果，如果符合事實(shí)則假設(shè)成立；如果預(yù)期沒有實(shí)現(xiàn)，則假設(shè)不成立。一般來說假設(shè)的形成可分為兩步：首先依據(jù)發(fā)現(xiàn)的事實(shí)材料或已知的科學(xué)原理，通過發(fā)散性思維，提出涵蓋各種可能的初步假定；之后，依據(jù)假定進(jìn)行推理、排除并綜合分析，得出具體的假定性結(jié)論。例如：“洋蔥根尖細(xì)胞中是否含有脂肪”，其假說是：“洋蔥根尖細(xì)胞中含有脂肪”，假定性結(jié)論是“洋蔥根尖細(xì)胞中含有脂肪，被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色；洋蔥根尖細(xì)胞中不含有脂肪，不被蘇丹Ⅲ染液染成橘黃色”。

2.原理分析

實(shí)驗(yàn)原理即實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的科學(xué)道理，涉及生物學(xué)及相關(guān)學(xué)科中的許多方法和原理。要結(jié)合課本所學(xué)的知識，并充分利用題中給出的實(shí)驗(yàn)條件來確定實(shí)驗(yàn)原理。

3.材料分析

充分利用所給器材和試劑，構(gòu)思實(shí)驗(yàn)變量的控制方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的捕獲方法。—般情況下，題目中所指定的器材、試劑，任何一種都應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的相關(guān)步驟中出現(xiàn)，避免遺漏或自行增加某種器材或試劑。精心策劃實(shí)驗(yàn)方法、嚴(yán)格設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程、合理設(shè)置對照或變量，并引入科學(xué)的測量方法。某些開放性的試題要求根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模灾鬟x擇實(shí)驗(yàn)材料和用具，原則上，不要少用也不要多用。例如：“洋蔥根尖細(xì)胞中是否含有脂肪”這道題目，實(shí)驗(yàn)材料是：蘇丹Ⅲ染液，體積分?jǐn)?shù)為50%的酒精，蒸餾水，新鮮洋蔥根尖，_______________________，刀片、鑷子，滴管等；顯然，要觀察脂肪和蘇丹Ⅲ染液染成的橘黃色要用到顯微鏡，且要制成臨時(shí)裝片，要載玻片和蓋玻片。

4.變量分析

首先要獲取實(shí)驗(yàn)中的變量，也就是題目中唯一變化的量，將材料用具用1、2、3……進(jìn)行分組編號。其次，把不施加實(shí)驗(yàn)變量即自然條件或模擬自然條件的，設(shè)為對照組；施加實(shí)驗(yàn)變量的，設(shè)為實(shí)驗(yàn)組，也可以是相互對照；還要控制無關(guān)變量，其他條件相同，遵循實(shí)驗(yàn)的“單一變量”原則。在此，還要考慮到實(shí)驗(yàn)的可操作性原則和重復(fù)性原則。然后，根據(jù)反應(yīng)變量，反應(yīng)或培養(yǎng)一段時(shí)間后，尋找具有可操作性的觀察指標(biāo)，例如：顏色的變化，沉淀反應(yīng)，形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征的變化等。或者測定指標(biāo)，例如：生長發(fā)育的速度，生長的長度，所有的時(shí)間等，并記錄數(shù)據(jù)。

5.結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，一般從兩方面入手，一是：根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定已知實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)，并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述。二是：對應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖龀隹隙ǖ膶?shí)驗(yàn)結(jié)論。但是，不管是哪一種，我們對應(yīng)的假設(shè)，一般有以下分類討論：實(shí)驗(yàn)組和對照組無顯著差異，實(shí)驗(yàn)變量無影響；實(shí)驗(yàn)組比對照組好，實(shí)驗(yàn)變量有利；實(shí)驗(yàn)組比對照組差，實(shí)驗(yàn)變量不利。

6.正確表達(dá)

將實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果用語言正確表達(dá)出來，最關(guān)鍵的是：不要有科學(xué)性的錯(cuò)誤。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

1.在掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?即需要驗(yàn)證的生物學(xué)事實(shí))、原理的基礎(chǔ)上確定實(shí)驗(yàn)方法。嚴(yán)格遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則，準(zhǔn)確設(shè)置對照或變量。

2.對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行準(zhǔn)確的觀察、測量、記錄。

實(shí)驗(yàn)材料在數(shù)量上要盡可能多的選取，記錄數(shù)據(jù)時(shí)取其平均值以減少實(shí)驗(yàn)誤差。在記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，要學(xué)會設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格或以坐標(biāo)圖的形式展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。注意吸取物理、化學(xué)中相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理，如：（物理）多次測量取平均值，（化學(xué)）實(shí)驗(yàn)前檢查裝置氣密性等。

3.合理地設(shè)計(jì)操作過程，注意實(shí)驗(yàn)程序的科學(xué)性、合理性

基本的實(shí)驗(yàn)方法選定以后，緊接著就要編定具體的操作細(xì)節(jié)，這些操作細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)要合理規(guī)范、切實(shí)可行，否則也會造成很大的失分。如：

①向淀粉糊中加了唾液后是否要振蕩試管呢？

②酶促反應(yīng)的試管如何加熱？是直接加熱，還是水浴保溫？

③在用酒精溶解葉中葉綠素時(shí)，酒精要加熱，是直接加熱，還是隔水加熱？

④使甲狀腺制劑、胰島素、生長激素進(jìn)入動物體內(nèi)的方法應(yīng)如何操作？是飼喂，還是注射？

⑤不同的情況下要合理地選用不同的水。如：清水、池水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水等。

⑥常見的表達(dá)：適量、適宜、適應(yīng)、等、相同、等量、各、分別、顯著差異、一段時(shí)間等。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論的表述

（1）現(xiàn)象→分析→結(jié)論（由特殊上升到一般的提煉歸納過程）

（2）兩種表述句式：

A.驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：因?yàn)椋ìF(xiàn)象）說明（分析原因）證明（結(jié)論）

B.探究性實(shí)驗(yàn)：如果（現(xiàn)象）那么說明（結(jié)論）

5.簡明地組織語言文字

如：①步驟設(shè)計(jì)一般不宜連續(xù)描述，往往需要分段敘說，并加以編號。

②試管（或燒杯，水槽等）要加以編號，如A、B或甲、乙等等，這樣可使敘說簡潔一些。

③敘說中盡量要用規(guī)范的實(shí)驗(yàn)術(shù)語，不能用含糊的口語，如：“等量的”不宜說成“一樣多的”；“振蕩”不宜說成“晃動”“搖動”等等。

④準(zhǔn)確地預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最后往往還需要預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在結(jié)果預(yù)測上要全面，準(zhǔn)確。而在這一環(huán)節(jié)上，學(xué)生往往會出現(xiàn)各種各樣的錯(cuò)誤。例如：測交結(jié)果預(yù)測，除了全黑，有白有黑外，還有全白；加碘后，“不變藍(lán)”不等于“無色”或“沒有顏色變化”；另外“不變”也不能說成“無現(xiàn)象”。

【參考文獻(xiàn)】

[1]談生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)“整體把握”策略，楊小紅《中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊》 2009年27期

[2]生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)及對照方法，吳曉敏，岳良舉，理科考試研究：高中版，2006年13卷11期

（作者單位：江蘇省如皋市江安中學(xué)）