淺談高中生物實驗題中的“理”

【摘要】生物科學是一門以實驗為基礎的科學，可以說任何層次的生物教學都離不開實驗教學，而要提高生物實驗教學的效果，就一定不能忽視實驗原理的教學。本文就生物實驗原理中的“理”做了幾點闡述。

【關鍵詞】高中生物實驗實驗原理

生物科學是一門以實驗為基礎的科學，在探索生命的過程中，解開生命奧秘的主要方法是通過觀察和科學實驗，各種生物體的結構必須通過實驗才能觀察清楚，生物學的理論也是人們通過實驗總結出來的，所以實驗教學在生物教學中占有非常重要的地位，在每一個生物實驗中，實驗材料的選擇，實驗裝置的設置，實驗步驟的安排等都是以實驗原理為依據的，實驗現象，實驗結果的預期也是依據實驗原理做出的，因此實驗原理在整個實驗過程中起了舉足輕重的作用，本文筆者就實驗原理中的“理”做幾點闡述。

一、要學會“尋理”

每一道實驗題都會有實驗原理存在，我們要學會“尋理”。實驗原理有可能在題干中直接呈現，需要答題者仔細審題，也可能隱含與題干中，需要答題者聯系所學的理論知識進行總結。

1．實驗原理隱含在題干中

例1為了驗證甲狀腺激素具有促進代謝的作用，以小白鼠的體重為觀察指標設計實驗，某同學的實驗方案如下：

（1）將健康雄性小白鼠按生活力相同、重量相同、均勻分成給藥組和對照組，每組10只，實驗室溫度保持在23℃左右。

（2）給藥組小白鼠每日每次用灌胃法飼給5mg/ml的甲狀腺激素溶液1ml，每日2次，連續用藥5天。對照組小白鼠，每日每次依上法飼給1ml甲狀腺激素的溶劑。

（3）5天后將每只小白鼠放入容積1000ml廣口瓶中，把瓶口密封后立即觀察小白鼠的活動，并記錄其體重的變化。

試驗結果：實驗組平均存活時間比對照組短；實驗組小白鼠平均體重下降值比對照組要大。

該實驗方案可以說明甲狀腺激素具有促進代謝的作用，請回答：

（1）該實驗原理_______________________________________。

（2）……

解析：實驗原理作為實驗材料選擇、實驗裝置設置、實驗步驟設計、試驗結果預期、試驗結果分析的依據，應具有如下特點：（1）對實驗步驟設計具有指導作用（如何利用提供的材料用具使所要研究的對象表現出來）；（2）有對實驗現象或測量指標的相關描述；（3）可以作為試驗結果分析的理論依據（即有關于結果與研究對象間關系的說明）。由此可知，實驗原理就是：利用題目中提供的試劑或生物材料的特性，使生物體內“隱藏”的物質或反應，顯現為可見的現象。聯系高中生物知識與題干內容，對應本題，即可提取出“題目中提供的試劑或生物材料”即甲狀腺激素；其“特性”即促進代謝；“生物體內‘隱藏’的物質或反應”即代謝加快；“可見的現象”即小白鼠體重下降加快。

2．實驗原理在題干中直接呈現

實驗原理在題干中出現分為兩種情況：

1.1題目中可以完整的找到實驗原理

例2為了探究“植物細胞在什么情況下會失水和吸水？”某同學針對這一問題做出的假設是：當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水。為了檢驗這一假設，請你根據下列材料用具，設計實驗。

材料用具：紫色的洋蔥鱗片葉，質量濃度為0.3g/ml的蔗糖溶液，清水，刀片，鑷子，滴管，載玻片，蓋玻片，吸水紙，顯微鏡。

解析：這是一道實驗設計題，所以第一步就是要弄清實驗原理，仔細閱讀后，我們發現，實驗原理在本題中已經完整呈現，即“當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，細胞失水；當外界溶液濃度小于細胞液濃度時，細胞吸水”。

1.2 題目中可以找到部分實驗原理

例3血液中分布著大量的具有一定形態的紅細胞。當把紅細胞置于10％NaCl溶液中時，用顯微鏡觀察，發現細胞會皺縮；當把紅細胞置于蒸餾水中時，細胞會漲破。請你以加入了檸檬酸鈉的活雞血為研究材料設計出一個實驗，證明血漿中的無機鹽含量會影響紅細胞的形態。要求寫出實驗材料與主要用具、實驗步驟、預測實驗結果并作出解釋。

解析：本題的實驗原理在題干中部分呈現。即“當把紅細胞置于10％NaCl溶液中時，用顯微鏡觀察，發現細胞會皺縮；當把紅細胞置于蒸餾水中時，細胞會漲破”。其中“隱藏的反應”即細胞的吸水與失水，細胞皺縮和漲破即“可見的現象”，使現象顯現的生物材料或試劑是10％NaCl溶液和蒸餾水。結合動物細胞吸水和失水的相關知識，該實驗原理可總結為：當動物細胞膜內溶液濃度大于外界溶液濃度時，細胞失水皺縮；當動物細胞膜內溶液濃度小于外界溶液濃度時，細胞吸水直至直至漲破。學生可以以此為依據答題。

二、實驗原理的兩特性

1．實驗原理的科學性

實驗原理是實驗設計的依據，也是用來檢驗和修正實驗過程中失誤的依據，因此它必須是經前人總結或經科學檢驗得到的科學理論，如2000年全國高考題第25題，本題要求學生設計實驗，驗證鈣離子在血液凝固中的作用，題干中給出了兩個實驗原理：血液中的鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，若缺少它則血液不能凝固；草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發生反應，形成草酸鈣沉淀，因此有抗凝固作用。這兩條原理科學而且完整，學生可由此產生明確的設計思路。

2．實驗原理的精確性

任何一道實驗題都可以找到其相應的實驗原理，在做設計類實驗題時，如果你給出的實驗原理不夠精確，那么就有可能對你的實驗步驟的設計產生誤導。例如有這樣一道實驗設計題，請你設計實驗來驗證“生長素會影響扦插枝條的生根”，我們設計此實驗步驟的依據即原理就是“相對低濃度的生長素會促進扦插枝條的生根，相對高濃度的生長素會抑制扦插枝條的生根”，我們要精確到濃度的相對高低對生根的影響，如果我們把實驗原理定為“不同濃度的生長素對扦插枝條的生根會產生影響”，那么我們在配置生長素濃度的時候就可能會產生失誤，比如配置的生長素濃度可能都偏高或偏低。

以上僅是本人在高中生物實驗教學中的一些體會，提出來和大家共同探討，當然，要解答好這一類題型，學生還要掌握如何選擇實驗材料，如何設計實驗步驟，如何預期試驗結果等等，但這些都必須依賴于實驗原理的指導，所以我們學生一定要做到“有理在先”，這樣才能“順理成章”，正確答題。

【參考文獻】

[1] 金曉萍加強高中生物實驗原理教學的思考與實踐《教學月刊》 2004 5期

[2] 胡彥 金蘭山 加強實驗原理教學的方法與措施《高等函授學報（自然科學版）》 2003 04

[3] 路敏剛 《高中生物實驗大全》 山西教育出版社 2005-7