淺談生物實驗設計題的解題思路和注意事項

萬 利

隨著高考對學生能力考查要求的提高,高考生物實驗試題考查由實驗能力、實驗現象等轉變為考查實驗設計的高度。大多數學生見實驗設計題就頭痛,總感覺無從下手。在高考試題中實驗設計題的得分率都不高,所以做好實驗設計題對提高高考成績是很重要的。實驗設計雖有一定難度,但還是有一般規律可循的。只要找對解題方法,學生還是可以很好解決的。下面本人結合學生日常實驗設計題常錯、易疏忽之處,淺談實驗設計的解題思路及注意事項。一、實驗設計前首要明確實驗目的和找出實驗原理遇到實驗設計題時,不要草率讀完題題就急于動筆,應通讀全題,仔細分析題目的每一個條件,從題目中獲取信息弄清實驗讓我們做什么,即要你驗證或探究什么,這就是實驗的目的。解題時注意探究性實驗一般結論是不確定的,會有多種可能。而驗證性實驗是在結論的前提下,重新實驗加以證實,結論只有一個。至于做這實驗的理論基礎不一定題目中都有,需要我們從所學的知識范圍中找尋,即實驗原理。注意找尋的原理和題目給的實驗材料和用具等信息分不開的。例如題1現有同種同齡發育狀態相同的小蝌蚪30只,喂食蝌蚪的飼料,未經處理具有生物活性的甲狀腺激素,在50°條件下處理10min的甲狀腺激素。據條件設計一個實驗,探究甲狀腺激素經處理后,是否還有生物活性。題2為驗證甲狀腺激素的生理作用,試以大白鼠為實驗材料,以鼠的耗氧量和活動量,設計實驗步驟。這兩題都和甲狀腺激素的生理作用有關,但由于給的實驗材料一個是小蝌蚪和大白鼠,所以兩題依據的原理是不一樣的。題1的原理是甲狀腺激素有促進幼小動物發育的作用,可改變發育的速度。題2的原理是甲狀腺激素能促進新陳代謝,加速體內物質分解,提高神經系統的興奮性。從而使動物的耗氧量和活動量增加。當實驗目的和原理弄清楚了,我們的實驗設計思路基本就可以確定了。二、如何對實驗現象結果進行預測和實驗結論的得出要對實驗現象結果的預測首先要找準實驗觀察的對象,而這又依賴于實驗的原理。如上文提及的題1探究甲狀腺激素經處理后,是否還有生物活性。其原理是甲狀腺激素有促進幼小動物發育的作用,可改變發育的速度,所以我們觀察的對象是蝌蚪發育成青蛙的速度(時間)。題2為驗證甲狀腺激素的生理作用,試以大白鼠為實驗材料,設計實驗步驟。其原理是甲狀腺激素能促進新陳代謝,加速體內物質分解,提高神經系統的興奮性。從而使動物的耗氧量和活動量增加。所以我們觀察的對象為鼠的耗氧量和活動量。找到了觀察對象,結果的預測還要依賴于實驗的類型。如是探究性的其結果是不確定的,把可能出現的結果都應該考慮到。如題:探究甲狀腺激素經處理后,是否還有生物活性實驗中A組:給蝌蚪喂養摻有甲狀腺激素的飼料;B組:給蝌蚪喂養摻有經處理甲狀腺激素的飼料;C組:給蝌蚪喂養普通飼料。此題是探究性的實驗,可能有的實驗結果及結論有:(1)A組、B組的速度一樣且快于C組。說明經處理的甲狀腺激素有完全的生理活性。(2)A組速度>B組速度>C組速度。說明經處理的甲狀腺激素有部分的生理活性。(3) A組速度>B組速度=C組速度。說明經處理的甲狀腺激素完全失去了生理活性了。而驗證性的實驗結果和結論是唯一的。有些實驗題中實驗現象結果的預測往往是不能直觀得出的,學生感覺很辣手。那我們可以來個逆向思維。先從實驗的結論的假設入手演繹實驗的過程得出實驗結果,如2006年的高考題:從一個自然果蠅種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅,這兩種體色的果蠅數量相等,每種體色的果蠅雌雄各半。已知灰色和黃色這對相對性狀受一對等位基因控制,所有果蠅均能正常生活,性狀的分離符合遺傳的基本定律。現用兩個雜交組合:灰色雌蠅X黃色雄蠅、黃色雌蠅X灰色雄蠅,只做一代雜交試驗,每個雜交組合選用多對果蠅。推測兩個雜交組合的子一代可能出現的性狀,并以此為依據,對哪一種體色為顯性性狀,以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上這兩個問題,做出相應的推斷。我們可以先假設結論為(1)黃色為顯性,位于X染色體上,據這個結論按遺傳圖解法得出上述雜交組合的后代表現,即實驗現象結果。以此類推結論為(2)黃色為顯性,位于常染色體上;(3)灰為顯性,位于X染色體上;(4)灰為顯性,位于常染色體上的后代表現。但最后要注意我們的結論是由實驗現象得出的,應先有現象再有結論。三、實驗設計過程的一般步驟實驗設計步驟一般分三步:(1)分組、編號、實驗前處理——(2)唯一變量分組處理——(3)觀察記錄實驗結果。如題:為驗證甲狀腺激素的生理作用,試以大白鼠為實驗材料,根據給出的實驗材料和用具,設計實驗步驟。其實驗設計步驟如下:(1)將日齡相同、體重相近的成年大白鼠分成兩組并標號為甲組和乙組。用耗氧測定裝置和活動測定儀器分別測定甲乙兩組的耗氧量和活動量,并記錄。(2)每日用灌胃器給予甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液,給予乙組鼠灌喂等量的蒸餾水,在相同環境條件下飼喂相同一段時間。(3)測定并記錄甲乙兩組鼠的耗氧量和活動量四、實驗設計時應注意的事項實驗設計過程中要遵循實驗設計原則,在實驗設計過程中應遵循的原則有如下:1、對照原則: 對照的目的在于削除無關變量對實驗結果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照,又排除無關變量的影響,又可增加實驗結果的可信度和說服力。2、單一變量原則:有兩層意思:一是確保“單一變量”的實驗觀測,不論有幾個實驗變量,都應做到一個實驗變量對應觀測一個反應變量;二是確保“單一變量”的操作規范,實驗操作中要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾。3、科學性原則:指實驗目的要明確,實驗原理要正確,實驗材料和實驗手段的選擇要恰當,整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則。實驗設計過程要注意用詞的嚴密性和準確性表達。在書寫實驗步驟時,一定要注意一些常用詞語的使用。如分組實驗時要編號。加試劑時要注意用到“相同、等量”等用詞,這樣能保證實驗步驟的嚴密性。?在完成實驗裝置的操作后,最后一步可以這樣解答,“放在適宜的相同條件下,培養一段時間,觀察記錄實驗現象。還有就是在實驗設計中,學生一般在時間、溫度、物質的量上難以做到準確的量化描述,故盡可能用“定性”的語言表達。如“一段時間”、“適宜的溫度”、“適量的”、“一定量的”等。總之,解生物實驗設計題時,要掌握答題思路(了解題目要求——明確實驗原理——理順設計思路——表達實驗步驟——找準觀察對象——預測和分析結果——得出實驗結論),同時了解實驗設計中的注意事項。