生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的常見錯誤與對策

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題能綜合性地考查學(xué)生的理解能力、分析問題能力、實(shí)驗(yàn)探究能力，以及語言組織表達(dá)能力。近幾年的生物高考中，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的比重在不斷加大。不少考生在解答此類試題時常常感到困惑，甚至沒有清醒的思路。下面將從一道典型習(xí)題的常見錯誤解析人手，幫助學(xué)生整理答題的基本思路，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題方法和技巧。

1 例題解析

1.1 例題

某校生物研究小組栽種了一批天南星和甘草的幼苗，其中天南星是一種陰生植物，甘草是一種陽生植物。他們計(jì)劃通過實(shí)驗(yàn)探究在強(qiáng)光和弱光條件下，陽生植物和陰生植物葉片中葉綠素含量的多少。請你幫助他們完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案：

實(shí)驗(yàn)假設(shè)：陽生植物在強(qiáng)光條件下葉片中葉綠素含量較多，而陰生植物在弱光條件下葉片中葉綠素含量較多。

實(shí)驗(yàn)用具：遮光網(wǎng)(透光率50％)，檢測葉綠素含量必要的藥品和器皿等。

實(shí)驗(yàn)步驟：

①______；

②_____；

③______；

④______。

結(jié)果及結(jié)論：________________，

參考答案：

實(shí)驗(yàn)步驟：

①將天南星和甘草幼苗各平均分為甲乙兩組

②將兩種植物的甲組幼苗都用遮光網(wǎng)遮蓋，兩種植物的乙組幼苗都不做遮光處理

③將所有幼苗都放在較強(qiáng)光照條件下培養(yǎng)

④一段時間后，分別測定各組植物葉片中葉綠素含量

結(jié)果及結(jié)論：若天南星的甲組植株葉片中葉綠素含量明顯高于乙組，而甘草的甲組植株葉片中葉綠索含量明顯低于乙組。則假設(shè)成立。否則。假設(shè)不成立

1.2 解答本題的常見錯誤 (1)審題不清。未看懂目的要求，本實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠?個：一是探究在強(qiáng)光和弱光條件下陽生植物葉片中葉綠素含量的多少；二是探究在強(qiáng)光和弱光條件下陰生植物葉片中葉綠素含量的多少。許多學(xué)生誤以為對比在強(qiáng)光和弱光條件下陰生植物和陽生植物哪個葉綠素含量高，將實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)成兩種植物葉綠素含量的對比。本實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果不確定，需分情況討論。有的學(xué)生只得出一個結(jié)果與結(jié)論。

(2)基本步驟混亂、思路不清。未掌握生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序，設(shè)計(jì)時隨意性太大，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)前后脫節(jié)，漏洞百出，無法自圓其說，缺乏邏輯性甚至違背自然規(guī)律。

(3)未充分利用題中信息。高考的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題往往有一定的背景材料，常常是一些現(xiàn)象的解釋，并提供一定的實(shí)驗(yàn)材料。這些材料中隱含了很多信息，給學(xué)生一些暗示。如本題除說明實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐?，還介紹了天南星是一種陰生植物，甘草是一種陽生植物。并提供了遮光網(wǎng)(透光率50％)和檢測葉綠素含量必要的藥品和器皿等。很明顯遮光網(wǎng)是用來遮光的，是對植物提供弱光的一種措施，而檢測葉綠素含量必要的藥品和器皿則告訴學(xué)生檢測的指標(biāo)和方法。可很多學(xué)生未抓住這些信息，沒用上遮光網(wǎng)或者將遮光網(wǎng)理解為完全不透光。葉綠素含量不是用檢測的方法而是直接觀察。

(4)單一變量控制不嚴(yán)格。一般來說生物實(shí)驗(yàn)都要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)以增加說服力，所以，確定好自變量以后，要嚴(yán)格控制無關(guān)變量(即除自變量外對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾的其他因素)。本實(shí)驗(yàn)中許多學(xué)生設(shè)計(jì)過于粗略，主要表現(xiàn)：沒有說明材料要均分；各實(shí)驗(yàn)組沒有同時處理而是先做完一組以后再做另一組；沒有說明將各實(shí)驗(yàn)組同時放在相同條件下培養(yǎng)。

(5)思考不周全。雖然用上了遮光網(wǎng)但沒有說明各裝置要放在較強(qiáng)光照下培養(yǎng)，使得各實(shí)驗(yàn)組光線強(qiáng)度不明確。沒有說明光線下培養(yǎng)一段時間后再檢測葉綠素含量，使實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)密。

(6)語言不嚴(yán)謹(jǐn)，表述不清。有的學(xué)生雖然理解基本內(nèi)容，但語言表達(dá)能力較差，無法正確表述。讓閱卷者費(fèi)解。如有的學(xué)生說：“將天南星與甘草均分為兩組”。是各自均分還是總體均分不得而知。

(7)結(jié)果與結(jié)論混淆。結(jié)果是實(shí)驗(yàn)直接表現(xiàn)出來的表象的東西。結(jié)論則是由實(shí)驗(yàn)結(jié)果推測出的理論性的論斷。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果是通過檢測得出葉綠素含量得多少，結(jié)論為假設(shè)成立或假設(shè)不成立。許多學(xué)生將兩者混淆，只說了實(shí)驗(yàn)結(jié)果未下結(jié)論。

2 生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題應(yīng)對策略

2.1 明確科學(xué)探究的一般步驟

①明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模虎诜治鰧?shí)驗(yàn)原理；③選擇材料用具；④設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟；⑤預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果‘⑥觀察收集數(shù)據(jù)；⑦分析推理得出結(jié)論。

2.2 明確基本實(shí)驗(yàn)步驟

(1)材料器具的準(zhǔn)備：包括分組、編號、非條件處理等。

取兩套規(guī)格相同的器材f或取長勢相同的某種生物材料隨機(jī)平均分成兩份)分別標(biāo)記為A、B，并分別加入等量的……本步驟強(qiáng)調(diào)分組的等量性原則(器材的規(guī)格、生物材料的長勢、分組的數(shù)量和隨機(jī)性等)，編號可以針對實(shí)驗(yàn)器具，也可以針對實(shí)驗(yàn)材料，有的非條件處理需在條件處理之后，則需寫在第二步內(nèi)。

(2)設(shè)置實(shí)驗(yàn)組(有單一變量)和對照組(無)。

在A組中加入適量的……在B組中加入等量的……本步驟強(qiáng)調(diào)對照性原則、各對照組條件處理的等量性原則，通過“適量”和“等量”表達(dá)出來。在具體的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，可用具體的量，如“在A組中加入2mL……在B組中加入2mL……”。需要注意的是：一組加入試劑時，如另一組不需加人試劑，則必須加等量的蒸餾水或相應(yīng)不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的溶液；如果用試管做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中加入試管的各溶液的總量一般不超過10mL。另外，要注意單一變量原則，即本步處理的變量只能有一個。

(3)放在適宜的相同的條件下培養(yǎng)，一段時間后觀察現(xiàn)象和結(jié)果。 將兩套裝置放在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)一段時間(或相應(yīng)方法處理，如振蕩、加熱等)。本步驟強(qiáng)調(diào)各對照組外界處理的等量性原則，兩套裝置必須放在相同且適宜的環(huán)境中，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才有可比性。培養(yǎng)的時間可根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)確定，也可以用“一段時間”描述。(注意：a.最佳的書寫步驟是①—②—③；b.規(guī)范性語言準(zhǔn)確地描述。)

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)解題思路

(1)審題一用筆標(biāo)記。

(2)明確目的，找準(zhǔn)原理——區(qū)分原理和目的。

(3)書寫格式：

①選擇儀器(為酵母菌發(fā)酵創(chuàng)造真空的試管，膠塞和注射器)，處理或選擇實(shí)驗(yàn)材料(植物的饑餓處理，幼齡動物的選擇)。②分組編號(等量、適量、隨機(jī)、相同)。③設(shè)計(jì)對照，突出單因子。④再次強(qiáng)調(diào)固定控制變量的同時，等量和適宜(植物的光照，動物的飼喂)。⑤觀察記錄：(要具體化，即找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)觀察的對象并準(zhǔn)確描述。如“比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率”實(shí)驗(yàn)中，觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為氣泡的大小和氣泡產(chǎn)生的速率。記錄的表示方式，記錄的頻率可以針對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析單一實(shí)驗(yàn)變量對結(jié)果的影響從而選用文字、表格、坐標(biāo)曲線圖等形式進(jìn)行具體、準(zhǔn)確表達(dá))。注意：運(yùn)用圖示、圖表、圖標(biāo)；具體操作要寫明(如儀器材料)；身臨其境(家兔凝血的例題)

2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的具體方法

(1)首先確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，并對其去粗取精，提煉要點(diǎn)，確定是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。

(2)運(yùn)用所學(xué)知識，找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)原理，并要做到對原理理解透徹，這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)。理解實(shí)驗(yàn)原理對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要作用，每一個生物實(shí)驗(yàn)材料的選擇、實(shí)驗(yàn)裝置的確定、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)方法的安排都不是隨意的、盲目的，而是有其實(shí)驗(yàn)原理作為依據(jù)的。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期也是依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理而作出的。

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，對照實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄟ^初步分析，在頭腦中搜尋教材上或曾做過的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，初步形成大致方案，?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大多與單因子變量和對照實(shí)驗(yàn)有關(guān)。

(4)結(jié)合實(shí)驗(yàn)所給的條件，選取適當(dāng)?shù)姆椒?簡便性原則)，開始草擬具體步驟方案，設(shè)計(jì)具體步驟后，要順藤摸瓜，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果(現(xiàn)象)的判斷，分析綜合得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

(5)回歸檢驗(yàn)。看看所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是否存在科學(xué)性原則，緊扣實(shí)驗(yàn)原理來進(jìn)行分析；是否有遺漏的地方；是否還有其它可能性存在，即檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)密性、科學(xué)性問題。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的檢驗(yàn)過程最終應(yīng)該對照實(shí)驗(yàn)原理，回歸實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

(6)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中反應(yīng)變量的確定和控制。生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，反應(yīng)變量的確定非常重要，因?yàn)槿魏我粋€科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論都是從反應(yīng)變量所表現(xiàn)出的數(shù)量、質(zhì)量或狀態(tài)的事實(shí)中推導(dǎo)或分析出來的。生物實(shí)驗(yàn)中很多反應(yīng)變量就是實(shí)驗(yàn)條件。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理來確定對實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的反應(yīng)變量。同時，對其他無關(guān)變量或非研究變量應(yīng)進(jìn)行控制。對變量的控制所要遵循的原則是對照原則，即控制其他因素不變，而只改變其中一個因素(反應(yīng)變量)，觀察其對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。通過對照的建立，達(dá)到對變量的控制，這是生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈魂。

另外，重視課本實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)，挖掘課本知識點(diǎn)中所蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)因素?？荚囌f明明確提出了，要求“理解所學(xué)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)的內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技術(shù)”。生物學(xué)的每一個知識結(jié)論都是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的，都包含培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕c(diǎn)，在平時的復(fù)習(xí)中要注意多挖掘知識結(jié)論中所蘊(yùn)含的科學(xué)思想和方法。

總之，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題雖然多種多樣，各具特色，但只要理清思路，找準(zhǔn)方法和突破口，也能化難為易，輕松解答。