高中生物設計實驗結構解析

朱祿峰

【摘要】為了能更好的開展實驗教學，應對高考，結合本人的教學經驗，對生物學實驗設計的一般結構進行了解構和分析。

【關鍵詞】生物實驗的結構 解析

【中圖分類號】G633.91 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）01-0182-01

生物課程標準指出生物科學不僅是眾多事實和理論，也是一個不斷探究的過程。加強實驗的探究，不僅能提高學生的實驗操作技能，更能促進學生領會實驗設計思路，學會用實驗驗證規律的方法。在高考中生物實驗能力，也是重點考查的內容。生物高考目標對學生實驗能力的要求是：了解相關實驗的目的、原理、方法和操作步驟；初步具備驗證生物學事實的能力，并能對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理；具備初步探究一些生物學問題、恰當評價和完善實驗方案的能力。為了能更好的開展實驗教學，應對高考，結合本人的教學經驗，對生物學實驗設計的一般結構進行了解構和分析。

生物實驗的完整結構一般應包括：（1）實驗目的；（2）實驗原理；（3）實驗儀器、材料；（4）實驗過程；（5）實驗結果；（6）實驗結論，等六個部分。現就每一部分，一一解析。

（1）實驗目的：根據實驗目的的不同，實驗可以分為：驗證性實驗即驗證已有的結論；探究性實驗即對不確定的問題進行探究。

在試題中對實驗目的經常考查的方式是：

根據實驗目的提出自己的假設________________？

例：請同學們設計一個實驗，來探究一下香煙中的成分，是否會對哺乳動物細胞的生長、發育產生影響？請提出你的假設：________________fff。

分析：假設只是主觀的判斷，無所謂對錯。你可以假設：香煙中的成分，會對哺乳動物細胞的生長、發育產生影響。也可以假設：香煙中的成分，不會對哺乳動物細胞的生長、發育產生影響。總而言之，假設就是根據自己的認識，對所探究的問題，提出自己的看法，至于看法本身正確與否，并不重要。

（2）實驗原理：對實驗過程中的現象及實驗的最終現象做出的科學解釋，就是實驗所依據的原理。通過實驗原理的闡述，是實驗者開展實驗的科學依據，也是非實驗人員理解實驗現象的依據。

在試題中對實驗原理經常考查的方式是：

教材中實驗所依據的原理。

例：生物組織中可溶性還原糖鑒定的實驗現象是什么？對現象的解釋是什么？

分析：本實驗的原理就是解釋還原糖與斐林試劑發生氧化還原反應，會產生氧化亞銅磚紅色沉淀。

（3）實驗儀器、材料：就是列舉實驗中所使用的儀器、裝置、材料等。

在試題中對實驗儀器、材料經常考查的方式是：

實驗儀器和材料的選擇。

例：為了加深對葉綠體結構的認識，請同學們設計一個實驗來觀察植物細胞的葉綠體。可供選擇的實驗材料：菠菜葉的表皮細胞、菠菜葉的葉肉細胞、菠菜的根尖細胞。本實驗必需使用的儀器和材料是？

分析：這是一個細胞結構的觀察實驗，觀察細胞結構必須使用顯微鏡，所以儀器必須有顯微鏡、載玻片、蓋玻片。而實驗材料的選擇，則要考慮所選材料是否含有葉綠體，從而完成觀察任務。

（4）實驗過程：在實驗過程中，主要是進行實驗步驟的設計。通過實驗步驟的設計來達到實驗的目的。步驟大體是三方面內容：一是實驗前的準備——儀器的裝配；材料的培養、選擇；分組等。二是實驗操作——主要是完成自變量的處理，同時注意控制無關變量。三是獲取實驗結果——通過觀察獲取實驗現象，或者是記錄實驗現象等。實驗的結果，往往也就是實驗中的因變量。

在試題中對實驗儀器、材料經常考查的方式是：

生物實驗必須遵循的原則：一是對照原則——對照組與實驗組的對照，實驗組的前后自身對照等。二是單一變量原則——對照組與各實驗組之間，自變量必須是唯一的不同。三是等量原則——對照組與實驗組各無關變量，必須適宜且相同。

例：為了驗證胰島素有降血糖的作用，一些同學使用實驗室的小白鼠設計了一組實驗。實驗步驟如下：1.選擇身體狀況健康的一歲齡雄性小白鼠若干只，平均分成A、B兩組，A、B兩組的小白鼠飼養情況相同。2.A組小白鼠注射2ml胰島素溶液；同時B組小白鼠注射2ml生理鹽水。3.一段時間后，觀察兩組小白鼠的活動狀況。

分析：本實驗分為A、B兩組，其中B組為對照組，A組為實驗組。遵循了對照的原則。小鼠的生理指標相同，遵循了等量原則。兩組只有注射的藥品不同遵循了單一變量原則。

（5）實驗結果：就是通過實驗操作產生的實驗現象。

在試題中對實驗結果經常考查的方式是：

實驗組與對照組現象的區別與比較。

例：為了驗證胰島素有降血糖的作用，一些同學使用實驗室的小白鼠設計了一組實驗。實驗步驟如下：1.選擇身體狀況健康的一歲齡雄性小白鼠若干只，平均分成A、B兩組，A、B兩組的小白鼠飼養情況相同。2.A組小白鼠注射2ml胰島素溶液；同時B組小白鼠注射2ml生理鹽水。3.一段時間后，觀察兩組小白鼠的活動狀況。

分析：通過觀察即可發現小鼠活動狀況的差別，這種差別就是實驗結果。

（6）實驗結論：就是通過邏輯推理，找到自變量與因變量的因果關系，進行推理，找到規律。

在試題中對實驗結論經常考查的方式是：

根據實驗結果進行邏輯推理。

例：請同學們設計一個實驗，來探究一下香煙中的成分，是否會對哺乳動物細胞的生長、發育產生影響？預期的結果：A1加入微量尼古丁的實驗組，動物細胞很快死亡。A2加入微量尼古丁的實驗組，動物細胞正常生長。B1加入微量煙焦油的實驗組，動物細胞無限增長。B2加入微量煙焦油的實驗組，動物細胞正常生長。

分析：若A1B1結果出現，則可以推理出香煙中的尼古丁具有毒性可以殺死細胞，而煙焦油可以誘發細胞癌變；若A1B2結果出現，則可以推理出香煙中的尼古丁具有毒性可以殺死細胞，而煙焦油不會對細胞的生長產生影響；若A2B1結果出現，則可以推理出香煙中的尼古丁不會對細胞生長產生影響，而煙焦油可以誘發細胞癌變；若A2B2結果出現，可以推理出香煙中的尼古丁不會對細胞生長產生影響，而煙焦油也不會對細胞的生長產生影響。進行簡單的邏輯推理，總結出相應的規律，得出正確的實驗結論。