淺談高中生物實(shí)驗(yàn)題中的“理”

【摘要】生物科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，可以說任何層次的生物教學(xué)都離不開實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而要提高生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，就一定不能忽視實(shí)驗(yàn)原理的教學(xué)。本文就生物實(shí)驗(yàn)原理中的“理”做了幾點(diǎn)闡述。

【關(guān)鍵詞】高中生物實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理

生物科學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，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(xué)實(shí)驗(yàn)，各種生物體的結(jié)構(gòu)必須通過實(shí)驗(yàn)才能觀察清楚，生物學(xué)的理論也是人們通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生物教學(xué)中占有非常重要的地位，在每一個(gè)生物實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)材料的選擇，實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)置，實(shí)驗(yàn)步驟的安排等都是以實(shí)驗(yàn)原理為依據(jù)的，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期也是依據(jù)實(shí)驗(yàn)原理做出的，因此實(shí)驗(yàn)原理在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中起了舉足輕重的作用，本文筆者就實(shí)驗(yàn)原理中的“理”做幾點(diǎn)闡述。

一、要學(xué)會(huì)“尋理”

每一道實(shí)驗(yàn)題都會(huì)有實(shí)驗(yàn)原理存在，我們要學(xué)會(huì)“尋理”。實(shí)驗(yàn)原理有可能在題干中直接呈現(xiàn)，需要答題者仔細(xì)審題，也可能隱含與題干中，需要答題者聯(lián)系所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行總結(jié)。

1．實(shí)驗(yàn)原理隱含在題干中

例1為了驗(yàn)證甲狀腺激素具有促進(jìn)代謝的作用，以小白鼠的體重為觀察指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xù)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(dòng)，并記錄其體重的變化。

試驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)組平均存活時(shí)間比對照組短；實(shí)驗(yàn)組小白鼠平均體重下降值比對照組要大。

該實(shí)驗(yàn)方案可以說明甲狀腺激素具有促進(jìn)代謝的作用，請回答：

（1）該實(shí)驗(yàn)原理_______________________________________。

（2）……

解析：實(shí)驗(yàn)原理作為實(shí)驗(yàn)材料選擇、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)置、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)、試驗(yàn)結(jié)果預(yù)期、試驗(yàn)結(jié)果分析的依據(jù)，應(yīng)具有如下特點(diǎn)：（1）對實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用（如何利用提供的材料用具使所要研究的對象表現(xiàn)出來）；（2）有對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或測量指標(biāo)的相關(guān)描述；（3）可以作為試驗(yàn)結(jié)果分析的理論依據(jù)（即有關(guān)于結(jié)果與研究對象間關(guān)系的說明）。由此可知，實(shí)驗(yàn)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(nèi)“隱藏”的物質(zhì)或反應(yīng)，顯現(xiàn)為可見的現(xiàn)象。聯(lián)系高中生物知識(shí)與題干內(nèi)容，對應(yīng)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(jìn)代謝；“生物體內(nèi)‘隱藏’的物質(zhì)或反應(yīng)”即代謝加快；“可見的現(xiàn)象”即小白鼠體重下降加快。

2．實(shí)驗(yàn)原理在題干中直接呈現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)原理在題干中出現(xiàn)分為兩種情況：

1.1題目中可以完整的找到實(shí)驗(yàn)原理

例2為了探究“植物細(xì)胞在什么情況下會(huì)失水和吸水？”某同學(xué)針對這一問題做出的假設(shè)是：當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水；當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水。為了檢驗(yàn)這一假設(shè)，請你根據(jù)下列材料用具，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

材料用具：紫色的洋蔥鱗片葉，質(zhì)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，所以第一步就是要弄清實(shí)驗(yàn)原理，仔細(xì)閱讀后，我們發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)原理在本題中已經(jīng)完整呈現(xiàn)，即“當(dāng)外界溶液濃度大于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞失水；當(dāng)外界溶液濃度小于細(xì)胞液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水”。

1.2 題目中可以找到部分實(shí)驗(yàn)原理

例3血液中分布著大量的具有一定形態(tài)的紅細(xì)胞。當(dāng)把紅細(xì)胞置于10％NaCl溶液中時(shí)，用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞會(huì)皺縮；當(dāng)把紅細(xì)胞置于蒸餾水中時(shí)，細(xì)胞會(huì)漲破。請你以加入了檸檬酸鈉的活雞血為研究材料設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明血漿中的無機(jī)鹽含量會(huì)影響紅細(xì)胞的形態(tài)。要求寫出實(shí)驗(yàn)材料與主要用具、實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出解釋。

解析：本題的實(shí)驗(yàn)原理在題干中部分呈現(xiàn)。即“當(dāng)把紅細(xì)胞置于10％NaCl溶液中時(shí)，用顯微鏡觀察，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞會(huì)皺縮；當(dāng)把紅細(xì)胞置于蒸餾水中時(shí)，細(xì)胞會(huì)漲破”。其中“隱藏的反應(yīng)”即細(xì)胞的吸水與失水，細(xì)胞皺縮和漲破即“可見的現(xiàn)象”，使現(xiàn)象顯現(xiàn)的生物材料或試劑是10％NaCl溶液和蒸餾水。結(jié)合動(dòng)物細(xì)胞吸水和失水的相關(guān)知識(shí)，該實(shí)驗(yàn)原理可總結(jié)為：當(dāng)動(dòng)物細(xì)胞膜內(nèi)溶液濃度大于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞失水皺縮；當(dāng)動(dòng)物細(xì)胞膜內(nèi)溶液濃度小于外界溶液濃度時(shí)，細(xì)胞吸水直至直至漲破。學(xué)生可以以此為依據(jù)答題。

二、實(shí)驗(yàn)原理的兩特性

1．實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性

實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是用來檢驗(yàn)和修正實(shí)驗(yàn)過程中失誤的依據(jù)，因此它必須是經(jīng)前人總結(jié)或經(jīng)科學(xué)檢驗(yàn)得到的科學(xué)理論，如2000年全國高考題第25題，本題要求學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證鈣離子在血液凝固中的作用，題干中給出了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)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(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，因此有抗凝固作用。這兩條原理科學(xué)而且完整，學(xué)生可由此產(chǎn)生明確的設(shè)計(jì)思路。

2．實(shí)驗(yàn)原理的精確性

任何一道實(shí)驗(yàn)題都可以找到其相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)原理，在做設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)題時(shí)，如果你給出的實(shí)驗(yàn)原理不夠精確，那么就有可能對你的實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)產(chǎn)生誤導(dǎo)。例如有這樣一道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，請你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證“生長素會(huì)影響扦插枝條的生根”，我們設(shè)計(jì)此實(shí)驗(yàn)步驟的依據(jù)即原理就是“相對低濃度的生長素會(huì)促進(jìn)扦插枝條的生根，相對高濃度的生長素會(huì)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(shí)驗(yàn)原理定為“不同濃度的生長素對扦插枝條的生根會(huì)產(chǎn)生影響”，那么我們在配置生長素濃度的時(shí)候就可能會(huì)產(chǎn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一些體會(huì)，提出來和大家共同探討，當(dāng)然，要解答好這一類題型，學(xué)生還要掌握如何選擇實(shí)驗(yàn)材料，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，如何預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果等等，但這些都必須依賴于實(shí)驗(yàn)原理的指導(dǎo)，所以我們學(xué)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(xiàn)】

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