剖析經典實驗，提高實驗復習效率

張其珍 王海瑋

摘要：重視實驗原理的分析，通過剖析經典實驗、鼓勵學生積極創新以及試題精析、精練，對提高學生實驗能力大有幫助。

關鍵詞：生物;經典實驗;剖析;實驗設計

中圖分類號：G427文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1992-7711（2015）01-092-1

高考實驗題幾乎都可以在教材的經典實驗中找到影子。因此，復習實驗時注意對書中經典實驗的剖析，讓學生體會實驗方法的科學性，設計思維的嚴密性等等，然后把剖析所得遷移應用于其他實驗的復習，可達到事半功倍的效果。

一、經典實驗的分類

中學生物學教材中的經典實驗根據實驗目的、性質、作用主要分類如下表。

那么怎樣去剖析經典實驗呢？首先要有實驗設計的基礎知識，然后才是拿起基礎知識這把“刀”去“剖析”經典實驗，去分析經典實驗，去欣賞經典實驗，去體會經典實驗之所以經典的魅力。實驗設計的基礎知識包括實驗設計的基本原則和實驗設計的方法。

二、實驗設計的基本原則

1.科學性原則。生物學實驗中，一種生命現象的發生往往有其復雜的前因后果，從不同角度全面地分析問題就是科學性的基本原則。分析問題、設計實驗的全面性和科學性體現了邏輯思維的嚴密性。

2.單因子變量原則。實驗變量，指實驗假設中設計的給定的研究因素。反應變量，指實驗變量所引起產生的結果或結論。而其他對反應變量有影響的因素稱之為無關變量。例如，在驗證溫度對酶活性的影響的實驗中，就必須控制pH值、底物量和酶量的相等，只改變單一因子——溫度，觀察不同溫度下酶活性的差異。遵循單因子原則，既便于對實驗結果進行科學分析，也增強了實驗結果的可信度和說服力。

3.對照性原則。實驗中的無關變量很多，必須嚴格控制。要平衡和消除無關變量對實驗結果的影響，對照實驗的設計是消除無關變量影響的有效方法。設置對照組有4種方法：（1）空白對照，即不給對照組做任何處理;（2）條件對照，即雖給對照組施以部分實驗因素，但不是所研究的實驗處理因素;（3）自身對照，指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行。（4）相互對照，不單獨設置對照組，而是幾個實驗組相互作為對照。

三、實驗設計的方法

由于完整的實驗設計方案包括課題、目的、原理、對象、條件、材料、用具、裝置、步驟、現象，實驗結果的假設和預期、分析和討論，因此在實驗設計時要考慮：（1）審準實驗目的和原理。明確驗證的“生物學事實”是什么？或“生物學事實”的哪一方面？實驗所依據的生物學（或其他知識）原理是什么？如在驗證溫度對酶活性的影響的實驗中，實驗原理就是碘遇淀粉變藍，淀粉酶可催化淀粉水解為麥芽糖，麥芽糖遇碘不變藍。（2）找出實驗變量和反應變量，以及影響本實驗的無關變量，然后構思實驗變量的控制方法和實驗結果的獲得手段。（3）恰當選擇實驗對象。就是實驗所用的生物學材料，如驗證質壁分離所用的成熟植物細胞，生長素發現實驗中的燕麥胚芽鞘。（4）細心注意實驗條件，認真研究實驗裝置設計的嚴密性和合理性。完成實驗所需的理化條件以及生物學處理方法，如光照、溫度、pH值、酶、緩沖劑、離心等。（5）合理設計實驗方法和步驟。要遵循前面所提到的原則。（6）記錄分析實驗結果。不但要分析意料中的結果，還要分析可能出現的意外結果甚至失敗的情況，并作出推論。

四、經典實驗的剖析舉例

1.“生長素發現”的實驗。科學的思維方法：（見下表）

觀察現象燕麥胚芽鞘的向光性

提出問題向光性的外因是單側光，內因是什么？

提出假設向光性與尖端有光，尖端可能產生某種物質

設計實驗驗證1.除去胚芽鞘尖端（結果：不生長不彎曲）

2.切下尖端置于瓊脂塊上一段時間后，把此瓊脂塊置于胚芽鞘的切面一側，并做對照試驗（結果：只有放置過胚芽鞘尖端的瓊脂塊才能使胚芽鞘生長和彎曲。）

分析、推論胚芽鞘尖端確能產生與生長有關的某種物質

化學提純分離提取出該物質（結果：吲哚乙酸，命名生長素）

2.“觀察植物細胞質壁分離和復原”的實驗。實驗設計內容：

（1）目的：觀察植物細胞質壁分離和復原的過程，驗證成熟的植物細胞是一個滲透系統。

（2）類型：驗證實驗。

（3）原理：水分代謝理論知識，浸在溶液中的成熟的植物細胞具有半透膜和膜兩側具有濃度差，與滲透作用的物理裝置相似。

（4）實驗假設：當外界溶液濃度>細胞液濃度時，細胞失水;當外界溶液濃度<細胞液濃度時，細胞吸水。

（5）實驗條件與觀察指標：質壁分離和復原。為觀察清晰、靈敏、易操作，用紫色洋蔥表皮或紫鴨跖草。

（6）預期結果：細胞失水——質壁分離;細胞吸水——質壁分離復原。

（7）方法步驟：設置單一變量：用不同的溶液濃度（30%的蔗糖溶液、清水）處理實驗材料。設置實驗組：單組實驗法。對同一材料既用A法（30%的蔗糖溶液）處理，又用B法（清水）處理。設置實驗對照：自身對照。

（8）實驗結果：30%的蔗糖溶液處理——質壁分離，清水處理——質壁分離復原。與預期結果符合。

（9）結論：成熟的植物細胞是一個滲透系統。