關(guān)于生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的幾個(gè)小問題

馬艷琴

【中圖分類號】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0147-02

在人為所干預(yù)、控制研究對象的條件下進(jìn)行的觀察，稱為實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)不僅意味著精確的操作，而且是一種思維方式。本文主要從設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的基本方法;設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的原則;設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的技巧三個(gè)方面介紹了生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的問題。

一、設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的基本方法

l.明確題目要求

要弄清設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、步驟，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.確定目的和原理

對實(shí)驗(yàn)作出假設(shè)，對可能產(chǎn)生的現(xiàn)象作出預(yù)測，并充分利用實(shí)驗(yàn)材料確定實(shí)驗(yàn)思路。

3.確定思路

明確實(shí)驗(yàn)到底要解決什么問題，要用到生物學(xué)的什么原理。

4.設(shè)計(jì)步驟

根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和思路，設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟：

（一）題目中給出的實(shí)驗(yàn)試劑和材料一般應(yīng)充分利用;

（二）除非題目中條件允許，否則不能自己隨意加實(shí)驗(yàn)試劑和材料。

5.預(yù)期結(jié)果

只有預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果正確，才能得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

例：科學(xué)家發(fā)現(xiàn)生長在高溫、強(qiáng)光照和干旱環(huán)境中的植物氣孔關(guān)閉，C4。植物能利用葉片內(nèi)細(xì)胞間隙中含量很低的CO2進(jìn)行光合作用，C3植物則不能。

取自熱帶不同環(huán)境下的甲、乙兩種長勢良好，狀態(tài)相似的草本植物，己知甲是C4植物，乙不知其光合作用固定CO2的類型，請利用一個(gè)密閉大玻璃鐘罩，完成初步判別乙植物是C3植物還是C4植物的實(shí)驗(yàn)：

原理：在高溫、干旱和強(qiáng)光照下，隨著植物光合作用的進(jìn)行，造成密閉鐘罩內(nèi)的CO2濃度降低，C4植物能利用較低濃度的CO2進(jìn)行光合作用，生長良好，而C3植物則不能。

方法：將植物甲和植物乙一同栽種于密閉鐘罩下，給予高溫，干旱和強(qiáng)光照條件培養(yǎng)，連續(xù)若干天觀察記錄它們的生長情況。

預(yù)期結(jié)果：

①乙植物與甲植物生長狀態(tài)相似。

②乙植物逐漸枯萎，而甲植物依然健壯。

對結(jié)果的分析：

A.若出現(xiàn)①情況，則乙植物是C4植物。

B.若出現(xiàn)②情況，則乙植物是C3植物。

6.記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)

在實(shí)驗(yàn)中觀察到現(xiàn)象如實(shí)，正確地記錄下來。

7.分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過分析、計(jì)算、圖表、推理等處理，歸納出一般概括性判斷。并用文字、圖表、繪圖等方法作一個(gè)簡明的總結(jié)。

二、設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的原則

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)通常有以下幾種出題形式：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)過程改錯(cuò)、開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。不管是哪一種出題形式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的一般原則是：

l.可操作性原則

實(shí)驗(yàn)材料、藥品和器材可以較方便地獲得，實(shí)驗(yàn)步驟具體，不是憑空設(shè)想;實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如顏色變化、沉淀的產(chǎn)生以及動(dòng)植物體生理上的可見變化等能夠明顯觀察和記錄到，可量化的盡量量化。

2.單因子變量原則

即控制其它因素不變，而只改變其中某一因素，觀察其對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，除了整個(gè)過程中欲處理實(shí)驗(yàn)因素外，其它實(shí)驗(yàn)條件要求做到前后一致。單因子變量原則：一是確?！皢我蜃幼兞俊钡膶?shí)驗(yàn)觀察;二是確保“單因子變量”的操作規(guī)范。

3.設(shè)立對照原則

有比較才有鑒別，這是一個(gè)科學(xué)道理。對照組按形式和內(nèi)容不同，可分為以下幾種類型：

（1）空白對照：是指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對象組或不給對照組以任何處理因素。值得注意的是，不給對照組任何處理因素是相對實(shí)驗(yàn)組而言的，實(shí)際上對照組還是做一定的處理，只是不加實(shí)驗(yàn)組的處理因素。

（2）條件對照：指雖給對象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對照意義的。

（3）相互對照：是指不另設(shè)對照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對照。

（4）自身對照：是指不另設(shè)對照組，實(shí)驗(yàn)組與對照組在同一對象上進(jìn)行。

4.平行重復(fù)原則

控制某種因素的變化幅度，在同樣的條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。

例：有人設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)，證明“生長素（IAA）在植物體內(nèi)的運(yùn)輸，主要是從植物體形態(tài)學(xué)上端（頂端）向下端（基端）運(yùn)輸，而不能倒過來運(yùn)輸”。

步驟：

①制備瓊脂塊：合適宜濃度IAA的瓊脂塊和空白瓊脂塊

②取一段胚芽鞘中間部分，上面放含有IAA的瓊脂塊，下面放空白瓊脂塊。

③取步驟二下面的瓊脂塊a的部分放在去尖的胚芽鞘的一側(cè)，胚芽鞘彎曲。

④另取一段胚芽鞘中間部分倒放。上面放含IAA的瓊脂塊，下面放空白瓊脂塊。

⑤取步驟四下面的瓊脂塊b的部分放在去尖的胚芽鞘的一側(cè)，胚芽鞘不彎曲，也不生長。

結(jié)論：以上實(shí)驗(yàn)證明了生長素（IAA）在植物體內(nèi)的運(yùn)輸，主要是從植物體型態(tài)學(xué)上端（頂端）向下端（基端）運(yùn)輸，而不能倒過來運(yùn)輸。

分析：僅用實(shí)驗(yàn)步驟一、二、三步還不足以嚴(yán)密論證以上結(jié)論，必需有四、五兩步的平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)作為對照，才能平衡和抵消無關(guān)因子對實(shí)驗(yàn)的干擾，才能嚴(yán)密論證以上結(jié)論。

5.隨機(jī)性原則

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的隨機(jī)性原則，是指被研究的樣本是從總體中任意中抽取的。意義在于：可以消除或減少系統(tǒng)誤差，使顯著性測驗(yàn)有意義;平衡各種條件，避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的偏差。

三、設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)的技巧

l.實(shí)驗(yàn)材料、藥品和器材的選擇要依據(jù)題目中給出的，盡量都用上。

2.對照組的設(shè)置應(yīng)合理，使人一目了然。

3.應(yīng)精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表達(dá)及處理，以便于交流。