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谈谈如何提高学生解生物实验题的能力

来源: 福建省长汀县第一中学  日期:2008-10-14  点击:1177 

谈谈如何提高学生解生物实验题的能力

长汀一中  修坤洪

 

近年来,实验设计题已成为高考的常考题型。题目通常要求学生能够根据已知的条件,设计出科学、完整的实验步骤,并对实验结果进行预测和分析。

要想做好实验设计题,要在日常的学习或训练中通过分析实验目的、实验原理、实验材料、用具的作用,以及各实验步骤之间的联系,总结实验设计题的解题规律,掌握实验设计的解题方法,达到提高探究能力和解题技巧的目的。

一、实验设计题的一般解题步骤

1.实验设计思路的确立

    设计一个实验,首先要有清晰的设计思路。正确地确立实验设计的思路,必须要明确实验目的、熟悉实验原理。实验目的是实验设计的方向,明确本实验验证或探究的生物学现象;实验所依据的生物学原理是达到实验目的的理论依据。

    2.实验步骤的设计

    选择恰当的实验材料,保证适宜的实验条件,明确第一步做什么,第二步做什么……最后做什么。前一步是后—步的基础,步步相连,最终得到一定的实验现象和结果。

    为了使实验设计清晰明了,富有条理,具体的实验步骤可用“l23……”或其他顺序符号表示。实验过程中如果用到了两个以上相同的器材,也应对其进行编号,以防混淆。

    3.实验结果的预测和分析

在对探究性实验的结果进行预测和分析时,必须将每一种可能性都列出来进行逐一分析,而验证性实验只要写出正确的结果并分析即可。

 

探究性实验和验证性实验的比较

 

探究性实验

验证性实验

实验目的

探究研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系

验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系

实验假设

假设一般采用“如果A,则B"的形式表述,是根据现有的科学理论、事实,对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释

因为结论是已知的,所以不存在假设问题

实验原理

因探究内容而异

因验证内容而异

实验过程

因探究内容而异

应有的实验步骤可以是曾经做过或尚未做过的,因验证内容而异

实验现象

未知,可以不描述

已知,应准确描述

实验结果预测

对应假设,分类讨论。“如果出现结果①会怎么样,如果出现结果②或③又会怎么样"。但有时也会出现“预测最可能的结果"的问题,此种情况应根据已有知识推测最合理的结果

实验结论

对应实验目的作出肯定的结论

    4.实验设计过程中注意的细节

    (1)分清实验组和对照组

    一个实验通常分为实验组和对照组。实验组是施加实验变量处理的被试组;对照组是不施加实验变量处理的对象组。在保证单一变量的情况下,无关变量对两者的影响是相等的,两组之间实验结果的差别,是实验的自变量不同的结果。按照对照方式的不同,可把对照实验分为以下4种类型。

    ①空白对照:即不作任何实验处理的对照组。②相互对照:即不专门设置对照组,只在几个实验组之间相互对比。例如,在“探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度"的实验中,通过几个实验组之间的相互比较,找出“生长素类似物促进插条生根的最适浓度"。③条件对照:即给对照组的实验材料也施加某种实验处理,但不是用来检验假设的需要,而是为了充分说明实验变量的作用。例如,动物激素饲喂小动物的实验方案中,饲喂甲状腺激素

的是实验组,饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组,不饲喂药剂的是空白对照组。④自身对照:即实验与对照在同一实验材料上进行。 

    (2)控制无关变量,确立实验设计中的单一变量。

    (3)注意实验操作步骤的前后顺序要有逻辑性(前因后果),步步有理,环环相扣,各步骤要严密、完整。

    (4)注意实验用具、试剂及需要控制的实验条件。

    (5)注意实验结果的观察、记录、分析和结论,确定对实验结果的观察内容和合适的观察方法,最后对结果作出科学的解释并得出正确的结论。

5.实验设计的原则、设计技巧和答题策略

实验设计要把握科学性原则、简便可行性原则、设计对照原则、单一变量原则、可重复性原则等。具体设计实验步骤时要抓住三个量、解决三个问题:实验变量、实验常量、反应变量;实验变量怎样设定、实验常量怎样配置、反应变量怎样检测。

依据题干给出的实验材料、用具来分析实验方法步骤,用规范、科学、精练的术语表述。

 仔细读题——文字的理解、图表的解读、数据的分析,所提供的材料、器材、药品等都要胸中有数;查找原理——分析题干信息、联系相关知识;明确目的、科学设计、结果和结论对应统一、逻辑严密、字迹工整、准确答题。

二、相关例题

实验设计题主要有三种类型:全程设计、补充设计、设计改错。下面就相关例题加以说明。

1.全程实验设计

l:“生长素对植物生长的作用往往具有两重性。”为了验证这一结论,请根据下图(根对生长素浓度的反应),以植物的根为实验对象,设计实验步骤,预测并解释实验结果。

 (1)实验材料和用具:刚长出幼根的大豆种子若干,浓度分别为10-11mol/L10-10mol/L10-9mol/L10-8 mol/L 10-7mol/L的生长素溶液,蒸馏水,培养皿,纱布等。

 (2)实验步骤

第一步:                                          

第二步:                                          

第三步:                                          

(3)实验结果预测和分析。

答案:第一步:取6个培养皿分别编号为123456,在其底部垫上干纱布,然后各放入5粒刚长出幼根的大豆种子,盖上纱布 。

第二步:给1号~5号培养皿滴加适量且等量的浓度为10-11mol/L10-10mol/L10-9mol/L10-8 mol/L 10-7mol/L的生长素溶液,6号培养皿内种子的幼根滴加等量的清水作对照 。

第三步:定期测量6个培养皿内幼根的平均长度。

(3)实验结果预测和分析:l23号培养皿中的幼根比6号培养皿中的幼根长,表明浓度为10-11mol/L10-10mol/L10-9mol/L的生长素能促进根的生长,2号培养皿中的幼根生长最快,所以10-10mol/L是最适浓度;4号培养皿中幼根与6号培养皿中等长,表明浓度为lO-8mol/L的生长素既不促进,也不抑制根的生长;5号培养皿中的幼根比6号培养皿中的幼根短,几乎没有生长,表明浓度为l0-7mol/L的生长素抑制根的生长。

2.补充实验设计

试题明确给出了实验目的、实验原理和部分设计步骤,要求把其他步骤补充完整。 

2:为研究胰腺分泌活动的调节机制,研究人员做了下列实验。

实验一:刺激通向胰腺的神经,胰液分泌量增加。

实验二:切断通向胰腺的所有神经,当食物经胃进入十二指肠时,胰液分泌量增加。

实验三:切断动物的胰腺神经后,从另一些动物的胃中取出部分被消化的食物直接导入胰腺神经已被切断的实验动物的十二指肠中,结果发现胰液大量分泌。

实验四:把一些相同的食物成分不经过胃直接引入切断了胰腺神经的动物的十二指肠中,结果胰液分泌量不增多。

 (1)分析上述实验,你认为胰液的分泌是如何调控的?       

 (2)研究人员接着探究能促进胰液分泌的具体化学物质,他们分析胃内容物成分,分离提纯,单独刺激小肠观察胰液分泌情况。发现用少量盐酸刺激小肠,被切断胰腺神经的胰腺分泌胰液增加。为进一步确定是盐酸还是盐酸刺激产生的小肠分泌物是促进胰液分泌的化学物质,请继续完成具体探究,并预期实验结果。

  续做的实验步骤:

  ①取6只生长发育状况一致的小鼠,饥饿两天,用少量盐酸刺激小肠,收集小肠内容物,除去大分子杂质,得到盐酸刺激小肠产生的分泌物。

                    ,随机分成ABC三组,每组2只。

  ③向A组小鼠血液注入2 mL稀盐酸;向B组小鼠血液注入            ;向C组小鼠血液注入                

  ④观察胰液分泌情况,分析并得出结论。

  实验预测及结论:a      b     c    d   

  答案:(1)胰液分泌受神经支配,受体液调节,来自胃内的某些物质能促进胰液分泌

(2)②切断6只小鼠通向胰腺的所有神经     2 mL小肠分泌物; 2 mL蒸馏水

  实验预测及结论:a.若AC组小鼠胰液分泌量基本相等,则盐酸不是促进胰液分泌的化学物质。  b.若A组小鼠胰液分泌量大于C组,则盐酸是促进胰液分泌的化学物质。  c.若BC组小鼠胰液分泌量基本相等,则盐酸刺激产生的小肠分泌物不是促进胰液分泌的化学物质。 d.若B组小鼠胰液分泌量大于C组,则盐酸刺激产生的小肠分泌物是促进胰液分泌的化学物质。

3.实验设计改错

    明确给出了实验目的、原理和设计步骤,要求把步骤中的错误之处指出来并加以改正。

    3:为证实“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响”,某同学制定了下列实验方案。

    ①取两个玻璃缸分别编号1号、2号。

    ②在两个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草,然后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状态不同的蝌蚪。

    ③向1号缸内投放含甲状腺制剂的饲料,2号缸内投放含甲状腺抑制剂的饲料。

    ④每天分别向各缸投放一些这样的饲料。

    ⑤每隔一定时间观察一次,观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中,再将培养皿放在坐标纸上(1mm×1mm),观察并测量蝌蚪的体长变化(前肢和后肢的生长情况、尾

的变化等)   

    上述的实验设计方案中,有一些明显的设计缺陷或不妥,请修改完善该设计方案。

  答案:实验方案的修改:①取3个玻璃缸分别编号:1号、2号、3号;②在3个玻璃缸中分别加入等量且适量的水和新鲜水草,然后每个玻璃缸中分别放入lO条发育状态相同的蝌蚪;③向l号缸内投放适量的含甲状腺制剂的饲料,2号缸内投放等量的含甲状腺抑制剂的饲料;3号缸内投放等量的不含任何激素的常规饲料;④和⑤不变。  

实验现象预测:1号缸内蝌蚪将在短期内发育成微型青蛙;2号缸内蝌蚪将停止发育;3号缸内蝌蚪将正常发育。

【编辑:陈 倩、俞文炎 审核:修红英 监制:吴江滨】
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