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摘要:實驗不僅意味著某種精確的操作,更能表現(xiàn)一種思維方式。探究性實驗設(shè)計本身就是一項小型的科學(xué)研究活動,它有一定的原則和一般規(guī)律可循,使學(xué)生熟練掌握實驗設(shè)計方法是提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ闹匾緩街弧１疚暮喴榻B生物學(xué)實驗的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞:生物學(xué)實驗;環(huán)節(jié);設(shè)計方法

縱觀近幾年高考生物學(xué)實驗發(fā)現(xiàn),高考對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ囊?已經(jīng)從過去僅僅強(qiáng)調(diào)對步驟和結(jié)果的簡單考查,轉(zhuǎn)變到了更加注重對實驗方法和實驗思想的考查。這告訴我們,實驗不僅意味著某種精確的操作,更能表現(xiàn)一種思維方式。探究性實驗設(shè)計本身就是一項小型的科學(xué)研究活動,它有一定的原則和一般規(guī)律可循,使學(xué)生熟練掌握實驗設(shè)計方法是提高學(xué)生實驗?zāi)芰Φ闹匾緩街弧１疚暮喴榻B生物學(xué)實驗的設(shè)計方法。

生物學(xué)實驗應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生在明確實驗要求、實驗原理和目的的前提下,遵循實驗設(shè)計的基本原則:即“操作簡單方便、程序科學(xué)合理、材料藥品易得、據(jù)現(xiàn)象推結(jié)論”的原則進(jìn)行設(shè)計。可分以下幾個環(huán)節(jié)。

1.提出理論假設(shè)。根據(jù)題目要求,確定實驗的條件即實驗變量A,實驗中要注意控制“變量”。一般一個實驗只能確定一個變量,即唯一一個對實驗結(jié)果可能產(chǎn)生影響的變量,在此基礎(chǔ)上提出理論假設(shè),它常常可以描述為:“當(dāng)條件A存在時,事件B(實驗現(xiàn)象)可能發(fā)生;當(dāng)條件A改變時,若事件B發(fā)生,能得出何結(jié)論;若事件B不發(fā)生,又能得出何結(jié)論”。

2.設(shè)計探究性假設(shè)。此環(huán)節(jié)可分以下幾個步驟進(jìn)行。(1)實驗的準(zhǔn)備,包括必要的實驗器材及實驗藥品實驗材料的準(zhǔn)備。(2)滿足條件A設(shè)計一個實驗,觀察事件B(實驗現(xiàn)象)能否發(fā)生。(3)改變條件A設(shè)計一個實驗,觀察事件B(實驗現(xiàn)象)能否發(fā)生,發(fā)生程度如何。(4)設(shè)計對照實驗。一個實驗通常分為實驗組和對照組(控制組)。實驗組是施加實驗變量處理的被試組;對照組是不施加實驗變量處理的對象組,兩者對無關(guān)變量的影響是相等的,兩組之間的差別,被認(rèn)為是來自實驗變量的結(jié)果,如2005年春季高考3題中為研究光對幼苗生長的影響時實驗變量應(yīng)為撤掉光照,因而暗處生長的小麥幼苗應(yīng)為實驗組,而自然狀態(tài)(即來接受實驗變量處理)的小麥幼苗應(yīng)為對照組,通過對照組能增強(qiáng)實驗的信度。按照對照方式的不同可分為4種:

空白對照:即不給對照組任何處理因素的對照組。例如,在還原糖鑒定實驗中留一部分樣液不加入斐林試劑,以作對照。

相互對照:即不設(shè)控制組,只在幾個實驗組之間相互對比。例如,在植物激素與向性的設(shè)計實驗中,5個實驗組的相互比較。在實驗中要找出一個最佳效果點,就要采取相互對照進(jìn)行實驗。條件對照:即雖然給對照組施以部分實驗因素,但不是所要研究的實驗因素的對照。例如,動物激素飼喂小動物的實驗方案中:飼喂甲狀腺激素的為實驗組;飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組;不飼喂藥劑的是空白對照組。

自身對照:即對照和實驗都在同一研究對象上進(jìn)行。例如,將過氧化氫酶加入過氧化氫溶液中證明酶是生物催化劑可催化過氧化氫水解,即自身對照,處理前的對象狀況為對照組,處理后的對象變化為實驗組。

再如:在探究溫度(或pH)對酶催化活性影響實驗中溫度(或pH)(0度、50度,100度)為條件對照。清水(軟水)、河水(硬水)對加酶洗衣粉影響中,清水(軟水)、河水(硬水)為相互對照。用缺素營養(yǎng)液培養(yǎng)的出現(xiàn)缺素癥狀的植株加入某元素后恢復(fù)正常為自身對照。

另外,在設(shè)置對照實驗時,一定要體現(xiàn)等量性原則:即一定要使反應(yīng)條件相同,參加反應(yīng)物質(zhì)的量相等。

在理科綜合能力測試中,受時間和卷面的限制,實驗設(shè)計能力考查無法面面俱到,或者是考查實驗步驟的設(shè)計、續(xù)寫或修改,或者只是考查實驗結(jié)果的分析與討論,或者是實驗裝置的檢驗或改進(jìn)等等。了解一份完整的實驗方案的要求和所涉及的內(nèi)容,掌握實驗設(shè)計的思路和方法,在理科綜合能力測試的實驗?zāi)芰疾橹芯湍軌蛴袚?jù)可依,有法可循,總體考慮,綜合分析,達(dá)到事半功倍的效果。

“授人以魚,只供一飯之需,授人以漁,則終身受用無窮。”最重要的知識是方法的知識。因此,在學(xué)習(xí)過程中掌握方法對于學(xué)生學(xué)習(xí)知識至關(guān)重要,教學(xué)中我們要針對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行學(xué)法指導(dǎo),力求學(xué)生形成行之有效的學(xué)習(xí)方法。但要真正達(dá)到融會貫通,僅僅按照某種方法處理問題還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。對于掌握生物學(xué)實驗設(shè)計方法最為重要的是:深刻理解科學(xué)的本質(zhì)——探索真理和發(fā)現(xiàn)真理。只有當(dāng)理解了知識的本質(zhì)特征以后,才能將注意力從記憶轉(zhuǎn)移到思考和創(chuàng)造上來,才能將設(shè)計和運用實驗、發(fā)現(xiàn)和探索真理作為自己學(xué)習(xí)的目的和習(xí)慣。到那時,有關(guān)生物學(xué)實驗設(shè)計的難題才會迎刃而解。