中学生物学实验设计及其试题解答的关键.doc

中学生物学实验设计及其试题解答的关键张华明实验内容的比重加大是生物新课改的一个明显变化。这一变化，也已经在近几年的高考中逐步体现了出来。因此，教师要明确课标和高考对学生生物实验能力的要求，将二者统一起来，有的放矢地去做一些工作，这既能促进学生高考生物实验设计能力，做好高考题目，又能促进了素质教育对学生能力的要求。无论怎样说，做好这一工作都是理所当然的事情。本人以为抓好生物实验设计的几个关键方面，对做好实验设计和做好实验设计题目都会有很大帮助的。1.吃透假说-演绎法的思想精髓要设计好实验，不了解假说-演绎法，是难于想象的。假说-演绎法是科学研究中的一种重要思维方法，它是在观察分析的基础上提出问题，并通过分析推理和想象作出假说，再根据假说演绎推理，然后设计新的实验验证推理结果。如果实验结果与假说推理的结果一致，就证明假说是合理的；反之，则应抛弃假说。在进行探究实验时，学生可以按照“观察分析提出问题推理想象作出假说演绎推理实验验证比较分析得出结论”的步骤去设计实验。要知道，假说毕竟是假说，它仅是推理的产物，是还没有验证了的理论。而假说-演绎法却是被科学发现所证实的一种科学的思维方法，用此方法进行推理还是可以预见一些事物发展规律的，具有一定的科学预见性，因而倍受科学研究的青睐。要理解这种思维方法，就应该理顺假说与预期结果之间的相互关系，辨清实验结果和结论之间的前因后果，懂得结论是依据反复多次的实验结果对假说进行的一种肯定或否定的裁判。理解了这种思维方法，我们才可能运用好该方法做好实验及实验设计题目。2.选择合理的实验对象实验对象就是实验所用的材料。实验对象的选择既关系到实验的成败得失，也关系到实验的难易程度。比如，观察植物细胞的质壁分离实验就应该选择紫色洋葱表皮细胞为观察对象，这样才易观察到实验现象。观察细胞的有丝分裂就应该选用根尖或其他分生组织，否则会一无所获。选择对了实验材料可以说就是成功的一半。孟德尔选择了豌豆作实验材料，有了遗传的分离定律和自由组合定律的发现，摩尔根选择了果蝇作实验材料，有了遗传的连锁交换定律的发现，有了大肠杆菌和酵母菌作为实验材料，使得微生物遗传学得到了长足的发展。等等，等等，不一而足，可见选择实验材料的重要性。3.理顺变量关系，实施操控到位影响实验的因素包括实验变量和无关变量。实验变量又叫做自变量，指实验中由实验者所操纵的因素或条件。如温度、光照强度、某物质浓度等，都可以成为某一实验的变量。无关变量又称控制变量，它不是与实验结果无关的变量，而是影响实验结果的其他变量或因素，有时还是重要因素，但不是该实验观察的对象。实验变量对应反应变量，无关变量对应额外变量。反应变量就是实施实验变量得到的实验结果，又叫因变量。额外变量就是无关变量引起的实验结果的偏离量，它常常实验结果的可靠性。高中生物实验一般都是单变量实验，也就是说它只研究影响实验结果的某一变量的作用，而不是研究多种变量的综合影响作用。因此，其他变量都必须是相同的，这样就得控制好无关变量，否则就会因额外变量的出现而干扰实验结果的准确性。产生相应反应变量无关变量相同对比分析得出结论实验组对照组施加实验变量改变或取消实验变量反应变量程度改变或消失额外变量出现无关变量不同影响在实验过程中操控好各种变量是实验成功的关键。要弄清楚某种变量是如何影响实验结果的，就应该将这种变量处于一种动态的变化中，在变化中来把握。通过研究实验变量在变化状态下做出的反应变化规律，从而理解实验变量的重要性。无关变量是实验者不关心的变量，但它会对实验结果产生影响，要明确实验变量所产生的效果，就必须消除无关变量的影响，所以必须控制好无关变量。学生可以按下图理解操控各种变量关系：要做到操控合理，见到有效的实验效果，设置对照就成为必不可少的环节。其意义在于：选材的相同（大小、生长状况），是为了消除因实验材料间的差异造成的对实验结果的影响；设置对照是为了消除无关变量对实验结果的干扰，从而使实验结果更加准确；进行多次重复实验，是为了排除实验结果的偶然性，防止做出错误判断，提高实验的可信度；创设相对稳定的实验场所，是为了排除实验场所偶然突变对实验结果的影响。等等。4.辨清两种处理，做好结果分析要使得实验结果可靠，实验结论正确，对照组与实验组的相同处理与不同处理要分清。相同处理是指对实验组和对照组采取相同条件的处理。实验组与对照组中的每组所用的各种材料必须相同，就是相同处理；实验组与对照组要求的各种条件必须相同，也是相同处理。也就是说，控制无关变量的相同就是相同处理。不同处理是指对实验组和对照组采取不同条件的处理。如实验组施加实验变量，而对照组没有施加，就是不同处理；对照组虽施加实验变量，但程度不同，也是不同处理。如“浓度”作为实验变量时，对照组一系列“浓度变化”的处理就是不同处理，这种处理也叫变化处理。实验操作过程的相同处理和不同处理，实际上就是通过实验的对照性原则、等量原则和单一变量原则共同体现出来的。此外，我们还要注意实验结果的记录处理。对实验观测中记录的现象或数据要进行收集整理，进行对比分析，窥测其中的奥秘，发揭其中的玄妙，是得出科学结论的重要保证，不能等闲视之。如果记录处理不详尽，没有发现其中的关系；相同处理没有操作到位，忽略了某些无关变量的作用，导致了额外变量的生成。这些情况都会使实验结果的准确性打上折扣，这样，我们就不易准确证明实验变量的有效作用。5.分清实验类型，做好实验试题要做好实验题目，首先还要分清实验题目为验证性实验题目还是探究性实验题目。如果是验证性题目，实验结果应该对应唯一的实验结论；如果实验结果不能反映出所要的结论，就要分析在操作过程中，哪些步骤出现了问题，是什么原因，怎样改进可以避免类似的结果出现。验证性实验题往往靠的就是这类问题。如果是探究性题目，在比较实验结果得出实验结论时，就不是唯一的，而是有多种可能性，在表述实验结论时，要审慎，不可简单化，否则表述出的结论就可能成为验证性实验的结论了。目前高考实验试题的选材多是生产、生活或科学研究中遇到的实例，体现了课改要结合生活，回归生活的理念，这样能让学生感受到所学知识的意义。因此，善于观察生活，善于用所学生物知识分析生活中的真实的生物学情境，经过长期的运用，生物学素养就会逐渐提高，在高考中就能转化为做好生物学试题的能力。要记住，无论高考试题怎样翻新，但是万变不离其宗，其原理始终隐含在课本的主干知识中。因此，认真学好课本的基本原理，包括实验中的基本原理性知识，是做好实验试题的关键。却不可毫不选择地盲目地在题海战中滚打，否则得不偿失。总之，只要同学们明确了假说演绎法的精髓，掌握了实验设计的程序，分清了实验设计的类型，理顺了不同变量之间的关系，并将实验过程的各环节操控到位，同时注重对结果的分析与处理，不难做好实验设计与实验设计题目。3