淺談生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題思路和注意事項(xiàng)

萬 利

隨著高考對(duì)學(xué)生能力考查要求的提高,高考生物實(shí)驗(yàn)試題考查由實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?shí)驗(yàn)現(xiàn)象等轉(zhuǎn)變?yōu)榭疾閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的高度。大多數(shù)學(xué)生見實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題就頭痛,總感覺無從下手。在高考試題中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的得分率都不高,所以做好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題對(duì)提高高考成績(jī)是很重要的。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)雖有一定難度,但還是有一般規(guī)律可循的。只要找對(duì)解題方法,學(xué)生還是可以很好解決的。下面本人結(jié)合學(xué)生日常實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題常錯(cuò)、易疏忽之處,淺談實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的解題思路及注意事項(xiàng)。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前首要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驼页鰧?shí)驗(yàn)原理遇到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí),不要草率讀完題題就急于動(dòng)筆,應(yīng)通讀全題,仔細(xì)分析題目的每一個(gè)條件,從題目中獲取信息弄清實(shí)驗(yàn)讓我們做什么,即要你驗(yàn)證或探究什么,這就是實(shí)驗(yàn)的目的。解題時(shí)注意探究性實(shí)驗(yàn)一般結(jié)論是不確定的,會(huì)有多種可能。而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是在結(jié)論的前提下,重新實(shí)驗(yàn)加以證實(shí),結(jié)論只有一個(gè)。至于做這實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)不一定題目中都有,需要我們從所學(xué)的知識(shí)范圍中找尋,即實(shí)驗(yàn)原理。注意找尋的原理和題目給的實(shí)驗(yàn)材料和用具等信息分不開的。例如題1現(xiàn)有同種同齡發(fā)育狀態(tài)相同的小蝌蚪30只,喂食蝌蚪的飼料,未經(jīng)處理具有生物活性的甲狀腺激素,在50°條件下處理10min的甲狀腺激素。據(jù)條件設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),探究甲狀腺激素經(jīng)處理后,是否還有生物活性。題2為驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用,試以大白鼠為實(shí)驗(yàn)材料,以鼠的耗氧量和活動(dòng)量,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。這兩題都和甲狀腺激素的生理作用有關(guān),但由于給的實(shí)驗(yàn)材料一個(gè)是小蝌蚪和大白鼠,所以兩題依據(jù)的原理是不一樣的。題1的原理是甲狀腺激素有促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育的作用,可改變發(fā)育的速度。題2的原理是甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝,加速體內(nèi)物質(zhì)分解,提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性。從而使動(dòng)物的耗氧量和活動(dòng)量增加。當(dāng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮砼宄?我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路基本就可以確定了。二、如何對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論的得出要對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)果的預(yù)測(cè)首先要找準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)觀察的對(duì)象,而這又依賴于實(shí)驗(yàn)的原理。如上文提及的題1探究甲狀腺激素經(jīng)處理后,是否還有生物活性。其原理是甲狀腺激素有促進(jìn)幼小動(dòng)物發(fā)育的作用,可改變發(fā)育的速度,所以我們觀察的對(duì)象是蝌蚪發(fā)育成青蛙的速度(時(shí)間)。題2為驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用,試以大白鼠為實(shí)驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。其原理是甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝,加速體內(nèi)物質(zhì)分解,提高神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性。從而使動(dòng)物的耗氧量和活動(dòng)量增加。所以我們觀察的對(duì)象為鼠的耗氧量和活動(dòng)量。找到了觀察對(duì)象,結(jié)果的預(yù)測(cè)還要依賴于實(shí)驗(yàn)的類型。如是探究性的其結(jié)果是不確定的,把可能出現(xiàn)的結(jié)果都應(yīng)該考慮到。如題:探究甲狀腺激素經(jīng)處理后,是否還有生物活性實(shí)驗(yàn)中A組:給蝌蚪喂養(yǎng)摻有甲狀腺激素的飼料;B組:給蝌蚪喂養(yǎng)摻有經(jīng)處理甲狀腺激素的飼料;C組:給蝌蚪喂養(yǎng)普通飼料。此題是探究性的實(shí)驗(yàn),可能有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論有:(1)A組、B組的速度一樣且快于C組。說明經(jīng)處理的甲狀腺激素有完全的生理活性。(2)A組速度>B組速度>C組速度。說明經(jīng)處理的甲狀腺激素有部分的生理活性。(3) A組速度>B組速度=C組速度。說明經(jīng)處理的甲狀腺激素完全失去了生理活性了。而驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論是唯一的。有些實(shí)驗(yàn)題中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)果的預(yù)測(cè)往往是不能直觀得出的,學(xué)生感覺很辣手。那我們可以來個(gè)逆向思維。先從實(shí)驗(yàn)的結(jié)論的假設(shè)入手演繹實(shí)驗(yàn)的過程得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,如2006年的高考題:從一個(gè)自然果蠅種群中選出一部分未交配過的灰色和黃色兩種體色的果蠅,這兩種體色的果蠅數(shù)量相等,每種體色的果蠅雌雄各半。已知灰色和黃色這對(duì)相對(duì)性狀受一對(duì)等位基因控制,所有果蠅均能正常生活,性狀的分離符合遺傳的基本定律。現(xiàn)用兩個(gè)雜交組合:灰色雌蠅X黃色雄蠅、黃色雌蠅X灰色雄蠅,只做一代雜交試驗(yàn),每個(gè)雜交組合選用多對(duì)果蠅。推測(cè)兩個(gè)雜交組合的子一代可能出現(xiàn)的性狀,并以此為依據(jù),對(duì)哪一種體色為顯性性狀,以及控制體色的基因位于X染色體上還是常染色體上這兩個(gè)問題,做出相應(yīng)的推斷。我們可以先假設(shè)結(jié)論為(1)黃色為顯性,位于X染色體上,據(jù)這個(gè)結(jié)論按遺傳圖解法得出上述雜交組合的后代表現(xiàn),即實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)果。以此類推結(jié)論為(2)黃色為顯性,位于常染色體上;(3)灰為顯性,位于X染色體上;(4)灰為顯性,位于常染色體上的后代表現(xiàn)。但最后要注意我們的結(jié)論是由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的,應(yīng)先有現(xiàn)象再有結(jié)論。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程的一般步驟實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟一般分三步:(1)分組、編號(hào)、實(shí)驗(yàn)前處理——(2)唯一變量分組處理——(3)觀察記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如題:為驗(yàn)證甲狀腺激素的生理作用,試以大白鼠為實(shí)驗(yàn)材料,根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和用具,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟如下:(1)將日齡相同、體重相近的成年大白鼠分成兩組并標(biāo)號(hào)為甲組和乙組。用耗氧測(cè)定裝置和活動(dòng)測(cè)定儀器分別測(cè)定甲乙兩組的耗氧量和活動(dòng)量,并記錄。(2)每日用灌胃器給予甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液,給予乙組鼠灌喂等量的蒸餾水,在相同環(huán)境條件下飼喂相同一段時(shí)間。(3)測(cè)定并記錄甲乙兩組鼠的耗氧量和活動(dòng)量四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中要遵循實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則,在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中應(yīng)遵循的原則有如下:1、對(duì)照原則: 對(duì)照的目的在于削除無關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)對(duì)照原則是設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則之一。通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照,又排除無關(guān)變量的影響,又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。2、單一變量原則:有兩層意思:一是確?！皢我蛔兞俊钡膶?shí)驗(yàn)觀測(cè),不論有幾個(gè)實(shí)驗(yàn)變量,都應(yīng)做到一個(gè)實(shí)驗(yàn)變量對(duì)應(yīng)觀測(cè)一個(gè)反應(yīng)變量;二是確?！皢我蛔兞俊钡牟僮饕?guī)范,實(shí)驗(yàn)操作中要盡可能避免無關(guān)變量及額外變量的干擾。3、科學(xué)性原則:指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_,實(shí)驗(yàn)原理要正確,實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng),整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過程要注意用詞的嚴(yán)密性和準(zhǔn)確性表達(dá)。在書寫實(shí)驗(yàn)步驟時(shí),一定要注意一些常用詞語的使用。如分組實(shí)驗(yàn)時(shí)要編號(hào)。加試劑時(shí)要注意用到“相同、等量”等用詞,這樣能保證實(shí)驗(yàn)步驟的嚴(yán)密性。?在完成實(shí)驗(yàn)裝置的操作后,最后一步可以這樣解答,“放在適宜的相同條件下,培養(yǎng)一段時(shí)間,觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。還有就是在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,學(xué)生一般在時(shí)間、溫度、物質(zhì)的量上難以做到準(zhǔn)確的量化描述,故盡可能用“定性”的語言表達(dá)。如“一段時(shí)間”、“適宜的溫度”、“適量的”、“一定量的”等。總之,解生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題時(shí),要掌握答題思路(了解題目要求——明確實(shí)驗(yàn)原理——理順設(shè)計(jì)思路——表達(dá)實(shí)驗(yàn)步驟——找準(zhǔn)觀察對(duì)象——預(yù)測(cè)和分析結(jié)果——得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論),同時(shí)了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)。