學生生物實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)

■陳國毅

學生生物實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)

■陳國毅

縱觀近幾年浙江理綜生物高考試題及其他省市高考試題，實驗是高考必考的內(nèi)容，也是命題的熱點，試題中所占的分值也較大。因此在高考復習中除了重視教材實驗，讓學生熟練掌握之外，還必須培養(yǎng)與實驗相關(guān)的能力。下面就從針對問題提出假設(shè)的能力，根據(jù)假說設(shè)計實驗方案的能力、預測實驗結(jié)果的能力、科學分析實驗結(jié)果從而得出合理的實驗結(jié)論的能力、對他人的實驗方法進行評價和修改的能力等五方面能力加以分析，探討學生生物實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。

1 針對問題提出假設(shè)的能力

假說就是對自然界或生物學實驗中的可以觀察到的現(xiàn)象提出一種推測或猜想，是在一定的經(jīng)驗材料的基礎(chǔ)上，以一定的科學知識為依據(jù)而提出的尚待通過科學實驗檢驗的假說。

例 1928年，荷蘭細菌學家格里菲斯在研究肺炎球菌時，將有莢膜的肺炎球菌、高溫處理過的有莢膜菌、無莢膜菌、無莢膜菌與高溫處理過的有莢膜菌混合物分別注射到小白鼠體內(nèi)，幾天后，出現(xiàn)如下現(xiàn)象：1）注射有莢膜菌→小白鼠死亡→體內(nèi)分離出有莢膜菌；2）注射高溫處理過的有莢膜菌→小白鼠無恙→體內(nèi)沒有分離出有莢膜菌；3）注射無莢膜菌→小白鼠無恙→體內(nèi)分離出無莢膜菌；4）注射無莢膜菌與高溫處理過的有莢膜菌混合物→小白鼠死亡→體內(nèi)分離出有莢膜菌；5）將注射混合物后死亡的小白鼠體內(nèi)分離出的有莢膜菌進行培養(yǎng)，其后代均為有莢膜菌，再將其注射到小白鼠體內(nèi)，則引起小白鼠死亡。

對于上述實驗現(xiàn)象，格里菲斯進行科學地推測，提出相應(yīng)的假設(shè)：有什么物質(zhì)轉(zhuǎn)移到無莢膜菌中，并遺傳給后代？后人在此基礎(chǔ)上對于有莢膜菌體內(nèi)所含的物質(zhì)加以分離，單獨與無莢膜菌進行培養(yǎng)，獲得相應(yīng)的結(jié)論。

2 根據(jù)假說設(shè)計實驗方案的能力

實驗設(shè)計是指正式進行科學實驗之前，實驗者根據(jù)一定的目的和要求，運用有關(guān)的科學知識原理，對實驗過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案的制訂。實驗設(shè)計之前必須對于以下幾方面問題加以分析：1）弄清題目要求；2）明確實驗?zāi)康模?）分析實驗原理；4）確定設(shè)計思路；5）設(shè)計實驗步驟；6）預測結(jié)果和分析。

例 蝌蚪在發(fā)育過程中，前后肢的生長、頭部形態(tài)的改變、鰓的消失、尾部的消失、體形的變化等都受甲狀腺激素的影響。請根據(jù)實驗材料設(shè)計實驗步驟，驗證甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育，并預測實驗結(jié)果和結(jié)論。

實驗材料：30只同時孵化的同種蝌蚪（體長均為15 mm），3個相同的玻璃缸，培養(yǎng)皿，小網(wǎng)，坐標紙（1 mm×1 mm），飼料，甲狀腺激素，甲狀腺抑制劑，清水。

題目要求：設(shè)計實驗步驟，預測實驗結(jié)果和結(jié)論。

實驗?zāi)康模候炞C甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育。

實驗原理：甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發(fā)育；甲狀腺抑制劑能抑制蝌蚪的生長發(fā)育，使蝌蚪的生長發(fā)育延遲；清水不影響蝌蚪的正常生長發(fā)育。

實驗設(shè)計思路：明確三類變量，建立對照實驗。

此實驗設(shè)計中的實驗變量是什么？甲狀腺激素、甲狀腺抑制劑。

此實驗設(shè)計中的無關(guān)變量和反應(yīng)變量分別是什么？1）無關(guān)變量是同種蝌蚪30只（每組10只），適宜的相同水質(zhì)、飼料、溫度等，投藥的天數(shù)。每天的藥量均相同，白天的觀察時間、次數(shù)均一致。2）反應(yīng)變量是蝌蚪的體長，前、后肢和尾的變化情況。

明確上述相應(yīng)知識點后，很自然地進行實驗設(shè)計，具體設(shè)計方案：1）將3個相同的玻璃缸分別編為1、2、3號；2）將30只同時孵化的同種蝌蚪（體長均為15 mm）隨機分為3組（每組10只），分別放入3個玻璃缸中，在適宜的相同水質(zhì)、飼料、溫度等條件下飼養(yǎng)；3）1號玻璃缸中加入甲狀腺激素5 mg，2號缸中加入甲狀腺抑制劑5 mg，3號缸中不加任何藥物；4）向1號和2號玻璃缸中連續(xù)投藥7天，每天一次，藥量相同；5）實驗期間，每天按時觀察一次，觀察時用小網(wǎng)將蝌蚪撈出，放在培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿放在坐標紙上，觀察并測量蝌蚪的體長，觀察前肢、后肢和尾的變化，并做好記錄。

3 預測實驗結(jié)果的能力

3.1 對探究性實驗的預測 探究性實驗是探索研究對象的未知屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系的實驗方法。

3.2 對驗證性實驗的預測 驗證性實驗是指在講授有關(guān)概念和原理之后，通過實驗來驗證有關(guān)知識。上例預測實驗結(jié)果：1號玻璃缸中的蝌蚪前后肢、頭部形態(tài)改變，尾部及體長變化等較快；2號玻璃缸中的蝌蚪身體部位無明顯變化；3號玻璃缸中的蝌蚪變化情況介于1號玻璃缸和2號玻璃缸中的蝌蚪之間。注意：已知知識點的驗證，不能作三方面的預測，只能作與已知知識點相符的預測。

4 科學分析實驗結(jié)果，得出合理的實驗結(jié)論的能力

生物學實驗的結(jié)果和結(jié)論是兩種不同性質(zhì)的認識。實驗結(jié)果是通過實驗過程對人們?nèi)怏w感官所難以感覺的事實或現(xiàn)象的呈現(xiàn)，它是一種通過實踐活動而得到的感性認識。而結(jié)論則是將這些零散的、表面看起來沒有聯(lián)系的事實經(jīng)過分析、綜合、抽象、概括等科學思維過程而判斷出的理性認識。

例 為了驗證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動狀況為觀察指標設(shè)計實驗。某學生將正常小鼠隨機分成A、B兩組，觀察并記錄其活動狀況。A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組注射等量生理鹽水。一段時間后，A組小鼠會出現(xiàn)四肢無力、活動減少、甚至昏迷等低血糖癥狀，B組活動狀況無變化。A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后，A組小鼠低血糖癥狀緩解，B組活動狀況無變化。

該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用。

請回答：分析小鼠注射胰島素溶液后出現(xiàn)低血糖癥狀的原因。

答案：注射胰島素溶液后，血糖含量下降，小鼠組織細胞特別是腦組織細胞因血糖供應(yīng)減少，導致能量供應(yīng)不足而發(fā)生功能障礙，從而引起低血糖癥狀。

5 對他人的實驗方法進行評價和修改的能力

先指出原實驗方法中的錯誤之處，然后提出合理的修改意見。

例 為了探究“甲狀腺激素及甲狀腺抑制劑對蝌蚪生長發(fā)育的影響”，某學生制訂下列實驗設(shè)計方案，請作出正確的評價。

1）取2個玻璃缸分別編號，1號、2號。

2）在2個玻璃缸中分別加入等量（且適量）的水和新鮮水草，然后在每個玻璃缸中分別放入10條發(fā)育狀態(tài)不同的蝌蚪。

3）向1號缸中投放含甲狀腺激素的飼料，向2號缸投放含甲狀腺抑制劑的飼料。

4）每天分別向各缸中投放一些飼料。

5）每隔一定時間觀察一次，觀察時用小網(wǎng)將蝌蚪撈出放在培養(yǎng)皿中，再將培養(yǎng)皿放在坐標紙上（1 mm×1 mm），觀察并且測量蝌蚪的體長變化。

該實驗設(shè)計只有實驗組而沒有對照組，應(yīng)該增加一個玻璃缸，放入常規(guī)飼料。另外，蝌蚪的數(shù)目應(yīng)相等，大小、種類應(yīng)相同。投放的飼料也應(yīng)該是等量的。還有甲狀腺激素的功能是促進蝌蚪的發(fā)育，因此觀測指標應(yīng)該是蝌蚪發(fā)育成青蛙所需的時間的長短，而不是體長的變化，觀測生長激素對蝌蚪發(fā)育的影響可用蝌蚪的體長變化做指標。

總之，生物實驗既是理綜試題的難點又是重點，要提高實驗的得分率，需要平時反復的訓練，并具備一定的分析能力，舉一反三，達到理想的效果。

（作者單位：浙江省臺州市黃巖區(qū)靈石中學）

10.3969 /j.issn.1671-489X.2010.11.144