“問題法”解生物實驗設(shè)計題

鄭振清

【摘 要】通過設(shè)計“問題法”開展生物實驗設(shè)計題教學(xué)，既包含了實驗設(shè)計的理論，又便于記憶和解題，有較強的可操作性和實用性。

【關(guān)鍵詞】做什么；為什么；缺什么

在高三生物學(xué)實驗課的復(fù)習(xí)教學(xué)時，如果還是按著課本的內(nèi)容重復(fù)一遍，既浪費時間又容易讓學(xué)生產(chǎn)生厭煩情緒，無法得到預(yù)期的復(fù)習(xí)目標(biāo)。通過設(shè)計“問題法”開展生物實驗設(shè)計題教學(xué)，既包含了實驗設(shè)計的理論，又便于記憶和解題，有較強的可操作性和實用性，有利于提高實驗復(fù)習(xí)教學(xué)的實際效果。以下結(jié)合例題淺談“問題法”在解生物實驗設(shè)計題的應(yīng)用。

“問題法”是指針對生物實驗設(shè)計問題進(jìn)行復(fù)習(xí)教學(xué)，即：“做什么”、“為什么”、“缺什么”。

一、“做什么”：提取題干信息，明確實驗?zāi)康?/p>

分析“做什么”時首先引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真審題，抓住題干中的關(guān)鍵信息“題眼”，弄清題目的要求是“驗證性實驗”還是“探究性實驗”。

（1）驗證性實驗通常是指實驗者針對已知的實驗結(jié)果進(jìn)行的，以驗證實驗結(jié)果、鞏固和加強相關(guān)知識內(nèi)容、培養(yǎng)實驗操作能力為目的的重復(fù)實驗。其實驗結(jié)論是已知的，不存在假設(shè)問題和預(yù)測結(jié)果，經(jīng)常題干的要求就是“做什么”這句話。

（2）探究性實驗通常是指實驗者在不知曉實驗結(jié)果的前提下，通過自己實驗、探究、分析、研究得出結(jié)論。根據(jù)實驗的目的，利用已知的、外加的因素去干擾研究對象，看它會發(fā)生什么樣的變化，出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象，產(chǎn)生什么樣的結(jié)果。實驗結(jié)果或結(jié)果預(yù)測有多種可能性，其解答格式多用“如果A，則B”的形式表述，是根據(jù)現(xiàn)有的科學(xué)理論、事實以及所研究的對象設(shè)想出一種或幾種可能性的預(yù)測。例如：某實驗小鼠適宜生活在25℃左右的環(huán)境中，為探究低于適宜溫度的環(huán)境（如10℃）對能量代謝的影響（能量代謝的強弱用單位時間耗氧量表示），請依據(jù)所給的實驗裝置、實驗材料和用品，再給出的實驗方法和步驟的基礎(chǔ)上，繼續(xù)完成探究實驗，預(yù)測可能的實驗結(jié)果和結(jié)論，并回答問題。先分析“做什么”：探究低于適宜溫度的環(huán)境（如10℃）對能量代謝的影響。本題實驗設(shè)計的基本思路是：通過低于和等于適宜溫度兩種條件下小鼠能量代謝強度的比較得出結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生預(yù)測低溫條件下小鼠代謝的幾種可能：①代謝加強：消耗5mL氧氣所用的時間10℃小于25℃，說明小鼠的生活環(huán)境從25℃降為10℃時能量代謝會加強；②代謝減弱：消耗5mL氧氣所用的時間10℃多于25℃，說明小鼠的生活環(huán)境從25℃降為10℃時能量代謝會減弱；③代謝不受影響：消耗5mL氧氣所用的時間10℃等于25℃，說明小鼠的生活環(huán)境從25℃降為10℃時能量代謝不受影響。最可能的結(jié)果和結(jié)論是：消耗5mL氧氣所用的時間10℃小于25℃，說明小鼠的生活環(huán)境從25℃降為10℃時能量代謝會加強。因為小鼠是恒溫動物在10℃比25℃下維持體溫所消耗的能量多。所以審題時要引導(dǎo)學(xué)生抓住關(guān)鍵“題眼”，確定實驗的自變量與因變量，這樣做題順手拈來，事半功倍。

二、“為什么”：分析實驗為什么提供這些實驗材料

高考試題中所提供的實驗材料多數(shù)能應(yīng)用于實驗設(shè)計中，因此在理解題干的基礎(chǔ)上分析出為什么要提供這些實驗材料，會使學(xué)生較快的瀝青解題思路，成足在胸。

分析：據(jù)“做什么”可推知，本實驗要學(xué)生探究蔗糖的水解產(chǎn)物能否通過半透膜。所以實驗有兩種情況：可能通過也可能不能通過。結(jié)合課本知識及甲、乙圖可知：蔗糖不能不能通過半透膜，所以一段時間之后出現(xiàn)了乙圖所示的液面差，如果水解產(chǎn)物能通過，則可能一段時間之后液面差減小直至最后液面相持平；又因為蔗糖是二糖，其水解產(chǎn)物為葡萄糖和果糖均可通過半透膜，所以單糖可在a管中出現(xiàn)，到底要用哪一種結(jié)果來衡量這就要分析為什么要提供這些實驗材料。蔗糖酶溶液很明顯是用來水解蔗糖的；斐林試劑自然會聯(lián)想到鑒定還原糖，與蔗糖水解產(chǎn)物有關(guān)，這就引導(dǎo)學(xué)生要用斐林試劑來檢測a管中是不是出現(xiàn)了還原糖；而試管、滴管和水浴鍋這些材料的提供更是明顯地導(dǎo)向了還原糖的鑒定。至此，整個設(shè)計思路基本呈現(xiàn)出來。

三、“缺什么”：要檢驗實驗是不是遵循了基本原則，主要是對照原則、單一變量原則以及等量原則

為了更科學(xué)更有說服力地論證假設(shè)，生物實驗常常設(shè)置對照實驗。通過設(shè)置對照試驗可以消除無關(guān)變量對實驗結(jié)果造成的影響。單一變量原則是實驗設(shè)計的一個重要原則，它包括兩層意思：一是確?！皢我蛔兞俊钡膶嶒炗^測，即不論有一個或幾個實驗變量，都應(yīng)做到一個實驗變量對應(yīng)觀測一個反應(yīng)變量；二是確?！皢我蛔兞俊钡牟僮饕?guī)范，確保實驗設(shè)計只有一個自變量對應(yīng)一個因變量，即在實驗設(shè)計中要盡可能避免無關(guān)變量及額外變量引起的干擾。所以在實驗設(shè)計時，必須先明確實驗中的單一變量：自變量、因變量。從而避免其它無關(guān)變量及額外變量的影響。在分析“缺什么”時，一定要抓住等量原則，注意“等量”“完全相同”等關(guān)鍵字眼，以確保實驗的準(zhǔn)確性。

項目課題：本文系2016年度大田縣基礎(chǔ)教育科學(xué)研究立項課題“生物實驗設(shè)計題的類型與解題策略”（課題編號：DTKTZX-2016158）階段研究成果。