高考生物复习应重视综合实验设计

高考生物复习应重视综合实验设计

摘要:生物学是一门实验性学科,研究生物学的方法有观察法、实验法、调查法和摸拟法等。它重点考察学生的创新能力和实践能力,以突出培养学生的研究创新精神。 关键词:重视 生物 实验 设计

生物学是一门实验性学科,研究生物学的方法有观察法、实验法、调查法和摸拟法等。近5年来的高考越来越重视对学生科学研究的能力的考查,实验设计型题目便在高考中频频出现,它重点考察学生的创新能力和实践能力。我们在复习中应重视实验设计的教学,突出培养学生的研究创新能力。 一、实验设计的基本内容

一个比较完整的生物学实验设计方案一般包括如下内容:1、实验题目的确定;2、提出假说,即对可见现象提出一种推测或解释;3、实验,即根据实验目的和提出的假说,设计出具体的实验方法和步骤;4、预期,即在检验一个假说之前,先提出实验的预期结果;5、观察实验现象和收集实验数据;6、分析;7、推理;8、交流评价。以上8个方面都可以成为高中实验设计考查内容,平时训练应面面俱到。 二、实验设计的基本原则和注意事项

生物学实验要做到严密和科学,应遵循如下四项原则: 1、控制性原则。生物学实验是通过控制和干预实验对象而进行的探究活动,涉及如下四类变量:

⑴实验变量与反应变量。实验变量,也称自变量,指实验中由实验者所操纵、给定的因素或条件。反应变量,亦称因变量或应变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。实验的目的即在于获得和解释这种前因后果。例如,在“唾液淀粉酶水解淀粉”的实验中,所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件的变化,唾液淀粉酶水解淀粉的反应也随之变化,这就是反应变量。该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。

⑵无关变量与额外变量。无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响实验变化和结果的因素或条件。额外变量,也称干扰变量,指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然,额外变量会对反应变量起干扰作用。例如,上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外,试管净洁程度,唾液新鲜程度稀释程度,可溶性淀粉浓度和纯度,试剂溶液的剂量浓度和纯度,实验操作程度,温度处理的时间长短等等,都属于无关变量,要求对低温、适温、高温三组实验是等同、均衡、稳定的;如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件,对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定,则会在实验结果中产生额外变量,出现干扰,造成误差。实验的关键在于控制无关变量和减少额外变量。

2、对照原则。对照是实验控制的手段之一,目的还是在于消除

无关变量对实验结果的影响。实验对照原则是设计和实施的准则之一。通过设置实验对照对比即可以排除无关变量的影响,又可以增加实验结果的可信度和说服力。通常,一个实验总分为实验组和对照组。实验组,是接受实验变量处理的对象组;对照组,也称控制组,对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组。至于哪个作为实验组,哪个作为对照组,一般是随机决定的。这样,从理论上说,由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的,被平衡了,故实验组与对照组两组的差异则可以认为是来自实验变量的效果,这样的实验结果是可信的。按对照的内容和形式上的不同,通常有以下对照类型:

①空白对照。指不作任何实验处理的对象组。例如,在“生物组织中可溶性糖的鉴定”的实验中,向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水浴,比较它们的变化,这样,甲为实验组,乙为对照组,且乙为典型的空白对照组。空白对照组能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增加了说服力。

②自身对照组。指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照。单组法和轮组法,一般都包括含有自身对照,如“植物细胞质壁分离和复原”实验,则是典型的自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验前后现象变化的差异,实验处理前对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。

③条件对照。指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为

对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如,“动物激素饲喂小物”实验,采用等组实验法,其实验设计方案是:甲组:饲喂甲状腺激素(实验组);乙组:饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组);丙组:不饲喂药剂(空白对照组);显然,乙组为条件对照组该实验既设置了条件对照,又设置了空白对照,通过比较、对照,更能充分说明实验变量——甲状腺——能促进蝌蚪的生长发育。

④相互对照。指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照,在等组实验法中,大都是运用相互对照,如“植物激素与向性实验”的等组实验中,5个实验所用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。

3、随机化原则。随机化的意义在于消除或减少实验中的系统误差,从而避免实验结果的偶然性。如对实验对象或调查对象的随机取样。

4、某一个具体实验的结论不一定能概括出同类事物的本质。例如,对同一作物品种,在光照、水分、土壤力等因素相同的条件下,通过控制不同的温度来考察温度对该作物品种生长的影响,其实验结果的差异不能立即就得出温度对其影响的结论,可能会有植物个体之间的差异的作用,也可能在个体操作中有失误的影响。这就需要用重复实验的方法来证明结论的真实性。 三、例题分析

某生物兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究。它们已将香烟和蒸馏水按照1:1的重量比浸泡24小时,过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员,请回答: (一)采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响? (二)做实验时必备的实验器材是----------。 (三)写出实验的主要操作步骤。

(四)设计一张表格用于在实验时记录数据。

分析:水蚤个体小且较透明,显微镜下能清晰地看到其心脏的跳动。因此我们可以用吸管吸取水蚤放于载玻片上,制成装片。然后用引流法,观察和记录水蚤在不同的液体中的心跳次数,来研究“不同浓度”的香烟浸出液对水蚤的影响。 解:1、测定指标为:水蚤每分钟心跳的次数。

2、实验器材是:显微镜、秒表、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等。

3、实验的主要步骤是:①用蒸馏水稀释烟草浸出液原液,配成3种不同浓度的溶液;②用吸管吸取水蚤,放在载玻片上,盖上盖玻片,调节光线,在显微镜低倍镜下观察;③用引流法引流,观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水和烟草浸出液中心跳次数,重复三次;④整理实验资料,算出每分钟心跳的平均次数,作出评价。 4、表格:

总之,高中生物复习的过程中应重视综合实验设计,这样才能提

高学生设计的能力。 参考文献:

1、走进高考∕孙双进,杜英丽主编。------北京:人民日报社出版社,2004.11(2009.5重印)

2、生物选修1生物技术实践∕汪忠主编。----南京:江苏教育出版社,2008年6月第2版(2009年12月第4次印刷)。