關于高中生物實驗方法步驟設計淺談

1、關于高中生物實驗方法步驟設計淺談摘要；高中生物實驗是當今高考的一個重要內容，尤其對照實驗步驟的設計，它具有難度大，開放性高，得分低等特點。本人從多年教學經驗和理論學習中總結出行之有效的設計方法即主要采用變量控制法進行實驗設計以解決考生困惑。關鍵詞：實驗 變量 變量控制實驗,是在人為控制條件下,研究事物變化的一種科學方法。展開點說,實驗是依據(jù)假設,在人為控制條件下,對實驗變量的變化和結果進行捕獲解釋的科學方法。如孟德爾在驗證“對別離現(xiàn)象的解釋這一假設時，便巧妙地設計了“測交實驗。一、實驗中的變量：實驗中的各種可變因素的統(tǒng)稱一變量的種類1實驗變量自變量與反響變量因變量。實驗變量是實驗中由實驗者操縱

2、的因素或條件，而反響變量是指由實驗變量而引起的變化結果，二者之間是前因后果的關系。實驗的目的就在于獲得和解釋前因與后果。例如：關于“溫度對唾液淀粉酶水解淀粉的影響的實驗中，“低溫(冰塊)、適溫(37)、高溫 (沸水)就是實驗變量，而這些變量引起的實驗變化結果就是反響變量。該實驗旨在獲得和解釋溫度變化(實驗變量)與酶的活性(反響變量)的因果關系。2無關變量與額外變量。無關變量是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現(xiàn)象的因素或條件。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。它們也是前因后果的關系。但對實驗與反響變量的獲得起干擾作用。例如：上例實驗中，除實驗變量(溫度)外，試管的潔凈程度、唾液的新鮮程度

3、、淀粉濃度、溫度處理的時間長短等等就屬于無關變量。 如無關變量中的任何一個或幾個對三組實驗不等同、不均衡，就會產生額外變量，影響實驗的真實結果。二變量的控制 控制變量法，是指控制其他因素不變，集中研究其中一個因素的變化，保證實驗不受干擾或將干擾因素降低到最低程度。通過實驗控制，盡量消除實驗誤差，以取得較為精確的實驗結果。二、實驗方法步驟的設計：一分析實驗根本框架：1實驗起始狀態(tài) 明確實驗原理：明確實驗到底要解決什么問題，用生物學的什么原理。a教材內：主要從材料用具中獲得 如2000年上海生物高考實驗設計題要求鑒別兩種不同濃度的蔗糖溶液，其實驗目的只要求定性區(qū)別兩瓶蔗糖 溶液的濃度，不要求作具體

4、的濃度測定。根據(jù)該題實驗器材有半透膜制成的透析袋可知：所運用的原理是根據(jù)不同濃度的蔗糖溶液其滲透性不同，即通過半透膜的水分總是從低濃度一側向較高濃度一側滲透。b教材外：題中一般會給出分析材料用具：全用 選用 提供主要的自己添加輔助的或全部自己添加自己掌握的相關實驗背景知識2實驗目標狀態(tài)：明確實驗目的要求等設法到達二完成方法步驟設計過程：起始狀態(tài) 目標狀態(tài) 1 類比法：利用已有的實驗知識和技能設計出具有類比關系的實驗模式：方法步驟起始狀態(tài) 目標狀態(tài)遷 移方法步驟末知起始狀態(tài) 目標狀態(tài)2變量控制法：高中生物實驗設計題絕大多數(shù)考察對照實驗，尤其動植物生理實驗、遺傳學實驗，需特別關注。確認變量 ：對照

5、實驗步驟設計關鍵是對三大變量：實驗變量自變量、反響變量因變量、無關變量確實認和處理。設計控制變量a操縱實驗變量實驗組 加法原理 ：與常態(tài)相比，人為增加某種影響因素。一般運用實驗控制的加法原理來控制實驗變量,即設法給研究對象施加實驗變量的干擾,造成研究對象的變化,從而使研究對象在被激發(fā)狀態(tài)中反映其某些特征。例如,在“探究SO2對植物葉片的影響的實驗中,就是通過實驗組對生活著的植物葉片(研究對象)施加實驗變量(SO2)來觀察葉片的生長狀況的。減法原理：與常態(tài)相比，人為除去某種影響因素。一般運用實驗控制的減法原理來控制實驗變量,即設法排除實驗變量對研究對象的干擾,同時盡量保持被研究對象的穩(wěn)

6、定。如在“探究種子萌發(fā)的外界條件的實驗中,實驗變量分別是水、溫度和空氣,但它們同時又都是種子萌發(fā)的外界條件,這時實驗組在設計時可分別設法減去水、溫度和空氣對種子萌發(fā)的影響。b控制無關變量 排除干擾因素 不能排除要平衡控制和設立對照實驗平行重復實驗c檢測反響變量實驗中根據(jù)原理和要求，結合實驗條件分清是定性還是定量實驗來確定具體的觀察和測定指標及方法。常用的有：顏色變化或沉淀反響，如可溶性復原糖、脂肪、DNA的鑒定，大腸桿菌菌落的鑒別等。形態(tài)結構和生理狀況的變化，如植物根、莖的長度或彎曲程度，動物的耗氧量等。液面的變化，如氣體體積或液體體積變化引起的液面移動等。表述實驗步驟a主要內容:實驗變量的操

7、縱方法：對研究對象施加何種實驗變量，如何施加等無關變量的控制方法：采用何種方式來消除無關變量對實驗的影響包括如何設置實驗組和對照組等反響變量檢測方法：用何種方法觀察和測量什么指標等b表達形式:一般在草紙上先繪制設計圖、表，再轉換為文字表述。c語言要求：第一，步驟設計一般不宜連續(xù)描述，往往需要分段敘說，并加以編號。第二，試管或燒杯，水槽等要用字母或文字加以編號，如A、B或甲、乙等等，這樣可使敘說簡潔一些。第三，敘說中盡量要用標準的實驗術語，不能用模糊的口語，如：“蓋玻片不能說是“薄的玻璃片；“等量的不宜說成“一樣多的；“振蕩不宜說成“晃動“搖動等等。d一般規(guī)律四步法：第一步:取材、分組、編號。實

8、驗材料包括實驗中用到的各種動植物和器具。選擇材料時注意用一些表示等量描述性語言，如“生長一致的“日齡相同的，體重一致的等等。分組編號應遵循隨機性原那么。如：科研人員以鼠為實驗材料，探究三聚氰胺對大鼠發(fā)生腎部結石的影響1選擇身體健康，發(fā)育正常、體重相同的老鼠假設干，隨機均分甲、乙、 丙、丁四組，分別飼養(yǎng)。第二步:相同處理和不同處理。根據(jù)實驗變量設置對照，注意除實驗變量不同外，其他因素都應相同且適宜。2四組鼠每天飼喂等量普通飼料，甲、乙、丙三組分別添加等量的三聚氰胺溶液A，溶液B，溶液C。第三步:進一步的相同處理。其他因素相同且適宜的繼續(xù)。3在適宜且相同條件下飼養(yǎng)一段時間第四步:檢測、觀察、統(tǒng)計、

9、比擬。找出具體的觀察和記錄對象，觀察、記錄、比擬實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。如果實驗現(xiàn)象是隱蔽的，必須找出具體的檢測方法，以顯現(xiàn)實驗結果，便于觀察。4檢查大鼠的健康狀況，統(tǒng)計各組大鼠的腎部結石發(fā)生率預測實驗結果 實驗結果是指可觀察或測量的實驗現(xiàn)象，是實驗中實際出現(xiàn)的情況，是得出實驗結論的主要依據(jù)。A、驗證性實驗如“驗證、“證明都可預測到與實驗目的一致的結果。結果只有一個，結論也只有一個。B、探究性實驗如“探究，預測的實驗結果不唯一，大多有與三種結論【正相關、負相關、中間無影響】相匹配的結果。 “預測最可能的結果應根據(jù)已有知識推測最合理的結果。實驗結果可采用文字、表格、圖形、坐標曲線等方式描述。如果四組大鼠

10、腎部結石發(fā)生率相同，或都不發(fā)生腎部結石；說明了三聚氰胺不會誘發(fā)大鼠結石。負相關如果結石發(fā)生率為丙乙甲丁；說明了三聚氰胺會誘發(fā)大鼠腎部結石，劑量越大發(fā)生率越大。正相關如果甲乙丙大鼠腎部結石發(fā)生率相近，且都高于丁；說明了三聚氰胺會誘發(fā)大鼠腎結石，但跟劑量大小無關。中間無影響實驗設計應注意的問題：1、在掌握實驗目的(即需要驗證的生物學事實)、原理的根底上確定實驗方法。2、嚴格遵循實驗設計的根本原那么，準確設置對照或變量。3、注意實驗程序的科學性、合理性。4、對實驗現(xiàn)象進行準確的觀察、測量、記錄。5、合理地設計操作過程6、多種實驗設計方案中，按實驗設計原那么評估擇優(yōu)選取最正確方案7.實驗材料在數(shù)量上要盡可能多的選取，記錄數(shù)據(jù)時取其平均值以減少實驗誤差。8.在記錄實驗數(shù)據(jù)時，要學會設計數(shù)據(jù)表格或以坐標圖的形式現(xiàn)示實驗數(shù)據(jù)。9.注意吸取物理、化學中相關實驗原理，如：物理屢次測量取平均值，化學實驗前檢查裝置氣密性等。作者簡介：劉建來，男，1969年生，吉林白城人，鎮(zhèn)賚一中一級教師，主要從事中學生物教學工作。參考文獻：1 趙占良 普通高中課程標準實驗教科書生物學教師培訓手冊C 北京 人民教育出版社 2007of rural drinking water sources, protectio