如何解决好生物实验设计的问题

如何解决好生物实验设计的问题

适当的方法是验证简单的生物学事实，并将结果解释和分析。这是学生掌握的基本技能。其包括两方面的内容:一是能够设计简单的实验,验证简单的生物学事实;二是能对实验现象与结果作出正确的解释和分析。统观现在的高考机制,作为考察要求之一的实验操作能力根本无法在一张120分值,考试用时100分钟的高考试卷中充分体现出来。实验设计题的出现正弥补了这一不足,因此近几年各地高考试卷中常有生物实验设计题的出现。2008年高考新课标生物试卷共有5套,分别是山东、宁夏的理综卷和江苏、广东、海南的单科卷。其实验试题的特点:5套试卷(海南卷除外),实验试题的题量和占全卷的比重均比2007年有所增加,具体如表1所示。上述数据充分表明实验在高考中的地位越来越重要。纵观以往的高考试题,既有课本实验,又有实验设计,还有研究性学习,能全面地考查考生的实验能力和科学素养。所谓实验设计,就是要求学生设计实验原理,选择实验器材,安排实验步骤,设计数据处理的方法及分析实验的现象。在高考出现的实验设计题中有的是设计实验的全过程,有的是修正实验设计的不足,有的是根据实验现象推出结论。根据学生平时的练习可以看出,学生在这方面的能力还是很有限的。如何才能解答好生物实验设计题呢?下面就这一问题结合生物实验设计考题谈几点看法。1实验的内容和程序要培养学生设计实验的能力,提高学生解题能力,在学生脑海中必须要有完整的理论知识体系,必须了解一个完整的实验设计应包含的基本内容。设计一个较完整的实验方案一般包括:1.1实验名称或课题(是关于什么内容的实验);1.3实验原理(进行实验所依据的科学道理,隐含着实验假设和预期);1.4实验材料和条件(进行实验的主要对象,完成该实验必备的仪器、设备、药品等);1.5实验方法与步骤(实验采用的方法及必需的操作程序);1.6实验测量或观擦与记录(对实验过程及结果应有科学的测量手段、观擦指标与准确的记录);1.7实验结果预测及分析(能够预测可能出现的实验结果并分析其原因);1.8实验结论:对实验结果进行准确的描述并给出科学的结论。2引导学生从已知的实验设计条件中找到解决问题的诀窍2.1努力的课题由来例如在下题中,为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某同学按表2完成了有关实验。请写出该同学研究的课题名称＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。本题要求学生通过表格的提示来确定研究课题,而所给的资料中可以看出实验的步骤应是将酵母菌置于不同的培养环境中培养,不同的环境条件从表中显示分别有温度和营养,并要求在不同条件下观察酵母菌的种群数量变化,最终可确定本实验的课题名称为:探究温度和营养对酵母菌种群数量的影响。2.2拟实验2:黑、白瓶0.增加了水层生物呼吸耗氧量和产氧量未自养生物数量.对实验结果的分析与预测是最基本的实验能力之一。实验预期大都隐含在“实验原理”中。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。这类试题需要学生运用已有的理论知识或试题中给出的信息,去分析预测实验的可能结果,一般是从已知去推未知。例如,2006年生物高考江苏卷第40题:为调查太湖某一水层是否有自养生物存在及其产氧量能否维持本层水体生物呼吸耗氧所需,可用黑白瓶法测定该水层生物昼夜平均代谢率来判定。白瓶为透明玻璃瓶,其水体溶解O2的昼夜变化值为水中生物光合作用产生的O2与呼吸消耗的O2的差值(以WDO表示);黑瓶为黑布罩住的玻璃瓶,瓶中水体溶解O2的昼夜变化值为水中生物呼吸消耗的O2(以BDO表示)。请完成下列实验。2.2.1实验步骤:(1)用采水器取该层水样,分别注满500ml黑、白瓶并密封,剩余水样用于测＿＿＿＿＿＿＿＿;(2)将黑、白瓶＿＿＿＿＿＿＿＿＿;(3)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。2.2.2设计记录所测数据的表格。2.2.3预测实验结果并分析。在该题中,补充完整实验步骤、设计表格后,要求预测实验结果并分析。首先明确实验预期结果的文字描述要与题目相符合,要规范。一般有些题目的实验目的中就预示着实验预期结果的几种可能性。本题实验目的比较明确,题中明确指出是为了调查太湖某一水层是否有自养生物存在,及其产氧量能否维持本层水体生物呼吸耗氧所需。因此针对这一目的,预期的结果无非就这么几种:有自养生物存在;没有自养生物存在;产氧量能维持本层水体生物呼吸耗氧所需;产氧量不能维持本层水体生物呼吸耗氧所需。但判断的依据是什么呢?因此对这几种存在的可能性进行分析,如何判断就得从题中提供的已知条件中突破,而题中提供的条件有:WDO表示水中生物光合作用产生的O2与呼吸消耗的O2的差值;BDO表示水中生物呼吸消耗的O2。WDO表示白瓶24H后溶氧量-原初溶氧量BDO表示黑瓶24H后溶氧量-原初溶氧量。已有的生物学基本知识,若WDO≥0,光合作用产生的O2比呼吸消耗的O2多或者相等,则该水层产氧量能维持生物耗氧量所需。若WDO-BDO>0,则有自养生物;若WDO-BDO=0,则无自养生物;这样就将本题的预期实验结果解答出来了。2.3探究实验步骤一般而言,实验设计题中给出的实验材料会给解题提供一些重要的相关信息。依据题干给出的实验材料、用具来分析实验方法步骤,并用规范、科学、精练的术语表述。例如,2007年高考海南卷第17题:虽然蟾蜍的排卵按时有季节性的,但也可通过向体内注射促性腺激素促进其排卵。为验证促性腺激素有促进蟾蜍排卵的作用,请利用提供的实验材料和用具,设计实验步骤和实验记录表。(注:蟾蜍排卵可通过检查泄殖腔开口处有无卵细胞作为观察指标:不考虑注射激素的剂量;注射激素后只要求观察1次)材料用具:发育成熟体重相同的雌性蟾蜍6只,注射器,饲养笼,适宜浓度的促性腺激素溶液,0.65%NaCl溶液(蟾蜍用生理盐水)。2.3.1实验步骤:2.3.2设计实验记录表格:此类实验设计题,在题中已明确指出利用提供的实验材料和用具,设计实验步骤和实验记录表,给考生指出解题突破口。在解题过程中,切忌片面审题,断章取义,一定要将题目整体看清,从分析实验设计的基本内容着手。先明确实验的目的是为了验证促性腺激素有促进蟾蜍排卵的作用,再结合实验材料设计实验步骤。先了解每一种实验材料的用途:一是发育成熟体重相同的雌性蟾蜍6只。蟾蜍是实验对象,“发育成熟体重相同”是符合做对照实验中单一变量的原则,“数量6只”是便于分组和重复实验。从材料一中我们可初步确定本实验作为一组对照实验,首先要将实验对象进行分组。二是注射器用于给蟾蜍注射药剂。三是饲养笼用于蟾蜍的饲养。四是适宜浓度的促性腺激素溶液,0.65%NaCl溶液两种药剂,可预知分组后分别向两组蟾蜍注射适宜浓度的促性腺激素溶液,0.65%NaCl溶液。然后根据材料的提供进行实验步骤的初步设计。(1)分组:实验组和对照组。将6只雌性蟾蜍随机编号1～6,其中编号1～3的蟾蜍作为对照组,4～6的蟾蜍作为实验组,分别放入饲养笼中。(2)实验组每只蟾蜍注射一定量适宜浓度的促性腺激素溶液,对照组每只蟾蜍注射等体积0.65%NaCl溶液。(3)对实验现象进行观察。据题中提示蟾蜍排卵可通过检查泄殖腔开口处有无卵细胞作为观察指标。此步骤的准确描述是:一定时间后,检查两组每只蟾蜍的泄殖腔开口处有无卵细胞,进行记录。实验设计初步完成后,要继续推敲,进行补充修正。由于要充分证明促性腺激素有促进蟾蜍排卵的作用,应对蟾蜍处理前后进行比较,进而再将实验步骤补充完整。补充步骤:检查两组每只蟾蜍的泄殖腔开口处有无卵细胞,进行记录。本步骤应安排在蟾蜍注射药剂前。这样一个完整的实验步骤就设计成了:(1)将6只雌性蟾蜍随机编号1～6,其中编号1～3的蟾蜍作为对照组,4～6的蟾蜍作为实验组,分别放入饲养笼中。(2)检查两组每只蟾蜍的泄殖腔开口处有无卵细胞,进行记录。(3)实验组每只蟾蜍注射一定量适宜浓度的促性腺激素溶液,对照组每只蟾蜍注射等体积0.65%NaCl溶液。(4)一定时间后,检查两组每只蟾蜍的泄殖腔开口处有无卵细胞,进行记录。—般而言,题目中所指定的器材、试剂,任何一种都应在实验的相关步骤中出现,避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。如果有器材没有用上,那表明可能你的答案有问题。还得对自己设计的实验步骤进行进一步的修正。再精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变