高中生物实验设计要点
高中生物实验设计要点 河南省商城高级中学熊保前 摘要:实验设计是高中生物考查的一项重点和难点,而这类 题往往是学生们的薄弱环节,每当学生遇到这类题时经常会出现 手足无措,得分率低等情况。笔者根据个人教学中的实际情况, 谈谈对实验设计的一点体会。 关键词:实验设计 引言:今年来出现过得实验设计主要有两种形式,一种是验 证性实验,一种是探究性实验。验证性实验室是在已知结论的基 础上,学生按部就班地完成实验步骤。而探究性实验则是学生不 知道结论,没有现成的实验设计,需要学生以发现者和探索者的 姿态发现问题、探索问题和解决问题。 一、实验设计方案和完成实验设计的基本思路: 1、一个比较完整的实验设计方案,一般包括以下内容: (1) 实验课题:即实验内容。 (2) 实验原理:即理论依据。 (3) 假设:即对可见现象提出的一种可检测的解释但未经证 实的结论。 (4) 预期:即在检测一个假设之前,先提出实验的预期结果。 (5) 实验。根据实验的目的和提出的假设,来具体设计实验 的方法步骤。在实验的方法步骤设计中,必须遵循对照性、等量 性、单一变量等的原则。 (6) 观察和收集数据:即定时、定期观察实验过程发生发现 象或采集数据并如实记录。 (7) 分析与推论:对记录来的现象、结果、数据进行整理、 分析,有的可以处理成图表等形式。最后通过分析得出结论,如 果预期没有实现,则说明假设不成立,作出否定的结论,如果预 期得到实现,则假设成立,则作出肯定的结论。 2、完成实验设计的基本思路: (1) 明确实验目的、实验原理及实验类型; 实验目的:要探究或者验证的某一事实。 实验原理:进行实验依据的科学道理。 实验类型:探究、验证、分析改错。 (2) 分析疹是,设詈对昭 (3) 精心策划实验方法「严格设计实验过程,并引入科学的 测量方法(实验材料和试剂可以起到提示的作用)。通常:第一步: 建立对照实验;第二步:进行对照实验;第三步:正确方法观察、 测量、记录实验现象。直接用肉眼观察类的、需借助显微镜类的 (此类要注意观察前先制作临时专片)、需进一步用试剂检验类的 等。在第一、二步中一定要体现单一变量原则和等量性原则。有 的实验需要做准备工作的应在第一步前,当然也有在中间的,这 要根据具体实验而定。 (4)有效预测实验结果、科学描述分析实验结果,并得出科 学的实验结论。 总之:实验设计题型应对策略:1、准确地把握实验目的。2、 精心地策划实验方法。(化学物质的检测方法、实验结果的显示方 法、实验条件的控制方法)3、合理地设计操作过程。 4、严 格地设置对照实验。5、准确地预测实验结果。6、简明地组织语 言文字。步骤设计一般不宜连续描述,往往需要分段叙说;试管 (或烧杯,水槽等)要给予编号,如A、B或甲、乙;叙说中尽 量要用规范的实验术语,不能用含糊的口语。 二、实验设计原贝!]. 实验笠计要遵循科学性原则;单一变量原则;对照性原则; 可重复原则;简约性和可行性原则等。本文重点谈谈单一变量原 则;对照性原则;可重复原则。 1、单一变量原则: 变量,或称因子,是指实验过程中所被操作的特定因素或条 件。按性质不同,通常可分为三类:实验变量、反应变量和无关 变量 实验变量,也称为自变量,指实验中由实验者所操纵的因素 或条件。反应变量,亦称因变量,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。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如, 在“温度对酶活性”的实验中,所给定的低温(冰块)、适温⑶°C)、 高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化, 唾液淀粉酶水解淀粉的活性也随之变化,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 无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的影响 实验现象或结果的因素或条件。显然,无关变量会对反应变量有 干扰作用,例如,上述实验中除实验变量(低温、适温、高温)以外, PH、试管洁净程度、唾液新鲜程度、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3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 验结果中产生干扰,造成误差。实验的关键之一在于控制无关变 量,以减少误差。 2、对照性原则: 对照里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实验的准则之一。 通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响,又可增加实 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,被平衡了的,故实验组与 对照组两者之差异,则可认定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 )空白对照指不做任何实验处理的对象组。例如,在“生 物组织中可溶性还原糖的鉴定”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。空白 对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增强了说服力。 (2) 自身对照指实验与对照在同一对象上进行,即不另设 对照组。单组法和轮组法,一般都包含有自身对照。如“植物细 胞质壁分离和复原”实验,就是典型的自身对照。自身对照,方 法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处 理前的对象状况为对照组,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,“动物激素饲喂小动物”的实习实验,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。该实验即设置了条件对照,又设置 了空白对照,通过比较、对照、更能充分说明实验变量一一甲状 腺激素能促进动物的生长发育。 (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,大都是运用对照,如“植物的向性”的 等组实验中,5个实验组所采用的都是相互对照,较好的平衡和抵 消了无关变量的影响,使实验结果更具有说服力。 3、可重复原则: 在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验部必须 要有足够的实验次数,才能判断结果的可靠性,尤其是有数据计 算的实验,设计的实验不能只能进行一次,在无法重复的情况下, 作为正式结论,这样的结论易被推翻。 三、实验过程: 生物实验过程一般包括以下几个部分: 1、获取材料,并分组编号。 对于