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時(shí)間：2022-05-26 23:46:38
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1.高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)遵循的原則
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要遵循實(shí)驗(yàn)的原則。首先，實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要具有科學(xué)性，科學(xué)性原則要求教師在進(jìn)行試驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，要明確實(shí)驗(yàn)的目的性，在選擇實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)候，一定要選擇具有科學(xué)性的材料、運(yùn)用科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)方法、使用合理恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)原理。除此之外還要滿足高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本原則和原理。其次，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要嚴(yán)謹(jǐn)，在生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)要保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案沒有漏洞。最后，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)易，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，要保證實(shí)驗(yàn)所需的材料能夠容易獲得，實(shí)驗(yàn)的操作步驟簡(jiǎn)單易懂，避免實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。除以上幾點(diǎn)原則之外，還要遵循可行性原則、隨機(jī)性原則、可重復(fù)性原則以及實(shí)驗(yàn)條件一致性原則等。
2.高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法
高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)屬于探索性的教學(xué)活動(dòng)，任何的探索都是從問題開始出發(fā)的，因此，教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候一定要重視引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題。在實(shí)驗(yàn)開始之前，教師首先要確定就是要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)提出問題的假設(shè)，用實(shí)驗(yàn)來(lái)解決問題，用實(shí)驗(yàn)來(lái)得到正確的結(jié)論。由此可見，高中生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是高中生物學(xué)科的難點(diǎn)。教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候一定要引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣，并且不斷的提出問題，在引導(dǎo)的過(guò)程中，激發(fā)學(xué)生的探索精神和學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的求職欲望，以及鼓勵(lì)學(xué)生自我提問、學(xué)生與學(xué)生之間相互提問、學(xué)生與老師相互提問。除此之外，教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)候，還要不斷地優(yōu)化創(chuàng)新生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)的時(shí)候教師一定要利用控制單一變量的原則來(lái)不斷地調(diào)整實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，這樣才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和創(chuàng)新思維。只有做到了以上幾點(diǎn)，才能有效地保證高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性和有效性。
二、高中生物實(shí)驗(yàn)的分析
高中生物實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析占有很重要的位置。教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析之前，一定要給學(xué)生充分的思考時(shí)間，讓學(xué)生進(jìn)行討論交流，使學(xué)生嘗試著去分析實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。將學(xué) 生以小組為單位進(jìn)行討論，讓學(xué)生自己去探索實(shí)驗(yàn)的原理、步驟以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析。如此一來(lái)，不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠使得一些有困惑的學(xué)生能夠得到其他同學(xué)的解答后恍然大悟。對(duì)于學(xué)生一些較好的想法和提議，教師要給予及時(shí)的鼓勵(lì)和支持。
《高中生物命題指導(dǎo)思想》中明確提出了對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容考查的要求：初步具有驗(yàn)證生物學(xué)事實(shí)的能力，并能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行解釋、分析和處理；具備初步探究一些生物學(xué)問題，恰當(dāng)評(píng)價(jià)和完善實(shí)驗(yàn)方案的能力。但我們有很多生物學(xué)教師因高中復(fù)習(xí)學(xué)生時(shí)間緊取消了原本應(yīng)該做的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生盲目地自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，其作用還不如 “講實(shí)驗(yàn)”。由于學(xué)生缺乏設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本方法和理論，缺乏真正的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)踐，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)帶有明顯的主觀性，缺乏科學(xué)性及可操作性； 一些教師在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)專題復(fù)習(xí)時(shí)，不是根據(jù)學(xué)生已經(jīng)做過(guò)的實(shí)驗(yàn)為思考的基礎(chǔ)，而是直接概括出一些實(shí)驗(yàn)原則，如對(duì)照原則、單因子變量原則、平行原則等。學(xué)生除了記住了原則本身，并不清楚在何種情境中運(yùn)用這些原則。有些教師過(guò)分強(qiáng)調(diào)單純的程序性的科學(xué)方法，如明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?yán)格遵守實(shí)驗(yàn)原理、恰當(dāng)選擇實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)的嚴(yán)密性和合理性、合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、精心設(shè)置對(duì)照組實(shí)驗(yàn)、提出假設(shè)條件、預(yù)測(cè)結(jié)果、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析討論原因等，使留在學(xué)生頭腦中的科學(xué)實(shí)驗(yàn)程序化、機(jī)械化，不能結(jié)合考題舉一反三，不利于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析能力的提高。
2．高三生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的復(fù)習(xí)策略
高中生物實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)之所以效率較低，深究其原因皆因?yàn)榻處熜哪恐袥]有學(xué)生，考慮的中心還是教師自己的教學(xué)任務(wù)。高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)重點(diǎn)應(yīng)放在引導(dǎo)學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)絕不能脫離一定的知識(shí)和問題情境，離開高中生物學(xué)主干知識(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必然是盲目的、誤導(dǎo)的。對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的復(fù)習(xí)，我們可先分析挖掘課本經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本素養(yǎng)，然后根據(jù)復(fù)習(xí)，的實(shí)際精心設(shè)計(jì)一兩個(gè)典型的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，讓同學(xué)們?cè)诰唧w“做科學(xué)”的過(guò)程中掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟、一些原則和方法、關(guān)鍵點(diǎn)，并針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題訓(xùn)練，讓學(xué)生學(xué)會(huì)舉一反三，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，不再懼怕高考?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題。
2.1挖掘課本經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)科學(xué)素養(yǎng)
首先，使學(xué)生積累實(shí)驗(yàn)操作的經(jīng)驗(yàn)。指導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?、材料用具和步驟，在此基礎(chǔ)上充分開放實(shí)驗(yàn)室，盡可能創(chuàng)造條件加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手操作能力的訓(xùn)練。與此同時(shí)，引導(dǎo)每個(gè)學(xué)生歸納、總結(jié)高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)常用材料、藥品的種類、用途等，形成表格，組織學(xué)生相互交流，然后完善自己的結(jié)果。
其次，使學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)程序。指導(dǎo)學(xué)生分析課本實(shí)驗(yàn)中每一步驟的作用或必要性、每一步驟的意義及各步驟之間聯(lián)系。
最后，使學(xué)生學(xué)會(huì)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)中，教師既要指導(dǎo)學(xué)生重視對(duì)實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果的記錄，又要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的中間過(guò)程出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行記錄。既要重視結(jié)果又重視對(duì)結(jié)果的分析，重視對(duì)成功實(shí)驗(yàn)的分析，也要重視查找實(shí)驗(yàn)失敗的原因。
2.2 結(jié)合典例培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路
高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不管是驗(yàn)證性還是探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，不管是自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)還是補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)、修正改良實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路大體相同。實(shí)際教學(xué)中我們可以結(jié)合課本經(jīng)典實(shí)驗(yàn)或某一高考實(shí)驗(yàn)題來(lái)概括實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路，便于學(xué)生領(lǐng)會(huì)掌握。
2.3 針對(duì)不同生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型進(jìn)行強(qiáng)化復(fù)習(xí)
（1）自變量對(duì)因變量的具體影響。
（2）觀察或檢測(cè)因變量的依據(jù)。實(shí)驗(yàn)原理一般表述為：某種因素（自變量或操作過(guò)程）會(huì)（可能）產(chǎn)生某種結(jié)果（因變量或操作結(jié)果），通過(guò)某種方式（或觀察指標(biāo)），可以觀察到（達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>
例1驗(yàn)證不同波長(zhǎng)對(duì)黑藻光合作用強(qiáng)度的影響。
解析：該實(shí)驗(yàn)的目的是題干中的最后一句話。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模弥搶?shí)驗(yàn)屬于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論是唯一的。分析實(shí)驗(yàn)裝置可知：該實(shí)驗(yàn)的自變量是光的波長(zhǎng)；因變量是黑藻的光合作用強(qiáng)度，可用單位時(shí)間內(nèi)O2的產(chǎn)生量來(lái)檢測(cè)；因題目中提供的實(shí)驗(yàn)材料有pH試紙，因變量的光合作用強(qiáng)度也可以用溶液中酸堿度的變化來(lái)體現(xiàn)；無(wú)關(guān)變量有光照強(qiáng)度、NaHCO3溶液濃度、溫度、燈泡與裝置的距離等，要保證這些條件相同且適宜。根據(jù)光合作用的影響因素確定其實(shí)驗(yàn)原理為：不同波長(zhǎng)的光通過(guò)影響光反應(yīng)影響黑藻的光合作用強(qiáng)度，如紅光和藍(lán)紫光有利于提高光合作用強(qiáng)度，而綠光不利于提高光合作用強(qiáng)度；通過(guò)比較單位時(shí)間內(nèi)氣泡（O2）產(chǎn)生量或溶液pH的變化，可以確定光質(zhì)對(duì)黑藻光合作用強(qiáng)度的影響。
二、巧妙解題
1.選材
選材是操作實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)施實(shí)驗(yàn)步驟的保證。實(shí)驗(yàn)材料的選擇要分析“有什么用”“、怎么用”，如顏色反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)材料要求待測(cè)物質(zhì)含量高，無(wú)色或接近無(wú)色。
2.書寫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟
（1）分組編號(hào)。選材并組裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備，將長(zhǎng)勢(shì)相同的植物或年齡、大小、體質(zhì)相同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分為若干組，并作好編號(hào)。
（2）設(shè)置對(duì)照。根據(jù)實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置對(duì)照，施加自變量為實(shí)驗(yàn)組，不施加自變量設(shè)為對(duì)照組；除自變量不同外，要控制好無(wú)關(guān)變量的條件。
（3）條件處理。將實(shí)驗(yàn)設(shè)置對(duì)照后的培養(yǎng)或反應(yīng)放在相同且適宜的條件下培養(yǎng)或反應(yīng)。
（4）觀察并記錄。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（顏色變化，生理特征變化等），測(cè)定指標(biāo)（光合速率，液滴移動(dòng)距離等），記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
例2探究下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素(TRH)減少的原因。
解析：例2的實(shí)驗(yàn)未提供實(shí)驗(yàn)材料，需要自行確定，選擇日齡、大小、體重、健康狀況相同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物若干只，甲狀腺切除手術(shù)需要相應(yīng)的手術(shù)器械，還應(yīng)提供一定濃度的促甲狀腺激素溶液。高中生物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)需設(shè)置對(duì)照，實(shí)驗(yàn)組為切除甲狀腺的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，對(duì)照組為不切除甲狀腺，但做相同手術(shù)的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。根據(jù)上述分析，確定實(shí)驗(yàn)步驟為：取日齡、大小、體重、健康狀況相同的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物若干只，平均分為兩組，甲組為實(shí)驗(yàn)組，乙組為對(duì)照組。測(cè)量?jī)山M實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血液中的TRH含量。用手術(shù)器械將甲組動(dòng)物的甲狀腺切除，乙組不做切除，但做相同的手術(shù)。對(duì)甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物注射等量且適宜濃度的TSH。一段時(shí)間后，測(cè)定甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物血液中的TRH含量。
3.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡目隙ǎY(jié)果和結(jié)論只有一個(gè)。探究性實(shí)驗(yàn)，則結(jié)果往往有多種可能，要寫出所有的可能。每個(gè)結(jié)果對(duì)應(yīng)一個(gè)結(jié)論。
三、其他注意點(diǎn)
1.根據(jù)題干提供的實(shí)驗(yàn)材料選擇正確的實(shí)驗(yàn)方法。如驗(yàn)證胰島素的生理功能應(yīng)該用注射法不宜用口服法。
2.實(shí)驗(yàn)步驟書寫要規(guī)范。實(shí)驗(yàn)步驟書寫要分步描述。
在高中生物必修3第五章第3節(jié)探究“土壤中的微生物能分解作用”的實(shí)驗(yàn)中，要將土壤樣品隨機(jī)分為兩等份（即遵循隨機(jī)性原則），分別裝入兩個(gè)大小相同的容器（如塑料袋），其中一個(gè)經(jīng)高溫滅菌處理（做實(shí)驗(yàn)組），另一個(gè)不做處理（作對(duì)照組），造成一個(gè)容器內(nèi)的土壤中不存在生活的微生物，一個(gè)容器內(nèi)的土壤中含有生活的微生物，然后在其他條件相同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即設(shè)置了對(duì)照實(shí)驗(yàn)，遵循了對(duì)照性原則。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓兩個(gè)容器內(nèi)的土壤樣品在其他條件都相同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，唯獨(dú)不同的就是其中一個(gè)容器內(nèi)的土壤中含有微生物，另一個(gè)容器內(nèi)的土壤中不含微生物，在這里，有無(wú)微生物的存在就成了本實(shí)驗(yàn)的單因子變量（單一變量），即這樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)遵循了單因子變量原則。本探究實(shí)驗(yàn)，可以安排多個(gè)實(shí)驗(yàn)小組先后用相同的實(shí)驗(yàn)裝置在相同條件下先后來(lái)進(jìn)行，如果各實(shí)驗(yàn)小組會(huì)得到同樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，即可說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)具有可重復(fù)性，即在設(shè)計(jì)本實(shí)驗(yàn)時(shí)遵循了可重復(fù)性原則。筆者個(gè)人認(rèn)為：重復(fù)實(shí)驗(yàn)指在同樣實(shí)驗(yàn)條件下做過(guò)后繼續(xù)做或幾個(gè)人（或幾個(gè)小組）同時(shí)分別做的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以是各自獨(dú)立的，其重在看實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性。
平行重復(fù)原則與可重復(fù)性原則不同，平行重復(fù)原則即控制某種因素的變化幅度，在同樣的條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。在必修3 第三章第2節(jié) “探究生長(zhǎng)素類似物促進(jìn)插條生根的最適濃度”中，用一系列具有濃度梯度的生長(zhǎng)素類似物處理插條，在這里，不同的組別生長(zhǎng)素類似物的濃度大小不同即控制了自變量的變化幅度，結(jié)果觀察不同生長(zhǎng)素類似物濃度對(duì)枝條生根的影響，故在本實(shí)驗(yàn)中使用了平行重復(fù)原則。筆者個(gè)人認(rèn)為：平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)也可以是一個(gè)人（或一個(gè)小組）的幾個(gè)同時(shí)或先后完成的同樣實(shí)驗(yàn)（多組），而且最后是以多組實(shí)驗(yàn)的平均值作為一個(gè)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)，其重在看實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性。在上述實(shí)驗(yàn)中，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，實(shí)驗(yàn)時(shí)會(huì)在每一個(gè)生長(zhǎng)素類似物濃度下同時(shí)處理多根插條， 計(jì)算在該濃度下插條生根的平均值或平均生根長(zhǎng)度，這種通過(guò)平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果的實(shí)驗(yàn)也是平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)。
并不是任意一個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)都會(huì)用到平行重復(fù)原則，那么在什么情形下需要使用該原則呢？請(qǐng)看下面的一個(gè)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
某研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)們準(zhǔn)備用下甲所示的裝置，探究反應(yīng)物的濃度與酶的催化反應(yīng)速率有何關(guān)系。請(qǐng)你協(xié)助他們完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
材料用具：注射器、密封橡膠帽、大小相同的新鮮馬鈴薯小圓片（新鮮馬鈴薯含有過(guò)氧化氫酶）、體積分?jǐn)?shù)為5%的過(guò)氧化氫溶液、蒸餾水、燒杯、秒表等（以上材料的數(shù)量足夠使用）。
（1）該探究實(shí)驗(yàn)的原理是 。
（2）實(shí)驗(yàn)步驟： 。
實(shí)驗(yàn)部分在生物高考中占有很大的比重，縱觀近幾年高考中的理科綜合試題，生物部分已形成了相對(duì)固定的模式：第二卷中至少有一道實(shí)驗(yàn)題，包括觀察實(shí)驗(yàn)、分析實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等形式，此外，在第一卷選擇題中也有以實(shí)驗(yàn)為素材的試題。所以，直接或間接涉及實(shí)驗(yàn)的試題的分值一般不少于30分。實(shí)驗(yàn)題是最容易丟分的地方，對(duì)學(xué)生分析問題、解決問題、語(yǔ)言表達(dá)等多方面的能力要求很高，所以要想獲取生物學(xué)科的高分，必須做好實(shí)驗(yàn)題。高中生物實(shí)驗(yàn)題解題程序可歸納如下：
一、審題做到三明確
1.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?shí)驗(yàn)的核心
它是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心，弄清是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。在題目中往往以“驗(yàn)證……”、“證明……”、“探究……”、“觀察……”、“調(diào)查……”、“鑒定……”等形式呈現(xiàn)出來(lái)。
2.明確實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)的依據(jù)
原理的來(lái)源有兩個(gè)，其一是課本中的相關(guān)知識(shí)（題干較短），其二是來(lái)自題干（題干較長(zhǎng)，學(xué)生要仔細(xì)研讀、分析），可以可通過(guò)聯(lián)想相關(guān)知識(shí)或解讀題干來(lái)解題。
3.明確實(shí)驗(yàn)變量是實(shí)驗(yàn)的手段
明確如何操縱實(shí)驗(yàn)變量，設(shè)法給研究對(duì)象施加干擾，造成研究對(duì)象的變化，從而使研究對(duì)象在擾狀態(tài)中反映出某些特征，暴露出某種現(xiàn)象和屬性。如捕獲反應(yīng)變量，即觀察測(cè)量數(shù)值；控制無(wú)關(guān)變量，如隨機(jī)分組、設(shè)置對(duì)照、條件適宜、重復(fù)實(shí)驗(yàn)，等等。
二、解題要求三環(huán)節(jié)
1.選擇實(shí)驗(yàn)材料用具
生物實(shí)驗(yàn)題中已提供實(shí)驗(yàn)材料和用具，主要分析“有什么用？”“怎么用？”一般應(yīng)全部用上而且夠用，不可遺漏也不需額外添加，除非這道實(shí)驗(yàn)題是讓你“選擇或增加”。
自行確定實(shí)驗(yàn)材料和用具,根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟，遷移運(yùn)用教材相關(guān)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)用具。如：臨時(shí)裝片制作與觀察就要用到載玻片、蓋玻片、顯微鏡等。
2.書寫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟一般分成三步
（1）分組編號(hào)，即實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段，選取題干提供的實(shí)驗(yàn)材料（有時(shí)實(shí)驗(yàn)材料不能直接使用，需先經(jīng)某種方式處理后才符合實(shí)驗(yàn)要求）用具，組裝實(shí)驗(yàn)設(shè)備，平均分組，并作好編號(hào)。常用語(yǔ)言：選擇長(zhǎng)勢(shì)相同、大小相似的同種植物隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為A、B、C……；取兩支試管，分別編號(hào)為甲、乙，各加入等量的某溶液；選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動(dòng)物隨機(jī)等量分組，分別編號(hào)為1、2、3……，等等。
（2）設(shè)置對(duì)照組，考慮單因子變量。要注意本實(shí)驗(yàn)所有組別“無(wú)關(guān)變量”要相同，相關(guān)描述要準(zhǔn)確恰當(dāng)，例如“等量”、“相同”、“適宜”。設(shè)置的對(duì)照組常有以下幾種可能：
①空白對(duì)照，指不用實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)照組。
不同情況下要合理地選用不同的水。如：清水、涼開水、蒸餾水、生理鹽水。例如不同pH值酸雨對(duì)小麥種子發(fā)芽的影響，應(yīng)用清水作對(duì)照。
②自身對(duì)照，實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行。
如：“質(zhì)壁分離與復(fù)原”實(shí)驗(yàn)。自身對(duì)照簡(jiǎn)便，但關(guān)鍵要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后的現(xiàn)象及差異。
③相互對(duì)照，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互之間形成的對(duì)照，不需另外設(shè)置對(duì)照組。
如：“探究溫度對(duì)酶活性的影響”實(shí)驗(yàn)。
（3）觀察記錄，觀察描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、收集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
下面就以一個(gè)具體的例子來(lái)介紹實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)：
例題：請(qǐng)你利用剛萌發(fā)的玉米幼苗和植物無(wú)土栽培方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究葉綠素的形成是否與鎂元素相關(guān)。（提示：植物正常生長(zhǎng)所需的全營(yíng)養(yǎng)液配方中含硝酸鉀、氯化鈉、硫酸鈣、磷酸鈣和氯化鎂等）
實(shí)驗(yàn)步驟：_______________________________________________
預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：_______________________________________________
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：_______________________________________________
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路分析：
參考答案：
實(shí)驗(yàn)步驟：①將萌發(fā)的玉米幼苗平均分成兩組A、B。②A組幼苗用完全培養(yǎng)液培養(yǎng)，B組幼苗用等量的缺鎂培養(yǎng)液培養(yǎng)；③給A、B組幼苗相同而且適宜的溫度、光照，培養(yǎng)一段時(shí)間后，觀察并記錄兩組幼苗葉片的顏色變化情況。
預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果：A組的玉米幼苗葉片為綠色，B組的玉米幼苗葉片逐漸變?yōu)辄S色。
【文章編號(hào)】 1004―0463（2015） 02―0065―01
生物是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題也是高考中的重要題型，同時(shí)還是高考復(fù)習(xí)教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。下面，筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，就高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和基本步驟作以簡(jiǎn)單介紹。
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則
1.科學(xué)性原則。所謂科學(xué)性原則，是指實(shí)驗(yàn)的原理要符合科學(xué)原理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期要有科學(xué)依據(jù)，實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)不能偏離生物基本知識(shí)和基本原理。
2.單一變量原則。所謂單一變量原則，是指控制其他因素不變，只改變其中某一變量，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。除了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要處理的實(shí)驗(yàn)因素外，其他實(shí)驗(yàn)條件要求做到前后一致。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：一是所用生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、長(zhǎng)度、體積、來(lái)源和生理狀況等方面要盡量相同或大致相同;二是所用實(shí)驗(yàn)器具（試管、燒杯、培養(yǎng)皿、廣口瓶等器具）的大小型號(hào)要完全一樣;三是所用實(shí)驗(yàn)試劑的成分、濃度、體積要相同，尤其要注意體積上等量的原則;四是所用處理方法要相同。
3.對(duì)照性原則。對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一，目的是消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)對(duì)照原則是設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)則之一。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟包括：了解題目要求、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、分析?shí)驗(yàn)原理、確定實(shí)驗(yàn)思路、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
1.了解題目要求。首先要明確題意，只有明確題意才能方向明確，少走彎路。
2.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)?zāi)康氖谴_定實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的依據(jù)，而對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖穷}干中必須明確的條件，否則整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)就無(wú)從談起。因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，一定要認(rèn)真審題，準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
3.分析實(shí)驗(yàn)原理，確定實(shí)驗(yàn)思路。一個(gè)結(jié)論可通過(guò)許多不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，但究竟應(yīng)該選用何種設(shè)計(jì)方案，則要根據(jù)題目的具體要求來(lái)確定。所以在把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹?，要弄清題目的設(shè)計(jì)要求，之后在此基礎(chǔ)上確定實(shí)驗(yàn)思路。
4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)步驟是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心，在解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目中，對(duì)于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾橹饕峭ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟來(lái)體現(xiàn)的。最好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路也要通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)體現(xiàn)。要合理設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟，一方面需要學(xué)生掌握一定的實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則;另一方面要有一定的實(shí)驗(yàn)技能。
5.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)是手段，結(jié)果才是目的。因此，一定要對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論、分析。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意的幾個(gè)問題
1.步驟設(shè)計(jì)一般不宜連續(xù)描述，往往需要分段敘述，并加以編號(hào)。在分段敘述的過(guò)程中，要掌握一定的技巧，一般情況我們分三步進(jìn)行：
第一步，一般是對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組;
第二步，一般是對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行處理;
第三步，觀察、記錄數(shù)據(jù)、現(xiàn)象等。
如果在題目中沒有給出實(shí)驗(yàn)步驟，我們可以按照以上的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。如果題目中已經(jīng)規(guī)定步驟，那我們可以靈活處理。具體做法是壓縮步驟或分解步驟，如把二、三步壓縮為一步，或分為兩步，要視題目的具體情況而定。
2.要注意分組以后的表述，前后一致，否則會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中表述上的混亂。
一、 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入基本結(jié)構(gòu)
1.創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為了使與學(xué)生之間的教與學(xué)能夠同步進(jìn)行。并且使學(xué)生們能夠迅速地進(jìn)入到主動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)當(dāng)中去，作為教師的我們應(yīng)該盡可能為學(xué)生們提供一些較為新穎的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，再配合上一些生動(dòng)的描述或者是對(duì)比鮮明的媒體運(yùn)用。這樣就能更好地激發(fā)起學(xué)生們的求知欲望，并且更增加了學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。而增強(qiáng)趣味性的途徑有兩條：一則是有目的地選擇一些有趣的實(shí)驗(yàn)；二就是設(shè)計(jì)一些教學(xué)實(shí)驗(yàn)的程序，充分運(yùn)用語(yǔ)言上的獨(dú)特藝術(shù)魅力，這樣既能激起學(xué)生們的感情波動(dòng)又能引發(fā)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的疑問。
2.想要激發(fā)學(xué)生們認(rèn)知的沖突，那就需要有既新奇又生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，當(dāng)能引起學(xué)生們的好奇心時(shí)才會(huì)使得他們積極地去思索、去學(xué)習(xí)。但這并不代表學(xué)生們就可以趨向于老師的教學(xué)目標(biāo)，而且這也不一定就能產(chǎn)生認(rèn)知的沖突。這時(shí)教師就應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行正確的引導(dǎo)和正確的組織了，并應(yīng)該盡快地使同學(xué)們認(rèn)知上的矛盾表現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生們?cè)谒季S上產(chǎn)生沖突，并讓學(xué)生們對(duì)自己能解決問題擁有信心，但在想解決問題時(shí)又因?yàn)閮H憑自己現(xiàn)在所具有的知識(shí)還仍然無(wú)法解決他們所遇到的問題的這種心理矛盾。實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入法的應(yīng)用是在整個(gè)生物學(xué)發(fā)展中占有很重要的地位的，因此在此期間也發(fā)生了許多有意思的事情，并且進(jìn)行了無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)，把這些素材加以整理后再來(lái)導(dǎo)入教學(xué)的課堂中，并加以多媒體的演示配以視頻、圖片，會(huì)使得課堂更加的生動(dòng)并增加學(xué)習(xí)氣氛。例如：課本在講“光合作用”這一內(nèi)容前，首先講述了歷史上很多光合作用的發(fā)現(xiàn)過(guò)程的實(shí)驗(yàn)，其中較完整地再現(xiàn)了人類對(duì)光合作用發(fā)現(xiàn)的過(guò)程。但筆者在處理這一教材內(nèi)容時(shí)，首先向?qū)W生講述的是范·海爾蒙特的“柳樹實(shí)驗(yàn)”，因?yàn)檫@是人類最早對(duì)植物生長(zhǎng)的研究。1648年，比利時(shí)的科學(xué)家海爾蒙特由于對(duì)亞里士多德觀點(diǎn)的懷疑，做了類似的實(shí)驗(yàn)：把一棵重2.5kg的柳樹苗栽種到一個(gè)木桶里，木桶里盛有事先稱過(guò)重量的土壤。以后，他每天只用純凈的雨水澆灌樹苗。為防止灰塵落入，他還專門制作了桶蓋。五年以后，柳樹增重80多千克，而土壤卻只減少100g，由此海爾蒙特為此提出了建造植物體的原料是水分這一觀點(diǎn)。但是當(dāng)時(shí)他卻沒有考慮到空氣的作用，如何解釋這一問題呢？海爾蒙特為此提出了“建造植物體的原料是水”這一論斷。當(dāng)然我們現(xiàn)在都知道這是錯(cuò)誤的，但當(dāng)時(shí)海爾蒙特為何在設(shè)計(jì)了如此經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)后又犯下了我們現(xiàn)在看來(lái)如此低級(jí)的錯(cuò)誤呢？教師組織學(xué)生開始討論他的這一論斷，最終小結(jié)得出“海爾蒙特忽略了空氣對(duì)柳樹生長(zhǎng)的影響”。然后教師再提問：“那又是誰(shuí)首先想到植物生長(zhǎng)與空氣有關(guān)的呢？下面讓我們來(lái)看1771年英國(guó)科學(xué)家普利斯特利所做的實(shí)驗(yàn)?！?以此導(dǎo)入新課。在教學(xué)中導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)的方法其實(shí)還有很多種，而同一個(gè)課題的導(dǎo)入方法也是有許多的不同方式的。其導(dǎo)入的方法依據(jù)主要是根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)與學(xué)生實(shí)際的情況的不同而改變的。通常在這種情況下都要在章節(jié)單元的開始時(shí)或是課題內(nèi)容較平實(shí)時(shí)的情況下進(jìn)行，當(dāng)然了，更可以考慮一下選擇有趣味性的奇特的現(xiàn)象法或者實(shí)驗(yàn)故事導(dǎo)入法；如果該知識(shí)點(diǎn)有一定的抽象性，或?qū)W生存在比較頑固的錯(cuò)誤思維定式，這時(shí)就需要選擇能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈思維沖突的方法與教學(xué)，特實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象法或暗箱導(dǎo)入法；應(yīng)用性較強(qiáng)的課題，則應(yīng)更多地采用聯(lián)系實(shí)際的實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入法。在生物課堂教學(xué)當(dāng)中的導(dǎo)入法，在實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入中有著許多的優(yōu)勢(shì)在其中。
二、積極地開展一些課外的活動(dòng)，并適當(dāng)?shù)匾龑?dǎo)學(xué)生自主地做一些調(diào)查報(bào)告
在新課程中更加地強(qiáng)調(diào)學(xué)生們的實(shí)際動(dòng)手操作能力，我們應(yīng)該積極地倡導(dǎo)這種探究式的學(xué)習(xí)。所以，作為生物老師我們應(yīng)該開展一些有意義的課外活動(dòng)，以此來(lái)豐富學(xué)生們?cè)趯W(xué)科知識(shí)外的實(shí)際操作能力。我們還可以開展一些小課題并用來(lái)研究，這樣可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生們?nèi)ニ阉髻Y料，并對(duì)這些資料加以整合。上個(gè)學(xué)期，我指導(dǎo)學(xué)生開展了一些比較具有實(shí)際意義的實(shí)際活動(dòng)，比如《植物園的植物數(shù)量和種類和統(tǒng)計(jì)》、《本地區(qū)特有動(dòng)植物物種的調(diào)查》、《在校學(xué)生與非在校生的近視比例分析》、《公園的植物種類分布情況》、《城市人口浪費(fèi)水資源的調(diào)查情況》等等，雖然這些調(diào)查報(bào)告顯得有點(diǎn)稚嫩和不夠完善，但卻能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，更重要的是要給每一個(gè)學(xué)生都有開拓視野的平臺(tái)和使得自我的能力得到提升。讓素質(zhì)教育的教育理念真正得以實(shí)現(xiàn)了， 并更加注重 “以生為本” 的思想。
三、 充分地利用有限的課時(shí)， 提高每一堂課的教學(xué)效率
另外，由于新課標(biāo)生物學(xué)的課程的教材容量增大了，并且涵蓋了必修的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三本教材內(nèi)容，但由于生物課和所謂的三大主科來(lái)講課時(shí)安排也是相對(duì)的較少，每個(gè)星期都只有兩節(jié)， 我們的時(shí)間不是太夠用，所以也就沒有給學(xué)生們進(jìn)行階段性復(fù)習(xí)的時(shí)間了。而學(xué)生們對(duì)于生物課方面不太重視并且花費(fèi)的時(shí)間也很少。因此也就導(dǎo)致了學(xué)生們學(xué)一點(diǎn)忘一點(diǎn)， 對(duì)于基礎(chǔ)的知識(shí)掌握很是不牢固的現(xiàn)象，最終就變成了成績(jī)很不理想的結(jié)果。面對(duì)這種情況，我們應(yīng)該緊緊地抓住課堂上的這40分鐘，因?yàn)檎n堂上的效率是最高的，只有這樣才能獲得主動(dòng)權(quán)，并在最后的考試中取得一個(gè)滿意的成績(jī)。因此，我們可以在開新課前的5分鐘或10分鐘對(duì)前面所學(xué)的基本概念、 原理、 生理過(guò)程等加以溫故， 疏通整個(gè)知識(shí)章節(jié)的脈絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到鞏固基礎(chǔ)知識(shí)的效果。而在整個(gè)高中生物學(xué)的教學(xué)階段當(dāng)中，尤其是新教材之中適合采用這種實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入到課本當(dāng)中的內(nèi)容確實(shí)也不少。但是在真正的課堂教學(xué)實(shí)踐過(guò)程當(dāng)中， 要根據(jù)不同的教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生們的不同特點(diǎn)而采用實(shí)踐導(dǎo)入、主動(dòng)學(xué)習(xí)、課外實(shí)踐等不同方式從而達(dá)到提高學(xué)生能力的目的。
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中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671―0568（2013）24―0154-02
當(dāng)前，小學(xué)、初中、高中對(duì)于生物課堂的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都存在許多問題和弊端，尤其是高中生物教學(xué)。生物教學(xué)同其他科目一樣都是教學(xué)的組成部分之一，其靈活性和操作性都比較強(qiáng)，因此，要加強(qiáng)生物教學(xué)中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)、學(xué)習(xí)興趣，以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為出發(fā)點(diǎn)，把實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)作為教學(xué)課程的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。這樣不僅能完善教學(xué)機(jī)制，還能提高學(xué)生的綜合能力，將知識(shí)和能力的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái)。
一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性及流程
實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)最大的不同在于它的操作性。學(xué)習(xí)是理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在學(xué)習(xí)過(guò)程中顯得格外重要。對(duì)于學(xué)業(yè)繁重的高中生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一方面可以增強(qiáng)他們的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)興趣，提高他們的自主學(xué)習(xí)能力，另一方面，在一定程度上也能減輕學(xué)習(xí)壓力，使之在輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)。同時(shí)，在充分掌握科學(xué)知識(shí)原理的情況下進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，明確研究的目的和要求，實(shí)驗(yàn)者可以及時(shí)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)所需的材料，制定學(xué)習(xí)步驟。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要從七個(gè)方面把握：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握?shí)驗(yàn)原理、確定實(shí)驗(yàn)類型、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料、確認(rèn)變量、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。
二、學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練的過(guò)程
學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)需要很長(zhǎng)時(shí)間，這就要求學(xué)生要尋求適合自身的學(xué)習(xí)方法，一個(gè)好的方法可以使學(xué)習(xí)達(dá)到事半功倍的效果。因此，在教學(xué)過(guò)程中，教師的引導(dǎo)作用就顯得尤為重要。教師要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知能力和接受程度來(lái)制定教學(xué)方案，只有這樣才能更好地提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。
1.了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹Ａ私鈱?shí)驗(yàn)?zāi)康氖菍?shí)驗(yàn)進(jìn)行的前提，因此，要明確實(shí)驗(yàn)解決的問題，準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，常常會(huì)出現(xiàn)許多變量，要準(zhǔn)確地 把握這些變量，就必須了解實(shí)驗(yàn)的目的，以便正確地選擇相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。由于不同的實(shí)驗(yàn)有不同的原理，所以還要求學(xué)生在課堂教學(xué)過(guò)程中熟練地掌握基本原理，以加強(qiáng)理論研究。
2.掌握實(shí)驗(yàn)原理。掌握實(shí)驗(yàn)原理是在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蟮墓ぷ鳎瑢?duì)于生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)來(lái)講，還要了解一些化學(xué)方面的知識(shí)，如水的形成原理、二氧化碳的形成原理等，實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，是實(shí)驗(yàn)操作的科學(xué)依據(jù)。實(shí)驗(yàn)步驟和方法都要依據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理來(lái)制定，因此，掌握實(shí)驗(yàn)原理對(duì)于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力非常必要。
3.實(shí)驗(yàn)材料的選擇。掌握實(shí)驗(yàn)原理后就要選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料，在選擇實(shí)驗(yàn)材料中應(yīng)做到以下五點(diǎn)：符合實(shí)驗(yàn)的原理、便于取材、容易觀察、符合實(shí)驗(yàn)的目的、便于操作。實(shí)驗(yàn)材料的選擇看似簡(jiǎn)單其實(shí)非常有講究，需要學(xué)生細(xì)心做好實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作，這樣就可以為實(shí)驗(yàn)減少出錯(cuò)率，提高效率。
4.分析變量。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中會(huì)遇到一些變量，它是隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行而產(chǎn)生的。根據(jù)變量在實(shí)驗(yàn)中的作用，可以將其分為兩大類：自變量和因變量；無(wú)關(guān)變量和額外變量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一般使用的是自變量和因變量。因此，為了保證實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性就必須嚴(yán)格控制好變量，并及時(shí)做好數(shù)據(jù)的記錄和分析，同時(shí)還要認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所發(fā)生的變化，以便提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。
5.明確實(shí)驗(yàn)類型，設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置，計(jì)劃實(shí)驗(yàn)步驟。實(shí)驗(yàn)的方法有很多，種類也多種多樣，在明確實(shí)驗(yàn)類型前，要把握實(shí)驗(yàn)的種類，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的、原理確定實(shí)驗(yàn)類型。確定好實(shí)驗(yàn)類型后，要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，這一環(huán)節(jié)是提高學(xué)生設(shè)計(jì)能力的有效途徑，給學(xué)生提供了根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的創(chuàng)造平臺(tái)，但同時(shí)也不能忽視設(shè)計(jì)遵循的原則，不能盲目設(shè)計(jì)。最后是設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置，這個(gè)步驟有助于提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，學(xué)生要選好器材進(jìn)行正確的設(shè)計(jì)、裝置，為實(shí)驗(yàn)做好前期準(zhǔn)備。例如，一些實(shí)驗(yàn)器材的擺設(shè)和調(diào)整，這就要求學(xué)生要熟練掌握實(shí)驗(yàn)器材及其用途，為實(shí)驗(yàn)的實(shí)施減少不必要的技術(shù)錯(cuò)誤。此外，在實(shí)踐過(guò)程中，還要對(duì)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，做到全面分析。
三、提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的方法
1.樹立正確的實(shí)驗(yàn)思想理念。在高中生物教學(xué)中，對(duì)課本知識(shí)的理解融匯才能作用于實(shí)踐。隨著新課標(biāo)的實(shí)施，在開始實(shí)驗(yàn)之前，首先，教師要熟知各個(gè)實(shí)驗(yàn)方法和內(nèi)容，通過(guò)講解來(lái)引導(dǎo)學(xué)生探索實(shí)驗(yàn)研究所隱含的知識(shí)，并且使學(xué)生產(chǎn)生探索興趣與求知欲望。高中生物課包含許多實(shí)驗(yàn)，學(xué)生必須實(shí)踐參與，才能有所體會(huì)領(lǐng)悟，所以教師應(yīng)起到拋磚引玉的作用。
2.鍛煉學(xué)生的思維能力。在日常的生物教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)從生活現(xiàn)象舉例說(shuō)明引導(dǎo)學(xué)生，讓枯燥理論與日常生活情景結(jié)合在一起，豐富教學(xué)內(nèi)容，拉近學(xué)生與學(xué)科間的距離。激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，讓學(xué)生從課本上的知識(shí)就能夠舉一反三，使學(xué)生全面發(fā)展。另一方面，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的開發(fā)提供了幫助。
3.增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的操作性。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力不是一蹴而就的，需要長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練培養(yǎng)鍛煉才能逐步形成。所以，教師在日常教學(xué)過(guò)程中，需要布置符合學(xué)生某一發(fā)展階段的適量難度的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)生自主嘗試不同的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有充分自由發(fā)揮的空間。同時(shí)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的實(shí)訓(xùn)。通過(guò)這種鍛煉模式，在進(jìn)行了一定數(shù)量的實(shí)訓(xùn)后，學(xué)生有了一定能力后，教師要適時(shí)予以指點(diǎn)，消除學(xué)生的疑慮，又必須引導(dǎo)他們互相交流、探討彼此的想法和設(shè)計(jì)成果。之后，還需要教師指引學(xué)生，讓學(xué)生自主總結(jié)，來(lái)提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，從而加深對(duì)知識(shí)的理解和運(yùn)用。
總之，學(xué)校既要為學(xué)生提供可供實(shí)驗(yàn)的器材和場(chǎng)地，也重視要對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，盡量增加教師人數(shù)，為學(xué)生的生物教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)予以指導(dǎo)。還要求教師要與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)會(huì)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)的力量，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。同時(shí)，教師要有高度的責(zé)任感，要認(rèn)真做好本職工作。在日常教學(xué)活動(dòng)中，應(yīng)注意因材施教，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，讓他們樹立正確的實(shí)驗(yàn)思想理念，鍛煉其思維能力，由此，使學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。
[中圖分類號(hào)]G424 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1000-5962（2013）05（a）-0099-01
引言
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題注重對(duì)學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，能夠全面考察學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解能力、語(yǔ)言組織能力及遷移和綜合運(yùn)用能力。結(jié)合近年來(lái)全國(guó)各地的理綜試卷來(lái)看，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是實(shí)驗(yàn)考察的重點(diǎn)，同時(shí)也是考生失分較多的題型。為了提高考生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的解題能力，作者認(rèn)真分析了高中生物教學(xué)中的不足，提出了一些切實(shí)可行的解決方案，對(duì)廣大學(xué)生和生物教師有一定參考意義。
1.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
對(duì)生物設(shè)計(jì)題進(jìn)行解題之前，要先認(rèn)真審題，尋找題目的關(guān)鍵詞、創(chuàng)新點(diǎn)、考察內(nèi)容等，才能了解題意少走彎路。首先要明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要解決什么問題，是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)采用不同的思考方式。然后明確該實(shí)驗(yàn)的目的，即驗(yàn)證或探究此生物事實(shí)是考察哪一方面的內(nèi)容或生物事實(shí)是什么。
2.分析實(shí)驗(yàn)原理
明確實(shí)驗(yàn)的目的后，要認(rèn)真分析該實(shí)驗(yàn)的科學(xué)依據(jù)是什么，主要涉及了生物學(xué)科和其他那些科目的知識(shí)，往往生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題和化學(xué)、物理等科目聯(lián)系比較緊密，這就需要學(xué)生廣泛閱讀，集思廣益，多和同學(xué)老師交流。只有做好這些，才能真正把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)、要點(diǎn)、考點(diǎn)和重點(diǎn)，進(jìn)而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新。
3.把握實(shí)驗(yàn)的基本原則
為了取得理想的實(shí)驗(yàn)效果，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中必須嚴(yán)格遵守幾條實(shí)驗(yàn)原則：
（1）要遵循實(shí)驗(yàn)對(duì)照原則。一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最少要包括實(shí)驗(yàn)組合對(duì)照組，為了體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)和可重復(fù)性，甚至可以設(shè)置多組實(shí)驗(yàn)組合對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組接受處理，而對(duì)照組不做處理。如在“探究甲狀腺激素對(duì)動(dòng)物發(fā)育影響”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，以蝌蚪為實(shí)驗(yàn)載體，主要設(shè)計(jì)了甲乙丙三組樣本：甲組蝌蚪飼喂甲狀腺激素，用來(lái)做為實(shí)驗(yàn)組，乙組蝌蚪飼喂甲狀腺抑制劑，用來(lái)做為條件對(duì)照組，丙組蝌蚪不做任何處理，用來(lái)和甲組乙組的蝌蚪做空白對(duì)照。
（2）遵循單一變量因子原則。變量是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中由實(shí)驗(yàn)者控制的因素和條件，根據(jù)其在實(shí)驗(yàn)中的作用，變量可分為反應(yīng)變量和實(shí)驗(yàn)變量、額外變量和無(wú)關(guān)變量，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，實(shí)驗(yàn)者就要把它們嚴(yán)格區(qū)分開來(lái)。要想取得理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，各個(gè)實(shí)驗(yàn)組就要遵循以下幾點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)變量的數(shù)目相同；實(shí)驗(yàn)等量原則；實(shí)驗(yàn)對(duì)象一致，即每次實(shí)驗(yàn)所加的試劑的量要相等；實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件要一致。
（3）實(shí)驗(yàn)還必須遵循平行性原則、重復(fù)性原則、隨機(jī)性原則、科學(xué)性原則等等，只有嚴(yán)格遵循、層層把關(guān)、科學(xué)指導(dǎo)，才能提高自己應(yīng)對(duì)生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的能力。
4.明確實(shí)驗(yàn)條件，科學(xué)選取實(shí)驗(yàn)材料和用具
4.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題中已經(jīng)提供實(shí)驗(yàn)材料和用具
考生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)所提出的要求和問題，認(rèn)真分析題中提出的器材在實(shí)驗(yàn)中有什么作用，每個(gè)器材是否都必須用到以及該怎么利用這些器材。只有弄情了這些問題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)才有章可循。題目中提供的實(shí)驗(yàn)材料和試劑一般都應(yīng)充分利用，如非特殊說(shuō)明，自己不能隨意增加材料和試劑。如果題中明確說(shuō)了要從題目中提供的器材選取材料和試劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，考生就要認(rèn)真分析，嚴(yán)格選取，避免多用或者少用，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)不能有遺漏。
4.2自行確定實(shí)驗(yàn)材料和用具
這類題型難道較大，題型靈活多變，是比較開放式的設(shè)計(jì)題。為了減少失分，考生需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和要求，聯(lián)系相關(guān)的生物知識(shí)、化學(xué)知識(shí)、物理知識(shí)等，熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)材料和器具的作用，選取合理、科學(xué)、恰當(dāng)?shù)牟牧虾陀镁邅?lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，只有這樣，才能有效提高自己應(yīng)對(duì)此類設(shè)計(jì)題的能力。
5.合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)步驟
合理規(guī)劃實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟是快速解答的前提，盡管每個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的和原理不盡相同，但根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)進(jìn)程大致可以劃分為以下幾步：（1）選取材料和試劑，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分組、編號(hào)，實(shí)驗(yàn)材料的取舍要遵循單一變量因子原則，分組編號(hào)要遵循隨機(jī)性原則。（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)變量設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，注意除了實(shí)驗(yàn)變量不同外，其他因素都應(yīng)該相同并且適宜。（3）控制實(shí)驗(yàn)時(shí)間，讓實(shí)驗(yàn)組充分反應(yīng)或培養(yǎng)。（4）觀察并且記錄，找出具體記錄和觀察的對(duì)象，同時(shí)比較實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象，如果實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象比較隱蔽，必須設(shè)計(jì)好具體的檢測(cè)方，用來(lái)顯示結(jié)果，便于記錄和觀察。
6.全面分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)結(jié)果指能夠測(cè)量或可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，是實(shí)驗(yàn)結(jié)論的主要依據(jù)。我們需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及記錄下來(lái)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進(jìn)行合理分析，準(zhǔn)確判別，要做到實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象復(fù)合科學(xué)邏輯和生物原理。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論通?？梢苑譃閮深悾?/p>
（1）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前已經(jīng)知道實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過(guò)程在于獲取預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菫榱俗寣?shí)驗(yàn)人員了解實(shí)驗(yàn)的操作方法，了解實(shí)驗(yàn)的基本原理。
實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵敢骄炕蛘唑?yàn)證的問題或事實(shí)，在實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡姆Q述中，一般采用敘述的形式。根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型可將實(shí)驗(yàn)分為探究性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕翘剿餮芯繉?duì)象的屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系；而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕球?yàn)證已知研究對(duì)象的屬性、特征以及與其他因素的關(guān)系。學(xué)生往往因?yàn)椴幻鞔_實(shí)驗(yàn)?zāi)康木烤挂獙懯裁炊霈F(xiàn)書寫不規(guī)范無(wú)法得分的情況。
【例1】 為了探究某物質(zhì)（X）的作用，研究者提出了以下實(shí)驗(yàn)思路：
（1） 實(shí)驗(yàn)分組：
甲組：培養(yǎng)液+Y細(xì)胞+3H-Tdr(3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷)+生理鹽水；
乙組：培養(yǎng)液+Y細(xì)胞+3H-Tdr+X（用生理鹽水配制）。
每組設(shè)置若干個(gè)重復(fù)樣品。
（2） 分別測(cè)定兩組的CRD（細(xì)胞內(nèi)的放射性強(qiáng)度），求每組的平均值。
（3） 將各樣品在適宜條件下培養(yǎng)合適時(shí)間后，測(cè)定CRD，求每組平均值并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。（要求與說(shuō)明：答題時(shí)用X、CRD、3H-Tdr表示相關(guān)名詞，Y細(xì)胞是能增殖的高等動(dòng)物體細(xì)胞）請(qǐng)回答：
（1） 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?。
（2） 預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論： 。
（3） 實(shí)驗(yàn)中采用3H-Tdr的原因是： 。
答案：（1） 探究X對(duì)Y細(xì)胞增殖（DNA的合成）的影響
（2） 如果乙組CRD明顯高于甲組，說(shuō)明X對(duì)Y細(xì)胞增殖有促進(jìn)作用
如果乙組CRD與甲組基本相同，說(shuō)明X對(duì)Y細(xì)胞增殖無(wú)影響
如果乙組CRD明顯低于甲組，說(shuō)明X對(duì)Y細(xì)胞增殖有抑制作用
（3） 3H-Tdr是DNA合成的原料之一，可根據(jù)CRD變化判斷細(xì)胞增殖情況
1.1 常見錯(cuò)誤
“X物質(zhì)對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)的影響”；“X物質(zhì)對(duì)Y細(xì)胞的作用”；“X物質(zhì)對(duì)Y細(xì)胞吸收3H-Tdr的影響”；“X物質(zhì)對(duì)高等動(dòng)物的影響”；“X物質(zhì)對(duì)CRD的影響”；“X物質(zhì)能否促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)CRD的合成”。
1.2 應(yīng)對(duì)策略
實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹幸话銘?yīng)呈現(xiàn)出以下三種信息：
（1） 探究因素（自變量）:X物質(zhì)。
（2） 實(shí)驗(yàn)對(duì)象:細(xì)胞。
（3） 觀察目標(biāo)（因變量）:增殖情況。
所以探究性實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊话憧梢蕴子靡韵赂袷剑禾骄孔宰兞繉?duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象、觀察目標(biāo)的影響。而該題中學(xué)生在答題時(shí)主要沒有準(zhǔn)確找到觀察目標(biāo)，出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤指標(biāo)如“細(xì)胞的生長(zhǎng)”、“高等動(dòng)物的影響”等。確定觀察目標(biāo)是要根據(jù)題目中所給的信息，通過(guò)實(shí)驗(yàn)思路可以看出甲、乙兩組分別為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)變量為X物質(zhì)。但甲乙兩組又同時(shí)加入了3H-Tdr（3H標(biāo)記的胸腺嘧啶脫氧核苷），根據(jù)所學(xué)的知識(shí)，3H-Tdr應(yīng)該用于DNA的合成，自然觀察目標(biāo)也就是DNA的合成，或者發(fā)生DNA合成的時(shí)期——細(xì)胞的增殖，所以觀察目標(biāo)也就是因變量為細(xì)胞的增殖。
2 實(shí)驗(yàn)原理書寫不規(guī)范
實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和思路，是實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的科學(xué)理論，同時(shí)也是檢測(cè)結(jié)果的理論依據(jù)，既體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的整體思路，也包括實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果出現(xiàn)的原因以及重要實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的根據(jù)等。在答題時(shí)如果學(xué)生不理解何為實(shí)驗(yàn)原理，很難得分。
【例2】 為了驗(yàn)證胰島素具有降低血糖的作用，以小鼠活動(dòng)狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如下：
① 將正常小鼠隨機(jī)分成A、B兩組，觀察并記錄其活動(dòng)狀況。② A組小鼠注射適量胰島素溶液，B組注射等量生理鹽水。一段時(shí)間后，A組小鼠會(huì)出現(xiàn)四肢無(wú)力，活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，B組活動(dòng)狀況無(wú)變化。③ A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后，分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時(shí)間后，A組小鼠低血糖癥狀緩解，B組活動(dòng)狀況無(wú)變化。
該實(shí)驗(yàn)方案可以說(shuō)明胰島素具有降低血糖的作用。
請(qǐng)回答：該實(shí)驗(yàn)的原理是什么？
答案：胰島素具有降低血糖的作用。體內(nèi)胰島素含量過(guò)高時(shí)，引起血糖下降，機(jī)體出現(xiàn)活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，此癥狀可以通過(guò)補(bǔ)充葡萄糖溶液得到緩解。
2.1 常見錯(cuò)誤
錯(cuò)將實(shí)驗(yàn)原理寫成實(shí)驗(yàn)原則：如單一變量原則、對(duì)照原則，沒有理解實(shí)驗(yàn)原理的實(shí)質(zhì)。
實(shí)驗(yàn)原理不完整：如只回答胰島素具有降低血糖的作用。
觀察指標(biāo)闡述錯(cuò)誤：本題中已經(jīng)明確指出以小鼠活動(dòng)狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，但很多學(xué)生還是把觀察指標(biāo)寫成直接檢測(cè)血糖濃度。
2.2 應(yīng)對(duì)策略
實(shí)驗(yàn)原理可以從以下3個(gè)方面來(lái)書寫：
（1） 自變量作用的科學(xué)依據(jù)：實(shí)驗(yàn)中涉及到的科學(xué)依據(jù)必須是經(jīng)人證明的科學(xué)理論，往往來(lái)源于書本。如，胰島素能降低血糖濃度；還原糖與斐林試劑加熱時(shí)產(chǎn)生磚紅色的沉淀；淀粉遇碘變藍(lán)。
（2） 因變量獲得的原理。因變量是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果出現(xiàn)的原因，如本題中胰島素含量過(guò)高，引起血糖下降，機(jī)體出現(xiàn)活動(dòng)減少，甚至昏迷等低血糖癥狀，此癥狀可以通過(guò)補(bǔ)充葡萄糖溶液得到緩解。如在驗(yàn)證甲狀腺具有促進(jìn)動(dòng)物新陳代謝的作用時(shí)，甲狀腺激素能促進(jìn)新陳代謝，加速體內(nèi)物質(zhì)的氧化分解，從而使耗氧量和活動(dòng)量加大。
（3） 因變量檢測(cè)的方法：如觀察特異顏色變化、溶液渾濁度、沉淀和氣泡現(xiàn)象；觀察形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理特征變化；測(cè)量生長(zhǎng)發(fā)育速度；測(cè)量生化反應(yīng)速度等。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不到位
實(shí)驗(yàn)結(jié)果是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)出現(xiàn)的，通常伴有一定的現(xiàn)象。在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中結(jié)果是在預(yù)料中的，無(wú)需再預(yù)測(cè)；而探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果應(yīng)該對(duì)應(yīng)假設(shè)，分類討論，而且要根據(jù)預(yù)測(cè)的不同結(jié)果得出相應(yīng)的結(jié)論。以例1第二小題為例，通常有3種可能：如果出現(xiàn)現(xiàn)象①說(shuō)明自變量促進(jìn)因變量；如果出現(xiàn)現(xiàn)象②說(shuō)明自變量抑制因變量；如果出現(xiàn)現(xiàn)象③說(shuō)明自變量與因變量無(wú)關(guān)。
3.1 常見錯(cuò)誤
學(xué)生對(duì)結(jié)果的分析不全面，不能把所有的情況都寫出來(lái)，可能原因是沒有真正理解題目的要求或者對(duì)于探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與結(jié)論不能正確把握。
在回答時(shí)學(xué)生容易將結(jié)果與結(jié)論的關(guān)系倒置，如“如果X對(duì)Y細(xì)胞增殖（DNA合成）有抑制作用，說(shuō)明乙組CRD明顯高于甲組”。
中圖分類號(hào)G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B
1 實(shí)驗(yàn)題目的擬定
一個(gè)實(shí)驗(yàn)題目中應(yīng)該體現(xiàn)出該實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)還是探究性實(shí)驗(yàn)。所以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的題目應(yīng)寫成“驗(yàn)證……”;探究性實(shí)驗(yàn)應(yīng)寫成“探究……”。
探究性實(shí)驗(yàn)的題目中的格式一般為“探究自變量對(duì)因變量的影響”
【例1】在用生長(zhǎng)素促進(jìn)某植物枝條生根的實(shí)踐過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)枝條生根情況不一,分析其原因,認(rèn)為可能與生長(zhǎng)素的濃度有關(guān)。請(qǐng)據(jù)此擬定一個(gè)相關(guān)研究的課題,要求寫出課題名稱及相關(guān)研究中的觀察指標(biāo)和影響這一指標(biāo)的因素。
解析:顯然可以確定生長(zhǎng)素的濃度為自變量,枝條生根情況為因變量。
答案:探究生長(zhǎng)素濃度對(duì)該植物枝條生根的影響觀察指標(biāo):生根數(shù)量(或長(zhǎng)度)影響這一指標(biāo)的因素:生長(zhǎng)素濃度。
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
實(shí)驗(yàn)結(jié)論是由實(shí)驗(yàn)結(jié)果推出自變量和因變量之間的關(guān)系
【例2】為了驗(yàn)證“植物主莖頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素能夠抑制側(cè)芽生長(zhǎng)”,某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):
①選取健壯、生長(zhǎng)狀態(tài)一致的幼小植株,分為甲、乙、丙、丁4組,甲組植株不做任何處理,其他三組植株均切除頂芽。然后乙組植株切口不做處理;丙組植株切口處放置不含生長(zhǎng)素的瓊脂塊;丁組植株切口處放置含有適宜濃度生長(zhǎng)素的瓊脂塊。
②將上述4組植株置于相同的適宜條件下培養(yǎng)。
回答下列問題:
(1)各組植株側(cè)芽的預(yù)期生長(zhǎng)情況分別為:甲組_____;乙組_____;丙組_____;丁組_____。
(2)比較甲組與乙組的預(yù)期結(jié)果,能夠說(shuō)明__________。
(3)比較乙組和丙組的預(yù)期結(jié)果,能夠說(shuō)明__________。
(4)比較丙組和丁組的預(yù)期結(jié)果,能夠說(shuō)明__________。
(5)頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素抑制側(cè)芽生長(zhǎng)的原因是__________。
解析:如甲組和乙組之間的自變量是頂芽是否存在,因變量是側(cè)芽是否受抑制,所以結(jié)論應(yīng)該為頂芽可以抑制側(cè)芽的生長(zhǎng)。同理可以分析出乙組和丙組及丙組和丁組的結(jié)論。
答案:(1)生長(zhǎng)受抑制 生長(zhǎng) 生長(zhǎng) 生長(zhǎng)受抑制 (2)頂芽生長(zhǎng)抑制側(cè)芽的生長(zhǎng) (3)瓊脂塊對(duì)側(cè)芽生長(zhǎng)沒有影響 (4)對(duì)側(cè)芽生長(zhǎng)起抑制作用的是生長(zhǎng)素 (5)頂芽產(chǎn)生的生長(zhǎng)素向下運(yùn)輸、在側(cè)芽處積累較多,側(cè)芽對(duì)生長(zhǎng)素濃度比較敏感,使側(cè)芽生長(zhǎng)受到抑制
3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的大致過(guò)程,通常包括如何控制自變量,怎樣控制無(wú)關(guān)變量,怎樣檢測(cè)因變量等。在寫實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路時(shí)要“上看實(shí)驗(yàn)器具,下看實(shí)驗(yàn)步驟”。
值得提醒的是,有些實(shí)驗(yàn)思路中僅寫3種變量的控制是不完善的,還要具體考慮題目的信息?？傊?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路可以看成是實(shí)驗(yàn)步驟的濃縮。
4 實(shí)驗(yàn)假設(shè)
實(shí)驗(yàn)假設(shè)是指在探究性實(shí)驗(yàn)中對(duì)所要研究的問題提出的一種解釋
例題:探究生長(zhǎng)素是否具有延緩葉片衰老的作用。
實(shí)驗(yàn)假設(shè)就是:生長(zhǎng)素具有延緩葉片衰老的作用(或生長(zhǎng)素不具有延緩葉片衰老作用)。
5 實(shí)驗(yàn)原理
是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的依據(jù),支持自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的科學(xué)依據(jù)。也就是正因?yàn)樵摽茖W(xué)依據(jù)的存在才能導(dǎo)致設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)結(jié)果。
【例3】為了驗(yàn)證胰島素具有降低血糖的作用,以小鼠活動(dòng)狀況為觀察指標(biāo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)方案如下:
①將正常小鼠隨機(jī)分成A、B兩組,觀察并記錄其活動(dòng)狀況。
②A組小鼠注射適量胰島素溶液,B組注射等量生理鹽水。
一段時(shí)間后,A組小鼠會(huì)出現(xiàn)四肢無(wú)力,活動(dòng)減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,B組活動(dòng)狀況無(wú)變化。
③A組小鼠出現(xiàn)低血糖癥狀后,分別給A、B兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時(shí)間后,A組小鼠低血糖癥狀緩解,B組活動(dòng)狀況無(wú)變化。
該實(shí)驗(yàn)方案可以說(shuō)明胰島素具有降低血糖的作用。
請(qǐng)回答:
(1)該實(shí)驗(yàn)原理是什么?
(2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現(xiàn)低血糖癥狀的原因。
(3)胰島素在血糖平衡調(diào)節(jié)中的作用是什么?
6 結(jié)果分析
6.1 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析是指解釋該實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)的原因
【例4】為了驗(yàn)證葉片在光合作用和呼吸作用過(guò)程中有氣體的產(chǎn)生和消耗,請(qǐng)用所提供的實(shí)驗(yàn)材料與用具,在給出的實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,繼續(xù)完成實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并對(duì)你的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析。
實(shí)驗(yàn)材料與用具:煙草幼苗、試管兩支、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈(實(shí)驗(yàn)過(guò)程中光照和溫度等條件適宜,空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無(wú)氧呼吸忽略不計(jì))。
實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
(1)剪取兩小塊相同的煙草葉片,分別放入盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中。此時(shí),葉片均浮在水面。
(2)用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細(xì)胞間隙中的氣體后,敞開試管口,可觀察到葉片均下沉到試管底部。
(3)______________。
分析預(yù)測(cè)結(jié)果:__________。
分析預(yù)測(cè)的結(jié)果:__________。
(1)光照下,NaHCO3稀溶液中的葉片進(jìn)行光合作用,釋放出來(lái)的氧氣多于消耗的氧氣,葉肉細(xì)胞間隙的氧氣增加,葉片上浮。而蒸餾水中缺乏二氧化碳和氧氣,葉片不能進(jìn)行光合作用和呼吸作用,葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。
(2)黑暗中,NaHCO3稀溶液中的葉片呼吸作用,消耗了葉肉細(xì)胞間隙中的氧氣,放出二氧化碳溶于NaHCO3稀溶液中,葉肉細(xì)胞間隙缺乏氣體,葉片下沉。蒸餾水中缺乏氧氣,葉片不能進(jìn)行呼吸作用,葉肉細(xì)胞間隙仍缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。
6.2 探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析是指若……則……進(jìn)行多種情況的的討論
那么作為一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)的多種結(jié)果的討論究竟討論幾種情況才最合適,教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的假設(shè)情況進(jìn)行討論。有幾種假設(shè)就可以預(yù)測(cè)出幾種相應(yīng)的結(jié)果和結(jié)論。
【例5】探究性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析
下圖是一種可以測(cè)定呼吸速率的密閉系統(tǒng)裝置
(1)關(guān)閉活塞,在適宜溫度下,30 min后讀取有
色液滴向______(左佑)移動(dòng)的距離
(2)為了使測(cè)得的數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確,必須進(jìn)行矯正。矯正裝置的容器和小瓶中應(yīng)分別放入
(3)生活中發(fā)現(xiàn),受到機(jī)械損傷的櫻桃易爛。有人推測(cè)易爛與機(jī)械損傷引起櫻桃呼吸速率升高有關(guān)。請(qǐng)結(jié)合測(cè)定呼吸速率實(shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械損傷對(duì)櫻桃呼吸速率的影響。
①實(shí)驗(yàn)假設(shè)
②實(shí)驗(yàn)步驟_______。
第一步:按裝置圖中所示進(jìn)行操作,30分鐘后,記錄有色液滴移動(dòng)距離a。
第二步:__________。
第三步:_________。
④結(jié)果分析:__________。
解析:該實(shí)驗(yàn)的可能會(huì)出現(xiàn)的假設(shè)
①一定程度的機(jī)械損傷對(duì)櫻桃的呼吸速率無(wú)影響
②一定程度的機(jī)械損傷對(duì)櫻桃的呼吸速率有促進(jìn)性影響
③一定程度的機(jī)械損傷對(duì)櫻桃的呼吸速率有抑制性影響。
因?yàn)榭梢猿霈F(xiàn)三種實(shí)驗(yàn)假設(shè)所以就會(huì)預(yù)測(cè)出三種相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和結(jié)論,所以該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析應(yīng)該分析三種情況。
答案:
(I)左 (2)等量的消毒死的櫻桃:等量的20%NaOH 5 mL
(3)②機(jī)械損傷會(huì)引起櫻桃的呼吸速率升高/機(jī)械損傷和櫻桃的呼吸速率無(wú)關(guān)/機(jī)械損會(huì)使櫻桃的呼吸速率降低。(書寫任意一種情況)
③第二步:將裝置中的櫻桃進(jìn)行機(jī)械損傷,放入該裝置,30min后記錄有色液滴的移動(dòng)距離為b。
第三步:比較a,b的大小。
④結(jié)果及結(jié)論:如果a=b;則無(wú)影響。
如果a>b;則抑制。
如果a
8 寫操作步驟
實(shí)驗(yàn)操作的表述從形式上看,應(yīng)分步、分組。分組時(shí)要標(biāo)號(hào),同時(shí)注意單因子變量原則。分步原則上是三步:第一步實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(選材料分組編號(hào)),第二步實(shí)驗(yàn)進(jìn)行(交代自變量是怎樣控制的),第三步實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察及記錄(交代因變量是怎樣測(cè)定的)。三步中要時(shí)刻交代清無(wú)關(guān)變量時(shí)怎樣控制均衡的。
例:以下是驗(yàn)證某大豆品種的矮化特性與赤霉素的含量有關(guān)的實(shí)驗(yàn)步驟。
