高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)誤區(qū)分析

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一、高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的誤區(qū)

誤區(qū)一：實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_。例1鑒別兩種不同濃度的蔗糖液，一瓶30%的蔗糖液，一瓶10%的蔗糖液，半透膜制成的透析袋1個(gè)，刻度玻璃管1支，細(xì)線1根，鐵架臺1個(gè)，250ml的燒杯1個(gè)。錯(cuò)誤設(shè)計(jì)：把10%的蔗糖液倒入燒杯中，把30%的蔗糖液倒入透析袋中，同時(shí)把刻度玻璃管插入透析袋中的蔗糖液里，并用細(xì)線扎緊透析袋口和刻度玻璃管，垂直吊在鐵架臺的支架上，記下袋中液面在刻度管上的位置。靜置一會(huì)兒，可以發(fā)現(xiàn)，透析袋中的液面上升了，證明水分子通過半透膜由燒杯進(jìn)入到了透析袋中?！惧e(cuò)誤剖析】可見，該生對本實(shí)驗(yàn)的目的根本不明確。本實(shí)驗(yàn)的目的不是證明水分是否穿過半透膜。正確設(shè)計(jì)：把一瓶蔗糖液倒入燒杯中，另一瓶倒入透析袋中，同時(shí)把刻度玻璃管插入透析袋中，用細(xì)線扎緊透析袋口和刻度玻璃管，然后把透析袋放入燒杯中垂直吊在支架上，記下此時(shí)透析袋中液面的位置。靜置一會(huì)兒，若袋中液面上升，則袋中為30%的蔗糖液，杯中為10%的蔗糖液；反之，則袋中為10%的蔗糖液，杯中為30%的蔗糖液。誤區(qū)二：實(shí)驗(yàn)原理不明確。有時(shí)，雖然實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嗤珜?shí)驗(yàn)條件不同，這時(shí)就應(yīng)依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理達(dá)到同一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，即殊途同歸。例2已知小麥高稈（D）對矮稈（d）顯性，抗銹病（T）對不抗銹?。ǎ﹖顯性，兩對基因獨(dú)立遺傳。現(xiàn)手頭只有兩個(gè)純系小麥品種：高稈抗銹病小麥和矮稈不抗銹病小麥，請你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案選育出矮桿抗銹病小麥品系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求，應(yīng)當(dāng)選用雜交育種的方法，實(shí)驗(yàn)原理是基因重組。正確設(shè)計(jì)：讓高稈抗銹病小麥和矮稈不抗銹病小麥雜交得F1，F(xiàn)1自交得F2，在F2中選出矮桿抗銹病個(gè)體，再自交……直至自交后代全為矮抗個(gè)體，不再出現(xiàn)性狀分離為止，這樣的個(gè)體就是所要選育的純系矮桿抗銹病品種。例3假設(shè)在前面的條件基礎(chǔ)上，還提供必要的化學(xué)藥劑和技術(shù)手段，要求在最短時(shí)間內(nèi)選育出矮桿抗銹病小麥品系。試題分析：這時(shí)還用雜交育種的方法顯然不行，因?yàn)殡s交育種需要的時(shí)間太長，因此，只能采取單倍體育種的方法，其原理是染色體變異。正確設(shè)計(jì)：讓高抗小麥與矮不抗小麥雜交得F1，去F1花藥離體培養(yǎng)得單倍體幼苗，再用秋水仙素處理幼苗后得到的矮抗植株即是。除要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理外，一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還應(yīng)包括：實(shí)驗(yàn)的材料和用具、實(shí)驗(yàn)步驟和對照四個(gè)方面，稱為“實(shí)驗(yàn)四要素”。在生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，還有一類重要的實(shí)驗(yàn)———對照實(shí)驗(yàn)。誤區(qū)三：作為對照的對象不明或選擇不當(dāng)。例4探究甲狀腺激素對動(dòng)物生長發(fā)育的影響：15只同種同時(shí)孵化的小蝌蚪，3只相同的玻璃缸，晾曬過的自來水，新鮮水草，飯粒，滴管，培養(yǎng)皿蓋，坐標(biāo)紙，小網(wǎng)，甲狀腺素，甲狀腺素抑制劑，蒸餾水。提示：將15只蝌蚪分為三組，每組各5只，分別在甲、乙、丙3只玻璃缸中喂養(yǎng)，進(jìn)行相互對照，3只玻璃缸中還要加入等量的自來水、水草、飯粒，再向甲、乙、丙中依次滴入等量的甲狀腺素、甲狀腺素抑制劑、蒸餾水。加入甲狀腺素抑制劑是為了起條件對照作用，加入等量的蒸餾水起空白對照作用。結(jié)果，加入蒸餾水的正常生長發(fā)育，加入甲狀腺素的加快生長發(fā)育，加入甲狀腺素抑制劑的則生長發(fā)育延緩。以上三個(gè)誤區(qū)，學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)中要對癥下藥加以克服，才能從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的誤區(qū)中走出來，取得更好的成績。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力要求

1.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題一般都開宗明義，告訴要探究或驗(yàn)證的具體事實(shí)。學(xué)生根據(jù)這些能聯(lián)系實(shí)驗(yàn)所涉及的知識點(diǎn)，明確不同類型知識體系的實(shí)驗(yàn)具有諸多的不同因素，這是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)。

2.理解實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)，理解實(shí)驗(yàn)原理是設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。滲透吸水的原理，光合作用、呼吸作用的原理，生長素的二重性，植物的向性，生物的遺傳規(guī)律等，都是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)。

3.把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則

在已知實(shí)驗(yàn)題目后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，除了要對所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)有一個(gè)整體設(shè)想，有一條清晰的思路和操作的可行性外，還需要注意以下基本原則。

（1）科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。科學(xué)性，是指在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須有充分的科學(xué)依據(jù)，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)要以前人的實(shí)驗(yàn)、公式、理論或自己的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，而不是憑空設(shè)想。嚴(yán)謹(jǐn)性，欲使實(shí)驗(yàn)題中的問題回答得無懈可擊，必須要注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，如在某些實(shí)驗(yàn)中要設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)。

（2）實(shí)驗(yàn)條件的一致性和可重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)條件的一致性，在實(shí)驗(yàn)中除要設(shè)計(jì)的變量外，其他各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)條件必須保持前后一致，不能在實(shí)驗(yàn)中隨意變動(dòng)。可重復(fù)性，指一個(gè)實(shí)驗(yàn)不能只看一次的結(jié)果，必須有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù)，才能判斷結(jié)果的可靠性。

4.熟悉實(shí)驗(yàn)所需的材料、器具和藥品

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，材料和器具的選擇是十分重要的，它由具體的實(shí)驗(yàn)決定。不管命題者是否提供了實(shí)驗(yàn)所需的器材、器具，都要結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，對所需器材的性能及使用范圍進(jìn)行綜合考慮，才能準(zhǔn)確判斷實(shí)驗(yàn)所需的器具、材料和藥品。

5.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)施中處理問題的能力

盡管在步驟實(shí)施前對實(shí)驗(yàn)有一整體的設(shè)想和思路，但高考題中的實(shí)驗(yàn)考生以前不一定接觸過，只能依自己的主觀判斷，憑掌握的現(xiàn)成知識進(jìn)行實(shí)驗(yàn)行為，因此考生在具體的步驟設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)這樣或那樣的問題。這就要求考生不但要掌握一般實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，還要求學(xué)生能樹立新的實(shí)驗(yàn)觀念，不斷總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法，充分挖掘可行的實(shí)驗(yàn)因素，從而解決所遇到的問題，保證所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟的嚴(yán)密性、思維的完整性。

6.正確預(yù)見和準(zhǔn)確表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

能正確預(yù)見所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并能用醒目的化學(xué)方程式、精確的圖表、簡練的語言文字等方式，準(zhǔn)確表達(dá)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)的結(jié)果分析。當(dāng)然，針對某一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其能力要求不一定都要涵蓋以上六個(gè)方面，可以只側(cè)重于其中的幾個(gè)方面。例5現(xiàn)有如下材料：3支試管（編號分別是A，B，C）、淀粉、碘液以及將溫度控制在37℃，0℃和100℃的3個(gè)水浴鍋。根據(jù)以上提供的材料和條件，寫出實(shí)驗(yàn)的步驟3及其以后的實(shí)驗(yàn)步驟，以證明溫度對酶的催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)步驟：步驟1：制備5ml淀粉溶液并冷卻至常溫。步驟2：收取唾液若干。步驟3：……解析：本題同樣涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，但給出了具體的材料及條件，要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的操作步驟，并預(yù)期結(jié)果，分析原因。本實(shí)驗(yàn)的原理是：溫度能影響酶的活性。實(shí)驗(yàn)條件分別給出了3組不同的溫度，所給的試管也是3支，因此在設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)時(shí)顯然該設(shè)計(jì)為3組實(shí)驗(yàn)，利用好溫度分別為37℃，0℃和100℃的環(huán)境條件，這一設(shè)計(jì)并不困難。參考實(shí)驗(yàn)步驟：步驟3：取3支試管各加入2ml可溶性淀粉。步驟4：將A，B，C這3支試管分別放置于37℃，0℃和100℃的3個(gè)水浴鍋中，維持100min。步驟5：各加入1ml新鮮唾液，搖勻后，保持各自溫度10min。步驟6：各加入1滴碘液檢驗(yàn)，觀察溶液顏色變化。

作者：張其珍 王?，| 單位：南京師范大學(xué)第二附屬高級中學(xué) 江蘇儀征教育局教研室