高中生物实验设计误区分析

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一、高中生物实验设计的误区

误区一：实验目的不明确。例1鉴别两种不同浓度的蔗糖液，一瓶30%的蔗糖液，一瓶10%的蔗糖液，半透膜制成的透析袋1个，刻度玻璃管1支，细线1根，铁架台1个，250ml的烧杯1个。错误设计：把10%的蔗糖液倒入烧杯中，把30%的蔗糖液倒入透析袋中，同时把刻度玻璃管插入透析袋中的蔗糖液里，并用细线扎紧透析袋口和刻度玻璃管，垂直吊在铁架台的支架上，记下袋中液面在刻度管上的位置。静置一会儿，可以发现，透析袋中的液面上升了，证明水分子通过半透膜由烧杯进入到了透析袋中。【错误剖析】可见，该生对本实验的目的根本不明确。本实验的目的不是证明水分是否穿过半透膜。正确设计：把一瓶蔗糖液倒入烧杯中，另一瓶倒入透析袋中，同时把刻度玻璃管插入透析袋中，用细线扎紧透析袋口和刻度玻璃管，然后把透析袋放入烧杯中垂直吊在支架上，记下此时透析袋中液面的位置。静置一会儿，若袋中液面上升，则袋中为30%的蔗糖液，杯中为10%的蔗糖液；反之，则袋中为10%的蔗糖液，杯中为30%的蔗糖液。误区二：实验原理不明确。有时，虽然实验目的相同，但实验条件不同，这时就应依据不同的实验原理达到同一实验目的，即殊途同归。例2已知小麦高秆（D）对矮秆（d）显性，抗锈病（T）对不抗锈病（）t显性，两对基因独立遗传。现手头只有两个纯系小麦品种：高秆抗锈病小麦和矮秆不抗锈病小麦，请你设计一个实验方案选育出矮杆抗锈病小麦品系。根据实验条件和要求，应当选用杂交育种的方法，实验原理是基因重组。正确设计：让高秆抗锈病小麦和矮秆不抗锈病小麦杂交得F1，F1自交得F2，在F2中选出矮杆抗锈病个体，再自交……直至自交后代全为矮抗个体，不再出现性状分离为止，这样的个体就是所要选育的纯系矮杆抗锈病品种。例3假设在前面的条件基础上，还提供必要的化学药剂和技术手段，要求在最短时间内选育出矮杆抗锈病小麦品系。试题分析：这时还用杂交育种的方法显然不行，因为杂交育种需要的时间太长，因此，只能采取单倍体育种的方法，其原理是染色体变异。正确设计：让高抗小麦与矮不抗小麦杂交得F1，去F1花药离体培养得单倍体幼苗，再用秋水仙素处理幼苗后得到的矮抗植株即是。除要明确实验目的、实验原理外，一个完整的实验设计还应包括：实验的材料和用具、实验步骤和对照四个方面，称为“实验四要素”。在生物实验设计中，还有一类重要的实验———对照实验。误区三：作为对照的对象不明或选择不当。例4探究甲状腺激素对动物生长发育的影响：15只同种同时孵化的小蝌蚪，3只相同的玻璃缸，晾晒过的自来水，新鲜水草，饭粒，滴管，培养皿盖，坐标纸，小网，甲状腺素，甲状腺素抑制剂，蒸馏水。提示：将15只蝌蚪分为三组，每组各5只，分别在甲、乙、丙3只玻璃缸中喂养，进行相互对照，3只玻璃缸中还要加入等量的自来水、水草、饭粒，再向甲、乙、丙中依次滴入等量的甲状腺素、甲状腺素抑制剂、蒸馏水。加入甲状腺素抑制剂是为了起条件对照作用，加入等量的蒸馏水起空白对照作用。结果，加入蒸馏水的正常生长发育，加入甲状腺素的加快生长发育，加入甲状腺素抑制剂的则生长发育延缓。以上三个误区，学生在生物实验中要对症下药加以克服，才能从实验设计的误区中走出来，取得更好的成绩。

二、高中生物实验设计的能力要求

1.明确实验目的

实验设计题一般都开宗明义，告诉要探究或验证的具体事实。学生根据这些能联系实验所涉及的知识点，明确不同类型知识体系的实验具有诸多的不同因素，这是正确设计实验方案的基础。

2.理解实验原理

实验原理是设计实验的理论依据，理解实验原理是设计好实验的关键。渗透吸水的原理，光合作用、呼吸作用的原理，生长素的二重性，植物的向性，生物的遗传规律等，都是设计实验的理论依据。

3.把握实验设计的基本原则

在已知实验题目后进行实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路和操作的可行性外，还需要注意以下基本原则。

（1）科学性和严谨性。科学性，是指在设计实验时必须有充分的科学依据，这就要求设计时要以前人的实验、公式、理论或自己的实验为基础，而不是凭空设想。严谨性，欲使实验题中的问题回答得无懈可击，必须要注意实验设计的严谨性，如在某些实验中要设计对照实验。

（2）实验条件的一致性和可重复性。实验条件的一致性，在实验中除要设计的变量外，其他各项实验条件必须保持前后一致，不能在实验中随意变动。可重复性，指一个实验不能只看一次的结果，必须有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性。

4.熟悉实验所需的材料、器具和药品

设计性实验中，材料和器具的选择是十分重要的，它由具体的实验决定。不管命题者是否提供了实验所需的器材、器具，都要结合实验原理，对所需器材的性能及使用范围进行综合考虑，才能准确判断实验所需的器具、材料和药品。

5.实验步骤实施中处理问题的能力

尽管在步骤实施前对实验有一整体的设想和思路，但高考题中的实验考生以前不一定接触过，只能依自己的主观判断，凭掌握的现成知识进行实验行为，因此考生在具体的步骤设计中难免出现这样或那样的问题。这就要求考生不但要掌握一般实验的基本操作技能，还要求学生能树立新的实验观念，不断总结实验方法，充分挖掘可行的实验因素，从而解决所遇到的问题，保证所设计的实验步骤的严密性、思维的完整性。

6.正确预见和准确表达实验结果

能正确预见所设计实验的结果，并能用醒目的化学方程式、精确的图表、简练的语言文字等方式，准确表达自己的实验结果及相关的结果分析。当然，针对某一个设计性实验，其能力要求不一定都要涵盖以上六个方面，可以只侧重于其中的几个方面。例5现有如下材料：3支试管（编号分别是A，B，C）、淀粉、碘液以及将温度控制在37℃，0℃和100℃的3个水浴锅。根据以上提供的材料和条件，写出实验的步骤3及其以后的实验步骤，以证明温度对酶的催化活性的影响。实验步骤：步骤1：制备5ml淀粉溶液并冷却至常温。步骤2：收取唾液若干。步骤3：……解析：本题同样涉及实验设计，但给出了具体的材料及条件，要求设计实验的操作步骤，并预期结果，分析原因。本实验的原理是：温度能影响酶的活性。实验条件分别给出了3组不同的温度，所给的试管也是3支，因此在设计对照实验时显然该设计为3组实验，利用好温度分别为37℃，0℃和100℃的环境条件，这一设计并不困难。参考实验步骤：步骤3：取3支试管各加入2ml可溶性淀粉。步骤4：将A，B，C这3支试管分别放置于37℃，0℃和100℃的3个水浴锅中，维持100min。步骤5：各加入1ml新鲜唾液，摇匀后，保持各自温度10min。步骤6：各加入1滴碘液检验，观察溶液颜色变化。

作者：张其珍 王海玮 单位：南京师范大学第二附属高级中学 江苏仪征教育局教研室