高中生物實(shí)驗(yàn)總結(jié)示范
高中生物實(shí)驗(yàn)總結(jié)示范
一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
1、實(shí)驗(yàn)名稱:是關(guān)于一個(gè)什么內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)。
2、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?要探究或者驗(yàn)證的某一事實(shí)。
3、實(shí)驗(yàn)原理:進(jìn)行實(shí)驗(yàn)依據(jù)的科學(xué)道理。
4、實(shí)驗(yàn)對(duì)象:進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要對(duì)象。
5、實(shí)驗(yàn)條件:完成該實(shí)驗(yàn)必備的儀器、設(shè)備、藥品條件。
6、實(shí)驗(yàn)方法與步驟:實(shí)驗(yàn)采用的方法及必需的操作程序。
7、實(shí)驗(yàn)測(cè)量與記錄:對(duì)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果應(yīng)有科學(xué)的測(cè)量手段與準(zhǔn)確的記錄。
8、實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測(cè)及分析:能夠預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析導(dǎo)致的原因。
9、實(shí)驗(yàn)結(jié)論:對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的描述并給出一個(gè)科學(xué)的結(jié)論。
二、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，是指實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊鞔_，實(shí)驗(yàn)原理要正確，實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)手段的選擇要恰當(dāng)，整個(gè)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)方法的確定都不能偏離生物學(xué)基本知識(shí)和基本原理以及其他學(xué)科領(lǐng)域的基本原則。如:淀粉酶水解淀粉的順序問題。
2、單一變量原則
(1)變量:或稱因子，是指實(shí)驗(yàn)過程中所被 操作的特定因素或條件。按性質(zhì)不同，通常可分為兩類:
①實(shí)驗(yàn)變量與反應(yīng)變量
實(shí)驗(yàn)變量，也稱為自變量，指實(shí)驗(yàn)中由實(shí)驗(yàn)者所操縱的因素或條件。反應(yīng)變量，亦稱因變量，指實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化和結(jié)果。通常，實(shí)驗(yàn)變量是原因，反應(yīng)變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。實(shí)驗(yàn)的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“溫度對(duì)酶活性的影響”的實(shí)驗(yàn)中，所給定的低溫(冰塊)、適溫(37℃)、高溫(沸水浴)就是實(shí)驗(yàn)變量。而由于低溫、適溫、高溫條件變化，唾液淀粉酶水解淀粉的反應(yīng)結(jié)果也隨之變化，這就是反應(yīng)變量，該實(shí)驗(yàn)即在于獲得和解釋溫度變化(實(shí)驗(yàn)變量)與酶的活性(反應(yīng)變量)的因果關(guān)系。
②無關(guān)變量與額外變量
無關(guān)變量，也稱控制變量，指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或結(jié)果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實(shí)驗(yàn)中由于無關(guān)變量所引起的變化和結(jié)果。顯然，額外變量會(huì)對(duì)反應(yīng)變量有干擾作用，例如，上述實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量(低溫、適溫、高溫)以外，試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，實(shí)驗(yàn)操作程度，溫度處理的時(shí)間長(zhǎng)短等等，都屬于無關(guān)變量，要求對(duì)低溫、適溫、高溫3組實(shí)驗(yàn)是等同、均衡、穩(wěn)定的;如果無關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)因素或條件，對(duì)3個(gè)實(shí)驗(yàn)組的給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會(huì)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中產(chǎn)生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一在于控制無關(guān)變量或減少額外變量，以減少誤差。
(2)單一變量原則
在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中僅僅改變實(shí)驗(yàn)中的某一項(xiàng)變量，其它因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對(duì)實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。除了整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中欲處理的實(shí)驗(yàn)因素外，其他實(shí)驗(yàn)條件要做到前后一致。當(dāng)然還有多變量綜合研究的原則，這在高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中涉及的較少。
3、對(duì)照性原則
對(duì)照是實(shí)驗(yàn)控制的手段之一，目的還是在于消除無關(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。通過設(shè)置實(shí)驗(yàn)對(duì)照對(duì)比，即可排除無關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說服力。
通常，一個(gè)實(shí)驗(yàn)總分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組，是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組:對(duì)照組，也稱控制組，對(duì)實(shí)驗(yàn)假設(shè)而言，是不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，至于哪個(gè)作為實(shí)驗(yàn)組，哪個(gè)作為對(duì)照組，一般是隨機(jī)決定的，這樣，從理論上說，由于實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的無關(guān)變量的影響是相等的，被平衡了的，故實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組兩者之差異，則可認(rèn)定為是來自實(shí)驗(yàn)變量的效果，這樣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可信的。按對(duì)照的內(nèi)容和形式上的不同，通常有以下對(duì)照類型:
①空白對(duì)照:指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進(jìn)行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實(shí)驗(yàn)組，乙為對(duì)照組，且乙為典型的空白對(duì)照。空白對(duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說服力。
②自身對(duì)照:指實(shí)驗(yàn)與對(duì)照在同一對(duì)象上進(jìn)行，即不另設(shè)對(duì)照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對(duì)照。如“植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就是典型的自身對(duì)照。自身對(duì)照，方法簡(jiǎn)便，關(guān)鍵是要看清楚實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，實(shí)驗(yàn)處理前的對(duì)象狀況為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)處理后的對(duì)象變化則為實(shí)驗(yàn)組。
③條件對(duì)照:指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，或者說這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。例如。“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)，采用等組實(shí)驗(yàn)法，其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是:
甲組:飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組);
乙組:飼喂甲狀腺抑制劑(條件對(duì)照組);
丙組:不飼喂藥劑(空白對(duì)照組);
雖然，乙組為條件對(duì)照。該實(shí)驗(yàn)即設(shè)置了條件對(duì)照，又設(shè)置了空白對(duì)照，通過比較、對(duì)照、更能充分說明實(shí)驗(yàn)變量--甲狀腺激素有促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育。
④相互對(duì)照:指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比對(duì)照，在等組實(shí)驗(yàn)法中，大都是運(yùn)用相互對(duì)照，如“植物的向性”的等組實(shí)驗(yàn)中，5個(gè)實(shí)驗(yàn)組采用的都是相互對(duì)照，較好的平衡和抵消了無關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說服力。
4、可重復(fù)性原則
指的是控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復(fù)實(shí)驗(yàn)，觀察其對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響的程度。目的在于盡可能消除非處理因素所造成的實(shí)驗(yàn)誤差，體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。
5、簡(jiǎn)約性和可行性原則
是指實(shí)驗(yàn)材料容易獲得，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)化，實(shí)驗(yàn)藥品便宜，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)效果明顯并能在較短時(shí)間內(nèi)完成。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理到材料用品的選擇、實(shí)驗(yàn)操作等，都要符合實(shí)驗(yàn)者的一般認(rèn)知水平，滿足現(xiàn)有的條件，具有實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)的可能性。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本思路
1、準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?看清題意是要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、步驟還是分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是探究性實(shí)驗(yàn)還是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。
2、明確實(shí)驗(yàn)原理:要解決題目所給的問題，要用到生物學(xué)上什么原理。
3、確定實(shí)驗(yàn)思路:根據(jù)原理對(duì)實(shí)驗(yàn)作出假設(shè)，并充分利用實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路。
4、精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟:根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗退悸罚O(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)步驟操作步驟。并設(shè)置好實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，遵循單一變量原則。并將觀察到的現(xiàn)象如實(shí)記錄下來。
5、準(zhǔn)確預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果并分析
注意:在敘述實(shí)驗(yàn)步驟及預(yù)期結(jié)果時(shí)，語言文字要簡(jiǎn)明。實(shí)驗(yàn)步驟一般不宜連續(xù)描述，往往要分段敘說;試管、燒杯等要給予編號(hào)。
四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的題型
1、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案型
給出實(shí)驗(yàn)用具、材料、藥品、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蛑唤o實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?shí)驗(yàn)器材自選，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。
2、改錯(cuò)型
分析已有實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案中不科學(xué)性，并提出改進(jìn)。
3、補(bǔ)充完善型:對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充和完善。
4、析因型:對(duì)已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的某些步驟、結(jié)果等進(jìn)行分析。
(二)、生物高考實(shí)驗(yàn)試題考查內(nèi)容
1、考查實(shí)驗(yàn)原理和方法的試題
實(shí)驗(yàn)修訂本生物教材列出了基本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理，如生物組織中蛋白質(zhì)的鑒定原理是蛋白質(zhì)與雙縮脲試劑發(fā)生作用，可以產(chǎn)生紫色反應(yīng)。根據(jù)與某些化學(xué)試劑所產(chǎn)生的顏色反應(yīng)，可鑒定生物組織蛋白質(zhì)的存在。這些是書本上已有的知識(shí)，要弄清實(shí)驗(yàn)原理，在理解的基礎(chǔ)上加以應(yīng)用。但有些實(shí)驗(yàn)必須從主要的實(shí)驗(yàn)材料和用具中獲取信息來解題。
2、考查發(fā)現(xiàn)問題能力的試題
問題是啟動(dòng)思維活動(dòng)的“閥門”，沒有問題或問題情境，不可能激發(fā)創(chuàng)造性的思維活動(dòng)。要用問題激發(fā)探索欲望，發(fā)現(xiàn)問題、提出假設(shè)，要求善于發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象中的問題，并通過分析，準(zhǔn)確把握問題的性質(zhì)和研究的意義，經(jīng)過思考提出假設(shè)。
3、考查觀察實(shí)驗(yàn)、提出假設(shè)能力的試題
高考中常有將許多科學(xué)家成功的探索自然的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)改編成的試題，如通過觀察植物向光性的現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)植物彎曲生長(zhǎng)的問題，經(jīng)過思考提出生長(zhǎng)的原因是植物產(chǎn)生生長(zhǎng)素的假設(shè)，從而可通過實(shí)驗(yàn)證明該假設(shè)的正確。又如，弗來明對(duì)青霉素的早期研究過程，重點(diǎn)突出在科學(xué)研究過程中。發(fā)現(xiàn)問題之后能否提出合適的假設(shè)是至關(guān)重要的，合適的假設(shè)往往是最終結(jié)論的前提。
4、考查設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ脑囶}
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力即為驗(yàn)證提出的假設(shè)而設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。包括實(shí)驗(yàn)方法的選定、原理的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備的選擇、實(shí)驗(yàn)裝置的安排、可變因素和可控因素的預(yù)測(cè)以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)等。完成實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵冈跍?zhǔn)確把握設(shè)計(jì)思想的基礎(chǔ)上，正確使用儀器設(shè)備，合理安排時(shí)間和步驟，選擇合適的觀察方法和記錄時(shí)間的方法，消除干擾因素，減少實(shí)驗(yàn)誤差，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果客觀準(zhǔn)確。
5、全面考查實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)的試題
此類實(shí)驗(yàn)試題同時(shí)考查了生物學(xué)基本原理、概念、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒉牧稀⒉僮鳌⒎椒ú襟E等多方面知識(shí)，或者對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察分析、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果預(yù)測(cè)等多方面綜合運(yùn)用。生物實(shí)驗(yàn)的考查形式已不再是重復(fù)課本的實(shí)驗(yàn)步驟，近幾年高考幾乎找不到課本實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單重復(fù)。它們與生產(chǎn)、生活實(shí)際相聯(lián)系，但又屬于實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)。能全面考查學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)的情況。
三、難點(diǎn)知識(shí)剖析
(一)、生物高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本題型
1、續(xù)寫實(shí)驗(yàn)步驟的題型
這類題目的題干中已經(jīng)提供了比較多的信息，基本上劃定了答題的模式，目的明確，前面的方法步驟等信息已為續(xù)答作了鋪墊，只要明確題目中的實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量，然后設(shè)計(jì)對(duì)照組，再根據(jù)有關(guān)原理分析，一般就能比較正確地寫出答案。
2、評(píng)價(jià)和糾正給定的實(shí)驗(yàn)步驟的題型
試題中既有合理成分，又有不合理成分，干擾因素較多，要求在吸取原有設(shè)計(jì)的合理成分的基礎(chǔ)上，提出自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。這表面上是考查對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的分析與評(píng)價(jià)能力，實(shí)質(zhì)上是全面檢測(cè)設(shè)計(jì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的能力，同時(shí)還考查考生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神方面的水準(zhǔn)。
3、獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的題型
這類題型是與研究性學(xué)習(xí)相配套的，要求學(xué)生要具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程有所體驗(yàn)，考查的過程性要求主要體現(xiàn)在課題的選擇及理由闡述、研究方法的理解和運(yùn)用、研究成果的類型選擇等。題目有一定的開放性，便于考生發(fā)揮個(gè)性特長(zhǎng)。
(二)、生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題應(yīng)對(duì)策略
1、生物高考實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的三種題型雖然在形式上有一定的差異，但在答題中卻有共同點(diǎn)，先要認(rèn)真研究課題，找出其中的實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量，其次是構(gòu)思實(shí)驗(yàn)變量的控制方法和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的捕獲手段，最后再選擇適宜的實(shí)驗(yàn)材料，在注意實(shí)驗(yàn)步驟關(guān)聯(lián)性的前提下表達(dá)實(shí)驗(yàn)的方法步驟。在實(shí)驗(yàn)方法和步驟設(shè)計(jì)中最重要的是把握好變量控制。
2、重視課本實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)。考試說明明確提出了，要求“理解所學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括實(shí)驗(yàn)原理、方法和操作步驟，掌握相關(guān)的操作技術(shù)”。這一要求，在2003年高考中也得到了體現(xiàn)，如第33題，考查的就是對(duì)課本實(shí)驗(yàn)的理解。
3、挖掘課本知識(shí)點(diǎn)中所蘊(yùn)含的實(shí)驗(yàn)因素。生物學(xué)的每一個(gè)知識(shí)結(jié)論都是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上得出的，都包含培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕c(diǎn)，在平時(shí)的復(fù)習(xí)中要注意多挖掘知識(shí)結(jié)論中所蘊(yùn)含的科學(xué)思想和方法。例:生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)過程中，涉及生長(zhǎng)素產(chǎn)生的部位、感光的部位、反應(yīng)的部位、運(yùn)輸?shù)姆较虻取＿@些都可以思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明。
4、要注意考試大鋼中提出要“理解探索性實(shí)驗(yàn)的一般方法:能夠制訂課題研究的初步計(jì)劃”的要求，高考實(shí)驗(yàn)命題中也出現(xiàn)了從驗(yàn)證向探究變化的趨勢(shì)，因此，要認(rèn)真思考和完成教材中有關(guān)研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容，切實(shí)提高自身進(jìn)行探究研究的能力。
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