浅谈高中生物实验的设计和分析

【】生物学是一门实验性科学,生物科学的基本研究方法是观察和实验,实验能够使学生在操作中的动眼动手和动脑活动有机地结合起来,使学生不仅能掌握一定的生物知识,而且获得必的基本技能的锻炼。所以,在实验中能够培养学生的实践操作能力,而且也能提高学生的观察和思考能力。生物教科书当中安排了许多的实验内容,多种多样的生物实验题现在越来越成为高考的热点题目。
【关键词】高中生物实验设计分析

现在实验设计类试题特点是思维量大,信息和情境新颖,设问角度多样,综合性强,能力求高,能很好地反映学生基本技能和基础知识的掌握情况,培养学生的创新意识,改善其思维能力。

一、高中生物相关的实验设计的特点

(一)科学性的特点
具体体现在实验原理、实验方法、实验材料的选取、实验结果的处理都应有充分的科学依据,不能随意臆造。高中生物实验科学性的特点是区别与其它学科的最重的特点之一,生物实验一定讲求其科学性,没有科学性做指导,生物实验的结果就会变得毫无意义,没有参考的价值,同时,也违背了科学的知道原理,所以在进行生物实验之前,一定有科学性的理论指导,对涉及生物实验的相关内容进行相关的研究分析,认真考证,这样实验的结果才有科学的依据,才有科学的价值。
(二)相互对照的特点
一个完整的实验设计应包括两个方面
实验组和对照组。先对实验组加以处理,然后对照组不作处理。对照实验的设计常有如下4种一是空白对照,设计一个不进行任何实验处理的对照组。二是自身对照,指实验组与对照组在同一对象上进行,前后观察,不另设对照组。三是条件对照,给实验组一种处理,给对照组另一不同条件处理。如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中,存在以下实验组和对照组甲组给蝌蚪饲喂甲状腺激素(实验组);乙组给蝌蚪饲喂甲状腺抑制剂(条件对照组);丙对蝌蚪不作任何处理(空白对照组)。四是相互对照,指不另设对照组,而是利用几个实验相互对照,即每一组既是实验组,又是其他组别的对照组。只有通过对照实验,才能有效地排除无关变量对实验的干扰,使设计显得严密。因此对于大多数实验,尤其是生理类实验往往都应该设置相应的对照实验。
(三)单一变量的特点
单一变量原则,即控制其他因素不变,只改变其中某一变量,观察其对实验结果的作用。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外,做到其他实验条件前后一致。这也是生物实验所独有的特点,采用单一变量的方法,往往能够使实验变得更加有说服力,使实验的结果更加直接了然,能解析更多的生物上的科学道理。通过以下实例研究,我们可以对上述特点有个更进一步的了解
例为证明“二氧化碳是光合作用合成有机物必不可少的原料”,某一同学做了下列实验方案
(1)实验的目的
(2)实验所需的材料和用具
(3)实验的方法和步骤
用一个合适的玻璃罩将一株生长状态良好的绿色盆栽植物和一杯NaOH溶液罩住,密封不漏气。将上述植物及装置放在暗室中呆一段时间,让叶片内贮藏的有机物损耗掉。暗室内放置一个红色的安全灯。呆一定时间以后,从暗室当中拿出,阳光照射数小时,让其进行充分的光合作用。取一叶片,在盛有酒精的烧杯中放入,水浴加热,让叶绿素溶于酒精中。然后取出已脱绿的叶片,平铺在一个培养皿中,加入几滴碘液,检查有无葡萄糖的特异颜色反应出现。该实验方案存在几处明显的错误,请认真指出错误加以改正。
[错因分析]缺乏平时的生物实验操作和训练;实验中没有对照实验;实验中不能使用红色安全灯,因为叶片中色素能够吸收红光,进行光合作用,实验检测中出现的淀粉遇碘变蓝是淀粉等特有的颜色反应,不是葡萄糖的颜色反应;检测还原糖(葡萄糖)是否存在的试剂是斐林试剂。
[参考答案](1)实验步骤中暗室内放置“红色安全灯”是不对的,应换为绿色的安全灯;(2)实验步骤⑤中的“葡萄糖”是不对的,应改为淀粉;(3)没有设对照的作法如下a.装置同题干中的步骤,但是玻璃罩内用同一种相同生长状况的另一株植物替代题干中的植物;用一杯清水替代NaOH溶液。b.将上述植物及装置放在暗室中呆一段时间,使叶片内贮藏的有机物损耗掉,暗室内放置绿色安全灯。c.重复题干中的步骤。d.重复改正后的题干中的步骤。

二、高中生物实验设计的学情分析

引起老师思考的是,对于高中生物实验设计的学情分析求从以下几个方面着手
(1)科学性和严谨性。主指实验设计的科学依据必须充分,在某些实验中进行对照实验。
(2)实验条件的一致性和可重复性。在实验中除设计的变量外,其他条件都一致,并且一个实验不能只看某一次的结果,必须进行足够多次的实验,才能达到实验结果的可靠性。
(3)实验器材的选择。实验中材料用具的选择是非常重的,根据实验所提出的求,联系命题者所提供的器材,准确判断和筛选实验所需的用具及材料,准确表达实验结果和进行数据处理。

三、生物实验设计的技巧分析

第一,明确实验目的和原理。如探索禽流感病毒的遗传物质是蛋白质还是RNA,则首先应该确定实验原理是遗传物质能控制生物的遗传性状。
第二,明确实验类型,即确定所做实验是探索性实验还是验证性实验。探索性实验的现象和结果是未知的或不确定的,而验证性实验具有明确的结果,所以应针对各种可能性分别加以研究探讨,得出相关结论。
第三,明确实验变量、反应变量以及影响本实验的无关变量。变量可以从实验题目中得到启示进而来确定。一般来说,影响实验的无关变量主有温度、湿度以及酸碱值、所用植物的生长状况、饥饿处理的环境等。因为这些无关变量中任何一种因素的不恰当处理都会影响到实验结果的准确性和真实性,所以实验中求严格控制无关变量,来保证实验结果的准确可信。
第四,明确实验观察的对象以及具体的实验指标或检测指标。如验证加酶洗衣粉对血渍的除污能力实验中,应该把测量指标定位为污渍完全消失的时间长短,而不是单位时间内污渍的消褪程度,当然实验观察对象是血渍。
第五,设计实验步骤,重视实验操作顺序的合理安排。
第六,记录实验现象,研究实验数据,分析实验结果,最终获得实验结论。

结语以上是我对于生物实验教学的研究,旨在能过反复钻研,互相提高,提高整个生物课程的学习质量。