丁思明

生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物學(xué)教學(xué)的重要組成部分?？v觀幾年來(lái)的高考試題，發(fā)現(xiàn)突出了對(duì)實(shí)驗(yàn)的考查，既體現(xiàn)了高考突出能力考查的要求，也體現(xiàn)了當(dāng)前教學(xué)改革的形式和要求。高考實(shí)驗(yàn)題的分值逐年提高，可謂占了高考生物分值的半壁江山。因此，如何在生物教學(xué)中提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)題解題能力。使學(xué)生掌握一定的解題策略。變得越來(lái)越關(guān)鍵，在此與大家一同探討。

一、夯實(shí)生物學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，打好扎實(shí)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)

高考生物實(shí)驗(yàn)來(lái)源于教材又有別于教材。體現(xiàn)了“源于教材，高于教材”的命題思路。因此，我們要做到熟練掌握教材中所有實(shí)驗(yàn)的相關(guān)知識(shí)。例如，顯微鏡的使用，器具、材料的選用，各種試劑的制備、用法，培養(yǎng)基的配制、用法，常用消毒、滅菌方法，徒手切片、臨時(shí)裝片的制作，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。還必須透徹理解教材中介紹的有關(guān)生理作用，例如，光合作用、呼吸作用、滲透作用、蒸騰作用、神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)等。

二、深刻領(lǐng)會(huì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則

1、科學(xué)性原則

所謂科學(xué)性原則，是指在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須要有充分的科學(xué)依據(jù)，即要以前人的實(shí)驗(yàn)、公式或自己的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，而不是憑空想象。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)原理是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是用來(lái)檢驗(yàn)和修正實(shí)驗(yàn)過(guò)程中失誤的依據(jù)。因此，它必須是經(jīng)前人總結(jié)或科學(xué)檢驗(yàn)得出的科學(xué)理論。

(2)實(shí)驗(yàn)材料選擇的科學(xué)性。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料。是保證實(shí)驗(yàn)達(dá)到預(yù)期目的關(guān)鍵因素之一。如“觀察細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)選擇黑藻為實(shí)驗(yàn)材料，是因其含水多。能使細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)速度快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯；因其含葉綠體，能使細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)速度和流動(dòng)方向清晰可見(jiàn)；因其葉片薄，便于在顯微鏡下觀察：另外黑藻一年四季都可培養(yǎng)，取材方便。有了這樣的實(shí)驗(yàn)材料，再加上科學(xué)的方法，就可以順利達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

(3)實(shí)驗(yàn)方法的科學(xué)性。只有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，才能得出正確而可靠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如“證明CO₂是光合作用合成有機(jī)物必需的原料”實(shí)驗(yàn)中，用于實(shí)驗(yàn)的綠色植物必須經(jīng)過(guò)“饑餓”處理。消耗掉葉片內(nèi)儲(chǔ)藏的有機(jī)物，從而排除無(wú)關(guān)變量的干擾，最后用I₂－KI溶液檢驗(yàn)處理過(guò)的葉片是否變藍(lán)，確定有無(wú)淀粉生成，驗(yàn)證結(jié)論是否成立。

(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理的科學(xué)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的科學(xué)性是指對(duì)于實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論不能簡(jiǎn)單對(duì)待，而應(yīng)該首先記錄，然后整理，再經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，找出它們所能夠透視出最大信息量。如有這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

觀察這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，首先分析在該實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了哪些對(duì)照組。由上表可知，有三組對(duì)照：一組是有光與無(wú)光：一組是水分吸收與礦質(zhì)元素吸收；還有一組是不同礦質(zhì)元素的吸收情況比較。我們?cè)诜治鰧?shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)應(yīng)從這三方面人手，得出結(jié)論：①植物對(duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收與光有一定關(guān)系；②植物對(duì)水分和礦質(zhì)元素的吸收是兩個(gè)獨(dú)立的過(guò)程；③植物對(duì)礦質(zhì)元素的吸收具有選擇性。

2、簡(jiǎn)便可行性原則

簡(jiǎn)便是指在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要盡量作到實(shí)驗(yàn)材料容易獲得，實(shí)驗(yàn)裝置比較簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)藥品比較便宜，實(shí)驗(yàn)步驟比較簡(jiǎn)潔，實(shí)驗(yàn)時(shí)間比較短等?？尚惺侵冈O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)。要考慮現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，要保證現(xiàn)有條件能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求。

3、設(shè)置對(duì)照原則(本原則在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路里具體闡述)

4、單因子變量原則與等量原則

單因子變量原則與等量原則都是在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)必須遵循的原則。所謂單因子變量原則，強(qiáng)調(diào)的是實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組相比只能有一個(gè)變量。只有這樣。當(dāng)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組出現(xiàn)不同結(jié)果時(shí)，才能確定造成這種不同結(jié)果的原因肯定是這個(gè)變量造成的，從而證明實(shí)驗(yàn)組所給實(shí)驗(yàn)因素的作用。因此，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)先要確定變量，并加以正確設(shè)置，至于將哪個(gè)作為實(shí)驗(yàn)變量容易確定，就是把所要驗(yàn)證的中心條件作為變量，即要驗(yàn)證哪個(gè)因素則要把它作為變量。

等量原則與單因子原則是統(tǒng)一的，只不過(guò)強(qiáng)調(diào)角度不同。單因子原則強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)變量的單一性，而等量原則強(qiáng)調(diào)的是除了變量之外的一切可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的無(wú)關(guān)變量，必須嚴(yán)格控制等量或相同，以平衡和消除無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。如“探索pH對(duì)酶活性影響”的實(shí)驗(yàn)中，單一變量是pH，除pH外其他一切可能影響酶活性的無(wú)關(guān)變量都要嚴(yán)格控制，要等量、相同，如溫度不但要相同，還要是適宜的溫度，否則實(shí)驗(yàn)就會(huì)失敗。

5、平行重復(fù)原則

平行重復(fù)原則要求嚴(yán)格控制某種因素的變化強(qiáng)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)果的影響，目的是排除偶然性，使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更加科學(xué)、可靠。例如，孟德?tīng)柦沂痉蛛x定律時(shí)，除最初采用純種高莖豌豆與純種矮莖豌豆外。還采用了豌豆的其他6對(duì)相對(duì)性狀，得出的結(jié)論基本一致，孟德?tīng)柌耪J(rèn)為這是一個(gè)普遍的規(guī)律。

6、充分占有原則

充分占有原則要求在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分利用題目所給出的信息，包括知識(shí)背景、實(shí)驗(yàn)器材、藥品等，這些信息能為我們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供思路。命題者給出的題目條件既充分也必要，一般不會(huì)出現(xiàn)解題條件過(guò)多或過(guò)少現(xiàn)象。因此，解題時(shí)一定要非常認(rèn)真地去領(lǐng)會(huì)，明確實(shí)驗(yàn)到底要解決什么問(wèn)題。需用到哪些生物學(xué)原理與方法。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路

1、準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖钦麄€(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈魂。所有實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)都要圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪@個(gè)核心來(lái)進(jìn)行。因此。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前首先要認(rèn)真審題，準(zhǔn)備把握所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的目的，只有這樣才不會(huì)偏離方向，否則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)無(wú)從談起。如實(shí)驗(yàn)要求探究細(xì)菌的異化作用類型，就不必去探究同化作用的類型。

2、明確實(shí)驗(yàn)的具體要求

一個(gè)結(jié)論的證實(shí)，可通過(guò)許多不同的實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，但究竟應(yīng)選用何種設(shè)計(jì)方案，則要根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求。否則盡管實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)很完美，但若不合題意，還是不能得分。實(shí)驗(yàn)的具體要求一般由以下幾方面來(lái)限定：一是實(shí)驗(yàn)原理。一個(gè)實(shí)驗(yàn)的完成，可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理。但一定要依據(jù)提供的材料、藥品試劑等條件來(lái)選擇合適的原理。二是材料用具的制約。如果實(shí)驗(yàn)僅提供了2支試管，你就不能設(shè)計(jì)成3組實(shí)驗(yàn)。三是試題要求的制約。例如，測(cè)定某植物是純種，還是雜種，可以采用測(cè)交，也可以采用自交和花粉鑒定等方法，但題目要求最簡(jiǎn)單的方法。那么對(duì)兩性花來(lái)講就只應(yīng)該采用自交方法。

3、合理設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)

同一實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能會(huì)由多種不同的實(shí)驗(yàn)因素所致。因此如果沒(méi)有嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)對(duì)照，即使出現(xiàn)了預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。也很難保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由某因素引起的，不能排除其他因素干擾結(jié)果的可能性，這樣就使得所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)缺乏說(shuō)服力。

常用的對(duì)照方法有以下幾種：

(1)空白對(duì)照。指不做任何實(shí)驗(yàn)處理的對(duì)象組。

(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，例如。質(zhì)壁分離實(shí)驗(yàn)。

(3)條件對(duì)照。指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但

這種處理不是實(shí)驗(yàn)假使所給定的實(shí)驗(yàn)變量。例如，動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)，甲組：飼喂甲狀腺激素(實(shí)驗(yàn)組)；乙組：飼喂甲狀腺激素抑制劑(條件對(duì)照)；丙組：不飼喂藥劑(空白對(duì)照)。

(4)相互對(duì)照。指不另設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)相互對(duì)照。

在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)。一定要遵循等量、單因子原則。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組除實(shí)驗(yàn)變量外，其余都應(yīng)該相同。一般應(yīng)做到：生物材料相同，包括生物材料的數(shù)量、質(zhì)量、體積、來(lái)源、生理狀況等方面要盡量相同或大致相同；實(shí)驗(yàn)所用的器具要相同，如試管、燒杯等器具的大小型號(hào)要完全一樣；實(shí)驗(yàn)試劑要相同，如試劑的成分、濃度、體積、量等要相同；控制實(shí)驗(yàn)條件要相同且要適宜。

4、精心設(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。試題的分值也大多集中在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟上。好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路要通過(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)的步驟，一方面學(xué)生需要掌握一定的實(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。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中要注意以下幾個(gè)問(wèn)題：一是實(shí)驗(yàn)條件的控制。如除去容器中的CO₂一般可以用NaOH的溶液來(lái)吸收，增加容器中的CO₂可以用NaHCO₃；隔絕液體與空氣可以用油膜；除去葉片中原有的淀粉，可以在黑暗中進(jìn)行饑餓處理。二是實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示方式。實(shí)驗(yàn)需要通過(guò)一定的方式顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同一實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)不同的方式來(lái)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。光合作用可以通過(guò)光的利用、O₂和有機(jī)物的產(chǎn)生、CO₂的消耗來(lái)顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果；呼吸作用可以通過(guò)O₂的消耗、CO₂的產(chǎn)生、有機(jī)物的消耗、熱量的產(chǎn)生等來(lái)顯示。三是實(shí)驗(yàn)程序的安排。實(shí)驗(yàn)程序的安排是否合理直接影響實(shí)驗(yàn)的結(jié)果和結(jié)論。例如，證明溫度對(duì)唾液淀粉酶催化作用的影響。如果一開(kāi)始就將唾液與淀粉混合，然后將不同的試管置于不同的溫度條件下。步驟就不合適了，因?yàn)橥僖号c淀粉一旦混合反應(yīng)就開(kāi)始發(fā)生。酶的催化就不是在所需要研究的溫度條件下進(jìn)行的了。

5、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的最后往往還需要預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在結(jié)果預(yù)測(cè)上要全面、準(zhǔn)確。首先要注意實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性還是探究性，如果是驗(yàn)證性，假設(shè)既定，那么結(jié)果的預(yù)測(cè)應(yīng)該是與實(shí)驗(yàn)的假設(shè)是一致的；如果是探究性的，那么就需要對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行討論。對(duì)于討論性的要充分考慮到各種情況的可能性，還要注意語(yǔ)言表達(dá)的科學(xué)、準(zhǔn)確和規(guī)范。

由此我們可以總結(jié)出解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的一般步驟：了解題目要求－明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模_定實(shí)驗(yàn)思路－設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟－預(yù)測(cè)結(jié)果并分析。要想提高實(shí)驗(yàn)題的解題能力，除了掌握一定技巧，關(guān)鍵還是要靠學(xué)生自己多做，多去體會(huì)、分析實(shí)驗(yàn)題，這樣在不知不覺(jué)中，能力就會(huì)有較大提高。