探究性实验设计中预期结果的典型错误及对策

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摘要：本文结合具体实例，对探究性实验设计中预期结果中存在的"预期结果"与"预期结果及分析"混淆、"探究性实验预期结果"与"验证性实验预期结果"混淆、"预期结果"与"多种结果"混淆等典型错误予以辨析，并给出了相应的教学对策--除强化练习外，加强经典实验教学、注意解题思路启发，以期与同行共同研讨。

关键词：生物教学；探究性实验；实验设计；预期结果；典型错误

中图分类号：G633.91 文献标识码：B 文章编号：1006-5962（2013）01-0137-02

生物探究性实验类试题是近年高考最常见的一类试题，它多以非选择题的形式出现，考查实验原理的叙写、实验步骤的设计、实验过程中的注意事项、可能出现的误差及原因以及实验结果的预测及分析等。其中预期实验结果，不仅是探究者继提出问题、确认变量、作出假设、设计实验等探究过程的延续，而且能考查学生思维的广阔性和实验综合运用能力，成了实验试题的一项常考内容。如何作出科学的结果预期？目前流行的各种资料和模拟题对这一问题存有误区。

本文结合笔者教学中的具体实例，对预期结果的典型错误予以辨析，并给出了笔者自己的教学对策，以期与同行共同研讨。

1 预期结果的典型错误例析

1.1 "预期结果"与"预期结果及分析"混淆。预期结果只要学生写出实验按照方案或步骤操作后出现或可能出现的现象即可，而预期结果及分析除了有结果，还要对结果产生的原因进行生物学解释，所以两者的要求不同，答案自然不同。

例1草履虫是水生单细胞原生动物，在适宜条件下增殖较快。现欲探究草履虫的种群增长方式，请根据以下提供的实验材料和用具，设计实验思路，绘制用于呈现实验数据的坐标，并预测实验结果。

材料和用具：草履虫、培养液、显微镜、培养瓶等。

（要求：答题时对草履虫的具体计数方法不作要求）

（1）实验思路：

（2）绘制一个用于呈现实验数据的坐标，并注明坐标轴名称：

（3）预测实验结果：

本题源自2011年浙江省理科综合调研卷，其参考答案为：若增长曲线呈"J"型，则草履虫种群增长方式为指数增长；若增长曲线呈"S"型，则为逻辑斯谛增长。从答案的表述上不难看出，它不仅叙述了预期的实验结果，还对实验结果进行了分析--"指数增长"或者是"逻辑斯谛增长"。可见，连部分命题者都存在这样的混淆，更何况学生呢？题目要求写出预期结果，答为预期结果及分析就犯了画蛇添足的毛病；而若要求写出预期结果及分析，却只描述了实验结果，却也因为疏漏，不合题意。因此，在解题时一定要清楚题干中要求叙写的是实验"预期结果"还是"预期结果及分析"，不能将两者混淆。

1.2 "探究性实验预期结果"与"验证性实验预期结果"混淆。

探究性实验和验证性实验的预期结果是不同的。探究性实验，根据不同的假设，预测对应结果，所以应分类讨论，探究性实验的实验结果表述方式为"如果，那么现象是。"，这里的"如果

，"就是实验的假设；这里的"那么现象是"就是实验的结果。一般而言，探究性实验预期结果会有多种可能的情况出现（但有时也可能是一种，这在本文后续还有论述）。而对于验证性实验来说，一个实验只对应一种最合理的结果，不需要分类讨论。

例2 转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达，也可以抑制某基因表达。假设A 基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高，请完成如下实验设计，以验证假设是否成立。

（1）实验设计（借助转基因技术，但不要求转基因的具体步骤）：

（2）预期结果：

（3）若假设成立，据此说明垂因控制性状的方式：

本题由2008年山东理综卷26题的（4）小题作了较小的改编而来，原题（2）要求写出"支持上述假设的预期结果"，因此难度上改编后有所提升。在学生练习的过程中，笔者发现他们审题时普遍存在一个问题，就是在题干中看到有"探究"就认为是探究性实验，看到"验证"就认为是验证性实验。因此，在批改的过程中预期结果的错误非常多，答案大多类似于"与对照比较，正常植株在A基因表达被抑制后，赤霉素含量降低，株高降低而A基因在矮生植株中过量表达后，该植株赤霉素含量增加，株高增加。"的表述。很明显这样的表述是验证性实验的结果表述方式，所以在教学中必须引导学生对实验性质是探究还是验证作出正确分析。

1.3 "预期结果"与"多种结果"混淆。探究性实验由于大多数情况下，由于其结果的不可预测性，因此分析要全面，考虑到多种可能：如两组对照实验，大多有三种可能的结果：变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关，或全部肯定、全部否定、一肯定一否定等。但需要注意的是，预期结果在基于一定的根据进行合理的推断后，也可能只有一种可能性，这时就无需将可能的、不可能的结果都写出来。如：

例3 （2010・浙江卷）为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。

材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。 （要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求）

（1）实验思路：

（2）绘制一个用于呈现实验数据的坐标，并注明坐标轴名称：

（3）设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。

有的学生在答题时预期结果甚至出现"兔红细胞的等渗浓度高于1.5%，所有梯度均吸水膨胀等"这样的答案。事实上本题隐含着或者说默认兔红细胞生活的等渗溶液和人类是一样的，都是0.9%的生理盐水，所以在预期结果的时候，只需考虑低于一定浓度的NaCl溶液红细胞体积变大甚至胀破，一定浓度的NaCl溶液红细胞形态未变，而高于一定浓度的NaCl溶液红细胞皱缩，体积变小这一组情况即可，无需考虑兔红细胞的等渗浓度高于1.5%等情况，忽视了预期结果要合乎情理的要求，就难免出错了。同样的例子还有：

例4 （2005・广东生物）研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口采集重金属污染液l000mL。利用以下实验材料和器材设计实验，探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。

实验材料和器材：水稻种子：试管：培养皿；纱布：尺子（l00mm）；蒸馏水；恒温光照培养箱，温度设定为28℃，光强度为2000 Lux）；（实验材料和器材的数量不限）

根据给出的实验材料和器材.请设计实验方法和步骤.预测实验结果并作出分析。

（1）方法和步骤：

（2）结果预测和分析：

本题在练习中最常见的一种错误是学生按照自己对探究性实验的理解，写出了多种可能，如"水稻种子的萌发率为A>B>C>D>E，株高也是A>B>C>D>E；水稻种子的萌发率为A=B=C=D=E，株高也是A=B=C=D=E；水稻种子的萌发率为AB>C>D>E，株高是A 2 对策

对于以上常见错误，尤其是第三类错误，教师在教学中怎样让学生体会到探究性实验预期结果可能只有一种可能性呢？在教学中，除了必要的练习强化外，笔者是这样处理的：

2.1 加强经典实验的教学。教材中探究性实验毕竟不多，且不具有典型性，而经典实验是科学家在探索生物科学的历程中所作的富有创新性的工作，可以为学生进行实验探究提供范式。因此教学中可以通过生物学史中经典实验的教学，学生沿着科学家探索的道路--"提出问题，构建假设制定计划、预期结果执行计划、搜集数据分析数据、得出结论"领悟探究。例如，在分离定律的教学中，在分析完孟德尔根据分离现象提出假设并进行演绎推理后，可以引导学生分析孟德尔是如何设计测交实验并预期实验结果的；又如何将预期结果与实际结果进行比较从而论证F1产生配子时成对遗传因子分离的真实性。

通过这样的分析，学生可以更好的去领会预期结果是基于一定的根据，合理推断的结果，而不会是个胡乱猜测的过程。

2.2 注意解题思路启发――从可能的实验结论倒推预期结果。实验结果的预测有多种方法，具体选用哪种方法比较有效，要视具体情况而定。笔者认为运用倒推法--从可能的实验结论倒推预期结果能比较好地解决这一问题。即根据实验目的，首先预测可能的实验结论是什么，然后依据实验原理，倒推出与结论相对应的实验结果。如前文的例3，因为重金属会导致蛋白质变性，影响酶的活性，所以可能的实验结论应该为"不同浓度的重金属污染液对水稻种子的萌发及水稻幼苗的生长均有抑制作用"，而重金属污染液没有影响和浓度越高影响反而越低的可能都不会有，所以最终预期的合理结果也就只能是一种――"水稻种子的萌发率为A>B>C>D>E，株高也是A>B>C>D>E"。这样的方法就不会出现为了多种可能而多种可能的情况。

当然，在采用这种方法时，需要提醒学生明确一前提，就是一定要清楚实验结果与实验目的、原理的紧密联系，一定要从实验目的出发，寻找观察指标与实验原理之间的联系进而推到出可能的实验结果。

参考文献

[1] 李晓辉.几道高考生物探究性试题的解析与反思.中国考试，2007（04）：59-61

[2] 苏明学.如何在实验探究中作出假设与预期.生物学通报，2006（08）：38-40