生物实验巧设计

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实验能力是“教学大纲”要求学生掌握的一项基本能力。就是能使用恰当的方法验证简单的生物学事实，并对结果进行解释和分析。此能力要求包括两方面的内容：一是能够设计简单的实验，验证简单的生物学事实；二是能对实验现象、实验结果作出正确的解释和分析。

实验能力也是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力（设计和完成实验的能力）。此能力要求也包括两方面的内容：一是独立实验的能力（大纲归定学生实验和教师演示实验），即理解实验原理、目的、要求、材料、用具；掌握实验的步骤、控制实验条件、使用有关仪器、安全问题处理；观察现象、分析数据、得出结论；常规实验非常规做法。二是能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处相关的实验问题。用理、化、生三科实验中所学的知识去解决实际问题。实验所占比分为30%（基本不变，也可能在25%左右）。

实验设计是较高的能力要求，除要具备一定的知识基础外，还需要具有一定的创造能力。所设计的实验是建立在科学的基础上的，还应具有一定的观察和发现问题的能力。要提高这方面的能力，必须改变过去“背实验”的方法，亲自动手做实验，熟悉实验的操作步骤，弄清实验的原理，能运用所学知识对实验现象进行分析，以此来验证或探究某一结论。只有这样，才能促进实验能力的提高，促进科学思维的形成和发展，才能真正对实验的知识、内容进行举一反三。

1 实验设计的基本内容

1.1 实验名称 是关于一个什么内容的实验。

1.2 实验目的 要探究或者验证的某一事实。

1.3 实验原理 进行实验依据的科学道理。

1.4 实验对象 进行实验的主要对象。

1.5 实验条件 根据实验原理确定仪器和设备；要细心思考实验的全过程。

1.6 实验方法与步骤 实验采用的方法及必需（最佳）操作程序。每一步骤都必须是科学的；能急时对仪器、步骤进行有效矫正。

1.7 实验测量与记录 对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。

1.8 实验结果预测及分析 能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。

1.9 实验结论 对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。

2 理科实验设计的三个原则

2.1 对照性原则——科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力，包括3类：空白对照/相互对照/自身对照。具备可重复性。

2.2等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等。

2.3单因子变量的原则。

3 理科实验设计的4性

3.1 科学性：这是实验方案设计的首要原则（原理、操作、程序、方法正确）。

3.2 安全性：尽量避免危险性操作（如果必须使用，要注明，防止环境污染和人身伤害）。

3.3可行性：实验设计应切实可行，所选取药品、仪器、设备在中学现有实验室内能够完成。

3.4 简约性：实验方案尽可能简易方便（用药少/步骤少/时间短）。

总之，a.原理正确，b.效果明显，

c.装置简单，d.操作安全.

4 实验设计的基本思路

4.1 明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件；

4.2 精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量，并引入科学的测量方法；

4.3 能够做到有效预测实验结果、科学描述实验结果，并得出科学的实验结论。

5 实验设计应注意的问题

5.1 在掌握实验目的、原理的基础上确定实验方法。

5.2 严格遵循实验设计的基本原则，准确设置对照或变量。

5.3 注意实验程序的科学性、合理性。

5.4 对实验现象进行准确的观察、测量、记录。

5.5 能够预测可能出现的实验结果及其导致原因，并能够得出科学的实验结论。

5.6 多分析实验设计的实例。

6 实验设计的实例分析

6.1 “验证成熟植物细胞的渗透作用”实验设计实例：

Ⅰ　实验名称：观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象。

Ⅱ　实验目的：验证成熟植物细胞的渗透作用。

Ⅲ　实验原理：当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞通过渗透作用失水；反之则吸水。

Ⅳ　实验对象：新鲜马铃薯条。

Ⅴ　实验条件：0.8g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水、大试管、有刻度的小烧杯、刀片、镊子等。

Ⅵ　实验设计的基本原则：对照、等量。

Ⅶ　实验方法与步骤：

(1)制备3条长度、宽度、体积都相同的新鲜马铃薯条。

(2)将其中的2条分别放入盛有等体积的蔗糖溶液与蒸馏水的烧杯中，另1条放入加塞的空试管中。

(3)2h以后，通过比较的方法观察薯条的长度变化及蒸馏水、蔗糖溶液体积的变化。

Ⅷ　实验结果预测分析：可能出现的实验结果是：

(1)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积明显大于蒸馏水体积。

(2)放入蒸馏水中的薯条长度增加，而放入蔗糖溶液中的薯条长度不变，且蒸馏水的体积小于蔗糖溶液体积。

(3)放入蒸馏水中的薯条长度不变，而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小，且蔗糖溶液体积大于蒸馏水体积

(4)薯条的长度及溶液的体积都没有明显的变化。

Ⅸ　实验测量与记录：将放入溶液中的薯条与试管中的薯条比较观察，并比较烧杯中溶液的体积：放入蒸馏水中的薯条变长、放入蔗糖溶液中的薯条变短，且烧杯中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大。

Ⅹ　实验结论：放入蔗糖溶液中的薯条渗透失水，放入蒸馏水中的薯条渗透吸水。

6.2 (广东、河南高考题)为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的原料”，某同学制订了下列实验方案：

(1)实验目的(略)