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      2. 新課標下生物實驗設計的探討論文

        時間:2024-07-23 17:23:56 生物科學畢業論文 我要投稿
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        新課標下生物實驗設計的探討論文

          生物學是一門以實驗為基礎的科學,隨著新課改的實施和推進,傳統實驗教學類型在生物實驗教學中受到了挑戰,代之以自主、合作、探究的學習方式在實驗教學活動中得到了廣泛的應用,使實驗教學發生了巨大的變革。作為一名生物教師在課堂上應如何進行實驗設計教學,筆者結合親身經歷談談實驗設計的體會。

        新課標下生物實驗設計的探討論文

          一、擬定實驗名稱

          實驗的名稱是指關于一個什么內容的實驗,一般書寫為:關于××的實驗或研究或探究等(也可寫成探究或驗證××對××的影響)。

          二、提出問題

          提出問題是指通過觀察、分析或從現實生活中提出與生物學相關的、可以探究的、合理的問題,一般用疑問句。如:植物向光性的原因是什么?胚芽鞘的什么部位是感受單側光刺激的部位?

          三、明確實驗目的

          實驗目的是指要探究或者驗證的某一事實或者做了該實驗后,要解決什么問題?實驗目的是從提出問題演變而來的,即把提出的問題變為陳述句。一般在題干中有“驗證……”、“證明……”、“探究……”,其后面的內容往往就是本實驗的目的。在實驗目的的表述上要體現實驗的性質,使用“觀察、鑒別(鑒定)、驗證、探究”等關鍵詞。如“探究溫度對淀粉酶活性的影響”、“探究光照強度對光合作用強度的影響”等。

          四、分析實驗原理

          實驗原理是實驗所依據的科學道理,它既是實驗方案設計的指導思想,也是預測實驗結果的理論依據。

          分析實驗原理既要依據生物學的基礎知識,還要充分利用題干、實驗器材、藥品試劑、已有的方法步驟等信息資源的提示。如綠葉中色素的提取和分離→提取原理和分離原理。實驗原理一般由兩部分組成:一是關于本實驗所要探究的變化的原理;二是如何用恰當的觀察指標表達反應變量的原理。如,在“探究影響淀粉酶活性的條件”實驗中,實驗原理可分成兩部分:一是關于本實驗所要探究的變化的原理——淀粉酶可以使淀粉逐步水解成麥芽糖和葡萄糖;二是關于用觀察指標表達反應變量的原理——淀粉遇碘后,形成藍色絡合物,麥芽糖和葡萄糖遇碘后,不形成藍色絡合物;麥芽糖和葡萄糖能夠與斐林試劑發生氧化還原反應,生成磚紅色的氧化亞銅沉淀。

          五、提出實驗假設

          實驗假設應依據實驗目的和實驗原理來進行分析、確定和作出,可用肯定的語言也可用否定的說法(注意一般驗證性實驗不存在假設)。

          六、選擇材料用具

          根據實驗目的和實驗原理選擇恰當的實驗材料,是保證實驗成功的關鍵因素之一。實驗材料用具包括生物材料、儀器、試劑等。

          如果實驗已經給出材料用具,應通過思考進行選取和恰當運用(分別起什么作用?如何運用?)。必須注意的是:題中所給的材料用具一般應充分利用,否則所設計的實驗步驟可能就存在錯誤或漏洞;除非題目條件允許,否則不能自己隨意添加或更改材料用具。

          如果是要求自己選擇材料用具,則應結合教材知識、化學反應常識等進行思考,并盡量選取實驗效果好、容易獲得、操作簡便等的材料用具;還應注意藥品和試劑等的濃度、使用的量、加入的次序、反應所需的條件(如是否需要加熱)等。

          七、設計可行的實驗方案

          1.分析各種變量

          設計實驗方案應首先根據實驗目的確定本實驗的實驗變量、反應變量和無關變量;然后根據實驗原理確定觀察指標。具體方法如前面所述。

          2.分組排除無關變量

          根據實驗的目的、實驗原理、題目的要求(可能是隱藏的)等確定分組、分幾個組或不分組(自身前后對照),但都要能形成對照(空白、自身、相互等)。分組時,應隨機并確保每組的生物材料應相同且具有一定數量,以排除無關變量、偶然因素對實驗的干擾和遵循重復性原則,使實驗具有科學性和說服力,也更具有普遍性意義。

          3.正確操縱實驗變量

          實驗的目的就在于通過對實驗對象施以實驗變量處理,來觀察或測量反應變量的變化,而得出相關的結論。對實驗對象施以實驗變量處理一般有兩種方法。

          第一,減法。如果實驗變量在正常情況下客觀存在,則可以設法去除這個因素或改變它的值。如艾弗里的實驗:正常情況下S型細菌體內DNA與蛋白質、多糖、RNA、脂質是同時存在的,將它們分離并提純后分別加入培養基中對R細菌進行培養,就是用去除式減法形成單一變量的。

          再如,用新鮮唾液淀粉酶作材料做溫度對酶活性影響時,通過改變溫度值,把淀粉酶置于0℃和100℃環境中,就是用改變式減法形成單一變量的。

          第二,加法。如果實驗變量在正常情況下不存在,則可以額外施加這個變量(或在原有的基礎上添加使之超出正常范圍),如在“探索生長素類似物促進插條生根的最適濃度”的實驗中,在插條正常生活的土壤中一般是不存在生長素的,通過配制一定濃度梯度的一系列生長素類似物對插條進行處理,就是用加法造成單一變量的。

          4.嚴格控制無關變量

          在任何一個實驗中,無關變量總是大量存在的,而且類型繁多。只有嚴格地控制無關變量,消除了無關變量的影響,才能真正確定實驗變量與反應變量之間的因果關系,體現生物實驗設計的科學性原則、單一變量原則。常用的控制無關變量的方法主要有以下四個方面:

          第一,恒定法。在整個實驗期間,盡量使除了實驗變量以外的其他所有因素,如實驗材料、實驗用具、處理方法等各個方面保持一致和不變;再如可用飽和的NaHCO3溶液保持容器中CO2量的恒定,以避免其對密閉空間氣體體積的干擾。

          第二,平衡法。設置對照組,使無關變量對實驗組和對照組的影響保持相同而適宜,從而使實驗結果在相同的條件下顯示出來。

          第三,消除法。如在探究種子呼吸作用時,應用對種子生命活力基本無影響的表面消毒劑對種子進行消毒,就是消除微生物的呼吸作用對種子呼吸作用的影響;在探究綠色幼苗的呼吸作用時,可進行遮光以消除光合作用對呼吸作用的影響;再如,可用NaOH溶液(或KOH溶液)除去容器中的CO2。

          第四,校正法。如在探究生物(如種子、酵母菌、幼苗等)的某一生理作用(呼吸作用、光合作用等)時,無法消除環境溫度和大氣壓力等非生物因素(物理因素)對密閉空間的氣體壓力的影響,可用等量的、消毒的、死亡的生物材料(如種子、酵母菌、幼苗等)進行校正(其他條件和處理與實驗組相同)。

          5.科學觀察反應變量

          實驗的反應變量并不都是顯而易見或可以測量的,這就需要根據實驗原理選擇一個合理的、明顯的、易于檢測的觀察指標來準確反映反應變量變化。如檢測光合作用的強度可用單位時間內O2釋放量或CO2吸收量或淀粉產生量等作為觀察指標(對于水生植物可用單位時間內氣泡的產生時作指標;而對于離體葉片可用單位時間內上浮的葉片數量或全部葉片上浮所需的時間來作指標)。

          八、記錄、處理或發布實驗結果

          實驗結果的記錄、處理或發布的形式有表格、坐標曲線、坐標柱形圖、餅圖等。

          九、預期結果和分析

          首先要弄清實驗是“驗證型的”還是“探究型的”。

          一般驗證性實驗的實驗結果無需預測,其結果與實驗目的是一致的而且是唯一的。

          而探究性實驗的結果不唯一,一般有三種可能:變量促進結果、變量抑制結果、變量與結果無關;或A>B、A<B、A=B或“全肯定、全否定、一肯定一否定”等;也可能是多種結果,這要根據具體題目分析而定,但都應科學合理。

          十、實驗結論

          通過現象、結果的分析,概括出規律性的結論(是由特殊上升到一般的提煉歸納過程)。

          一般有以下兩種表述句式:

          驗證性實驗,一般為是什么或證明什么,如實驗目的是驗證甲狀腺激素的生理作用,則結論就應是:甲狀腺激素能促進新陳代謝,加速體內物質的氧化分解,提高神經系統的興奮性。

          探究性實驗,由于結果不唯一,所以一般不會(題目不會這樣問)也不可能下一個肯定的結論,而是采取討論的方式進行敘述。一般敘述的格式是:如果變量促進結果則說明……如果變量抑制結果則說明……如果變量與結果無關則說明……等(或寫成如果出現××,則××。如,如果正反交實驗結果一致,則××基因在細胞核的染色體上;如果正反交實驗結果不一致,則××基因位于在細胞質中)。

          需特別注意的是決不能先說結論,再說結果。如用裝置中的紅色液滴移動情況檢測酵母菌呼吸作用類型時,應寫成:若液滴向左移動則推出什么結論,若液滴向右移動則推出什么結論(或甲裝置液滴向左移動、乙裝置液滴向右移動,則得出什么結論等),而不能描述為:“若為有氧呼吸,則液滴向哪移動”。

          十一、提出進一步探究的問題

          對于探究型實驗在題目的最后有時會出現這樣的問題:一般性原則是從原實驗的無關變量中選擇一個因素作為實驗變量進一步探究,而原實驗的該實驗變量則成為無關變量。

          以上是高中生物實驗活動中,所涉及的基本內容,但任何一個實驗或探究活動都不大可能全部涵蓋這些要求,而只是其中的部分內容。教者應幫助學生理解掌握實驗設計基本步驟,讓這些內容內化為學生學習實驗的基本規律,這樣就會在實驗考試中胸有成竹,提高實驗的得分率。

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