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生物实验设计与评价

2005年10月18日 来源:网友提供 作者:陆敏刚 字体:[ ]

生物科学是一门实验科学,因此生物实验一直是生物学高考必出的内容。从近几年的实验题在高考中的题型变化来看,借助实验方法创设新情境,侧重考查学生对实验进行解释和分析的能力已成为命题趋向,其中设计型实验题更是热点。

所谓实验设计,就是要求学生设计实验原理,选择实验器材,安排实验步骤,设计数据处理的方法及分析实验的现象。它包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。

实验设计,主要考查学生是否理解实验原理,是否具有灵活运用实验知识的能力,是否具有在不同情境下迁移知识的能力。

一、实验设计的四个原则

1.对照性原则:

在实验设计中,通常设置对照组,通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差,鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。

实验设计中可采用的对照方法很多,除了有阳性对照、标准对照、自身对照、相互对照之外,通常采用空白对照的原则:即不给对照组以任何处理因素。值得强调的是,不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的,实际上对对照组还是要做一定的处理,只是不加实验组的处理因素。

2.随机性原则:

实验设计中的随机化原则,是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于:一是可以消除或减少系统误差,使显著性测验有意义;二是平衡各种条件,避免实验结果中的偏差。

3.平行重复原则:

平行重复原则,即控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复,这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本,这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差,但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。

4.单因子变量原则:

单因子变量原则,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影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外,其他实验条件要求做到前后一致。

二、实验设计的基本方法

1.了解题目要求:

解题首先要明确题意,只有明确题意才能方向明确,少走弯路。看清题意是要求设计实验方案、步骤还是分析实验结果。

2.明确实验目的原理:

明确实验到底要解决什么问题,要用到生物学上什么原理。

3.确定实验思路:

就是根据原理对实验作出假设,并对可能产生的现象作出预期,并充分利用实验材料设计实验思路。

4.设计实验步骤:

根据上述实验目的、原理和思路,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。要思考题目中所给出的实验材料和试剂分别起什么作用?怎样运用?要注意:一是题目中给出的实验试剂和材料一般应充分利用;二是除非题目条件允许,否则不能自己随意增加实验试剂和材料。由于实验设计是一种开放性试题,可能存在多种实验步骤,但一般应遵循以下几个要求:简便性、可行性、安全性和精确性。

5.记录实验现象和数据:

在实验中将观察到的现象如实、准确地记录下来。除了用文字进行记录外,还可以用数据或符号进行记录。

6.分析得出结论:

根据实验观察的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等处理,归纳出一般概括性判断,并用文字、图表、绘图等方法作一个简明的总结。

以上只是解答一般综合实验设计题的一般思考方法。在解题过程中,应根据实验设计题的具体情况和要求,作出正确的回答。

三、实验设计题型类析

1.设计实验方案:

题目给出实验目的及一些附加条件,让学生设计实验方案,写出实验原理,解答这类题首先要根据题目的要求和给出的条件,确定和书本相关的知识点及实验原理,构思相关的生物情境,然后再设计便于操作的实验方案。

例1 设计一个于室外空旷处进行的,在不用任何药剂、装置合乎触及幼苗的情况下,使幼嫩植株长成如图示形态的实验方案,并说明实验原理。

(1)实验方案

(2)实验设计原理

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