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高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)誤區(qū)分析

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高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)誤區(qū)分析

一、高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)誤區(qū)

誤區(qū)一:實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_。例1鑒別兩種不同濃度的蔗糖液,一瓶30%的蔗糖液,一瓶10%的蔗糖液,半透膜制成的透析袋1個(gè),刻度玻璃管1支,細(xì)線1根,鐵架臺(tái)1個(gè),250ml的燒杯1個(gè)。錯(cuò)誤設(shè)計(jì):把10%的蔗糖液倒入燒杯中,把30%的蔗糖液倒入透析袋中,同時(shí)把刻度玻璃管插入透析袋中的蔗糖液里,并用細(xì)線扎緊透析袋口和刻度玻璃管,垂直吊在鐵架臺(tái)的支架上,記下袋中液面在刻度管上的位置。靜置一會(huì)兒,可以發(fā)現(xiàn),透析袋中的液面上升了,證明水分子通過(guò)半透膜由燒杯進(jìn)入到了透析袋中?!惧e(cuò)誤剖析】可見,該生對(duì)本實(shí)驗(yàn)的目的根本不明確。本實(shí)驗(yàn)的目的不是證明水分是否穿過(guò)半透膜。正確設(shè)計(jì):把一瓶蔗糖液倒入燒杯中,另一瓶倒入透析袋中,同時(shí)把刻度玻璃管插入透析袋中,用細(xì)線扎緊透析袋口和刻度玻璃管,然后把透析袋放入燒杯中垂直吊在支架上,記下此時(shí)透析袋中液面的位置。靜置一會(huì)兒,若袋中液面上升,則袋中為30%的蔗糖液,杯中為10%的蔗糖液;反之,則袋中為10%的蔗糖液,杯中為30%的蔗糖液。誤區(qū)二:實(shí)驗(yàn)原理不明確。有時(shí),雖然實(shí)驗(yàn)?zāi)康南嗤?,但?shí)驗(yàn)條件不同,這時(shí)就應(yīng)依據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)原理達(dá)到同一實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,即殊途同歸。例2已知小麥高稈(D)對(duì)矮稈(d)顯性,抗銹?。═)對(duì)不抗銹?。ǎ﹖顯性,兩對(duì)基因獨(dú)立遺傳?,F(xiàn)手頭只有兩個(gè)純系小麥品種:高稈抗銹病小麥和矮稈不抗銹病小麥,請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案選育出矮桿抗銹病小麥品系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件和要求,應(yīng)當(dāng)選用雜交育種的方法,實(shí)驗(yàn)原理是基因重組。正確設(shè)計(jì):讓高稈抗銹病小麥和矮稈不抗銹病小麥雜交得F1,F(xiàn)1自交得F2,在F2中選出矮桿抗銹病個(gè)體,再自交……直至自交后代全為矮抗個(gè)體,不再出現(xiàn)性狀分離為止,這樣的個(gè)體就是所要選育的純系矮桿抗銹病品種。例3假設(shè)在前面的條件基礎(chǔ)上,還提供必要的化學(xué)藥劑和技術(shù)手段,要求在最短時(shí)間內(nèi)選育出矮桿抗銹病小麥品系。試題分析:這時(shí)還用雜交育種的方法顯然不行,因?yàn)殡s交育種需要的時(shí)間太長(zhǎng),因此,只能采取單倍體育種的方法,其原理是染色體變異。正確設(shè)計(jì):讓高抗小麥與矮不抗小麥雜交得F1,去F1花藥離體培養(yǎng)得單倍體幼苗,再用秋水仙素處理幼苗后得到的矮抗植株即是。除要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理外,一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)還應(yīng)包括:實(shí)驗(yàn)的材料和用具、實(shí)驗(yàn)步驟和對(duì)照四個(gè)方面,稱為“實(shí)驗(yàn)四要素”。在生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中,還有一類重要的實(shí)驗(yàn)———對(duì)照實(shí)驗(yàn)。誤區(qū)三:作為對(duì)照的對(duì)象不明或選擇不當(dāng)。例4探究甲狀腺激素對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育的影響:15只同種同時(shí)孵化的小蝌蚪,3只相同的玻璃缸,晾曬過(guò)的自來(lái)水,新鮮水草,飯粒,滴管,培養(yǎng)皿蓋,坐標(biāo)紙,小網(wǎng),甲狀腺素,甲狀腺素抑制劑,蒸餾水。提示:將15只蝌蚪分為三組,每組各5只,分別在甲、乙、丙3只玻璃缸中喂養(yǎng),進(jìn)行相互對(duì)照,3只玻璃缸中還要加入等量的自來(lái)水、水草、飯粒,再向甲、乙、丙中依次滴入等量的甲狀腺素、甲狀腺素抑制劑、蒸餾水。加入甲狀腺素抑制劑是為了起條件對(duì)照作用,加入等量的蒸餾水起空白對(duì)照作用。結(jié)果,加入蒸餾水的正常生長(zhǎng)發(fā)育,加入甲狀腺素的加快生長(zhǎng)發(fā)育,加入甲狀腺素抑制劑的則生長(zhǎng)發(fā)育延緩。以上三個(gè)誤區(qū),學(xué)生在生物實(shí)驗(yàn)中要對(duì)癥下藥加以克服,才能從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的誤區(qū)中走出來(lái),取得更好的成績(jī)。

二、高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力要求

1.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題一般都開宗明義,告訴要探究或驗(yàn)證的具體事實(shí)。學(xué)生根據(jù)這些能聯(lián)系實(shí)驗(yàn)所涉及的知識(shí)點(diǎn),明確不同類型知識(shí)體系的實(shí)驗(yàn)具有諸多的不同因素,這是正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)。

2.理解實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)原理是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù),理解實(shí)驗(yàn)原理是設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵。滲透吸水的原理,光合作用、呼吸作用的原理,生長(zhǎng)素的二重性,植物的向性,生物的遺傳規(guī)律等,都是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)。

3.把握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則

在已知實(shí)驗(yàn)題目后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),除了要對(duì)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)有一個(gè)整體設(shè)想,有一條清晰的思路和操作的可行性外,還需要注意以下基本原則。

(1)科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性??茖W(xué)性,是指在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須有充分的科學(xué)依據(jù),這就要求設(shè)計(jì)時(shí)要以前人的實(shí)驗(yàn)、公式、理論或自己的實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),而不是憑空設(shè)想。嚴(yán)謹(jǐn)性,欲使實(shí)驗(yàn)題中的問(wèn)題回答得無(wú)懈可擊,必須要注意實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性,如在某些實(shí)驗(yàn)中要設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

(2)實(shí)驗(yàn)條件的一致性和可重復(fù)性。實(shí)驗(yàn)條件的一致性,在實(shí)驗(yàn)中除要設(shè)計(jì)的變量外,其他各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)條件必須保持前后一致,不能在實(shí)驗(yàn)中隨意變動(dòng)??芍貜?fù)性,指一個(gè)實(shí)驗(yàn)不能只看一次的結(jié)果,必須有足夠的實(shí)驗(yàn)次數(shù),才能判斷結(jié)果的可靠性。

4.熟悉實(shí)驗(yàn)所需的材料、器具和藥品

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中,材料和器具的選擇是十分重要的,它由具體的實(shí)驗(yàn)決定。不管命題者是否提供了實(shí)驗(yàn)所需的器材、器具,都要結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理,對(duì)所需器材的性能及使用范圍進(jìn)行綜合考慮,才能準(zhǔn)確判斷實(shí)驗(yàn)所需的器具、材料和藥品。

5.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)施中處理問(wèn)題的能力

盡管在步驟實(shí)施前對(duì)實(shí)驗(yàn)有一整體的設(shè)想和思路,但高考題中的實(shí)驗(yàn)考生以前不一定接觸過(guò),只能依自己的主觀判斷,憑掌握的現(xiàn)成知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)行為,因此考生在具體的步驟設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題。這就要求考生不但要掌握一般實(shí)驗(yàn)的基本操作技能,還要求學(xué)生能樹立新的實(shí)驗(yàn)觀念,不斷總結(jié)實(shí)驗(yàn)方法,充分挖掘可行的實(shí)驗(yàn)因素,從而解決所遇到的問(wèn)題,保證所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟的嚴(yán)密性、思維的完整性。

6.正確預(yù)見和準(zhǔn)確表達(dá)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

能正確預(yù)見所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,并能用醒目的化學(xué)方程式、精確的圖表、簡(jiǎn)練的語(yǔ)言文字等方式,準(zhǔn)確表達(dá)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及相關(guān)的結(jié)果分析。當(dāng)然,針對(duì)某一個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),其能力要求不一定都要涵蓋以上六個(gè)方面,可以只側(cè)重于其中的幾個(gè)方面。例5現(xiàn)有如下材料:3支試管(編號(hào)分別是A,B,C)、淀粉、碘液以及將溫度控制在37℃,0℃和100℃的3個(gè)水浴鍋。根據(jù)以上提供的材料和條件,寫出實(shí)驗(yàn)的步驟3及其以后的實(shí)驗(yàn)步驟,以證明溫度對(duì)酶的催化活性的影響。實(shí)驗(yàn)步驟:步驟1:制備5ml淀粉溶液并冷卻至常溫。步驟2:收取唾液若干。步驟3:……解析:本題同樣涉及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),但給出了具體的材料及條件,要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的操作步驟,并預(yù)期結(jié)果,分析原因。本實(shí)驗(yàn)的原理是:溫度能影響酶的活性。實(shí)驗(yàn)條件分別給出了3組不同的溫度,所給的試管也是3支,因此在設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)顯然該設(shè)計(jì)為3組實(shí)驗(yàn),利用好溫度分別為37℃,0℃和100℃的環(huán)境條件,這一設(shè)計(jì)并不困難。參考實(shí)驗(yàn)步驟:步驟3:取3支試管各加入2ml可溶性淀粉。步驟4:將A,B,C這3支試管分別放置于37℃,0℃和100℃的3個(gè)水浴鍋中,維持100min。步驟5:各加入1ml新鮮唾液,搖勻后,保持各自溫度10min。步驟6:各加入1滴碘液檢驗(yàn),觀察溶液顏色變化。

作者:張其珍 王?,| 單位:南京師范大學(xué)第二附屬高級(jí)中學(xué) 江蘇儀征教育局教研室