实验设计题解题技巧
实验设计题的能力要求高,难度较大,学生往往感到比较困难。从解题技巧的角度来看,总体上可以分以下几步进行:
(1)明确实验目的→(2)分析实验原理→(3)找准实验中的变量→(4)设计实验步骤→(5)预期结果与分析→(6)得出实验结论。 (一)明确实验目的 1.确定实验类型
根据实验目的的不同,可把实验分为验证性实验和探究性实验两大类型。验证性实验是已知原理,现象和结论的前提下,通过具体的实验来证明相应的生物学现象的实验方法。探究性实验是在不明实验结论的情况下,用己有的实验条件,通过控制实验变量来探究研究对象的未知属性,以及与其他因素的关系,依据实验现象推测出结论的实验方法。
例如:为了验证甲状腺激素的生理作用,以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标,根据给出的实验材料和用具,设计实验步骤,预测实验结果,并作出分析。验证性实验在题干中往往会出现“验证”或“证明”等字样。探究性实验的题干中往往会出现“探究”字样。
2.明确实验目的
无论是探究性还是验证性实验,题目都会告诉我们要做什么,即要你探究什么或验证什么,这就是实验目的。解题时,一定要明确实验目的,也就是要明确该实验是要验证什么生物学事实或现象,或探究什么未知属性以及与其他因素的关系。
(二)分析实验原理
弄清题目让我们做什么(也就是弄清实验目的)后,接着就要想做这件事的理论基础是什么,即实验原理。实验原理有的包含在实验题干的叙述中,有的需要联系课本中的生物学理论知识提取出相关的实验原理,也就是说书本知识是我们做题的依据和支撑 。实验原理是选择实验材料、药品,设计实验步骤和预期实验结果的依据。
(三)找准实验中的变量
根据实验目的和原理,找出实验中的自变量、反应变量(因变量)和无关变量,并设计控制自变量的简单易行的操作方案、排除无关变量的处理措施以及根据反应变量确定观测指标。如例1中的自变量是胰高血糖素的补充与否,反应变量则是尿液中是否有葡萄糖,无关变量则是小鼠的生理状况等,若想消除无关变量的影响,我们就应选择生长状况相同且较好的同龄同
种同性别小鼠作为实验材料。根据因变量确定的观测指标为生成砖红色沉淀与否。
①实验变量与反应变量 实验变量,也称为自变量,指实验中由实验者所操纵的因素或条件。反应变量,亦称因变量,指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。通常,实验变量是原因,反应变量是结果,二者具有因果关系。
②无关变量
无关变量,也称控制变量,指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。无关变量所引起的变化和结果会对因变量有干扰作用。因此,要控制无关变量以减少实验误差。 (例见资料)
(四)设计实验步骤
在设计实验步骤的过程中应遵循如下几个原则和步骤: 1.原则 (1)对照原则 通过设置实验对照对比,即可排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。通常,一个实验总分为实验组和对照组。实验组,是接受实验变量处理的组别,对照组是不接受实验变量处理的组别。
按对照的内容和形式上的不同,通常有以下对照类型:
①空白对照:指不做任何实验处理的对象组。例如,在“生物组织中可溶性还原糖的鉴定”的实验中,向甲试管溶液加入试剂,而乙试管溶液不加试剂,一起进行沸水浴,比较它们的变化。这样,甲为实验组,乙为对照组,且乙为典型的空白对照。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果,增强了说服力。
②自身对照:指实验与对照在同一对象上进行,即不另设对照组。如“植物细胞质壁分离和复原”实验,就是典型的自身对照。自身对照,方法简便,关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异,实验处理前的对象状况为对照组,实验处理后的对象变化则为实验组。
③条件对照:指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。
④相互对照:指不另设对照组,而是几个实验组相互对比对照,如“植物的向性”实验中,5个实验组采用的都是相互对照,较好的平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果更具有说服力。
(2)单一变量原则 即只设计一个自变量,其余的都定为无关变量,都应注意保持一致且适宜性。故在具体的步骤中,应体现这一点。用词时应注意生长状况相同,等量,适宜等字眼。
(3)平行重复原则 即实验组和对照组往往应设计多个组,予以综合得出结论或多做几次,综合得出结论。 2.步骤
实验步骤一般可概括为这样四步:分组编号,实验准备→设置对照→条件处理→观察记录实验结果。
描述要体现:对照设置后的培养或反应 在相同且适宜的条件下进行。 (五)预期结果与分析
实验结果是指实验过程中所观察到的各种现象和收集到的数据,即反应变量。要根据实验目的和原理全面、准确地预测实验结果。对于验证性实验,由于已知结果和结论,因此,结果只有一个。
对于探究性实验,实验结果往往是不确定的,把可能出现的结果都应考虑在内,结果有多个。
(六)得出实验结论
实验结论是通过对实验结果(或现象)的分析而得出的理论概括或一般规律。对于验证性实验,由于实验结果预期唯一,所以,结论也只有一个,那就是肯定实验目的。对于探究性实验,对应它的多个结果,写出多个结论即可。