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【摘要】实验设计题的解题策略:审题三明确:①明确实验目的;②明确实验原理;③明确实验变量。解题四环节:①分析实验思路;②选择实验材料用具;③书写实验设计步骤;④预测解释实验结果。
【关键词】实验设计题,审题,解题
生物实验设计题是生物考题中的“大餐”,由于实验设计题具有较高的能力要求,因此这类题型令学生头痛,不知如何下手,笔者从以下几点谈谈实验设计题的解题策略。
1.审题——考察分析理解能力
审题要做到三明确:①明确实验目的;②明确实验原理;③明确实验变量。
1.1明确实验目的:弄清是验证性实验还是探究性实验,这是实验的核心。
验证性实验——验证简单的生物学事实。
探究性实验——探究生物学新问题。
例1:某科研单位研制出一种新型药物X,请设计实验:验证新型药物对抑制肿瘤细胞的增殖是否有疗效,并预测可能的实验结果,得出相应的结论。
这属于探究性实验。
例2:2005年全国理综卷Ⅱ
植物叶片表皮上分布有大量的气孔,气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水收缩,气孔关闭。以放置一小
段时间的菠菜为材料设计一个实验,证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。
这属于验证性实验。
1.2明确实验原理:通过解读题干或联想课本相关知识来获取实验原理就是进行实验研究所依据的科学道理。
实验原理的内容包括:①相关理论知识;②大致的处理方案方法;③检测手段(含观测指标)
原理的来源:①来自题干;②课本中的相关知识。
例2的实验原理是什么?
(1)题干原理:当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水收缩,气孔关闭。
(2)课本原理:渗透作用原理。即:外界溶液浓度<细胞液浓度,细胞吸水;外界溶液浓度>细胞液浓度,细胞失水。
1.3明确实验变量:变量是实验过程中可以变化的因素。
(1)自变量:指实验过程中人为改变的变量。
(2)因变量:随着自变量的变化而变化的变量。
(3)无关变量:指实验中除自变量以外的影响实验现象和结果的因素或条件。
确认自变量的方法:
方法一:直接从实验目的获取。
例3:赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用,为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关,……
自变量:赤霉素的含量。
方法二:从分析实验目的和实验原理推出。
例2的自变量分析:
实验目的:证明气孔具有开启和关闭的功能。
↓↓
实验原理:保卫细胞吸水或细胞失水
↓↓
自变量:保卫细胞外界溶液的浓度
2.解题——考察语言表达能力
解题包括四环节:①分析实验思路;②选择实验材料用具;③书写实验设计步骤;④预测解释实验结果。
2.1分析实验思路。
例4:为验证“镁是植物生活的必需元素”。某同学设计了如下实验思路,该实验思路能否达到实验目的,为什么?如不能达到实验目的,请写出正确的实验思路。
取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器进行培养。A组容器内只盛有蒸馏水,B组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养,并对溶液通气,观察比较两组植物的生长发育情况。
分析:不能,因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常。
正确实验思路:
取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器,A组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液,B组盛有不含镁离子的完全营养液,两组置于相同的适宜条件下培养,并对溶液通气。观察比较两组植物的生长发育情况。
2.2选择实验材料用具。
2.2.1 题中已提供实验材料和用具。
主要分析“有什么用?”、“怎么用?”一般应全部用上,除非题目让你“选择使用”。原则上不能任意添加,除非题目让你可根据需要另选材料用具。
2.2.2自行确定实验材料和用具。
(1)实验材料要恰当:可以用、效果好。
如:观察质壁分离及复原的实验(选取紫色洋葱表皮)
(2)联系教材相关实验。
如:临时装片制作与观察。
例2的实验材料与主要用具:菠菜、镊子、盖玻片、载玻片、显微镜、清水、浓盐水、滴管、吸水纸等。
2.3书写实验设计步骤。
分三步走:①分组编号;②设置对照;③观察记录。
第一步:分组编号。
选取题干提供的实验材料用具,组装实验设备,平均分组,并作好编号。
常用语言:
选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,分别编号为A、B、C……
选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号为1、2、3……
第二步:设置对照实验。
对照实验:除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。即:实验组:施加自变量处理的对象组
对照实验
对照组:不施加自变量处理的对象组
方法:①找准自变量;②遵循单一变量的原则。
例2:某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响,而在两个花盆里种了大豆,并设计了如下实验:
花盆光照温度水
1充足20℃充足
2黑暗20℃不充足
分析:除自变量外,其他条件均应相同,同且要确保实验的正常进行,所以实验组和对照组的水都应充足。
第三步:观察记录。
有两种形式:测量记录实验数据和观察描述实验现象
例2的实验步骤:
①取菠菜叶,用镊子剥取表皮。
②在载玻片上滴一滴清水,将表皮放入清水中,盖上盖玻片,制成临时装片。
③将临时装片放在显微镜的载物台上,先用低倍镜下找到气孔,移到视野中央,再换高倍镜进行观察,记录的气孔状态。
④在盖玻片的一侧滴上浓盐水,再另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体,反复几次。
⑤继续观察气孔的变化,并做记录。
注意两点:
(1)实验步骤分步描述(一般不宜连续描述)
如:第一步……。第二步……。
(2)在量上难以做到准确的量化描述,应尽可能用“定性”的语言表达
如:“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。
2.4预测解释实验结果。
实验结果:由自变量而引起的变化。
实验结论:是根据实验结果作出的一种推论。
预测实验结果特别注意:验证性实验的结果预测是唯一的,探究性实验的结果预测不是唯一的,要写全各种可能。
例2:预测实验结果并作出解释:
①在清水中气孔应开启。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时,保卫细胞吸水膨胀变形,气孔开启。
②在浓盐水中气孔应关闭。因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时,保卫细胞失水收缩,气孔关闭。
总之:要做好实验设计题必须要把握好:(1)审题三明确:①明确实验目的;②明确实验原理;③明确实验变量。(2)解题四环节:①分析实验思路;②选择实验材料用具;③书写实验设计步骤;④预测解释实验结果。
【关键词】实验设计题,审题,解题
生物实验设计题是生物考题中的“大餐”,由于实验设计题具有较高的能力要求,因此这类题型令学生头痛,不知如何下手,笔者从以下几点谈谈实验设计题的解题策略。
1.审题——考察分析理解能力
审题要做到三明确:①明确实验目的;②明确实验原理;③明确实验变量。
1.1明确实验目的:弄清是验证性实验还是探究性实验,这是实验的核心。
验证性实验——验证简单的生物学事实。
探究性实验——探究生物学新问题。
例1:某科研单位研制出一种新型药物X,请设计实验:验证新型药物对抑制肿瘤细胞的增殖是否有疗效,并预测可能的实验结果,得出相应的结论。
这属于探究性实验。
例2:2005年全国理综卷Ⅱ
植物叶片表皮上分布有大量的气孔,气孔结构如图所示。当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水收缩,气孔关闭。以放置一小
段时间的菠菜为材料设计一个实验,证明气孔具有开启和关闭的功能。要求写出实验材料与主要用具、实验步骤、预测实验结果并作出解释。
这属于验证性实验。
1.2明确实验原理:通过解读题干或联想课本相关知识来获取实验原理就是进行实验研究所依据的科学道理。
实验原理的内容包括:①相关理论知识;②大致的处理方案方法;③检测手段(含观测指标)
原理的来源:①来自题干;②课本中的相关知识。
例2的实验原理是什么?
(1)题干原理:当组成气孔的细胞(保卫细胞)吸水后,会膨胀变形,气孔开启;反之细胞失水收缩,气孔关闭。
(2)课本原理:渗透作用原理。即:外界溶液浓度<细胞液浓度,细胞吸水;外界溶液浓度>细胞液浓度,细胞失水。
1.3明确实验变量:变量是实验过程中可以变化的因素。
(1)自变量:指实验过程中人为改变的变量。
(2)因变量:随着自变量的变化而变化的变量。
(3)无关变量:指实验中除自变量以外的影响实验现象和结果的因素或条件。
确认自变量的方法:
方法一:直接从实验目的获取。
例3:赤霉素有促进细胞伸长使植株增高的作用,为了验证某大豆品种的矮化特性与赤霉素的含量有关,……
自变量:赤霉素的含量。
方法二:从分析实验目的和实验原理推出。
例2的自变量分析:
实验目的:证明气孔具有开启和关闭的功能。
↓↓
实验原理:保卫细胞吸水或细胞失水
↓↓
自变量:保卫细胞外界溶液的浓度
2.解题——考察语言表达能力
解题包括四环节:①分析实验思路;②选择实验材料用具;③书写实验设计步骤;④预测解释实验结果。
2.1分析实验思路。
例4:为验证“镁是植物生活的必需元素”。某同学设计了如下实验思路,该实验思路能否达到实验目的,为什么?如不能达到实验目的,请写出正确的实验思路。
取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器进行培养。A组容器内只盛有蒸馏水,B组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养,并对溶液通气,观察比较两组植物的生长发育情况。
分析:不能,因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常。
正确实验思路:
取生长状况一致的大豆幼苗,用符合实验要求的容器,A组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液,B组盛有不含镁离子的完全营养液,两组置于相同的适宜条件下培养,并对溶液通气。观察比较两组植物的生长发育情况。
2.2选择实验材料用具。
2.2.1 题中已提供实验材料和用具。
主要分析“有什么用?”、“怎么用?”一般应全部用上,除非题目让你“选择使用”。原则上不能任意添加,除非题目让你可根据需要另选材料用具。
2.2.2自行确定实验材料和用具。
(1)实验材料要恰当:可以用、效果好。
如:观察质壁分离及复原的实验(选取紫色洋葱表皮)
(2)联系教材相关实验。
如:临时装片制作与观察。
例2的实验材料与主要用具:菠菜、镊子、盖玻片、载玻片、显微镜、清水、浓盐水、滴管、吸水纸等。
2.3书写实验设计步骤。
分三步走:①分组编号;②设置对照;③观察记录。
第一步:分组编号。
选取题干提供的实验材料用具,组装实验设备,平均分组,并作好编号。
常用语言:
选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,分别编号为A、B、C……
选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号为1、2、3……
第二步:设置对照实验。
对照实验:除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。即:实验组:施加自变量处理的对象组
对照实验
对照组:不施加自变量处理的对象组
方法:①找准自变量;②遵循单一变量的原则。
例2:某生物学小组为了研究阳光对大豆发芽的影响,而在两个花盆里种了大豆,并设计了如下实验:
花盆光照温度水
1充足20℃充足
2黑暗20℃不充足
分析:除自变量外,其他条件均应相同,同且要确保实验的正常进行,所以实验组和对照组的水都应充足。
第三步:观察记录。
有两种形式:测量记录实验数据和观察描述实验现象
例2的实验步骤:
①取菠菜叶,用镊子剥取表皮。
②在载玻片上滴一滴清水,将表皮放入清水中,盖上盖玻片,制成临时装片。
③将临时装片放在显微镜的载物台上,先用低倍镜下找到气孔,移到视野中央,再换高倍镜进行观察,记录的气孔状态。
④在盖玻片的一侧滴上浓盐水,再另一侧用吸水纸吸取盖玻片下的液体,反复几次。
⑤继续观察气孔的变化,并做记录。
注意两点:
(1)实验步骤分步描述(一般不宜连续描述)
如:第一步……。第二步……。
(2)在量上难以做到准确的量化描述,应尽可能用“定性”的语言表达
如:“一段时间”、“适宜的温度”、“适量的”、“一定量的”等。
2.4预测解释实验结果。
实验结果:由自变量而引起的变化。
实验结论:是根据实验结果作出的一种推论。
预测实验结果特别注意:验证性实验的结果预测是唯一的,探究性实验的结果预测不是唯一的,要写全各种可能。
例2:预测实验结果并作出解释:
①在清水中气孔应开启。因为当细胞液浓度大于细胞外溶液浓度时,保卫细胞吸水膨胀变形,气孔开启。
②在浓盐水中气孔应关闭。因为当细胞液浓度小于细胞外溶液浓度时,保卫细胞失水收缩,气孔关闭。
总之:要做好实验设计题必须要把握好:(1)审题三明确:①明确实验目的;②明确实验原理;③明确实验变量。(2)解题四环节:①分析实验思路;②选择实验材料用具;③书写实验设计步骤;④预测解释实验结果。