生物学实验设计型试题初探

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1、生物学实验设计型试题初探生物学实验设计型试题初探生物学实验设计型试题初探 目前考试中的实验试题，一般多是考查实验过程中现象的观察、实验的操作等。这些题目的立意和考查目标很少涉及创新能力和实践能力，不少实验试题仍然停留在通过学生背实验、老师黑板上讲实验和理论上分析实验即可拿到分数的应试环节上。实验考题的高层次考查应是实验过程的设计、实验原理的分析、实验结果的评价。值得欣慰的是，在 2000 年晋、苏、浙、吉等省市高考的综合理科测试题和上海生物学高考试卷中，已经出现了设计型试题。本文拟结合实例对实验设计型试题作一些探索。 1 什么是实验设计型试题实验设计型试题要求学生能根据题目要求自己选择实验器材

2、，自己设计实验方案。我们把要求学生自己设计实验的题目称为实验设计型试题。2 实验设计型试题的类型与典型分析21 给出实验用具、材料、药品和实验目的，设计实验方案例 1 血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血液不能凝固。草酸钾溶液与血液中的钙离子发生反应，形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用，并回答问题。一、实验材料和用具(1)家兔、(2)生理盐水、(3)70酒清棉、(4)适宜浓度的草酸钾溶液、(5)适宜浓度的氯化钙溶液、(6)试管、注射器(针管、针头)二、实验步骤和实验结果第一步：在 A、B

3、试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水(见下图)。第二步：问题：设置 B 管的目的是_分析：该实验要求验证钙离子在血液凝固中的作用，基本思路是：观察在血液中有钙离子(设计不清除血液中原有的钙离子或向血液中加钙离子)和无钙离子(设计除去血液中的钙离子)两种情况下，血液的凝固情况，以确定钙离子在血液凝固中的作用。根据以上思路，理解所给实验材料和用具的用途，确定在实验过程中可能起的作用。因此，可设计为：第二步：用 70酒精棉消毒，用注射器取家兔血；第三步：立即将等量的新鲜血分别加入到 A、B 两试管中，经过一段时间后，结果 A 管不凝固，B 管凝固；第四步；将等量的CaCl2 溶液分别加入到 A、

4、B 两试管中。结果 A 管凝固，B 管仍凝固；(第四步中 B 管中不加 CaCl2 溶液也行)。B 管是作为 A 管的对照。22 只给出实验目的，实验器材自选，实验方案自己设计这种类型的设计题，最能反映学生的知识水平和实践能力的高低。例 2 请设计一个于室外空旷处进行的实验，在不用任何药剂、装置和触及幼苗的情况下，使盆栽幼嫩植物长成如下图所示形状：(1)实验方案(即操作步骤)：(2)设计该方案的原理分析：图中植物明显弯曲，必然是生长素分布不均匀所引起。联系所学知识，在自然状况下，由于单侧光照射和重力作用，可是引起生长素分布不均匀。在不用任何药剂、装置和触及幼苗、室外空旷处进行试验的情况下，不能

5、取得单测光照射的条件，因此只能考虑重力对生长的作用，因此实验设计为：(1)将该盆栽植物向左侧倒放一段时间。 (2)用重力影响导致生长素分布不均匀，使茎背地生长，从而发生如图所述的弯曲。23 分析题中所给实验设计方案中的不科学性例 3 北阿尔伯达一个工厂把产酸的化学品排放到空气里。工厂东面有一个湖，湖底是石灰石。但湖水的 pH 值已从原有的 68 降低到57。虽然酸性沉积一直在增加，但湖水的 pH 值仍保持在 57 不变。湖中原有的鱼是河鲈和鲤鱼。钓鱼运动员抱怨说，自从工厂开办以来，鱼资源已经减少。工厂的科学家们设计了一个实验，证明工厂放出去的化学品对鱼资源的减少没有关系。科学家设置一只大容器，

6、盛放湖水，维持 pH 值在 57。从湖里找来大鱼放在该容器内，喂以蛋白质饲料。在这样的条件下，鱼生长正常、迅速。假定你是一个独立的仲裁员受雇于垂钓运动委员会，来对该项实验作评估。列出你要得到的附加信息，并说明你要用什么方法去得到这些信息。分析：该实验设计测量不出下列因素，而这些因素都是对河鲈和鲤鱼有影响的：(1)酸对河鲈和鲤鱼的食物数量多少的影响；(2)酸对河鲈和鲤鱼的鱼卵或幼鱼的影响；(3)由于春季干涸造成的湖水季节性涨落的影响；(4)由于酸的分解作用而进入水域的重金属量的多少。为了说明上述第 1 点，必须完成一项研究，即决定各种浮游生物、小水生昆虫和鲤科小鱼的多少。如果这个食物网的某些环节

7、正在丧失，则有必要去研究酸是否应该对此有影响。为了说明上述第 2 点，可以在酸化水中饲养鱼卵和幼鱼，鱼的数量减少可能是上述第 1 点和第 2 点结合的产物，所以人工饲养幼鱼可能会给出不可靠的结果。对于季节性涨落，应该对全湖采水样，做详细记录至少一年。这一因素可能和第 2 点相符合，因为鱼卵或繁殖更受低 pH 值的影响。重金属是累积的毒素，人工饲养的鱼与湖里摄食污染食物的鱼相比，并不暴露在相同水平的毒素中，应该在湖中和鱼饲料中以及河鲈和鲤鱼身体中检测如铅这样的重金属含量。所有这些因素都说明，酸的影响是长期的，在容器里短期饲养的鱼不可能给出可靠的结果。这种研究必须以年为周期来实施，而且要与该地区其

8、它湖水情况作比较。3 实验设计的基本原则在已知实验题目后进行实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路和操作的可行性外，还需要注意以下基本原则：31 科学性 是指在设计实验时必须有充分的科学根据，这就要求设计时要以前人的实验、公式、理论或自己的实验为基础，而不是凭空设想。32 严谨性 欲使实验题中的问题回答得无懈可击，必须要注意实验设计中的严谨性。如在某些实验中要设计对照实验(包括某一处理前的正常对照或对照组)。这样便于实验前后对比或组间对比，得出明确的结论。33 实验条件的一致性 在实验中，除欲处理的因素外，其它各项实验条件必须保持前后一致，对照组与实验组一致(如例 1 中加等量的血液等)，不能在实验过程中随意变动。34 可重复性 重复、随机和对照是保证实验结果正确性的三大原则，多年来为研究者所公认。因此，在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验都必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，设计的实验不能只进行 1 次实验。在无法重复的情况下，难以作出正确的结论。35 器材的选择 在实验设计中，用具及材料的选择是十分重要的。要根据实验所提出的问题和要求，联系命题者所提供的器材，准确判断和选取实验所需的用具及材料。36 对实验结果的表达和处理的重要性 一般常用的表达方法有文字描述、表格、座标曲线图、画山观察到的图像等。