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时间:2018-07-09
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1、高中生物实验设计总结实验设计是生物实验中的一种类型,它能较全面的考查学生的实验知识和基本技能,分析问题和解决问题的能力以及创造能力,因而在高考中相对稳定。由于学生缺乏实验设计的有关理论知识,平时的练习也偏少,因此,遇到这类题型,就会感到茫然,无所适从。为解决这一问题,现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的类型作一介绍,以期增加学生理论知识,提高学生分析问题和解决问题的能力之目的。Ⅰ实验设计的背景资料实验在生物教学中有十分重要的地位。自然科学学科设立目的是帮助学生掌握科学的世界观和方法论,理解和掌握一定的
2、科学知识。但是由于近代的科学教育太注重教材和书本知识,使得科学的本质被淹没在一般的科学知识的细枝末节之中了。生物教学也是如此,使生物实验变成了知识的简单验证和再现。目前,改变这一现状显得尤为迫切。随高考的不断改革,高考对生物学实验有不更高的要求,集中表现在开放性实验设计题的出现上。而这一类题型在高考复习中是令学生非常头痛的问题。要解决这一难题首先要明确实验在科学研究方法中的意义和地位。科学的本质特点是探索真理和发现真理。因此,其最有生命力的价值是“发现”,是不断指向未来与未知的过程,所以,实验是科学的基础。美国科学家科
3、南曾经将一般科学方法归结为六个步骤:1.根据经验或现象的观察提出或确定问题,树立研究目标。2.观察并记录有关的数据、资料。3.根据观察数据提出解释性假说,以解释观察到的现象。4.根据假说进行推演,构造理论体系,同时提出判决实验方案。5.用实际的实验对假说进行检验。6.根据实验所得结果,接受、修改或放弃假说。这样的一种以归纳为核心内容的方法,作为科学方法的一般程序,是得到公认的。这种方法适用于一切科学研究过程。要进行实验,首先必须对研究对象所表现出来的现象提出某种可能的解释。也就是提出某种设想或假说,然后设计实验来验证这
4、个设想或假说。由此可见,在科学的研究方法中,实验起着重要的作用。它不仅意味着某种精确地操作,而且是一种思考的方式。只有理解了实验的本质以后,才可能将注意力从记忆转移到思考和创造上来。才能理解科学本来是一种探索真理的活动。Ⅱ实验设计的基本理论实验是科学研究过程中的一个重要环节,是在人为控制条件下,研究对象的变化,以其结果论证科学结论的一种科学方法。由于研究问题性质的不同,科学研究的方法也有差异,但通常分为以下几步:一、观察观察是科学研究方法的第一步,这里的观察,是在处于自然常态条件下进行。对事物进行观察时必须周详,并将它
5、记录下来。而尤为重要的是要保持客观的态度。人们常希望看到人想要看或应该看到的现象,因此而影响观察结果,产生偏差。二、提出问题人们对事物作缜密观察以后,常常由于好奇心或想作进一步的了解而提出问题,虽然任何人都能提出问题,但只有有意义的问题才值得探讨,因此,进行研究时,不仅要提出问题,而且要提出确切的问题。此外,对问题的表述,也要清楚而正确,例如“蚯蚓如何借肌肉的收缩和舒张而移动身体?”三、假说科学方法的第三步是假说。假说,也称假设或猜测,指用来说明某种现象但未经证实的论题,也就是对所提出的问题所作出的参考答案。假说一般分
6、为两个步骤:第一步,提出假说,即依据发现的事实材料或已知的科学原理,通过创造性思维,提出初步假定;第二步,作出预期(推断),即依据提出的假说,进行推理,得出假定性的结论;例如,新编高中生物的“动物激素饲喂小动物的实验”,其假说是:“甲状腺激素对动物的生长发育有影响”;其预期结果是:“用适量的甲状腺激素饲喂蝌蚪,将促使蚪蝌的生长发育加速”。实验预期是较具体的推断。一个问题常有多个可能的答案,但通常只有一个是正确的。因此,假设是对还是错,还需要加以验证,即依据假设或预期,设计实验方案,进行实验验证。四、实验实验是验证假说和
7、解决问题的最终途径,指在人为控制的条件下研究事物的变化的一种方法。这是科学方法的最大特色,也是科学方法中最困难的一步。如何求证假设可充分展现研究者的才华。在科学实验中,要掌握或贯彻以下几点:(一)变量变量,或称因子,是指实验过程中所被操作的特定因素或条件。按性质不同,通常可分为两类:l.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。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例
8、如,在“温度对酶活性”的实验中,所给定的低温(冰块)、适温(37℃)、高温(沸水浴)就是实验变量。而由于低温、适温、高温条件变化,唾液淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化,这就是反应变量,该实验即在于获得和解释温度变化(实验变量)与酶的活性(反应变量)的因果关系。2.无关变量与额外变量无关变量,也称控制变量,指实验中除实验变量以外的
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