生物学实验设计思想和原则的教学反思.doc

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1、发表于《生物学教学》2007年第9期生物学实验设计思想和原则的教学反思许晖（浙江省温州中学325014）摘要本文简要阐述了实验设计的思想和原则，并通过对几道学生错题的分析，反思了实验设计思想和原则在生物学实验设计教学中的重要性。关键词实验设计思想原则加强中学生实验能力培养，既要重视分析推导能力，也要重视实验设计能力。实验设计具有综合性、灵活性和创造性。它一般要求考生根据给定的问题和条件设计实验方案,选择使用材料用具，预测分析实验结果。学生只有在掌握了实验设计思想和原则的基础上应用，才能以不变应万变，立于不败之地。1变量思想变量其实是一•个数学概念。17世

2、纪，人们开始研究运动着的物体和变化中的量，这样就有了变量的概念，被认为是数学发展史上的一个转折点。当一个变量x在英允许的变化范围内任意取定一个数值时，量y按照一定的法则总有确定的数值与它对应，则称y是x的函数。通常x叫做自变量，y叫做因变彊。比如我们在以植物幼苗的生长状况为因变杲进行实验研究时，环境中的自变量可以是光照、温度、CO?或水肥等因索中的一个°除自变量以外，实验中能够与自变量同时影响因变最变化，但与我们的研究目的无关的变量叫做无关变量（如图1）。例1作物的生长中心（如花、种子、果实等）自变量为其中某一项时,其他是无关变量光照温度co2水肥生长状

3、况图I因变董透明袋对有机物的需要最比其他器官大。研究发现，生长中心与光合作用速率ZI'可是相互协调的。请设计实验证实作物的生长中心与叶片光合作用速率的关系。实验材料：正在抽穗的小麦等。方法步骤：第1步：控制适宜的光照、温度等环境因素不变，进行如图操作；第2步：光照1小时后，；第3步：；第4步：。推测最可能的结果：3反思例1实验中的自变量是“生长中心”，因变量是“光合作用速率”，即生长中心存在与否对光合作用速率产生一定的影响。一些学生解题时虽12知道生长中心和光合作用速率之间是有密切联系的，但却没有读出题干中的隐含信息，即“生长中心需求促进光合作用速率”，

4、结果是刚好把自变量和因变量判断反了。他们常会错误地去处理实验变量，如在第3步里改变装置屮CO?含量、温度或光照强度等，然后再去观察记录生长中心大小的变化，导致实验研究内容不符合题意。可见，数学中变量思想的理解，有助于学生止确判断生物学实验中的白变量和因变量。2单因子变量原则咆因子变量原则是指实验中只确定一个自变量，控制其他实验因素不变，观察其对实验结果的影响。这样既便于对实验结果进行科学的分析，又能増加实验结果的可信度和说服力。如分析图2和图3可得出结论“植物死亡是因为没有CO?”，而分析图2和图4则不能得出相应结论。图2无CO2光照30"C水肥图3材料

5、托实验支架示总图琼脂块例2请根据所提供的材料用具设计一个实验，验证“重力影响生长素的重新分配。”材料用具：若干相同的燕麦胚芽鞘尖端、若干相同的去掉尖端的胚芽鞘、一个实验支架（支架的材料托中，放置了6块己编号的相同琼脂块,相邻两个琼脂块之间用不透水的云母片完全割开。请写出主要实验步骤：第一■步：:第二步：;第三步：预期实验结果：反思例2实验中的自变量是'‘重力”。将3个胚芽鞘尖端分别放置在实验支架材料托的琼脂块上以后，需将实验支架在黑暗条件下放置一•段时间，预期结果是6个琼脂块中的生长素含量会各不相同。一些学生答题时没有说明是放在“黑暗条件”下的，这样就出

6、现了''光”对实验的干扰。因为装置中3个胚芽韩尖端接受单侧光的角度务不相同，单侧光也会影响生长素重新分配。结果是这些同学的实验设计中就有了2个自变最，即重力和单侧光。那么，如何防止出现类似解题错误呢？首先可检查有哪些主要的无关变彊，其次是检查无关变量是否己做到严格控制。例31979年，我国在一个原始社会墓葬的随葬草篓内发现了保存完好的小麦粒。如果后來经播种种植证实，古代小麦仍具有基本止常的生长繁殖能力，则它能保存这么久的原因可能有①环境干燥；②隔绝空气；③环境温度较低；④具有耐贮存基因。为证实古代小麦是否具有耐贮存基因，请你设计一•个实验进行探究，然后预

7、测可能的结果并得出相应的结论。反思例3实验中的自变量是“耐贮存基因”，因变量是“种子寿命”。显然，白变量在本实验屮是不需做控制处理的，也没法控制。我们只需检测古代小麦所繁殖种子在不同年限里的发芽率，其寿命长短即可知道。些学生见耐贮存基因作为变量无法人为改变,就转而去改变其他无关变量如空气、温度和湿度等，导致解题错误。可见，有些实验设计的目的只是通过检测因变最变化来分析自变量，而自变最本身却是不需做控制处理的。3等量对照原则对照是实验控制的手段之一。为排除实验中无关变量对因变量的干扰，布常需要相对于实验纽•设置对照组，以说明因变量的变化结果不是因为无关变杲

8、的影响。遵循单•因子变最原则，对照纽•与实验组比较只能有一个白变帚，因此两个纽.