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生物实验设计的方法技巧

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生物实验设计的方法技巧
1.实验设计的应对策略
A.理解实验原理对实验设计的重要作用
每一个生物实验材料的选择、实验装置的确定、实验步骤和实验方法的安排都不是随意的、盲目的,而是有其实验原理作为依据的。实验现象和实验结果的预期也是依据实验原理而作出的。可见,实验原理是实验设计的依据。
B.应认真研究实验课题.
找出其中的实验变量和反应变量,理解题目已知条件所隐含的意义。明确实验目的、实验原理及实验要求的基本条件。充分利用所给器材和试剂,构思实验变量的控制方法和实验结果的捕获方法。—般情况下,题目中所指定的器材、试剂,任何一种都应在实验的相关步骤中出现,避免遗漏或自行增加某种器材或试剂。精心策划实验方法、严格设计实验过程、合理设置对照或变量,并引入科学的测量方法
C.反应变量的确定和控制
生物实验设计中,反应变量的确定非常重要,因为任何一个科学实验的结论都是从反应变
量所表现出的数量、质量或状态的事实中推导或分析出来的。生物实验中很多反应变量就是实验条件。设计实验时,应该根据实验目的和实验原理来确定对实验结果有影响的反应变量。同时,对其他无关变量或非研究变量应进行控制。对变量的控制所要遵循的原则是对照原则,即控制其他因素不变,而只改变其中一个因素(反应变量),观察其对实验结果的影响。通过对照的建立,达到对变量的控制,这是生物实验设计的灵魂。
2. 实验设计常用的一些基本实验方法及技术
使学生熟悉常用的实验方法和技术,理解每种方法和技术的适用情况并熟练掌握其操作技能,以便在设计实验时能进行迁移和利用。主要包括以下几个方面:
(1)光学显微镜的作用  适用于观察生物的微观结构,如细胞结构,包括光镜下可看到的各种细胞器。要求学生熟练掌握显微镜的使用技术。
(2)临时装片、切片和涂片的制作  适用于显微观察,凡需在显微镜下观察的生物材料,必须先制成临时装片、切片和涂片,如“观察植物细胞的质壁分离和复原”中要制作洋葱表皮细胞的临时装片,在“生物组织中脂肪的鉴定”中要制作花生种子的切片等。
(3)研磨、过滤  适用于从生物组织中提取物质如酶、色素等,要求学生熟练掌握研磨过滤的方法,如研磨时要先将生物材料切碎,然后加入磨擦剂(常用二氧化硅)、提取液及其他必要物质,充分研磨之后,往往要进行过滤,以除去渣滓,所用过滤器具则根据需要或根据试题中提供的器材加以选用,如可用滤纸、纱布、脱脂棉、尼龙布等等。
(4)解离技术  用于破坏细胞壁,分散植物细胞,制作临时装片。
(5)恒温技术  适用于酶参加的生化反应,一般用水浴或恒温箱。根据题目要求选用。
(6)纸层折技术  适用于溶液中物质的分离。主要步骤包括制备滤纸条、画滤液细线、层析分离。
(7)植物叶片生成淀粉的鉴定  适用于光合作用的有关实验,主要步骤包括饥饿处理、光照、酒精脱色、加碘。
另外还有根尖培养、幼小动物的饲养、植物必需元素的鉴定、同位素示踪技术等。
3.实验设计的步骤
实验设计往往是解答实验题的难点,但只要理清思路,找准方法和突破口,也能化难为易。实验的设计可遵循以步骤进行。
(1)了解题目要求:认真读题
(2)写出实验名称: 指出是什么实验,
(3)写出实验目的:  弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实。即明确实验要解决什么问题。一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”,其后内容就是实验的目的。有些实验需要对其去粗取精,提炼要点.
(4)写出实验原理:  就是完成该实验的理论依据是什么?这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法,以及所依据的科学科学原理。另外提供的实验仪器的使用方法和原理也是应考虑在内。此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用。对所学知识运用要求较高,这是完成实验设计题目的的关键。
(5)写出实验操作过程:
大多数题目要求写出实验步骤,这是学生束手无策失分较多的地方。总结下面一条书写模式,能够使书写条理,思路清晰。
A选材:选材应保持条件相同(如:日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠)
B编组标号:研究对象、器皿等要编组标号,设立实验组和对照组;
C实验处理:分别对实验组和对照组施加单一变量;除实验变量外,对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同,即控制无关变量。后面步骤中要用到的东西,如果题目没有给出,则必须在前面的步骤中准备好,如实验中要用蔗糖液,而题目中只给出蔗糖,我们就要先配制好蔗糖液;题目中如果已经给好(如给的是配好的试剂),则不能再配制了。
表格的设计:
要理清设计思路:①首先要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容。(题目中有明确的要求)②其次要明确表格的第一列写什么?第一行写什么?注意在第一列或第一行中肯定要写组别,即实验组和对照组(相互对照中组数可能更多)。③再绘制表格(切记:表格“工作区”是预留给所设计的实验中记录到的数据,而不是要学生造出数据来填入其中。因此只要设计完成一张空白表格即可。设计表格时,要先在草稿纸上画出表格轮廓,再写入答题纸中。)
表格设计好后,切勿忘记给表格添上题注(即表格名称)。
坐标图的设计:要理清横轴的含义?纵轴的含义?纵横轴的单位?曲线的走势?关键点?
D培养(或饲养)、观察、记录
观察记录实验现象和实验数据.
E实验结果分析或者预测实验现象:  要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。如果是“验证型的”实验,则要根据所学知识和原理,分析得出应有的实验结果和推出相应的结论,(此时一般只有一个结果和相应的结论,且结论与实验目的相对应)。若是“探究型的” 实验,则要根据原理、目的,预测出可能的结果和推出相应的结论(此时一般有几个不同结果及相应的结论)。预测结果“三步曲”
a实验预测
①验证性实验  如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。联系实验目的得出结论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验要验证的内容中寻找。
②探究性(预测结果“三步曲”)  实验如“探究……”预测的实验结果不惟一,大多有三种可能:“变量促进结果;变量抑制结果;变量与结果无关”,或“全肯定;全否定;一肯定一否定”等。
b很多实验是化学反应类型,肉眼观察不到,应该考虑加入批示剂,借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。
F实验结论  通过现象、结果的分析,概括出规律性的问题,结论一般就是实验的目的。
注意:
●验证性实验中,实验目的、实验(或预测)结果和实验结论三者是一致的。结果是     指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。
●验证性实验中,由于要验证的结论是肯定的,因此无实验假设。
●在验证实验中,如果实验记录作为题目条件已出现,那么就可得到肯定的实验结论。
G讨论  讨论的内容可以是实验中的内容,也可以是跟实验有关的其他问题。
这一规范并非一成不变,在运用时掌握基本原则,灵活处理,才能以不变应万变。实验设计不是教材实验的简单再现,它来源于教材又与教材有别,体现了“源于教材,高于教材”的命题思路。
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关键词: 实验设计,方法技巧
编辑:特约讲师