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例谈生物实验设计题的解题方法

[作者:朱菁   来源:本站原创    时间:2009-12-21 10:32:20   阅读:1487次] [字体: ]

 

例谈生物实验设计题的
解题方法
朱菁


随着新课程的逐步推进,对考生能力的要求不断提高,能充分反映考生能力的实验题在高考中的地位越来越重要。实验设计题是高考中常见的题型,也是难度较大的题型,在生物教学中,应加强对实验设计题解题方法的研究,使学生建立答题的模式。


生物实验设计题的基本环节可以分为:
第一步:实验原理。

a.材料准备和处理

b.分组编号
c.培养
d.观察记录
 
第二步:实验用具和材料。

 

 
第三步:方法步骤
 
第四步:结果、结论。

在以上4个基本环节中,“实验原理”、“方法步骤”、“结果、结论”是考查较多的环节,下面分析解答这类题型的基本方法。
1.实验原理:
实验原理是实验的重要组成部分,是验证某一生物学理论或探究某一生物学问题的理论依据。一个实验的原理可以很多,甚至一个操作就是一个原理,但最重要的原理至少有两个:操纵自变量的原理(本实验所依据的生物学理论)和检测因变量的原理(把实验中不可见过程转变或可见现象的途径和方法)
例题:为了验证胰岛素具有降低血糖的作用,以小鼠活动状态为观测指标设计实验。某学生的实验方案如下:
1)将正常小鼠随机分成AB两组,观察并记录其活动状况。
2A组小鼠注射适量胰岛素溶液;B组小鼠注射等量生理盐水。
一段时间后,A组小鼠会出现四肢无力、活动减少,甚至昏迷等低血糖症状;B组小鼠活动状况无变化。
3A组小鼠出现低血糖症状后,分别给AB两组小鼠注射等量的葡萄糖溶液。一段时间后,A组小鼠低血糖症状缓解;B组小鼠活动状况无变化。
该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
请回答:该实验的原理是                
解析:本题要求学生通过方法步骤逆向分析实验的原理,实验原理包括两部分:①操纵自变量的原理,即自变量与因变量的关系:胰岛素能降低血糖;②检测因变量的原理,即观测指标体现反应指标的原理:血糖下降会引起动物活动状况变化,注射葡萄糖后症状消失,可根据小鼠活动状况反应血糖变化。
答案:①胰岛素具有降低血糖的作用。②体内胰岛素含量过高时,引起血糖下降,甚至昏迷等低血糖症状,但此症状可通过补充葡萄糖溶液得到缓解。
2.方法步骤
在“方法步骤”这一环节中,变量的确认和处理是整个实验设计的前提。首先要确定自变量和因变量,找到自变量就找到了分组依据,找到因变量就找到了观察或测量的指标和方法,同时这两个变量还有助于分析实验原理。除此以外,还需确定无关变量,实验中通过控制无关变量,保证自变量和因变量的对应关系,增加实验的说服力。
例题:研究性学习小组的同学在某电镀厂排水口收集重金属污染液1000ml。利用以下实验材料和器材设计实验,探究不同浓度重金属污染液对水稻种子萌发和生长的影响。
实验材料和器材:水稻种子、试管、培养皿、纱布、尺子、蒸馏水,恒温光照培养箱。(实验材料和器材的数量不限)
根据给出的实验材料和器材,设计实验方法和步骤。
解析:明确变量是实验设计的前提。自变量:各种不同浓度的重金属污染液;无关变量:①影响种子萌发的内因,如籽粒大小等;②影响种子萌发的外因,如适宜的水分、温度、空气等;③一粒种子的偶然性。因变量:①种子萌发情况;②水稻生长状况。
答案:①用蒸馏水将重金属污染液分别稀释10102103104倍得到4种不同浓度的污染液。
②取5只培养皿,垫上纱布;其中4只培养皿分别加入等量的不同浓度重金属污染液,另1只培养皿加入等量的蒸馏水作对照。
③挑选籽粒饱满,大小一致的水稻种子250粒,随机均分成5组,分别置于上述5只培养皿内。
④将5只培养皿置于恒温光照培养箱培养;实验组每天补充等量的相应浓度重金属污染液,对照组每天补充等量的蒸馏水,保持纱布的湿润。
1周后统计各组的发芽率;用尺子测量幼苗株高,计算平均值。
3.结果、结论
在实验题中,根据实验结果总结实验结论时,多数学生对实验结论表述不准确或不到位,这种情况表明学生并没有真正理解实验为什么要设置一个单一变量对实验结果进行研究。单一变量是造成实验组与对照组实验结果差异的唯一因素,抓住变量,找出自变量与因变量(实验结果)之间的逻辑关系,实验结论就不难得出了。
例题:科学家为了探究细胞衰老的影响因素,分别在相同的条件下,体外培养胎儿、中年人和老年人的肺成纤维细胞,结果见下表:
细胞来源
胎儿
中年人
老年人
增殖代数
50
20
24
根据上述结果得出的结论是:                       
解析:本题考查学生对实验结果的分析能力,学生容易不自觉地将实验结论写成实验结果。实验结论是依据实验结果找出自变量(年龄)和因变量(增殖代数)之间的逻辑关系,并在两者之间建立关联,阐明自变量是引起因变量变化的原因,即为实验结论。
答案:细胞分裂能力(增殖代数)随生物体的年龄增大而减弱(少)。
 
 
 
 


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