一、认真剖析《考试大纲》,把握复习目标
近年来高考实验考查内容基本没有变化,主要考查学生的实验与探究能力。它要求学生做到:(1)能独立完成“生物知识内容表”所列实验,包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤,掌握相关的操作技能,并能将这些实验的方法和技能进行综合的运用。(2)具备验证简单生物学事实的能力,并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。(3)具有对一些生物学问题进行初步探究的能力,包括确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据,根据数据作出合理的判断等。(4)能对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改。
在以上四条能力中,都具有将所学的实验知识、方法、技能进行综合运用方面的要求,而且从第一条到第四条在要求上呈现逐渐升高的趋势。我们需要强调的是,“科学探究能力”主要指对未知答案问题的研究,“确认变量、作出假设和预期、设计可行的研究方案、处理和解释数据,根据数据作出合理的判断等”。
二、归纳实验设计题型及解题基本步骤,指导学生设计实验
实验设计题的设计思路通常是题目给出实验目的、实验试剂和用品,要求考生据此设计实验。设计的实验有验证性的,也有探索性的,有的试题还会要求考生预测和分析实验结果。实验设计类试题的解题基本步骤可大致归纳如下:
1.明确实验设计的基本内容
一个完整实验的基本内容应包括:实验名称、实验目的、实验原理、实验对象、实验材料用具、实验的方法步骤、实验测量与记录、实验结果预测及分析、实验结论等。
2.遵循实验设计的基本原则
实验设计的原则包括:单因子变量原则和等量原则、对照原则、科学性原则、可行性原则、简便性原则、平行重复原则、安全性原则等。我们要求学生重点掌握以下两个原则:
(1)单因子变量原则和等量原则
这两个原则都是考生在设计对照实验时必须坚持的原则。所谓单因子变量原则,强调的是实验组和对照组相比只能有一个变量,只有这样,当实验组和对照组出现不同结果时,考生才能确定造成这种不同结果的原因肯定是这个变量造成的,从而证明实验组所给实验因素的作用,因此在设计对照组实验时考生首先要确定变量并加以正确设置。等量原则与单因子变量原则是完全统一的,只不过强调的侧面不同,单因子变量原则强调的是实验变量的单一性,而等量性原则强调的是除了实验变量之外的一切对实验结果有影响的无关变量必须严格控制等量,即相同,以平衡和消除无关变量对结果的影响,需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时,不但要等量,而且是在适宜条件下的等量,常态条件下的等量。
无论一个实验有几个实验变量,考生都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量,这就是单一变量原则,它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
例如:在验证温度对酶活性的影响的实验中,考生必须控制pH值、底物量和酶量的相等,只改变单一变量——温度,观察不同温度下酶活性的差异。遵循单一变原则,既便于考生对实验结果进行科学的分析,又可以增强实验结果的可信度和说服力。
(2)对照性原则
通常,一个实验总分为实验组和对照组。实验组,是接受实验变量处理的对象组;对照组,也称控制组,对实验假设而言,是不接受实验变量处理的对象组。从理论上说,由于实验组与对照组的无关变量的影响是相等的,被平衡了的,故实验组与对照组两者的差异可认定为是来自实验变量的效果,这样的实验结果是可信的。中学阶段所要求的实验设计一般多采用对照的原则,常见有空白对照、条件对照、自身对照、相互对照。例如,在“动物激素饲喂小动物”的实验中,考生可采用等组实验法。甲组:饲喂甲状腺激素( 组);乙组:饲喂甲状腺抑制剂(组);丙组:不饲喂药剂( 对照组)。该实验既有条件对照,又有空白对照,通过比较、对照、更能充分说明实验变量——甲状腺激素能促进动物的生长发育。
3.掌握实验设计的一般步骤
实验设计往往是解答实验题的难点,但考生只要理清思路,找准方法和突破口,就能化难为易。实验的设计可遵循以下步骤进行:
(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。此过程要求考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,这是考生失分较多的地方。教师应总结一条书写模式,能够使书写条理,思路清晰。
(6)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”实验,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”实验,则考生要根据原理、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)。
(7)得出实验结论: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。
(8)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。
以上设计步骤并非一成不变,考生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。
总之,生物学是一门实验性的科学,为更好地配合新课程改革,我们应积极推进素质教育,提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新意识。
