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教育论文
如何备考生物学实验
如何备考生物学实验
江苏 宋建玲
一、了解高考对生物实验能力的要求
1. 能独立完成相关实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关操作技能，并能将这些实验涉及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。
二、夯实实验理论
1. 关于实验中的各种变量
自变量（实验变量）是指实验中由实验者所操纵的因素或条件。
因变量（反应变量）是指由自变量而引起的变化或结果。
无关变量，也称控制变量，指除了自变量以外影响实验或结果的因素或条件。
★无关变量并不是某一具体实验所要求探究的问题，但无关变量也影响实验结果。要考查自变量所产生的效果，就要对无关变量进行控制。如：在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，自变量是淀粉酶所催化的对象，因变量是有无还原性糖产生，从而证明酶具有专一性。除了自变量外，试管的洁净度、蔗糖的纯度、试剂的剂量、温度、反应时间等都是无关变量，控制不当会影响实验结果的准确性和真实性。
注：无关变量的控制方法
（1）消除法
排除或隔离无关变量对实验效果的影响。例如在验证“生长素能促进果实发育”实验中，自变量是有无生长素。这就要求在整个实验过程中，都不能让实验组与对照组中的植株自身产生生长素，生长素的有无应处于人为可控条件下。方法是：在所研究的植物材料开花前，用纸袋将雌花套住，隔离外来花粉的干扰。当植物成熟后，对两组植株分别提供与不提供生长素。
（2）恒定法
在整个实验中，尽量使所有的实验条件、实验对象等都恒定不变。例如在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖水解的作用”实验中，始终将试管处于恒温水浴中，以消除温度这一无关变量对实验的影响。值得注意的是，上述实验中，温度固然要相同，但必须适宜，这样才能让实验正常进行。如果温度都为
（3）平衡法
设立对照组，除自变量以外，无关变量对实验组、对照组的影响是均等的。从而可不计无关变量的影响，得到实验变量的效果。例如，我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。又如：BTB溶液在中性条件下呈绿色，酸性条件下呈黄色，碱性条件下呈蓝色。现有水草、试管、绿色BTB溶液、黑纸等实验材料和用具，试设计实验证明光合作用需要光。
如上图所示，设置A、B两组时不能排除BTB溶液在光照时可能变蓝，故需设置C组（只放BTB溶液，不放水草，置光下），以平衡和消除额外变量对实验结果的影响。
2． 明确实验设计的基本原则
（1）对照性原则
对照是实验控制的手段之一，目的在于消除无关变量对实验结果的影响。又可增加实验结果的可信度和说服力。
注：对照组的设立方法
按对照的内容和形式上的不同，通常有以下几种：
①空白对照。对照组不做任何实验处理。例如在“探索影响淀粉酶活性的条件”实验中，对三支试管的处理各不相同，其中只加蒸馏水（可看作是不做任何处理）的为对照组，分别加等量的氢氧化钠溶液、盐酸溶液的为实验组。空白对照能明白地对比和衬托出实验组的变化和结果，增加了说服力。
②自身对照。指实验组与对照组在同一对象上进行，即不另设对照。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。处理前为对照组，处理后为实验组。
③条件对照。给对照组以某种处理，但这种处理是作为对照意义的，或者说这种处理不是实验假设所给的自变量。例如“甲状腺激素能促进生长发育”实验中，甲组饲喂甲状腺激素作为实验组，乙组饲喂甲状腺抑制剂作为条件对照组，丙组不作处理作为空白对照组。这样既有条件对照又有空白对照，更能充分证明甲状腺激素有促进生长发育的功能。
④相互对照。指不另设对照组，而是几个实验组相互对比。如“验证根的生长方向与重力方向一致”实验中，无重力的条件不易提供，只有在有重力的状态下，让根摆放成不同的方向，几组对比说明根的生长方向与重力方向一致。
（2）随机性原则
是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于：一是可以消除或减少系统误差；二是可以平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。
（3）平行重复原则
即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复原则就是为解决这问题而提出的。
（4）单一变量原则
即单因子变量原则，指控制其他的因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。观察其对实验结果的影响。如“探索温度对酶活性的影响”时，只能改变反应的温度，其它如pH、酶等条件均要求完全一样。设置单一变量即对照组和实验组只能有一项条件不同，其他条件都应相同，还应考虑是否有额外变量影响实验结果。
（5）等量性原则
每次实验所加试剂的量、使用的仪器大小等都要相等。（平衡法）
三、把握实验常考题型
1． 按照认知层次分类
可分为识记层次实验试题、理解层次实验试题和综合运用层次实验试题。
2． 按照能力要求分类
（1）教材实验类题型
此类试题的主要信息基本直接来自教材。因而，熟悉教材实验是突破此类试题的关键。教材实验分散于多本教材，但考查类型主要可归类为：鉴定类实验、观察类实验、调查类实验、模拟类实验、探究类实验。复习时，首先要熟悉每个实验的常规内容，包括实验目的、原理、实验仪器和药品的使用、实验的方法步骤、实验现象的观察和分析以及实验结论的得出等；其次要站在全新的、应用的角度去重新分析已做过的每一个实验，从中提取出真正要掌握的最重要的内容，主要包括两部分内容：一是每个实验的设计思想、设计思路。二是每个实验中最基本的实验方法和技术。
（2）实验分析类题型
试题往往提供实验方案，要求分析其中的步骤、现象、结果，并作出解答。虽然高考实验题题型每年都在花样翻新，但对实验结果的预测、分析和表达则是常考的，解答这类题时，应充分利用实验条件和现象，运用恰当的生物学原理加以推断、分析、阐述，得出科学的结论。
（3）实验方案的纠错或完善类题型
试题常常提供某一实验方案，但往往不全面或不准确，题干要求对其中的错误或不完善处，进行改正、补充，使实验方案趋于完善。在高考试卷中，也常常会出现实验改错题，此类题目主要是在制定实验方案时违背了实验设计原则。在实验设计时，除了要对所设计的实验有一个整体设想，有一条清晰的思路，注意操作的可行性之外，还要注意遵循前面所提实验的基本原则，如科学性原则、单因子变量原则、平行重复原则等。
（4）实验设计类题型
此类命题要求根据试题提供的条件，自行设计实验方案。其中，有补充设计型，也有全程设计型；根据实验结论的已知与未知，又可分为验证性实验和探究性实验。目前，此类实验试题已成为实验类试题命题的主流，实验专题复习时同学们务必加以重视。
（5）实验综合类题型
试题呈现的方式以实验题为背景，但考查的主要是学科的基本原理、规律、方法等理论知识。此类试题常涉及代谢、遗传和生态学方面的相关知识，弄清这些知识背景，结合实验试题的基本解题技能，是顺利解答此类试题的关键。
四、掌握高考实验题的基本解题程序
了解题目要求→确定实验题型→确定实验目的→分析实验原理→理顺实验思路与步骤→明确实验结果和结论→根据具体题型作答。
五、例题解析
右图表示膝跳反射的反射弧，A、B、C为突触，请据图分析回答：
（1）在反射弧中决定神经冲动单向传导的结构是 。
（3）若某药物可阻断伸肌收缩，请设计实验，证明该药物可以阻断兴奋在神经元之间的传递。
①实验原理：机体内骨骼肌的收缩刺激来自神经传导的兴奋。
②实验材料：略
③实验步骤：
第一步： ；
第二步： 。
④实验结果： 。
解析：⑴兴奋在反射弧中是单向传导的，原因是在突触间兴奋是单向传递的。
⑵踢小腿时，伸肌收缩而屈肌舒张，此时支配屈肌的传出神经处于静息状态，即图中C处突触后膜电位为外正内负。
⑶本题为自身对照实验，对同一实验材料做不同的处理，不需要分组，根据实验目的，要设计实验证明药物可以阻断兴奋在神经元间的传递，那么该实验变量设置是药物放置的位置不同，即放置在突触间和神经纤维上，对于前者实验的设计把药物放置在突触间即可，如B处，但是对于后者药物的放置，要考虑到兴奋在突触间单向传递的特点，即考虑到药物是放置在1处刺激2，还是药物放置在2处刺激1这一问题，必需保证兴奋能够从受 刺激部位传导方向正确；根据实验的处理确定实验的因变量为肌肉是否收缩得出实验结论。
答案： （1）突触 （2）C
（3）③第一步：将药物置于B，刺激神经纤维1处
第二步：将药物置于神经纤维2处，刺激神经纤维1处
④实验结果：将药物置于B，刺激神经纤维1时伸肌收缩；将药物置于神经纤维2处，刺激神经纤维1时伸肌不收缩
