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一、分析實驗原理
高中生物實驗原理是實驗設計的基礎,實驗原理包括以下兩點:
(1)自變量對因變量的具體影響。
(2)觀察或檢測因變量的依據。實驗原理一般表述為:某種因素(自變量或操作過程)會(可能)產生某種結果(因變量或操作結果),通過某種方式(或觀察指標),可以觀察到(達到實驗目的)。
例1驗證不同波長對黑藻光合作用強度的影響。
解析:該實驗的目的是題干中的最后一句話。根據實驗目的,得知該實驗屬于驗證性實驗,實驗結果和結論是唯一的。分析實驗裝置可知:該實驗的自變量是光的波長;因變量是黑藻的光合作用強度,可用單位時間內O2的產生量來檢測;因題目中提供的實驗材料有pH試紙,因變量的光合作用強度也可以用溶液中酸堿度的變化來體現;無關變量有光照強度、NaHCO3溶液濃度、溫度、燈泡與裝置的距離等,要保證這些條件相同且適宜。根據光合作用的影響因素確定其實驗原理為:不同波長的光通過影響光反應影響黑藻的光合作用強度,如紅光和藍紫光有利于提高光合作用強度,而綠光不利于提高光合作用強度;通過比較單位時間內氣泡(O2)產生量或溶液pH的變化,可以確定光質對黑藻光合作用強度的影響。
二、巧妙解題
1.選材
選材是操作實驗方法和實施實驗步驟的保證。實驗材料的選擇要分析“有什么用”“、怎么用”,如顏色反應的實驗材料要求待測物質含量高,無色或接近無色。
2.書寫實驗設計步驟
(1)分組編號。選材并組裝實驗設備,將長勢相同的植物或年齡、大小、體質相同的實驗動物分為若干組,并作好編號。
(2)設置對照。根據實驗變量設置對照,施加自變量為實驗組,不施加自變量設為對照組;除自變量不同外,要控制好無關變量的條件。
(3)條件處理。將實驗設置對照后的培養或反應放在相同且適宜的條件下培養或反應。
(4)觀察并記錄。觀察實驗現象(顏色變化,生理特征變化等),測定指標(光合速率,液滴移動距離等),記錄實驗數據。
例2探究下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素(TRH)減少的原因。
解析:例2的實驗未提供實驗材料,需要自行確定,選擇日齡、大小、體重、健康狀況相同的實驗動物若干只,甲狀腺切除手術需要相應的手術器械,還應提供一定濃度的促甲狀腺激素溶液。高中生物設計實驗步驟時需設置對照,實驗組為切除甲狀腺的實驗動物,對照組為不切除甲狀腺,但做相同手術的實驗動物。根據上述分析,確定實驗步驟為:取日齡、大小、體重、健康狀況相同的實驗動物若干只,平均分為兩組,甲組為實驗組,乙組為對照組。測量兩組實驗動物血液中的TRH含量。用手術器械將甲組動物的甲狀腺切除,乙組不做切除,但做相同的手術。對甲、乙兩組實驗動物注射等量且適宜濃度的TSH。一段時間后,測定甲、乙兩組實驗動物血液中的TRH含量。
3.分析實驗結果,得出實驗結論。驗證性實驗是對實驗目的的肯定,結果和結論只有一個。探究性實驗,則結果往往有多種可能,要寫出所有的可能。每個結果對應一個結論。
三、其他注意點
1.根據題干提供的實驗材料選擇正確的實驗方法。如驗證胰島素的生理功能應該用注射法不宜用口服法。
2.實驗步驟書寫要規范。實驗步驟書寫要分步描述。
3.盡可能用“一段時間”、“一定量的”等定性的語言來表達在量上難以做到準確的量化表述。
4.實驗結果的檢測要選擇正確的試劑,描述要用專業的實驗術語。以上從審題和解題兩方面總結了高中生物實驗設計的解題方法,只要學生能掌握這兩個要點,并進行專題的訓練,高中生物實驗設計題自然就輕車熟路。
作者:陳清霞 單位:福建省莆田市第五中學