梁芳

摘 要：主要針對學(xué)生較難把握的方法步驟的設(shè)計及書寫等難點問題歸納了一些基本模式及訓(xùn)練方法，以提高學(xué)生對實驗習(xí)題的分析及解題能力。

關(guān)鍵詞：原則；解題思路；實驗步驟

實驗設(shè)計是實驗復(fù)習(xí)中的重點和難點，要做好該專題的復(fù)習(xí)，就得理清思路，抓住實驗中的關(guān)鍵部分，總結(jié)規(guī)律，找對方法及訓(xùn)練措施?，F(xiàn)將基本策略總結(jié)如下：

一、貫徹兩個基本原則

1.單一變量原則

實驗設(shè)計常用控制變量法。變量是實驗中變化的因素或條件，是實驗最關(guān)鍵的部分，無論是原理的確定、器材的選擇、步驟的設(shè)計還是結(jié)果的討論都是圍繞變量進行的。變量主要分為自變量與因變量、無關(guān)變量。

如，“探究溫度對酶促反應(yīng)的影響”這個實驗中有很多變量。其中溫度是要探究的因素，稱自變量（原因）。而酶促反應(yīng)的速度會因溫度這個自變量而變化，是因變量（結(jié)果）。其他的條件如pH、底物等也可以引起酶促反應(yīng)的速度變化，因此在對照實驗中應(yīng)保持一致，保證這些條件不會導(dǎo)致實驗結(jié)果的變化，所以稱無關(guān)變量（其他原因）。這就是單一變量原則。

2.對照原則

對照實驗是指除所控因素外其他條件與被對照實驗完全相等的實驗。通過對照的建立，達到對變量的控制。通常，實驗會分為實驗組和對照組。實驗組，即通常說的接受自變量處理的組。對照組，是不接受自變量處理的組。例如，“探究H2O2酶高效性”的實驗，加入H2O2酶的組就是實驗組，而加入FeCl3的組就是對照組。這樣，從理論上說，由于實驗組與對照組的無關(guān)變量的影響是相等的，故實驗組與對照組兩者之間的差異，則可認(rèn)定為是來自自變量的影響，這樣的實驗結(jié)果是可信的。對照通常有以下類型：空白對照、條件對照、自身對照、相互對照。

二、實驗設(shè)計程序及解題思路

實驗設(shè)計（特別是探究實驗）的程序可歸納為提出課題→作出假設(shè)→確定原理→設(shè)計步驟→預(yù)期結(jié)果→觀察收集數(shù)據(jù)→得出結(jié)論等。解題時可按以下順序進行分析討論：

（1）根據(jù)實驗?zāi)康恼页龈鞣N變量。

（2）運用所學(xué)知識或題目信息確定實驗原理，明確自變量如何操縱、無關(guān)變量如何控制、因變量如何檢測等。

（3）根據(jù)實驗原理，對照實驗?zāi)康?，初步形成大致方案?/p>

（4）結(jié)合實驗所給的條件，選取適當(dāng)?shù)姆椒?，設(shè)計具體步驟。

（5）分析實驗結(jié)果得出結(jié)論。

下面通過舉例來說明。

如，血液中鈣離子在血液凝固過程中起重要作用，鈣離子缺乏則血液不能凝固，草酸鉀溶液能與血液中的鈣離子發(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用。請根據(jù)提供的實驗材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實驗步驟和實驗結(jié)果，以驗證鈣離子在血液凝固中的作用，并回答問題：

（1）實驗材料和用具：家兔、生理鹽水、酒精棉、適宜濃度的草酸鉀溶液、適宜濃度的氯化鈣溶液、試管、注射器

（2）提出實驗課題

（3）寫出實驗原理

（4）實驗步驟和實驗結(jié)果

第一步：在A、B試管中分別加入等量的草酸鉀溶液和生理鹽水

第二步：

第三步： ；結(jié)果

第四步： ；結(jié)果

讓我們以上面提到的順序來解答這道試題。

①分析這個實驗的目的：即本實驗要驗證的生物學(xué)事實是什么？（驗證鈣離子在血液凝固中的作用）

②確定變量：這個實驗的自變量是鈣離子的有無，因變量是血液凝固與否，無關(guān)變量是影響血液凝固的其他因素，如溫度、草酸鉀溶液的濃度、試管的干凈程度等。

③確定實驗原理：從題干所給信息獲得（草酸鉀能與血液中的鈣離子發(fā)生反應(yīng)，形成草酸鈣沉淀，起抗凝作用）。

④該實驗的實驗組為哪支試管？對照組為哪只試管？該實驗為何種對照？

加草酸鉀的A試管為實驗組，加生理鹽水的B試管為對照組。本實驗既有空白對照（A與B），又有自身對照（A試管先加了草酸鉀形成了沉淀，后又加入CaCl2溶液）。

⑤該實驗采用哪種方法排除無關(guān)變量的干擾？（主要采用對照原則和單一變量原則）

通過以上分析，我們基本上就掌握了該實驗設(shè)計程序要求的各要素，之后再將以上分析內(nèi)容形成文字，這個實驗的主要問題就解決了。

三、實驗步驟的書寫

書寫實驗步驟一般采取“三部曲”模式：

（1）選材、分組、編號。

（2）對照實驗的處理。

（3）觀察記錄實驗結(jié)果。

下面通過例題說明如何訓(xùn)練學(xué)生書寫實驗方法步驟。

例：已知2H2O2=2H2O+O2↑，可以通過觀察反應(yīng)過程中O2的生成速度（即氣泡從溶液中釋放的速度）來判斷H2O2分解反應(yīng)的速度。請用所給的實驗材料和用具設(shè)計實驗，使其能同時驗證過氧化氫酶具有催化作用和高效性。要求寫出實驗步驟、預(yù)測實驗結(jié)果、得出結(jié)論，并回答問題。

實驗材料與用具：適宜濃度的H2O2溶液，蒸餾水，3.5%FeCl3溶液，0.01%過氧化氫酶溶液，恒溫水浴鍋，試管。實驗步驟：

（1） （2）（3）略

分析：本實驗?zāi)康氖且瑫r驗證酶具有催化作用和高效性，因此需要設(shè)置A組“在H2O2溶液中滴加0.01%過氧化氫酶”、B組滴加“蒸餾水”、C組滴加“3.5%FeCl3溶液”。通過比較A組和B組、A組和C組實驗現(xiàn)象得出結(jié)論。再完善實驗步驟，這里要提醒學(xué)生注意遵循單一變量、對照等原則。最后用文字表達：

①取3支試管，分別編號A、B、C，各加入等量且適量的H2O2溶液，放入37℃恒溫水浴鍋中保溫適當(dāng)時間。

②分別向上述3支試管加入等量且適量的蒸餾水、FeCl3溶液和過氧化氫酶溶液。

③觀察各試管中釋放氣泡的快慢。

總之，在實驗復(fù)習(xí)時，把握住對設(shè)計實驗相關(guān)的關(guān)鍵點知識，再通過對經(jīng)典實驗習(xí)題的分析訓(xùn)練，相信學(xué)生在實驗方面的解題能力會舉一反三，逐步提高。

（作者單位 陜西省西安市第八中學(xué)）

編輯 薛直艷