三明　陳文榜

【摘 要】所謂實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，就是要求學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)原理，選擇實(shí)驗(yàn)器材，安排實(shí)驗(yàn)步驟，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理方法及分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。它包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)方法等。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要考查學(xué)生是否理解實(shí)驗(yàn)原理，是否具有靈活運(yùn)用實(shí)驗(yàn)知識(shí)的能力，是否具有在不同情境下遷移知識(shí)的能力。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題；解題策略

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題注重對(duì)學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾?，包括?shí)驗(yàn)思想、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)基本技能和實(shí)驗(yàn)分析表述等。實(shí)驗(yàn)性試題特別是新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題具有良好的區(qū)分度，能夠全面考查學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解、遷移和綜合運(yùn)用能力以及語(yǔ)言組織能力，更能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與體現(xiàn)學(xué)生的能力水平。因此可以預(yù)料，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題將成為今后高考實(shí)驗(yàn)命題的主要題型。下面介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試題的一般解題方法與策略。

作業(yè)或試題中的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的類型：

（1）補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；

（2）完整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

解題首先要認(rèn)真審題，找到關(guān)鍵詞，才能明確題意并少走彎路。首先要明確這是探究性實(shí)驗(yàn)還是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其次要明確該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模匆骄炕蝌?yàn)證的“生物事實(shí)”是什么？或者是此“生物事實(shí)”的哪一方面？明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?，即要探究或?yàn)證的生物學(xué)事實(shí)。

明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?，要分析該?shí)驗(yàn)依據(jù)的科學(xué)原理是什么？涉及了生物學(xué)及一些相關(guān)學(xué)科的哪些方法和原理？實(shí)驗(yàn)基本原理是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，要研究實(shí)驗(yàn)，只有明確實(shí)驗(yàn)的原理，才能真正掌握實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵、操作的要點(diǎn)，進(jìn)而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、改造和創(chuàng)新。

無(wú)關(guān)變量，也稱控制變量，指實(shí)驗(yàn)中除實(shí)驗(yàn)變量以外的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實(shí)驗(yàn)中由于無(wú)關(guān)變量而引起的變化和結(jié)果。顯然，額外變量會(huì)對(duì)反應(yīng)變量有干擾作用。如果無(wú)關(guān)變量中的任何一個(gè)或幾個(gè)因素或條件，對(duì)三個(gè)實(shí)驗(yàn)組的給定不等同，不均衡，不穩(wěn)定，則會(huì)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中產(chǎn)生額外變量，出現(xiàn)干擾，造成誤差。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之一在于控制無(wú)關(guān)變量，或減少額外變量，以減少誤差。

了解生物實(shí)驗(yàn)的一般步驟，是快速作答的捷徑。

第一步：實(shí)驗(yàn)分組即選取題干提供的實(shí)驗(yàn)材料用具，對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行平均分組（分為實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組）并編號(hào)，注意相應(yīng)的無(wú)關(guān)變量（如實(shí)驗(yàn)對(duì)象的大小或體重、個(gè)體數(shù)量、長(zhǎng)勢(shì)或健康狀況等）要保持一致。一般可采用以下表述形式：選擇長(zhǎng)勢(shì)相同、大小相似的同種植物隨機(jī)等量（平均）分組，分別編號(hào)為甲、乙、丙；或選擇年齡、體重（性別）、健康狀況相同的某種動(dòng)物隨機(jī)等量（平均）分組，分別編號(hào)為1、2、3。

第二步：設(shè)置對(duì)照對(duì)實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組進(jìn)行不同處理，即實(shí)驗(yàn)條件（實(shí)驗(yàn)變量）要不同。要注意盡量實(shí)驗(yàn)?zāi)荏w現(xiàn)“單一變量”的詞語(yǔ)，如我們常在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中強(qiáng)調(diào)“選取生長(zhǎng)狀況相同的幼苗”、“數(shù)量大小相同的種子”、“置于相同并適宜條件下培養(yǎng)”、“加入等量的清水”等均是為了控制無(wú)關(guān)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾。

第三步：相同處理將實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組置于相同的適宜環(huán)境條件下處理一段時(shí)間，即讓無(wú)關(guān)變量保持一致，以免產(chǎn)生額外變量。這一步也可分散穿插在其他各個(gè)步驟中。

第四步：觀察記錄觀察描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)果，或收集記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。因變量可能有多種具體的指標(biāo)，因此觀察和記錄因變量時(shí)應(yīng)選擇其中合適的一種，要求能較好反映與實(shí)驗(yàn)變量之間的關(guān)系，并易于觀察和測(cè)定。常用的關(guān)鍵詞有“……一段時(shí)間后（或定時(shí)）觀察（或測(cè)定）……，做好記錄（并計(jì)算出平均值”等。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果是由實(shí)驗(yàn)變量而引起的變化，實(shí)驗(yàn)結(jié)論是根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出的一種推論。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理及記錄下來(lái)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析整理，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論?？茖W(xué)的結(jié)果與結(jié)論和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象之間要符合科學(xué)邏輯，符合生物學(xué)原理。預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論又可分為兩種情況來(lái)分析：

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意實(shí)驗(yàn)選材的合理性，如：所選材料應(yīng)有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察：如可溶性還原糖的鑒定中應(yīng)選擇“白色或近白色”的材料；所選材料應(yīng)容易獲得，盡可能選擇無(wú)明顯季節(jié)性、地域性的材料；所選材料應(yīng)價(jià)格便宜。注意操作細(xì)節(jié)的合理性，如溶液或培養(yǎng)基滅菌后是否要冷卻后使用？酶促反應(yīng)的試管如何加熱？是直接加熱，還是水浴加溫？用酒精溶解葉中葉綠素時(shí)，酒精直接或隔水加熱？不同的情況下要合理地選用不同的水，如清水、池水、涼開(kāi)水、蒸餾水、生理鹽水。實(shí)驗(yàn)中若要使用有毒物質(zhì)，應(yīng)怎么使用？使甲狀腺激素、胰島素、生長(zhǎng)激素進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的方法應(yīng)如何操作？是飼喂，還是注射？同時(shí)還要注意操作順序的合理性和實(shí)驗(yàn)方案的可操作性等。這些在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前都應(yīng)充分地考慮，才能準(zhǔn)確、完整地設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)。

以上只是解答一般綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的思考方法。在解題過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)題目的具體要求，做出最合理的答案。

項(xiàng)目課題：本文系2016年度大田縣基礎(chǔ)教育科學(xué)研究立項(xiàng)課題“生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的類型與解題策略”（課題編號(hào)：DTKTZX-2016158）階段研究成果。endprint