浅谈生物探究实验的一般做题步骤

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来源：《试题与研究·教学论坛》2014年第03期

        一、背景 

        高中生物实验分两种类型，验证性实验和探究性实验，由于后者更能体现探究能力、实验设计能力和运用生物学知识和方法分析和解决实际问题能力；更能体现科学态度、科学精神和创新意识，每次考试都有相当比重。由于探究实验知识教材中并没有系统地整理，使同学们在做这方面题时感到无所适从。为解决这一问题，现将有关实验设计的基本理论、实验设计的思路方法和常见的类型做一介绍，以期增加理论知识，提高分析问题和解决问题的能力。 

        二、探究实验的基本内容 

        探究性实验一般包括：提出问题、做出假设、设计实验、进行实验并观察、记录结果（有时需收集数据）、分析结果得出结论、表达和交流六个基本内容。 

        （一）提出问题 

        人们对事物做缜密观察以后，常常由于好奇心或想做进一步了解而提出问题，虽然任何人都能提出问题，但只能是有意义的问题才值得探讨，问题即为实验的题目，是实验要达到的具体目标，例如“探究植物细胞在什么条件下吸水和失水”“探究影响酶活性的条件”“酵母菌在有氧还是无氧条件下产生酒精”“光照强度对光合作用的影响”。 

        （二）做出假设 

        根据已有的知识和经验，对提出的问题做出尝试性的回答，也就是做出假设。假设一般分为两个步骤：第一步，提出假设；第二步，做出预期（推断）。一个问题常有多个可能的答案，但通常只有一个是正确的。因此，假设是对还是错，还需要加以验证，即依据假设或预期，设计实验方案，进行实验验证。 

        （三）实验原则 

        1.单一变量原则 

        实验过程中可以变化的因素称为变量。按性质不同，通常可分为三类：自变量、因变量和无关变量。 

        自变量，指实验中人为改变的变量。因变量，指实验中随着自变量的变化而引起的变化和结果。通常自变量是原因，因变量是结果，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性”的实验中，所给定的低温（冰块）、适温（37℃）、高温（沸水浴）就是实验变量。而由于低温、适温、高温的条件变化，唾液淀粉酶水解淀粉的活性也随之变化，这就是反应变量，该实验即在于获得和解释温度变化（实验变量）与酶的活性（反应变量）的因果关系。 

        无关变量指实验中除自变量以外的影响实验现象或结果的因素或条件。显然，无关变量会对反应变量有干扰作用，实验的关键之一在于控制无关变量，以减少误差。 

        2.对照性原则 

        通过设置实验对照对比。既可排除无关变量的影响，又可增加实验结果的可信度和说服力。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。按对照的内容和形式上的不同，通常有以下对照类型： 

        （1）空白对照 

        指不做任何实验处理的对象组。 

        （2）自身对照 

        指实验与对照在同一对象上进行，即不另设对照组。 

        （3）条件对照 

        指虽给对象施以某种实验处理，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定的实验变量意义的。 

        （4）相互对照 

        指不另设对照组，而是几个实验组相互对比对照，在等组实验法中，大都是运用对照。 

        3.科学性原则 

        所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则，都要具有可行性。 

        4.重复性原则 

        在实验设计中也必须注意实验的可重复性。任何实验都必须要有足够的实验次数，才能判断结果的可靠性，尤其是有数据计算的实验，设计的实验不能只能进行一次，在无法重复的情况下，作为正式结论，这样的结论易被推翻。 

        （四）进行实验并记录观察或测量实验结果 

        （五）分析结果得出结论 

        （六）表达和交流 

        三、探究实验设计的一般方法 

        第一步：根据实验目的和要求，先确定好三个变量即自变量、因变量、无关变量。 

        第二步：确定实验的原理。实验原理通常根据实验的目的和题目所给的材料进行分析处理，确定实验变量的检测方案，再根据我们所学过的知识联系起来确定实验的原理。 

        第三步：设置对照实验，选择合理的实验对照方法。 

        第四步：选择实验材料（实验材料要根据原理来选择或题干所给的信息来确定）。 

        第五步：设计实验步骤。设计实验步骤时最好能理顺实验思路，设计步骤时一定要注意遵循实验设计的四个基本原则（对照原则、单一变量原则、等量原则、科学性原则）。实验步骤基本模式如下： 

        （1）将相关的实验材料、用具或相应的实验对象等随机平均分组，并编号（目的是为了防止偶然误差）； 

        （2）施加实验变量，控制无关变量而设置对照（注意：单一因素不同；其他因素相同且条件要适宜）； 

        （3）进一步相同处理（如条件适宜相同环境）； 

        （4）检测因变量、观察、统计、比较。如果实验现象是隐蔽的，必须找出具体的检测方法，以显现实验结果，便于观察，之后找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象； 

        （5）有些实验可能需要反复操作本实验。目的是防止偶然误差。 

        第六步：预测实验结果并得出结论。 

        根据实验的原理分析或推测其可能的情况，并将所有可能的结果和结论一一列出。探究性实验回答的基本模式：如果（若）可能出现什么样的实验现象，则（说明）相对应的实验结论。