学生生物实验能力的培养

■陈国毅

学生生物实验能力的培养

■陈国毅

纵观近几年浙江理综生物高考试题及其他省市高考试题，实验是高考必考的内容，也是命题的热点，试题中所占的分值也较大。因此在高考复习中除了重视教材实验，让学生熟练掌握之外，还必须培养与实验相关的能力。下面就从针对问题提出假设的能力，根据假说设计实验方案的能力、预测实验结果的能力、科学分析实验结果从而得出合理的实验结论的能力、对他人的实验方法进行评价和修改的能力等五方面能力加以分析，探讨学生生物实验能力的培养。

1 针对问题提出假设的能力

假说就是对自然界或生物学实验中的可以观察到的现象提出一种推测或猜想，是在一定的经验材料的基础上，以一定的科学知识为依据而提出的尚待通过科学实验检验的假说。

例 1928年，荷兰细菌学家格里菲斯在研究肺炎球菌时，将有荚膜的肺炎球菌、高温处理过的有荚膜菌、无荚膜菌、无荚膜菌与高温处理过的有荚膜菌混合物分别注射到小白鼠体内，几天后，出现如下现象：1）注射有荚膜菌→小白鼠死亡→体内分离出有荚膜菌；2）注射高温处理过的有荚膜菌→小白鼠无恙→体内没有分离出有荚膜菌；3）注射无荚膜菌→小白鼠无恙→体内分离出无荚膜菌；4）注射无荚膜菌与高温处理过的有荚膜菌混合物→小白鼠死亡→体内分离出有荚膜菌；5）将注射混合物后死亡的小白鼠体内分离出的有荚膜菌进行培养，其后代均为有荚膜菌，再将其注射到小白鼠体内，则引起小白鼠死亡。

对于上述实验现象，格里菲斯进行科学地推测，提出相应的假设：有什么物质转移到无荚膜菌中，并遗传给后代？后人在此基础上对于有荚膜菌体内所含的物质加以分离，单独与无荚膜菌进行培养，获得相应的结论。

2 根据假说设计实验方案的能力

实验设计是指正式进行科学实验之前，实验者根据一定的目的和要求，运用有关的科学知识原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制订。实验设计之前必须对于以下几方面问题加以分析：1）弄清题目要求；2）明确实验目的；3）分析实验原理；4）确定设计思路；5）设计实验步骤；6）预测结果和分析。

例 蝌蚪在发育过程中，前后肢的生长、头部形态的改变、鳃的消失、尾部的消失、体形的变化等都受甲状腺激素的影响。请根据实验材料设计实验步骤，验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育，并预测实验结果和结论。

实验材料：30只同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15 mm），3个相同的玻璃缸，培养皿，小网，坐标纸（1 mm×1 mm），饲料，甲状腺激素，甲状腺抑制剂，清水。

题目要求：设计实验步骤，预测实验结果和结论。

实验目的：验证甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。

实验原理：甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育；甲状腺抑制剂能抑制蝌蚪的生长发育，使蝌蚪的生长发育延迟；清水不影响蝌蚪的正常生长发育。

实验设计思路：明确三类变量，建立对照实验。

此实验设计中的实验变量是什么？甲状腺激素、甲状腺抑制剂。

此实验设计中的无关变量和反应变量分别是什么？1）无关变量是同种蝌蚪30只（每组10只），适宜的相同水质、饲料、温度等，投药的天数。每天的药量均相同，白天的观察时间、次数均一致。2）反应变量是蝌蚪的体长，前、后肢和尾的变化情况。

明确上述相应知识点后，很自然地进行实验设计，具体设计方案：1）将3个相同的玻璃缸分别编为1、2、3号；2）将30只同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15 mm）随机分为3组（每组10只），分别放入3个玻璃缸中，在适宜的相同水质、饲料、温度等条件下饲养；3）1号玻璃缸中加入甲状腺激素5 mg，2号缸中加入甲状腺抑制剂5 mg，3号缸中不加任何药物；4）向1号和2号玻璃缸中连续投药7天，每天一次，药量相同；5）实验期间，每天按时观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出，放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上，观察并测量蝌蚪的体长，观察前肢、后肢和尾的变化，并做好记录。

3 预测实验结果的能力

3.1 对探究性实验的预测 探究性实验是探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系的实验方法。

3.2 对验证性实验的预测 验证性实验是指在讲授有关概念和原理之后，通过实验来验证有关知识。上例预测实验结果：1号玻璃缸中的蝌蚪前后肢、头部形态改变，尾部及体长变化等较快；2号玻璃缸中的蝌蚪身体部位无明显变化；3号玻璃缸中的蝌蚪变化情况介于1号玻璃缸和2号玻璃缸中的蝌蚪之间。注意：已知知识点的验证，不能作三方面的预测，只能作与已知知识点相符的预测。

4 科学分析实验结果，得出合理的实验结论的能力

生物学实验的结果和结论是两种不同性质的认识。实验结果是通过实验过程对人们肉体感官所难以感觉的事实或现象的呈现，它是一种通过实践活动而得到的感性认识。而结论则是将这些零散的、表面看起来没有联系的事实经过分析、综合、抽象、概括等科学思维过程而判断出的理性认识。

例 为了验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某学生将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力、活动减少、甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。

该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。

请回答：分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因。

答案：注射胰岛素溶液后，血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少，导致能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状。

5 对他人的实验方法进行评价和修改的能力

先指出原实验方法中的错误之处，然后提出合理的修改意见。

例 为了探究“甲状腺激素及甲状腺抑制剂对蝌蚪生长发育的影响”，某学生制订下列实验设计方案，请作出正确的评价。

1）取2个玻璃缸分别编号，1号、2号。

2）在2个玻璃缸中分别加入等量（且适量）的水和新鲜水草，然后在每个玻璃缸中分别放入10条发育状态不同的蝌蚪。

3）向1号缸中投放含甲状腺激素的饲料，向2号缸投放含甲状腺抑制剂的饲料。

4）每天分别向各缸中投放一些饲料。

5）每隔一定时间观察一次，观察时用小网将蝌蚪捞出放在培养皿中，再将培养皿放在坐标纸上（1 mm×1 mm），观察并且测量蝌蚪的体长变化。

该实验设计只有实验组而没有对照组，应该增加一个玻璃缸，放入常规饲料。另外，蝌蚪的数目应相等，大小、种类应相同。投放的饲料也应该是等量的。还有甲状腺激素的功能是促进蝌蚪的发育，因此观测指标应该是蝌蚪发育成青蛙所需的时间的长短，而不是体长的变化，观测生长激素对蝌蚪发育的影响可用蝌蚪的体长变化做指标。

总之，生物实验既是理综试题的难点又是重点，要提高实验的得分率，需要平时反复的训练，并具备一定的分析能力，举一反三，达到理想的效果。

（作者单位：浙江省台州市黄岩区灵石中学）

10.3969 /j.issn.1671-489X.2010.11.144