楊紅彩

【摘要】實(shí)驗(yàn)設(shè)計屬于近年來高考考查的熱點(diǎn)問題，生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計通過設(shè)計對照實(shí)驗(yàn)平衡無關(guān)因素，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)方案的說服力，因此學(xué)生有必要了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計的簡單理論知識。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)設(shè)計 對照實(shí)驗(yàn) 設(shè)置

實(shí)驗(yàn)設(shè)計是指在正式進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，實(shí)驗(yàn)者根據(jù)一定的目的和要求，運(yùn)用有關(guān)的科學(xué)知識原理，制定實(shí)驗(yàn)過程中的材料、儀器、方法、步驟等全部方案。中學(xué)生物學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，是為研究一個課題（或一個問題）提供一個簡易的可行性方案，并通過這個方案的實(shí)施探究或驗(yàn)證一個生物學(xué)結(jié)論（事實(shí)）或者對某一生物學(xué)現(xiàn)象做出科學(xué)合理的解釋。

對照的設(shè)計是生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計的基本思想。設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)的目的在于消除無關(guān)變量對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可信，更有說服力。

1.哪些實(shí)驗(yàn)設(shè)計需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)

中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)可以分為5類：（1）細(xì)胞結(jié)構(gòu)觀察類實(shí)驗(yàn)，如觀察植物細(xì)胞有絲分裂，用高倍顯微鏡觀察葉綠體和細(xì)胞質(zhì)流動；（2）生理現(xiàn)象觀察類實(shí)驗(yàn)，如觀察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離與復(fù)原實(shí)驗(yàn)； （3）物質(zhì)性質(zhì)探索類實(shí)驗(yàn)，如比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率；（4）物質(zhì)成分鑒定類實(shí)驗(yàn)，如DNA的提取與鑒定；（5）生物實(shí)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)類實(shí)驗(yàn)，如種群密度的取樣調(diào)查，調(diào)查環(huán)境污染對生物的影響。從前面的分類和示例來看，生理現(xiàn)象觀察、物質(zhì)成分鑒定、物質(zhì)性質(zhì)探索、生物實(shí)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)，一般需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)，可以這樣說，只要研究未知因素對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響作用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計，都需要設(shè)置對照實(shí)驗(yàn)。

2.如何區(qū)分對照組和實(shí)驗(yàn)組

對照實(shí)驗(yàn)分為對照組和實(shí)驗(yàn)組。對照組是指實(shí)驗(yàn)在正常條件下進(jìn)行，不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對象組；實(shí)驗(yàn)組是指實(shí)驗(yàn)含有未知的、需要探究的因素，接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對象組。

例如血糖的調(diào)節(jié)主要通過胰島素來完成的，胰島素分泌增加可促進(jìn)血糖合成糖元，抑制非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，使血糖降低。血糖含量過低，動物會出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。請根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具，簡要寫出第二步及以后的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證胰島素在調(diào)節(jié)血糖方面的作用。

一、實(shí)驗(yàn)材料和用具

小白鼠4只；鼠籠2個；胰島素溶液；50%葡萄糖溶液；生理鹽水；注射器1個。

二、實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)結(jié)果

①將4只小白鼠分為實(shí)驗(yàn)和對照兩組，每組2 只。

【實(shí)驗(yàn)分析】：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證胰島素在調(diào)節(jié)血糖方面的作用。

實(shí)驗(yàn)原理：動物體內(nèi)血糖的調(diào)節(jié)主要通過胰島素完成，胰島素分泌增加可促進(jìn)血糖合成糖元，抑制非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖，從而使血糖降低。

材料用具：胰島素溶液；50%葡萄糖溶液；生理鹽水；注射器1個。

反應(yīng)變量：動物出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。

無關(guān)變量：小白鼠生長發(fā)育狀況、注射量、環(huán)境條件等。

對照方式：空白對照，對照組注射等量生理鹽水。

變量控制：注射胰島素溶液。

實(shí)驗(yàn)步驟：①將4只小白鼠分為實(shí)驗(yàn)和對照兩組，每組2 只。

②將兩組小白鼠饑餓處理18—24小時。

③實(shí)驗(yàn)組在腹腔下注射適量的胰島素， 對照組注射等量的生理鹽水，置于30℃—37 ℃環(huán)境中。

④一段時間后，甲組（實(shí)驗(yàn)組）出現(xiàn)驚厥昏迷等現(xiàn)象，對照組正常。

⑤兩組皮下均注射葡萄糖，實(shí)驗(yàn)組恢復(fù)正常，對照組仍正常。

結(jié)果預(yù)測：實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)驚厥昏迷等現(xiàn)象，對照組正常。

實(shí)驗(yàn)解釋：胰鳥素使血糖含量過低，動物出現(xiàn)驚厥、昏迷等現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：胰島素能降低血糖。

練習(xí)：試設(shè)計一個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“黃瓜子房發(fā)育成果實(shí)需要種子提供生長素”。

【答案】

提示：①黃瓜是雌雄同株單性花。

②生長素是實(shí)驗(yàn)變量，生長素來源有兩個：直接涂上和種子產(chǎn)生。

含有生長素

種子產(chǎn)生生長素 …………………… 實(shí)驗(yàn)組

人工涂上生長素 …………………… 對照組

不含有生長素：

不做任何處理 ……………………… 對照組

實(shí)驗(yàn)設(shè)計是對學(xué)生綜合能力的測試，需要學(xué)生運(yùn)用學(xué)習(xí)過的理論知識和動手操作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過分析、綜合，才能完成實(shí)驗(yàn)方案。因此，學(xué)生只有親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)驗(yàn)過程中不斷積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，才能使實(shí)驗(yàn)設(shè)計的能力不斷提高。

參考文獻(xiàn)：

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