第3講　實驗方案的敘寫類題目答題規(guī)范

第3講實驗方案的敘寫類題目答題規(guī)范學生在作答實驗探究題時經(jīng)常會出現(xiàn)審題不準、思維不清、表達不當?shù)痊F(xiàn)象，其中失分最嚴重的就是語言表達欠規(guī)范。規(guī)范的實驗方案內(nèi)容應包括實驗目的、作出假設、實驗原理、實驗思路、預期實驗結果和得出結論等。下面以“探究土壤微生物的分解作用”為例，重點探討實驗方案中難度較大，學生最易出錯的實驗目的、實驗原理、實驗思路、實驗結論的規(guī)范性敘寫方法。[典型案例]落葉是在土壤微生物的作用下腐爛的嗎？以帶有落葉的土壤為實驗材料。采用對照實驗的方法，設計實驗組和對照組。對照組的土壤不做處理(自然狀態(tài))；實驗組的土壤要進行處理，以盡可能排除土壤微生物的作用，同時要盡可能避免土壤理化性質(zhì)的改變(如將土壤用塑料袋包好，置于60℃恒溫下處理1h)。[價值分析]

此案例的目的是探究落葉在土壤中被分解，是土壤理化因素的作用還是土壤微生物的作用，這是個很好的關于實驗探究的命題情境。在進行本實驗操作之前，要求學生完整地寫出具體實驗方案，不僅能保障實驗順利進行，也能訓練學生的實驗題審答能力。(一)實驗目的規(guī)范性敘寫實驗目的的敘寫要明確檢測、驗證或探究的某一生物學事實，如探究(或驗證)生命系統(tǒng)內(nèi)部某一生命要素對另一生命要素的影響或某種環(huán)境因素對生命活動的影響等。實驗目的的敘寫一般包括四個要素：實驗性質(zhì)(驗證性或探究性)、實驗變量、實驗對象(實驗材料)和反應變量(圖1)。實驗目的的規(guī)范性敘寫，一方面要做到實驗目的四要素的完整；另一方面要能正確把握該實驗的自變量和因變量，并明晰自變量和因變量的邏輯關系。本案例以落葉作為實驗材料，實驗變量是有無微生物，以落葉是否腐爛作為反應變量。故本案例的實驗目的可敘寫為“探究(實驗性質(zhì))土壤中落葉(實驗對象)腐爛(反應變量)是否與土壤微生物(實驗變量)有關”。[錯例警醒]在實驗目的敘寫中的錯誤主要有以下3個方面：（1）對實驗目的四要素的描述不準確或缺漏。如“驗證土壤微生物的分解作用”，缺少實驗對象（土壤中的落葉）；“落葉是不是在土壤微生物作用下腐爛的”，缺少實驗性質(zhì)（探究）；“探究土壤中落葉腐爛的原因”，缺少自變量（土壤中微生物）。（2）變量定位錯誤。如“探究滅菌對土壤中微生物生活的影響”，實驗變量和反應變量都定位錯誤。（3）自變量和因變量邏輯關系錯誤。如“探究落葉對土壤微生物分解作用的影響”，學生未能明確本實驗自變量和因變量的邏輯關系。(二)實驗原理的規(guī)范性敘寫實驗原理是指科學實驗探究活動中實驗方法、實驗操作和檢測方法等所依據(jù)的科學理論。生物學實驗就是采用一定實驗手段操控實驗變量，使其施加于實驗對象，然后觀察和檢測反應變量改變的情況，從而得出科學結論。因此，實驗原理應包括操控自變量的原理、自變量作用的原理和檢測因變量的原理(圖2)。其中，操控自變量的原理包括材料選擇、試劑選擇和操作方法等的依據(jù)。本案例中將土壤用塑料袋包好，置于60℃恒溫下處理1h，可以滅活土壤中的微生物，是操控自變量的理論依據(jù)。以落葉的變化量作為觀察指標是因為土壤中落葉在微生物分解作用下，質(zhì)量會減少。因此，依據(jù)圖2所示思維模式圖，本實驗原理是“在60℃恒溫1h條件下，土壤中的微生物將會死亡，但土壤理化性質(zhì)不會發(fā)生改變(操作原理)，微生物具有分解作用(自變量作用的原理)，落葉在微生物分解作用下，質(zhì)量就會減少(檢測原理)”。[錯例警醒]在實驗原理敘寫中的錯誤主要有以下2個方面：(1)思維混亂，答非所問。例如，“將落葉掩埋在土壤內(nèi)部，使其發(fā)生作用”“控制變量法、平行對照”等。(2)缺步作答，對而不全。例如，“微生物具有分解作用，能夠將落葉分解成無機物”(缺少操控原理和檢測原理)。(三)實驗思路的規(guī)范性敘寫實驗思路就是按照實驗目的，依據(jù)相關的生物學規(guī)律和原理，采用科學的實驗方法，選擇恰當?shù)膶嶒灢牧虾蛢x器，制定出科學的實驗實施方案?！皩嶒炈悸吩O計題”在近年高考中出現(xiàn)頻率非常高，對學生科學思維和科學探究能力水平提出了更高的要求。實驗思路題的審答思維應該先從實驗目的入手(分析實驗目的四要素)，再選用合理的對照方法，創(chuàng)設實驗條件，設計恰當?shù)姆桨?，最后理清思路、組織語言(圖3)。本案例的實驗目的是探究土壤中落葉腐爛是否與土壤微生物有關，前面對實驗目的敘寫的敘述中，已經(jīng)指出實驗目的的四要素。實驗變量是土壤中有無微生物，本實驗可以確定為空白對照實驗，應排除微生物分解作用以外的因素的影響。故實驗思路是“取同種落葉若干，平均分成兩份，一份(甲組)埋入農(nóng)田或林地(肥沃)的土壤中，另一份(乙組)埋入經(jīng)過滅菌(用塑料袋包好，置于60℃恒溫箱1h滅菌)的同樣的土壤中，在相同且適宜的環(huán)境中培養(yǎng)，一段時間后將落葉取出稱重比較，得出結論”。[錯例警醒]在實驗思路敘寫中的錯誤主要有以下4個方面：(1)實驗材料選擇錯誤。如“取帶有落葉的土壤兩份，一份滅菌處理，另一份不滅菌，保持同等且適宜條件，一段時間后，觀察兩組落葉腐爛情況”，由于土壤中已有落葉難以分離出來，同時其他不確定因素較多，不宜直接作為實驗材料，應另取新的落葉。(2)變量判斷錯誤。如“將落葉均分兩份，一份滅菌，另一份不處理”，自變量應該是土壤中有無微生物。(3)對照方法錯誤。如“將落葉放在滅菌的土壤中，一段時間后，觀察落葉是否腐爛”，缺少對照組。(4)實驗條件控制錯誤。如“將裝有等量落葉的塑料袋分別埋入滅菌和未滅菌的土壤中”。用塑料袋裝樹葉，土壤中微生物將無法對落葉起作用。(四)實驗結果和結論的規(guī)范性敘寫1．根據(jù)實驗結果，總結實驗結論(1)實驗結果的分析和實驗結論的得出，是在探究性實驗進行后，對所記錄的數(shù)據(jù)進行分析，對作出的假設進行肯定或否定的關鍵環(huán)節(jié)。(2)實驗結果是具體的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象，實驗結果的文字表述一定要具體、準確。(3)實驗結論是根據(jù)實驗結果具體的數(shù)據(jù)或現(xiàn)象總結出來的規(guī)律，是可以用來與他人交流的概括性語言。(4)對實驗結論進行描述的文字要反映一般規(guī)律。構思答案時，如果有學過的結論性語句，則最好直接“拿來”，如“酶的催化作用具有專一性”“興奮在神經(jīng)纖維上以電信號的形式傳導”“細胞膜具有一定的流動性”等，如果沒有學過的結論性語句，就要嘗試“照貓畫虎”，組織語言要嚴謹、簡潔。2．預測探究性實驗結果與結論的敘寫模型①若“因變量的檢測結果……”則“自變量”對“因變量”有促進作用。②若“因變量的檢測結果……”則“自變量”對“因變量”有抑制作用。③若“因變量的檢測結果……”則“自變量”對“因變量”無影響。本案例的實驗目的、實驗思路前面已表述清楚，預測實驗結果和結論：(1)若一段時間后甲組(含土壤微生物)落葉的腐爛程度比乙組的腐爛程度大，則土壤微生物對落葉有分解作用。(2)若一段時間后甲組(含土壤微生物)落葉的腐爛程度與乙組的腐爛程度一樣，則土壤微生物對落葉無分解作用。(3)若一段時間后甲組(含土壤微生物)落葉的腐爛程度比乙組的腐爛程度小，則土壤微生物會釋放出某種物質(zhì)，延緩落葉的腐爛。[錯例警醒]在預測實驗結果與結論敘寫中的錯誤主要有以下2個方面：(1)實驗結果與因變量混淆。如“甲組(含土壤微生物)落葉的質(zhì)量比乙組的質(zhì)