高中生物实验分析的一般方法

高中生物实验分析的一般方法

在高中生物实验教学过程中，我们经常发现不少学生只重视实验结果，不重视分析结果;只满足于实验的成功，而不愿对实验失败的原因进行分析。造成这种现象的原因，除了是学生对实验的根本目的缺乏深刻的认识而外，不懂得如何分析实验、没有掌握实验分析的一般方法是非常重要的因素。生物学是一门实验性很强的学科，在实验过程是，会有多种因素影响、干扰实验结果，致使实验失败。此时，实验分析就显得很重要：一方面，可以找出并排除影响因素，使实验重做晨能获得成功;另一方面，还可以总结出经验教训，甚至可能还有意外的收获、新的发现，这在科学史上是不乏其例的。因此，尽管现行高中生物教学大没有明确实验分析这一目的，而且实验也比较简单，笔者觉得，在高中生物实验教学中，除了使学生达到提高动手能力、了解实验原理和方法、验证所学知识这些目的以外，教育学生辩证地看竺实验的成功与失败、教给学生进行实验分析的一般方法、初步培养学生实验分析的能力还是必要的!

1第一步：取材分析

正确取材是实验成功的第一步。有的学生实验失败的原因，往往是取材不正确而引起的，因而在实验分析时，要首先考虑取材是否正确。例如，实验一＂观察植物细胞的有丝分裂＂(以下简称＂实验一＂)中，准确切取洋葱根尖生长点部位，是实验成功的前提。一些学生制成的装片中往往看不到或看到很少的分裂相细胞，就是因为切

取部位正确导致的，即没有选准根尖的生长点部位。实验二＂观察植物细胞的质壁分离和复原＂(以下简称＂实验二＂)中，取材部位应该是在新鲜的洋葱鳞片叶外表皮的紫色较深处。而在内表皮或紫色很浅的部位取材，往往观察不到或仅有很少紫色液泡。实验三＂观察根对矿质元素离子的交换吸附现象＂(以下简称＂实验三＂)中，剪取的是有活性的根，如果是死根、烂根，则观察不到预期的结果。实验四＂叶绿体色素的提取的提取和分离＂(以下简称＂实验四＂)中，选取的时片要肥厚、色浓，而老叶、发黄的叶子则不能选龋

2第二步：药品与试剂分析

药品与试剂的量、浓度、纯度等都是影响实验正确结果的重要因素，要逐一检查，不能忽视。

2.1关于量的问题。有些实验对药品与试剂的量有一定的要求，如实验四中，丙酮、层析液的量就要按规定使用：提取5g叶片中的色素，用2ml丙酮是适中的，若丙酮过多，会使色素浓度降低，减少滤纸条上色素的量，使分离效果不明显;若丙酮少了，色素提取又不充分。色素分离时，向烧杯中例入层析液时，其量的标准是液面不能超过1cm(距烧杯底)，否则将没及滤纸条上的滤液细线，色素就迅速溶解到层析液中去了，结果在滤纸条上得不到相应的色素分离图谱。

2.2关天浓度问题。实验中，规定的浓度，都是人们经过多次试验后，认为最适合的。实验员在实验前配制药品与试剂时，浓度要配准，否则将会影响学生实验。如蔗糖溶液浓度较高时(高于30%)，会使细胞因发生强烈质壁分离而失水过多，细胞死亡，不能复原。亚甲

基蓝溶液在配制时，要求更高，浓度高一点点，就会影响根的活性。

观察类实验

在此类实验中常综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。归类如下：

实验名称观察方式观察对象显微镜玻片标本染色剂生物材料观察叶绿体原色观察叶绿体高倍临时装片无菠菜叶观察细胞

质流动细胞质(以叶绿体作参照)高倍临时装片无黑藻

嫩叶

观察质壁分离与复原紫色大液泡高倍临时装片无洋葱

表皮

观察有

丝分裂染色观察染色体高倍临时装片龙胆紫

(醋酸洋红)洋葱根尖脂肪的鉴定脂肪高倍切片→临时装片苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染液花生种子

鉴别类实验

在此类实验中，常利用某种试剂对生物体或细胞中成分进行鉴别.针对不同的鉴别对象，采用不同的试剂。归类如下：

实验名称鉴定对象试剂颜色水浴加热生物材料生物组织中糖类的鉴定淀粉碘液蓝色无脱色的叶片还原糖斐林试剂

(班氏试剂)砖红色需要(加热煮沸)含糖量高的白色或近白色的植物组织、尿液、血浆

蛋白质

的鉴定蛋白质双缩脲试剂紫色无豆浆、牛奶、鸡蛋清、蛋白质类酶DNA粗提

取与鉴定DNA二苯胺试剂蓝色需要(加热煮沸)鸡血细胞实习和研究性课题

此类实验常通过调查法，调查法中常使用统计技术和测量技术。实习、研究性课题调查对象统计方法计算公式种群密度的

取样调查动物标志重捕法

植物样方法

调查人群

中遗传病人类某种遗传病汇总法

调查环境污染

对生物的影响环境污染程度汇总法

探究性实验

此类实验需要对某些生物学现象作出合理化的假设并通过设计实验进行验证。如教材中“比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率”、“探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”、“温度对酶活性的影响”、“植物向性运动的实验设计和观察”等。

探究性生物学实验应当要求学生在明确实验要求、目的的前提下，遵循实验设计“操作方便.程序合理，药品节约.依据现象推测结论”的原则进行设计.一般可分以下几个环节：

理论假设的提出

根据题目要求，确定实验的条件即实验变量X。即惟一一个对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理论假设.它常常可以描述为：“当条件X存在时，事件P(实验现象)可能发生；当条件X 改变时，若事件P发生，能得出何结论；当事件P不发生.能得出何结论。”

分五个实验步骤进行：

实验准备，包括必要的实验器材及实验药品的准备；

满足条件X，设计一个实验，观察事件P能否发生；

条件X改变，设计一个实验，观察事件P能否发生，发生的程度如何；

设计对照实验。

梳理，实验是否遵循“单一变量”、“平行重复”原则。

观察，记录和结论

仔细观察并准确记录实验现象.并根据实验现象做出相应的结论，一般规律是：

若条件X存在，事件P能发生；条件X改变，事件P不能发生(或发生程度改变)。结论是……。

若条件X存在，事件P能发生；条件X改变，事件P能发生。结论是……。

若条件X存在，事件P不能发牛，条件X改变，事件P能发生。结论是……。

概念

探究性实验：指实验者在不知晓实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的—种认知活动。

验证性实验：指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。

比较

探究性实验验证性实验实验目的探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系验证研究对象的已知属性、特征以及与其他因素的关系实验假设假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出一种或几种可能性的答案、解释因结论是已知的，因此不存在假设问题实验原理因探究内容而异因验证内容而异实验过程应有的实验步骤，实际上并未完成.因探究内容而异应有的实验步骤，可以是曾经做过或尚未做过的，因验证内容而异实验现象未知.可以不描述已知.应准确描述实验结果预测对应假设，分类讨论无实验结论对应实验结果，作出对应结论对应实验目的做出肯定结论教材中的部分经典实验

章节内容经典实验(部分)生物的新陈代谢酶的发现1773年.意大利科学家斯帕兰札尼证明胃液具有消化作用的实验光合作用的发现①1771年，英国科学家普里斯特利发现植物可以更新空气的实验；

②1864年，德国科学家萨克斯证明光合作用产生淀粉的实验；

③1880年，美国科学家恩格尔曼证明叶绿体是光合作用场所的实验；

④20世纪30年代.美国科学家鲁宾和卡门证明光合作用释放的O2全部来自水的实验

生命活动的调节生长素的发现①1880年，达尔文研究向光性的实验；

②1928年荷兰科学家温特证明胚芽鞘尖端产生了生长索的实验性激素的功能摘除和相互移植公鸡和母鸡生殖腺证明性激素功能的实验

遗传和变异证明DNA是遗传物质①格里菲思和艾弗里的肺炎双球菌的转化实验；

②噬茁体侵染细菌的实验遗传规律的发现孟德尔的豌豆杂交试验

生物与环境能量流动的特点美国生态学家林德曼对生态系统能量流动的定量分析方法生态系统的稳定性“生物圈Ⅱ号”实验

细胞与细胞工程生物膜功能上的联系科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时用同位素标记亮氨酸的实验单克隆抗

体的制备杂交瘤细胞的筛选实验

以教材知识为背景的试验设计题材归纳总结

背景知识实验设计题材构成细胞

的化合物①用干燥和潮湿的水稻种子设计实验：探究细胞内自由水的含量与代谢强度的关系；②探究B元素对花粉管萌发的影响；③鉴定唾液淀粉酶是蛋白质细胞膜、细胞分裂、细胞分化①用荧光染料探究细胞膜的流动性；②用红色花瓣、盐酸、清水等材料探究细胞膜的选择透过性；③探究细胞分裂素促进植物细胞有丝分裂的作用；④探究煤焦油引起细胞癌变；⑤动物细胞培养方法检测物质毒性大小

ATP、光合作用、水分代谢、矿质营养、细胞呼吸①探究萤火虫发光与ATP的关系；②温度、光照、CO2浓度对植物光合作用的影响；

③探究光照强度、温度、空气湿度等对蒸腾作用的影响；④探究溶液浓度与植物细胞渗透作用的关系；⑤探究矿质元素与植物元索缺乏症的关系；⑥探究影响酵母菌发酵速度的因素激素调节及

神经调节①探究生长素与细胞分裂素在植物组织培养中的作用；②探究赤霉素对植物伸长生长的促进作用；③探究胰岛素与尿糖的关系；④神经传导的实验探究被子植物的

个体发育①验证种子是否有活性(纵剖、染色)②探究影响种子萌发的环境条件染色体变异探究药物对人体细胞的毒副作用现代生物

进化理论利用长翅果蝇与残翅果蝇探究觅食环境对果蝇类型的自然选择种内斗争利用油菜或蝌蚪探究影响种群密度的因素光对植物影响探究日照时间长短对植物开花期的影响变量

在实验中，变量是指可被操纵的特定因素或条件，据其在实验中的作用，可分为两类：实验变量与反应变量。

实验变量：也称为自变量。指实验中由实验者所操纵的因素或条件。

教材中相关实验中的变量

实验自变量因变量比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率催化剂的种类(过氧化氢酶、Fe3+)催化效率的高低(以点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速度表示)探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用底物的种类(淀粉、蔗糖)淀粉酶将淀粉水解(处理后加斐林试剂，加热煮

沸出现砖红色沉淀)。但不能水解蔗糖(处理后加斐林试剂并加热煮沸，无砖红色沉淀出现)温度对淀粉酶活性的影响温度(60℃热水、沸水、冰块)加碘液后溶液颜色的变化观察植物细胞的质壁分离与复原外界溶液的浓度(高渗及低渗溶液)质墅分离(液泡失水缩小、颜色变深，原生质层与细胞壁分离)；质壁分离复原(液泡修复原状、颜色变浅，原上质层恢复原状)植物向性运动的实验设计和观察①是否单侧光照、均匀光照②改变幼苗的空间位置以接受重力影响①幼苗的弯曲状况②根的弯曲方向观察二氧化硫对植物的影响不同浓度的SO2植物生长状态的变化几个重要的设计原则

科学性原则。符合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。

平行重复原则。必须有足够的实验次数，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果的影响程度。

单一变量原则。不论—个实验有几个实验变量，都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量。如酶高效性实验中，只有催化剂不同，而其他部分完全相同，反应结果的差异只是由催化剂不同引起。

对照类型：

空白对照：对照组为不作任何处理的对象组。

自身对照：实验与对照在同一对象上进行，不另设对照组，如“观察植物细胞的质壁分离与复原”实验；实验处理前后的对象状况分别为对照组和实验组。

条件对照：给实验组某种处理。给对照组另一条件的处理，如

在“动物激素饲喂小动物的实验”中，存在以下实验组和对照组。

1号：饲喂甲状腺激素(实验组)

2号：饲喂甲状腺激素抑制剂(条件对照组)

3号：对蝌蚪不作任何处理(空白对照)

相互对照：指不另设对照组，而是利用几个实验组相互对照，如在“植物向性运动的实验设计和观察”中，如下图所示，2与1对照可证明感光部位在胚芽鞘尖端，3也可与1对照，4也可与1对照，也可与2对照。

实验过程中常用试剂的作用、检测指标的设置及实验条件的调控

淀粉——一碘液

还原糖一—一斐林试剂或班氏试剂(沸水浴，砖红色沉淀)

CO2一一—Ca(OH)2溶液或酸碱指示剂

乳酸一一—pH试纸

无O2—一—火焰熄火

蛋白质—一—双缩脲试剂(不加热，紫色反应)

染色体—一—龙胆紫溶液、醋酸洋红液

DNA—一—二苯胺试剂(沸水浴，蓝色反应)

实验结果的显示方法

光合速率一—一O2释放量或C O2吸收量或淀粉产生量

呼吸速率一—一O2吸收量或C O2释放量或淀粉减少量

细胞液浓度大小———质壁分离

细胞是否死亡———质壁分离、细胞质流动

甲状腺激素的作用———动物耗氧量，发育速度等

胰岛素的作用一一—动物活动状态

菌量———菌落数或亚甲基蓝溶液褪色程度

大肠杆菌———伊红一一美蓝琼脂培养基(鉴别培养基)

看看网友们都有什么想法

网友1

假说一演绎法：在观察和分析基础上提出问题以后，通过推理和想像提出解释问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符，就证明假说是正确的，反之，则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法，叫做假说-演绎法

网友2

首先明确实验探究的问题，即实验目的然后明确实验思路，关注实验自变量和因变量弄清楚自变量与因变量的变化关系，思考两者之间如何联系在一起的，即实验原理然后，整个实验的思路明确了再答题就很清楚了