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他山之石 可以攻玉
作者:管理员    发布于:2014-03-15 19:49:58    文字:【】【】【
他山之石 可以攻玉
——函数关系与生物实验设计
四川省南部中学 汪正波
实验设计是高中生物教学的难点,现行高中教材关于实验理论方面的知识很少,因此给解决实验设计方面的题目带来了很大的困难。数学上的函数关系,对于学生而言是十分熟悉的,借用这一关系,使学生很容易弄清楚实验基本理论中的一些概念、实验设计的原则及实验设计的一般方法。
一、关于函数y=kx及其含义。
1、字母的含义。在函数y=kx中,x定义为自变量,k定义为常数。
2、变量间的关系。自变量(x)在定义域范围内会变化,自变量(x)决定因变量(y),因变量(y)随自变量(x)的变化而变化,因变量(y)有对应的值域,k为常数,所以其关系可概括为:在特定的条件或同等条件下,在自变量的定义域内,因变量随自变量的变化而变化。
二、实验设计中的几个关键变量与原则:
1、实验变量→反应变量
2、无关变量→额外变量(引起实验误差)
3、对照原则
4、单一变量原则
三、函数关系与实验设计(实验设计可看成建立函数关系的过程)
1、函数关系与实验课题。[抓实验变量(自变量)]
实验课题一般可描述成为或转化“……对……的作用”或“……是……”的格式,对“对”或“是”之前的中心词可以定义为自变量,而在“对”或“是”之后的中心内容部分可以定义为因变量(反应变量)。
例如:
(1)探究温度对酶活性的影响
(2)设计实验:观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响
(3)验证CO2是绿色植物光合作用原料
首先要找出自变量,上述问题的自变量可分别确定为(1)是温度。(2)是生长素或生长素类似物。(3)是CO2。其次研究自变量的定义域即自变量的取值范围。如上述(1)的取值范围是低温、高温和最适温度三种情况。
2、函数关系与实验材料用具的选择:
由于自变量可变(有两种或两种以上情况)。所以在设计实验时,材料用具视自变量的变化情况而定,一般须选择二套或二套以上的材料、用具。这样就引进了对照实验,增强实验的可信度与说服力。(是否需对照视具体实验而定)
注意:(1)实验材料的选取要注意各组别的相似性、一致性(即所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源、生理状况方面要尽量相同或至少大致相等)。
(2)所用实验器具要相同,即试管、烧杯、水槽、广口瓶等型号要完全一样。
(3)分组时要随机取材,确定材料数目。
3、函数关系与实验方法步骤。材料准备与前处理,根据实验变量取值范围分组、编号(注意考虑是否对照)→对不同级别实施不同的处理→结果、观察、记录。在整个过程中必须考虑k值。在实验操作中k值是指实验时必须满足的除自变量定义域规定的条件以外的其他条件。在具有对照组的实验中,它具有同等性的特点。如温度对酶活性影响的实验中的实验组与对照组中试管的洁净程序相同,试管规格大小相同,底物的量相同,3种不同温度的控制时间相同,观察现象的时间相同。
4、函数关系与实验结果的观察与分析:函数关系明确规定,自变量决定因变量,因变量随自变量的变化而变化,自变量的特定取值决定因变量特定取值,它们之间有一一对应关系。因此对实验结果进行观察分析时,必须使结果与自变量定义域特定取值条件一一对应。如温度对酶影响实验中,低温处理对应低温观察现象,对应低温的结果分析。适宜温度处理对应适宜温度现象观察,对适宜温度和结果进行分析。高温对应高温现象观察,对应高温的结果进行分析。
5、函数关系与实验方案的评价。实验方案的评价是已知实验设计型题目的方案进行正确或错误判定和评定,并对错误的做法加以改正,这类题型仍属于实验设计型范畴,其解题步骤是:先找自变量→找出自变量的定义域→根据自变量的定义域对照试题看是否有对照实验。若无对照实验,则需增补。更正时,必须把对照组与实验组界定在自变量规定的定义域内。并兼顾 k值,即其他条件的同等性特点(考虑k值时,应从选择材料开始,直至实验结束的每一步骤都要逐一考虑)
如:验证Mg2+是植物必需的矿质元素
解析:(1)找出自变量Mg
(2)确定自变量的取值范围:含Mg与不含Mg
(3)根据定义域设计对照实验
对照组——含Mg的完全培养液
实验组——不含Mg的“完全”培养液
(4)满足k值的同等性条件:对照组与实验组的植物生长状况一致,培养条件要相同,除自变量Mg以外的其他必需元素种类相同,浓度相同等。
合理设计思路:取生长状况一致的大豆幼苗,同符合要求的容器,对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全培养液,实验组盛有不含镁离子的“完全”培养液,两组置于相同的适宜的条件下培养,并对溶液通气。观察比较两组植物的生长发育情况。
 
 
脚注信息
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