第3讲　实验方案的叙写类题目答题规范

第3讲实验方案的叙写类题目答题规范学生在作答实验探究题时经常会出现审题不准、思维不清、表达不当等现象，其中失分最严重的就是语言表达欠规范。规范的实验方案内容应包括实验目的、作出假设、实验原理、实验思路、预期实验结果和得出结论等。下面以“探究土壤微生物的分解作用”为例，重点探讨实验方案中难度较大，学生最易出错的实验目的、实验原理、实验思路、实验结论的规范性叙写方法。[典型案例]落叶是在土壤微生物的作用下腐烂的吗？以带有落叶的土壤为实验材料。采用对照实验的方法，设计实验组和对照组。对照组的土壤不做处理(自然状态)；实验组的土壤要进行处理，以尽可能排除土壤微生物的作用，同时要尽可能避免土壤理化性质的改变(如将土壤用塑料袋包好，置于60℃恒温下处理1h)。[价值分析]

此案例的目的是探究落叶在土壤中被分解，是土壤理化因素的作用还是土壤微生物的作用，这是个很好的关于实验探究的命题情境。在进行本实验操作之前，要求学生完整地写出具体实验方案，不仅能保障实验顺利进行，也能训练学生的实验题审答能力。(一)实验目的规范性叙写实验目的的叙写要明确检测、验证或探究的某一生物学事实，如探究(或验证)生命系统内部某一生命要素对另一生命要素的影响或某种环境因素对生命活动的影响等。实验目的的叙写一般包括四个要素：实验性质(验证性或探究性)、实验变量、实验对象(实验材料)和反应变量(图1)。实验目的的规范性叙写，一方面要做到实验目的四要素的完整；另一方面要能正确把握该实验的自变量和因变量，并明晰自变量和因变量的逻辑关系。本案例以落叶作为实验材料，实验变量是有无微生物，以落叶是否腐烂作为反应变量。故本案例的实验目的可叙写为“探究(实验性质)土壤中落叶(实验对象)腐烂(反应变量)是否与土壤微生物(实验变量)有关”。[错例警醒]在实验目的叙写中的错误主要有以下3个方面：（1）对实验目的四要素的描述不准确或缺漏。如“验证土壤微生物的分解作用”，缺少实验对象（土壤中的落叶）；“落叶是不是在土壤微生物作用下腐烂的”，缺少实验性质（探究）；“探究土壤中落叶腐烂的原因”，缺少自变量（土壤中微生物）。（2）变量定位错误。如“探究灭菌对土壤中微生物生活的影响”，实验变量和反应变量都定位错误。（3）自变量和因变量逻辑关系错误。如“探究落叶对土壤微生物分解作用的影响”，学生未能明确本实验自变量和因变量的逻辑关系。(二)实验原理的规范性叙写实验原理是指科学实验探究活动中实验方法、实验操作和检测方法等所依据的科学理论。生物学实验就是采用一定实验手段操控实验变量，使其施加于实验对象，然后观察和检测反应变量改变的情况，从而得出科学结论。因此，实验原理应包括操控自变量的原理、自变量作用的原理和检测因变量的原理(图2)。其中，操控自变量的原理包括材料选择、试剂选择和操作方法等的依据。本案例中将土壤用塑料袋包好，置于60℃恒温下处理1h，可以灭活土壤中的微生物，是操控自变量的理论依据。以落叶的变化量作为观察指标是因为土壤中落叶在微生物分解作用下，质量会减少。因此，依据图2所示思维模式图，本实验原理是“在60℃恒温1h条件下，土壤中的微生物将会死亡，但土壤理化性质不会发生改变(操作原理)，微生物具有分解作用(自变量作用的原理)，落叶在微生物分解作用下，质量就会减少(检测原理)”。[错例警醒]在实验原理叙写中的错误主要有以下2个方面：(1)思维混乱，答非所问。例如，“将落叶掩埋在土壤内部，使其发生作用”“控制变量法、平行对照”等。(2)缺步作答，对而不全。例如，“微生物具有分解作用，能够将落叶分解成无机物”(缺少操控原理和检测原理)。(三)实验思路的规范性叙写实验思路就是按照实验目的，依据相关的生物学规律和原理，采用科学的实验方法，选择恰当的实验材料和仪器，制定出科学的实验实施方案。“实验思路设计题”在近年高考中出现频率非常高，对学生科学思维和科学探究能力水平提出了更高的要求。实验思路题的审答思维应该先从实验目的入手(分析实验目的四要素)，再选用合理的对照方法，创设实验条件，设计恰当的方案，最后理清思路、组织语言(图3)。本案例的实验目的是探究土壤中落叶腐烂是否与土壤微生物有关，前面对实验目的叙写的叙述中，已经指出实验目的的四要素。实验变量是土壤中有无微生物，本实验可以确定为空白对照实验，应排除微生物分解作用以外的因素的影响。故实验思路是“取同种落叶若干，平均分成两份，一份(甲组)埋入农田或林地(肥沃)的土壤中，另一份(乙组)埋入经过灭菌(用塑料袋包好，置于60℃恒温箱1h灭菌)的同样的土壤中，在相同且适宜的环境中培养，一段时间后将落叶取出称重比较，得出结论”。[错例警醒]在实验思路叙写中的错误主要有以下4个方面：(1)实验材料选择错误。如“取带有落叶的土壤两份，一份灭菌处理，另一份不灭菌，保持同等且适宜条件，一段时间后，观察两组落叶腐烂情况”，由于土壤中已有落叶难以分离出来，同时其他不确定因素较多，不宜直接作为实验材料，应另取新的落叶。(2)变量判断错误。如“将落叶均分两份，一份灭菌，另一份不处理”，自变量应该是土壤中有无微生物。(3)对照方法错误。如“将落叶放在灭菌的土壤中，一段时间后，观察落叶是否腐烂”，缺少对照组。(4)实验条件控制错误。如“将装有等量落叶的塑料袋分别埋入灭菌和未灭菌的土壤中”。用塑料袋装树叶，土壤中微生物将无法对落叶起作用。(四)实验结果和结论的规范性叙写1．根据实验结果，总结实验结论(1)实验结果的分析和实验结论的得出，是在探究性实验进行后，对所记录的数据进行分析，对作出的假设进行肯定或否定的关键环节。(2)实验结果是具体的数据或现象，实验结果的文字表述一定要具体、准确。(3)实验结论是根据实验结果具体的数据或现象总结出来的规律，是可以用来与他人交流的概括性语言。(4)对实验结论进行描述的文字要反映一般规律。构思答案时，如果有学过的结论性语句，则最好直接“拿来”，如“酶的催化作用具有专一性”“兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导”“细胞膜具有一定的流动性”等，如果没有学过的结论性语句，就要尝试“照猫画虎”，组织语言要严谨、简洁。2．预测探究性实验结果与结论的叙写模型①若“因变量的检测结果……”则“自变量”对“因变量”有促进作用。②若“因变量的检测结果……”则“自变量”对“因变量”有抑制作用。③若“因变量的检测结果……”则“自变量”对“因变量”无影响。本案例的实验目的、实验思路前面已表述清楚，预测实验结果和结论：(1)若一段时间后甲组(含土壤微生物)落叶的腐烂程度比乙组的腐烂程度大，则土壤微生物对落叶有分解作用。(2)若一段时间后甲组(含土壤微生物)落叶的腐烂程度与乙组的腐烂程度一样，则土壤微生物对落叶无分解作用。(3)若一段时间后甲组(含土壤微生物)落叶的腐烂程度比乙组的腐烂程度小，则土壤微生物会释放出某种物质，延缓落叶的腐烂。[错例警醒]在预测实验结果与结论叙写中的错误主要有以下2个方面：(1)实验结果与因变量混淆。如“甲组(含土壤微生物)落叶的质量比乙组的质