La biología es una materia basada en experimentos. El diseño experimental puede evaluar de manera integral el conocimiento experimental, las habilidades experimentales, el análisis de problemas, la resolución de problemas y las habilidades de innovación de los estudiantes, y puede reflejar si los estudiantes comprenden el principio del experimento, si. Puede transferir de manera flexible conocimientos experimentales a diferentes situaciones y resolver problemas prácticos. Por lo tanto, en el proceso de enseñanza de experimentos biológicos, se debe prestar atención al cultivo de las habilidades de diseño experimental de los estudiantes. El núcleo del diseño experimental es seguir los principios del diseño experimental, planificar cuidadosamente el plan experimental y sacar conclusiones científicas.
1. Principios científicos
El carácter científico a menudo se refleja en los experimentos exploratorios biológicos de la escuela secundaria. Específicamente, significa que el propósito del experimento debe ser claro y los principios experimentales deben ser correctos. Encarna el pensamiento lógico. Toda la idea del diseño experimental y la determinación de los métodos experimentales deben seguir los conocimientos y principios básicos de la biología, y también cumplir con los principios básicos de otras disciplinas relacionadas, reflejando plenamente el rigor del pensamiento lógico.
2. Principio de Viabilidad
En el diseño experimental, el equipo experimental requerido debe existir en el laboratorio o ser fácilmente accesible, y se debe garantizar que el tiempo requerido para el experimento se ajuste al espacio. organización del tiempo de clase, etc. Por ejemplo, en el experimento "Método de construcción de un modelo de crecimiento poblacional", la selección de la población debe ser adecuada a las características climáticas locales, condiciones geográficas, etc. Durante el proceso de enseñanza, el autor eligió Paramecium como objeto de observación experimental. Al colocar la pajita en agua y cultivarla durante aproximadamente una semana, se puede obtener el tamaño apropiado de la población de investigación. Observar a través de un microscopio y contar los números puede construir efectivamente un modelo de crecimiento poblacional.
3. El principio de repetibilidad
Para obtener datos científicos y sacar conclusiones precisas, a menudo se requieren múltiples experimentos repetidos. El propósito de seguir el principio de repetibilidad en los experimentos es eliminar los errores causados por factores accidentales tanto como sea posible y reflejar verdaderamente la naturaleza científica del experimento. Por ejemplo, en el experimento "Exploración de la concentración óptima de análogos de auxina para promover el enraizamiento de esquejes", cuando se utilizan una serie de análogos de auxina con gradientes de concentración para tratar esquejes, se deben usar al menos de 3 a 10 esquejes en cada concentración. o longitud promedio de enraizamiento del enraizamiento en tira.
4. Principio de variable única
El principio de variable única es una base teórica importante en los experimentos biológicos de la escuela secundaria. Este principio se refiere a controlar que solo un determinado factor (variable independiente) sea diferente entre los objetos de investigación, mientras se asegura que otros factores (variables irrelevantes) sean exactamente iguales, y luego observar el impacto de estos diferentes factores en los resultados experimentales. Por ejemplo, en el experimento "Exploración del efecto de la temperatura sobre la actividad enzimática", las variables independientes del experimento son temperaturas en diferentes gradientes. La cantidad de reactivos en el experimento, el valor del pH de la solución, etc., son variables irrelevantes. Sin embargo, dado que el pH afectará la actividad de la enzima, se debe garantizar que el valor del pH y otras variables irrelevantes del objeto experimental sean todas iguales, de modo que los resultados obtenidos sean causados por cambios en las variables independientes. , asegurando así la precisión del experimento.
5. El principio de contraste
El principio de contraste es uno de los criterios para diseñar e implementar experimentos. A través de la comparación, se puede eliminar la influencia de variables irrelevantes en los resultados experimentales. y se puede aumentar la credibilidad y la persuasión del experimento. Un experimento controlado es un experimento en el que todos los factores permanecen sin cambios excepto un factor. Generalmente consta de un grupo experimental y un grupo de control. El grupo experimental es el grupo sujeto que se trata con variables experimentales y el grupo de control generalmente no necesita ser tratado con variables experimentales. Dependiendo del contenido y la forma del control, los tipos de control se pueden dividir en:
⒈Control en blanco
El grupo de control no agrega ningún factor de procesamiento, como el experimento "Comparando el rendimiento del peróxido de hidrógeno en diferentes condiciones" En "Descomposición", el tubo de ensayo nº 1 no se trata de ninguna manera y es el grupo de control en blanco. Para otro ejemplo, en el experimento "Para explorar la concentración óptima de análogos de auxina para promover el enraizamiento de esquejes", se utilizó el tratamiento con agua limpia como control en blanco.
⒉Control condicional
Control condicional significa que aunque los sujetos experimentales son sometidos a un determinado tratamiento, este tratamiento sólo se utiliza como control, como por ejemplo "para explorar el efecto del pH sobre actividad de amilasa salival" "En el experimento, las condiciones experimentales de sobreacidez, casi neutralidad y sobreálcali se establecieron para comparación mutua.
⒊Autocontrol
Autocontrol significa que el experimento y el control se realizan en el mismo objeto, es decir, no existe un grupo de control separado. Por ejemplo, el experimento ". La absorción y pérdida de agua de las plantas" es un ejemplo típico. En un experimento de autocontrol, el grupo experimental está formado por células epidérmicas de cebolla plasmolizadas y restauradas, y el grupo de control son células epidérmicas de cebolla normales, las cuales son el mismo grupo de células. formando un autocontrol.
Otro ejemplo es el experimento de Sachs "Exploración de los productos de la fotosíntesis de las plantas, incluido el almidón". La mitad de las hojas quedaron expuestas y la otra mitad se sombreó como medida de autocontrol.
⒋Control mutuo
Es decir, se comparan varios experimentos entre sí sin añadir un grupo de control adicional. Por ejemplo, en el experimento "Explorando la forma de respiración de las células de levadura", dos. experimentos de control Los componentes se dividen en aeróbicos y anaeróbicos. La producción final de alcohol y CO2 se puede comparar y calcular directamente a través de estos dos grupos de control para obtener los resultados. Para otro ejemplo, el experimento de Rubin y Kamen "exploró si el O en el O2 producido por la fotosíntesis proviene de H2O o CO2". Se utilizó 18O para marcar H2O y CO2 respectivamente, y los dos conjuntos de experimentos se compararon entre sí.
6. Principio de aleatoriedad
El principio de aleatoriedad se refiere a seleccionar aleatoriamente muestras experimentales (cuadrados) de toda la población experimental. La probabilidad de que cada muestra sea igual, lo que puede reducir el muestreo. error, haciendo así que los resultados experimentales sean más objetivos y facilitando la extracción de conclusiones experimentales correctas. Por ejemplo, en el experimento de "Cambios en el número de poblaciones de levadura en el medio de cultivo", se deben agitar los tubos de ensayo antes de seleccionar el cuadrante de conteo, y se debe realizar un muestreo aleatorio al tomar el muestreo en el experimento de "simulación de la separación; proporción de rasgos", las bolas de colores deben agitarse primero. Después de mezclarlas uniformemente, tómelas al azar. Al mismo tiempo, vuelva a colocar las bolas de colores en el cubo pequeño y agítelas uniformemente cada vez que las agarre, para asegurarse de que cada bola de color tiene las mismas posibilidades de ser capturado cada vez.