一、生物實驗的理論和方法
(一) 生物實驗程序
生物科學實驗的一般程序為:
觀察并提出問題→提出假說→設計并完成實驗→分析數據,得出結論。
1.觀察,提出問題
在觀察基礎上提出有意義的值得探討的問題。
2.提出假說
假說也稱假設或猜測,指用來說明某種現象但未經證實的論題,也就是對所提出的問題所做出的參考答案。假說一般分為兩個步驟:
第一步,提出假說,即依據發(fā)現的事實材料或已知科學原理,通過創(chuàng)造性的思維,提出初步假定。
第二步,作出預測推斷,依據提出的假說,進行推理得出假定性結論。
如:孟德爾“對分離現象解釋的驗證的測交”實驗的假說是:F1(Dd)產生配子時,產生含有基因D和含有基因d的兩種配子,并且它們的數量相等。而預期是測交結果的后代中高莖與矮莖之比為1:1。
3.設計完成實驗
實驗是完成假設和解決問題的最終途徑,指在人為控制的條件下研究事物變化的一種方法。如孟德爾在驗證“對分離現象的解釋”這一假設時,便巧妙地設計了“測交”實驗。
4.分析數據,得出結論
觀察、實驗的目的在于獲取驗證性的結果。所以在實驗中要記錄實驗的事實、現象、數據,捕捉、記錄由實驗變量帶來的反應變量。據此論證、說明實驗中的自變量與因變量的因果關系,進而得出實驗結論。①如果所獲取的結果與假設相符,則肯定假設;②如果結果與假設不相符,則否定假設;③如果結果與假設無關,則無從判斷,可另做假設。實驗過程必須客觀、真實。
(二)生物實驗的基本步驟
一個完整的生物學實驗包括以下基本步驟:
1.確定課題,明確目的原理
做什么實驗;解決什么問題;依據什么原理。
2.提出假設
提出初步假定,并對可見現象提出一種可檢測的解釋,具體為:
例如,孟德爾“對分離現象解釋的驗證”的測交實驗假設是:“F1(Dd)產生配子時,產生含有基因D和基因d的兩種配子,并且它們的數目相等”。
3.作出實驗預期
在檢測實驗假設前,先提出實驗預期結果(一個假定的結果),若預期結果沒有實現,說明假設不成立;若預期結果實現,則假設成立。
4.設計實驗
根據實驗目的和提出的假設,確定實驗基本思路,確定選材、裝置及實驗對照等,設計實驗的具體方法步驟,并按設計的方案進行操作。
5.觀察、記錄實驗現象和收集數據
客觀如實地觀察、記錄實驗現象,得出實驗結果,并通過一定方式將實驗結果呈現出來。
6.分析作結
對記錄的數據(包括現象和結果)進行整理分析,歸納出一般概括性判斷,并用文字、表格、繪圖等形式作出簡明的總結。
7.推論
根據實驗事實進行推理得出結論。
8.交流
寫出實驗報告。