談實驗教學改革和實驗能力培養

鐘建明

【摘 要】實驗目的、實驗對象、實驗資料、實驗條件、實驗原理、實驗方法、實驗者是任何一個實驗都客觀具有的七個要素。實驗者認識、理解、準備了實驗七要素之后，具有了實驗能力，實驗的難點就會得到突破。

【關鍵詞】實驗教學改革 實驗能力培養

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.08.096

中學生物實驗是教學的重點、難點，也是高考的重要考點，因此我們必須重視生物實驗教學。但是因為實驗教學有一定的難度，導致很多老師在教學中照本宣科，學生依樣畫瓢的做實驗。如此教和學使學生的實驗能力很難提高。筆者在實驗教學中經過探索，總結出了生物實驗的七要素。針對每個生物實驗我都要求學生理解實驗的七要素，這樣加強了學生對實驗的認識和掌握，突破了實驗教學的難點，提高了實驗的教學效果，使學生的實驗能力得到了長足的發展。

下面我主要談兩個方面的問題。一方面，闡述怎樣讓學生認識和掌握生物實驗七要素；另一方面，闡述“認識生物實驗七要素”在突破生物實驗教學難點，培養實驗能力方面的作用。

一、認識和掌握生物實驗七要素

1.啟發學生認識生物實驗七要素。

（1）生物實驗故事引入。

從前，一位化學家到一個農場喂豬。來到農場后，化學家面臨了一個緊迫的，急需解決的問題——當豬已經饑餓難耐的時候，他不知道豬要吃什么食物。為了解決這個緊急的問題，化學家做了一個實驗。他把一頭豬從豬圈里放了出來，然后拿著一個本子和一支筆，跟著豬走?？匆娯i吃什么，就記錄什么，或者是采集標本。這樣化學家很快弄清了豬吃什么。

（2）提問、認識生物實驗七要素。

問1：該實驗的實驗者是誰？答：化學家。

問2：該實驗的實驗目的是什么？答：弄清豬吃什么食物。

問3：該實驗的實驗對象是什么？答：饑餓難耐的豬。

問4：該實驗的實驗原理是什么呢？答：豬處于饑餓狀態，看見自己可以吃的食物，就會吃。

問5：該實驗的方法是什么呢？答：跟蹤觀察法；采集標本法。

問6：該實驗所用的實驗資料是什么？答：本子、筆。學生補充應該還有裝標本器具，一根繩子（用來拴豬）。

問7：該實驗需要哪些時空條件？答：白天，晴，野外。

上面我們回答了7個問題，這7個問題體現了生物實驗的7個要素，是任何實驗都具有的。啟發學生說出一些知道的實驗，教師與學生一同來闡述每個實驗都具有的“實驗者、實驗目的、實驗對象、實驗原理、實驗方法或技術、實驗資料、實驗條件”等7個要素。

（注：不要以為學生很難回答這些問題，實際上學生基本上能夠準確的回答上面7個問題）

2.認識生物實驗七要素之間的關系：

圖1（注：長方形框代表實驗條件）

實驗七要素之間的關系可描述為：實驗者為了達到實驗目的，根據實驗原理和方法，選擇或控制實驗條件，操作實驗資料作用于實驗對象。

3.理解實驗七要素。

⑴實驗目的：是實驗各要素的核心，實驗的其他各要素都是針對實驗目的而構建的。⑵實驗者：是做實驗的人。⑶實驗對象：與勞動對象一樣，應該是明確的。⑷實驗原理：與實驗對象，實驗資料，實驗條件，實驗者的知識原理有關。⑸實驗方法或技術：包括五個基本的方法——怎樣選擇或處理實驗對象；怎樣選擇或使用實驗資料；怎樣操作實驗資料作用于實驗對象；怎樣控制實驗條件；怎樣觀察記錄。⑹實驗資料：包括實驗工具、儀器、試劑、其他材料。⑺實驗條件：任何實驗都是在一定的時空條件下進行的，并且需要在各自適宜的實驗條件下進行。

當實驗者實驗要素構建不全，不能進行實驗。這是肯定的，就像“巧婦難為無米之炊”嘛。可見，生物實驗七要素，在實驗中的重要性，它是實驗能力的要素，也是突破生物實驗難點的關鍵所在。

二、“認識生物實驗七要素”在突破生物實驗教學難點，培養實驗能力方面的作用

1.“認識生物實驗七要素”在理解課本上的經典實驗和學生實驗方面的作用

例1，高二生物必修教材中，艾弗里證明DNA是轉化因子，從而證明DNA是遺傳物質的實驗（肺炎雙球菌體外轉化實驗）。這個實驗是很難的。我的做法如下。

教師板書：圖1生物實驗七要素圖解，啟發學生認識該實驗七要素。

學生回答：

實驗者：艾弗里。

實驗目的：驗證艾弗里對實驗的多種假設。

實驗對象：R型細菌。

實驗原理：啟發學生進行科學的猜想。S型細菌的DNA能夠轉導入R型細菌DNA，從而使R型細菌產生可遺傳的變異，轉變為S型細菌。

實驗方法：單因子變量對照方法。

實驗資料：儀器——培養皿；試劑——從S型細菌中提取出來的DNA、蛋白質和多糖，以及用DNA酶處理過的SDNA；其他材料——培養基。

實驗條件：控制實驗組和對照組中影響R型細菌生長的溫度、pH、氧氣等條件適宜且相同。

經過以上的認識，學生對艾弗里實驗就理解了，實驗步驟也能夠懂了。

2.“認識生物實驗七要素”在實驗題審題做題方面的作用。

例2，請設計實驗證明種子的萌發需要充足的水分。

審題：該實驗的七要素為：

實驗目的：驗證種子的萌發需要充足的水分。

實驗對象：如玉米種子。

實驗原理：種子萌發的自身條件是：胚是活的，并且是完整的。種子萌發的外界條件是：需要一定的水分，充足的空氣，適宜的溫度。

實驗方法：單因子變量對照。

實驗資料：儀器——燒杯兩個；試劑——清水；其他材料——相同的吸水紙兩張。

實驗條件：實驗組和對照組除了水分不同外，控制溫度和氧氣等實驗條件相同且適宜。

這樣認識了該實驗七要素后，實驗步驟的設計就是水到渠成之事了。實驗步驟設計如下。

步驟一，取胚是活的并且是完整、不休眠的，大小相同的玉米種子20粒，隨機均分成兩組。

步驟二，取兩個相同燒杯，分別標上甲、乙。在甲乙燒杯底部分別鋪上相同的吸水紙。在甲燒杯中加入一定量的水，乙燒杯中不加水。

步驟三，將步驟一中的兩組種子分別放入甲乙兩燒杯的吸水紙上。

步驟四，把甲乙兩燒杯放在溫度適宜，空氣充足的相同室內。過一段時間觀察甲乙兩燒杯中種子萌發情況。

總之，生物實驗七要素是任何生物實驗都客觀具有的七要素。實驗者通過實驗七要素的認識、理解和準備后，突破了實驗的難點，具有了實驗的能力，使實驗變得實實在在、可思考、可觸摸，從而能夠很好的設計實驗和做實驗了。本文著重從生物學科方面闡述了實驗教學改革和實驗能力培養的內容，其實其他任何學科實驗也是適用的。