學(xué)生實驗現(xiàn)象描述及結(jié)果分析能力的培養(yǎng)初探

蔡拓

摘 要 以一個生物創(chuàng)新性實驗案例——“不同牙膏對小鼠不同程度燙傷療效的研究”為例，分析在生物創(chuàng)新性實驗中，培養(yǎng)學(xué)生客觀觀察和用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究方法，分析實驗結(jié)果，闡明觀點的能力。

關(guān)鍵詞 生物學(xué) 創(chuàng)新性實驗 描述 分析

中圖分類號 G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 B

在《普通高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》的課程目標(biāo)中，對發(fā)展高中生的科學(xué)探究能力，處理和解釋資料能力提出了如下要求：“利用數(shù)學(xué)方法處理、解釋實驗數(shù)據(jù)；用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表介紹研究方法和結(jié)果，闡明觀點”。生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，通過生物實驗，應(yīng)該使學(xué)生懂得，實驗并不只是簡單的操作，更重要的是學(xué)會科學(xué)地描述實驗現(xiàn)象，分析和處理實驗數(shù)據(jù)，從而提高分析問題和解決問題的能力，為日后的學(xué)習(xí)和科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

生物創(chuàng)新性實驗主要引導(dǎo)學(xué)生通過觀察或從現(xiàn)實生活中提出與生物學(xué)相關(guān)的、可以探究的問題，設(shè)計并開展相關(guān)實驗。這不僅要求學(xué)生能夠敏銳的發(fā)現(xiàn)問題、動手操作實驗，還要求能夠用生物學(xué)術(shù)語描述實驗過程、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)果，并能夠做出適當(dāng)?shù)姆治觥⒔忉寣嶒灲Y(jié)果，提出自己的觀點。其最大的一個特點就是開放性。因此開展生物相關(guān)的創(chuàng)新性實驗是發(fā)展高中生的科學(xué)探究能力的一種有效的途徑。

1 該研究性課題背景

在日常生活中，人們遇到燙傷的情況，常常難以立即找到治療燙傷的成藥，多用家庭中可取的牙膏代替。而牙膏對燙傷的愈合是否真的有療效存在較大的爭議。為探究其科學(xué)性，學(xué)生提出這一研究課題，通過比較不同牙膏治療小鼠不同程度燙傷的療效，以驗證這種傳統(tǒng)做法是否有科學(xué)的依據(jù)。

2 用簡單準(zhǔn)確的術(shù)語介紹實驗方法

主要的實驗過程有：建立小鼠燙傷模型——涂抹燙傷膏或不同牙膏——觀察結(jié)痂時間和脫痂時間、測量創(chuàng)口直徑等。

在創(chuàng)新性實驗過程的在寫實驗報告或者研究性論文時，一般要求學(xué)生介紹實驗方法。在前期的研究報告中，學(xué)生在介紹實驗方法時，出現(xiàn)用語過于口語化、過于繁瑣，用詞不當(dāng)，不能做到用專業(yè)術(shù)語簡明扼要、準(zhǔn)確的介紹。例如：在麻醉小鼠時，學(xué)生描述麻醉過程：“用注射器吸取0.2 mL的1%鹽酸利多卡因溶液，從小鼠的肚皮上注射進(jìn)去，待幾分鐘后，小鼠不動了，即麻醉成功”。于是教師提出以下問題：

① 對于小鼠而言，注射藥物除了用注射器還有什么選擇？（有沒有必要說“用注射器吸取”呢？）

② 注射的方式有靜脈注射、肌肉注射、皮下注射和腹腔注射等，那“肚皮上注射進(jìn)去”到底是皮下注射還是腹腔注射呢？（腹腔注射）

③ 幾分鐘后，小鼠不動了，是死了嗎？（描述成功麻醉：四肢及腹部肌肉松弛、呼吸深慢而平穩(wěn)、皮膚夾掐反射消失、瞳孔縮小等）

通過問題的引導(dǎo)來指導(dǎo)學(xué)生來描述，而不是直接告訴學(xué)生該怎么描述，使學(xué)生印象非常深刻，同時讓學(xué)生自己有一個文字邏輯整理的思維過程。

學(xué)生修改后，改為：“腹腔注射0.2 mL的1%鹽酸利多卡因溶液，幾分鐘后，小鼠四肢肌肉松弛無力，呼吸深慢而平穩(wěn)，瞳孔縮小，標(biāo)志麻醉成功”。 這樣的描述更為簡潔和準(zhǔn)確。

又例如，在建立小鼠不同程度燙傷模型實驗中，學(xué)生這樣描述“將實心鋼管一頭泡在水浴鍋中，始終保持溫度在75℃和100℃，這樣加熱幾分鐘，然后迅速擦干實心鋼管上的水，將頭緊貼小鼠脫了毛的皮膚上若干秒，造成小鼠背部左右不同程度的燙傷模型”。教師提出以下引導(dǎo)性的意見：

① 保持某個溫度，在水中加熱，我們在化學(xué)實驗方法中，稱之為什么？（專業(yè)術(shù)語：恒溫水浴加熱）

② 加熱幾分鐘——具體是幾分鐘？

③ 實心鋼管貼在皮膚上若干秒——具體是多少秒？

學(xué)生修改后，改為“將實心鋼管一頭分別進(jìn)行75℃和100℃恒溫水浴加熱3 min，迅速擦干實心鋼管上的水，立刻將其底部緊貼于小鼠脫了毛的皮膚上15 s，造成背部左右兩側(cè)不同程度燙傷模型”。

此外教師還進(jìn)一步引導(dǎo)：為什么要強調(diào)第二、三個問題，使學(xué)生認(rèn)識到在每只小鼠上加熱時間和燙傷時間保持一致，這樣才能保證對照實驗的單變量原則。

3 能用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表描述實驗結(jié)果

對創(chuàng)新性實驗結(jié)果的描述，可以用文字、表格、柱狀圖、圓形圖等方式描述，從而培養(yǎng)學(xué)生用準(zhǔn)確的術(shù)語、圖表描述實驗結(jié)果的能力。

不同的結(jié)果需要采用不同的方式來描述。對于什么情況用什么形式的方式來表達(dá)，教師首先給學(xué)生提出以下指導(dǎo)性意見：

（1） 對于表觀性的、現(xiàn)象性的結(jié)果需要用文字來描述；

（2） 對于不同組別需要進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)宜用表格或者柱狀圖來表述，并輔以文字說明，這樣的結(jié)果簡潔明了。

（3） 針對所需要說明和證實的問題或觀點，不同結(jié)果表述的順序要有邏輯性。

3.1 不同牙膏對小鼠輕度燙傷（左側(cè)）的影響

（1） 燙傷創(chuàng)口對創(chuàng)口痂面裂紋的影響——表觀性結(jié)果。

燙傷創(chuàng)口結(jié)痂第2～3天時，各組燙傷創(chuàng)口痂表面均出現(xiàn)裂紋，裂紋的深淺因所用的藥膏有所區(qū)別：京萬紅組、云南白藥牙膏組及兩面針?biāo)幬镅栏嘟M痂的裂紋比較表淺，對傷口完全無影響；佳潔士牙膏組裂紋較多，但比較淺，對傷口基本無影響；凡士林組痂的裂紋較深，還有少量組織液滲出，對傷口愈合有一定的影響，但傷口無感染。

（2） 不同時間燙傷創(chuàng)口直徑——需進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)結(jié)果。

從燙傷創(chuàng)口直徑的較少程度來看，對于輕度燙傷來說，在前三天，前四組間效果差異不大；隨著時間的推移，與凡士林組相比，三種牙膏對于創(chuàng)口面的減少都有較明顯的作用，但云南白藥牙膏和兩面針?biāo)幬镅栏喔鼮槊黠@，都與京萬紅燙傷膏的效果存在一定的差異（表1）。

（3） 完全脫痂愈合時間——需進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)結(jié)果。

由圖1可以看出，與凡士林組相比，三種牙膏可縮短輕度燙傷后的創(chuàng)面完全脫痂愈合時間。其中云南白藥牙膏效果最好，兩面針?biāo)幬镅栏嗟男Ч浯?，而佳潔士牙膏的效果稍差；但均與京萬紅燙傷膏有一定的差異。

3.2 不同牙膏對小鼠重度燙傷（右側(cè)）的影響

（1） 燙傷創(chuàng)口對創(chuàng)口痂面裂紋的影響——表觀性結(jié)果。

結(jié)痂后，開始痂面均較脆。各組間痂面開始出現(xiàn)裂紋的時間也不一樣。凡士林組和三組牙膏組直到結(jié)痂4天左右才開始出現(xiàn)出現(xiàn)裂紋，并且裂紋的深度較深，較多，凡士林組甚至暴露肉芽組織，四組均有不同程度的組織液滲出，對傷口愈合有一定的影響；且凡士林組、佳潔士牙膏組，在組織液滲出部位有輕微的感染，可見少量的膿狀物。京萬紅燙傷膏組裂紋深度比較淺，無組織液滲出。

（2） 不同時間燙傷創(chuàng)口直徑——需進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)結(jié)果（表2）。

從燙傷創(chuàng)口直徑的較少程度來看，對于重度燙傷來說，在前七天，前四組間效果差異不大，與凡士林組相比，云南白藥牙膏和兩面針?biāo)幬镅栏?，有一定的效果，但不明顯；而佳節(jié)潔士牙膏沒有改善創(chuàng)口大小，甚至在前三天涂抹后，出現(xiàn)無色透明的組織滲水。10天后，這種副作用有所改善，創(chuàng)口愈合面比凡士林組稍好。總體而言，不同牙膏對于重度燙傷的效果不明顯，與京萬紅燙傷膏的效果存在明顯的差異。

（3） 完全脫痂愈合時間——需進(jìn)行比較的數(shù)據(jù)結(jié)果（圖2）。

由圖2可以看出，與凡士林組相比，三種牙膏可縮短重度燙傷后的創(chuàng)面完全脫痂愈合時間，但縮短的程度不大，相對而言，云南白藥牙膏好于兩面針?biāo)幬镅栏?，而佳潔士牙膏效果差；但均與京萬紅燙傷膏的效果存在較大的差異。

4 加強實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)分析能力，闡明自己的觀點

當(dāng)學(xué)生在做完實驗，得出結(jié)果之后，教師首先教學(xué)生學(xué)會分析結(jié)果，而不是隨意下結(jié)論。通過提出針對性的問題引導(dǎo)學(xué)生分析實驗結(jié)果：

（1） 為什么對于同一燙傷程度，不同牙膏會有不同的效果？

（2） 為什么同一種牙膏對于不同程度的燙傷作用不一樣？

針對第一個問題，學(xué)生通過查找資料等方式，進(jìn)行了對不同牙膏的成分比較，并分析與相應(yīng)的治療效果之間關(guān)系：

由于牙膏中通常使用到薄荷作為芳香劑，因此牙膏涂在燙傷口上，起到清涼效果，從而達(dá)到物理降溫作用。

云南白藥牙膏內(nèi)含的云南白藥活性成份，具有能增強組織的抗致病菌能力；對各種致炎因子造成的炎癥均有一定的對抗作用，能消除炎性滲出引的紅腫、潰爛；改善毛細(xì)血管微循環(huán)，因此具有消炎抗菌作用。而兩面針?biāo)幬镅栏嘀泻袃擅驷樀幕钚蕴崛∥铮哂邢[止痛、驅(qū)風(fēng)化濕的作用。因此相對佳潔士牙膏來說，這兩種中藥牙膏對于燙傷的效果更好。

針對第二個問題，學(xué)生首先分析了從燙傷致傷的機理，并嘗試以此為依據(jù)進(jìn)行了相同牙膏對于不同程度燙傷效果之間存在差異原因進(jìn)行分析。

燙傷導(dǎo)致組織的傷害主要是從即刻損害和繼發(fā)損害。即刻損害主要由于溫度過高導(dǎo)致組織的物理損傷，出現(xiàn)組織潰爛，局部免疫防線破壞等，引發(fā)繼發(fā)損傷，如細(xì)菌感染等。

結(jié)果顯示，同一種牙膏對于輕度燙傷有一定的效果，而對于重度損傷的效果不是很明顯。分析其原因，可能是由于在輕度燙傷中，由于溫度不很高，即刻損傷不很明顯，牙膏主要是針對隨后的繼發(fā)損傷起到一個消炎抗菌的作用。而對于重度燙傷，溫度過高引發(fā)的繼發(fā)損傷較嚴(yán)重，所以針對該種燙傷，治療時主要是先要散熱，而涂上藥膏后，熱氣不能及時散去，只得往皮下組織深部擴散，進(jìn)一步損傷。因此在燙傷的前期，牙膏的效果不明顯，甚至是副作用，又由于中藥牙膏本身有一定的消炎作用，因此在繼發(fā)損傷發(fā)揮一定的作用，總體而言，對于重度燙傷，牙膏的效果不佳。

從整個案例分析來看，在研究學(xué)習(xí)或創(chuàng)新實驗中，通過培養(yǎng)學(xué)生用生物學(xué)術(shù)語、圖表等準(zhǔn)確地描述實驗方法和實驗結(jié)果，加強學(xué)生對數(shù)據(jù)的分析和處理能力，并形成自己的觀點，可有效地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，提高學(xué)生的生物學(xué)科學(xué)專業(yè)素養(yǎng)和科學(xué)創(chuàng)新能力。

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