生物教學中實驗設計能力的培養

普布倉決

【摘 要】生物學是一門以實驗為基礎的自然科學。生物科學作為由眾多生物學事實和理論組成的知識體系，是在人們不斷探究的過程中逐步發展起來的。探究也是學生認識生命世界、學習生物課程的有效方法之一。培養學生的探究能力是中學階段生物課程的重要目標之一。在探究活動中學生可逐步形成觀察、歸納和發現問題的能力，逐步形成設計實驗、調查研究、動手實驗的能力，逐步形成收集和分析數據、表達和交流的能力等。培養學生的生物學實驗設計能力，是中學生物學《課程標準》中所明確要求的一個目標。所以將“初中生物教學中實驗設計能力的培養”作為本次研究的主題。

【關鍵詞】初中生物;實驗設計能力;培養;思路;方法

在新課程理念的影響下，初中生物對于學生的實驗設計能力的要求越來越高。那什么是實驗設計呢？實驗設計是指正式實驗之前，實驗者根據一定的實驗目的和要求，運用有關的科學知識和原理，對實驗過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案的制定。這在新的課程改革和考試與評價改革中，越來越受到重視。本文擬結合初中生物教學談談對學生實驗設計能力的培養。

一、提出問題

中學生物實驗設計的題目雖然是教材給定的，但是讓學生了解科學家如何發現問題、提出問題、確立研究課題的過程，對激發學生的實驗設計的興趣，提高學生實驗設計的能力有很大的作用。問題的提出可從題目中的“目的”句入手，初中生物實驗設計題中的“目的”句一般為“探究……對……”或“為證明……對……”，很容易確定。只要找到了“目的”句，問題的提出就很好解決。如探究“光對鼠婦生活的影響”的實驗，在制定實驗方案時直接將題目中的“目的”句――探究“光對鼠婦生活的影響”找到，再根據提問的句式為一般疑問句，有疑問詞和問號等特征，將“目的”句進行適當地修改，即可得到：提出問題――“光對鼠婦生活的有影響嗎？”或者“光影響鼠婦的生活嗎？”

二、引導學生做出假設

假設是實驗者對自然界或生物學實驗中的可以觀察到的現象提出一種推測或猜想。中學生物實驗設計的假設一般是依據教材提供的事實和一定的實驗原理而提出的，因此在指導學生做出假設前，應對教材中提供的材料進行歸納分析，從中找出共同性、本質性的東西，將感性的材料上升為理性的思考，從而做出合理的假設。如何引導做出實驗假說根據科學事實提出問題和假說，這是科學研究的起始步驟。從現行教材提供的材料看，探究性實驗和研究性課題都是有一定目的的引導性探究和發現。

假說是問題的延伸，同時也是實驗設計的基礎，如果提出問題相比假設是陳述句，那么，一般情況下將提問中疑問詞和問號去掉就可以變成假設。例如：“光對鼠婦的生活有影響嗎？”就可以變成假設――光對鼠婦生活的有影響或光對鼠婦生的生活沒有影響。

三、實驗設計的基本原則

1、科學性原則

實驗是人為控制條件下研究事物（對象）的一種科學方法;是依據假設，在人為條件下對實驗變量的變化和結果進行捕獲、解釋的科學方法。科學探究的過程本身就是科學，并不是說研究的結論才是科學方法。因此，在實驗設計中必須有充分的科學依據。生物學實驗中，一種生命現象的發生往往有其復雜的前因后果，從不同角度全面地分析問題就是科學性的基本原則。

2、單因子變量原則

實驗變量，或稱自變量，指實驗假設中涉及的給定的研究因素。反應變量，或稱因變量，指實驗變量所引起產生的結果或結論。而其他對反應變量有影響的因素稱之為無關變量，觀察其對實驗結果的影響。例如，在驗證溫度對水稻種子萌發的影響的實驗中，就必須控制水分、空氣因素相等同，只改變單一因子——溫度，觀察不同溫度下種子萌發的差異;在驗證空氣對水稻種子萌發的影響的實驗中，就必須控制水分、溫度因素相等同，只改變單一因子——空氣，觀察不同空氣條件下種子萌發的差異;在驗證水分對水稻種子萌發的影響的實驗中，就必須控制溫度、空氣因素相等同，只改變單一因子——水分，觀察不同水分下種子萌發的差異;遵循單因子原則，既便于對實驗結果進行科學的分析，又增強實驗結果的可信度和說服力。

3、對照性原則

實驗中的無關變量很多，必須嚴格控制，要平衡和消除無關變量對實驗結果的影響，對照實驗的設計是消除無關變量影響的有效方法。例如，觀察水稻種子萌發，設置三組對照實驗：有水和無水的一組對照實驗;有空氣無空氣的一組對照實驗;適宜溫度和低溫的一組對照實驗。根據實驗目的要求，凡是涉及確定變化因素之間的因果關系的實驗中，一般都需要設計對照組實驗。

四、制訂實驗方案

初中生物探究實驗設計的一般步驟總結如下：

1、分組編號

將實驗材料（瓶、盒、試管等）分成幾組（最少分為兩組）并編號。然后分別向其中放入等量的實驗對象，如饅頭、種子等實驗材料。

2、控制變量

變量控制好之后，對一個或幾個實驗組進行變量的處理，對照組不做任何處理或加入等量的清水等方式補平衡。

3、培養或處理

將處理過的兩組實驗同時放入相同的條件下恒溫培養或處理。

4、觀察與記錄

一段時間后取出實驗組和對照組，觀察并做好記錄。

五、組織討論與交流

學生寫出實驗方案后，應組織討論和交流，說明各自的設計思路、依據的實驗原理、采用的實驗方法、主要的實驗步驟及對實驗結果的預期等。

教學實踐中，學生的實驗設計能力的培養是多方位的。既需要教師的主導，又需要學生的主體，只有師生共同的配合，才能教學相長。