科學探究思想在生物實驗中的滲透及解題策略

李江肅

科學探究思想是追求知識的確鑿性、用實驗證據來證明或解決自然領域問題的一種思維方式。與其他形式的思維相比，科學思維具有廣闊性、深刻性、獨立性和敏捷性等特點，因此在各種考試中都可不同程度地體現了對學生的科學探究能力的考查。科學探究是一個過程，有一定的活動程序或階段。一般來說該過程包括提出問題、作出假設、設計實驗方案、實施實驗、分析實驗結果（若支持假設則建立某一理論，若否定假設則改進實驗設計再實驗或重新假設），即從發現問題到解決問題。

雖然新課程倡導探究性學習理念，但試題中要求學生獨立完成全程性探究實驗的各個方面可能性不大，而要求學生對探究過程中的個別方面，也就是對某個局部進行科學的補充或評價可能性較大。根據其在實驗題中的考查形式不同可分為補充完善類實驗和實驗評價與修訂兩大類，針對不同的考題特點就要求有相應的解題策略加以應對。

1.補充完善類實驗

1.1 試題特點?該類實驗題一般給出了具體的實驗材料及條件，要求對已有的實驗設計進行補充和完善。常進行補充完善的內容有實驗原理、實驗思路、實驗步驟、結果預期及結論等。此類試題的突破應充分挖掘題干已有信息和相關的生物學知識的內在聯系，并要抓住科學探究各環節之間的內在聯系，對現有實驗的方案進行完善和補充，結合例1講解如下。

例1：現有一種植物的種子，已經知道它的萌發受水分、溫度和氧氣的影響，但不了解其萌發與光是否有關，探究光的有無對該種子萌發的影響，請你依據所給材料和用品設計出實驗的方法步驟，預測可能的實驗結果，并分別得出相應的結論。

材料和用品：數量充足的鋪有濾紙的培養皿、無菌水、表面消毒過的種子若干、光源等。

1.2 解題策略 此類試題所考實驗的目的、原理、步驟、結果預測及結論等每一環節的補充完善都有一定的技巧，掌握解題技巧可起到事半功倍的效果。

1.2.1 實驗目的

實驗目的的解答比較簡單，一般情況下在題目中驗證或探究的內容轉述下即可。

1.2.2 實驗原理

實驗原理是指實驗操作的依據和實驗結果的原因。因此完整的實驗原理一般按照三方面寫：一寫實驗組如何操作;二寫出現什么結果;三寫操作與結果對應的理論依據。

1.2.3 實驗假設

實驗假設內容的作出是由問題決定的，并與自己的基本預測有很大的關系。假設在實驗之前沒有正確和錯誤之分，只有可檢驗和不可檢驗之分，因此要求作出的假設是可以檢驗的。作出假設的基本句式是“如果……，那么……。”“如果”的內容是基本預測，“那么”的內容是可觀察或計量的定義。

1.2.4 實驗材料和用具

如果材料是給定的，要考慮每一種材料和用具的作用，要根據實驗材料和用具的作用，要根據實驗材料和用具來推斷實驗步驟。如果材料是自選的，也可以先確定實驗方法，根據實驗具體操作步驟來推斷實驗材料和用具。注意選材原則：① 方便易得;② 材料量合適;③ 材料或實驗對象要盡可能無差別。

1.2.5 實驗思路

實驗設計思路主要指如何操縱自變量、如何控制無關變量、如何檢測因變量。

1.2.6 實驗步驟

這是實驗設計中的難點，也是高頻考點，常規實驗步驟主要有這幾個步組成：取材分組、實驗組與對照組的處理、觀測與記錄。

1）取材分組編號

在取材方面其實是有規律或技巧可循的。例如定性實驗只需要觀察現象可以少取，定量實驗要求平均值可以多取;選擇實驗對象時，若是選取動物，則選取年齡、性別相同，健康的同種動物;若是選取植物，則選取長勢相同、大小相似的同種植物。還有，植物實驗時可以多取，動物實驗可以少取;實驗動物個體較大如狗可以少取，個體小的動物如蝌蚪可以多取;若需做切除手術的一般不選幼小動物。例如：探究“生長激素對動物生長的影響”實驗，一組需切除垂體作為實驗組，一組不切除垂體作為對照組，不能用蝌蚪或小鼠，原因是小動物易死亡，應用體型較大的狗。

取材之后就對要實驗選材進行分組。凡實驗對象或器材涉及到三組或三組以上，所選實驗對象或器材要隨機分組，并用1、2、3……或A、B、C……或甲、乙、丙……等加以編號便于區分，一般不要連續描述。

2）實驗組與對照組的處理

在實驗設計中，無論是探究類還是驗證類的實驗，對照組是不需要變量進行就可知道結果的，實驗組是需要進行一組或多組變量處理才能知道結果的。對實驗組和對照組進行處理的區別就主要是否加入變量因素，在對兩者的具體的描述上就體現了語言表達的準確性。例如，加試劑時，對照組描述為加入“一定量”的對照試劑;實驗組加入“等量且適量”的試劑。

3）觀察現象并記錄

實驗組和對照組處理后要對實驗現象進行描述，一般情況下，實驗現象我們可以直接觀察，但有一些實驗現象肉眼觀察不到，可考慮加入指示劑，借助顏色變化或儀器輔助觀察。實驗現象的描述的要有一定的觀察指標，若觀察指標可以量化，則需要對該觀察指標量化描述。例如：驗證“甲狀腺激素能促進動物新陳代謝”實驗，甲狀腺激素激素促進物質氧化分解的化學反應無法觀察，但可以以大鼠的“耗氧量”和“活動量”為觀察指標。

備考建議：實驗是高考必考題型，借助于實驗可以考查多個考點，更能體現出考綱對學生的科學探究能力的考查。因此在高考備考中，除了掌握實驗的解題技巧外，還應注意以下幾點：

（1）重視科學研究中常用的一些科學方法。假說-演繹、建立模型與類比推理等都是科學研究中常用的方法。例如在探究性實驗設計中結果和結論的預測分析時要經常用到“假說-演繹”法，先進行逆向思維分析然后再進行正向組織答案進行描述。“假說-演繹”有利于學生的逆向思維能力和培養和提高，故在平時思考問題和解題時多用“假說-演繹”法。

（2）重視教材實驗材料和試劑的選取和使用。正確的選用實驗材料和試劑才能得到預期的實驗現象和結果。因此在復習過程中，要通過歸納、分類比較等手段記住各常用實驗材料的名稱、取材部位和時間、試劑的種類和使用方法。

（3）重視分析實驗程序。在實驗專題復習過程中，學會分析實驗中各步驟的作用、設置意義及內在聯系，通過分析有助于從中學習解決問題和研究問題的方法。