在生物教学中应怎样指导学生进行实验设计

石宁宏

〔关键词〕 实验设计；一般思路；验证方案

〔中图分类号〕 G633.91〔文献标识码〕 C

〔文章编号〕 1004—0463（2009）01（B）—0059—02

培养学生的生物实验设计能力一般可分为两个步骤：一是指导学生写出实验设计方案；二是指导学生在实验过程中对实验设计方案进行验证。而一份完整的实验设计方案，还必须注意目的明确，取材合理，步骤规范，条理清晰，便于操作等方面。下面笔者就以“探究小麦种子萌发开始的5天中淀粉酶活性的变化”实验为例来谈谈自己的做法。

一、实验设计的一般思路

1.准确把握实验目的。实验目的的确立是整个实验设计的灵魂。所有实验步骤的设计，都要围绕实验目的这个核心来进行。因此，在进行实验设计时要让学生认真审题，准确把握所设计实验的实验目的。例如，此实验的实验目的应为：研究小麦种子萌发开始的5天中淀粉酶活性的变化情况。

2.精心策划实验方法。实验方法的策划是整个实验设计的精髓，也是一个好的实验设计最富有创意的闪光之处，更是做好实验设计的关键所在，找准了正确的方法就等于搭好了设计过程的骨架。最为常见的实验方法包括：①化学物质的检验方法；②实验结果的显示方法；③实验条件的控制方法等。一般来说，策划实验方法是要围绕实验目的来进行。因此，本实验的实验方法应该选择化学物质的检验方法，即根据淀粉酶能使淀粉水解成麦芽糖而遇碘不显蓝色的特点，用碘液检验淀粉的存在，并用溶液颜色的变化来确定淀粉酶活性的大小。

3.自主设计实验步骤。设计实验步骤的前提就是必须明白设计原则，即控制变量和设置对照，本着节约和实用的原则进行。设计实验步骤时还应调动各个实验小组展开讨论。通过实验小组内成员自由讨论、认真审题、明确实验目的后，我们将实验步骤设计为（材料用具：小麦干种子若干、研钵、漏斗、纱布、试管若干、清水、蒸馏水、1%的淀粉溶液、碘液）：①种子萌发的培养方法。用清水浸泡小麦种子，每天将萌发的种子收集在一起，连续培养 5 天，得到处于萌发1～5天的小麦种子。②小麦淀粉酶滤液的制备方法。在第5天时，将处于萌发1～5天的小麦种子分别切碎，放入研钵中，加入少量石英砂和蒸馏水研磨后过滤，收集5份滤液并标记。③设置实验组及对照组。取6支洁净的试管（标记为A～F），向每支试管中加入2 ml 1%的淀粉溶液后，再向A试管加入1 ml蒸馏水，向B～F试管中分别加入1 ml 已取得的1～5天的小麦淀粉酶溶液。④结果观察。振荡6支试管，再将它们的下半部浸在35℃的清水中保温5分钟后，各滴入一滴碘液，观察颜色的变化。

需要注意的是，设计实验步骤时应该把实验小组内谁负责操作，谁负责观察和记录，谁负责汇报和交流等都设计进去，这样才能充分体现分工合作、人人参与的整体思路。

4.全面预测实验结果。通过师生多角度、多方位的分析思考得出的预测结果应全面准确，具有说服力。本实验的实验结果预测如下：①若B～F溶液蓝色逐渐变浅，说明种子萌发1～5天后，淀粉酶活性逐渐增强。 ②若B～F溶液蓝色逐渐加深，F与A的颜色最接近，说明种子萌发1～5天淀粉酶活性逐渐减弱。③若B～F中溶液颜色无明显变化，则说明种子萌发后1～5天淀粉酶活性无明显变化。④若B～F中某一支试管的蓝色最浅，则说明萌发后1～5天内的某一天淀粉酶活性最强。

二、验证实验设计方案

整个实验设计的过程不仅需要学生个人的积极参与，更要有教师自始至终的指导和协助，才能发现实验设计中有什么不足，以便及时改进。在完善实验设计后，教师应帮助学生准备实验仪器、实验材料，并指导学生实施实验方案，以验证实验设计方案的科学性，进一步弄清实验的原理和方法。同时，教师还应介绍有关药品的性质、仪器的规格和使用方法，以提高实施实验方案时的安全性。本实验的验证过程要求：①每个实验小组派一人参与种子萌发的培养，把若干小麦干种子随机分成5份，每份种子的数目和饱满度应该相同，每天浸泡一份，连续培养 5 天。②负责实验操作的学生（2～3名）在制备淀粉酶滤液时加入的石英砂量要适中（过少研磨不充分，过多则影响淀粉酶滤液的制备量），收集的5份滤液必须标记清楚。设置实验组及对照组时试管必须洁净，并要粘贴标签，操作中6支试管中加入的淀粉溶液的量，或淀粉酶溶液与A试管中的蒸馏水的量必须相等，以免影响实验结果。保温用的清水温度必须保持在35℃（过高或过低都会影响酶的活性），试管、烧杯等玻璃仪器应该轻拿轻放，以免破损而引起受伤。③每个实验小组派一人负责观察和记录，自始至终都必须认真负责，记录每一实验步骤，随时观察每个试管的颜色变化。另外，在整个实验方案的验证实施过程中，教师还应巡回检查指导，纠正不合理、不规范的操作。

验证实验设计方案的关键是看验证实验的结果是否符合预测的实验结果。如果验证实验的结果与某一预测的实验结果相吻合，则证明设计的实验方案具有科学性和可操作性。本实验验证的结果若与预测结果①相吻合，则证明这个实验方案的设计是成功的。但如果验证实验的结果与预测的任一实验结果都不相吻合，则证明设计的实验方案是不可行的。此时，教师就应当引导学生自己思考，认真分析失败的原因，重新设计实验方案，进行实验验证，从而培养学生的抗挫折能力，以及坚持不懈、勇于探索的精神。

实验方案验证完成后，教师还应布置学生递交实验报告。实验报告必须实事求是，不能将现象当做结论，应根据观察记录进行客观分析得出。评价时教师要客观公正地做出等级评定，评选出优秀的实验报告在各小组之间进行交流，取长补短，让学生从中体验成功的喜悦，从而激发他们的兴趣，使实验教学不再枯燥乏味，实验设计不再是纸上谈兵，也不再成为学生望而生畏的难题。