谈实验教学改革和实验能力培养

钟建明

【摘 要】实验目的、实验对象、实验资料、实验条件、实验原理、实验方法、实验者是任何一个实验都客观具有的七个要素。实验者认识、理解、准备了实验七要素之后，具有了实验能力，实验的难点就会得到突破。

【关键词】实验教学改革 实验能力培养

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.08.096

中学生物实验是教学的重点、难点，也是高考的重要考点，因此我们必须重视生物实验教学。但是因为实验教学有一定的难度，导致很多老师在教学中照本宣科，学生依样画瓢的做实验。如此教和学使学生的实验能力很难提高。笔者在实验教学中经过探索，总结出了生物实验的七要素。针对每个生物实验我都要求学生理解实验的七要素，这样加强了学生对实验的认识和掌握，突破了实验教学的难点，提高了实验的教学效果，使学生的实验能力得到了长足的发展。

下面我主要谈两个方面的问题。一方面，阐述怎样让学生认识和掌握生物实验七要素；另一方面，阐述“认识生物实验七要素”在突破生物实验教学难点，培养实验能力方面的作用。

一、认识和掌握生物实验七要素

1.启发学生认识生物实验七要素。

（1）生物实验故事引入。

从前，一位化学家到一个农场喂猪。来到农场后，化学家面临了一个紧迫的，急需解决的问题——当猪已经饥饿难耐的时候，他不知道猪要吃什么食物。为了解决这个紧急的问题，化学家做了一个实验。他把一头猪从猪圈里放了出来，然后拿着一个本子和一支笔，跟着猪走。看见猪吃什么，就记录什么，或者是采集标本。这样化学家很快弄清了猪吃什么。

（2）提问、认识生物实验七要素。

问1：该实验的实验者是谁？答：化学家。

问2：该实验的实验目的是什么？答：弄清猪吃什么食物。

问3：该实验的实验对象是什么？答：饥饿难耐的猪。

问4：该实验的实验原理是什么呢？答：猪处于饥饿状态，看见自己可以吃的食物，就会吃。

问5：该实验的方法是什么呢？答：跟踪观察法；采集标本法。

问6：该实验所用的实验资料是什么？答：本子、笔。学生补充应该还有装标本器具，一根绳子（用来拴猪）。

问7：该实验需要哪些时空条件？答：白天，晴，野外。

上面我们回答了7个问题，这7个问题体现了生物实验的7个要素，是任何实验都具有的。启发学生说出一些知道的实验，教师与学生一同来阐述每个实验都具有的“实验者、实验目的、实验对象、实验原理、实验方法或技术、实验资料、实验条件”等7个要素。

（注：不要以为学生很难回答这些问题，实际上学生基本上能够准确的回答上面7个问题）

2.认识生物实验七要素之间的关系：

图1（注：长方形框代表实验条件）

实验七要素之间的关系可描述为：实验者为了达到实验目的，根据实验原理和方法，选择或控制实验条件，操作实验资料作用于实验对象。

3.理解实验七要素。

⑴实验目的：是实验各要素的核心，实验的其他各要素都是针对实验目的而构建的。⑵实验者：是做实验的人。⑶实验对象：与劳动对象一样，应该是明确的。⑷实验原理：与实验对象，实验资料，实验条件，实验者的知识原理有关。⑸实验方法或技术：包括五个基本的方法——怎样选择或处理实验对象；怎样选择或使用实验资料；怎样操作实验资料作用于实验对象；怎样控制实验条件；怎样观察记录。⑹实验资料：包括实验工具、仪器、试剂、其他材料。⑺实验条件：任何实验都是在一定的时空条件下进行的，并且需要在各自适宜的实验条件下进行。

当实验者实验要素构建不全，不能进行实验。这是肯定的，就像“巧妇难为无米之炊”嘛。可见，生物实验七要素，在实验中的重要性，它是实验能力的要素，也是突破生物实验难点的关键所在。

二、“认识生物实验七要素”在突破生物实验教学难点，培养实验能力方面的作用

1.“认识生物实验七要素”在理解课本上的经典实验和学生实验方面的作用

例1，高二生物必修教材中，艾弗里证明DNA是转化因子，从而证明DNA是遗传物质的实验（肺炎双球菌体外转化实验）。这个实验是很难的。我的做法如下。

教师板书：图1生物实验七要素图解，启发学生认识该实验七要素。

学生回答：

实验者：艾弗里。

实验目的：验证艾弗里对实验的多种假设。

实验对象：R型细菌。

实验原理：启发学生进行科学的猜想。S型细菌的DNA能够转导入R型细菌DNA，从而使R型细菌产生可遗传的变异，转变为S型细菌。

实验方法：单因子变量对照方法。

实验资料：仪器——培养皿；试剂——从S型细菌中提取出来的DNA、蛋白质和多糖，以及用DNA酶处理过的SDNA；其他材料——培养基。

实验条件：控制实验组和对照组中影响R型细菌生长的温度、pH、氧气等条件适宜且相同。

经过以上的认识，学生对艾弗里实验就理解了，实验步骤也能够懂了。

2.“认识生物实验七要素”在实验题审题做题方面的作用。

例2，请设计实验证明种子的萌发需要充足的水分。

审题：该实验的七要素为：

实验目的：验证种子的萌发需要充足的水分。

实验对象：如玉米种子。

实验原理：种子萌发的自身条件是：胚是活的，并且是完整的。种子萌发的外界条件是：需要一定的水分，充足的空气，适宜的温度。

实验方法：单因子变量对照。

实验资料：仪器——烧杯两个；试剂——清水；其他材料——相同的吸水纸两张。

实验条件：实验组和对照组除了水分不同外，控制温度和氧气等实验条件相同且适宜。

这样认识了该实验七要素后，实验步骤的设计就是水到渠成之事了。实验步骤设计如下。

步骤一，取胚是活的并且是完整、不休眠的，大小相同的玉米种子20粒，随机均分成两组。

步骤二，取两个相同烧杯，分别标上甲、乙。在甲乙烧杯底部分别铺上相同的吸水纸。在甲烧杯中加入一定量的水，乙烧杯中不加水。

步驟三，将步骤一中的两组种子分别放入甲乙两烧杯的吸水纸上。

步骤四，把甲乙两烧杯放在温度适宜，空气充足的相同室内。过一段时间观察甲乙两烧杯中种子萌发情况。

总之，生物实验七要素是任何生物实验都客观具有的七要素。实验者通过实验七要素的认识、理解和准备后，突破了实验的难点，具有了实验的能力，使实验变得实实在在、可思考、可触摸，从而能够很好的设计实验和做实验了。本文着重从生物学科方面阐述了实验教学改革和实验能力培养的内容，其实其他任何学科实验也是适用的。