学生实验现象描述及结果分析能力的培养初探

蔡拓

摘 要 以一个生物创新性实验案例——“不同牙膏对小鼠不同程度烫伤疗效的研究”为例，分析在生物创新性实验中，培养学生客观观察和用准确的术语、图表介绍研究方法，分析实验结果，阐明观点的能力。

关键词 生物学 创新性实验 描述 分析

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

在《普通高中生物课程标准（实验）》的课程目标中，对发展高中生的科学探究能力，处理和解释资料能力提出了如下要求：“利用数学方法处理、解释实验数据；用准确的术语、图表介绍研究方法和结果，阐明观点”。生物学是一门以实验为基础的学科，通过生物实验，应该使学生懂得，实验并不只是简单的操作，更重要的是学会科学地描述实验现象，分析和处理实验数据，从而提高分析问题和解决问题的能力，为日后的学习和科学研究打下基础。

生物创新性实验主要引导学生通过观察或从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题，设计并开展相关实验。这不仅要求学生能够敏锐的发现问题、动手操作实验，还要求能够用生物学术语描述实验过程、实验现象、实验结果，并能够做出适当的分析、解释实验结果，提出自己的观点。其最大的一个特点就是开放性。因此开展生物相关的创新性实验是发展高中生的科学探究能力的一种有效的途径。

1 该研究性课题背景

在日常生活中，人们遇到烫伤的情况，常常难以立即找到治疗烫伤的成药，多用家庭中可取的牙膏代替。而牙膏对烫伤的愈合是否真的有疗效存在较大的争议。为探究其科学性，学生提出这一研究课题，通过比较不同牙膏治疗小鼠不同程度烫伤的疗效，以验证这种传统做法是否有科学的依据。

2 用简单准确的术语介绍实验方法

主要的实验过程有：建立小鼠烫伤模型——涂抹烫伤膏或不同牙膏——观察结痂时间和脱痂时间、测量创口直径等。

在创新性实验过程的在写实验报告或者研究性论文时，一般要求学生介绍实验方法。在前期的研究报告中，学生在介绍实验方法时，出现用语过于口语化、过于繁琐，用词不当，不能做到用专业术语简明扼要、准确的介绍。例如：在麻醉小鼠时，学生描述麻醉过程：“用注射器吸取0.2 mL的1%盐酸利多卡因溶液，从小鼠的肚皮上注射进去，待几分钟后，小鼠不动了，即麻醉成功”。于是教师提出以下问题：

① 对于小鼠而言，注射药物除了用注射器还有什么选择？（有没有必要说“用注射器吸取”呢？）

② 注射的方式有静脉注射、肌肉注射、皮下注射和腹腔注射等，那“肚皮上注射进去”到底是皮下注射还是腹腔注射呢？（腹腔注射）

③ 几分钟后，小鼠不动了，是死了吗？（描述成功麻醉：四肢及腹部肌肉松弛、呼吸深慢而平稳、皮肤夹掐反射消失、瞳孔缩小等）

通过问题的引导来指导学生来描述，而不是直接告诉学生该怎么描述，使学生印象非常深刻，同时让学生自己有一个文字逻辑整理的思维过程。

学生修改后，改为：“腹腔注射0.2 mL的1%盐酸利多卡因溶液，几分钟后，小鼠四肢肌肉松弛无力，呼吸深慢而平稳，瞳孔缩小，标志麻醉成功”。 这样的描述更为简洁和准确。

又例如，在建立小鼠不同程度烫伤模型实验中，学生这样描述“将实心钢管一头泡在水浴锅中，始终保持温度在75℃和100℃，这样加热几分钟，然后迅速擦干实心钢管上的水，将头紧贴小鼠脱了毛的皮肤上若干秒，造成小鼠背部左右不同程度的烫伤模型”。教师提出以下引导性的意见：

① 保持某个温度，在水中加热，我们在化学实验方法中，称之为什么？（专业术语：恒温水浴加热）

② 加热几分钟——具体是几分钟？

③ 实心钢管贴在皮肤上若干秒——具体是多少秒？

学生修改后，改为“将实心钢管一头分别进行75℃和100℃恒温水浴加热3 min，迅速擦干实心钢管上的水，立刻将其底部紧贴于小鼠脱了毛的皮肤上15 s，造成背部左右两侧不同程度烫伤模型”。

此外教师还进一步引导：为什么要强调第二、三个问题，使学生认识到在每只小鼠上加热时间和烫伤时间保持一致，这样才能保证对照实验的单变量原则。

3 能用准确的术语、图表描述实验结果

对创新性实验结果的描述，可以用文字、表格、柱状图、圆形图等方式描述，从而培养学生用准确的术语、图表描述实验结果的能力。

不同的结果需要采用不同的方式来描述。对于什么情况用什么形式的方式来表达，教师首先给学生提出以下指导性意见：

（1） 对于表观性的、现象性的结果需要用文字来描述；

（2） 对于不同组别需要进行比较的数据宜用表格或者柱状图来表述，并辅以文字说明，这样的结果简洁明了。

（3） 针对所需要说明和证实的问题或观点，不同结果表述的顺序要有逻辑性。

3.1 不同牙膏对小鼠轻度烫伤（左侧）的影响

（1） 烫伤创口对创口痂面裂纹的影响——表观性结果。

烫伤创口结痂第2～3天时，各组烫伤创口痂表面均出现裂纹，裂纹的深浅因所用的药膏有所区别：京万红组、云南白药牙膏组及两面针药物牙膏组痂的裂纹比较表浅，对伤口完全无影响；佳洁士牙膏组裂纹较多，但比较浅，对伤口基本无影响；凡士林组痂的裂纹较深，还有少量组织液渗出，对伤口愈合有一定的影响，但伤口无感染。

（2） 不同时间烫伤创口直径——需进行比较的数据结果。

从烫伤创口直径的较少程度来看，对于轻度烫伤来说，在前三天，前四组间效果差异不大；随着时间的推移，与凡士林组相比，三种牙膏对于创口面的减少都有较明显的作用，但云南白药牙膏和两面针药物牙膏更为明显，都与京万红烫伤膏的效果存在一定的差异（表1）。

（3） 完全脱痂愈合时间——需进行比较的数据结果。

由图1可以看出，与凡士林组相比，三种牙膏可缩短轻度烫伤后的创面完全脱痂愈合时间。其中云南白药牙膏效果最好，两面针药物牙膏的效果其次，而佳洁士牙膏的效果稍差；但均与京万红烫伤膏有一定的差异。

3.2 不同牙膏对小鼠重度烫伤（右侧）的影响

（1） 烫伤创口对创口痂面裂纹的影响——表观性结果。

结痂后，开始痂面均较脆。各组间痂面开始出现裂纹的时间也不一样。凡士林组和三组牙膏组直到结痂4天左右才开始出现出现裂纹，并且裂纹的深度较深，较多，凡士林组甚至暴露肉芽组织，四组均有不同程度的组织液渗出，对伤口愈合有一定的影响；且凡士林组、佳洁士牙膏组，在组织液渗出部位有轻微的感染，可见少量的脓状物。京万红烫伤膏组裂纹深度比较浅，无组织液渗出。

（2） 不同时间烫伤创口直径——需进行比较的数据结果（表2）。

从烫伤创口直径的较少程度来看，对于重度烫伤来说，在前七天，前四组间效果差异不大，与凡士林组相比，云南白药牙膏和两面针药物牙膏，有一定的效果，但不明显；而佳节洁士牙膏没有改善创口大小，甚至在前三天涂抹后，出现无色透明的组织渗水。10天后，这种副作用有所改善，创口愈合面比凡士林组稍好。总体而言，不同牙膏对于重度烫伤的效果不明显，与京万红烫伤膏的效果存在明显的差异。

（3） 完全脱痂愈合时间——需进行比较的数据结果（图2）。

由图2可以看出，与凡士林组相比，三种牙膏可缩短重度烫伤后的创面完全脱痂愈合时间，但缩短的程度不大，相对而言，云南白药牙膏好于两面针药物牙膏，而佳洁士牙膏效果差；但均与京万红烫伤膏的效果存在较大的差异。

4 加强实验结果和数据分析能力，阐明自己的观点

当学生在做完实验，得出结果之后，教师首先教学生学会分析结果，而不是随意下结论。通过提出针对性的问题引导学生分析实验结果：

（1） 为什么对于同一烫伤程度，不同牙膏会有不同的效果？

（2） 为什么同一种牙膏对于不同程度的烫伤作用不一样？

针对第一个问题，学生通过查找资料等方式，进行了对不同牙膏的成分比较，并分析与相应的治疗效果之间关系：

由于牙膏中通常使用到薄荷作为芳香剂，因此牙膏涂在烫伤口上，起到清凉效果，从而达到物理降温作用。

云南白药牙膏内含的云南白药活性成份，具有能增强组织的抗致病菌能力；对各种致炎因子造成的炎症均有一定的对抗作用，能消除炎性渗出引的红肿、溃烂；改善毛细血管微循环，因此具有消炎抗菌作用。而两面针药物牙膏中含有两面针的活性提取物，具有消肿止痛、驱风化湿的作用。因此相对佳洁士牙膏来说，这两种中药牙膏对于烫伤的效果更好。

针对第二个问题，学生首先分析了从烫伤致伤的机理，并尝试以此为依据进行了相同牙膏对于不同程度烫伤效果之间存在差异原因进行分析。

烫伤导致组织的伤害主要是从即刻损害和继发损害。即刻损害主要由于温度过高导致组织的物理损伤，出现组织溃烂，局部免疫防线破坏等，引发继发损伤，如细菌感染等。

结果显示，同一种牙膏对于轻度烫伤有一定的效果，而对于重度损伤的效果不是很明显。分析其原因，可能是由于在轻度烫伤中，由于温度不很高，即刻损伤不很明显，牙膏主要是针对随后的继发损伤起到一个消炎抗菌的作用。而对于重度烫伤，温度过高引发的继发损伤较严重，所以针对该种烫伤，治疗时主要是先要散热，而涂上药膏后，热气不能及时散去，只得往皮下组织深部扩散，进一步损伤。因此在烫伤的前期，牙膏的效果不明显，甚至是副作用，又由于中药牙膏本身有一定的消炎作用，因此在继发损伤发挥一定的作用，总体而言，对于重度烫伤，牙膏的效果不佳。

从整个案例分析来看，在研究学习或创新实验中，通过培养学生用生物学术语、图表等准确地描述实验方法和实验结果，加强学生对数据的分析和处理能力，并形成自己的观点，可有效地培养学生科学探究能力，提高学生的生物学科学专业素养和科学创新能力。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.普通高中生物课程标准（实验）.人民教育出版社，2003.

[2] 韩东峰，陈林峰.重视实验结果的评价与讨论提高学生实验素质[J].和田师范专科学校学报，2005，（04）：18-19.