培养学生科学的实验思维和技能方法

王少燕

摘 要： 为全面培养学生实验能力，在实验教学过程中着重从书本实验出发，引导学生归纳实验设计方法及相关理论，并辅以针对性训练，教学效果更好。

关键词： 实验思维 技能方法 实验能力

培养实验能力的核心是培养学生科学的实验思维及技能方法，只有这样学生才能具有正确的观察能力、科学的思维能力、熟练的实验技能和自学研究能力，并能对实验现象和结果进行解释分析和处理，具有对一些生物学问题进行探究的能力。

一、掌握实验材料的选择方法

在做还原糖鉴定实验时，让学生思考以下例题：

以下材料哪种适于做原糖鉴定实验，并说明原因。

甘蔗、药用葡萄糖液、西瓜、苹果、梨。

引导学生分析：能否用甘蔗呢？不能，因为其实验目的是鉴定生物组织中的还原糖，甘蔗的主要成分是蔗糖，蔗糖是非还原糖。能否用药用葡萄糖呢？不能，药用葡萄糖不一定来源于生物组织。能否用西瓜呢？不能，因为实验原理是利用颜色反应，西瓜的红色会影响实验中的颜色反应。最后只能选苹果、梨作为实验材料。通过以上分析，要求学生归纳实验选材时要考虑实验目的、实验原理和材料的来源，让学生学会正确地选择实验材料。

及时训练：做蛋白质鉴定实验时，应如何选材呢？学生归纳出：富含蛋白质、没有颜色、材料来源广的生物组织，如大豆、鸡蛋等。

二、把握研磨实验材料的时机

在还原糖鉴定、蛋白质鉴定、酶的高效性、色素的提取等实验中，让学生归纳什么时候需要研磨（从生物组织中提取物质时），一般可加入什么物质促进研磨？（加SiO■）

三、认真归纳实验步骤

在做“酶的高效性”实验时，先举例作为铺垫：根据生活中的实例可以知道，若要比较甲、乙两人谁的力大，应怎样比？为了公平应让他们在同时、同地、身体状况相同的条件下举同一个重物。由此可知，此实验除甲乙两人不同外，其他条件必须相同。再引导学生归纳出：在做实验时只能有一个因素不同，其他因素必须相同。教师引出新概念：单一变量原则。

（一）及时训练：通过“酶的高效性”实验，训练学生科学的实验能力

1.若要比较H■O■酶和FeCl■的催化效率，需要做几组实验？（2组）

2.各组实验不同的是什么？（一组加H■O■酶，一组加FeCl■）

3.其他条件呢？（都相同）

4.要比较它们的催化效率，必须观察它们在化学反应中的催化情况，那么是让两种催化剂催化同一反应还是不同反应？（同一反应）

（二）在训练的过程中，引导学生边画图边理解过程

1.取2支试管加入H■O■对量有什么要求？（等量）

2.其中1支加入H■O■酶，另一支加入FeCl■，对量有什么要求？（等量）

3.观察内容：如何测定某化学反应的快慢呢？（原料减少速度或产物的增加速度），而根据本实验的原理只能观察O2的产生速度。具体内容是气泡产生的多少或卫生香的燃烧情况。

4.若观察结果是一组气泡多，一组气泡少，能得出什么结论呢？（一组催化剂催化效率高，一组催化剂催化效率低）

5.到底H■O■酶和FeCl■哪一种催化剂的催化效率高呢？（不知道，因为哪一组放入的是H■O■酶，哪一组放入的是FeCl■，已弄不清楚）

6.引导学生归纳：为了避免造成混乱，应如何做？（编号）

（三）通过以上实验的分析，引导学生共同归纳实验的基本步骤

①取材（相同）；②分组（等量）、编号；③加入相同的（等量）；④加入不同的（等量）；⑤其他条件（相同）；⑥观察（写内容方法）。

这样就有了做实验的整体思路，然后让学生根据书本所给材料，自己尝试书写酶的高效性和酶的专一性实验步骤，然后和书上的实验过程相对照，找到自己的不足并加以改正。通过这种训练，培养学生科学、规范的书写能力，使其掌握正确的实验步骤，并学会灵活应用。

四、为什么要设置对照实验，什么是实验组，什么是对照组

通过前面的例子可知，不能只说甲的力气大，只能说甲比乙力气大，通俗地说就是有比较才有鉴别。做实验也是一样，在比较的前提下得出正确结论，这在生物学上叫对照。

（一）若要证明酶具有高效性，哪一组是实验组？（有酶）哪一组是对照组？（加入FeCl3的一组）目的是什么？（比较两者的区别）

（二）若要证明酶具有专一性，哪一组是实验组？（淀粉、淀粉酶）哪一组是对照组？（蔗糖、淀粉酶）目的是什么？（比较淀粉和蔗糖在淀粉酶的催化作用下结果是否相同）

（三）若要证明马铃薯块茎中是否含有H■O■酶。已知H■O■酶能催化H■O■的分解，产生的[O]能使溶于水的无色焦性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。

材料：蒸馏水、H■O■溶液、无色焦性没食子酸溶液、马铃薯块茎提取液、煮熟的马铃薯块茎提取液、试管、滴管等。

实验组应如何做？根据前面知识引导学生归纳（如图1）。

图1 结果：有橙红色沉淀 图2 结果：无橙红色沉淀

根据实验结果能得出一定是马铃薯块茎中的H■O■酶分解H■O■后使无色焦性没食子酸溶液产生了橙红色沉淀吗？有没有可能是其他原因？引导学生说出自己的质疑。

质疑1：可能是H■O■直接与无色焦性没食子酸溶液反应生成橙红色沉淀。

用什么实验排除这个质疑呢？引导学生归纳（如图2）。

质疑2：可能是马铃薯直接与无色焦性没食子酸溶液反应生成橙红色沉淀。

用什么实验排除这个质疑呢？引导学生归纳（如图3）。

质疑3：可能是马铃薯中除酶以外的其他物质使H■O■分解，产生的[O]与无色焦性没食子酸溶液反应生成橙红色沉淀。

用什么实验排除这个质疑呢？引导学生归纳（如图4）：

图3 结果：无橙红色沉淀 图4 结果：无橙红色沉淀

后三个实验为什么要用蒸馏水代替其他溶液呢？（为了和第一个实验等量）

只有做了如图2、图3、图4的实验后才能证明实验的结果不是H■O■和马铃薯的直接作用，而是马铃薯中的H■O■酶的作用，从而证明此结论成立。因此图1、图2、图3也叫对照实验，其目的是排除其他因素对实验结果的干扰。

五、引导学生分析为什么除变量外其他条件必须相同

在做“酶的高效性”实验中，取两支洁净的试管，编上号并各注入2mL过氧化氢溶液，向1号试管加入H■O■酶2mL向2号试管加入FeCl■0.5mL，能否得出正确的结论呢？若此实验的结果为1号试管产生大量的气泡，2号试管产生少量气泡，能说明酶具有高效性吗？

经过学生分析：此结果可能是由于FeCl■和H■O■酶的量不等造成的。因此，在做对照实验时除变量外其他条件必须相同，以排除因其他条件不同对实验结果而造成的干扰。

六、引导学生归纳为什么除变量外其他条件不仅相同还应适宜

在做酶的专一性实验时，取两支洁净的试管，编上号，1号试管加入2mL淀粉溶液2号试管加入2mL蔗糖溶液，然后往2只试管中各加入2mL淀粉酶溶液。能否得出正确结论呢？

引导学生分析：尽管实验变量是单一的，但两支试管都没有还原糖的产生。为什么？引导学生归纳：虽然温度相同，但温度不适宜影响酶促反应，从而影响实验结果。说明除变量外其他条件不仅要相同，而且要适宜，若不适宜就会干扰实验结果。

七、分析某种实验能证明什么

（一）在做向光性实验时，若要证明向光性与单侧光有关，学生根据过去的经验（已知是有无单侧光）设计两组实验（如图5）：

图5

反之，若给这样两组实验，如何归纳出此实验说明什么呢？

学生经过分析归纳出：向光性是现象，单侧光是变量，只要把现象与变量用“有关”或“无关”连起来，就能说明该实验说明了什么。

（二）如图6的实验能说明什么呢？引导学生归纳：现象是什么？（有无顶端优势）变量是什么？（在无顶芽）从而得出结论：顶端优势与顶芽有关。

图6

（三）图7的实验能说明什么呢？引导学生归纳：现象是什么？（根向地性）变量是什么？（幼苗的放置位置）从而得出结论：根的向地性与植物的放置位置无关。

图7

（四）学了顶端优势的3个实验后，即①有顶芽→有顶端优势；②无顶芽→无顶端优势；③切去顶芽又涂上含生长素的羊毛脂→有顶端优势。

说明顶芽的效果和生长素的效果是一样的→顶端优势是由顶芽产生的生长素引起的。

又如①授粉→有子果实；②不授粉→果实脱落；③不授粉但在柱头上涂一定浓度的生长素类似物→无子果实。

说明对果实的发育来说，授粉（有种子）的效果和生长素类似物的效果一样，从而说明子房发育成果实是由于种子产生的生长素引起的。

反之，若要证明公鸡的第二性征是由睾丸产生的雄性激素引起的，应设计几组实验呢？

引导学生归纳：①有睾丸→有第二性征；②切去睾丸→第二性征消失；③切去睾丸后再口服睾酮→又出现第二性征。

通过对书本实验的认真分析、理解，并通过对每个实验的归纳总结、应用，使学生在不知不觉中逐渐形成科学的实验思想，提高实验技能，比起专门给学生讲实验设计的大量理论效果要好得多。

参考文献：

[1]生物学教学，2011（4）.

福建教育学院2013年度教育科研项目：高中生物实验教学创新研究，项目编号：（JYYB-2013173）。