生物教学中实验设计能力的培养

普布仓决

【摘 要】生物学是一门以实验为基础的自然科学。生物科学作为由众多生物学事实和理论组成的知识体系，是在人们不断探究的过程中逐步发展起来的。探究也是学生认识生命世界、学习生物课程的有效方法之一。培养学生的探究能力是中学阶段生物课程的重要目标之一。在探究活动中学生可逐步形成观察、归纳和发现问题的能力，逐步形成设计实验、调查研究、动手实验的能力，逐步形成收集和分析数据、表达和交流的能力等。培养学生的生物学实验设计能力，是中学生物学《课程标准》中所明确要求的一个目标。所以将“初中生物教学中实验设计能力的培养”作为本次研究的主题。

【关键词】初中生物;实验设计能力;培养;思路;方法

在新课程理念的影响下，初中生物对于学生的实验设计能力的要求越来越高。那什么是实验设计呢？实验设计是指正式实验之前，实验者根据一定的实验目的和要求，运用有关的科学知识和原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。这在新的课程改革和考试与评价改革中，越来越受到重视。本文拟结合初中生物教学谈谈对学生实验设计能力的培养。

一、提出问题

中学生物实验设计的题目虽然是教材给定的，但是让学生了解科学家如何发现问题、提出问题、确立研究课题的过程，对激发学生的实验设计的兴趣，提高学生实验设计的能力有很大的作用。问题的提出可从题目中的“目的”句入手，初中生物实验设计题中的“目的”句一般为“探究……对……”或“为证明……对……”，很容易确定。只要找到了“目的”句，问题的提出就很好解决。如探究“光对鼠妇生活的影响”的实验，在制定实验方案时直接将题目中的“目的”句――探究“光对鼠妇生活的影响”找到，再根据提问的句式为一般疑问句，有疑问词和问号等特征，将“目的”句进行适当地修改，即可得到：提出问题――“光对鼠妇生活的有影响吗？”或者“光影响鼠妇的生活吗？”

二、引导学生做出假设

假设是实验者对自然界或生物学实验中的可以观察到的现象提出一种推测或猜想。中学生物实验设计的假设一般是依据教材提供的事实和一定的实验原理而提出的，因此在指导学生做出假设前，应对教材中提供的材料进行归纳分析，从中找出共同性、本质性的东西，将感性的材料上升为理性的思考，从而做出合理的假设。如何引导做出实验假说根据科学事实提出问题和假说，这是科学研究的起始步骤。从现行教材提供的材料看，探究性实验和研究性课题都是有一定目的的引导性探究和发现。

假说是问题的延伸，同时也是实验设计的基础，如果提出问题相比假设是陈述句，那么，一般情况下将提问中疑问词和问号去掉就可以变成假设。例如：“光对鼠妇的生活有影响吗？”就可以变成假设――光对鼠妇生活的有影响或光对鼠妇生的生活没有影响。

三、实验设计的基本原则

1、科学性原则

实验是人为控制条件下研究事物（对象）的一种科学方法;是依据假设，在人为条件下对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学探究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学方法。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据。生物学实验中，一种生命现象的发生往往有其复杂的前因后果，从不同角度全面地分析问题就是科学性的基本原则。

2、单因子变量原则

实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。而其他对反应变量有影响的因素称之为无关变量，观察其对实验结果的影响。例如，在验证温度对水稻种子萌发的影响的实验中，就必须控制水分、空气因素相等同，只改变单一因子——温度，观察不同温度下种子萌发的差异;在验证空气对水稻种子萌发的影响的实验中，就必须控制水分、温度因素相等同，只改变单一因子——空气，观察不同空气条件下种子萌发的差异;在验证水分对水稻种子萌发的影响的实验中，就必须控制温度、空气因素相等同，只改变单一因子——水分，观察不同水分下种子萌发的差异;遵循单因子原则，既便于對实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。

3、对照性原则

实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，对照实验的设计是消除无关变量影响的有效方法。例如，观察水稻种子萌发，设置三组对照实验：有水和无水的一组对照实验;有空气无空气的一组对照实验;适宜温度和低温的一组对照实验。根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。

四、制订实验方案

初中生物探究实验设计的一般步骤总结如下：

1、分组编号

将实验材料（瓶、盒、试管等）分成几组（最少分为两组）并编号。然后分别向其中放入等量的实验对象，如馒头、种子等实验材料。

2、控制变量

变量控制好之后，对一个或几个实验组进行变量的处理，对照组不做任何处理或加入等量的清水等方式补平衡。

3、培养或处理

将处理过的两组实验同时放入相同的条件下恒温培养或处理。

4、观察与记录

一段时间后取出实验组和对照组，观察并做好记录。

五、组织讨论与交流

学生写出实验方案后，应组织讨论和交流，说明各自的设计思路、依据的实验原理、采用的实验方法、主要的实验步骤及对实验结果的预期等。

教学实践中，学生的实验设计能力的培养是多方位的。既需要教师的主导，又需要学生的主体，只有师生共同的配合，才能教学相长。