学生“制定实验计划能力”的培养策略

邰玉韦

(江苏省常州市北郊初级中学 213002)

在生物学教学中，发展核心素养要求学生具有一定的科学探究能力、实践动手能力等。其中，制定实验计划是通过实验来提升上述能力的基本保证。课程标准对此要求学生能“列出所需要的材料与用具”“选出控制变量”“设计对照实验”。教师在教学中需要针对课程要求进行有效教学以及相关能力的培养和评价。本文联系案例，就如何提高学生制定实验计划能力，列举几个培养策略。

1 同伴互动—质疑修正—自我提升

学生的学习方式有多种，其中向同伴和榜样学习是比较有效的一种方式，可以选择身边的人和事来组织实验教学，激发学生的尝试心理。利用案例教学重点是吸引学生主动参与，然后在被质疑和被追问的过程中，在饶有兴趣的氛围下，理解制定实验计划的过程、方法及其内涵，修正和完善原有的相关概念。进而使学生在新的实验情境下，独立完成实验方案的设计，实现自我提升。

案例1 (苏教版七年级上册)生物学教材“探索生命的方法”中，通过图片和视频展示，为学生创设“小弗莱明”兴趣小组的实验情景，组织学生一起踏上探究“生蛆”之路。当学生知道“小弗莱明”兴趣成员小组就是八年级的学长时，心情很是激动，感觉到实验探究就在身边。学生认真回看“小弗莱明”团队“探究种子萌发的外界条件”的实验过程，意外的“生蛆”现象吸引了他们的注意。接着，教师引导学生积极参与探究“生蛆”实验计划的制定，让学生思考兴趣小组同时再思考的一系列问题。出示“小弗莱明”准备的实验材料和实验装置，运用设问和追问，引导学生深入思考和质疑，逐渐理解设计对照实验、确定变量的方法及其在探究实验的重要作用。使学生潜移默化地学到学习科学必备的探索精神、探究素养和方法。最后，教师再提供新的实验情境“绿豆种子萌发需要一定的水分吗？”，让学生独立制定实验计划，培养“对照实验和单一变量”等意识，实现自我提升。

2 自主设计—完善修改—共同提升

在学生对设计实验方案流程有了一定的了解，初步具有一定的对照实验和单一变量意识，有一定的制定实验计划的能力之后，课堂上给予学生足够的思考时间，让学生先以个体或小组独立自主设计实验计划，亲自体验实验计划建构的全过程，然后再通过展示和评价，循序渐进地修正和完善原有的实验方案，理解设计实验的内涵和基本原则，实现全体学生共同提升的目的。

案例2 在“模拟探究洗洁精污染对水禽的影响”设计实验方案环节中，可利用理解工作单的形式让学生充分体验实验计划设计、展示和修改方案的过程。先让学生选择自己喜欢的方式(文字描述或图文并茂)，先用黑色水笔初步设计实验方案，然后在展示评价的基础上，遵循探究实验的设计原则，如建构对照实验、控制单一变量、重复实验和选择羽毛合适数量等，用蓝色水笔逐步修改实验方案，最后用红色水笔完善其他小组的实验方案。通过三轮设计措施，循序渐进地建构和提升实验设计方案的能力。同时，教师要提供一定的帮助和指导，着力指导学生实验设计的基本方法，实现反馈和共同提升的目的。

3 作品展示—答辩质疑—内化提升

采用小组或个人探究实验竞赛、个人自主选择探究竞赛等形式。主要流程：先让学生自主设计实验并实施实验计划，然后让学生以演讲的形式展示出来。演讲分“内容展示”和“答疑”两大主题，内容展示可以通过PPT、图片、视频或实物、口述等多种方式，把实验计划和探究作品呈现出来；答疑部分是针对其他小组的学生现场提出的2～3个质疑问题，面向全体学生进行解答或提出改进措施。

这种反思探究过程，是在学生有了一定的实践基础前提下，又汇聚了全班学生的智慧和力量，能够促使学生个人或小组制定实验计划的能力有所内化和提升。

案例3和案例4 “探究种子萌发的条件”和“探究生活中的吸水与失水现象”，针对这些内容开展学生小组或个人竞赛的探究活动，教学实践效果较好，学生可以多方面受益。许多在常规课堂教学中需要多次强调的探究教学细节和重点内容，如设置对照实验、控制单一变量、重复实验和材料选择等，学生都能关注到，并能创造性地解决问题。这种学习方式既可转变教学方式，又能提高学生的学习积极性，并实现生生之间、师生之间的有效互动和个性化教学。活动结束后，不同层次的学生在实验探究能力、动手实践能力、质疑能力和表达能力等，都有不同程度的提升。

4 定量设计—创新拓展—能力提升

定量实验在培养学生科学素养，提高学生思维逻辑性、严谨性、全面性和深刻性等具有其重要意义。学生因缺乏量的概念和意识，常常在制定实验计划时带有一定的盲目性和随意性，教师可以有意识将定性实验的教学设计转变为定量实验的教学设计，选择典型的实验案例以突出定量实验的设计思维为主线，围绕设计对照实验、控制单一变量展开创新拓展和实验教学设计，提升学生的思维能力。

案例5 “探究植物的呼吸作用”，利用本实验教材的资源进行创新设计，指导学生改为定量的探究实验教学设计。实际教学中，教师可以先出示几种不同的实验方案，让学生比较分析，对每种实验方案的可行性、精确性进行判断，形成较理想的定量实验方案：①取适量的白萝卜、土豆、菠菜、花菜、橘子、豆芽等根、茎、叶、花、果实和种子6大器官作为实验材料，4人一组，每2组共用一种实验材料，并设置对照实验(一份用新鲜的实验材料；一份用煮熟过的同种实验材料)；②将黑色塑料袋改为用同样330 mL规格的白色饮料瓶加盖密封(放入绿色叶子的塑料瓶要用黑色布包裹)；③放在相同温度等环境下24 h；④用两个50 mL规格的注射器分别从装有同种实验材料(新鲜的和煮熟的)的两个饮料瓶中，抽出40 mL气体，分别注入2个装有10 mL澄清石灰水的瓶中进行检验，设计见表1。

表1 “探究植物的呼吸作用”实验设计

表1 “探究植物的呼吸作用”实验设计

对照实验实验材料处理相同环境处理澄清石灰水的量待检测气体的量A新鲜的100 g的同种植物器官温度、时间等10 mL40 mLB煮熟的100 g的同种植物器官温度、时间等10 mL40 mL