对生物探究性实验专题教学的思考

胡世伦

摘要：生物探究性实验涉及与之相关的基本概念较多，是开展探究活动的基础，而实验设计是验证假设的灵魂，遵循探究性实验的基本原则，可增强实验结论的可信度和说服力，实验模型的构建体现在实验中要遵循的科学原理就是实验的原理，对实验结果的理性思维就是透过现象看本质，这个“规律性联系”就是探究性实验的实验结果，在此过程中体现出知识和经验的贮备，智慧和创新精神的升华，这正是素质教育所倡导的理念。

關键词：探究性实验;明确;把握;设计;区分;遵循;构建;达成;理性思维;反思

现行高中生物新课程，突出体现培养创新精神和实践能力，探究实验专题是科学探索的重要手段，而实验设计正好体现出学生的知识储备和创新能力，为此笔者对生物探究性实验专题教学做了如下思考，旨在对生物探究性实验专题教学提供参考。

一、明确探究性实验的基本概念

事物总是发展变化的，而事物变化的结果都是有一定原因引起的，而这个“一定原因”往往包含多方面的因素，所以事物变化结果与其原因的关系可用f（a，b，c、d……）=y表示。f表示引起事物变化的原因，y表示事物变化的结果，控制b、c、d等变量在各组实验中保持一致，就可以通过事物的变化，来确定a变量与y变量的对应规律。

在只探究a变量与y的对应规律为目的的实验中，把接受f（a，b，c、d……）变量处理并发生一定变化（y）的事物叫做实验对象，即指实验中用到的实验材料。把处理实验对象的a变量叫作自变量（也称为实验变量），自变量在实验中是可以人为调节的。把f中除a以外的能引起实验对象发生变化，但与实验目的无关的b，c、d等变量称作无关变量因其导致的实验对象的变化称作额外变量。如果实验只探究a变量与y的对应规律，则在实验中要对无关变量进行控制，使无关变量在各组实验中保持相同。

二、把握探究性实验设计的单一变量原则

因影响实验结果的往往有多种变量，所以实验中只能一个变量对应一个因变量。例如，为了获得“温度对酶的活性影响”实验，可设置三组实验，变量分别为低温（加冰块），室温（37℃）、高温（沸水浴），这三种条件变化就导致唾液淀粉酶水解淀粉的活性也随之变化，谓之反应变化，从而解释了实验变量（温度变化）与反应变量（酶之活性）的因果关系。

三、设计实验，控制无关变量

实验设计的程序为：提出问题，形成假设，选择变量，分析结果，这就贯穿解决问题的全过程。

（一）控制无关变量 控制无关变量

就是使无关变量在实验组和对照组（或各组实验）中保持相同。例如：“温度对酶的活性影响”实验中的无关变量有：试管洁净度，唾液新鲜度，淀粉的纯度和浓度，温度处理时长等。因此实验时三组实验要等同均衡并稳定，否则干扰实验结果，造成误差。

（二）设置对照，调节变量

要在控制无关变量的基础上，调节自变量是使自变量在实验组和对照组中不尽相同。因自变量的调节方式不同，实验对照的类型也不尽相同。

（三）区分对照类型

1.自身对照  实验和对照在同一实验对象上进行，其目的是观察实验对象本身实验的前后变化加以对照，不另设对照组。例如，“植物细胞的质壁分离观察”的实验中，实验对象是植物细胞，自变量为一定浓度的蔗糖溶液。实验组即实验后细胞的质壁分离状态，对照组为实验前细胞的正常状态。实验结论为高浓度状态下导致植物细胞发生质壁分离。

2.空白对照  两组实验对象和无关变量都相同的实验，一组有自变量处理，一组没有自变量处理，没有自变量处理的实验在自变量上是“空白”的，这样的实验就属于设置空白对照的实验。例如，在“探究植物的光合作用能否产生淀粉”的实验中，实验对象为“饥饿”后的叶片，光照是自变量。实验过程为将“饥饿”后的叶片一半曝光，一半遮光，则遮光的一半叶片在自变量上空白的。经过实验后检测，曝光一半的叶片中有淀粉，遮光一半的叶片中没有淀粉，对照比较的结果，证实植物的光合作用可以产生淀粉的结论的可靠性。

3.相互对照  意为不另设对照组，只对两组或几组实验都用自变量进行处理，但自变量对各组实验的处理有所不同。例如，有的是自变量的物理量（如质量、大小等）有所不同，有的是自变量的种类或处理方向上有所不同等等，然后，对两个或几个实验组的实验结果进行比较来得出结论。这样的两个或几个实验组就形成相互对照。例如，在探究“不同光照强度对植物光合速率影响”的实验中，植物是实验对象，光照强度是自变量，在各组实验中，都有一定强度的光照处理，但处理各组实验的光照强度是不相同的。

四、遵循实验原理

开展探究性实验的方法：用一定的自变量处理实验对象，记录实验对象发生的变化（因变量），寻找自变量和因变量之间的变化规律。如何处理实验对象？如何实验和记录因变量？如何设置对照等，都需要遵循该实验原理的科学性。

五、构建探究性实验的设计模型

六、达成探究性实验的目的

从模型图可以看出，探究性实验的目的是通过调节自变量，控制无关变量，客观记录实验对象发生的实验结果（因变量），由此透过现象看本质，从实验结果中寻找自变量的联系与因变量之间的规律性联系。这个“规律性联系”就是探究性实验的实验结论的理性思维达成。

七、实验结果和实验结论的理性思考

（一）实验结果分析

实验结果是对实验中的因变量的客观真实的记录。实验对象发生的因变量往往有多方面的信息反映出来。实验者在实验中收集的观察或测量的实验结果即为实验数据。其主要内容是记录的一项或多项因变量的信息的形式表现出来。

（二）归纳实验结论

实验结论是对实验研究的发现与总结。要根据实验结果即实验数据得出，务必对实验数据进行处理，也就是构建模型，以便更好地理解它们的含义。构建模型的工具主要有记录表、柱形图、曲线图等。数据经图表处理后就成为模型，模型能使学者清楚地看出它们存在什么特点、本质、规律和趋势，发现实验数据所反应的问题，以便得出实验结论。

八、学会探究反思

（一）构想假说

通过实验结果归纳的实验结论，通常是一个推测性解释。而这种推测性解释其实质是假说，例如：当你观察到一个探究性实验的实验结果以后，你可以在以往的知识和经验的基础上提出假说性解释，而在构想假说时，需要严谨的推理，更需丰富的想象，与一般的推测性解释不同，假说是否正确，必须经实验验证，只有被实验证明是正确的假说才能形成理论。

（二）归纳实验结果和实验结论的反思

对实验现象的客观记录是实验结果，对实验结果的主观能动性思考才是实验结论。正确的实验结论才是科学，而实验结果就成为科学结论的实证。两者的特点和关系归纳如下表：

总之，在探究实验，得出实验结论的过程中，需要具备丰富的学科基本理论知识和大量实践操作经验素养，更需要从实验现象中寻找本质规律，最终上升到对实验数据的理性认识。

参考文献：

[1]范龙华.浅谈初中生物探究性实验教学的优化策略[J].东西南北：教育，2021（2）：1.