通過分析對照實驗培養學生創新思維能力

分析近七年高考理綜試題中生物實驗試題的類型，多數題的共同點都是滲透著對照實驗的原理，均為設計型題型，這類習題不僅考查學生掌握的基礎知識，更重要的是考查學生實驗設計的思想和方法及創新思維的能力。在高中生物教材中，有關酶的發現，酶的催化效率受溫度、酸堿度的影響；缺乏礦質離子對植物生長的影響；光合作用、呼吸作用的影響因素；生長素的發現過程等許多知識都是通過對照實驗而得出結論的。這就要求教師在平時的實驗教學中，通過每一個對照實驗進行分析比較，揭示研究對象的實質或原因，加強學生實驗操作技能、實驗過程中學生創新思維方法的培養，挖掘學生潛在的創新思維能力。在這些方面，我做了一些探討，收到了良好的教學效果。

分析對照實驗的原理，讓學生掌握對照實驗的思維方法

在演示或學生對照實驗中，實驗設計根據實驗目的，原理的不同，應把實驗分為實驗組和對照組，確定其中一組或（幾組）為對照組作為比較的標準，另一組或（幾組）為實驗組，因此實驗時把對照組與實驗組的結果進行比較，從而確定單一可變量對實驗的影響。在實驗過程中要形成對照實驗的思維方法，即分析比較法，必須先讓學生了解對照實驗的有關知識。

1.對照實驗中的可變量與不變量的設計。對照實驗的關鍵是根據實驗目的要求決定實驗中的可變量與不變量，若研究某一量的或某一因素的變化對實驗結果的影響，這種量就是可變量，在對照實驗中只允許有一個。其余的量在各對照小組中應該保持不變，這些量就是不變量。要正確顯示可變量可能造成不同的實驗結果，對照組的其余條件必須相同，排除結果分析中的干擾因素，這樣，才能確保可變量與實驗現象或實驗結果的因果關系，揭示出可變量的作用。例如，唾液淀粉酶的催化效率受PH值影響的驗證實驗，教學中我設計了如下的實驗：

在上述實驗中，漿糊的量、唾液的量、溫度、反應的時間，碘液的量以及試管中液體的總量都是不變量，而可變量是各試管中緩沖液的PH值不同。

在對照實驗中，要判斷不同變量對實驗結果的影響，必須對可變量進行對照實驗的設置，為了使實驗效果明顯，在實驗設置的過程中，一定要引導學生分析清楚可變量與不變量，把握好整個實驗的程度，并提高實驗結論可信度。

2.對照實驗中定性與定量的分析。對照實驗中還需分析清實驗由可變量的質還是量的變化引起，有的可變量是質的變化，如檢驗缺乏礦質元素N、P、Mg等對植物生長的影響，對照組利用的完全培養液（或土壤溶液），而實驗組應該在完全培養液中除去N、P、Mg等礦質元素。再如講基因型與表現型相互作用的關系時，設計三組對照實驗：玉米苗（aa)白化苗；玉米苗（AA）綠色；玉米苗（AA）白化苗。此實驗中，其實驗組與對照組的可變量是有光或黑暗處理，這些可變量都是質的不同，這種對照實驗的分析方法是定性分析。有的可變量是量的變化，如在切去尖端的胚芽鞘頂端一側放置不同濃度的生長素溶液處理過的瓊脂切塊，研究瓊脂塊中生長素的含量與胚芽鞘生長彎曲程度的關系，其可變量是不同瓊脂塊中不同濃度的生長素的含量是量的變化，這種對照實驗的分析方法是定量分析。定量分析能揭示出可變量與實驗結果的函數關系。而定性分析是定量分析的基礎，只有在定性分析的基礎上才能定量分析。通過上述方法的比較，能培養學生嚴密的思維能力。

3.對照實驗驗證性與探索性的分析。驗證性對照實驗是按規定的實驗原理和規定好的設計程序進行操作的，達到對某些原理的驗證，此類實驗對學生鞏固知識、掌握基本的實驗技能有一定作用，但對學生創新思維的啟迪不大。如酶的催化作用受溫度、PH值影響等實驗均屬此類。而探索性對照實驗是指通過學生自己設計對照實驗達到某些原理或自己發現某些生物學現象的驗證，增加探索研究因素。

引導學生自己設計對照實驗，培養學生創新思維能力

如何根據生物學科的特點，結合教材中對照實驗的相關內容，有意識的激發學生的創新欲望，培養學生的創新能力呢？在近幾年的生物教學中，我放手讓學生自己設計和操作了一些對照實驗，能夠充分發揮學生的主觀能動性。其具體的指導方法是，首先教師提出問題，注意問題的性質和特征，考慮可供選擇的不同措施。其次，讓學生經過思考，選擇出對教師提出問題最為切合實際的設計方案，然后由學生自己動手做實驗驗證。如為了證實適當濃度生長素溶液能促進扦插枝條的生根這一事實，可用葡萄的枝條進行分組對照實驗，由于學生手中沒有生長素溶液，考慮選擇的葡萄枝條一組必須代芽，一組不代芽（芽能合成生長素），然后兩組用同一培養液（土壤溶液）培養，觀察兩組枝條的生根數目以及枝條的成活率。我們在教學中，根據學生的已有知識水平選擇一些切實可行的對照實驗課題，讓學生思考，獨立設計實驗方案，盡可能地創造條件讓學生根據自己的設計方案進行實驗操作。這種從探究實驗目的到實驗材料的選擇，再到具體實驗條件的控制，實驗方法的運用以及實驗結果的預測和分析是學生主動探索學習的過程，通過此過程，既培養學生的操作能力，實驗分析能力，實驗設計的能力；又能激勵學生大膽創新，使學生逐步養成創新思維的習慣，從而培養了學生創新思維能力。