初中生物學教材中探究性實驗的歸因策略淺談

初中生物學科開展探究性實驗是新課標實施的核心和亮點，學生在探究中學會“歸因”不僅是實驗本身的目的，也是培養學生科學素養的有效途徑。所謂“歸因”，是指通過巧妙設計實驗，運用證據之間的邏輯關系作出推測，從而分析某些實驗現象的影響因素或探究某些實驗結論的產生原因。正確的“歸因”不僅要求學生具備扎實的生物學基礎知識，同時要求學生掌握科學的實驗設計和邏輯思維方法，從而培養解決問題的能力。本文結合人教課標版初中《生物學》教材中幾個典型的探究性實驗，談談歸因的一般策略。

1.差異對照，對比歸因

“差異對照”的策略模型為：在A，B中，A中有c，B中無c，其他條件應素一致，如果A能產生C，而B不能產生C，則c是產生C的原因。在科學探究中選擇單因素變量設置對照實驗，是歸因的基本策略。例如，在“扦插材料的處理”實驗中，要求探究影響扦插成活率的因素。根據“差異對照”策略，如果以“莖端口的切法”為變量，可做如下探究設計：取足量的相同紫背天葵莖，設置“莖上端和下端都斜切；莖上端斜切、下端水平切；莖上端水平切、下端斜切；莖上端和下端都水平切”四組對照實驗，在同等的外界環境條件下培養，定期對比觀察。發現：植株“下端斜切、上端水平切”的一組最容易成活。得出結論：莖端口的切法是影響扦插成活率的因素。植株下端斜切可以擴大表面積，增加對水分和無機鹽的吸收，上段水平切可以減少水分的蒸發，利于插條保持水分，更易成活。對植株的選擇處理還有很多方面，如莖的長短或老嫩對比，腋芽的有無或飽滿與否對比，不同植物種類對比，同種植物不同器官對比以及環境條件方面不同溫度、不同光照、不同濕度的對比等都可采用該策略逐一探究。要注意的是：選擇某一因素進行對照處理時，要保證其他條件的相同，否則說服力不強。

2.共性歸結，演繹歸因

“共性歸結”的策略模型為，在A、B、C中，A中有a和d，B中有b和d，C中有c和d，如果A、B、C均能產生D，則d是產生D的原因。例如：在“二氧化碳是光合作用的原料嗎？”的實驗中，根據“共性歸結”策略，可作如下探究設計：（1）在光照條件下，將一盆綠色植物和一支點燃的蠟燭一同放到一個密閉的玻璃罩里，發現植物能長時間活著，蠟燭也沒有熄滅；（2）在光照條件下，將一盆綠色植物和一只小白鼠一同放到一個密閉的玻璃罩里，發現植物和小白鼠都能正常地活著；（3）在光照條件下，將一盆綠色植物和一瓶開蓋的汽水一同放到一個密閉的玻璃罩里，植物依然生長盛。由于蠟燭燃燒能產生CO ，小鼠呼吸會排出CO ，汽水分解能飛逸CO ，可見CO 光合作用的原料。當然，“共性歸結”帶有一點猜測的意味，往往需要從相反的角度進一步演繹求證。

3.共存共變，跟蹤歸因

“共存共變”的策略模型為：無a存在就不會產生A，有a存在就會產生A；a如果發生變化，A也會跟隨變化，那么，a是產生A的原因。從某種程度看，“共存共變”是“共性歸結”的補充。例如，在“二氧化碳是光合作用的原料嗎？”的實驗中，我們還可根據“共存共變”策略，設計實驗：在兩只透明密閉的玻璃罩內各放一盆相同種類、生長茂盛的綠色植物，所不同的是一玻璃罩內盛放一瓶開蓋的汽水，另一玻璃罩內盛放半燒杯NaOH溶液，一起放在陽光下，數天后可見汽水旁的植物依然茂盛，而NaOH溶液旁的植物出現萎蔫。由于汽水能釋放CO ，溶液能吸收CO ，在光照下，有CO 存在時植物就能正常生長，而無CO 存在或量少時植物就會出現萎蔫，顯然，CO 是光合作用的原料。

又如，在“螞蟻的通訊”實驗中，要求探究螞蟻依靠什么傳遞信息。根據“共存共變”策略，可設計實驗：在偵察蟻返巢的路上事先放幾張紙片，讓它從上面爬過，待大批工蟻出動時，取走紙片，工蟻就亂作一團。如果將偵察蟻爬過的眾紙片擺成一個圓，則工蟻會沿著這些紙片不停地轉圈。可見，只要有紙片，工蟻就能找到行動方向；紙片擺成什么形狀，工蟻行進的路徑就會變成什么樣。如果把紙片換成樹葉等其他物品進行實驗，結果也一樣。由此說明：留在紙片等物品上的氣味才是螞蟻信息傳遞的載體。

4.否定其他，迂回歸因

“否定其他”的策略模型為：有a、b、c存在時會產生A，但有b時卻無A，有c時亦無A，那么，a是產生A的原因。這種非此即彼的排他策略在限于某些條件難以直接求證時尤其管用。例如，在“饅頭在口腔中的變化”實驗中，要求探究饅頭變甜的原因。饅頭在口腔中受到了牙齒的咀嚼、舌的攪拌以及與唾液（含水和淀粉酶等）混合等多種因素的影響，限于實驗室條件，唾液淀粉酶一般難以提取后直接實驗，根據“否定其他”策略，可作如下設計：取3支試管，在試管①中放入適量的饅頭碎屑，再注入2ml唾液并進行攪拌；在試管②中放入適量的饅頭碎屑，再注入2ml清水并進行攪拌；在試管③中放入適量的饅頭（不切碎），再注入2ml唾液，不進行攪拌。3支試管一起放在370C左右的溫水中約10分鐘后取出，各滴入2滴碘酒，搖勻。發現：試管①不變藍，試管②變藍，試管③部分變藍。試管①不變藍說明饅頭中的淀粉已被糖消化，可能是由于牙齒的咀嚼、舌的攪拌以及唾液中水或淀粉酶的作用變成麥芽糖；試管②變藍說明水和牙齒的咀嚼、舌的攪拌對淀粉無真正的消化作用；試管3部分變藍說明牙齒的咀嚼、舌的攪拌僅起輔助消化的作用。所以，饅頭變甜的真正原因是唾液中淀粉酶將淀粉轉變為麥芽糖的結果。

又如，在“魚鰭在游泳中的作用”實驗中，由于各種鰭同時擺動，在自然條件下直接觀察不易分辨每一種鰭的各自作用。根據“否定其他”策略，可采用捆綁或剪掉其他魚鰭的辦法，排除干擾因素。如探究尾鰭的作用，既可從控制其他鰭后魚依舊能保持原有前進方向的表現中歸納，也可從控制尾鰭后魚不能保持原有前進方向的反常表現中體會。

從以上分析亦可看出，有時在同一個探究實驗設計中需要綜合多種歸因策略，只有靈活運用，統籌安排，才能更奏效。

總之，歸因策略的方法要交給學生，以使學生探究的目的明確，方法科學，培養學生善于觀察、思考、發現問題的好習慣，以及分析問題和解決問題的能力。

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