高中生物探究性實驗設計

摘 要 生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，在高中生物學實驗教學活動當中，通過實驗不僅可以培養學生的動手、動腦能力，還能夠進一步提高學生的生物學綜合能力和學習興趣。高中生物實驗分兩種類型，驗證性實驗和探究性實驗，而后者更能體現探究能力、實驗設計能力和運用生物學知識和方法分析和解決實際問題能力，故現將有關實驗設計的基本理論、實驗設計的思路方法作一介紹，以期增加理論知識，提高分析問題和解決問題的能力之目的。

關鍵詞 高中生物；探究性實驗；設計方法

生物是一門以實驗為基礎的自然科學，在高中生物教學中，實驗具有不可替代的作用。進一步突出生物學科的特征，強化探究性實驗教學，充分發揮實驗教育功能是高中生物教學中的共識。幫助學生學會探究，同樣是高中生物實驗教學中的重要部分。探究性實驗一般包括：提出問題、假設、設計實驗、完成實驗、觀察并記錄結果、分析結果并推導結論六個基本內容。

一、提出問題

人們對事物作縝密觀察以后，常常由于好奇心或想作進一步的了解而提出問題，雖然任何人都能提出問題，但只有意義的問題才值得探討，是實驗要達到的具體目標。

二、假設

科學方法的第三步是假設。假設，也稱假說或猜測，指用來說明某種現象但未經證實的論題，也就是對所提出的問題所做出的參考答案。例如， “食用激素水果會引起動物性早熟嗎”，其假設是：“食用激素水果不會引起動物性早熟”；其預期結果是：“用適量激素水果飼喂幼齡動物，不會促使幼齡動物的生長發育加速”。實驗預期是較具體的推斷。一個問題常有多個可能的答案，但通常只有一個是正確的。因此，假設是對還是錯，還需要加以驗證，即依據假設或預期，設計實驗方案，進行實驗驗證。

三、設計實驗

實驗是驗證假設和解決問題的最終途徑，指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法。要想實驗成功，在科學實驗中，就要掌握或貫徹以下幾點：

1.單一變量原則

（1）實驗變量與反應變量。實驗變量是實驗中由實驗者操縱的因素或條件，而反應變量是指由實驗變量而引起的變化結果，二者之間是前因后果的關系。實驗的目的就在于獲得和解釋前因與后果；

（2）無關變量與額外變量。無關變量是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現象的因素或條件。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。它們之間也是前因后果的關系。但它們的存在對實驗與反應變量的獲得起干擾作用。

2.對照性原則

對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于消除無關變量對實驗結果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照對比。既可排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。

通常，一個實驗總分為實驗組和對照組。實驗組，是接受實驗變量處理的對象組：對照組，也稱控制組，對實驗假設而言，是不接受實驗變量處理的對象組。按對照的內容和形式上的不同，通常有以下對照類型：

（1）空白對照 指不做任何實驗處理的對象組；

（2）自身對照 指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對照；

（3）條件對照 指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的；

（4）相互對照 指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照，在等組實驗法中，大都是運用對照。

3.科學性原則

所謂科學性，是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則，都要具有可行性。

4.重復性原則

在實驗設計中也必須注意實驗的可重復性。任何實驗部必須要有足夠的實驗次數，才能判斷結果的可靠性，尤其是有數據計算的實驗，設計的實驗不能只能進行一次，在無法重復的情況下，作為正式結論，這樣的結論易被推翻。

四、完成實驗

五、觀察并記錄結果

實驗設計的觀察內容、方法和次數進行如實記錄。

六、分析結果（數據）并推導結論

觀察、實驗的目的在于獲得驗證性的結果。所以，在實驗中要記錄實驗的事實、現象、數據，即捕捉、記錄由實驗變量帶來的反應變量。據此論證、說明實驗中的自變量與因變量的因果關系，進而得出實驗結論。

參考文獻：

[1]普通高中生物課程標準[M].人民教育出版社，2006.

[2]劉恩山.中學生物教學論（第二版）[M].高等教育出版社，2003.