如何確定探究實驗的觀測指標

戴舒玥

(江蘇省常州市教育科學研究院附屬中學 213001)

在探究實驗中，最重要的環節就是實驗現象、數據的記錄，這將直接影響實驗結論的得出。然而，只有確定了最佳的實驗觀測指標才能記錄到最佳、最準確的實驗現象與數據。筆者通過對觀測指標定義的理解、類型的分析，試圖找到確定探究實驗觀測指標的方法。

1 什么是觀測指標

指標對自然科學研究來說，就是一種指示標志，就是在實驗觀察中用來指示(反映)研究對象中某些特征(如對藥物的效應)的可被研究者或儀器感知的一種現象標志[1]。觀測指標實驗者是在進行探究實驗時，對實驗結果評判的一個標準，是在探究問題、假設的基礎上，根據已有知識、經驗判別得到的，并作為觀測及記錄實驗現象、數據的依據。

例如，探究蚯蚓在什么樣的物體表面爬得快，在這個探究中蚯蚓在物體表面爬行的快慢是因變量，也是這個探究實驗的觀測指標；探究溫度對唾液淀粉酶活性的影響，因變量是唾液淀粉酶的活性，唾液淀粉酶的活性不可以直接觀察，但淀粉變藍可觀察，觀測指標就是滴加碘液是否變藍。

從中可以發現，觀測指標就是因變量本身或因變量的一種直觀表現。

2 觀測指標的類型

根據獲得指標途徑的不同，可將觀測指標區分為主觀指標和客觀指標。

2.1 主觀指標 主觀指標即通過探究者主體感官獲取得到的顏色、形狀、氣味和聲音等現象。

例如，探究綠葉在光下產生淀粉，觀測指標就是滴加碘液后葉片的顏色，并據此判斷葉片內是否含有淀粉，綠葉在光下是否能產生淀粉。

2.2 客觀指標 客觀指標即感官、工具或儀器計量或測取得到的數據，有數量多少、速度快慢等。

例如，探究草履蟲對外界刺激的反應，觀測指標就是草履蟲的數量，依此判斷草履蟲對外界刺激趨向或逃避，并推測外界刺激為有利刺激或有害刺激。

根據觀測指標與因變量的關系，也可將觀測指標區分為直接指標和間接指標。直接指標是因變量的呈現形式，而間接指標就是因變量直觀表現的呈現形式。

3 觀測指標的確定

觀測指標的確定并不是簡單的經驗判斷，而是需要實驗者通過理性的思維分析、辨識，遵從觀測指標的確定原則，清楚解所探究實驗的目的與原理，根據不同的實驗類型，確定最恰當有效的探究實驗觀測指標。

3.1 確定觀測指標的原則 探究實驗結論的得出是在觀測指標的基礎上，經過分析推導得出的。因此，觀測指標的選擇將直接影響對假設的判斷，可以說觀測指標選擇是否正確是一個探究實驗中最關鍵的環節。否則，即使實驗環節設計周密、實驗操作準確，結果的判斷還是會出現錯誤或偏差。所以，在選擇觀測指標時，應當遵循準確性、合理性、客觀性、可操作性和有效性等五個原則。即選擇的觀測指標應當具有準確的、符合原理的、不帶有實驗者個人意志的、切實可行的、能達到預期目標的。

例如，學生在探究洗滌劑對水禽羽毛防水性的影響時，總是會在確定觀測指標時產生較大的爭議，其原因還是未能把握好確定原則。大部分學生認為羽毛的浮沉是該探究實驗的觀測指標。那么，這個指標是否符合觀測指標的確定原則呢？在這個探究實驗中，首先應當正確理解水禽羽毛的防水性是什么，是指水禽羽毛表面的油脂能有效阻礙水在羽毛表面的附著。所以，如果將觀測指標確定為羽毛的浮沉而不清楚水在羽毛表面的阻礙情況，不符合準確性、合理性的原則。其次，羽毛的浮沉還與羽毛和水之間的密度關系有關，簡單地確定羽毛浮沉為觀測指標不符合客觀性的原則。雖然羽毛的浮沉是可以觀察到的現象，但是將羽毛放于水的表面看是否會下沉，還是將羽毛浸于水中看羽毛是否浮起，從這點來看羽毛的浮沉不符合可操作性的原則。

3.2 確定觀測指標的策略 具體確定觀測指標的策略如下：

3.2.1 找準因變量 觀測指標是因變量本身或因變量的一種直觀表現，所以找到準確的因變量是確定觀測指標的關鍵。在生物學實驗中，因變量是由于自變量的變化而直接引起變化的量。

例如，在探究蚯蚓在什么樣的物體表面爬得快實驗中，因變量是物體表面的粗糙程度，自變量是蚯蚓爬行的快慢。

如果因變量可以進行觀測，則因變量即觀測指標；如果因變量不可以進行觀測，那就需要通過因變量的直觀表現方式為觀測指標。

例如，綠葉在光下產生淀粉實驗中，自變量是有無光照，因變量是是否進行光合作用，光合作用無法直接觀察，但可以通過光合作用的產物來檢驗判斷光合作用是否進行，所以在這個實驗中觀測指標就是有無淀粉。

3.2.2 明確實驗類型 從實驗結果的性質進行分類，實驗可分為定性實驗和定量實驗。定性實驗是判斷研究對象具有哪些性質，并判斷某種物質的成分、結構或鑒別某種因素是否存在以及某些因素之間是否具有某種關系的一種實驗方法。定量實驗室研究對象的性質、組成和影響因素之間的數量關系。在初中生物學教學中，定性實驗是探究實驗中最常見、最主要的一類。

例如，探究影響鼠婦分布的非生物因素、探究種子萌發需要的外界條件、探究草履蟲對外界刺激的反應和探究綠葉在光下產生淀粉等。

定性實驗主要回答“能不能”“有沒有”“是不是”“會不會”和“行不行”等這樣的選擇、判斷疑問，是從性質上進行判別。定性實驗可以說是定量實驗的基礎，而且只要可以反映定性實驗的自變量與因變量之間關系的，都可以作為這個實驗的觀測指標。

觀測指標可以是主觀指標。

例如，探究呼吸作用產生二氧化碳，觀測指標是觀察澄清石灰水是否變渾濁；探究光對草履蟲分布的影響，觀測指標是草履蟲的數量。

定量實驗雖然在初中階段出現較少，但也是探究實驗的重要組成。

例如，探究模擬酸雨影響植物種子的萌發、酒精對水蚤心率的影響等。而定量實驗不僅僅需要回答“能不能”“有沒有”“是不是”“會不會”“行不行”等這樣的問題，還需要明確自變量與因變量之間的數量關系，明確因為研究因素量的差異導致的結果數量的變化。

定量實驗因為是要研究自變量與因變量之間的數量關系。所以，在選擇確定觀測指標時，觀測指標一定要能體現數量、或者數值的變化，即應當為客觀指標。

例如，探究酒精對水蚤心率的影響，研究的是不同濃度的酒精溶液與水蚤心率之間的關系，從而判斷酒精對水蚤的心率影響是促進或抑制。因此在這個實驗中，需要對水蚤的心率進行計數。