注重實驗設計 提升教學實效

? 陳宏昭

注重實驗設計 提升教學實效

? 陳宏昭

以自身的實驗教學經驗，從強調科學選材、理清共性處理和差異處理、注重實驗結果分析三方面介紹實驗設計的有關注意事項，結合實例，讓學生探究、分析、掌握每個實驗的設計步驟，提高學生自主探索的能力和實驗題的解題能，提高學生的生物科學素養。

實驗設計；能力培養；教學實效

高考生物卷中，實驗題分值約占總分的22%，實驗設計是能力測試的首選內容，也是高考命題的一大亮點。2010—2016年全國各地(包括廣東省)的高考卷中的實驗題可分三大題型：實驗分析題型(要求對實驗的原理、方法、現象、結論等作出分析)，評價、糾正給定的實驗步驟或續寫實驗步驟的題型，獨立設計實驗方案的題型。現結合本人的教學經驗，談談實驗設計的有關注意事項。

一、強調科學選材

任何實驗，都要先結合題干中的信息明確實驗目的和實驗原理，然后根據實驗要求選擇適宜的材料、器材和試劑，并將實驗分為實驗組和對照組，可以分兩組或若干組，每組要進行明確的編號，如用甲、乙、丙或者是A、B、C或者1、2、3等，便于實驗的觀察、統計、比較和分析。此過程要注意以下兩個問題。

1.選材要合理 正確選擇實驗材料是實驗成功的保證。比如，被后人稱為“遺傳學之父”的孟德爾實際上并不是第一個做雜交實驗的科學家，但由于他正確選擇了豌豆作實驗材料，加上科學的方法，經過多年的努力最終成功得出遺傳規律，而前人則因為選材不當而未能成功。

2.選材數量要適宜 為了使實驗結果更精確，更具代表性，各組實驗選取的材料在數量上要相同且適宜。如每組實驗動物要3只而不是1只，葉片要8片或10片，種子要50粒等，然后計算其平均值。即要設置重復(多組)實驗，目的是排除個體差異對實驗結果的干擾，減少實驗誤差。

二、理清共性處理和差異處理

實驗方案是依據差異歸納法的邏輯思想來設計的，因此取材、分組、編號完畢，便應根據實驗的要求設置對照實驗，并做好共性處理和差異處理。共性處理是指對實驗組和對照組采取相同的處理措施，差異處理是指對實驗組和對照組采取不同的處理措施。此過程實際上是在貫徹落實“對照性原則”和“單一變量原則”。

1.遵循“對照性原則” 設置對照實驗，既可以使實驗結果通過對比更加明顯，又可增加實驗結果的可信度和說服力。對照方法常用以下幾種類型：

(1)空白對照。空白對照能明白地對比和襯托出實驗組的變化和結果，增強了說服力。對照組是指接受自變量處理的對象組，實驗組是指不接受自變量處理的對象組。如探究花生子葉對幼苗生長的影響，對花生種子進行如下處理：A組(保留兩片子葉)、B組(保留一片子葉)、C組(保留半片子葉)、D組(去除兩片子葉)。則對照組是A組(保留兩片子葉)而不是D組(去除兩片子葉)。

(2)自身(前后)對照。如“觀察植物細胞質壁分離和復原”實驗，就是典型的自身(前后)對照。

(3)(實驗組之間)相互對照。如“探究影響酶活性的最適溫度”實驗中，要設置溫度梯度并相互對照。

(4)條件對照。條件對照是從一個側面襯托實驗因素對實驗結果的影響。如“探究甲狀腺激素對蝌蚪生長發育的影響”實驗中，可設置：實驗組(飼喂普通飼料中添加甲狀腺激素)、空白對照組(飼喂普通飼料)、條件對照組(飼喂普通飼料中添加甲狀腺激素抑制劑)。通過對照，更能充分說明實驗變量——甲狀腺激素能促進蝌蚪的生長發育。

2.遵循“單一變量原則” 在實驗變量的處理上，各組實驗要設置唯一的自變量不同，且自變量的設置應有規律，即各組實驗之間應保持相等的(自變量)梯度。如“探究生長素促進插條生根的最適濃度”實驗中，各組實驗所使用的生長素溶液濃度之間要保持相等的梯度。無關變量在設置上則要相同且適宜，這樣，實驗結果的比較才有意義。

三、注重實驗結果分析

實驗處理一段時間后，要仔細觀察實驗組與對照組出現的差異，記錄并統計實驗現象和實驗數據，才能有效地進行實驗結果和預期結果的對比、分析，進而準確地得出實驗結論。

1.明確因變量的具體觀察指標 高中生物實驗中，常見的觀察指標有顏色變化、體重、數量、成活率、萌發率等。答題時應根據具體實驗的原理和要求選擇合適的觀察指標。例如,2010年廣東省高考理綜第29題(2)“探究A動物蛋白對小鼠生長的影響”實驗中，要直觀和定量地反映小鼠的生長情況，可以測量小鼠的________和________。(分析：小鼠的體重和體長是直觀反映小鼠生長情況的指標，且能定量測定。故答案是：體重、體長)

2.根據實驗變量設計實驗記錄表格 2012年和2013年連續兩年的廣東省高考卷都考查了實驗記錄表格的設計，而且都占了很大的分值，體現了對實驗與探究能力的要求。一個實驗記錄表格至少要體現自變量和因變量的具體指標，往往還要體現出重復實驗、無關變量和組別等。

3.科學分析實驗結果 在生物實驗中，實驗假說與實驗預期、實驗結果與實驗結論之間存在著假說—演繹的關系。因此，在實驗的設計和分析中，要用假說—演繹的思想方法對假說—結果—結論之間進行推理。許多學生分不清結果與結論的關系，常常把二者混為一談而不能準確答題。因此，在實驗教學中要強調結果不同于結論。

探究性實驗是對事物未知屬性的探究，因而在探究過程中需要提出假說，并在預測結果和得出結論時，要對應假設，分類討論。一般采用“如果出現結果①，則得出結論①；如果出現結果②或③，則得出結論②或③”的表述形式。而驗證性實驗是對事物已知屬性的驗證，我們默認所要驗證的命題為真命題，因而正確的理論能夠準確地預言實驗的結果，并對應實驗目的做出肯定的結論。比如“探究某人是否出現糖尿”實驗中，實驗步驟：取某人的尿液后加斐林試劑水浴加熱，觀察顏色變化。預期實驗結果是：出現或不出現磚紅色沉淀。實驗結論是：若出現磚紅色沉淀，則證明此人出現糖尿；若不出現磚紅色沉淀，則證明此人不出現糖尿。

綜上所述，在高中生物實驗教學中，強調科學選材，理清共性處理和差異處理，注重實驗結果分析，將有助于提高學生自主探索的能力和實驗題的解題能力，從而提高學生的成績，提高學生的生物科學素養。

；廣東省普寧市第一中學 515347)