淺談生物實驗設計能力的培養

余嬌

摘要：培養學生的生物實驗能力，是中學生物教學大綱明確提出的培養學生觀察能力、思維能力、實驗能力和自學能力等四種能力之一。而生物實驗設計能力既是實驗能力的重要內容，也是實驗能力的最高層次，從高考命題而言，也日漸成為命題的熱點。如：2018年的高考試卷就有多處考到了實驗設計，涉及了實驗設計的各個層面。那么，實驗設計包括那些方面呢？

關鍵詞：生物實驗;實驗能力

所謂實驗設計，就是要求學生設計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計數據處理的方法及分析實驗的現象。它包括設計實驗方案、設計實驗步驟、設計實驗改進方法等。一個比較完整的實驗設計方案，一般包括這樣幾方面的內容：1）實驗題目的確定;2）提出假說;3）設計實驗方法和步驟;4）提出實驗的預期結果;5）要觀察和搜集的數據及方法。書寫實驗設計方案通常包括：“實驗課題”、“實驗假說”、“實驗預期”、“實驗目的要求”、“實驗方法類型”、“實驗對照類型”、“實驗材料用具”、“實驗方法步驟”和“實驗結論與討論”等項目。而在中學生物課本的實驗里，實驗假說和實驗預期大都隱含在“實驗原理”中。實驗方法類型、實驗對照類型則一般隱含在“方法步驟”中。

實驗設計題不僅能拓寬學生的思維空間，也有利于學生的科學素質和創新能力的培養。那么在日常教學中我們又如何去培養學生的實驗設計能力呢？

一、拓展教學，明確實驗設計原理

1.挖掘教材中的實驗設計理論知識

在現行的教材中對生物學實驗設計的基本原則和方法等內容沒有專門的系統闡述，而是把它們隱含在教材的實驗內容和生物學史的內容之中，這就要求我們應善于發現并挖掘出教材中的隱含信息，幫助學生了解和掌握實驗設計的理論知識。例如在“唾液淀粉酶對淀粉的消化作用”的實驗時，通過對實驗原理、操作步驟的細致分析，幫助學生形成科學、嚴謹的實驗設計思想;通過比較對照組實驗在實驗過程中的重要作用，使學生學會運用實驗設計科學性原則一設立對照組;通過實驗內容的剖析，使學生掌握實驗設計準確性原則一設立多因子變量。通過分析生長素的發現歷程和孟德爾遺傳規律的揭示過程使學生了解實驗設計的基本方法和步驟。

2.補充經典實驗，優化實驗設計理論知識

分析教材中的實驗，發現實驗內容少且缺乏系統性的方法指導，這對于學生全面了解實驗設計的理論知識是不夠的。因此，在教學中可以適當地補充生物學的經典實驗（如傘藻的嫁接實驗、童弟周培育單尾鰭金魚實驗等），著重讓學生了解實驗者的實驗意圖，認識實驗的形成過程，分析實驗中設置的實驗條件的目的。

二、強化訓練，培養實驗設計能力

強化生物實驗設計訓練，是培養學生實驗設計能力的必經之路。學生在明確了實驗設計的基本原理后，只有通過必要的實驗設計訓練，才能真正掌握實驗設計的方法，提高實驗設計能力。

1.課本實驗的重新設計——樹立實驗設計的信心

進行實驗設計的初期，學生對實驗設計方案的思路模糊，存在畏懼的心理。所以讓學生模仿課本實驗的程序進行簡單的實驗設計，使學生從中獲得成功感，增強對實驗設計的興趣;同時在“模仿”的過程中訓練學生實驗設計的思維方式，使學生初步形成實驗設計的思路，為實驗設計實施的可行性奠定良好的心理基礎。

2.典型習題的剖析——理順實驗設計的思路

加強學生實驗能力的培養，不但要重視分析和解釋實驗現象和結果，以及推導實驗結論能力的培養，更應重視培養設計實驗方案的能力，更重要的是應讓學生掌握實驗設計的正確思路。在大家共同討論的基礎上得出實驗設計的基本思路為：明確要求和目的→聯系理論原理→確定實驗思路→設計實驗步驟→實驗結果的預期、分析和討論。

3.專題訓練——深化實驗設計的理解

學生在明確了實驗設計的基本原則和思路之后，一定數量的設計練習是必要的，它可培養學生綜合處理信息的能力、邏輯思維能力以及語言文字的表達能力等，提高實驗設計題的應答準確性。為了使學生更好地掌握實驗設計的方法，提高運用知識解決問題的能力，我們采用了專題訓練的做法。專題訓練的內容有：

（1）設計實驗方案：如三支試管內分別裝有紅眼雄性和兩種不同基因型的紅眼雌性果蠅，還有一支試管內裝有白眼果蠅。請利用實驗室條件設計最佳方案，鑒定并寫出上述三支試管內果蠅的基因型（顯性基因用B表示），這有利于培養學生想象能力、設計能力和創造能力。

（2）設計實驗步驟：此類題目要求學生根據給定的器材和藥品以及實驗提出的目的，設計或補全實驗步驟。這類題目體現了高考題強調理論與實際結合，學以致用的特點，有利于學生全面掌握實驗設計的方法、步驟。

（3）設計實驗改進方法：此類題目主要檢查學生對實驗設計的嚴密性和科學性的把握，并以此為媒介，引導解決問題的思路方法，進一步培養學生的科學素質和實驗思維能力。通過專題性的實驗設計練習，學生對實驗設計的原理有了本質上的理解，訓練了思維的獨特性和文字表達的準確性，創新能力得到極大的提高。

4.交流點撥——提高實驗設計的能力

由于實驗設計題具有開放性的特點，再加上每個學生自己獨特的思考方法和不同的解決問題的途徑，得出的結果是多種多樣的，設計水平高低不同。所以，在進行了一定數量的設計訓練后，我們就及時給予點撥或引導學生交流設計成果，總結出生物實驗設計方案的基本思路和評價標準（科學合理、設計簡捷、效果明顯等），從而使學生鞏固實驗設計方法，提高實驗設計的能力。另外，通過學生對實驗設計方案的討論，可以互相取長補短，完善設計方案，豐富設計內容。

參考文獻：

[1]生物實驗設計題的應答策略[J].房記花.太原教育學院學報.2002（04）

[2]重視生物實驗設計培養學生綜合能力[J].董志軒.甘肅教育.2011（16）