注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 提升教學(xué)實(shí)效

? 陳宏昭

注重實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 提升教學(xué)實(shí)效

? 陳宏昭

以自身的實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，從強(qiáng)調(diào)科學(xué)選材、理清共性處理和差異處理、注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析三方面介紹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有關(guān)注意事項(xiàng)，結(jié)合實(shí)例，讓學(xué)生探究、分析、掌握每個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)步驟，提高學(xué)生自主探索的能力和實(shí)驗(yàn)題的解題能，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；能力培養(yǎng)；教學(xué)實(shí)效

高考生物卷中，實(shí)驗(yàn)題分值約占總分的22%，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是能力測(cè)試的首選內(nèi)容，也是高考命題的一大亮點(diǎn)。2010—2016年全國(guó)各地(包括廣東省)的高考卷中的實(shí)驗(yàn)題可分三大題型：實(shí)驗(yàn)分析題型(要求對(duì)實(shí)驗(yàn)的原理、方法、現(xiàn)象、結(jié)論等作出分析)，評(píng)價(jià)、糾正給定的實(shí)驗(yàn)步驟或續(xù)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)步驟的題型，獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的題型?，F(xiàn)結(jié)合本人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)剬?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的有關(guān)注意事項(xiàng)。

一、強(qiáng)調(diào)科學(xué)選材

任何實(shí)驗(yàn)，都要先結(jié)合題干中的信息明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇適宜的材料、器材和試劑，并將實(shí)驗(yàn)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，可以分兩組或若干組，每組要進(jìn)行明確的編號(hào)，如用甲、乙、丙或者是A、B、C或者1、2、3等，便于實(shí)驗(yàn)的觀察、統(tǒng)計(jì)、比較和分析。此過(guò)程要注意以下兩個(gè)問(wèn)題。

1.選材要合理 正確選擇實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)成功的保證。比如，被后人稱(chēng)為“遺傳學(xué)之父”的孟德?tīng)枌?shí)際上并不是第一個(gè)做雜交實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家，但由于他正確選擇了豌豆作實(shí)驗(yàn)材料，加上科學(xué)的方法，經(jīng)過(guò)多年的努力最終成功得出遺傳規(guī)律，而前人則因?yàn)檫x材不當(dāng)而未能成功。

2.選材數(shù)量要適宜 為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更精確，更具代表性，各組實(shí)驗(yàn)選取的材料在數(shù)量上要相同且適宜。如每組實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(jì)算其平均值。即要設(shè)置重復(fù)(多組)實(shí)驗(yàn)，目的是排除個(gè)體差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

二、理清共性處理和差異處理

實(shí)驗(yàn)方案是依據(jù)差異歸納法的邏輯思想來(lái)設(shè)計(jì)的，因此取材、分組、編號(hào)完畢，便應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，并做好共性處理和差異處理。共性處理是指對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組采取相同的處理措施，差異處理是指對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組采取不同的處理措施。此過(guò)程實(shí)際上是在貫徹落實(shí)“對(duì)照性原則”和“單一變量原則”。

1.遵循“對(duì)照性原則” 設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，既可以使實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過(guò)對(duì)比更加明顯，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力。對(duì)照方法常用以下幾種類(lèi)型：

(1)空白對(duì)照?？瞻讓?duì)照能明白地對(duì)比和襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)了說(shuō)服力。對(duì)照組是指接受自變量處理的對(duì)象組，實(shí)驗(yàn)組是指不接受自變量處理的對(duì)象組。如探究花生子葉對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響，對(duì)花生種子進(jìn)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(duì)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(duì)照。如“觀察植物細(xì)胞質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就是典型的自身(前后)對(duì)照。

(3)(實(shí)驗(yàn)組之間)相互對(duì)照。如“探究影響酶活性的最適溫度”實(shí)驗(yàn)中，要設(shè)置溫度梯度并相互對(duì)照。

(4)條件對(duì)照。條件對(duì)照是從一個(gè)側(cè)面襯托實(shí)驗(yàn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。如“探究甲狀腺激素對(duì)蝌蚪生長(zhǎng)發(fā)育的影響”實(shí)驗(yàn)中，可設(shè)置：實(shí)驗(yàn)組(飼喂普通飼料中添加甲狀腺激素)、空白對(duì)照組(飼喂普通飼料)、條件對(duì)照組(飼喂普通飼料中添加甲狀腺激素抑制劑)。通過(guò)對(duì)照，更能充分說(shuō)明實(shí)驗(yàn)變量——甲狀腺激素能促進(jìn)蝌蚪的生長(zhǎng)發(fā)育。

2.遵循“單一變量原則” 在實(shí)驗(yàn)變量的處理上，各組實(shí)驗(yàn)要設(shè)置唯一的自變量不同，且自變量的設(shè)置應(yīng)有規(guī)律，即各組實(shí)驗(yàn)之間應(yīng)保持相等的(自變量)梯度。如“探究生長(zhǎng)素促進(jìn)插條生根的最適濃度”實(shí)驗(yàn)中，各組實(shí)驗(yàn)所使用的生長(zhǎng)素溶液濃度之間要保持相等的梯度。無(wú)關(guān)變量在設(shè)置上則要相同且適宜，這樣，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較才有意義。

三、注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)處理一段時(shí)間后，要仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組出現(xiàn)的差異，記錄并統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，才能有效地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果和預(yù)期結(jié)果的對(duì)比、分析，進(jìn)而準(zhǔn)確地得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

1.明確因變量的具體觀察指標(biāo) 高中生物實(shí)驗(yàn)中，常見(jiàn)的觀察指標(biāo)有顏色變化、體重、數(shù)量、成活率、萌發(fā)率等。答題時(shí)應(yīng)根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)的原理和要求選擇合適的觀察指標(biāo)。例如,2010年廣東省高考理綜第29題(2)“探究A動(dòng)物蛋白對(duì)小鼠生長(zhǎng)的影響”實(shí)驗(yàn)中，要直觀和定量地反映小鼠的生長(zhǎng)情況，可以測(cè)量小鼠的________和________。(分析：小鼠的體重和體長(zhǎng)是直觀反映小鼠生長(zhǎng)情況的指標(biāo)，且能定量測(cè)定。故答案是：體重、體長(zhǎng))

2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)變量設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)記錄表格 2012年和2013年連續(xù)兩年的廣東省高考卷都考查了實(shí)驗(yàn)記錄表格的設(shè)計(jì)，而且都占了很大的分值，體現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)與探究能力的要求。一個(gè)實(shí)驗(yàn)記錄表格至少要體現(xiàn)自變量和因變量的具體指標(biāo)，往往還要體現(xiàn)出重復(fù)實(shí)驗(yàn)、無(wú)關(guān)變量和組別等。

3.科學(xué)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果 在生物實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)假說(shuō)與實(shí)驗(yàn)預(yù)期、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)論之間存在著假說(shuō)—演繹的關(guān)系。因此，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和分析中，要用假說(shuō)—演繹的思想方法對(duì)假說(shuō)—結(jié)果—結(jié)論之間進(jìn)行推理。許多學(xué)生分不清結(jié)果與結(jié)論的關(guān)系，常常把二者混為一談而不能準(zhǔn)確答題。因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)結(jié)果不同于結(jié)論。

探究性實(shí)驗(yàn)是對(duì)事物未知屬性的探究，因而在探究過(guò)程中需要提出假說(shuō)，并在預(yù)測(cè)結(jié)果和得出結(jié)論時(shí)，要對(duì)應(yīng)假設(shè)，分類(lèi)討論。一般采用“如果出現(xiàn)結(jié)果①，則得出結(jié)論①；如果出現(xiàn)結(jié)果②或③，則得出結(jié)論②或③”的表述形式。而驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是對(duì)事物已知屬性的驗(yàn)證，我們默認(rèn)所要驗(yàn)證的命題為真命題，因而正確的理論能夠準(zhǔn)確地預(yù)言實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，并對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖龀隹隙ǖ慕Y(jié)論。比如“探究某人是否出現(xiàn)糖尿”實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)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(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果是：出現(xiàn)或不出現(xiàn)磚紅色沉淀。實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：若出現(xiàn)磚紅色沉淀，則證明此人出現(xiàn)糖尿；若不出現(xiàn)磚紅色沉淀，則證明此人不出現(xiàn)糖尿。

綜上所述，在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)科學(xué)選材，理清共性處理和差異處理，注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，將有助于提高學(xué)生自主探索的能力和實(shí)驗(yàn)題的解題能力，從而提高學(xué)生的成績(jī)，提高學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

；廣東省普寧市第一中學(xué) 515347)