如何培養(yǎng)和提高學(xué)生生物實驗設(shè)計能力

王阿果

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，現(xiàn)代生物學(xué)的許多新成就無不源于生物實驗。培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰κ巧锢蠋熃虒W(xué)的最基本要求。從實驗形式看，有觀察實驗、驗證實驗、探究實驗、設(shè)計實驗和參觀實習(xí)等，而其中設(shè)計實驗是重點。根據(jù)課改要求，中學(xué)生物實驗教學(xué)的最高層次目標是培養(yǎng)學(xué)生具備實驗創(chuàng)造能力，而實現(xiàn)這一目標的重要手段體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生形成實驗設(shè)計能力的教學(xué)上。近年的高考生物試題在實驗方面的測試，也體現(xiàn)了這一方向。2001年以來，全國理綜試卷每年均有實驗設(shè)計題型。雖然這類題型已經(jīng)考了十幾年，但是考生失分率仍然較高，表明目前中學(xué)生物實驗教學(xué)在此方面的水平仍然有待提高，應(yīng)加強研究并落實相應(yīng)對策。特別是在我校學(xué)生素質(zhì)普遍不高的情況下，實驗設(shè)計題型既是教學(xué)重點，又是教學(xué)難點。因此，如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的實驗設(shè)計能力更有迫切和現(xiàn)實的意義。實驗創(chuàng)造能力的內(nèi)容應(yīng)包括實驗創(chuàng)造性思維及在此思維指導(dǎo)下的實驗操作能力兩個方面。從人類接受知識與形成技能的特點看，循序漸進是培養(yǎng)這一能力的必要條件。我就此展開論述。

一、重視學(xué)生形成實驗設(shè)計能力的基礎(chǔ)教學(xué)

現(xiàn)行的教學(xué)大綱與各年的高考《考試說明》對生物實驗的教學(xué)要求（或考查要求）均作了明確規(guī)定，其中的理解實驗?zāi)康摹⒃?、方法和操作步驟；掌握相關(guān)的操作技能，能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理；能對一些簡單的實驗方案做出恰當?shù)脑u價和修訂等均屬于實驗設(shè)計能力形成的基礎(chǔ)。對實現(xiàn)這一基礎(chǔ)的教學(xué)途徑學(xué)界有詳細論述，我近年閱讀了很多同行的相關(guān)論著，他們的觀點可概括為如下四點：1.加強平時訓(xùn)練，明確目的，嚴格要求；2.創(chuàng)造條件，讓學(xué)生多做實驗（含補充演示與分組實驗等）；3.充分發(fā)揮實驗室的作用（含定期開放生物實驗室等）；4.積極開展生物課外實驗活動，等等。但是，在縱觀各同行分析的基礎(chǔ)上，我認為：生物實驗創(chuàng)造能力是各種生物實驗?zāi)芰Φ木C合體現(xiàn)，生物實驗設(shè)計能力是其高級表現(xiàn)形式，其形成基礎(chǔ)的核心在于實驗的創(chuàng)造性思維能力是否得到了培養(yǎng)，包括思維的自由聯(lián)想，變通求異性與獨特性是否實現(xiàn)，因此，其實施的途徑應(yīng)該包括：1.平時實驗教學(xué)（含演示及學(xué)生實驗）應(yīng)充分探究其實驗思維，并適當將教材內(nèi)的驗證性實驗改為探索性實驗；2.結(jié)合學(xué)生實際對與教學(xué)同步的教材實驗方案進行改進（含實驗內(nèi)容、目的、操作過程與操作方法等）；3.重視教材里的實驗習(xí)題的教學(xué)，這是教材依據(jù)大綱設(shè)計的培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力的實驗課題，其教學(xué)過程應(yīng)含：（1）學(xué)生依據(jù)教材實驗習(xí)題設(shè)計出實驗方案（有目的、操作步驟、方法）；（2）教師批閱該方案的科學(xué)性（確保實驗安全及修改不規(guī)范、不科學(xué)的步驟）；（3）學(xué)生分實驗小組討論多方案實施同一實驗課題；（4）學(xué)生分組實驗（教師巡視指導(dǎo)）與完成實驗報告；（5）教師批閱實驗報告并總結(jié)評析最佳試驗方案。4.重視教材里的配套練習(xí)中的實驗習(xí)題的實驗思維與操作訓(xùn)練。在教師指導(dǎo)下，利用課外實驗小組對練習(xí)內(nèi)的實驗習(xí)題精選后擬定實驗方案進行必要操作，對不需或無法操作的也在實驗思維方面引導(dǎo)學(xué)生積極思考。5.平常實驗注意引導(dǎo)學(xué)生進行實驗思維及操作技能的擴展與延伸，注意與各種實驗思維及技能和生產(chǎn)、生活實際相聯(lián)系、相交融。

二、進一步提高學(xué)生實驗設(shè)計能力的途徑

生物教學(xué)大綱及高考《考試說明》對實驗知識與技能均有綜合應(yīng)用能力的要求，這也就需要中學(xué)生物實驗教學(xué)在實驗設(shè)計能力方面有質(zhì)的升華階段。要實現(xiàn)這一目標，離開實驗單元綜合與總復(fù)習(xí)綜合而僅靠平時實驗教學(xué)的能力培養(yǎng)還是不夠的，只是，在這一項目中，目前中學(xué)的實驗教學(xué)卻存在顯著缺陷，這個缺陷就是當生物進入現(xiàn)行流行的總復(fù)習(xí)階段時，就缺少作為總復(fù)習(xí)用的現(xiàn)成實驗操作方案（以綜合實驗思維為主）的用書及軟件，這樣，此一階段的具體實驗復(fù)習(xí)也就由任教老師各行其是，而有的則干脆放棄具體實驗操作教學(xué)，僅用解實驗題代替，也因此，各年高考生物科實驗題考生得分率低也就不足為奇了。

創(chuàng)造力是智力的高級表現(xiàn)形式，知識與一般技能不能等同于智力，知識與技能轉(zhuǎn)化為智力是有條件的，這個條件是由教師起主導(dǎo)作用，學(xué)生起主體作用的。能力與知識技能既互相聯(lián)系又有本質(zhì)區(qū)別，能力的發(fā)展離不開具體實踐，創(chuàng)造力的發(fā)展更是不能離開具體的實踐。生物是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，對于實驗教學(xué)離不開實踐—理論—實踐的循環(huán)反復(fù)過程?？倧?fù)習(xí)階段，離開具體的實驗操作，而僅停留在解實驗題這個“實踐”形式上，對學(xué)生實驗創(chuàng)造性思維的發(fā)展十分不利。我認為：中學(xué)生物實驗設(shè)計能力的形成上的質(zhì)的升華的途徑應(yīng)包括：1.結(jié)合大綱，認真鉆研高考《考試說明》對實驗?zāi)芰Φ囊螅貏e是：觀察記錄實驗現(xiàn)象、分析實驗結(jié)果和處理實驗數(shù)據(jù)，得出正確結(jié)論的能力；初步處理實驗過程中的有關(guān)安全問題的能力；能繪制簡圖的能力；根據(jù)實驗試題的要求，設(shè)計簡單的實驗方案的能力（含各部分知識與技能的綜合應(yīng)用）等。2.依據(jù)各能力要求點精選現(xiàn)行的實驗試題并在此基礎(chǔ)上精選綜合實驗試題，要求學(xué)生研究并掌握其實驗思維，且分類選擇典型實驗練習(xí)題確立與高考有關(guān)的課題，要求學(xué)生設(shè)計實驗方案（含對應(yīng)的操作步驟），教師審批符合科學(xué)性后利用課內(nèi)或課外活動實施實際操作，最后進行實驗思維分析小結(jié)，對能反映學(xué)生實驗設(shè)計能力欠佳的實驗題類型由教師組織演示實驗。3.在實驗過程中，充分重視學(xué)生發(fā)散思維訓(xùn)練，增強實驗設(shè)計能力，重視實驗方案的改進，提高信息遷移能力。4.高考生物實驗總復(fù)習(xí)，還應(yīng)注意提高學(xué)生解高考實驗題的能力，做到理論與實踐相結(jié)合，應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的實驗綜合思維，即注重提高學(xué)生的解實驗題思維能力，同時，形式上應(yīng)有書面題測驗相輔，以利發(fā)現(xiàn)學(xué)生的解題缺陷，并利用課外活動等做好及時的補缺補漏。

綜上所述，要培養(yǎng)和提高學(xué)生生物實驗設(shè)計能力，就必須重視學(xué)生形成實驗設(shè)計能力的基礎(chǔ)教學(xué)，并進一步引導(dǎo)學(xué)生提高實驗設(shè)計能力。具體來說，就是根據(jù)教學(xué)大綱及高考《考試說明》對此方面的能力要求，老師通過科學(xué)的教學(xué)過程，學(xué)生利用科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，在掌握常規(guī)實驗的基本技能的基礎(chǔ)上充分發(fā)揮學(xué)生的自主性，積極探索，融會貫通，利用教材中的實驗原理、實驗思想、實驗方法進行創(chuàng)新設(shè)計，實現(xiàn)能力的遷移，從而提高生物實驗設(shè)計能力。