中學(xué)生物實驗理論教學(xué)淺談

摘 要：傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中實驗理論的教學(xué)是十分枯燥的。就通過不同的教學(xué)方式與技巧，使實驗理論的教學(xué)變得生動有趣的具體方法進(jìn)行了簡要的闡述。

關(guān)鍵詞：中學(xué)生物；實驗理論；教學(xué)方法

在廣東省高考的3+1理科綜合科目中，生物實驗設(shè)計類題目是必考內(nèi)容之一。在備考輔導(dǎo)中，筆者發(fā)現(xiàn)，實驗設(shè)計的理論指導(dǎo)是快速提升考生實驗設(shè)計能力的有效途徑。有了完備、準(zhǔn)確的理論貯備，才能在實驗題中舉一反三，觸類旁通。然而，實驗理論是枯燥的、晦澀難懂的。只有教學(xué)技巧選用得當(dāng)，才能夠變枯燥為活潑，變晦澀難懂為生動有趣，讓學(xué)生學(xué)得輕松，學(xué)得扎實。在教學(xué)實踐中，筆者嘗試運用數(shù)學(xué)知識講解專業(yè)術(shù)語，用通俗事例來理解實驗設(shè)計方案，用人生感悟來詮釋減法原理，收效甚佳，在此逐一列出，希望能夠拋磚引玉，愿與廣大同仁共勉。

一、用數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)專業(yè)術(shù)語

變量（自變量、實驗變量）、因變量、無關(guān)變量、額外變量共6個“變量”，逐一區(qū)分的常用方法是逐個進(jìn)行概念講解，但耗時長、效果差。筆者講授這6個“變量”時，引入了數(shù)學(xué)的函數(shù)關(guān)系式y(tǒng)=f （x）=ax2+bx+c，其中x是變量，又叫自變量，y是因變量，a、b、c是常數(shù)。該函數(shù)式研究的是自變量（變量）和因變量的關(guān)系，常數(shù)一定時，因變量的大小是由自變量決定的。如果換成實驗設(shè)計，x相當(dāng)于該實驗研究的對象，所以x除了在函數(shù)式中的變量、自變量這兩個稱謂外，也可被稱作實驗變量；y相當(dāng)于該實驗的結(jié)果，也叫因變量；a、b、c就相當(dāng)于無關(guān)變量，它們不是實驗研究的對象，但同樣會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，為了排除無關(guān)變量的影響，實驗要設(shè)計對照組，實驗組和對照組除變量不一致外，無關(guān)變量應(yīng)該全部一致；額外變量就是無關(guān)變量對實驗結(jié)果造成的影響，實驗設(shè)計的終極目的是要達(dá)到額外變量為零的境界，即實驗結(jié)果的形成完全是實驗變量造成的，與無關(guān)變量無關(guān)。利用數(shù)學(xué)函數(shù)式知識的遷移，逐一區(qū)分6個稱謂接近、容易混淆的概念，不僅降低了學(xué)習(xí)難度，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了事半功倍的效果。

例如，在“唾液淀粉酶在水解淀粉”的實驗中，所給定的低溫（冰塊）、適溫（37攝氏度）、高溫（沸水?。┚褪亲宰兞?，而由于低溫、適溫、高溫條件變化，唾液淀粉酶水解淀粉的反應(yīng)結(jié)果也隨之變化，這就是因變量。“唾液淀粉酶在水解淀粉”的實驗中，除自變量（低溫、適溫、高溫）以外，試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度、實驗操作程序、溫度處理的時間長短等等，都屬于無關(guān)變量。如果無關(guān)變量中的任何一個或幾個因素，對3個實驗組的給定不等同、不均衡、不穩(wěn)定，則會對實驗結(jié)果造成干擾，產(chǎn)生誤差。

二、用通俗的事例來理解實驗設(shè)計方案

實驗設(shè)計原則中最重要的原則是單因子變量原則和對照原則，這兩個原則是相統(tǒng)一的，通過對照組的設(shè)置和實驗條件的控制，排除無關(guān)變量的干擾，保證實驗過程只受一個變量，即單因子變量的影響。實驗設(shè)計步驟的核心內(nèi)容是相同處理和不同處理，相同處理針對的是無關(guān)變量，不同處理針對的是變量。

為了讓學(xué)生理解單因子變量原則和對照原則以及相同處理和不同處理，筆者用了一個通俗的事例：某學(xué)生患感冒癥狀為頭痛、發(fā)燒39℃、咳嗽、流鼻涕，持續(xù)1天，先后服用感康膠囊，肌肉注射潔霉素，靜脈滴注青霉素、雙黃連，兩日后痊愈。該生痊愈的原因是三種治療方法的哪一種？如果通過實驗來探究三種治療方法療效的優(yōu)劣？這一發(fā)生在身邊，甚至發(fā)生在自己身上的事例引發(fā)了同學(xué)的極大興趣，熱烈討論之后，大家一致認(rèn)定，該事例不足以說明任何一種治療方法的療效，因為這個事例里出現(xiàn)的是“三因子”變量，而非單因子變量，而要探究其療效，就應(yīng)該分成4組，4組的不同之處是服用感康膠囊；肌注潔霉素；靜脈滴注青霉素、雙黃連；不做任何治療（患者自身有免疫力）。4組的相同之處是患者的年齡、性別、病情、抗病力、用藥劑量。上述4組的處理針對的是不同的治療方法，即“單因子變量”處理，叫不同處理；而這4組患者的年齡、性別、病情輕重對疾病抵抗能力，這些因素同樣會影響治療效果，但這些因素并非實驗研究的對象，因此，這些因素被稱為無關(guān)變量。實驗設(shè)計要排除無關(guān)變量對實驗結(jié)果的影響，就要求3個實驗組和1個對照組的無關(guān)變量一致。對無關(guān)變量的處理叫相同處理。不同處理和相同處理體現(xiàn)了單因子變量原則和對照原則。

理論源于實踐、用于實踐，從實踐中總結(jié)出來的理論更易為學(xué)生所接受。通俗的事例容易激發(fā)學(xué)生強烈的探索欲，老師的適當(dāng)引導(dǎo)把學(xué)生分散的感性認(rèn)知上升成集中的理性認(rèn)知，實驗理論就在“不經(jīng)意”中被學(xué)生理解了，掌握了。

三、用人生感悟理解減法原理，鑒定對照組和實驗組

驗證Mg元素是必需元素，缺Mg培養(yǎng)液的為實驗組。驗證某條件是生命活動的必備要素的實驗設(shè)計中，往往使用減法原理，即正常生命活動的實驗為對照組，而缺乏了某項條件的實驗為實驗組。再如，驗證CO2是光合作用的必要條件，加入NaOH溶液的實驗與正常條件下的光合作用實驗相比，缺乏CO2，所以為實驗組；驗證光是光合作用的必要條件，黑暗條件下的實驗與正常條件下的光合作用實驗相比缺乏光照，所以為實驗組。為讓考生迅速、準(zhǔn)確地把握減法原理的實質(zhì)和內(nèi)涵，筆者別出心裁，設(shè)計了這么一個“實驗”：

青春是美好的，是人生最重要的一段時光，可是青春在我們擁有時不知珍惜，失去了才覺珍貴，于是有“黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲”之嘆，那么人生什么時候才能真正認(rèn)識到青春年華的珍貴？當(dāng)然是“白首”之時，即青春不在的時候。也就是說，證明“青春是美好的”實驗組是青春不在的“白首”之時的感悟。通過這段“實驗”，“失去才覺寶貴”的人生感悟讓學(xué)生對減法原理的認(rèn)知更透徹了，而且對學(xué)生進(jìn)行了人生觀教育，達(dá)到了一箭雙雕的效果。

學(xué)無定法，教無定法，只要能夠讓學(xué)生迅速提高水平，增強能力，都是妙法。

（作者單位 廣東省廣州市知用中學(xué)）

編輯 謝尾合