淺談生物實驗設(shè)計能力的培養(yǎng)

余嬌

摘要：培養(yǎng)學(xué)生的生物實驗?zāi)芰Γ侵袑W(xué)生物教學(xué)大綱明確提出的培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、實驗?zāi)芰妥詫W(xué)能力等四種能力之一。而生物實驗設(shè)計能力既是實驗?zāi)芰Φ闹匾獌?nèi)容，也是實驗?zāi)芰Φ淖罡邔哟?，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(shè)計，涉及了實驗設(shè)計的各個層面。那么，實驗設(shè)計包括那些方面呢？

關(guān)鍵詞：生物實驗;實驗?zāi)芰?/p>

所謂實驗設(shè)計，就是要求學(xué)生設(shè)計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設(shè)計數(shù)據(jù)處理的方法及分析實驗的現(xiàn)象。它包括設(shè)計實驗方案、設(shè)計實驗步驟、設(shè)計實驗改進(jìn)方法等。一個比較完整的實驗設(shè)計方案，一般包括這樣幾方面的內(nèi)容：1）實驗題目的確定;2）提出假說;3）設(shè)計實驗方法和步驟;4）提出實驗的預(yù)期結(jié)果;5）要觀察和搜集的數(shù)據(jù)及方法。書寫實驗設(shè)計方案通常包括：“實驗課題”、“實驗假說”、“實驗預(yù)期”、“實驗?zāi)康囊蟆?、“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(jié)論與討論”等項目。而在中學(xué)生物課本的實驗里，實驗假說和實驗預(yù)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(shè)計題不僅能拓寬學(xué)生的思維空間，也有利于學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。那么在日常教學(xué)中我們又如何去培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計能力呢？

一、拓展教學(xué)，明確實驗設(shè)計原理

1.挖掘教材中的實驗設(shè)計理論知識

在現(xiàn)行的教材中對生物學(xué)實驗設(shè)計的基本原則和方法等內(nèi)容沒有專門的系統(tǒng)闡述，而是把它們隱含在教材的實驗內(nèi)容和生物學(xué)史的內(nèi)容之中，這就要求我們應(yīng)善于發(fā)現(xiàn)并挖掘出教材中的隱含信息，幫助學(xué)生了解和掌握實驗設(shè)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(xì)致分析，幫助學(xué)生形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)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(xué)生學(xué)會運用實驗設(shè)計科學(xué)性原則一設(shè)立對照組;通過實驗內(nèi)容的剖析，使學(xué)生掌握實驗設(shè)計準(zhǔn)確性原則一設(shè)立多因子變量。通過分析生長素的發(fā)現(xiàn)歷程和孟德爾遺傳規(guī)律的揭示過程使學(xué)生了解實驗設(shè)計的基本方法和步驟。

2.補(bǔ)充經(jīng)典實驗，優(yōu)化實驗設(shè)計理論知識

分析教材中的實驗，發(fā)現(xiàn)實驗內(nèi)容少且缺乏系統(tǒng)性的方法指導(dǎo)，這對于學(xué)生全面了解實驗設(shè)計的理論知識是不夠的。因此，在教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充生物學(xué)的經(jīng)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(xué)生了解實驗者的實驗意圖，認(rèn)識實驗的形成過程，分析實驗中設(shè)置的實驗條件的目的。

二、強(qiáng)化訓(xùn)練，培養(yǎng)實驗設(shè)計能力

強(qiáng)化生物實驗設(shè)計訓(xùn)練，是培養(yǎng)學(xué)生實驗設(shè)計能力的必經(jīng)之路。學(xué)生在明確了實驗設(shè)計的基本原理后，只有通過必要的實驗設(shè)計訓(xùn)練，才能真正掌握實驗設(shè)計的方法，提高實驗設(shè)計能力。

1.課本實驗的重新設(shè)計——樹立實驗設(shè)計的信心

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

2.典型習(xí)題的剖析——理順實驗設(shè)計的思路

加強(qiáng)學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，不但要重視分析和解釋實驗現(xiàn)象和結(jié)果，以及推導(dǎo)實驗結(jié)論能力的培養(yǎng)，更應(yīng)重視培養(yǎng)設(shè)計實驗方案的能力，更重要的是應(yīng)讓學(xué)生掌握實驗設(shè)計的正確思路。在大家共同討論的基礎(chǔ)上得出實驗設(shè)計的基本思路為：明確要求和目的→聯(lián)系理論原理→確定實驗思路→設(shè)計實驗步驟→實驗結(jié)果的預(yù)期、分析和討論。

3.專題訓(xùn)練——深化實驗設(shè)計的理解

學(xué)生在明確了實驗設(shè)計的基本原則和思路之后，一定數(shù)量的設(shè)計練習(xí)是必要的，它可培養(yǎng)學(xué)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(dá)能力等，提高實驗設(shè)計題的應(yīng)答準(zhǔn)確性。為了使學(xué)生更好地掌握實驗設(shè)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(xùn)練的做法。專題訓(xùn)練的內(nèi)容有：

（1）設(shè)計實驗方案：如三支試管內(nèi)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(nèi)裝有白眼果蠅。請利用實驗室條件設(shè)計最佳方案，鑒定并寫出上述三支試管內(nèi)果蠅的基因型（顯性基因用B表示），這有利于培養(yǎng)學(xué)生想象能力、設(shè)計能力和創(chuàng)造能力。

（2）設(shè)計實驗步驟：此類題目要求學(xué)生根據(jù)給定的器材和藥品以及實驗提出的目的，設(shè)計或補(bǔ)全實驗步驟。這類題目體現(xiàn)了高考題強(qiáng)調(diào)理論與實際結(jié)合，學(xué)以致用的特點，有利于學(xué)生全面掌握實驗設(shè)計的方法、步驟。

（3）設(shè)計實驗改進(jìn)方法：此類題目主要檢查學(xué)生對實驗設(shè)計的嚴(yán)密性和科學(xué)性的把握，并以此為媒介，引導(dǎo)解決問題的思路方法，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和實驗思維能力。通過專題性的實驗設(shè)計練習(xí)，學(xué)生對實驗設(shè)計的原理有了本質(zhì)上的理解，訓(xùn)練了思維的獨特性和文字表達(dá)的準(zhǔn)確性，創(chuàng)新能力得到極大的提高。

4.交流點撥——提高實驗設(shè)計的能力

由于實驗設(shè)計題具有開放性的特點，再加上每個學(xué)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(jié)果是多種多樣的，設(shè)計水平高低不同。所以，在進(jìn)行了一定數(shù)量的設(shè)計訓(xùn)練后，我們就及時給予點撥或引導(dǎo)學(xué)生交流設(shè)計成果，總結(jié)出生物實驗設(shè)計方案的基本思路和評價標(biāo)準(zhǔn)（科學(xué)合理、設(shè)計簡捷、效果明顯等），從而使學(xué)生鞏固實驗設(shè)計方法，提高實驗設(shè)計的能力。另外，通過學(xué)生對實驗設(shè)計方案的討論，可以互相取長補(bǔ)短，完善設(shè)計方案，豐富設(shè)計內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]生物實驗設(shè)計題的應(yīng)答策略[J].房記花.太原教育學(xué)院學(xué)報.2002（04）

[2]重視生物實驗設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生綜合能力[J].董志軒.甘肅教育.2011（16）