刊名: 教学与研究
Teaching and Research
主办: 中国人民大学
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 0257-2826
CN: 11-1454/G4
邮发代号: 2-256
历史沿革:
现用刊名:教学与研究
创刊时间:1953
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略谈高中生物探究性实验设计的一般思路
【作者】 郑慧君
【机构】 贵州省瓮安县第二中学
【摘要】生物学是一门以实验为基础的自然科学,生物科学的形成和发展都离不开实验。通过实验探究生物的规律,是学习生物学的重要途径,因此实验在生物教学中占有非常重要的地位。【关键词】高中生物;探究性实验设计;思路
探究性实验与验证性实验相比较,探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的前提下.通过自己的实验、探索、分析得出结论,从而形成科学概念的一种认知活动.可探究性实验设计往往对学生来说是一个难点,很多学生在解题过程中一遇到实验设计题,尤其是要求写出实验设计步骤的题就头疼,不知道如何下手。其实只要掌握探究性实验设计的一般规律,遵循实验设计过程中的一般原则,并加以灵活应用,很多问题就能迎刃而解。现就自己的一点观点浅谈如下:
一、探究性实验设计必须遵循的几个原则
要使实验设计得科学,必须遵循以下几个原则:
1.对照原则:生物实验中必须要有对照才能使结果更具有可靠性。对照一般分为空白对照、条件对照、自身对照等。例如:要探究光对种子萌发的影响,必须将种子分为两份,一份将种子置于光照下,作为对照另一份置于黑暗中,根据两组的实验结果来得出结论才可靠。
2.单因子变量原则:就是指在整个实验中只能有一个自变量,除了这个变量以外其他条件完全相同,这样得出的实验结果不同才能是因为变量引起的,而不是其他无关变量引起的。
3.等量性原则、平行重复原则.遵循平行重复原则,目的是为了排除偶然性,使实验结论更科学、可靠.通过设计实验对照对比,既排除了无关变量的影响,又能增加实验结果的可信度和说服力.单因子变量原则和等量性原则,是完全统一的,只不过强调的侧面不同,都是用于平衡和消除无关变量对结果的影响.需要强调的是这些无关变量在进行严格控制时,不但要等量,而且是在适宜条件下的等量,常态下的等量.
二、明确实验目的和实验原理
解答实验设计题的整体构思、过程设计、结果预测等,都要依据实验目的.从分析实验目的(或课题名)找出实验变量和反应变量,是解题的关键。题干中如果不明确给出实验目的,一定要根据实验结果分析出实验目的,因为实验目的与实验结果是对应的.
明确实验原理是正确解题的保证.从解读题干或联想课本相关知识来获取实验原理.实验原理一般是高中生物教材上的有关理论知识,分析该实验考的是哪部分知识,联想该部分知识结构,有关的生物学原理就是实验原理.例如“探究不同浓度的生长素类似物对植物生长的作用”,联想课本知识可得实验原理是“生长素对植物的生长具有两重性,即低浓度的生长素可以促进植物生长,高浓度的生长素则抑制植物生长,甚至杀死植物”。
三、选择合适的实验材料
正确的取材往往能达到事半功倍的效果。题干上给的材料用具是分析实验方法步骤的主要依据.材料用具往往对解题有提示作用,一定要认真分析.是否都有用,是否都要用;需要考虑的是怎样用,先用哪个后用哪个;能不能直接用,不能直接用需怎样处理才能把干扰因素排除而只留下实验变量;制取时用不用过滤研磨、用不用制片、用不用将种子提前浸泡。
四、设计实验步骤
近几年的高考题,特别注重考察学生设计探究性实验步骤这一环节。一些考题只需要学生对不完整的实验步骤进行补充,而大多考题则要求学生设计一个完整的实验步骤。探究性实验步骤一般可用“三步”或“四步”来总结。“三步”是指在实验材料可直接使用的情况下,而“四步”是指实验材料不能直接使用,还需要进行预处理,把干扰因素排除而只留下实验变量,以保证实验结果的可靠性。即具体如下:
第一步:对实验材料进行处理,以达到实验材料除了自变量以外其他条件完全相同。
第二步:分组编号,将实验对象根据实验具体要求分为若干组,并分别编号为1、2、3,……或A、B、C……等。
第三步,设计对照,就是将不同的组进行变量处理。例如:为了探究土壤中的微生物是否能分解农药,必须把土壤均分为两等份,装入两个大小相同的容器(A、B)中,一个(A)高温灭菌,一个(B)不做处理,造成A容器的土壤中无生活的微生物,B容器的土壤中有生活的微生物,然后进行实验,才能说明问题,这就是设置对照原则,其中A是实验组。B是对照组在进型此实验,让两个容器中的土壤在一切其他条件都相同的情况下进行实验,惟一不同的只是A容器的土壤中有微生物,B容器的土壤中无微生物,有无微生物就成了这一实验的单因子变量,这就是单因子变量原则。
第四步,观察实验现象,然后得出实验结果并记录相关现象或数据。其中数据可用表格或曲线进行统计和分析,然后得出相应的结果和结论。验结果就是实验所表现的现象,可对比对照组和实验组得出;而结论则是根据结果分析肯定假设或否定假设,二者不要混淆,表述时一定要分别表述.另外探究性实验是预测结果,结果和结论可能有多种,一定要注意结果和结论的多样性,在表述时要对应分别表述。
五、实验设计过程中语言应准确,简洁
文字表述上要精炼,应尽量使用题目中出现过的比较规范的表述,在使用器皿时用标记号(如甲烧材、A试管、1号培养皿……),常用词语有:“选择长势相同、大小相似的同种植物随机等量分组,分别编号为A、B、C…,选择年龄、体重(性别)、健康状况相同的某种动物随机等量分组,分别编号为l、2、3…;适宜、等量,相同、各、分别、显著差异、一段时间…等。
以上是笔者在探究性实验设计解题过程中一些粗略的看法。实践证明,这样在一定程度上能够提高学生的解题能力,也可以培养学生分析问题解决问题的能力。