在生物教學(xué)中應(yīng)怎樣指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

石寧宏

〔關(guān)鍵詞〕 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；一般思路；驗(yàn)證方案

〔中圖分類號〕 G633.91〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕 C

〔文章編號〕 1004—0463（2009）01（B）—0059—02

培養(yǎng)學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力一般可分為兩個(gè)步驟：一是指導(dǎo)學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案；二是指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。而一份完整的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，還必須注意目的明確，取材合理，步驟規(guī)范，條理清晰，便于操作等方面。下面筆者就以“探究小麥種子萌發(fā)開始的5天中淀粉酶活性的變化”實(shí)驗(yàn)為例來談?wù)勛约旱淖龇ā?/p>

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一般思路

1.準(zhǔn)確把握實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?shí)驗(yàn)?zāi)康牡拇_立是整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈魂。所有實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)，都要圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪@個(gè)核心來進(jìn)行。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)要讓學(xué)生認(rèn)真審題，準(zhǔn)確把握所設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。例如，此?shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康膽?yīng)為：研究小麥種子萌發(fā)開始的5天中淀粉酶活性的變化情況。

2.精心策劃實(shí)驗(yàn)方法。實(shí)驗(yàn)方法的策劃是整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的精髓，也是一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)最富有創(chuàng)意的閃光之處，更是做好實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，找準(zhǔn)了正確的方法就等于搭好了設(shè)計(jì)過程的骨架。最為常見的實(shí)驗(yàn)方法包括：①化學(xué)物質(zhì)的檢驗(yàn)方法；②實(shí)驗(yàn)結(jié)果的顯示方法；③實(shí)驗(yàn)條件的控制方法等。一般來說，策劃實(shí)驗(yàn)方法是要圍繞實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩磉M(jìn)行。因此，本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法應(yīng)該選擇化學(xué)物質(zhì)的檢驗(yàn)方法，即根據(jù)淀粉酶能使淀粉水解成麥芽糖而遇碘不顯藍(lán)色的特點(diǎn)，用碘液檢驗(yàn)淀粉的存在，并用溶液顏色的變化來確定淀粉酶活性的大小。

3.自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟的前提就是必須明白設(shè)計(jì)原則，即控制變量和設(shè)置對照，本著節(jié)約和實(shí)用的原則進(jìn)行。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)還應(yīng)調(diào)動各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組展開討論。通過實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)成員自由討論、認(rèn)真審題、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?，我們將?shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)為（材料用具：小麥干種子若干、研缽、漏斗、紗布、試管若干、清水、蒸餾水、1%的淀粉溶液、碘液）：①種子萌發(fā)的培養(yǎng)方法。用清水浸泡小麥種子，每天將萌發(fā)的種子收集在一起，連續(xù)培養(yǎng) 5 天，得到處于萌發(fā)1～5天的小麥種子。②小麥淀粉酶濾液的制備方法。在第5天時(shí)，將處于萌發(fā)1～5天的小麥種子分別切碎，放入研缽中，加入少量石英砂和蒸餾水研磨后過濾，收集5份濾液并標(biāo)記。③設(shè)置實(shí)驗(yàn)組及對照組。取6支潔凈的試管（標(biāo)記為A～F），向每支試管中加入2 ml 1%的淀粉溶液后，再向A試管加入1 ml蒸餾水，向B～F試管中分別加入1 ml 已取得的1～5天的小麥淀粉酶溶液。④結(jié)果觀察。振蕩6支試管，再將它們的下半部浸在35℃的清水中保溫5分鐘后，各滴入一滴碘液，觀察顏色的變化。

需要注意的是，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)小組內(nèi)誰負(fù)責(zé)操作，誰負(fù)責(zé)觀察和記錄，誰負(fù)責(zé)匯報(bào)和交流等都設(shè)計(jì)進(jìn)去，這樣才能充分體現(xiàn)分工合作、人人參與的整體思路。

4.全面預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過師生多角度、多方位的分析思考得出的預(yù)測結(jié)果應(yīng)全面準(zhǔn)確，具有說服力。本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果預(yù)測如下：①若B～F溶液藍(lán)色逐漸變淺，說明種子萌發(fā)1～5天后，淀粉酶活性逐漸增強(qiáng)。 ②若B～F溶液藍(lán)色逐漸加深，F(xiàn)與A的顏色最接近，說明種子萌發(fā)1～5天淀粉酶活性逐漸減弱。③若B～F中溶液顏色無明顯變化，則說明種子萌發(fā)后1～5天淀粉酶活性無明顯變化。④若B～F中某一支試管的藍(lán)色最淺，則說明萌發(fā)后1～5天內(nèi)的某一天淀粉酶活性最強(qiáng)。

二、驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的過程不僅需要學(xué)生個(gè)人的積極參與，更要有教師自始至終的指導(dǎo)和協(xié)助，才能發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中有什么不足，以便及時(shí)改進(jìn)。在完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，教師應(yīng)幫助學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)材料，并指導(dǎo)學(xué)生實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，以驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性，進(jìn)一步弄清實(shí)驗(yàn)的原理和方法。同時(shí)，教師還應(yīng)介紹有關(guān)藥品的性質(zhì)、儀器的規(guī)格和使用方法，以提高實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案時(shí)的安全性。本實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證過程要求：①每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組派一人參與種子萌發(fā)的培養(yǎng)，把若干小麥干種子隨機(jī)分成5份，每份種子的數(shù)目和飽滿度應(yīng)該相同，每天浸泡一份，連續(xù)培養(yǎng) 5 天。②負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)生（2～3名）在制備淀粉酶濾液時(shí)加入的石英砂量要適中（過少研磨不充分，過多則影響淀粉酶濾液的制備量），收集的5份濾液必須標(biāo)記清楚。設(shè)置實(shí)驗(yàn)組及對照組時(shí)試管必須潔凈，并要粘貼標(biāo)簽，操作中6支試管中加入的淀粉溶液的量，或淀粉酶溶液與A試管中的蒸餾水的量必須相等，以免影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。保溫用的清水溫度必須保持在35℃（過高或過低都會影響酶的活性），試管、燒杯等玻璃儀器應(yīng)該輕拿輕放，以免破損而引起受傷。③每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組派一人負(fù)責(zé)觀察和記錄，自始至終都必須認(rèn)真負(fù)責(zé)，記錄每一實(shí)驗(yàn)步驟，隨時(shí)觀察每個(gè)試管的顏色變化。另外，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的驗(yàn)證實(shí)施過程中，教師還應(yīng)巡回檢查指導(dǎo)，糾正不合理、不規(guī)范的操作。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵是看驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是否符合預(yù)測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與某一預(yù)測的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相吻合，則證明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案具有科學(xué)性和可操作性。本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果若與預(yù)測結(jié)果①相吻合，則證明這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是成功的。但如果驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與預(yù)測的任一實(shí)驗(yàn)結(jié)果都不相吻合，則證明設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是不可行的。此時(shí)，教師就應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生自己思考，認(rèn)真分析失敗的原因，重新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，從而培養(yǎng)學(xué)生的抗挫折能力，以及堅(jiān)持不懈、勇于探索的精神。

實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證完成后，教師還應(yīng)布置學(xué)生遞交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)報(bào)告必須實(shí)事求是，不能將現(xiàn)象當(dāng)做結(jié)論，應(yīng)根據(jù)觀察記錄進(jìn)行客觀分析得出。評價(jià)時(shí)教師要客觀公正地做出等級評定，評選出優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告在各小組之間進(jìn)行交流，取長補(bǔ)短，讓學(xué)生從中體驗(yàn)成功的喜悅，從而激發(fā)他們的興趣，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不再枯燥乏味，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不再是紙上談兵，也不再成為學(xué)生望而生畏的難題。