生物學中的實驗設計芻議

郭燕利

中圖分類號：G633.91文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2014）20-0249-01學生學習的目的在于求知，更在于致用.高中生物是一門實驗學科.生物實驗通常就是生物學習的重要手段，可是它卻一直是教師教學和學生學習的薄弱環(huán)節(jié).通常教師都是"照本宣科"的講實驗，學生也是"按部就班"依照教材中的實驗步驟去"演示"實驗.因此，要想真正的提高學生的實驗設計能力，教師必須改變傳統(tǒng)"講實驗"的實驗教學方法，而改為盡量的讓學生去做實驗.針對當前實驗教學設計的現(xiàn)狀而思考相應的對策來優(yōu)化實驗教學設計，提高實驗教學效率，對促進高中生物教學改革，促進學生發(fā)展都具有重要意義。

1.實驗設計的產(chǎn)生

隨著我國高考改革和生物救學改革的不斷深入，生物學作為一門實驗性的學科，其對實驗能力的要求日趨強烈。高考目標對學生實驗能力的要求分為兩個層次：一是獨立完成實驗的能力；二是設計簡單實驗方案并處理相關實驗問題的能力。在近幾年的高考卷中，實驗設計所占的比重不斷增加，實驗設計的題型、難度也略見一斑。筆者對近年來高考試卷中的實驗設計題的情況進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)無論絕對分值還是百分比都逐年提高?？梢?，實驗設計已經(jīng)成為高考命題組專家們考查實驗能力的一個標尺。

2.實驗設計的要點

設計實驗要求學生具備較高水平的綜合能力，需要學生動用已學過的各個學科的理論知識，結合實驗操作的實踐經(jīng)驗，經(jīng)過周密分析和邏輯推理才能做出一個科學、合理的實驗設計方案，使這個方案能夠在實驗中經(jīng)得起實際操作的檢驗，達到實驗的目的和要求，獲得正確的結論。要完成一個較完美的實驗設計需注意如下幾個方面：一要準確地把握實驗目的；二要嚴格地設置對照實驗；三要精心地策劃實驗方法；四要合理地設置實驗過程；五要全面地預測實驗結果；六要簡明地描述步驟結論。

3.實驗設計的原則

3.1對照性原則。在實驗設計中，通常設置對照組。通過干預或控制研究對象以消除或減少實驗誤差，鑒別實驗中的處理因素同非處理因素的差異。實驗設計中可采用的對照方法很多，除了有陽性對照、標準對照、自身對照、相互對照之外，通常采用空白對照的原則：即不給對照組以任何處理因素。值得強調(diào)的是，不給對照組任何處理因素是相對實驗組而言的，實際上對對照組還是要做一定的處理，只是不加實驗組的處理因素。

3.2隨機性原則。實驗設計中的隨機化原則，是指被研究的樣本是從總體中任意抽取的。這樣做的意義在于：一是可以消除或減少系統(tǒng)誤差，使顯著性測驗有意義；二是平衡各種條件，避免實驗結果中的偏差。

3.3平行重復原則。平行重復原則，即控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復實驗，觀察其對實驗結果影響的程度。任何實驗都必須能夠重復，這是具有科學性的標志。上述隨機性原則雖然要求隨機抽取樣本，這能夠在相當大的程度上抵消非處理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影響。平行重復的原則就是為解決這個問題而提出的。

3.4單因子變量原則。單因子變量原則，即控制其他因素不變，只改變其中某一變量，觀察其對實驗結果的影響。除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，其他實驗條件要求做到前后一致。

4.實驗設計的內(nèi)容

實驗設計的基本內(nèi)容一般包搖：實驗名稱、實驗目的、實驗原理、實驗條件、實驗對象、實驗假設、實驗預測、實驗方法與步驟、實驗結果與結論等九個方面。這九個方面我們都可以從我們要解決的題目所給的信息中去理解、分析。

5.高中生物實驗教學存在的問題

5.1新課改比較注重對學生技能的培養(yǎng)，體現(xiàn)在生物教學中就是實驗內(nèi)容的增加.這雖然在一定程度上是要求教師從傳統(tǒng)的教學理念和模式中解脫出來，而在教學實踐中，教師和學生的轉(zhuǎn)變需要一個過程，大量的實驗讓教師有措手不及之感，而學生也無從快速地適應教師教學的轉(zhuǎn)變，加之有些教師盲目跟風，導致實驗教學形式化，學生不但沒有學好知識，技能培養(yǎng)更成為了口號，在有的學校還出現(xiàn)了以演示實驗來代替學生動手操作的現(xiàn)象.不得不說，實驗內(nèi)容的增加和教師適應能力及課時之間存在了一定的矛盾。

5.2我國教育延續(xù)的是千年以來的封建式教育模式，重知識輕技能，傳統(tǒng)實驗教學中教師重實驗結果而輕視過程，新課標則要求教師重過程，在這個轉(zhuǎn)變中，因教師缺乏對實驗教學的研究，往往實驗成為一種表演秀，在有的課堂中，實驗并不是為了培養(yǎng)學生的技能，而是為了完成任務，保證開出率，弄虛作假的現(xiàn)象時有發(fā)生，還有的則還是停留在重結果輕過程上。

5.3從學生角度來看，新課標對實驗的要求標準較高，不僅要學生了解基本的實驗原理，還要求學生能正確實驗，在實驗中觀察現(xiàn)象，通過現(xiàn)象而得到結論。以"觀察細胞的基本結構"的實驗教學要求為例，首先教師要引導學生明確實驗目的；選擇實驗用具，在該實驗中涉及較多的實驗用具，每一樣教師都需一一指導學生進行選擇并正確使用；在實驗步驟上，從參考圖到顯微鏡到用顯微鏡觀察制成的臨時裝片或永久裝片都需要學生認真、仔細地進行；在實驗中，教師不僅要組織學生通過觀察實驗現(xiàn)象，討論實驗過程，了解細胞的基本結構，還需掌握動植物細胞結構上的區(qū)別.但從課時和學生的基礎上看，要達到新課標的要求還有較大距離，這就讓教師在傳統(tǒng)和新課標之間犯難了。

6.優(yōu)化生物實驗教學設計的對策

6.1要明確實驗教學的目標.在以往的教學中不難發(fā)現(xiàn)，教師上課就帶著學生做實驗，等實驗結束了，學生還不知道實驗的目標，因此，實驗教學效率也就相對較低.明確實驗目標是為了讓學生做到"心中有數(shù)"，通過實驗來驗證自己是否達到了目標。因此，實驗教學設計中，教師首先就應向?qū)W生明確實驗目標。不但要知道怎么做，還要知道為什么要這么做。例如：觀察植物細胞有絲分裂實驗過程中，大致為：培養(yǎng)→解離→漂洗→染色→壓片。要讓學生了解根尖放在解離液中是為了使根尖細胞間變得松散，便于壓片，否則根尖細胞很難壓散，不利在鏡下觀察。另外,通過解離液的處理，使細胞迅速死亡,讓細胞分別保留各自的分裂狀態(tài)。漂洗是為了沖洗解離液，否則影響染色效果。在實驗中,應根據(jù)學生程度和涉及原理的難易不同，由教師講清或提出問題讓學生思考,使學生既知道實驗應怎么做，也知道為什么這么做。

6.2關于實驗準備，以往很多教師在實驗前都會做好充分的準備，但忽視了學生在實驗前的準備，結果在實驗過程中，只要一遇到問題，學生就會將思考的重點放到多個方向上，有時教師為了向?qū)W生解釋和實驗相關的知識，占據(jù)了實驗時間而導致實驗效果受到影響。

最后在實驗過程中，教師要一方面要注重引導，另一方面則要關注學生在實驗過程中所獲得的收獲.在討論中實驗，在實驗中思考，在思考中總結，如此問答結合，觀察現(xiàn)象和得出結論結合，學生才能更好地通過實驗現(xiàn)象來了解事物的本質(zhì)，也才能有效地提高實驗教學效率。