比較對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)提高學(xué)生生物學(xué)科核心素養(yǎng)

余帆，查紅玉

（1.湖北省浠水縣實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)，湖北黃岡　438200；2.湖北省浠水縣第二實(shí)驗(yàn)小學(xué)，湖北黃岡 438200）

1　區(qū)分對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)概念是基礎(chǔ)

在教學(xué)過(guò)程中，教師結(jié)合學(xué)生處理對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)相關(guān)題目提出問(wèn)題，使學(xué)生產(chǎn)生興趣，對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)到底有什么不同？怎樣區(qū)別？引導(dǎo)學(xué)生看書(shū)或查找資料，明晰對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的概念。

1.1　對(duì)照實(shí)驗(yàn)的概念

對(duì)照實(shí)驗(yàn)就是保持了單一變量的兩組以上實(shí)驗(yàn)，通過(guò)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，既可排除無(wú)關(guān)變量的影響，又可增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力，實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組。對(duì)照組就是與其他組相比，往往缺少某種處理因素甚至不加任何處理因素，或者以正常條件下的實(shí)驗(yàn)作為對(duì)照，對(duì)照組可根據(jù)需要決定是否設(shè)置；而人為施加了某種驗(yàn)證條件，或比對(duì)照組多了某項(xiàng)處理因素的實(shí)驗(yàn)，就是實(shí)驗(yàn)組，可根據(jù)需要設(shè)置為一組或多組。

1.2　對(duì)比實(shí)驗(yàn)的概念

設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上的實(shí)驗(yàn)組，通過(guò)對(duì)結(jié)果的比較分析，來(lái)探究某種因素與實(shí)驗(yàn)對(duì)象的關(guān)系，這樣的實(shí)驗(yàn)叫做對(duì)比實(shí)驗(yàn)。由對(duì)照實(shí)驗(yàn)的概念分析可知，實(shí)驗(yàn)控制了單一變量，如探究酵母菌細(xì)胞呼吸方式中，兩組實(shí)驗(yàn)都作了處理，有氧和無(wú)氧均是自變量，都是實(shí)驗(yàn)組。

2　理清對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的關(guān)系是關(guān)鍵

而要理清兩者的關(guān)系，我們以高中生物課本的相關(guān)實(shí)驗(yàn)為例，在學(xué)生熟悉的實(shí)驗(yàn)入手，教師先搜集精選實(shí)驗(yàn)材料，編印好導(dǎo)學(xué)案，先由學(xué)生自學(xué)，自主歸納，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，課堂分學(xué)習(xí)小組展示成果，學(xué)生點(diǎn)評(píng)分析，教師歸納總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)的類(lèi)型進(jìn)行逐一分析，明晰對(duì)照實(shí)驗(yàn)一般可包括實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)組，是接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組，所處理的變量就是我們要研究的內(nèi)容；對(duì)照組，也稱(chēng)控制組，是不接受實(shí)驗(yàn)變量處理的對(duì)象組。按對(duì)照的內(nèi)容和形式上的不同，理清常用的對(duì)照類(lèi)型、特點(diǎn)，并逐一分析、拓展。具體策略如下所述。

2.1　空白對(duì)照

空白對(duì)照指不做任何實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組或不給對(duì)照組以任何處理因素。值得注意的是，不給對(duì)照組任何處理因素是相對(duì)實(shí)驗(yàn)組而言的，實(shí)際上對(duì)照組還是要作一定的處理，只是不加實(shí)驗(yàn)組的處理因素，或者說(shuō)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)組而言，除實(shí)驗(yàn)變量外，別的處理與實(shí)驗(yàn)組完全相同。通常未經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的對(duì)象組為對(duì)照組，經(jīng)實(shí)驗(yàn)因素處理的對(duì)象組為實(shí)驗(yàn)組；或簡(jiǎn)單理解為處于正常情況下的對(duì)象組為對(duì)照組，未處于正常情況下的對(duì)象組為實(shí)驗(yàn)組。例如，唾液淀粉酶對(duì)淀粉的作用中，對(duì)照組加等量的水，實(shí)驗(yàn)組加唾液；探究水對(duì)種子萌發(fā)的影響實(shí)驗(yàn)，對(duì)照組不加水，實(shí)驗(yàn)組加適量的水；“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)照組不加試劑（零劑量），實(shí)驗(yàn)組加入試劑；薩克斯“綠葉在光下能否制造淀粉”實(shí)驗(yàn)中，與起始饑餓處理環(huán)境相同，則對(duì)照組遮光，實(shí)驗(yàn)組曝光。由于空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)一定要分組進(jìn)行；變量只能有一個(gè)，其他條件均相同，兩者唯一的區(qū)別是變量不同，并且保持實(shí)驗(yàn)條件的前后一致性，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不可改變其中任何條件。故通過(guò)空白對(duì)照能明白地襯托出實(shí)驗(yàn)組的變化和結(jié)果，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的說(shuō)服力。

2.2　自身對(duì)照

自身對(duì)照指實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組都在同一研究對(duì)象上進(jìn)行，不另設(shè)對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)操作前的對(duì)象為對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)操作后的對(duì)象為實(shí)驗(yàn)組。如“觀(guān)察植物細(xì)胞的質(zhì)壁分離和復(fù)原”實(shí)驗(yàn)，就出現(xiàn)了兩次對(duì)照，其中第一次對(duì)照是在高濃度溶液處理下，質(zhì)壁分離狀態(tài)與自然狀態(tài)形成對(duì)照；第二次對(duì)照是在低濃度溶液處理下，復(fù)原后狀態(tài)與質(zhì)壁分離狀態(tài)形成對(duì)照。又如：要研究植物根具有向重力性，莖具有背重力性，可把某一植株橫放于培養(yǎng)基上，讓其自然生長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，便可觀(guān)察到根向重力生長(zhǎng)，莖背重力生長(zhǎng)。這里，對(duì)照和實(shí)驗(yàn)都在同一個(gè)體上進(jìn)行，屬于自身對(duì)照。由于自身對(duì)照的實(shí)驗(yàn)材料在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須保持一定的生理活性。持續(xù)觀(guān)察記錄實(shí)驗(yàn)操作前、后的實(shí)驗(yàn)對(duì)象狀況，只要控制好觀(guān)察時(shí)間，看清實(shí)驗(yàn)處理前后現(xiàn)象變化的差異，自身對(duì)照方法簡(jiǎn)便，因此我們可對(duì)比實(shí)驗(yàn)操作前后現(xiàn)象變化的差異予以分析得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

2.3　相互對(duì)照

在等組實(shí)驗(yàn)法中，若不設(shè)空白對(duì)照，則大多運(yùn)用相互對(duì)照。相互對(duì)照是指不單獨(dú)設(shè)對(duì)照組，而是幾個(gè)實(shí)驗(yàn)組相互對(duì)比對(duì)照，其中每一組既是實(shí)驗(yàn)組也是其他級(jí)別的對(duì)照組，由此得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。一般是在探究某種實(shí)驗(yàn)因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不明確的情況下使用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的相互對(duì)比，確立實(shí)驗(yàn)變量和反應(yīng)變量的關(guān)系，一般表現(xiàn)是實(shí)驗(yàn)因素在量上的多少對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。相互對(duì)照能夠較好地平衡和抵消了無(wú)關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有說(shuō)服力。例如，溫度對(duì)唾液淀粉酶活性的影響實(shí)驗(yàn)、pH對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的影響實(shí)驗(yàn)、美國(guó)魯賓和卡門(mén)的實(shí)驗(yàn)、“植物的向性運(yùn)動(dòng)”的等組實(shí)驗(yàn)、“驗(yàn)證植物根對(duì)礦質(zhì)離子有選擇吸收的特性”、赫爾希和蔡斯以T2噬菌體為實(shí)驗(yàn)材料證明DNA是遺傳物質(zhì)，蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)、“探究酵母菌細(xì)胞呼吸的方式”的實(shí)驗(yàn)。根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析，相互對(duì)照不需要確定對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，每組均為實(shí)驗(yàn)組。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組除要探究的因素各不相同外，其他所有條件均相同。而最終結(jié)論必須由幾組實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比得出。這種實(shí)驗(yàn)方法經(jīng)常用于等組實(shí)驗(yàn)中，由于實(shí)驗(yàn)組采用的都是相互對(duì)照，較好的平衡和抵消了無(wú)關(guān)變量的影響，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有說(shuō)服力。

2.4　條件對(duì)照

條件對(duì)照是指雖給對(duì)象施以某種實(shí)驗(yàn)處理，但這種處理是作為對(duì)照意義的，給定的處理因素正是為了保證實(shí)驗(yàn)中對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組相比只是少了實(shí)驗(yàn)變量的影響，或者說(shuō)這種處理不是實(shí)驗(yàn)假設(shè)所給定的實(shí)驗(yàn)變量意義的。通常施以條件因素的對(duì)象組為對(duì)照組，施以實(shí)驗(yàn)因素的對(duì)象組為實(shí)驗(yàn)組。條件對(duì)照常見(jiàn)的實(shí)例有：“動(dòng)物激素飼喂小動(dòng)物”實(shí)驗(yàn)，飼喂甲狀腺激素（實(shí)驗(yàn)組）；飼喂甲狀腺抑制劑（條件對(duì)照組）；不飼喂藥劑（空白對(duì)照組）；艾弗里證明DNA是遺傳物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組是“R型活細(xì)菌＋S型細(xì)菌的DNA混合培養(yǎng)”，條件對(duì)照組是 “R型或細(xì)菌＋S型細(xì)菌的DNA和DNA酶混合培養(yǎng)”；還有酶的專(zhuān)一性實(shí)驗(yàn)、光合作用影響因素實(shí)驗(yàn)探究、酶的高效性實(shí)驗(yàn)等等。

通過(guò)對(duì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)四種類(lèi)型師生互動(dòng)分析，學(xué)生自然懂得如果并不知道兩組（或多組）實(shí)驗(yàn)中的自變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果所造成的影響，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行確定，此時(shí)就可以稱(chēng)這些實(shí)驗(yàn)為對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)也可稱(chēng)為相互對(duì)照實(shí)驗(yàn)。對(duì)照實(shí)驗(yàn)與對(duì)比實(shí)驗(yàn)兩個(gè)概念屬于包含關(guān)系，對(duì)比實(shí)驗(yàn)從屬于對(duì)照實(shí)驗(yàn)。教師還可以繼續(xù)拓展，對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)在一定的條件下是否可以相互轉(zhuǎn)變？舉例如下：如果人們不知溫度對(duì)某種種子萌發(fā)的影響，此時(shí)設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行研究，這就是對(duì)比實(shí)驗(yàn)，從對(duì)比實(shí)驗(yàn)中可以確定該種子萌發(fā)的最適宜溫度；如果現(xiàn)在人們已知了上述種子萌發(fā)的最適宜溫度，還想研究其他溫度對(duì)該種子萌發(fā)的影響，此時(shí)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)就是對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

3　比較對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)促進(jìn)生物學(xué)科理性思維形成

理性思維是生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本，它主要崇尚科學(xué)的思維習(xí)慣，旨在用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模等科學(xué)方法對(duì)生命現(xiàn)象的規(guī)律進(jìn)行探討，使學(xué)生養(yǎng)成邏輯思維、形象思維等理性思維能力。由于對(duì)照和對(duì)比實(shí)驗(yàn)是眾多實(shí)驗(yàn)題目中常見(jiàn)的一種，由上面的分析可知要使學(xué)生準(zhǔn)確掌握有關(guān)對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本技巧和解題方法，理清對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的關(guān)系并準(zhǔn)確區(qū)分、應(yīng)用，教師需自身掌握基本理論，還需構(gòu)建和諧高效課堂，并有效地貫徹到教學(xué)實(shí)踐中。通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)和對(duì)比實(shí)驗(yàn)的分析，教師比較容易幫助學(xué)生養(yǎng)成理性的思維，我們還要鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中大膽發(fā)現(xiàn)，對(duì)事物的內(nèi)涵、外延進(jìn)行推理與判斷，培養(yǎng)出更加具有理性思維與創(chuàng)新能力的優(yōu)秀學(xué)生。語(yǔ)言與思維有著密切的關(guān)系，在對(duì)比和對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中可以要求學(xué)生具體地描述出實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化過(guò)程和實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的差異，指導(dǎo)學(xué)生具體敘述出產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異的原因和歸納經(jīng)過(guò)思維所形成的結(jié)論，激發(fā)學(xué)生的探究性思維，在對(duì)比和對(duì)照實(shí)驗(yàn)中對(duì)學(xué)生語(yǔ)言表達(dá)能力的培養(yǎng)，也有利于發(fā)展學(xué)生的邏輯思維。為落實(shí)黨的十八大、十九大關(guān)于立德樹(shù)人要求，貫徹新課改“以人為本，促進(jìn)學(xué)生全面而有個(gè)性的發(fā)展”的理念，堅(jiān)持讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的真正主體，課堂的主人，充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、通過(guò)各種途徑尋求答案，在解決問(wèn)題的思路和科學(xué)方法上加強(qiáng)點(diǎn)撥和引導(dǎo)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)地去思考探索，順著科學(xué)的思路和方法去感知、去思索，從中領(lǐng)悟和形成運(yùn)用實(shí)驗(yàn)解題的能力，從而有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，在不知不覺(jué)中領(lǐng)略科學(xué)知識(shí)的真諦。我們高中生物教師只能將生物學(xué)核心素養(yǎng)融入高中生物教學(xué)之中，幫助學(xué)生牢牢掌握生物學(xué)的生命觀(guān)念、理性思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任，促使學(xué)生的生物學(xué)科核心素養(yǎng)得到全面提高。

[1]汪古遜.實(shí)驗(yàn)基本理論[J].中學(xué)生物教學(xué)，1999（5）：1－3.

[2]汪瑞林.核心素養(yǎng)、素質(zhì)教育再出發(fā)的起點(diǎn)[J].中國(guó)教育報(bào),2015（5）：69-70.

[3]張羽,田秋華.論核心素養(yǎng)養(yǎng)成與素質(zhì)教育發(fā)展[J].課程教學(xué)研究,2016(12):9-13.