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1、浅谈生物教学中学生实验设计能力的培养牛军锐 马育国（吴江市芦墟中学 215211） 摘要：随着教育改革的进行，近几年高考中出现了以考察学生能力为主的新型实验题实验设计，对学生提出了更高的实验要求。但从卷面上看，学生得分并不理想，实验设计能力距高考要求还有一定的差距。作为一线教师，我们如何在日常教学中培养学生的实验设计能力呢？本文主要从打基础、课本实验创新、强化训练等方面论述如何逐步提高学生的实验设计能力。关键词：高考 实验设计 实验能力在中学生物教学新大纲中，对学生的实验能力提出了新的标准。要求学生不但要学会科学观察和实验的方法，而且还要有提出问题、做出假设、设计并进行实验，分析和处理实验数据
2、，作出合理的结论的能力。这一要求在近几年高考中都有明显的体现，尤其是对学生实验设计能力的要求，从2000年高考吉林等四省理科综合卷中的第25题，打破了传统的命题模式，首先对生物实验设计能力进行考查开始，每年的高考都对学生的实验设计能力有所考查。如2001年高考的上海卷（39题），2002年上海卷（43题），2003年北京春季高考题（21题）、2003年江苏卷（42题）都有实验设计题，很明显，生物实验设计这种类型的试题将成为今后生物高考中的热点。但当前学生对生物学实验教学普遍重视不够，缺乏对实验设计基础知识的学习和训练，实验设计能力较差。作为一线的老师，我们该如何在日常教学中逐步培养、有效地提高
3、学生的生物实验设计能力，下面谈一些我个人的教学实践与看法。 1 经典实验分析 构建实验设计地基俗话说：万丈高楼平地起，没有实验设计的基本原理和方法，学生不可能顺利的完成实验设计，更谈不上能力的提高。但现在的教材中，并没有专门的内容介绍生物学实验设计的基本原则和方法，而是把它们隐含在教材的实验内容和生物学史的内容之中，这就要求我们在教学中要善于发现并挖掘出教材中的隐含信息，帮助学生了解和掌握实验设计的理论知识。通过对光合作用的发现史、生长素的发现史、孟德尔遗传规律的揭示过程等经典实验的扩展和分析，使学生明白实验的原则、方法和步骤。例如在复习光合作用发现史时，通过对萨克斯实验的分析使学生明白试验前
4、黑暗中放置一段时间，试验过程中叶子一半照光，一半避光的意义，使学生明白实验设计应设立对照，遵循科学性原则；通过孟德尔选择自花授粉植物豌豆而没有选择其他异花授粉植物的原因的分析，使学生懂得实验设计要简便可行，容易操作，即实验设计要遵循可行性原则、简便性原则；通过对课本上一些经典实验的操作与分析，使学生掌握每一个试验的设计应该能够使别人可以重复，而不是随意设计的，即试验设计应遵循可重复性原则。学生设计的实验是否成功，正确的实验设计方法和步骤也是非常关键的。在日常的教学中，我们通过对一些经典实验过程的分析，使学生逐步明白实验设计的一般思路和方法，如何分析实验结果等。例如：在学习生长素发现史时，向学生
5、呈现达尔文的实验过程和步骤，分析设置四个实验的原因和意义，让学生从中体会实验设计的思路和方法。2 课本实验延伸或重新设计，培养学生实验设计能力生物教材中安排的实验绝大多数是验证性的实验，这种实验安排对于教学有有利的一面，比如实验目的明确，实验步骤规范，结果易于预料和控制，很容易使学生在短时间里了解一个知识的发现过程。但它也有不利于教学的一方面，主要是束缚了学生的思维，尤其是创造性思维，使学生只会“按方抓药”，而不会自己独立设计。而且事先知道了结果的实验，会使学生的兴趣下降，对于教师而言，也容易变得思想僵化，使生动有趣的“生”物知识变成乏味的“死”物知识。因而在实验时，我们教师要指导学生理解实验
6、程序，分析实验中每一步骤的作用，每一个处理的意义，以及各步骤之间的联系。要让学生既知道怎么做，也要让学生知道为什么这样做，并自己会学着做。例如，在做完“温度及PH值对酶活性的影响”实验和“观察植物细胞质壁分离和复原”实验后，让学生利用这两个实验中学到的实验原理（植物细胞发生质壁分离和复原的条件）和实验设计的方法（设置浓度梯度），设计“探索洋葱细胞液浓度”的方法步骤并动手实验验证。在学习生长素的发现史中首先分析达尔文的试验方法及设计思路，然后让学生分析温特的实验，学生提出疑问：温特的结论“尖端产生的某种物质从尖端运输到下部”是否可靠？课本上没有详细的叙述，我们就可鼓励学生利用本节课的实验原理和方
7、法设置实验：生长素在植物体内的运输，主要是从植物体形态学的上端（顶端）向下端（基端）运输，而不能倒过来运输（如生长素只能从胚芽鞘的上端向下端运输）。通过这样的练习，不但巩固了学生的知识，提起了学生的学习兴趣，也逐步培养了学生的实验设计能力。 3 加强专项练习 提高实验设计能力实验设计是一个从认识到实践，在实践中提高学生的思维能力的过程，提高学生实验设计能力，强化训练是必经之路。学生在明确了实验设计的基本原理后，只有通过必要的实验设计训练，才能真正掌握实验设计的方法，提高实验设计能力。在实验复习教学中，我们不但要重视分析和解释实验现象和结果，以及推导实验结论能力的培养，更应重视培养设计实验方案的
8、能力。通过对不同要求的实验进行分类教学，加以专项强化训练，使学生在巩固相应知识的同时，不断提高自身的实验设计能力。3.1实验改错或实验改进 注意实验设计中易出现的问题 实验改错题和实验改进题主要检查学生对实验设计的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导解决问题的思路方法，进一步培养学生的科学素质和实验思维能力，主要是对学生理论知识的换位考察。在实验复习过程中，通过此类题目的训练，引导学生体会题目中的实验设计过程，在纠错和改进中逐渐熟悉实验设计的基本步骤和实验设计中应该避免的问题。比如有这样一道实验题目：为了验证“光是光合作用合成有机物必需的条件”某同学设计了如下实验步骤：将实验植物及装置放在
9、暗室中饥饿，消耗掉叶片内储藏的有机物。暗室内装有红色安全灯。饥饿一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行光合作用。取一片叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，用碘碘化钾溶液，检测有无葡萄糖的特异颜色反应出现。在做题时，要求学生不但要找出题目中的错误：A、中用绿色安全灯B、中的“葡萄糖”改为“淀粉”C、实验未设对照。还要仔细体会实验设计思路，以及自己设计实验时应注意的问题。3.2实验设计，充分发挥学生的创新思维能力 实验设计有设计实验方案和设计实验步骤两种。一个完整的实验设计需要学生动用多方面的知识来完成，这类题目对学生的要
10、求最高，也最能锻炼学生的实验设计能力。现在的高考实验题中有时会给出一个实验题目，让学生根据所学的知识自己独立完成实验步骤或实验设计，有时会给出一小部分实验步骤，让学生根据提示完成剩余步骤。所以在实验复习中，我们应加强此类的题目的练习，让学生根据实验题目设计出实验方案或实验步骤甚至完成实验。比如让学生利用生长激素知识设计实验“验证生长激素的作用及其的分泌器官”，利用植物的水分代谢相关知识设计蔗糖溶液的浓度与质壁分离快慢的研究；利用环境污染与防治设计探索粉尘污染对植物的生长有何影响等。总之，考察学生的实验设计能力已是高考的一大趋势，在日常教学中培养提高学生的实验设计能力已势在必行。设计实验要求学生具备较高水平的综合能力，如何在教改新理念下培养提高学生的创新能力、设计能力，需要我们不断的去探索、总结。参 考 文 献1、郑春和 浅谈高中生物学的探究性实验 生物学通报 2003（10）P30-322、陈峰 运用经典实验提高学生实验设计能力的探究活动 生物学教学 2003（10）P33-353、李家涛 实验教学的预测意识 生物学通讯 2003（7）P304、陆敏刚 生物实验设计与评价 学科教育（网源）