浅谈培养学生实验设计能力的策略
来源:用户上传
作者:
(塘头中学贵州思南565109)
【摘要】生物学是一门实验性很强的科学，实验设计能力是实验能力的重要内容，也是实验能力的最高层
次，其本身有较强的综合性、创造性、灵活性。
【关键词】实验设计生 物设计能力
只有通过做实验，才能真正学好生物课。教师要在掌握好生物学实验的目的、原理、方法步骤和操作技
能的前提下，指导学生形成实验设计和完成实验的能力。
一、实验设计需要的能力
生物实验设计能力，体现在学生能否正确理解实验原理并在不同情境下灵活迁移，运用生物学知识和
实验技能，设计出实验新方案的能力。生物实验设计的能力结构包括实验知识技能、科学方法态度、观察
力、想象力、分析能力、综合能力、类比判断能力、探究能力和创新能力，其中实验技能与思维品质是核
心。
二、培养学生生物实验设计能力的教学模式
"教学模式"是沟通教育理论与教学实践的"桥梁"。它可以通过构建动态的、生长性的"生态环境"来促进
教师、学生、内容和环境等因素的持续互动。
1、验证型实验教学模式：观察——实验——问题——讨论
该模式的特点是：以重新设计实验为中心，进行问题讨论。优点是：有利于丰富感知、提高设计兴趣
、启迪思维、增强探索精神、培养观察能力、掌握实验技能、学会科学方法。教科书中的"质壁分离与质壁
分离复原"等大多数验证性实验可采用该模式。
2、探究型实验教学模式
该模式的特点是：学生以"小科学家"的角色亲历科学探索的全过程。有利于提高学生的认知水平、综合能
力、自主参与意识和创新意识，增强面对挫折、积极进取的意志品格，培养交往能力、合作精神和一丝不
苟的科学态度。如"孟德尔遗传定律探究"等实验可采用该模式。
3、发现型实验教学模式：提出目标——提供材料——设计方案——独立探究——交流点拨
布鲁纳是发现学习的积极倡导者。该模式的特点是：教师有目的、有计划地给学生创造一个有一定层次
的情境，通过发现因素的诱发来促进学生智力潜能的开发。如"植物生长素的发现"等实验可采用该模式。
4、文化背景型实验教学模式：背景——思考——阅读——实验——归结
该模式的特点是：以科学文化为主，富有"历史感"地学习科学知识。类似于"DNA结构的发现"等实验可采用
该模式。
三、指导学生进行实验设计的步骤
一个完整的实验方案一般包括：①实验题目的确定；②提出假设；③设计具体的实验方法和步骤；④
预期实验结果；⑤观察和收集数据；⑥分析推理；⑦得出结论；⑧讨论与交流。下面结合《植物向性运动
的实验设计和观察》谈谈如何加强学生实验设计能力的培养。
1、了解实验题目的确立
实验题目的确定大致有两个途径：一是从普通现象中寻找同一性，揭示事物的本质和规律；二是在普遍现
象中寻找差异性，从中发现新问题、提出新观点、确立新的研究方向。
2、明确实验设计的目的和依据的原理
实验目的是实验设计的出发点和归宿。实验原理是实验设计的灵魂，因此在进行实验设计前应要求学生预
习，通过讨论，使学生明确实验设计的目的、主要研究的内容和所依据的原理。
3、引导学生做出假设
假设是实验者对自然界或生物学实验中的可以观察到的现象提出一种推测或猜想。中学生物实验设计
的假设一般是依据教材提供的事实和一定的实验原理而提出的，因此在指导学生做出假设前,应对教材中提
供的材料进行归纳分析，从中找出共同性、本质性的东西，将感性的材料上升为理性的思考，从而做出合
理的假设。
4、指导学生设计实验过程
教师指导学生设计实验过程应遵循原则。笔者现以植物向性运动的实验过程设计谈谈上述原则的运用
。首先，要根据实验目的选择合适的实验材料，例如本实验选用生长旺盛的草本植物幼苗比选用成熟的木
本植物植株实验时间短，现象明显。选择刚萌发种子的胚根比草
本植物的须根系现象明显容易观察。其次，是要确定和控制变量，根据单因子变量原则，
本实验1，只有"光"是变量，通过控制光的照射方向，对应观察的是"茎的生长方向"。实验2 的变量是"重
力刺激方向"，对应观察的是"根尖生长方向"。由于重力不可改变，只有通过改变根放置方向达到改变刺激
方向的目的。第三，要排除其他因素的干扰。因为生物生长在复杂的环境中，受到各种环境因素的影响，
为消除无关因子对实验结果的干扰,增加实验结果的可信度和说服力，可以通过设置对照组消除其他无关因
素的影响。例如，本实验选
择相同品种、长势相当的四株草本植物幼苗，给予相同的环境条件，通过东西两侧光源的相互对照和黑暗
环境中的空白对照，验证单侧光刺激对植物茎生长方向的影响，以排除其他因素的影响。第四,要增加实验
的可信度，必须进行重复实验。例如，本实验可以通过不同种类植物的重复实验加以验证，或通过增加对
照组的数量达到重复，还可以通过自身重复
实验加以验证，以验证实验结果的可靠性。第五,要避免实验的偶然性,根据随机性原则，全班多个实验组
，选取植物品种应该多样，控制的光照方向或重力方向有所不同，或增加对照组数量等，以减少实验误差
。
5、做出实验预期
预期是指检测假设之前提出的对实验结果的预期。它既是从假设中推测出的结果，又是检验假设的一个对
照。一般情况下，实验结果与预期一致，则假设成立，若实验结果与预期矛盾，则假设不成立，必须寻找
原因，修改实验方案，重新进行实验。
6、组织讨论与交流
学生写出实验方案后，应组织讨论和交流,说明各自的设计思路、依据的实验原理、采用的实验方法、
主要的实验步骤及对实验结果的预期等，在学生明确实验设计的基本环节、遵循的主要原则的基础上，着
重讨论设计的创新之处，通过交流，学生间能相互启发和借鉴，更好地发挥学生的积极性和创造性，对学
生修改和完善实验设计有积极的促进作用。
四、总结
生物学实验设计能力既是实验能力的重要内容，也是实验能力的最高层次。有效地提高学生的生物学实
验设计能力已经成为一项重要的教学目标。学生在明确了实验设计的基本原理后，要想提高学生的实验设
计能力，就必须强化学生生物实验设计训练，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。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-3137193.htm
