石利

【摘 要】隨著課改的深入，素質(zhì)教育的加深，生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來(lái)越受重視?？茖W(xué)探究能力的培養(yǎng)是新課程改革的重要目標(biāo)，也是生物教學(xué)的重要內(nèi)容，為此生物新課標(biāo)中大量增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的內(nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；生物課堂；探究能力；設(shè)計(jì)原則

各級(jí)各類(lèi)學(xué)校為了提升教育教學(xué)水平，為了促進(jìn)教師全面發(fā)展，采用多渠道，進(jìn)行多形式的“課內(nèi)比教學(xué)”活動(dòng)，“課內(nèi)比教學(xué)”比的不是一節(jié)集中各種優(yōu)質(zhì)資源和教師全部精力的優(yōu)質(zhì)課、示范課，也不是刻意包裝、精心準(zhǔn)備的樣板課，更不是教師個(gè)人排演，表現(xiàn)的專(zhuān)場(chǎng)秀。它是在常態(tài)化之下對(duì)教師教育教學(xué)真實(shí)水平的考核，“比教學(xué)”比的是職業(yè)能力，比的是專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。生物作為一門(mén)以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為切入口的學(xué)科，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的教學(xué)一直都是重中之重，各類(lèi)教學(xué)比武中，也是重頭戲。在此，結(jié)合個(gè)人多次聽(tīng)課和參賽的體驗(yàn)，就生物探究實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，談一點(diǎn)個(gè)人膚淺的心得體會(huì)。

一、生物探究實(shí)驗(yàn)的重要地位

隨著近幾年高考制度改革的不斷深入，尤其是最近提出的核心素養(yǎng)，這都使得對(duì)學(xué)生綜合分析問(wèn)題能力考查的生物設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)越來(lái)越呈現(xiàn)多樣化、綜合化、情景化。這種可喜的變化有利于改變目前學(xué)生死記實(shí)驗(yàn)結(jié)論的現(xiàn)象，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法，更有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)?？茖W(xué)探究能力的培養(yǎng)是新課程改革的重要目標(biāo)，也是生物教學(xué)的重要內(nèi)容，為此生物新課標(biāo)中大量增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的內(nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生的探究能力。每次的教學(xué)比武過(guò)程中，老師們都已經(jīng)很深刻的認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)，所以很多的老師在選題上很是注重，盡量的體現(xiàn)這種思想。如《生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)》《種群密度的調(diào)查》等。

二、探究實(shí)驗(yàn)的一般流程

對(duì)探究實(shí)驗(yàn)越來(lái)越重視的同時(shí)，對(duì)教師的教學(xué)也提出了更高的要求。教師該如何更有效地培養(yǎng)學(xué)生把握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從而提高他們的探究能力？這個(gè)我們還得從頭說(shuō)。

現(xiàn)代教育科學(xué)中使用的“科學(xué)探究”往往具有兩個(gè)層面上的含義：一是科學(xué)探究活動(dòng)，二是科學(xué)探究技能。探究技能是對(duì)學(xué)生能力的要求，是完成科學(xué)探究活動(dòng)的基礎(chǔ)與保證。生物新課標(biāo)中把探究能力具體細(xì)分為以下十方面：1.客觀(guān)觀(guān)察和描述事物現(xiàn)象；2.通過(guò)觀(guān)察或從現(xiàn)實(shí)生活中提出與生物相關(guān)的可以探究的問(wèn)題；3.分析問(wèn)題，闡明與研究該問(wèn)題相關(guān)的知識(shí)；4.確認(rèn)變量，做出假設(shè)和預(yù)期；5.設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案；6.實(shí)施實(shí)驗(yàn)，收集數(shù)據(jù)；7.處理數(shù)據(jù)，解釋數(shù)據(jù)；8.根據(jù)實(shí)驗(yàn)證據(jù)作出合理結(jié)論；9.用準(zhǔn)確的術(shù)語(yǔ)、圖表等手段介紹研究方法，結(jié)果；10.與他人交換意見(jiàn)，能對(duì)自己的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行辯護(hù)以及做必要的反思和修改。那么，生物教學(xué)中怎樣構(gòu)建學(xué)生的科學(xué)探究能力呢？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是使學(xué)生領(lǐng)悟到科學(xué)探究一般方法的有效手段?？茖W(xué)探究的一般過(guò)程如下：

觀(guān)察現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題→科學(xué)分析，提出假設(shè)→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明假設(shè)（預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果）→實(shí)施實(shí)驗(yàn)，觀(guān)察現(xiàn)象（記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù)）→分析結(jié)果，得出結(jié)論→表達(dá)與交流→進(jìn)行下步探索。

三、探究實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)

科學(xué)探究的一般流程中，在高中階段可能要求最高的在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)這塊。因?yàn)閷?duì)于高中生有限的生物知識(shí)面而言，要求其根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出獨(dú)特的，未知的假設(shè)，是不現(xiàn)實(shí)的。所以一般高中生物的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理都是已經(jīng)學(xué)過(guò)的知識(shí)，甚至是課本已經(jīng)明確給出答案的結(jié)論。但是，即使是已知的結(jié)論，卻可以采用不同的方法和途徑去證明，但最終無(wú)論怎樣的方法和途徑，真理只有一個(gè)！所以，探究實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)就毫無(wú)疑問(wèn)的轉(zhuǎn)移到設(shè)計(jì)上了。而實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)又重在思維方式，即探究能力。

從某種意義上來(lái)講，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)最能反映學(xué)生的科學(xué)探究能力，也是目前反映出來(lái)問(wèn)題最多的地方，表現(xiàn)在沒(méi)有充分發(fā)掘題目中的信息，在設(shè)計(jì)的方案中缺乏實(shí)驗(yàn)變量的考慮，無(wú)法把握實(shí)驗(yàn)原則，對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性、合理性把握不夠，從而導(dǎo)致步驟不全，思考不全，有的甚至無(wú)可操作性，又違背科學(xué)性。為了能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案，首先要明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則和實(shí)驗(yàn)的三種變量。

3.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則

合理的設(shè)計(jì)方案首先要有科學(xué)依據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓?，其次要考慮可操作性和簡(jiǎn)便性，最后還必須遵循幾個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，尤其是對(duì)照原則、唯一變量原則。

3.1.1科學(xué)性原則?？茖W(xué)性原則是指實(shí)驗(yàn)的原理要符合科學(xué)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期要有科學(xué)依據(jù)，實(shí)驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)不能偏離生物學(xué)以及其他學(xué)科的基本原理?？茖W(xué)性原則首先必須保證實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不出科學(xué)性錯(cuò)誤；其次設(shè)計(jì)要有科學(xué)思想和科學(xué)方法。具體體現(xiàn)在：實(shí)驗(yàn)原理的科學(xué)性，選擇恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)方法，能科學(xué)、合理地處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.1.2對(duì)照原則。對(duì)照原則是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中最常用的原則，是指應(yīng)用比較的方法來(lái)揭示事物的性質(zhì)和變化規(guī)律的一種實(shí)驗(yàn)方法。具體做法是把實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的組進(jìn)行，其中一個(gè)（或幾個(gè)）是對(duì)照組，作為比較標(biāo)準(zhǔn)，另一個(gè)（或幾個(gè)）是實(shí)驗(yàn)組（即條件控制組）。通過(guò)設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn)，可以排除無(wú)關(guān)變量的干擾，增加實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可信度和說(shuō)服力。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中采用的對(duì)照方法很多，常用的有空白對(duì)照、自身對(duì)照、相互對(duì)照、條件對(duì)照等。

3.1.3單一變量原則。實(shí)驗(yàn)時(shí)把實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的結(jié)果（因變量）進(jìn)行比較，從而確定實(shí)驗(yàn)條件對(duì)事物性質(zhì)和變化的影響。由此可見(jiàn)，對(duì)照實(shí)驗(yàn)就是進(jìn)行單因子變量的比較；要進(jìn)行單因子變量比較，就必須控制其他可能對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的諸多因素（即無(wú)關(guān)變量），盡量使這些控制在相同且適宜的條件下，這是對(duì)照實(shí)驗(yàn)的基本要求，也是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中始終要遵循的重要原則。

3.1.4平行重復(fù)原則。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)受到實(shí)驗(yàn)材料差異和人為因素的影響，為避免實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性，使得出的結(jié)論準(zhǔn)確、可靠、科學(xué)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮平行重復(fù)實(shí)驗(yàn)原則。

3.1.5簡(jiǎn)便性原則。為證明某一結(jié)論，往往可以設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案，在選擇方案時(shí)應(yīng)采用簡(jiǎn)便性原則，即在取得相同或相近效果的前提下，要考慮到實(shí)驗(yàn)材料容易獲得，實(shí)驗(yàn)裝置比較簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)步驟少，實(shí)驗(yàn)時(shí)間短等等。

3.2認(rèn)識(shí)變量

3.2.1 自變量：又叫實(shí)驗(yàn)變量，是指實(shí)驗(yàn)中所要研究的變量，是可以人為改變的實(shí)驗(yàn)條件，該條件的變化將會(huì)引起實(shí)驗(yàn)結(jié)果的改變。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮图僭O(shè)找出并控制好自變量是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵因素，自變量的確定一般是根據(jù)題目中的實(shí)驗(yàn)?zāi)康膩?lái)獲取的。

3.2.2因變量：又叫反應(yīng)變量，是由自變量所引起的變化和結(jié)果。自變量是原因，因變量是結(jié)果，二者具有因果關(guān)系。

3.2.3無(wú)關(guān)變量：確定了自變量和因變量后，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有影響的其他因素稱(chēng)為無(wú)關(guān)變量。實(shí)驗(yàn)中的無(wú)關(guān)變量很多，會(huì)較大地影響結(jié)論的準(zhǔn)確性，只有加強(qiáng)對(duì)無(wú)關(guān)變量的控制，才能盡可能地減少對(duì)其因變量的影響，使所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠、可信。

四、多渠道訓(xùn)練學(xué)生思維能力

有了既定的規(guī)則，那么接下來(lái)要做的就是盡可能多的去從不同的角度強(qiáng)化和訓(xùn)練。學(xué)生一方面可以自己在上新課中，對(duì)于課本上生物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，理解經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)過(guò)程；另一方面教師可以在平時(shí)的練習(xí)中不斷的去挖掘和發(fā)掘?qū)W生的潛在思維能力，促進(jìn)學(xué)生的思維的發(fā)展和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在生物教學(xué)中大膽地去探索嘗試，豐富生物教學(xué)的內(nèi)容和形式，逐步的引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S角度去考慮問(wèn)題，分析問(wèn)題，最終解決問(wèn)題。

總之，如何在短時(shí)間內(nèi)，讓學(xué)生掌握探究方法，提高探究能力，還有待進(jìn)一步的探索。但在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，學(xué)生應(yīng)把握生物基本原理，遵循設(shè)計(jì)基本原則，控制實(shí)驗(yàn)各種變量，主動(dòng)參與探究、勤于動(dòng)手動(dòng)腦，逐步培養(yǎng)自身批判性思維的能力、分析和解決問(wèn)題的能力以及交流與合作的能力。

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