浅谈初中生物教学中学生实验设计能力的培养

摘 要：实验设计在中学生物课程改革和考试内容改革等方面越来越呈现出重要性。实验设计能力是指运用已学过的测量仪器和实验方法以及有关的知识，按题目要求自行设计实验方案，研究物理现象、探索物理规律或测定物理量的能力。本文从教和学的几点策略上培养学生的实验设计能力。

关键词：生物教学 实验设计 能力培养

在新课程理念的影响下，初中生物对于学生的实验设计能力的要求越来越高。那什么是实验设计呢？实验设计是指正式实验之前，实验者根据一定的实验目的和要求，运用有关的科学知识和原理，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定。这在新的课程改革和考试与评价改革中，越来越受到重视。本文拟结合初中生物教学谈谈对学生实验设计能力的培养。

一、提出问题

中学生物实验设计的题目虽然是教材给定的，但是让学生了解科学家如何发现问题、提出问题、确立研究课题的过程，对激发学生的实验设计的兴趣，提高学生实验设计的能力有很大的作用。问题的提出可从题目中的“目的”句入手，初中生物实验设计题中的“目的”句一般为“探究……对……”或“为证明……对……”，很容易确定。只要找到了“目的”句，问题的提出就很好解决。如探究“光对鼠妇生活的影响”的实验，在制定实验方案时直接将题目中的“目的”句――探究“光对鼠妇生活的影响”找到，再根据提问的句式为一般疑问句，有疑问词和问号等特征，将“目的”句进行适当的修改，即可得到：提出问题――“光对鼠妇生活的有影响吗？”或者“光影响鼠妇的生活吗？”

二、引导学生作出假设

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，因此在指导学生作出假设前，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。如何引导做出实验假说根据科学事实提出问题和假说，这是科学研究的起始步骤。从现行教材提供的材料看，探究性实验和研究性课题都是有一定目的的引导性探究和发现。

假说是问题的延伸，同时也是实验设计的基础，如提出问题相比假设是陈述句，一般情况下将提问中疑问词和问号去掉就可以变成假设。如：“光对鼠妇的生活有影响吗？”变成假设――光对鼠妇生活的有影响或光对鼠妇生的生活没有影响。

三、指导学生设计实验方案

指导学生设计实验过程应遵循如下原则：

1.对照原则：对照是实验控制的手段之一。通过设置对照，既可以排除无关变量对实验结果的影响，由可增加实验结果的可信度和说服力。实验设计一般都有实验组和对照组。实验组是接受变量处理的对象组。对照组亦称控制组，是不接受实验变量处理的对象组。从理论上说，由于实验组和对照组的无关变量的影响是相等的，故可认为实验组与对照组之间的差异只是由实验变量不同所造成的。根据实验项目可以采用空白对照、相互对照、条件对照等。例如在“馒头在口腔中的变化”实验中，向试管中滴加清水，就是空白对照。

2.单一变量原则：在设计实验时，为了使两组之间形成对照，一般是通过控制变量来实现的。既除了变量之外，其他条件保持完全相同。为了避免条件不同造成影响，通常在一组对照实验中只设置一个变量，故称单一变量。如果一组对照中同时出现两个及以上的变量，则无法确定实验结果是哪个变量所引起的。如在设计“绿叶在光下制造有机物”的对照实验中。变量只能是光照。

3.重复性原则：所谓重复原则，就是在相同条件下多次重复实验，最后取其平均值。以平均值作为最终结果才不会因偶然因素导致实验结果出现较大偏差，也只有这样，实验才具有较高的可信度。重复的方法有两种，一是扩大实验样本，二是将实验结果扩大到同类事物中去。例如在测量“植物对空气湿度的影响”时，在同一地点需要测量三次以上，最后再取其平均值为实验的测定结果。

四、制定实验方案

初中生物探究实验设计的一般步骤总结如下：

1.分组编号。将实验材料（瓶、盒、试管等）分成几组（最少分为两组）并编号。然后分别向其中放入等量的实验对象，如馒头、种子等实验材料。

2.控制变量。变量控制好之后，对一个或几个实验组进行变量的处理，对照组不做任何处理或加入等量的清水等方式补平衡。

3.培养或处理。将处理过的两组实验同时放入相同的条件下恒温培养或处理。

4.观察与记录。一段时间后取出实验组和对照组，观察并做好记录。

五、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。

教学实践中，学生的实验设计能力的培养是多方位的。既需要教师的主导，又需要学生的主体，只有师生共同的配合，才能教学相长。