浅析生物实验教学中对照实验的设计

生物学是一门以实验为基础的自然科学,新教材的探究性实验都能按照对照性原则进行实验,即研究某一因素对特定反应(事物)的影响时,需要在其他因素相同的条件下进行,观察该因素的不同情况对特定反应的影响,以便对实验结果进行科学分析。对照性实验是生物科学基本的研究方法。通过对照实验设计可以培养学生的学习兴趣,启发他们学习的主动性,形成客观的实事求是的科学态度。自然界的某种现象是多种因素综合作用的结果。在实验设计中,通过设置对照组,可排除无关变量的影响,减少实验误差。认识和了解生物的对照实验,通过比较对照组实验在实验过程中的重要作用,使学生学会运用实验设计科学性原则设立对照组,是生物学科学习的一个重要途径。

设计对照实验的目的是通过对照组与实验组的不同处理方法所得不同结果的对比,从不同处得出相应的结论,也只有通过对照,所得结论才更有说服力。对于对照实验,一个实验应包括实验组和对照组,实验组是指接受自变量处理的对象组,对照组是不接受自变量处理的对象组(即处于自然状态下的对象组)。

对照试验常用的方法有:

一、空白对照(“处理对不处理”或“有药对无药”)

不给对照组任何处理,指不做任何实验处理的对照组。

例如,观察唾液淀粉酶对淀粉的消化作用,两个试管都有等量的浆糊,一个试管放唾液,另外一个试管放清水,那放清水的试管就是一个空白对照。在中学实验中,诸如“绿叶在光下能否制造淀粉”“探究种子萌发的条件”等都是空白对照实验。

二、条件对照(“等药对等水”)

给对照组施以不是所要研究的处理因素。一般用“等量清水”取代“药品、制剂”等。给实验组某种处理,给对照组另一条件的处理。

例如,观察草履虫对外界刺激能作出一定的反应。在做实验之前,首先,要求同学们观察草履虫,确定草履虫是一种单细胞生物,然后作出假设,既然草履虫是一种单细胞生物,那么它对外界的有利刺激或有害刺激能作出怎样的反应?然后让同学们自己设计实验,想一想什么是有利刺激,什么是有害刺激。一般来说,食物之类的是有利刺激,而外界环境的变化(酸碱度的变化,溶液浓度的变化)是有害刺激。

实验的步骤是分别在两块载玻片上两端各滴一滴草履虫培养液,并使两滴培养液连通。一块载玻片右侧培养液的边缘放一小块肉片,另一块载玻片右侧培养液的边缘放一小颗食盐。观察两个实验组不同处理所出现的现象,分析实验结果。

再如,在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中:(1)饲喂甲状腺激素的是实验组;(2)饲喂甲状腺激素抑制剂的是条件对照组;(3)对蝌蚪不做任何处理的是空白对照组。

三、自身对照(这里对那里)

对照和实验都在同一研究对象上进行,用“这样处理”跟“那样处理”的结果相同。指实验和对照在同一对象上进行,即不另设对照组。

例如,光对鼠妇生活的影响。当进这个实验之前,要求每个学生在实验课的前一天采集一些鼠妇,而且对学生了解鼠妇的生活环境有很大帮助。而学生也观察到一种现象,当搬开花盆或石块,鼠妇很快就爬走了。我们通过观察发现问题,为什么在花盆下、石块下等处容易找到鼠妇?这些地方有什么特点?其次,提出假设:鼠妇的活动可能与光照条件有关。然后设计实验,验证假说。实验和对照在同一对象(鼠妇)上进行,为了消除无关变量的干扰,突出自变量,找出自变量和因变量的因果联系,必须创造一个除“光照”以外其他条件均相同的、只有明暗两处相通的场所。试验的对象是同一批鼠妇,把一定数量的鼠妇放在其中,观察鼠妇在明暗两处的数量分布情况。最后,分析、讨论实验结果,推导结论验证假设的真伪。

四、相互对照(“这药对那药”或“这里对那里”)

不单独设计对照组,而是几个实验组相互对照。

例如,种子萌发的环境条件,首先要提出问题,种子在什么环境下才能萌发?然后从日常生活中做出假设,种子萌发是需要适宜的温度、一定的水分和充足的空气但这些条件都是缺一不可,所以我们就作出假设,假如这些条件缺少一样,种子能够发芽吗?根据假设,我们设计实验的材料、用具。准备四个培养皿,都放有能吸水的布和30颗种子,这些条件都相同了。不同的是第一个培养皿不放水,第二个和第三个培养皿放适量的水,使里面的布潮湿就可以,第三个放进冰箱,第四个培养皿就灌满水,那么我们就可以从这几个实验组里互相比较得出三个条件都是种子萌发的条件。

通过加强实验设计能力的培养,既可以激发学生学习生物基础概念和基础知识的兴趣,充分发挥学生的主体作用,同时又利于培养学生的思维能力、创新设计能力。当学生逐渐形成这种能力后,遇到新的情景或新的题型时就可以胸有成竹,正确地分析题意、解决问题。所以作为教师应多创造机会,培养学生善问的习惯,激发人人欲求新知的兴趣,提供人人动手的机会,不断提高学生生物实验设计的能力。

参考文献:

[1]余波.浅谈对照实验中对照的设置. 中学生物教学.2008.(4):43～46

[2]张仕勤.浅析生物实验教学中的探究性实验.生物学教学.2009.(2):39～42

作者单位:江苏省铜山县张集镇中心中学