浅谈生物探究实验设计的策略

生物学是以实验为基础的自然科学。实验是培养学生科学方法、科学态度和创新精神的重要手段。近几年高考生物试卷中，实验题所占的比例越来越大，其中又以实验设计题居多。因此，在实验教学过程中，正确引导学生勤于动脑和动手，搜集和处理相关的科学信息，分析和解决问题，培养实验设计能力，就显得尤为重要。

实验设计是科学探究的关键步骤，是当前素质教育在生物实验教学中的具体表现。实验设计是指实验者根据一定的实验目的和要求，运用有关的科学知识、原理，创造性地设计出新的实验方案，并能独立地根据实验方案来处理相关的实验问题。

近年高考的生物实验题将实验设计和完成实验设计能力的考察作为一项十分重要的内容，因此，教师可引导学生掌握简单的实验设计方式，学会科学的实验设计。

1 掌握实验设计的基本原则 培养

学生科学的设计方法

在生物实验教学中，教师要让学生放开手脚，允许他们自主设计实验探究过程，但在实验设计的过程中，需要让学生掌握实验设计的基本原则。

1.1 主体性原则

“教为主导，学为主体”是新课程倡导下的教学方式。实验设计关注学生的自主性，教师应把学习的主动权交给学生，放手让学生自主学习，使学生在学习中善于发现问题，设计具体的实验方案，并进行验证。

1.2 科学性原则

实验目的要明确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法不能违背生物学基本原理和其他科学原理。

1.3 指导性原则

实验设计是一个构思、磨合、实现的过程，思路应该以所学的概念、原理、规律等知识作指导，教师不能指挥学生去做，更不能代替学生做，应当让学生充分发挥各自的能力进行实验设计。

2 拓展实验思路 引导学生进行自主实验设计

实验设计应面向全体学生，确立学生学习的主体地位。在实验教学中，首先应尊重学生的主体地位，相信学生是“有想法、有个性、有创造力”的学生；其次，要创设民主平等的气氛，善于启发和指导学生动脑动手，引导学生正确地分析思考问题。

2.1 开放实验室 给学生充分的自主空间 发挥学生主体地位

实验室是实验教学的主要场所，而开放实验室更是以学生为主体的自主活动。开放实验室就是让学生动起来，按自己的要求，自己的实验课题，自己的实验设计提出申请，由实验室提供仪器材料，实验教师协助完成的一种教学模式。如在学习了《显微镜的使用》这一节内容，除了完成教材规定的实验内容外，笔者还让学生准备了不同的实验材料，比如自己的头发、随手可捉的小虫和随处可见的叶片等，他们兴致盎然地在显微镜下“乱”做一通，有学生惊奇地发现：“哎呀，我的头发这么粗？”“哇，怎么我的头发一端开叉了，好像一条叉路似的？”“小虫身上有这么多毛！”另一个同学很气恼地说：“蚊子在显微镜下是这么大的，原来是用这根‘针’来吸我们的血！”……同学们七嘴八舌地说出自己的发现，通过这种方式让学生更多地体会到实验成功的喜悦，充分满足学生的好奇心，激发学生探究学习的兴趣，收到较好的教学效果。

2.2 把部分实验改为探索性实验 充分发挥学生的自主思维

实验课中仅仅根据课本实验中的材料、要求、步骤进行实验，难免限制学生的思维。在实验过程中，学生会有各种想法，有的想法也有一定的价值；有时也会提出种种问题，得到各种不同的结论，甚至是错误的结论。教师不能打击他们学习的积极性，应该肯定学生的想法，尊重他们，善于发现他们的优点。因此，除了完成课本实验外，更应鼓励学生进行一些探究性的实验。如：“观察植物细胞的质壁分离与复原”的实验中，教材中用0.3g/ml的蔗糖溶液使洋葱表皮细胞发生质壁分离，完成实验后，有部分学生提出问题：为什么要选用0.3g/ml的蔗糖溶液呢？如果用浓度小于0.3g/ml或者大于0.3g/ml的蔗糖溶液来做实验，实验现象是否一样呢？带着这些疑问，笔者让学生分组进行不同的探究：探究洋葱表皮细胞在不同浓度的蔗糖溶液中是否发生质壁分离与复原，分离情况如何，复原状况又如何？表1是学生记录的数据。

从两组实验中看到：用0.1g/ml的蔗糖溶液时，细胞发生轻微的质壁分离，但现象不明显，滴加清水复原较慢；用0.6g/ml的蔗糖溶液时，分离很明显，滴加清水但不能复原；而用0.3g/ml蔗糖溶液时，分离较明显，而且分离速度快，有一部分细胞原生质层已经脱离细胞壁，滴加清水，复原较快，现象明显。通过实验对比得出：蔗糖溶液浓度过小，不容易发生质壁分离而且分离速度慢；蔗糖溶液浓度过高，导致细胞失水过多而死亡，不能复原。因此，同学们得出一个结论：浓度为0.3g/ml的蔗糖溶液最适合做洋葱细胞质壁分离及复原的实验。

3 巧挖课本 强化训练 提高学生

实验设计能力

在教学过程中，巧挖课本，从不同角度，增加一些相关的实验设计内容，进行训练，这样才能真正提高学生设计实验的能力。

3.1 从实验过程出发进行实验设计

在教材的实验中，大多数实验都已提供了具体的方法和步骤。在实际教学中首先要引导学生思考实验步骤设计中隐含的科学方法，引导学生了解实验的思维过程，提出探究性的问题；其次根据实验可能的各种条件，让学生自行设计实验，进行实验操作，并做认真记录，引导学生分析实验结果，由结果推导出结论。如在学习《DNA分子结构》时，在简要介绍DNA分子结构的基础上，指导学生制作DNA分子双螺旋结构模型，指导学生进行制作的具体程序如下。

（1）讨论确定本组制作DNA分子双螺旋结构模型的大小，设计方案，制作方案，确定使用的各种材料；

（2）按照设计的方案进行具体分工，逐步完成DNA分子双螺旋结构模型的制作；

（3）对所制作的DNA分子双螺旋结构模型进行检验，并进行必要的修补；

（4）回顾制作过程，复述DNA分子的结构，重点是双螺旋结构的构成方式；

（5）展示各组成果，开展交流活动，取长补短，并小结。

在DNA分子模型的制作过程中，每一位同学都有自己的工作，每一位同学都会在主动的参与中获得自己的体验，学会分析，学会研究，学会合作与分享共同的成果。最终使学生形成提出问题作出假设设计实验方案探究过程得出结果分析评价实验设计的方法。

3.2 利用实验习题进行实验设计

实验设计题都是以课本中的知识点为依据的，这样既能考查学生的基本知识，又能使学生在设计实验时不至于无从下手。例如有一道习题：“被子植物花粉管的萌发与环境条件有很大关系”。为了探索微量元素硼对花粉的萌发有无影响，笔者向学生提供了如下的实验材料和用品：新鲜葱、兰花、葡萄糖溶液、琼脂、硼酸溶液、稀盐酸、蒸馏水、滴管、镊子、载玻片、显微镜等，让学生自行选择，自主探索，设计实验方案并写出实验步骤，让学生在实验过程中获得学习的乐趣。

4 体会与反思

探究式实验设计模式是素质教育的具体化和深化，它有利于充分调动学生学习的积极性，把学习的主动权交给学生，使学生成为教学过程中的积极参与者，真正体现教为主导，学为主体的理念。在具体实施过程中，应注意以下几点。

（1）在实验过程中，让学生勤于“动脑想”，不要局限于课本的实验探究，鼓励学生在日常生活或学习中勤动脑，发现问题并解决问题。

（2）鼓励学生大胆“动手做”，让学生在操作过程中理解知识。

（3）注重学生“动口说”，在探究过程中给学生

提供讨论、交流、各抒己见的机会，充分体现以学生为主体的教学模式。