运用“ATDE”模式构建高阶思维课堂

在高三复习“实验变量的分析及应用”一课中，笔者通过问（Asking）、想（Thinking）、做（Doing）、评（Evaluation）等训练，不仅“授人以鱼”、“授人以渔”，更是“授人以渔场”，发展了学生的高阶思维能力，取得了较好的教学效果。

1 实验变量的分析――自主学习

教师要求学生自主学习变量的定义、种类，并以例子进行变量的识别。

（1） 变量的定义：变量是指在实验过程中可以变化的因素。

（2） 变量的种类：

自变量：实验中要研究的因素，可以人为改变。

因变量：实验中由于自变量变化而引起的现象变化或结果。

无关变量：实验中除自变量以外的影响实验结果的因素。

（3） 变量的识别：教师利用例1，引导学生识别变量。

【例1】 请根据表1分析“探究酶的高效性”中的自变量、因变量和无关变量。

师：本例可以换成“催化剂种类对H2O2分解速率的影响”。

生：自变量是催化剂的种类，因变量是H2O2分解速率，无关变量有温度、pH、催化剂的量、肝脏的新鲜程度等。

师：单位时间气泡产生速率不能说成因变量，只是因变量的检测指标，还可以用点燃但无明火的卫生香复燃程度检测。

（4） 师生总结规律――归纳提升。

① 自变量的识别：来自于对实验目的的分析，如探究什么、验证什么、证明什么等。其中“什么”就是自变量。

② 因变量的识别：因变量是自变量的结果，通过实验现象体现，是观察的指标。

③ 无关变量的识别：对实验结果有影响，但又不是所要研究的因素。

（5） 教师引导学生构建三种变量之间关系的模型，如图1所示。

（6） 教师引导学生学习变量的处理。

师：自变量必须是一个可操纵的因素，具有可控性。如何正确操纵自变量？在观察SO2对植物的影响、探究甲状腺激素对小白鼠生命活动的影响、温度对酶活性的影响的实验中，如何操作自变量？

教师提出正确操作自变量的方法――加法原理或减法原理。包括施加、改变、去除，即采用“有”与“无”、“多”与“少”、“浓度、pH、数量或位置的变化”等方法。

学生小结常见自变量的操作方法：

① 增加水中的氧气――泵入空气或吹气或放入绿色植物。

② 减少水中的氧气――容器密封或油膜覆盖或用凉开水。

③ 除去容器中的二氧化碳――氢氧化钠溶液。

④ 增加水中二氧化碳――NaHCO3。

⑤ 除去叶片中原有淀粉――置于黑暗环境中暗处理。

⑥ 除去叶片中叶绿素――酒精脱色。

⑦ 除去光合作用对细胞呼吸的干扰―――遮光。

⑧ 添加蛋白质、多肽类激素――注射。

⑨ 添加固醇类激素――饲喂。

师：无关变量并非与实验无关，只不过不是本实验要研究的对象，要保证实验得出科学的结论，一定严格控制无关变量――随机分组、设置对照（空白对照、条件对照、自身对照、相互对照等）、条件相同且适宜、重复实验等。

教师提出问题：在“探究甲状腺激素对小白鼠影响”实验中，如何控制无关变量？

学生小结控制无关变量的方法：

① 通过“生长状况一致;大样本取样;随机分组”等，排除因实验对象个体差异带来的影响。

② 设置对照实验，以排除对实验现象的干扰。

③ 提供相同且适宜的适宜条件，排除不利环境因素对实验结果的影响。

④ 通过重复实验，如多次测量求平均值排除偶然性，减少实验误差，增强实验的可信度。

师：因变量具有可测性。科学地获取因变量――根据实验原理和实验条件确定观察和测量的指标及方法。

① 观察特定颜色变化;

② 观察形态结构、生理、特征变化;

③ 测量生长发育速度;

④ 测量生化反应速度。

教师提出问题：在“探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用”实验中，应如何检测因变量？

生：加斐林试剂水浴加热后，是否出现砖红色沉淀。

师：为什么不能用碘液检测？

生：蔗糖和蔗糖的水解产物都不能与碘液发生颜色反应。

学生小结常见的因变量的检测方法：

① 光合速率――O2释放速率或CO2吸收速率或有机物积累速率。

② 呼吸速率――O2吸收速率或CO2释放速率或有机物减少速率。

③ 原子途径――放射性同位素示踪。

④ 新陈代谢速度――动物耗氧量。

⑤ 生长发育――动物身高、体重变化。

⑥ 胰岛素作用――动物活动状态。

教师引导学生分析例2。

【例2】 为了验证甲状腺激素的生理作用，试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标，根据给出的实验材料和用具，如何处理变量？

材料和用具：日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠若干，甲状腺激素溶液，生理盐水，灌胃器，耗氧量测定装置，小动物活动测定仪等。（实验提示：给药途径为每日灌胃，给药剂量和仪器操作不作考试要求，室温恒定。）

答案：自变量为有无甲状腺激素。

操作方法：实验组：灌甲状腺激素溶液;对照组：灌等量生理盐水。

无关变量是大白鼠的日龄体重，饲养条件等。控制方法：大样本、均分、相同且适宜条件。

因变量是耗氧量和活动量。检测方法：用相应的仪器测定耗氧量，观察活动量。