生物实验设计教学的三环节   

        来自：鲤城教育信息网（中职教股）　   作者：泉州七中　　郑凌嬿      发布日期：2006年    双击自动滚屏         

高考中的3＋X理科综合测试，是通过学生对供试信息和情景的分析转换，考察学生的知识能力与综合素质。其中在能力考查项中，重点考察学生的实验能力、运用能力、分析能力、推理能力及理解能力。纵观近年来的理综测试卷中实验设计题的考察均占有一定的分值，该题型能以主体知识为轴心，形成对问题或信息的分析、思考，设计并实施，能充分体现学生运用多学科知识，全方位、多层次地考察其综合能力，且具有一定的区分度，因而成为一种重要的考察形式。学生在复习过程中初次接触实验设计题时往往感觉难度大，解题的错率较高，学习时有较大困难。这就要求老师在高三第二阶段复习过程中根据学生的认知规律，由浅入深、循序渐进进行教学设计，如果采用“巩固――迁移――设计”的三环节式教学法定能收到良好的教学效果。

第一环节：巩固双基，做好学生实验专题的复习

学生在高中生物课实验教学中主要是通过实际操作验证书本中的《生物组织中可溶性还原糖、蛋白质及脂肪的鉴定》等十四个实验（包括高三选修本），初步培养了学生的实验操作及结果分析能力，而实验设计对他们来说是一种全新的知识技能。著名教育学家奥苏贝尔指出：“教材中学习内容对学生是具有潜在意义的，即新知识与学生的原有认知结构之间存在着本质的联系，特别要找出与新知识有本质联系的原有知识经验，将它作为同化储存新技能的锚桩。”学生要获得实验设计这一知识技能，教学的起点必须是学生可以直接同化的知识技能。完全脱离学生原有的认知的教学是不能实现教学目的的。因此，实验设计的教学不能急于求成，应扎实做好学生实验专题的复习，在书本知识的巩固过程中找到与新知识技能的联系。

本专题的重点是：基本技能方面如高倍显微镜的使用与临时装片的制作；观察类如观察植物的有丝分裂、观察植物细胞的质壁分离与复原等；物质鉴定类如可溶性还原糖蛋白质脂肪及DNA的鉴定等；酶的活性系列实验、叶绿体中色素的提取与分离等。以植物向重力性实验设计为例。教师在复习时先让学生明确实验目的是要通过设计与观察认识到植物在单方向刺激如重力作用下能够发生定向运动。指导操作过程中注意实验材料的可对照性，培养皿中玉米粒的位置必须保持不变，使最上面的玉米粒的胚根垂直向下，最下面的胚根垂直向上，左右两个玉米粒的胚根相对处于水平位置。其他培养条件要满足正常生长需要如将滤纸盖在玉米，再盖上湿棉花，培养皿要竖起放好，用橡皮泥固定。最后指导学生从现象中得出结论：若四粒玉米粒萌发产生的根与玉米粒放置的位置无关，均为向下生长，则可以说明植物根的生长具有向重力性。这样给学生实验设计的初步启示，并建立科学思维的过程。

第二环节：指导实验现象结果的分析，建立迁移的支架点

新西兰教育学家戈登.德莱顿在《学习的革命》一书中指出，人们在学习中往往能把从熟悉的学习材料中获得的观念“移植”到新的认知结构中，从而能尽快地融入到新的知识中，大大提高学习的效率。怎样才能实现迁移呢？第二环节教学的总体指导思想就是通过一组实验现象结果的分析题的练习与指导，帮助学生接触和熟悉系列实验实例，从实验的取材与工具，步骤及操作，结果的分析，表格的设计，数据的整理等几方面入手，紧扣教材，贴近学生的知识水平，符合学生的思维习惯，容易被学生接受并掌握。通过练习使学生认识到生物实验设计应涵盖的原理、一般程序及原则，找到与新知的联系，为下一步学习建立良好的支架点。

例如：实验探索淀粉酶催化淀粉水解的操作程序如下表所示，请回答：

（1）在实验操作中，除哪项外，其他实验设计对试管1和试管2都是相同的？分析这样设计的道理。

（2）此实验过程中，为什么要放入60℃热水中5min？

（3）实验现象与实验结论

（4）如果用人体的某种酶溶液来做此实验，应如何调节有关实验内容？为什么？

解析：实验设计中除试管1中加入淀粉，试管2加入蔗糖外，其他条件均相同。这样可排除两试管的实验结果不同是因其他实验设计的不同而引起的可能性；实验中温度的设置是为了满足淀粉酶的最适温度可以排除温度对实验的影响；现象中有砖红色沉淀说明淀粉酶只能催化淀粉水解而不能催化蔗糖，说明了酶的专一性。如果本实验改为加入唾液淀粉酶的话必须将序号4中的放入　　60℃热水中改为放入37℃温水中。答案（略）。本实验组中对照思想的提炼：

经过分析指导让学生感受及体验到各种实验实例，使学生了解任何生物实验都包涵的原理、方法步骤、操作过程、结果分析等内容。一个实验设计是否具有可行性或是否成功，关键在于研究实验对象与变量，选择恰当科学的实验方法（原理）。具备完整的实验设计思想。懂得科学探究的一般过程：观察到某现象（或欲证明某结论）　　　　提出假说　　　　设计并实施实验　　　得出结论（支持或否定原假说）。学生在解答生物实验设计题时，如果不具备这种实验思想，就不可能设计出科学、严密的实验。在学生的脑海中建立科学的实验设计理念也就是建立了教学迁移的支架点，为第三步教学的成功奠定坚实的基础。

第三环节：循序渐进，促进实验设计能力的提高

当初次遇到实验设计题型时，学生往往产生一定的畏难心理，因此在复习中教师应采取循序渐进的原则，逐步提高学生的实验设计能力，在选择实验设计题型进行练习时要做到习题呈现一定的难度递度。例如：先要求设计“观察PH值对唾液淀粉酶的影响”、“只用一种药品连续观察植物细胞的质壁分离与复原”、“证明糖尿病患者尿液中含有葡萄糖”等实验。这些实验设计是课本原有实验进行适当的延伸、补充及重新设计的题目，能帮助学生熟悉题型，了解试题考察的方向，建立自信心。在此基础上，再选择一些探究性的实验设计题。例如：“验证镁是植物生长的必需元素”、“探究可溶性硼酸盐对花粉萌发及花粉管伸长的影响”、“探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育的影响”等等。在指导学生提高设计能力时，不仅要明确实验原理、目的、材料用具、实验步骤，而且要让学生了解和掌握生物学的研究方法与原理。特别要指导实验程序及每一种处理和设计的意义。

以甲状腺激素能促进动物的个体发育为例：实验设计的思路是①实验原理的科学性②实验步骤的严谨性；③实验条件的一致性(除对照变量外，其他实验条件不能随意变动)。实验原理的科学性首先要明确实验目的，包括整体构思、过程设计、结果预测等都要依据实验目的。本实验的目的是通过设计与实验证明甲状腺激素能促进动物的个体发育。由于甲状腺激素具有促进个体发育的生理功能，因此设计不同对照组对蝌蚪进行饲喂处理，观察测量其生长发育情况，进行分析比较，即能得出实验结论。实验过程的设计要完整、科学、严谨。应指导学生充分利用题目中提供的实验材料、器皿，有时这些材料还能对设计起到一定的指示作用。如题中的“小网”、“坐标纸”等是用于蝌蚪体长的测量。在此基础上，设计出完整的实验步骤，前后顺序得当，从而逐步将实验引向正确结论。（具体步骤略）实验条件的一致性是指本实验为对照实验，要求所探究的因素外，其它条件要保证完全对等。对照实验设置的正确与否，关键就在于如何尽量去保证“其它条件的完全对等”。所以指导学生在设计中除了单因子“不同药剂”为变量外，其它处理方法如“2000水”、“等量的水草”、“5㎎”、“等量的饲料”等均完全相同。其它的注意点还包括表述语言要精练，解答的条理性等。

此外，还要指导学生观察表格的设计、实验结果的记录、数据的处理等几方面的内容，这样实验设计的教学就基本建立了一个较为完整的体系。

现行高考3＋X理科综合测试中实验设计题型多以对照实验设计为主。这是与中学生生物实验所要求的难度相吻合的。在高中新课程改革中也特别突出了“重视能力及创新精神培养”的教改思想，实验教学的地位会越来越突显。如何培养学生的探究能力，从观察实验入手，启发学生的分析思维能力，对教师的教学思路及方法都提出了更高的要求。总之，在学生为主体的舞台上，教师是导演是总指挥，带领学生实施好实验设计教学的“巩固――迁移――设计”三环节，复习时精选、精练、精讲、精评，必定能使学生按照认知的一般规律，循序渐进，掌握生物实验设计的原理和方法，从而提高自身的综合能力与综合素质。

【参考文献】

《现代教育技术》　　　　何克抗主编　　北京师范大学出版社

《中学生物教学》　　　　2004　1－2期　陕西师范大学杂志社

《新编高中总复习优化设计.生物》　　　　学苑出版社

《困惑及其超越－解读创新教育》胡东芳　孙军为著　福建教育出版社

《世纪金榜－高中生物复习方略》　　　　延边大学出版社

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