生物学中的实验设计刍议

郭燕利

中图分类号：G633.91文献标识码：B文章编号：1672-1578（2014）20-0249-01学生学习的目的在于求知，更在于致用.高中生物是一门实验学科.生物实验通常就是生物学习的重要手段，可是它却一直是教师教学和学生学习的薄弱环节.通常教师都是"照本宣科"的讲实验，学生也是"按部就班"依照教材中的实验步骤去"演示"实验.因此，要想真正的提高学生的实验设计能力，教师必须改变传统"讲实验"的实验教学方法，而改为尽量的让学生去做实验.针对当前实验教学设计的现状而思考相应的对策来优化实验教学设计，提高实验教学效率，对促进高中生物教学改革，促进学生发展都具有重要意义。

1.实验设计的产生

随着我国高考改革和生物救学改革的不断深入，生物学作为一门实验性的学科，其对实验能力的要求日趋强烈。高考目标对学生实验能力的要求分为两个层次：一是独立完成实验的能力；二是设计简单实验方案并处理相关实验问题的能力。在近几年的高考卷中，实验设计所占的比重不断增加，实验设计的题型、难度也略见一斑。笔者对近年来高考试卷中的实验设计题的情况进行了统计，发现无论绝对分值还是百分比都逐年提高。可见，实验设计已经成为高考命题组专家们考查实验能力的一个标尺。

2.实验设计的要点

设计实验要求学生具备较高水平的综合能力，需要学生动用已学过的各个学科的理论知识，结合实验操作的实践经验，经过周密分析和逻辑推理才能做出一个科学、合理的实验设计方案，使这个方案能够在实验中经得起实际操作的检验，达到实验的目的和要求，获得正确的结论。要完成一个较完美的实验设计需注意如下几个方面：一要准确地把握实验目的；二要严格地设置对照实验；三要精心地策划实验方法；四要合理地设置实验过程；五要全面地预测实验结果；六要简明地描述步骤结论。

3.实验设计的原则

3.1对照性原则。在实验设计中，通常设置对照组。通过干预或控制研究对象以消除或减少实验误差，鉴别实验中的处理因素同非处理因素的差异。实验设计中可采用的对照方法很多，除了有阳性对照、标准对照、自身对照、相互对照之外，通常采用空白对照的原则：即不给对照组以任何处理因素。值得强调的是，不给对照组任何处理因素是相对实验组而言的，实际上对对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素。

3.2随机性原则。实验设计中的随机化原则，是指被研究的样本是从总体中任意抽取的。这样做的意义在于：一是可以消除或减少系统误差，使显著性测验有意义；二是平衡各种条件，避免实验结果中的偏差。

3.3平行重复原则。平行重复原则，即控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。任何实验都必须能够重复，这是具有科学性的标志。上述随机性原则虽然要求随机抽取样本，这能够在相当大的程度上抵消非处理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影响。平行重复的原则就是为解决这个问题而提出的。

3.4单因子变量原则。单因子变量原则，即控制其他因素不变，只改变其中某一变量，观察其对实验结果的影响。除了整个实验过程中欲处理的实验因素外，其他实验条件要求做到前后一致。

4.实验设计的内容

实验设计的基本内容一般包摇：实验名称、实验目的、实验原理、实验条件、实验对象、实验假设、实验预测、实验方法与步骤、实验结果与结论等九个方面。这九个方面我们都可以从我们要解决的题目所给的信息中去理解、分析。

5.高中生物实验教学存在的问题

5.1新课改比较注重对学生技能的培养，体现在生物教学中就是实验内容的增加.这虽然在一定程度上是要求教师从传统的教学理念和模式中解脱出来，而在教学实践中，教师和学生的转变需要一个过程，大量的实验让教师有措手不及之感，而学生也无从快速地适应教师教学的转变，加之有些教师盲目跟风，导致实验教学形式化，学生不但没有学好知识，技能培养更成为了口号，在有的学校还出现了以演示实验来代替学生动手操作的现象.不得不说，实验内容的增加和教师适应能力及课时之间存在了一定的矛盾。

5.2我国教育延续的是千年以来的封建式教育模式，重知识轻技能，传统实验教学中教师重实验结果而轻视过程，新课标则要求教师重过程，在这个转变中，因教师缺乏对实验教学的研究，往往实验成为一种表演秀，在有的课堂中，实验并不是为了培养学生的技能，而是为了完成任务，保证开出率，弄虚作假的现象时有发生，还有的则还是停留在重结果轻过程上。

5.3从学生角度来看，新课标对实验的要求标准较高，不仅要学生了解基本的实验原理，还要求学生能正确实验，在实验中观察现象，通过现象而得到结论。以"观察细胞的基本结构"的实验教学要求为例，首先教师要引导学生明确实验目的；选择实验用具，在该实验中涉及较多的实验用具，每一样教师都需一一指导学生进行选择并正确使用；在实验步骤上，从参考图到显微镜到用显微镜观察制成的临时装片或永久装片都需要学生认真、仔细地进行；在实验中，教师不仅要组织学生通过观察实验现象，讨论实验过程，了解细胞的基本结构，还需掌握动植物细胞结构上的区别.但从课时和学生的基础上看，要达到新课标的要求还有较大距离，这就让教师在传统和新课标之间犯难了。

6.优化生物实验教学设计的对策

6.1要明确实验教学的目标.在以往的教学中不难发现，教师上课就带着学生做实验，等实验结束了，学生还不知道实验的目标，因此，实验教学效率也就相对较低.明确实验目标是为了让学生做到"心中有数"，通过实验来验证自己是否达到了目标。因此，实验教学设计中，教师首先就应向学生明确实验目标。不但要知道怎么做，还要知道为什么要这么做。例如：观察植物细胞有丝分裂实验过程中，大致为：培养→解离→漂洗→染色→压片。要让学生了解根尖放在解离液中是为了使根尖细胞间变得松散，便于压片，否则根尖细胞很难压散，不利在镜下观察。另外,通过解离液的处理，使细胞迅速死亡,让细胞分别保留各自的分裂状态。漂洗是为了冲洗解离液，否则影响染色效果。在实验中,应根据学生程度和涉及原理的难易不同，由教师讲清或提出问题让学生思考,使学生既知道实验应怎么做，也知道为什么这么做。

6.2关于实验准备，以往很多教师在实验前都会做好充分的准备，但忽视了学生在实验前的准备，结果在实验过程中，只要一遇到问题，学生就会将思考的重点放到多个方向上，有时教师为了向学生解释和实验相关的知识，占据了实验时间而导致实验效果受到影响。

最后在实验过程中，教师要一方面要注重引导，另一方面则要关注学生在实验过程中所获得的收获.在讨论中实验，在实验中思考，在思考中总结，如此问答结合，观察现象和得出结论结合，学生才能更好地通过实验现象来了解事物的本质，也才能有效地提高实验教学效率。