提高学生的生物实验设计能力的方法

强化学生生物学实验设计能力

【摘 要】在生物高考卷中实验题所占分值较多，但是，实验设计题是学生最容易丢分的地方。笔者认为： 应该通过强化学生的实验设计能力来提高学生高考得分点。

【关键词】生物；实验设计；能力

从2008年开始江苏省生物高考卷的实验题比例由过去的20%提高到25%，与实验有关的试题近约占25分，2009年、2010年实验试题的分值基本维持在27分左右，同时试题进一步加强了实验性、探究性。2011年、2012年实验试题的分值基本维持在29分左右，注重考查学生的实验能力，突显生物学科本色。

与往年相比，2012年高考试题的突出特点是实验题与非实验题难以区分，大量以实验材料为背景的考题是非选择题的主旋律。选择题主要考查书本实验，非选择题重点考查学生的实验设计、实验分析与评价能力。实验题所占分值较多，对实验的考查进一步加强。但是，实验设计题是学生最容易丢分的地方。教师怎样提高学生的得分空间以使学生在以后的高考中立于不败之地？笔者个人认为：应该通过强化学生的实验设计能力来提高学生高考得分点。

1.充分认识实验设计能力的重要性

新的课程标准强化了对学生的生物学实验设计能力要求。新课程标准对发展学生的探究能力提出了许多明确且具体的要求：（1）客观地观察和描述生物现象；（2）通过观察和从现实生活中提出与生物学相关的、可以探究的问题；（3）分析问题，阐明与研究该问

题相关的知识；（4）确认变量；（5）作出假设和预期；（6）设计可行的实验方案；（7）实施实验方案，收集实验数据和证据；（8）利用数学方法处理、解释数据；（9）根据证据作出合理的判断；（10）用准确的术语、图表介绍研究的方法和结果，阐明观点；（11）听取他人的意见，利用证据和逻辑对自己的结论进行辩护及作出必要的反思和修改。高考实验设计题的出现，有利于这些目标的实现。2013年考纲对实验与探究能力也提出了4点具体的要求：（1）能独立完成“生物知识内容表”所列的生物实验，包括理解实验目的、原理、方法和操作步骤，掌握相关的操作技能，并能将这些实验涉及的方法和技能进行综合的运用。（2）具备验证简单生物学事实的能力，并能对实验现象和结果进行解释、分析和处理。（3）具有对一些生物学问题进行初步探究的能力，包括确认变量，作出假设和预期，设计可行的研究方案，处理运用观察、实验与调查、假设演绎、建立模型与系统分子等科学研究方法。（4）能对一些简单的实验方案做出恰当的评价和修订。在近几年的高考中生物学部分的命题更加重视对学生实验设计能力的考查，因此，在备战高考教学中，教师要切实提高学生的实验设计能力。

在生物实验中如何加强学生能力培养

摘 要：随着科学的发展，当今社会迫切需要有综合能力的人才。作为生物教师，在教学中要注重培养这种高素质人才，而生物实验教学是对学生实施素质教育的一块重要阵地，在实验过程中，教师应特别注意培养学生各方面的能力。

关键词：生物；实验；能力

中图分类号：g632 文献标识码：b 文章编号：1002-7661（2013）11-108-01

一、自主能力

生物教学法实验课教学改革的主导思想是：打破传统的教师一统课堂教学的模式，让学生自己组织实验的用具和有关内容。例如：传统的实验课是老师教学生怎样做，即实验一切用品包括器材、药品都由老师办好，放在学生实验桌上，然后老师叫学生拿什么，学生就拿什么，学生没有任何自主性，一切都等着老师指示，因而也没有什么兴趣，更谈不上有什么创新。长此下去，也培养了学生的惰性。多年来我在实验教学中，尽量发挥学生的自主性。在实验前，将全班学生以3人至5人分成若干实验小组，每小组1人负责，每个实验组的任务为：在教师的指导下，购买或采集必要的实验材料，准备实验用品，配制所需的化学药品，然后进行实验，这样大大提高了学生的积极性和主动性。

在实验中，我还特别强调学生主动观察能力的培养。例如：在观察唾液淀粉酶对淀粉的消化作用的实验中，做实验时，让学生边实验、边观察、边记录，以备实验结束后汇报实验结果。通过实验操作，观察到如下结果：

实验一，将1克干淀粉加入100毫升水中摇匀而不制成浆糊，只是对照组浆糊加碘一直是均匀的蓝色，而干淀粉加水加碘最初是蓝紫色，一段时间后变成蓝色沉淀。

实验二，改变实验顺序先加碘，再加入唾液，约3分钟蓝色基本消失。

实验三，取3岁、16岁、40岁三类年龄人的唾液作实验，每隔一分钟观察效果相近。

实验四，分别取唾液0.5毫升、1毫升、2毫升加入三支试管中，每隔一分钟测试，三者效果相近。

实验五，温度分别为l℃、l0℃、37℃、47℃，每隔一分钟测试一次结果，0℃时20分钟后加碘仍变蓝；l0℃时20分钟后加碘呈淡蓝色；37℃时3分钟后加碘基本不变色；47℃时1分钟测试加碘就不变色。

小学科学新课程标准向我们提出了要培养学生全面的科学素养的要求。其中，小学生的科学实验设计能力的培养是科学素养的重要组成部分，也是实现科技创新的重大前提。从我担任科学教师的三年经验中，我认为要培养好小学生的科学实验能力，要从以下几个方面加以注意和引导：

1、 培养学生的实验设计能力要从娃娃抓起

小学生正在对一切都好奇的年龄阶段，这有助于开启他们的智慧大门，有助于让他们对未知世界产生强烈的好奇感，从而鼓励他们探索未知世界、科学世界的决心。兴趣是最好的老师，有了深厚的兴趣与爱好，学习就有了动力，有了方向。我们科学教师从小就在他们的心里种下一颗探索未知世界的种子，相信它会开花结果的。

2、 从简单实验做起，循序渐进，逐步提高学生的实验设计能力

一二年级的小学生，应注重他们对科学现象的发现与引导，主要是感知方面的。诸如：星星为什么会眨眼睛；筷子放进水里，为什么会变弯曲；我们冬天说话为什么嘴里会冒热气等等。只有发现了这些有趣的现象，才能激起学生探知的动机。对于学生问道的一些诸如：我们是从哪里来的之类的问题，大可不必回避，要用简单、浅显、易懂的语言进行回答，切不可说“不知道”之类的不负责任的话。还有就是不能疑问就烦，把学生干一边去，不予理睬。三四年级时的学生，要动手做一些简单的实验，可以从磁铁的两极入手，通过老师实验的操作，培养学生的观察能力。进而，安排学生设计一些科学课程里的一些实验，从开始的指导学生实验，到让学生自己完成实验设计，这是一个渐进的过程。等到了五六年级时，学生的观察、实验动手、逻辑能力、认识能力都有了一定的进步，教师大可让学生自己独立设计一个他们自己向解决的科学实验，但要切实可行的，不可好高骛远。相信通过小学6年的科学实验设计学习，学生的实验设计能力是有了一定基础的，再经过初中、高中的学习，他们的实验设计能力将会大大长进。

3、 从科学试验中进行思维的发散，灵活驾驭科学实验设计能力

一项科学实验设计的内容，远远不止书本上提到的那些知识和技能，要将实验设计能力灵活的掌握与运用，要将思维向四面八方发散。例如：讲到小电动机时，不光掌握电动机的原理、构造等知识，还可以结合发电机，将电与磁的知识进行深化和运用，还可以进行发电机原理的实验设计，可以更好地帮助学生消化所学的科学知识。

■墨　如何在生物实验中培养学生的能力　朱沈芳　（无锡市新区梅村高级中学，江苏无锡２１４１１２）　摘要：新课改后，实验教学逐渐成为生物教学的重心，　期望通过学生的实验探究活动。让学生自己发现科学知识，而　不是课改前通过实验验证、强化知识。教学不再以讲授科学知　识为重点，以高分为唯一目标，而是通过实验培养学生的生物　实验的基本操作能力、整体设计能力和探究能力。　关键词：生物实验基本操作能力　分析实验能力　实　验设计能力　生物学科是一门以实验为基础的自然科学。生物学科的　特点决定了生物学的发展主要依赖于科学实验，生物教学必　须突出实验。生物实验是生物教学的重要组成部分。在生物实　验教学中培养学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题　的能力是中学生物实验教学的根本目标。　笔者通过多年教学实践，发现坚持进行生物实验，尤其是　探究性实验，有利于学生多种能力的培养。本文就谈谈如何通　过生物实验培养的学生能力。　．　１．明确实验仪器的原理和药品的特性．培养学生基本操　作能力。　如果对仪器的原理、药品的特性不了解，使用起来就会带　有盲目性，就不可能正确使用。在实验前，我们可以通过介绍　或学生自己查找资料明确实验所需仪器或药品的特性，从而　培养学生基本实验操作能力。　例如高中生物实验中有相当一部分要借助显微镜来完成　实验，而高一学生在低倍镜和高倍镜的选择上，经常不能根据　观察对象的特点和观察目的进行合理选择，不少学生由于好　奇心的驱使和对低倍镜、高倍镜特点的无知，一上来就直接使　用高倍镜，认为高倍镜总比低倍镜观察清楚。这种盲目性，是　因为学生不了解显微镜的基本原理，不了解高倍镜放大倍数　大，分辨率高，但所看到的实际面积小，即视野小。高倍镜适宜　观察局部和细节，例如要观察细胞中的叶绿体、线粒体等细胞　器。低倍镜所看到的面积大。适宜观察材料的整体结构，以及　寻找观察目标，例如：观察紫色洋葱表皮细胞的质壁分离实　验，用低倍镜就可以了。只有学生了解了这些基本原理，才能　正确选用低、高倍镜。　又如观察植物细胞的有丝分裂实验，该实验应让学生了　解龙胆紫或醋酸洋红是与染色体结合的碱性染料．学生基本　都会错误地认为碱性染料呈碱性。而事实上是酸性的．因为染　料分子是溶解在醋酸中的，实际上碱性染料是指有色离子是　阳离子的染料，而不是染液的ｐＨ呈碱性，那醋酸起什么作用？　应让学生了解２％醋酸是染料的溶剂。在染色时增加了细胞的　通透性，而不引起细胞膨胀，有利于染液的离子进入细胞而使　细胞核内的染色体着色。　２．培养学生分析实验程序的能力　一个较复杂的实验过程是设计人员长期辛勤劳动的结　晶，它往往需要经过几十次甚至上百次的反复摸索、实践。　要指导学生分析实验中每一步骤的作用，每一步的处理意　义．以及各步骤之间的联系，从中学习解决问题、研究事物　的方法。　例如观察植物细胞有丝分裂的实验，过程分为：培养一解　离一漂洗—＋染色一制片。解离需要解离液，由１５％的Ｈｃｌ和９５％　的酒精混合而成，要让学生了解根尖放在ｌ５％Ｈｃｌ溶液中是为　了溶解细胞间的果胶质，使根尖细胞问变得松散，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１５％Ｈｃｌ　的处理。使细胞迅速死亡，让细胞分别保留各自的分裂状态；　酒精是用来固定细胞的。漂洗是为了冲洗解离液，否则会影响　染色效果，使得染色较浅。　因此．在实验中，应根据学生程度和涉及原理的难易不　同，由教师提出问题让学生思考，通过查阅资料，学生既知道　实验应怎么做，又知道为什么这样做。　３．培养学生分析实验现象的能力。　在实验中，经常存在这样的问题：重实验最后结果的记　录，而轻视对实验过程中间某些现象的记录；重视结果而不重　视分析结果：重视对成功实验的肯定，而不重视查找实验失败　原因等现象。　例如在观察植物有丝分裂的实验中．在显微镜的某个视　野中．要让学生了解为什么看到的细胞多数为间期的细胞：在　质壁分离和复原的实验中要让学生了解液泡的体积大小、颜　色变化如何等。　又如叶绿体中色素提取和分离的实验，结果四条色素带　部分或全部不明显。老师可提示学生从以下几方面分析可能　原因：（１）实验材料是否合适；（２）提取色素操作是否规范（有　无加碳酸钙、二氧化硅，有机溶剂的量是否合适）；（３）分离色　素操作是否规范（画滤液细线的次数。层析液有无触及等）。　４．培养学生实验设计能力。　生物实验设计，就是学生在具备一定的生物学知识和实　验技能的基础上，明确实验目标和要求，选择实验设计原理，　选用实验仪器材料，确定实验思路，安排实验步骤，并对实验　结果进行预测、分析和讨论等一系列设计实验方案的活动。　生物实验设计能力，主要体现为学生能否正确理解并恰　当选用实验原理，运用生物学知识和实验技能，善于在不同情　境下灵活迁移，设计出实验新方案的能力。生物实验设计能力　要在长期的实验设计训练中逐步形成。　实验设计的基本思路：①明确实验目的，实验原理，以及　实验要求的基本条件；②精心策划实验方法、严格设计实验过　程、合理设置对照实验，并进行科学测量；③能够做到有效预　测实验结果、科学描述实验结果，并得出科学的实验结论。单　一变量原则和对照原则是设计实验的两大基本原则。　例如探究影响酶活性的因素这个实验中，老师可以让学　生按小组为单位提出假设、设计实验、实验实施、推导结论。有　的小组探究的是温度对淀粉酶（也有对过氧化氢酶）活性的影　响．有的探究的是ｐＨ对淀粉酶活性的影响，也有探究重金属离　子对酶活性的影响，等等。　思考的习惯　我们在教学中，要树立学生的自信心．帮助他们克服自卑　感，形成战胜困难、百折不挠、锲而不舍的坚强意志。　总之，在初中化学教学中，非智力因素和智力因素同等重　要，这两者相辅相成，相互支撑。只有将智力因素和非智力因　素科学地统一起来，才能开发学生的潜能．顺应新课改的要　求，打造高效课堂。　１４６　参考文献：　『１］白建娥．问题解决模式在概念理论教学中的实践．化学　教学．２０１０．１２．　［２］皮连生．教育心理学（第三版）［Ｍ］．上海：上海教育出版　社．２００４．　『３］朱慕菊．走进新课程——与课程实施者对话．北京：北　京师范大学出版社，２００２．