如何确定探究实验的观测指标

戴舒玥

(江苏省常州市教育科学研究院附属中学 213001)

在探究实验中，最重要的环节就是实验现象、数据的记录，这将直接影响实验结论的得出。然而，只有确定了最佳的实验观测指标才能记录到最佳、最准确的实验现象与数据。笔者通过对观测指标定义的理解、类型的分析，试图找到确定探究实验观测指标的方法。

1 什么是观测指标

指标对自然科学研究来说，就是一种指示标志，就是在实验观察中用来指示(反映)研究对象中某些特征(如对药物的效应)的可被研究者或仪器感知的一种现象标志[1]。观测指标实验者是在进行探究实验时，对实验结果评判的一个标准，是在探究问题、假设的基础上，根据已有知识、经验判别得到的，并作为观测及记录实验现象、数据的依据。

例如，探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快，在这个探究中蚯蚓在物体表面爬行的快慢是因变量，也是这个探究实验的观测指标；探究温度对唾液淀粉酶活性的影响，因变量是唾液淀粉酶的活性，唾液淀粉酶的活性不可以直接观察，但淀粉变蓝可观察，观测指标就是滴加碘液是否变蓝。

从中可以发现，观测指标就是因变量本身或因变量的一种直观表现。

2 观测指标的类型

根据获得指标途径的不同，可将观测指标区分为主观指标和客观指标。

2.1 主观指标 主观指标即通过探究者主体感官获取得到的颜色、形状、气味和声音等现象。

例如，探究绿叶在光下产生淀粉，观测指标就是滴加碘液后叶片的颜色，并据此判断叶片内是否含有淀粉，绿叶在光下是否能产生淀粉。

2.2 客观指标 客观指标即感官、工具或仪器计量或测取得到的数据，有数量多少、速度快慢等。

例如，探究草履虫对外界刺激的反应，观测指标就是草履虫的数量，依此判断草履虫对外界刺激趋向或逃避，并推测外界刺激为有利刺激或有害刺激。

根据观测指标与因变量的关系，也可将观测指标区分为直接指标和间接指标。直接指标是因变量的呈现形式，而间接指标就是因变量直观表现的呈现形式。

3 观测指标的确定

观测指标的确定并不是简单的经验判断，而是需要实验者通过理性的思维分析、辨识，遵从观测指标的确定原则，清楚解所探究实验的目的与原理，根据不同的实验类型，确定最恰当有效的探究实验观测指标。

3.1 确定观测指标的原则 探究实验结论的得出是在观测指标的基础上，经过分析推导得出的。因此，观测指标的选择将直接影响对假设的判断，可以说观测指标选择是否正确是一个探究实验中最关键的环节。否则，即使实验环节设计周密、实验操作准确，结果的判断还是会出现错误或偏差。所以，在选择观测指标时，应当遵循准确性、合理性、客观性、可操作性和有效性等五个原则。即选择的观测指标应当具有准确的、符合原理的、不带有实验者个人意志的、切实可行的、能达到预期目标的。

例如，学生在探究洗涤剂对水禽羽毛防水性的影响时，总是会在确定观测指标时产生较大的争议，其原因还是未能把握好确定原则。大部分学生认为羽毛的浮沉是该探究实验的观测指标。那么，这个指标是否符合观测指标的确定原则呢？在这个探究实验中，首先应当正确理解水禽羽毛的防水性是什么，是指水禽羽毛表面的油脂能有效阻碍水在羽毛表面的附着。所以，如果将观测指标确定为羽毛的浮沉而不清楚水在羽毛表面的阻碍情况，不符合准确性、合理性的原则。其次，羽毛的浮沉还与羽毛和水之间的密度关系有关，简单地确定羽毛浮沉为观测指标不符合客观性的原则。虽然羽毛的浮沉是可以观察到的现象，但是将羽毛放于水的表面看是否会下沉，还是将羽毛浸于水中看羽毛是否浮起，从这点来看羽毛的浮沉不符合可操作性的原则。

3.2 确定观测指标的策略 具体确定观测指标的策略如下：

3.2.1 找准因变量 观测指标是因变量本身或因变量的一种直观表现，所以找到准确的因变量是确定观测指标的关键。在生物学实验中，因变量是由于自变量的变化而直接引起变化的量。

例如，在探究蚯蚓在什么样的物体表面爬得快实验中，因变量是物体表面的粗糙程度，自变量是蚯蚓爬行的快慢。

如果因变量可以进行观测，则因变量即观测指标；如果因变量不可以进行观测，那就需要通过因变量的直观表现方式为观测指标。

例如，绿叶在光下产生淀粉实验中，自变量是有无光照，因变量是是否进行光合作用，光合作用无法直接观察，但可以通过光合作用的产物来检验判断光合作用是否进行，所以在这个实验中观测指标就是有无淀粉。

3.2.2 明确实验类型 从实验结果的性质进行分类，实验可分为定性实验和定量实验。定性实验是判断研究对象具有哪些性质，并判断某种物质的成分、结构或鉴别某种因素是否存在以及某些因素之间是否具有某种关系的一种实验方法。定量实验室研究对象的性质、组成和影响因素之间的数量关系。在初中生物学教学中，定性实验是探究实验中最常见、最主要的一类。

例如，探究影响鼠妇分布的非生物因素、探究种子萌发需要的外界条件、探究草履虫对外界刺激的反应和探究绿叶在光下产生淀粉等。

定性实验主要回答“能不能”“有没有”“是不是”“会不会”和“行不行”等这样的选择、判断疑问，是从性质上进行判别。定性实验可以说是定量实验的基础，而且只要可以反映定性实验的自变量与因变量之间关系的，都可以作为这个实验的观测指标。

观测指标可以是主观指标。

例如，探究呼吸作用产生二氧化碳，观测指标是观察澄清石灰水是否变浑浊；探究光对草履虫分布的影响，观测指标是草履虫的数量。

定量实验虽然在初中阶段出现较少，但也是探究实验的重要组成。

例如，探究模拟酸雨影响植物种子的萌发、酒精对水蚤心率的影响等。而定量实验不仅仅需要回答“能不能”“有没有”“是不是”“会不会”“行不行”等这样的问题，还需要明确自变量与因变量之间的数量关系，明确因为研究因素量的差异导致的结果数量的变化。

定量实验因为是要研究自变量与因变量之间的数量关系。所以，在选择确定观测指标时，观测指标一定要能体现数量、或者数值的变化，即应当为客观指标。

例如，探究酒精对水蚤心率的影响，研究的是不同浓度的酒精溶液与水蚤心率之间的关系，从而判断酒精对水蚤的心率影响是促进或抑制。因此在这个实验中，需要对水蚤的心率进行计数。