深入探究提升学生实验设计能力オ

宋宁丽�オ�

随着高中生物教育改革的不断进行，一种新的题型逐渐出现在生物试卷上——实验设计.这是一种考查学生们总体学习素养的题型，它要求学生们同时具有较强的探究能力与较深厚的知识底蕴，因此往往学生们的表现不能尽如人意.作为教师的我们为了改善这一现状，必须要从揣摩设计思路、激发设计兴趣、自主设计程序和升华设计思维这四个方面入手，培养学生们深入探究的意识，提升他们实验设计的能力.

一、研究经典案例，揣摩设计思路

常言道：万丈高楼平地起.没有一点实验基础知识的积累，是不可能完美地设计出一个实验的.因此，为了夯实学生们的实验设计基础，我们需要在课堂上让学生们研究经典生物实验案例，揣摩实验设计的基本思路.

如在讲解人教版高中生物教材必修一第五章第四节《光合作用》这节课时，我在讲光合作用探究历程中，讲解到萨克斯在发现光合作用可产生淀粉的这个实验中，先把植物放在黑暗中一段时间，之后又将叶片一半曝光，而另一半遮光，一段时间后用碘蒸气处理这片叶片，最后发现曝光的一半为蓝色，遮光的一半没有颜色变化.介绍完实验步骤之后，我便向同学们提问：萨克斯实验前将叶片放在黑暗中一段时间的原因是什么？实验过程中将叶片一半曝光，而另一半遮光的原因又是什么？学生们通过对这个经典的实验案例进行探究分析，发现黑暗处理是为了消除无关变量对实验的干扰，而一半曝光、一半遮光则是为了进行对照实验.在这个过程中，学生们通过研究萨克斯的这一经典实验案例，明白了设计实验需要遵循无关变量一致与对照实验的基本原则，对实验设计也有了基本的思路.

在上面的这个例子中，通过鼓励学生们主动探究经典实验案例，不但可以帮助他们巩固课堂所学知识，还可以积累他们的实验基础，让他们逐渐揣摩实验设计的思路，为他们的实验设计奠定基础.

二、强化动手操作，激发设计兴趣

俗话说：百闻不如一见.无论我们在课堂上如何讲解实验的具体操作，也不如引导学生们亲自操作来得实际.为了提高学生们的实验设计能力，激发他们的设计兴趣也是非常关键的，这就要求我们要在生物课堂上不断强化学生们的动手操作能力.

比如我在讲解人教版高中生物教材必修一第四章第二节《物质的跨膜运输》这一节课时，讲解到了细胞膜的基本结构，也就讲解到了磷脂双分子层中的磷脂分子“亲水端”的问题.为了避免学生们因为初次接触而难以接受这一知识点的问题，我在上一节课就通知了学生们在上这节课时以小组为单位准备少量洗衣粉、4根白色绳子、水、一把汤匙和两个玻璃杯这些简单的道具.我在讲解到这一知识时，引导学生们结组在课堂上做这个实验：一玻璃杯装入洗衣粉水，另一个为清水，各放两根绳子到这两只玻璃杯中，同学们发现清水杯里的绳子浮在水面，而另一杯中的绳子沉到水底.之后我向同学们讲解了实验原理，即洗衣粉分子也存在“亲水端”与“亲油端”，学生们也因为这个例子更深刻地理解了细胞膜的构成与它对物质跨膜运输的影响.这个小实验不但大大活跃了我的课堂氛围，还让同学们更灵活地掌握了课堂知识，同时他们的动手能力也有所提高.

在上面这节课的教学中，我通过设计一个小实验，鼓励学生们动手操作，不但强化了他们动手实验的能力，也激发了他们的实验设计兴趣，这对于提高他们的实验设计能力是大有助益的.

三、给予自由时空，自主设计程序

真正的能力都是从不断练习的过程中培养出来的.在夯实学生们的实验设计基础与激发学生们的设计兴趣后，我们的重点便是要给予学生们自由的时空，鼓励他们自主设计实验程序，不断提高自身能力.

比如我在讲解人教版高中生物教材必修三第三章第一节《植物生长素的发现》这节课时，讲解到了生长素的发现史与生物学家们在探究的过程中所做的一系列探究实验，课本上提到了温特曾得出“尖端产生的某种物质从尖端运输到下部”的结论，但是却没有详细的解释过程.鉴于学生们在前两册的学习中已有一定的实验设计基础，我在这节课上鼓励学生们参照课本上已有的实验，利用胚芽鞘尖端与琼脂块来设计实验验证温特的结论.有的学生根据实验的对照性原则与单一变量原则设计了较好的实验，可以得出温特的结论；而有的同学因为不够严谨或其它能力原因而没能设计出符合题意的实验.之后，我对同学们设计的实验进行了点评，让他们明白了自己出错的原因，并鼓励他们继续努力，坚信熟能生巧.这只是一个简单例子，我在讲解别的内容时也都尽量给予了学生们自由的时空，鼓励他们尽量多地自主设计实验.

在上面的案例中，通过给予学生们自由的时空，鼓励他们尽量多地自主设计实验，不但可以让他们对课本知识有一个更深刻的认识，更让他们在练习中逐步提高了自己的实验设计能力.

四、反思实验成败，升华设计思维

没有人生来就是什么都会的，因此学生们在设计实验的过程中必然会出现各种各样的错误.而作为教师的我们就需要教导他们反思实验的成败，从中吸取教训，升华设计思维.

比如我在进行人教版高中生物教材必修一第五章第四节《光合作用》这节课的复习教学时，曾让同学们自主设计一个实验来验证“光是光合作用合成有机物必需的条件”，学生们在设计过程中出现了各种类型的错误.比如有位同学实验设计的第一步是“将实验植物及装置放在暗室中一段时间，消耗掉叶片中原有的有机物，暗室中有红色安全灯”，我让班里其他同学找出这个步骤的错误并纠正，即暗室中应用绿色安全灯，之后我向学生们讲解了这样做的原因.再比如，另一位同学实验的第三步为“取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热”，同样地，通过学生们的讨论，发现这个步骤未设置对照组.通过这样在课堂上展示学生们的错误并让他们自己解决，不但可以让其他同学不再犯类似的错误，还可以让他们从失败与错误中吸取教训，反思设计思路，升华思维，争取让这个错误成为自己进步的阶梯.

在上面的这个案例中，通过鼓励学生们不断反思实验的成败，不断在错误中纠正自己，可以大大升华他们的设计思维，提高他们的设计能力.

纵观全文，研究经典案例可以帮助学生们揣摩实验设计的思路，强化动手操作可以激发他们的设计兴趣，给予自由时空鼓励他们自主设计可以大大提高他们的实验设计能力，而反思实验成败亦可以升华他们的设计思维.在实验设计越来越受到重视的现在，我们必须要采取合适的教学策略来提高学生们的实验设计能力，唯有如此，我们的生物教学才可以发展得越来越好.