初中生物对照实验设计的教学

古雪锋

【摘 要】生物学课程中的科学探究是学生积极学习生物学知识，理解科学研究方法的一种活动。生物科学研究离不开生物实验。初中生物实验的设计往往离不开控制实验。初中生在实验设计中不能正确理解生物控制实验的设计，不能正确控制变量，不能正确得出实验结论。本文着重对初中生物对照实验设计的教学设计，为学生提供一定的指导，使学生在控制实验的科学探究设计中能够做好工作。

【关键词】初中生物科学探究；初中生物实验；初中生物对照实验；初中生物控制变量

【中图分类号】G633.91 【文献标识码】A

【文章编号】2095-3089（2019）04-0215-02

生物学是一门自然科学。生物学教学与科学探究活动是分不开的。生物学课程中的科学探究是学生积极学习生物学知识，理解科学研究方法的一种活动。科学探究与探索性实验是分不开的。实验通常被设计成控制实验。初中生不能正确理解生物控制实验的设计，不能正确控制变量，不能正确得出实验结论。下面着重对控制实验的正确设计，为学生提供一些指导，使学生在控制实验的设计中做好科学的探究工作。

一、初中生物实验设计教学概念

在研究某一条件对研究对象的影响时，除了不同的条件外，实验都是在相同的条件下进行的。不同的条件是我们要研究的，这是实验设计教学的变量概念。

二、初中生物设计教学对照实验

（1）科学性原则：是所有原理的前提，实验设计是科学的。（2）单变量原理：根据单变量原理，它是处理复杂关系、简化复杂问题的标准之一。在不同的实验组中，只有我们想研究的因素是不同的，其他影响实验的因素都是相同的。（3）对比原则：是生物实验设计中的一项重要原则。在单一变量的前提下，通过比较可以有效地消除其他因素对结果的干扰，提高实验结果的可信度和说服力。可以说，单变量原理和对比原理是比较实验的基石和灵魂，单变量原理是对比原理的前提。对比实验是初中生刚刚接触到的概念，往往很难理解。现在我将重点介绍控制实验的设计方法和过程。

资料：某一家工厂最近引进了一种叫做“欣欣向荣饲料”的猪饲料。饲料厂正在向养猪户推广这种饲料，但养猪户不知道这种饲料是否对养猪有效，也不知道是否购买。学生能为养猪户解决这个问题吗？为了设计一个受控的实验，学生应该首先仔细研究他们所查询到的材料，找出这些材料的主要目的是什么。研究的对象是什么？也就是说，研究对象是什么样的生物体。本研究的主要目的是研究该饮料是否能有效促进猪的生长，研究对象是猪。我们可以用这句話来研究生鲜饮料对猪生长的影响。在界定了研究的主要思路之后，很容易知道本次探索性实验中的研究因素是什么，显然是欣欣向荣的饲料。

三、初中生对照实验的设计的教学

1.先将受试者分为实验组和对照组。

猪在这里分组，分为两组。这里编为一组，二组。研究对象的数量应该是适当的，不要太少，而且不太可能导致意外错误。两组猪的大小、生长和品种应在同一情况下，以排除其他因素对实验结果的干扰和影响。

2.找出研究因素，这里的研究因素都是欣欣向荣的饲料。

影响生猪生长的环境因素多种多样，如猪圈温度、猪圈通风、生猪品种、生猪日常管理等。所有这些因素都被称为除繁盛饲料之外的其他因素。其他因素不是指单一因素，而是指研究因素以外的因素。

3.控制变量。

两组受试者对研究因素的处理不同，其他因素在两组受试者中的处理相同。在本实验中，影响猪生长的因素是其他因素，如温度、猪舍通风、猪品种和猪的日常管理。在本对照实验中，我们首先将实验猪分为两组，第一组为实验组，第二组为对照组。实验组用肥美的饲料喂养猪。第二组没有喂饱欣欣向荣的饲料。其他环境因素在两组中进行了处理。根据以上各项，对影响猪生长的各种因素的控制是控制变量。在本实验中，第一组和第二组猪的研究因素是不同的。第一组喂的是茂盛的饲料，第二组没有喂饱欣欣向荣的饲料，两组的治疗有变化。因此，研究因素“欣欣向荣饲料”是变量或实验变量，其他因素在实验中都是在同一处理中控制的。它们对第一组和第二组猪有相同的效果。你可以把它们看作常量。

当然，每个探究实验是不同的，它们的变量是不同的，它们的常数是不同的，这取决于具体的探究实验。控制变量的作用是确保实验结果只由我们探索的因素引起，即“欣欣向荣的饲料”，而不是由其他恒定因素引起，排除其他因素的干扰。一般控制实验中只有一个变量，不能同时存在多个变量。也就是说，一个实验只探索一个问题。以下比较实验在设计中存在一些问题，无法得出正确的结论。

我们把实验猪分成两组。第一组为实验组，第二组为对照组。实验组猪为优良品种，对照组为普通品种。在实验组中，在实验组中我们给猪喂兴旺饲料，第二组对照组中不喂兴旺饲料，其他环境因素（温度、猪圈通风、猪的日常管理等）均在两组进行了相同的处理。

根据以上实验，第一组猪的生长速度越来越快，也越来越重要。能否得出这样一个结论：生长旺盛的饲料是有效的饲料？这是无法得出的，因为其他人会有疑问：第一组猪生长速度更快，而且显著增加，这可能是第一组猪品种是一个很好的品种，所以体重增加更快。控制实验没有很好地控制变量，同时存在两个变量。变量“猪品种”的干扰不能保证实验结果只由我们所探索的王兴旺“饲料”引起。

总之，生物探究实验是培养学生生物科学素养的重要途径。它对提高学生的实践能力、思维分析能力和解决实际问题非常有效。探究实验往往与比较实验的设计密不可分。正确理解控制实验的意义，合理设计控制实验的过程。学习比较实验设计，学生可以更自由地进行生物科学探究实验。

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