浅谈生物实验设计能力的培养

余娇

摘要：培养学生的生物实验能力，是中学生物教学大纲明确提出的培养学生观察能力、思维能力、实验能力和自学能力等四种能力之一。而生物实验设计能力既是实验能力的重要内容，也是实验能力的最高层次，从高考命题而言，也日渐成为命题的热点。如：2018年的高考试卷就有多处考到了实验设计，涉及了实验设计的各个层面。那么，实验设计包括那些方面呢？

关键词：生物实验;实验能力

所谓实验设计，就是要求学生设计实验原理，选择实验器材，安排实验步骤，设计数据处理的方法及分析实验的现象。它包括设计实验方案、设计实验步骤、设计实验改进方法等。一个比较完整的实验设计方案，一般包括这样几方面的内容：1）实验题目的确定;2）提出假说;3）设计实验方法和步骤;4）提出实验的预期结果;5）要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验假说”、“实验预期”、“实验目的要求”、“实验方法类型”、“实验对照类型”、“实验材料用具”、“實验方法步骤”和“实验结论与讨论”等项目。而在中学生物课本的实验里，实验假说和实验预期大都隐含在“实验原理”中。实验方法类型、实验对照类型则一般隐含在“方法步骤”中。

实验设计题不仅能拓宽学生的思维空间，也有利于学生的科学素质和创新能力的培养。那么在日常教学中我们又如何去培养学生的实验设计能力呢？

一、拓展教学，明确实验设计原理

1.挖掘教材中的实验设计理论知识

在现行的教材中对生物学实验设计的基本原则和方法等内容没有专门的系统阐述，而是把它们隐含在教材的实验内容和生物学史的内容之中，这就要求我们应善于发现并挖掘出教材中的隐含信息，帮助学生了解和掌握实验设计的理论知识。例如在“唾液淀粉酶对淀粉的消化作用”的实验时，通过对实验原理、操作步骤的细致分析，帮助学生形成科学、严谨的实验设计思想;通过比较对照组实验在实验过程中的重要作用，使学生学会运用实验设计科学性原则一设立对照组;通过实验内容的剖析，使学生掌握实验设计准确性原则一设立多因子变量。通过分析生长素的发现历程和孟德尔遗传规律的揭示过程使学生了解实验设计的基本方法和步骤。

2.补充经典实验，优化实验设计理论知识

分析教材中的实验，发现实验内容少且缺乏系统性的方法指导，这对于学生全面了解实验设计的理论知识是不够的。因此，在教学中可以适当地补充生物学的经典实验（如伞藻的嫁接实验、童弟周培育单尾鳍金鱼实验等），着重让学生了解实验者的实验意图，认识实验的形成过程，分析实验中设置的实验条件的目的。

二、强化训练，培养实验设计能力

强化生物实验设计训练，是培养学生实验设计能力的必经之路。学生在明确了实验设计的基本原理后，只有通过必要的实验设计训练，才能真正掌握实验设计的方法，提高实验设计能力。

1.课本实验的重新设计——树立实验设计的信心

进行实验设计的初期，学生对实验设计方案的思路模糊，存在畏惧的心理。所以让学生模仿课本实验的程序进行简单的实验设计，使学生从中获得成功感，增强对实验设计的兴趣;同时在“模仿”的过程中训练学生实验设计的思维方式，使学生初步形成实验设计的思路，为实验设计实施的可行性奠定良好的心理基础。

2.典型习题的剖析——理顺实验设计的思路

加强学生实验能力的培养，不但要重视分析和解释实验现象和结果，以及推导实验结论能力的培养，更应重视培养设计实验方案的能力，更重要的是应让学生掌握实验设计的正确思路。在大家共同讨论的基础上得出实验设计的基本思路为：明确要求和目的→联系理论原理→确定实验思路→设计实验步骤→实验结果的预期、分析和讨论。

3.专题训练——深化实验设计的理解

学生在明确了实验设计的基本原则和思路之后，一定数量的设计练习是必要的，它可培养学生综合处理信息的能力、逻辑思维能力以及语言文字的表达能力等，提高实验设计题的应答准确性。为了使学生更好地掌握实验设计的方法，提高运用知识解决问题的能力，我们采用了专题训练的做法。专题训练的内容有：

（1）设计实验方案：如三支试管内分别装有红眼雄性和两种不同基因型的红眼雌性果蝇，还有一支试管内装有白眼果蝇。请利用实验室条件设计最佳方案，鉴定并写出上述三支试管内果蝇的基因型（显性基因用B表示），这有利于培养学生想象能力、设计能力和创造能力。

（2）设计实验步骤：此类题目要求学生根据给定的器材和药品以及实验提出的目的，设计或补全实验步骤。这类题目体现了高考题强调理论与实际结合，学以致用的特点，有利于学生全面掌握实验设计的方法、步骤。

（3）设计实验改进方法：此类题目主要检查学生对实验设计的严密性和科学性的把握，并以此为媒介，引导解决问题的思路方法，进一步培养学生的科学素质和实验思维能力。通过专题性的实验设计练习，学生对实验设计的原理有了本质上的理解，训练了思维的独特性和文字表达的准确性，创新能力得到极大的提高。

4.交流点拨——提高实验设计的能力

由于实验设计题具有开放性的特点，再加上每个学生自己独特的思考方法和不同的解决问题的途径，得出的结果是多种多样的，设计水平高低不同。所以，在进行了一定数量的设计训练后，我们就及时给予点拨或引导学生交流设计成果，总结出生物实验设计方案的基本思路和评价标准（科学合理、设计简捷、效果明显等），从而使学生巩固实验设计方法，提高实验设计的能力。另外，通过学生对实验设计方案的讨论，可以互相取长补短，完善设计方案，丰富设计内容。

参考文献：

[1]生物实验设计题的应答策略[J].房记花.太原教育学院学报.2002（04）

[2]重视生物实验设计培养学生综合能力[J].董志轩.甘肃教育.2011（16）