【論文摘要】實驗設計題能拓寬學生的思維空間,有利于學生的科學素養和創新能力的培養。鑒于當前學生對生物學實驗教學普遍重視不夠,學生缺乏對實驗設計基礎知識的學習和訓練,因此學生的實驗設計能力較差。為盡快而有效地提高學生的生物實驗設計能力,應加強該方面的教學實踐。

　　1 拓展教學,明確實驗設計原理

　　著名教育學家布魯姆認為決定教學效果有三個主要因素:認知的前提能力(基礎知識)、情感的前提特性(參加學習的動機情感)、教學的質。它們對學習速度的影響分別是50%、25%、25%,雖然有了知識不等于就有了能力,但沒有知識則不可能提高能力,由此可見基礎知識的重要地位,因此實驗設計之前必須深諳實驗設計的原理。

　　1.1挖掘教材中的實驗設計理論知識在現行的教材中對生物學實驗設計的基本原則和方法等內容沒有專門的系統闡述,而是把它們隱含在教材的實驗內容和生物學史的內容之中,這就要教師應善于發現并挖掘出教材中的隱含信息,幫助學生了解和掌握學實驗設計的理論知識。例如復習“唾液淀粉酶對淀粉的消化作用”實驗時,通過對實驗原理、操作步驟的細致分析,幫助學生形成科學、嚴謹的實驗設計思想;通過比較對照組實驗在實驗過程中的重要作用,使學生學會運用實驗設計科學性原則――設立對照組;通過實驗內容的剖析,使學生掌握實驗設計準確性原則――設立多因子變量。通過分析生長素的發現歷程和孟德爾遺傳規律的揭示過程使學生了解實驗設計的基本方法和步驟。

　　1.2補充經典實驗,優化實驗設計理論知識分析教材中的實驗,發現實驗內容少且缺乏系統性的方法指導,這對于學生全面了解實驗設計的理論知識是不夠的。因此,在教學中可以適當地補充生物學的經典實驗(如傘藻的嫁接實驗、童弟周培育單尾鰭金魚實驗等),著重讓學生了解實驗者的實驗意圖,認識實驗的形成過程,分析實驗設置的實驗條件的目的。這對于學生進一步理解實驗設計的原則,掌握實驗設計的方法,都是十分重要的。

　　2 強化實驗設計訓練,是培養學生實驗設計能力的必經之路

　　學生在明確了實驗設計的基本原理后,只有通過必要的實驗設計訓練,才能真正掌握實驗設計的方法,提高實驗設計能力。

　　2.1課本實驗的重新設計樹立實驗設計的信心進行實驗設計的初期,學生對實驗設計方案的思路模糊,存在畏懼心理。此時教師可采取由淺入深、循序漸進的策略,幫助學生樹立實驗設計的自信心。課本實驗是學生既熟悉又親切的知識,教師在課本實驗的`復習中可靈活地改變實驗的某個條件,讓學生模仿課本實驗的程序進行簡單的實驗設計,使學生從中獲得成功感,增強對實驗設計的興趣;同時在“模仿”過程中訓練學生實驗設計的思維方式,使學生初步形成實驗設計的正確思路,為實驗設計實施的可行性奠定良好的心理基礎。

　　2.2典型習題的剖析——理順實驗設計的思路加強學生實驗能力的培養,不但要重視分析和解釋實驗現象和結果,以及推導實驗結論能力的培養,更應重視培養設計實驗方案的能力。無論哪種類型的生物實驗設計,其本質都是根據實驗題目所提出的問題,運用已具備的生物知識或生物技能,有時甚至是根據實驗題目所給出的信息或提示,構思出解決問題的方案,這有助于培養學生思維的發散性,綜全知識和解決實際問題的能力。提高學生實驗設計的能力,教師不但要讓學生明確實驗設計師的理論知識,更重要的是應讓學生掌握學生實驗設計的正確思路。實驗設計的基本思路為:①明確要求和目的→②聯系理論原理→③確定實驗思路→④設計實驗步驟→⑤實驗結果的預期、分析和討論。由于實驗設計題常常開放度較大,設計的實驗步驟甚至在方法上可能不統一,但只要是科學的、合理的、可行的,都應給予認可。

　　2.3專題訓練——深化實驗設計的理解“實踐出真知”,學習的目的在于應用,只有將知識應用于實踐,才能加深對知識的理解和鞏固,從而形成相應的技能。學生在明確了實驗設計的基本原則和思路之后,一定數量的設計練習是必要的,它可培養學生綜合處理信息的能力、邏輯思維能力以及語言文字的表達能力等,提高實驗設計題的應答準確性。為了使學生更好地掌握實驗設計的方法,提高運用知識解決問題的能力,可以按照實驗設計題的類型采用專題訓練的做法。專題訓練的內容有:①設計實驗方案:如觀察生長素或生長素類似物對植物生長發育的影響,這種題型要求學生根據題目的要求和給出的條件,確定跟書本相關的知識點涉及的實驗原理,構思相關的生物情景,而后再設計便于操作的實驗方案。這有利于培養學生想象能力、設計能力和創造能力。②設計實驗步驟:此類題目要求學生根據給定的器材和藥品以及實驗提出的目的,設計或補全實驗步驟。③設計實驗改進方法:此類題目主要檢查學生對實驗設計的嚴密性和科學性的把握,并以此為媒介,引導解決問題的思路方法,進一步培養學生的科學素質和實驗思維能力。

　　2.4交流點撥——提高實驗設計的能力由于實驗設計題具有開放性的特點,再加上每個學生自己獨特的思考方法和不同的解決問題的途徑,得出的結果是多種多樣的,設計水平高低不同。所以,在進行了一定數量的設計訓練后,教師要及時給予點撥或引導學生交流設計成果,總結出生物實驗設計方案的基本思路和評價標準,從而使學生鞏固實驗設計方法,提高實驗設計的能力。另外,通過學生對實驗設計方案的討論,可以互相取長補短,完善設計方案,豐富設計內容。同學的啟示和教師點撥豐富了解題的思路,啟迪了思維,通過交流點撥使每個同學對問題的理解更加全面和深入,實驗設計能力從本質上得到了很大的提高。

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