浅谈初中生物教学中学生实验设计能力的培养（生物）

浅谈初中生物教学中学生实验设计能力的培养

鹿泉区山尹村镇龙凤湖学校    张丽敏

实验设计是指正式实验之前,实验者根据一定的实验目的和要求,运用有关的科学知识和原理,对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制订。这在新的课程改革和考试与评价改革中,越来越受到重视。本文结合初中生物教学谈谈对学生实验设计能力的培养。 

一、生物教学中实验设计的重要意义 

在实施素质教育的今天，教育的目的不仅是传授学生知识，更主要的是培养学生的素质和能力，即不仅要学生知道是什么，而且要知道为什么，更重要的是知道怎么做；不仅要使学生学会已有知识，而且要学会动手动脑收集、加工知识，学会自我增长知识和生产知识。生物学是以实验为基础的自然科学，实验是培养学生这方面能力的十分重要的途径。因此，应重视生物学中的实验教学。实验设计是根据问题的需要确立研究目标，应用所学原理，选择适当的仪器、药品和材料，设计各种实验去验证或探索某一原理或现象的过程。想把学生从照抄、照搬、照做的状态引导为自主、独立、创新的状态，需要教师从平常的教学中不断贯彻新的教学理念，新的教学方法，鼓励和肯定学生的思维火花，不断放手让学生训练。新课标教学大纲也有要求，以实验为主的课，不能简单地让学生按照传统的教学方法，照猫画虎的完成实验，而应利用实验训练学生设计实验的技能，这样既提高了学生们的生物科学素养，又激发了他们的探索精神，为将来从事生物科研、医学研究和农业工程研究等打下牢固的基础。

二、实验设计的基本原则 

1.科学性原则 

科学探究的过程本身就是科学，并不是说研究的结论才是科学。因此，在实验设计中必须有充分的科学依据，把方方面面因素考虑周全再设计实验，从而保证实验设计比较全面、科学，充分体现了逻辑思维的严密性。 

2.单因子变量原则 

实验变量，或称自变量，指实验假设中涉及的给定的研究因素。反应变量，或称因变量，指实验变量所引起产生的结果或结论。遵循单因子原则，既便于对实验结果进行科学的分析，又增强实验结果的可信度和说服力。 

3.对照性原则 

实验中的无关变量很多，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响，设计对照实验是消除无关变量影响的有效方法。根据实验目的要求，凡是涉及确定变化因素之间的因果关系的实验中，一般都需要设计对照组实验。 

三、培养学生设计实验技能的技巧

1、启发学生的思维积极性

兴趣是思维活性的触发剂，求知的需要是学习动机的基础。当学生对某个问题发生兴趣时，就会围绕着这个问题积极地思考起来。但是，单纯由“实验”表面的“魅力”所引起的，只是直接的兴趣，如果没有更深层次内涵的吸引，维持不了多久。要想保持学生持久的兴趣，就要善于“创造”种种诱因。比如，从生产实际和学生生活实际引出实验课题，不断明确实验目的意义，不断提出有趣而又有思考性的问题引起学生思考等等。通过这些手段，及时地把学生的直接兴趣发展为间接兴趣。

思维总是在观察和解决问题的过程中进行的。当一个人产生必须排除困难的需要，或要了解某一问题时，思维就活跃起来。实践证明，有意识地创设发现问题的情境是引导学生积极思维的好方法。我们要善于利用实验中的［观察与思考］、［讨论］等栏目中的问题，以及在辅导实验的教学中用有启发性的问题巧妙地引导和调动学生思维的积极性。初一的学生，从小学自然学科中的一些生物知识，到刚接触初中的独立生物学科，好奇心强。美国心理学家布鲁纳说“最好的动因是学员对所学材料有内在的兴趣”。如何使他们对生物学的好奇心转变为浓厚的学习兴趣呢？这时可以得用他们对生物实验的好奇心，激发兴趣。通过生物实验培养他们实验能力，通过对实验中某些实验步骤地设计，使学生获得学习生物的方法和能力，增加自己的成就感。

2、让学生从验证性实验上升为探索性实验

教育家布鲁纳指出，教学不应该“奉送真理”，而应该“教人发现真理”。传统的生物实验只是验证课本上的知识，学生在整个教学过程中处于从属的、被动的地位，他们关注的是实验结果，而对实验的理论背景和实验设计的方法不加思索。这种重结果轻过程，重接受轻参与的做法不利于能力的培养。因此，在实验过程中，要有意识地培养他们的逆向思维能力，鼓励他们大胆设想，让验证性实验上升为探索性实验，并且要为他们创造条件，去探索、实施他们想要做的实验，把注意力从注重实验结果转移到实验方案的设计思路及方案的优缺点及改进方法等方面上来，从而培养他们的观察、思维及创造能力。有时，有的学生可能会“异想天开”。此时，教师应倍加关注那些爱标新立异的学生，充分挖掘其“异想天开”中的合理因素，使他们敢想敢说。就象苏霍姆林斯基讲的要像对待荷叶上露珠一样去呵护学生幼小的创造的心灵。例如，人教版七年级上册“绿叶在光下制造有机物”这一实验，课本上方法步骤3中要求阳光下照射几个小时以后，摘下叶片，可能会有学生提出疑问，到底几个小时是多少个小时？怎么把握这个时间段？如果有了这样的疑问，就要鼓励他们通过实验来解答。通过这一探索过程，一方面满足了学生的好奇心和求知欲，另一方面也培养了学生的主体意识和科学思维的能力。

3、帮助学生懂得设计实验的指导思想

第一，实验设计要遵循一定的科学原理、科学方法。第二，理解并熟练掌握科学研究的基本过程：问题→假设→实验→结论。掌握一定的操作技能。第三，实验的耗费应提倡低成本和简单易行，生物材料应尽量就地取材。这也是新课标大纲所要求的。第四，实验设计前，应先尝试设计实验方案，然后对照教科书上的实验指导，找出自己设计实验的不足，然后在老师指导下，小组间讨论。在讨论中，注意每个实验步骤中应包含一定的科学原理和方法。第五，要善于分析实验结果。能对实验结果成功与失败的原因进行分析。

四、重视课外小实验、小制作和小发明活动 

开展课外小实验、小制作、小发明活动，是培养和提高学生实验设计能力的延续和补充。要想真正提高设计性实验的教学效果，仅在课堂内是不够的，还必须辅之以生动活泼的课外小实验、小制作和小发明活动，才能达到最佳效果。因为在这些活动中，学生的手脚充分解放，思维充分活跃，更有利于充分发挥学生的潜能，激发其灵感，使其实验技能在不知不觉中得到充分的开发和提高。 　

总之，实验设计在中学生物课程改革方面越来越呈现出重要性。在实验中培养学生设计实验的兴趣和能力，正渐渐成为生物教学中的一个重要环节。全面培养学生能力是减轻学生负担的根本途径。生物学是实验科学，所以培养学生实验设计能力是这一根本途径的重要方面。