初中生物对照实验设计能力的培养

                 ◎    吉林省白山市第十六中学   王德利

生物学作为一门实验性学科，十分重视学生科学探究能力的培养。科学探究通常包括提出问题、做出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流。针对初中学生正处在形象思维向抽象思维过渡的关键时期,新教材进行了有益的尝试，在探究活动的设计安排上注意梯度的设计及生物科学素养的渗透。

由于新教材的实验以探究为主，着重培养自主学习能力。培养学生的生物设计实验能力，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。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，其本身具有较强的综合性、创造性和灵活性等特点。

在生物实验中，其基本思想就是“对照”，大多数生物实验以对照性原则进行设计的，在实验设计中，通过设置对照组，可排除无关变量的影响，减少实验误差。如八年级上册P69技能训练“评价实验方案”中找出每个方案的实验组和对照组，大部分学生就非常模糊，思维混乱。学生思维能力发展的方向及质量，体现在教师的教学思路和方法上，因此要求教师在教学过程中必须自身首先明确概念，在各探究实验中有意识地进行渗透和指导，使学生在设计能力、思维上得以真正的深化提高。本文对初中教材中出现的探究实验涉及的对照实验略作探讨。

自然界的某种现象是多种因素综合作用的结果。在设计实验时，一方面是通过选择最佳的处理方法，使混杂变量减少到最小，另一方面就是设计有效的对照实验，排除无关变量的干扰，以减少实验误差，增加实验的可信度。对照实际上是另一种处理，调节着潜在的混杂变量（不管存在与否）。任何实验都存在许多潜在的对照实验。

实验设计中可采用的对照方法很多，大致分为以下几种：

空白对照  不给对照组任何处理因素。如七年级下册P31“证明唾液淀粉酶的作用”的实验中，每支试管都加入馒头碎屑，第一支试管注入2毫升唾液，第二支试管注入2毫升清水，不作任何处理作为对照。

条件对照  给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如七年级上册P71课后练习“探究草履虫的应激性”实验中，两滴培养液边缘分别加入一粒食盐和一滴肉汁，作不同的条件对照。

自身对照  对照和实验都在同一研究对象上进行。有的是同一研究对象在实验前后对照，如八年级上册P5“探究鱼鳍在游泳中的作用”实验，将鱼剪去某个鱼鳍后与未处理之前的游泳姿势作对比,从而得出鱼鳍在游泳中的作用；有的是在同一研究对象的不同部位进行对照，如七年级上册P119“绿叶在光下制造有机物”实验中，一半遮光一半曝光处理，证明光合作用需要光照。探究根的什么部位生长最快实验也是。

相互对照  不单设对照组，而是几个实验组相互对照。如七年级上册P90“探究种子萌发的环境条件”的实验中，用不同的湿度（或温度等）分别处理作为相互对照。

教师在教学过程中当然无需要求学生区分属于哪一种实验，但必须有意识让学生大致判断哪个是属于实验组，哪个是属于对照组，学生只有明确实验组、对照组的概念，才能在独立进行实验设计时，明确实验目的，抓住单一变量，以清晰的思维、条理性的思路，设置出较为有效的、完善的对照实验。而这对于学生在分析、推理等思维能力、处理事物的能力也是很好的锻炼。

学生难以区分对照组、实验组，关键在于无法将实验设计中为排除其他因素干扰而作的处理区分开来，往往以为对照组即什么处理都不作。实际上，生物学方面的实验中往往会受取材、实验条件等无关因子的影响，排除公害变量的影响成为衡量实验效度和信度的关键所在。如八年级上册P69技能训练“评价实验方案”中的“证明细菌对植物遗体的分解作用”实验设计，实验前甲、乙两组进行灭菌处理和实验过程中甲、乙都放在无菌条件下，目的都是为了排除干扰。明确这一点，实验组为甲，对照组为乙就很容易区分开来。

下面一道实验设计题为例进行分析。题目如下：温度、湿度和有机物等因素与真菌生活的关系都十分密切，现要探究某一因素的影响，应如何设计对照实验？首先要明确，题目只要求对一种因素进行探究，而且对象是真菌，二是实验设计包括提出问题、做出假设、制定计划、实施计划、得出结论和表达交流几个环节。这里只着重对制定计划环节中如何设计对照实验作探讨：如探究“温度”这一因素对真菌生活的影响，不同温度下真菌的生活状态会有什么不同呢？我们可以在几个不同区段的温度下做实验，将接种了某种真菌的三组培养皿（接种情况相近以排除干扰）分别置于不同的环境当中：低温（0℃）、高温（100℃）和室温（25℃）中培养一段时间，观察培养结果以得出结论，不同环境下的真菌互为对照组。

探究能力的培养是新课标中能力培养的重要组成部分，通过实验设计能力培养、训练，也是对学生分析、解决现实问题的能力上的培养和提高。而对照实验作为实验设计的一般原则，是一个实验设计成功与否的重要因素，课改之后不论是对学生还是对教师这方面的能力要求都提高很多，应引起必要的重视。教师不仅要重视学生实验设计能力的培养，还要深入钻研教材，不断提高相关方面的素养，才能真正落实新课标的要求，将素质教育落实到实处。