浅谈生物探究性实验设计的几个要点

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传统的生物学实验都是验证性实验，是在已知结论的基础上，学生按部就班地完成实验步骤。而探究性实验则是学生不知道结论，没有现成的实验设计，需要在教师的启发诱导下，学生积极主动地运用已学过的知识和技能，以发现者和探索者的姿态发现问题、探索问题和解决问题。探究性实验的设计对学生的能力要求较高，它融知识传授、技能训练和科研能力培养于一体。

一个比较完整的实验设计方案，一般包括以下内容：

（1）实验课题：即实验内容。

（2）实验原理：即理论依据。

（3）假设：即对可见现象提出的一种可检测的解释但未经证实的结论。

（4）预期：即在检测―个假设之前，先提出实验的预期结果。

（5）实验。根据实验的目的和提出的假设，来具体设计实验的方法步骤。在实验的方法步骤设计中，必须遵循对照性、等量性、单一变量等的原则。

（6）观察和收集数据：即定时、定期观察实验过程发生发现象或采集数据并如实记录。

（7）分析与推论：对记录来的现象、结果、数据进行整理、分析，有的可以处理成图表等形式。最后通过分析得出结论，如果预期没有实现，则说明假设不成立，作出否定的结论，如果预期得到实现，则假设成立，则作出肯定的结论。

一、实验设计应遵循的六个原则

1.科学性原则

所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如：淀粉酶水解淀粉的顺序问题。

2.对照性原则

科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力，包括4类：

①空白对照：空白对照是指不做任何实验处理的对象组。

例如，在“生物组织中可容性还原性糖的鉴定”的实验中，向甲试管加入试剂而已试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白的对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

②条件对照：条件对照指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。

例如：设计甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育的实验：

将15条同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15mm），随机分为3组（每组5条），在相同水质、饲料、温度条件下饲养。A组加入甲状腺激素，B组加入甲状腺抑制剂，C组不加任何药物。在实验的10d～12d中，按时用标尺测量并观察蝌蚪的生长变化情况。

在这个实验设计中，A组为实验组，B、C组为对照组，B组为条件对照，C组为空白对照。通过条件对照、空白对照的设置，更能充分说明实验因子――甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。

③相互对照：相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组相互对照。如酶的专一性和高效性验证的实验，两组实验之间就是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

④自身对照：自身对照是指不另设对照组，实验组与对照组在同一对象上进行。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方便简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

3.等量性原则

对照是实验控制的手段之一。为排除实验中无关变量对因变量的干扰，常常需要相对于实验组设置对照组，以说明因变量的变化结果不是因为无关变量的影响。遵循单因子变量原则，对照组与实验组比较只能有一个自变量，因此两个组的无关变量就必须“等量”了，故称等量对照原则。每次实验所加试剂的量要相等。

4.单因子变量的原则

即在实验的诸多因素中，要控制其它因素不变，而只改变其中一个因素，观察该因素对实验结果的影响。这样，就可以判断出现不同现象的原因是有唯一的变量不同而引起的。

如，在探究不同的PH对唾液淀粉酶活性的影响是，PH值是实验变量，它可以改变，但其他因素如温度则在各组中必须保持恒定，以免干扰实验结果。

5.可重复性原则

指的是控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能消除非处理因素所造成的实验误差，体现实验的科学性。

6.简约性和可行性原则

是指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显并能在较短时间内完成。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可能性。

以上这些原则都是实验设计中要注意和把握的，因此，在实验教学过程中，要渗透这些思想；今后还要继续认真钻研教材中探究性课题，切实提高学生的实验设计能力。

二、完成实验设计题的基本思路

1.明确实验目的、实验原理及实验类型；

实验目的 ：要探究或者验证的某一事实。

实验原理 ：进行实验依据的科学道理。

实验类型：探究、验证、分析改错。

2.分析变量，设置对照。

3.精心策划实验方法、严格设计实验过程，并引入科学的测量方法（实验材料和试剂可以起到提示的作用）。通常：第一步：建立对照实验；第二步：进行对照实验；第三步：正确方法观察、测量、记录实验现象。直接用肉眼观察类的、需借助显微镜类的（此类要注意观察前先制作临时专片）、需进一步用试剂检验类的等。在第一、二步中一定要体现单一变量原则和等量性原则。有的实验需要做准备工作的应在第一步前，当然也有在中间的，这要根据具体实验而定。

4.有效预测实验结果、科学描述分析实验结果，并得出科学的实验结论。

总之，实验设计题型应对策略不外乎以下六点：1、准确地把握实验目的。 2、精心地策划实验方法。（化学物质的检测方法、实验结果的显示方法、实验条件的控制方法） 3、合理地设计操作过程。4、严格地设置对照实验。5、准确地预测实验结果。6、简明地组织语言文字。

以上这些设计要点都是实验设计中要注意和把握的，因此，在实验教学过程中，要渗透这些思想，这样对提升学生的实验设计能力效果甚佳.