生物教学中培养学生实验设计能力研究
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摘 要：教师在生物教学中要培养学生的实验设计能力。要以教材为依据精心设计课程，对学生进行实验设计的理论指导，带领学生进行实验设计，开展实验设计训练，培养学生的创新精神、协作精神、实事求是的科学态度和实验设计能力。
关键词：初中生物;实验;实验设计能力;培养
中图分类号：G421;G633.91 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2019）11-0038-01
生物学是一门实验性很强的学科，许多生物学知识都是通过观察、实验、实践得来的。生物实验设计能力是指对某一现象或问题能自行提出假设，设计解决方法，并加以实施和修改，直至获得最优化方案的能力。生物实验设计能力是通过一系列探究活动不断培养和发展而形成的。当前，初中生对生物实验方案设计存在思路模糊、有畏惧心理的问题。对此，教师要以定性实验为主，采取由浅入深、由简单到复杂的循序渐进的策略，以点带面逐渐唤起初中生的实验设计意识，培养初中生的实验设计能力。
一、以教材为依据精心设计课程，激发学生进行实验设计的兴趣
（1）充分挖掘教材内容，调动学生的兴趣。教学“青霉素的发现史”时，教师可以指出青霉素的发现者曾获诺贝尔奖，让学生对青霉素是怎样被发现的产生兴趣。这样，就可以吸引学生体会实验设计的全过程。讲授“光合作用的原理”时，教师可以鼓励学生设计趣味实验，根据光合作用原理在叶片上印出自己想要的图形。讲授环保内容时，教师可以谈南极臭氧层空洞及酸雨的成因，并提出一些大胆设想激发学生的探究兴趣。
（2）精心设计课程，激发学生的好奇心。教师要精心设计每一节课，从内容和形式上不断给学生以新鲜感，激发他们的好奇心，使他们产生设计实验的动力。例如，教学完“叶片的基本结构”后，教师可以告诉学生不同植物叶片中叶绿素含量不同，不同环境下生长的同种植物叶片中的叶绿素的含量也不相同。这会激发学生的好奇心，使他们积极设计实验，探索影响叶绿素形成的因素。
二、对学生进行理论指导，使学生明确实验设计的内容、原则与方法
（1）挖掘教材中实验设计的理论知识。教材中有实验设计的注意事项，但没有系统阐述实验设计的内容、原则和方法等，这些内容都隐含于教材的实验内容和生物学史内容中。因此，教师要提炼出教材中的隐含信息，帮助学生掌握实验设计的理论知识。
（2）扩展经典实验内容，使实验设计理论更明确。教师要适当给生物学经典实验补充一些内容，使实验设计理论更明确。例如，探究教材上的“光对鼠妇活动的影响”实验后，可以开展“温度对霉菌生活的影响”实验，使学生了解设计实验的过程，分析实验中每一步处理的目的，更好地理解实验设计的原则、方法。
三、教师带领学生进行实验设计，帮助学生理顺设计思路
在“光对鼠妇活动的影响”实验中，教师先提出“鼠妇对生活环境的要求是什么样的”问题。学生们纷纷提出鼠妇是否喜湿、是否喜光、以什么为食等，最后师生共同确定实验主题——光对鼠妇活动的影响。教师让学生思考怎样检验光对鼠妇的活动的影响，有学生提出分别设置有光区和无光区，看鼠妇去哪儿。教师追问这两个区域怎么设置，学生又想出不少办法。教师再提出怎样选取鼠妇、如何控制实验条件、怎样选取仪器、如何分析实验结果等。在教师的引导下，学生们设计出科学、清晰的实验方案。在整个过程中，学生们积极参与和思考，教师对有闪光点的设计给予表扬，让学生体会成功的喜悦，增强学生的信心。
四、开展实验设计训练，使学生在实践中学会实验设计
（1）提供实验条件，引导学生在实践中学会实验设计。教师应让学生根据实验目的、实验材料、用具和药品设计实验方案。例如，在光合作用的实验中，学生在了解叶片的结构与功能后，对光合作用的实验探索产生了浓厚兴趣，但学生凭借现有知识水平不足以设计出实验方案。这时，教师可以给学生一些知识支持（如淀粉遇碘液变蓝、氧气能使带火星的木条复燃、氢氧化钠能吸收二氧化碳等）、用具支持（锥形瓶、漏斗、导管等）、材料支持（金鱼藻、天竺葵）等，再让学生设计实验，这样就减小了设计的难度。学生们通过小组讨论能够设计科学的实验方案，体会到成功的喜悦。
（2）给出实验目的，让学生自己选择实验条件，学会实验设计。教师可以给出实验目的，让学生自己选择实验仪器、材料，设计实验方案。例如，在“探究细胞的吸水与失水”实验中，让学生通过自行选择仪器、材料来设计实验。在教师的引导下，各小组选择了不同的仪器和材料，均得出了正确的结论。学生们从不同角度、不同层面，采用不同方法进行实验设计，本身就是一个思维不断完善和丰富的过程，是创新思维的实践过程。
（3）要求学生对已有实验方案加以改进。对于一些难度较大的实验，教师可以给出一些不够合理的设计，让各小组讨论实验的科学性、可操作性，并对其不断改进和完善，从而进一步培养学生的实验设计能力。
（4）选取成熟实验，重新设计。教师可以选取一些课本实验，让学生进行重新设计或针对生活中的问题分组设计实验。如在“光对鼠妇活动的影响”实验后，教师可以引导学生进一步探究水对鼠妇活动是否有影响。这样，学生就可以在成功经验的基础上学会举一反三，进一步提高实验设计能力。
参考文献：
[1]董志轩.重视生物實验设计 培养学生综合能力[J].甘肃教育，2011（16）.
[2]周小雄.精析生物实验内在联系 提高实验设计能力[J].中学生物教学，2010（08）.
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