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1、如何培养高中学生的生物实验探究能力如何培养高中学生的生物实验探究能力陕西省汉中中学（723000） 侯天高生物学是自然科学中的一门基础学科，是研究生命现象和生命活动规律的科学。开设 生物学课程是为国家培养创新型人才的必由之路，是为国家培养理科专业技术人才的必然 选择。在中学生物学教学过程中，生物实验是一个极其重要的内容，主要目标是培养学生 的创新能力和实践能力。根据普通高等学校对新生文化素质的要求，依据中华人民共和国 教育部 2003 年颁布的普通高中课程方案（实验） 和普通高中生物课程标准（实验） ， 在高等院校选拔优秀人才的考试过程中，将课程标准的实验探究能力确定为高考理工类生 物学的必考
2、内容。 一、高中生物实验的目的要求： 生物科学属于自然科学，高中生物新教学大纲非常重视对学生科学素养的培养，对生 物科学和生物技术方面的基础知识、探究方法、获取新知识和处理信息的能力、思维能力、 分析和解决实际问题的能力等方面进行全面的培养。新课标的考试大纲也对高中学生提出 了明确的要求：一、理解能力；二、实验与探究能力；三、获取信息的能力；四、综合运 用能力。其中实验与探究能力倡导探究性，这是新课标的一大亮点。通过引导学生主动参 与探究过程，勤于动手和动脑，逐步培养学生搜集和处理科学信息的能力，获取新知识的 能力，批判性思维的能力，分析和解决问题的能力，以及交流与合作的能力等，从而达到 培养
3、学生的创新精神和实践能力。 二、高中生物实验的类型： 目前，高中生物实验分为两种类型：一种是探究性实验（包括研究性课题） ，另一种是 验证性实验。由于探究性实验能体现探究能力和运用生物学知识和方法分析和解决实际问 题的能力，更能体现科学态度、科学精神和创新意识，所以成为高考中为高校选拔人才的 较好材料，近年来一直被沿用。所谓探究性实验是指实验者在不知晓实验结果的情况下， 通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学的概念的一种认知活动，属于 由已知领域探索未知领域的过程。验证性实验一般是针对已知的实验结果而进行的以实验 证实实验的结果，是以巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的
4、的重复性实验。 探究性实验一般结果大多有三种可能性， “变量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关” ，或“全肯定全否定，一肯定一否定”等。例如：探索生长素类似物促进插条生根的最适 浓度，促胰液素的发现，影响酶活性的因素，探究酵母菌的呼吸方式等实验。验证性实验 一般只有一个结果和相应的结论，且结论与实验目的相对应。例如：鉴定生物组织中的糖 类、脂肪、蛋白质，绿叶中色素的提取和分离，观察植物细胞的有丝分裂等。 三、生物实验的设计思路： 培养学生实验能力的关键在于对实验本身的认知和对实验方法和实验过程的设计思路， 即如何通过实验发现、证实一个现象或事实。我们做任何一件事都有个目的，怎样达到目 的，
5、如何达到目的，皆因人而异，方法多种多样，但目的、结果都是一致的。同样，研究 一个课题，一种自然现象，我们可以充分发挥人的主观能动性，集思广益，开拓创新，发 挥创造性思维，去发现一个奥秘，去揭示一种现象。如：促胰液素的发现,DNA 是遗传物质 等等。探究实验的设计原则一般要遵循以下几点： 1、单一变量。一般情况下对于高中生物实验来说，为了降低实验的难度，我们的实验 中只研究一个自变量，或者是所研究课题中的某一个子课题，即单一变量的原则。所谓变量就是实验过程中被实验者操纵的特定因素或条件。通常分自变量、因变量、无关变量。 自变量又叫实验变量，是实验中实验者操纵的因素或条件。因变量又叫反应变量，是实
6、验 中由自变量的变化引起的变化和结果。无关变量又叫额外变量、控制变量，实验中除自变 量以外，无关变量也是影响实验现象和实验结果的因素或条件。在高中阶段，实验的自变 量一般控制在一个，以便探究产生实验结果的根本原因，无关变量必须严格控制，而且各 组必须保持相同且适宜，即就是条件必须保持一致。当我们确定了自变量之后，就为设计 实验的过程奠定了基础，以什么因素为依据、条件来进行分组，如何分组，分几组，哪个 是实验组，哪个是对照组，一目了然。 2.等量对照。一般情况下，实验的分组是根据自变量来确定的，如果是探究性实验， 则根据自变量的情况可分为二至多个实验组，其中一个不做任何处理的叫对照组，改变自 变
7、量条件的是实验组。在实验设计中，如果非此即彼，则一般可分二个组，一个是实验组， 一个是对照组；如果变量是系列梯度变化之类的，如探索生长素类似物促进插条生根的最 适浓度，探究酶活性的最适温度、pH 值等，就需要分多个组，彼此相互对照，由此看出不 同的自变量分组不同，产生的结果也不相同的（因变量不同） ，从而找到产生结果的根本原 因。验证性实验，主要是培养学生的动手操作能力，基本的实验技能。学会做一般性的生 物实验，如掌握各种药品、仪器的基本使用方法等，从掌握的难度来看，验证性实验明显 要比探究性实验低的多。 3.设计实验要有科学性。即实验的可行性。不能只随意描述设计实验过程，而没有可 操作性，结
8、果根本不可能做这个实验。整个实验过程中的设计思路、实验方法都不能偏离 生物学的基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如鉴定还原糖的有无时，实 验材料的选择过程中，不能选择西瓜、橘子、猕猴桃等颜色较深的材料，只能选择白色或 近于白色的颜色较浅的生物组织苹果、梨、白萝卜等；探究生长素类似物的生理作用时， 注意观察插条的生根条数等。任何一个实验都要有明确的观测指标（有无特异颜色出现、 沉淀产生、有无气泡气味产生等） ，在形态结构、生长发育等方面有无明显变化特征。 4.实验必须具有可重复性。任何实验都要有足够的实验次数，才能通过综合分析、科 学判断得出可靠的结果，或找出明显的规律性。不能实验只
9、做一次，一两次不具有普遍性， 科学性，只具有偶然性，这样的结果很容易被推翻的，不是真正的结论。 四：关于实验步骤的设计： 实验步骤的设计是实验成功的关键，也是实验的必要条件，实验步骤一般可以分为以 下几个步骤： 1、根据自变量，可以将实验材料分为二至多个组，至于分几组，关键看自变量的情 况，除了自变量外，各组其他条件必须保持一致，即等量原则。 2、改变一个条件，在各组中改变某一条件使各组不一样，可作为区分度，也是各实 验组与对照组的一个明显标志，即设置好实验组和对照组。对于自变量，也应有个度，必 须在一定范围内、一定条件下，对实验进行改变条件，看看有什么结果。例如：探究生长 素类似物的生理作用
10、时，不同浓度梯度就是各组的区分度；探究加酶洗衣粉的洗涤效果时， 是否加酶就是一个条件，这就是区分度。如果遇到复杂条件，不知道哪个因素是引起变化 的原因，则最好把自己预想到的因素分开，通过单独地、逐一地研究，然后再综合分析， 找出是某一因素起作用呢，还是多因素共同起作用的。该因素是促进作用呢还是起抑制作 用。例如：艾弗里的肺炎双球菌的转化实验，将 S 型活菌的 DNA、蛋白质、多糖、脂质分 开，单独地逐个进行研究，分别从不同的自变量中找到答案，这样就会从简单的实验中得 到准确的结果。如果遇到多因素共同起作用的探究类实验，即多自变量，则我们也可以通 过改变成单一变量（单因子变量）来研究，从对独立的
11、因素着手研究，一项一项的得出结 论，如果单项研究清楚了，再将多项因素共同考虑，一起研究，就会得出结论。如：孟德尔的自由组合定律，就是将等位基因一对一对的单独研究，单独研究每一对等位基因时， 得出了基因分离定律，然后又通过对多对等位基因同时进行研究，最终得出了自由组合定 律。 3、确定了自变量后，无关变量应严格控制，且保持一致，以免影响实验的结果。在控 制无关变量的过程中，注意条件一定要相同且适宜，即必须提供合适的条件，在满足各实 验条件后，按照实验步骤进行实验。比如：观察植物的生长情况，动物发生的生理反应， 容器试管内产生的颜色、沉淀等方面的变化。 4、对各组进行的实验，观察一段时间后，将观察
12、到的现象或得到的结果进行记录，以 便对实验结果进行全面的综合分析，通过对比分析、综合总结，从而得出自变量是否是引 起因变量的因素，最终得出一个结论。在中学阶段，实验都很简单，自变量只有一个，在 实验结论中，论点、观点都很鲜明，言简意赅。 例：（2011 年陕西省高三教学质量检测试题二）研究发现胃幽门窦粘膜可分泌胃泌素， 有人认为胃液的分泌与胃泌素有关。请利用提供的材料用品设计实验探究胃泌素对胃液分 泌的影响。材料用品：小鼠若干只、0.9%NaCl 溶液、胃幽门窦粘膜液、注射器等。 实验假设：。 实验步骤： 。 。 在相同且适宜的条件下饲养，观察并记录小鼠胃液的分泌状况。 可能的实验结果及相应结
13、论： a.。 b.。 c.。 解析：首先确定本题的自变量是胃幽门窦粘膜液的有无，其他的均为无关变量，必须 控制无关变量，使其保持一致。本实验探究的是胃泌素对胃液分泌的影响，实验假设是对 实验作出预测推断，依据提出的问题，进行推理得出假定性结论，所以本实验的假设是： 胃泌素能促进胃液的分泌。根据所给材料 0.9%NaCl 溶液、胃幽门窦粘膜液就知道，该实 验可分 2 组，0.9%NaCl 溶液为对照组，胃幽门窦粘膜液为实验组。实验预期结果一般有三 种结果，变量促进结果、变量抑制结果、变量与结果无关。 实验假设：胃泌素能促进胃液的分泌。 实验步骤：把生长发育相同的健康小鼠分成数量相等的甲、乙两组。
14、 甲组注射一定浓度的胃幽门窦粘膜液、乙组注射等量的 0.9%NaCl 溶液。可能的实验结果及相应结论： a如果甲组小鼠胃液分泌量比乙组多，则说明胃泌素促进胃液的分泌。 b如果甲组小鼠胃液分泌量比乙组少，则说明胃泌素抑制胃液的分泌。 c如果两组小鼠胃液分泌量基本相等，则说明胃泌素与胃液的分泌无关。 五：培养学生实验能力就是培养学生的创新能力 中学阶段的实验一般都很简单，要求学生掌握最基本的知识和技能，注重学会研究问 题的方法和掌握研究问题的过程，培养学生热爱大自然、辩证唯物主义的情感态度价值观。 通过中学阶段的初步培养，让学生掌握研究问题的基本技能，树立科学的价值观，这对大 学选拔优秀的人才，具有举足轻重的作用。培养人才得从小抓起，十年树木百年树人，处 处留心皆学问。培养学生的创新能力就是培养学生热爱大自然、爱科学、学科学、用科学的情感态度和勇于开拓，坚持不懈，持之以恒的探索大自然奥秘的精神和能力。我国水稻 之父袁隆平，在科学研究的道路上也曾遇到过非议和嘲讽，但他付之一笑仍坚持不懈， 终于在 1973 年在世界上首次成功地培育出了杂交水稻，从而创造了水稻高产的奇迹。愿我 们的中学生朋友以满腔的热情积极踊跃地投入到生命科学的研究中来吧！
