《生物課堂中提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力研究》結(jié)題報(bào)告

《生物課堂中提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力研究》結(jié)題報(bào)告負(fù)責(zé)人：曾凡洪【摘要】生物學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)是獲取生物學(xué)知識(shí)的重要手段，是科學(xué)研究過程的重要環(huán)節(jié)。我國(guó)高中生物教學(xué)大綱中對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)中明確指出要求“培養(yǎng)學(xué)生初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，分析和解釋實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的現(xiàn)象，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。逐步形成分析、綜合、比較和推理的能力，學(xué)會(huì)解決一些有關(guān)的實(shí)際問題，使學(xué)生具有觀察能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、思維能力和自學(xué)能力，初步的研究能力和創(chuàng)造能力。”然而生物實(shí)驗(yàn)一直都是高考的必考內(nèi)容以及考生得分率較低的部分，也是學(xué)生最害怕遇到的題型。因此，在生物教學(xué)過程中通過探究培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力從而使學(xué)生具備適應(yīng)社會(huì)需求的關(guān)鍵能力是非常有必要的。本課題將從追尋問題本質(zhì)出發(fā)結(jié)合教學(xué)實(shí)踐詳細(xì)探究如何在生物課堂中提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力。【關(guān)鍵詞】生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)一、研究目的和意義1、研究的背景隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及全球經(jīng)濟(jì)化的發(fā)展，社會(huì)對(duì)于未來人才的要求也充滿挑戰(zhàn)。而作為以創(chuàng)世界一流中學(xué)為口號(hào)的湖北省的窗口學(xué)校的我校在深入推行教育教學(xué)改革的同時(shí)，提倡要有意識(shí)地注重學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng)，要讓每一個(gè)走出校門的畢業(yè)生都擁有受用終生的立足社會(huì)的情商。所謂關(guān)鍵能力即批判性思維、有效溝通、創(chuàng)造創(chuàng)新和團(tuán)隊(duì)合作能力。這就對(duì)華師一教師提出了新的目標(biāo)和任務(wù)，要求在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中要積極主動(dòng)探索培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的策略和方法。生物學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。實(shí)驗(yàn)是獲取生物學(xué)知識(shí)的重要手段，是科學(xué)研究過程的重要環(huán)節(jié)。生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)又是高中生物教學(xué)的重點(diǎn)之一，也一直都是高考的必考內(nèi)容以及考生得分率較低的部分。從近5年的各地生物高考真題來看，借助實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)造情境，考察學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析的能力的比重日漸增大。高中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的能力要求較高，除了要求學(xué)生有基礎(chǔ)的生物知識(shí)儲(chǔ)備，還需要具有創(chuàng)造能力和發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。這些能力的培養(yǎng)正好與我校的治學(xué)理念不謀而合。因此，在生物教學(xué)過程中通過探究培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力從而使學(xué)生具備適應(yīng)社會(huì)需求的關(guān)鍵能力是非常有必要的。2、現(xiàn)狀分析培養(yǎng)學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰κ侵袑W(xué)生物教學(xué)大綱明確提出的培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力等四種能力之一，而生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力又是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾獌?nèi)容。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能拓寬學(xué)生的思維空間，有利于學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，當(dāng)前學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍重視不夠，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。此外，由于高中生物課時(shí)緊張、實(shí)驗(yàn)室條件較簡(jiǎn)陋，使得生物的教學(xué)實(shí)驗(yàn)以及學(xué)生自主的研究性學(xué)習(xí)的開展受限，學(xué)生實(shí)際動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)并不多，這使得學(xué)生并不能很好的理解相關(guān)實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)過程中的每一個(gè)步驟的具體操作原因。鑒于以上原因，使得學(xué)生遇到生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的相關(guān)問題時(shí)總會(huì)出現(xiàn)畏難逃避情緒。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)一些熱門的生物資源網(wǎng)站關(guān)于生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課件資源非常缺乏，相關(guān)的生物實(shí)驗(yàn)的論文更多的體現(xiàn)在高考試題點(diǎn)評(píng)，就題論題，沒有系統(tǒng)地對(duì)整個(gè)高中生物教材上的生物實(shí)驗(yàn)部分進(jìn)行歸納總結(jié)，而關(guān)于生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原理和設(shè)計(jì)思路的總結(jié)也是少之又少。3、目的、意義生物實(shí)驗(yàn)不僅是中學(xué)生物教學(xué)的重要內(nèi)容，又是培養(yǎng)學(xué)生關(guān)鍵能力的重要途徑。然而由于傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的輸入，學(xué)校硬件設(shè)施簡(jiǎn)陋，生物課時(shí)緊張學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少等因素使我校學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰η啡保龅缴飳?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相關(guān)試題總出現(xiàn)畏難情緒，該部分得分率也普遍偏低。因此，在生物教學(xué)工作中，改變課題教學(xué)模式，積極嘗試自主探究性學(xué)習(xí)模式培養(yǎng)學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)是非常有必需的。如何通過巧妙的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)情境模擬來有助于學(xué)生自主理解實(shí)驗(yàn)原理以及設(shè)計(jì)思路，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力并能用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)纳飳I(yè)術(shù)語表達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，是本課題研究的主要目的。二、課題界定1、對(duì)研究對(duì)象的總體范圍界定2013級(jí)全體學(xué)生2、對(duì)關(guān)鍵概念的界定生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指在正式進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)之前，實(shí)驗(yàn)者根據(jù)一定的目的和要求應(yīng)用相關(guān)的科學(xué)知識(shí)、原理，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案的制定。高中生物教學(xué)大綱中明確指出，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力是素質(zhì)教育的重點(diǎn)之一，教師要積極創(chuàng)造條件，努力使學(xué)生初步學(xué)會(huì)生物科學(xué)探究的一般方法，包括提出問題、做出假設(shè)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等，初步形成創(chuàng)造性思維品質(zhì)，能夠運(yùn)用學(xué)到的生物學(xué)知識(shí)評(píng)價(jià)和解決某些實(shí)際問題。探究性教學(xué)模式是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過主動(dòng)參與獲得知識(shí)的過程。通過對(duì)知識(shí)的親身體驗(yàn)，掌握研究科學(xué)所必需的探究能力，并形成科學(xué)的概念和規(guī)律，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)探索未知世界的積極態(tài)度。三、研究目標(biāo)為了使實(shí)驗(yàn)教學(xué)既能滿足當(dāng)前高考教學(xué)改革的要求，又能盡可能地挖掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)的能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科的興趣，提高學(xué)生的綜合能力，本課題將積極探究如何在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中以探究性教學(xué)理論為指導(dǎo)，采用探究性教學(xué)方式，模擬實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生開展自主性學(xué)習(xí)，提高學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，幫助學(xué)生建立自信，并能將生物學(xué)原理和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念舉一反三的應(yīng)用在生活中。四、研究?jī)?nèi)容鑒于學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍重視不夠，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力較差等現(xiàn)象，為盡快而有效地提高學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，積極響應(yīng)學(xué)校關(guān)于學(xué)生關(guān)鍵能力的培養(yǎng)的新課程改革的開展，如何在生物教學(xué)過程中通過探究培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力從而使學(xué)生具備適應(yīng)社會(huì)需求的關(guān)鍵能力是本課題研究的主要內(nèi)容。五、具體措施本課題將從以下幾個(gè)方面入手開展探究工作：1、查閱與研究課題相關(guān)的資料，積累素材2、加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐，挖掘教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論知識(shí)3、補(bǔ)充經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論知識(shí)4、強(qiáng)化訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成研究型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力5、鼓勵(lì)學(xué)生開展生物自主實(shí)驗(yàn)，在動(dòng)手中鞏固知識(shí)。6、推廣優(yōu)秀課堂案例，進(jìn)行組內(nèi)交流。六、計(jì)劃步驟：2015年2月制定研究方案、上報(bào)研究項(xiàng)目申請(qǐng)表，探究活動(dòng)總時(shí)間為一年，分四個(gè)階段進(jìn)行。第一階段：2015年2月份-2015年5月，課題小組成員通過多種渠道收集國(guó)內(nèi)外關(guān)于《提升學(xué)生生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的探究》的相關(guān)資料，進(jìn)行課堂理論學(xué)習(xí)，做好課題研究的準(zhǔn)備工作。第二階段：2015年6－9月份，觀摩聽課，包括外出觀摩聽課和參加調(diào)研活動(dòng)，進(jìn)行課堂觀察活動(dòng)并寫出階段性觀察報(bào)告,將研究結(jié)果匯總,以備課小組為單位進(jìn)行深層次的教研。第三階段：2015年10月至11月，開展課堂教學(xué)實(shí)踐，邀請(qǐng)教學(xué)專家示范并指導(dǎo)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)試題點(diǎn)評(píng)教學(xué)，進(jìn)一步修改、完善。并將優(yōu)秀課堂案例以及經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣。第四階段：2015年12月，總結(jié)評(píng)價(jià)，撰寫探究活動(dòng)終結(jié)性實(shí)驗(yàn)報(bào)告和研究論文。七、研究方法：本實(shí)驗(yàn)在行動(dòng)研究中主要采取文獻(xiàn)研究法、課堂實(shí)踐法、比較法、個(gè)案總結(jié)法、座談法。1．文獻(xiàn)研究法。通過查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)“生物課堂中提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力研究”的相關(guān)論文，確立課題的理論支撐，加強(qiáng)理論指導(dǎo)，使課題組成員得到理論的提高有經(jīng)驗(yàn)借鑒。2.課堂實(shí)踐法。在相關(guān)理論知識(shí)的指導(dǎo)下，積極研究生物教材，選取合適的生物實(shí)驗(yàn)在課堂實(shí)踐中開展探究性教學(xué)模式，并邀請(qǐng)教學(xué)專家示范指導(dǎo)。3.比較法。開設(shè)不同的班級(jí)，比較探究性教學(xué)模式與傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。4.個(gè)案總結(jié)法。對(duì)有代表性的個(gè)案進(jìn)行分析分類研究，結(jié)合課堂實(shí)踐中學(xué)生的互動(dòng)情況，寫出個(gè)案研究報(bào)告。5.座談法。匯報(bào)心得體會(huì)，進(jìn)行組內(nèi)交流。八、研究成果（一）研討課/示范課為了更準(zhǔn)確地把握我校生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂的現(xiàn)狀、學(xué)生對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求和學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類考題得分偏低的原因，我們?cè)O(shè)計(jì)了一份《生物課堂中提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力研究調(diào)查問卷》（見附件一）。統(tǒng)計(jì)分析調(diào)查問卷的數(shù)據(jù)，我們可以看出：由于傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式過分強(qiáng)調(diào)知識(shí)點(diǎn)的輸入，學(xué)校硬件設(shè)施簡(jiǎn)陋，生物課時(shí)緊張學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)較少等因素使我校大部分的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式大多數(shù)是教師講解，從而使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、目的和步驟認(rèn)識(shí)較抽象，大部分學(xué)生只能部分掌握必修課本上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。而在考試時(shí)生物設(shè)計(jì)類考題時(shí)丟分較多的原因有將近一半學(xué)生認(rèn)為是由于基礎(chǔ)知識(shí)薄弱導(dǎo)致審題錯(cuò)誤，還有將近1/3學(xué)生認(rèn)為是由于表達(dá)能力差，不能用專業(yè)的生物術(shù)語簡(jiǎn)潔準(zhǔn)確地回答問題。此外，大部分學(xué)生認(rèn)為他們覺得最佳的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式還是學(xué)生自己動(dòng)手操作。在了解我校生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀后，我們課題組通過查閱相關(guān)資料并積極研究教材，從新課教學(xué)和一輪復(fù)習(xí)和選修課三個(gè)方面分別選擇了《酶的作用和本質(zhì)》、《遺傳規(guī)律相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專題》、《ABO血型》來探討培養(yǎng)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力從而使學(xué)生具備適應(yīng)社會(huì)需求的關(guān)鍵能力。新課教學(xué)：程聰老師在高一（10）班講授《酶的作用和本質(zhì)》外省的一些專家和教師也聆聽了這一節(jié)課。本課堂首先通過一個(gè)簡(jiǎn)短的視頻很快吸引了學(xué)生的注意力導(dǎo)入主題，提出問題。接著現(xiàn)場(chǎng)讓學(xué)生以小組為單位動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)來探究過氧化氫在不同條件下的分解的情況，然后請(qǐng)每個(gè)小組根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。最終由學(xué)生自己總結(jié)出酶的作用和本質(zhì)。這不僅活躍了課堂氣氛，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)生物的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，還大大提高了課堂效率。一輪復(fù)習(xí)：陳倩老師在高三（10）班講授《遺傳規(guī)律相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)專題》。遺傳學(xué)相關(guān)題目一向都是高考得分最低的考點(diǎn)，把遺傳規(guī)律與相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)合在一起更是讓學(xué)生害怕的考題。本課堂以習(xí)題講解的形式開展，選擇一些高考題和八校聯(lián)考的題目為例給學(xué)生介紹這類題的解題技巧：先要了解題中實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，接著要分清?shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，分析實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的自變量和因變量，在寫實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)要注意前后順序的邏輯性和單一變量原則。選修課：曾凡洪老師在龍泉中學(xué)給學(xué)生上了一堂別開生面的選修課《ABO血型》。在這堂課上，曾老師首先用《亮劍》中的士兵輸血片段為開頭一下子吸引了學(xué)生的注意力，接著曾老師詳細(xì)給學(xué)生介紹了三種血型的分類依據(jù)，并以此為例介紹了與血型相關(guān)的遺傳題的解題技巧。整堂課上都是老師作為引導(dǎo)者，學(xué)生自己思考并得出結(jié)論。這改變了傳統(tǒng)的教師傳授知識(shí)的教學(xué)模式，培養(yǎng)了學(xué)生的生物思維和關(guān)鍵能力，提高了課堂效率，并獲得一致好評(píng)。（二）研究論文：見附件二：程聰《生物課堂中如何提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力》（三）、圖片展示：曾凡洪老師講授《ABO血型》曾凡洪老師講授《ABO血型》陳倩老師課堂上，學(xué)生在思考題目陳倩老師指導(dǎo)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)附件一：生物課堂中提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力研究調(diào)查問卷1.你學(xué)習(xí)生物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的主要方式是（）A.大多數(shù)是教師講解B.大多數(shù)是老師用多媒體演示C.大多數(shù)是老師做演示實(shí)驗(yàn)D.大多數(shù)是學(xué)生親手操作實(shí)驗(yàn)2.生物必修課本上的實(shí)驗(yàn)，學(xué)校有開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的有（）個(gè)A.1-3個(gè)B.4-6個(gè)C.都開設(shè)D.0個(gè)3.你能否掌握生物必修課本上的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（）A.能完全掌握B.能部分掌握C.不能掌握4.在做分值約為10分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目時(shí)，你一般能得到（）分A.3分以下B.4-6分C.7-8分D.8分以上5.你覺得你丟分的原因是（）多選A.審題不仔細(xì)B.基礎(chǔ)知識(shí)薄弱C.表達(dá)能力差D.讀不懂題意E.其它6.在做實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題目前，你是否清楚該實(shí)驗(yàn)的目的？（）A.很清楚B.清楚C.較清楚D.不清楚7.你是否知道實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和一般步驟？A.知道B.基本知道C.不知道8.你經(jīng)常出錯(cuò)的是哪種實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型？（）多選A.設(shè)計(jì)生物實(shí)驗(yàn)B.對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的補(bǔ)充和完善C.對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的錯(cuò)誤進(jìn)行改正D.對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)9.你在做生物實(shí)驗(yàn)題目時(shí)，會(huì)不會(huì)參考課本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？（）A.會(huì)B.有時(shí)會(huì)C.很少D.幾乎沒有10.你認(rèn)為教師應(yīng)該如何指導(dǎo)學(xué)生提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力？()A.在課堂上演示生物實(shí)驗(yàn)，邊演示邊講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑砗筒襟EB.多開設(shè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐過程中鞏固理論知識(shí)C.創(chuàng)造條件，引導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)D.其他方法，如__________________________________________附件二：生物課堂中如何提升學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力培養(yǎng)學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ侵袑W(xué)生物教學(xué)大綱明確提出的培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、思維能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰妥詫W(xué)能力等四種能力之一，而生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力既是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾獌?nèi)容，也是實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ淖罡邔哟?，其本身具有較強(qiáng)的綜合性、創(chuàng)造性和靈活性等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題能拓寬學(xué)生的思維空間，鼓勵(lì)學(xué)生大膽設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，并做出方案合理性的評(píng)估，有利于學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當(dāng)前學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍重視不夠，學(xué)生缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，因此學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力較差。為盡快而有效地提高學(xué)生的生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，應(yīng)加強(qiáng)該方面的教學(xué)實(shí)踐。一、加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐，挖掘教材中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論知識(shí)1.夯實(shí)教學(xué)，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本思路在生物實(shí)驗(yàn)中，其基本思想就是“對(duì)照”，大多數(shù)生物實(shí)驗(yàn)以對(duì)照性原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，通過設(shè)置對(duì)照組，可排除無關(guān)變量的影響，減少實(shí)驗(yàn)誤差。在探究某一種條件對(duì)研究對(duì)象的影響時(shí)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同的實(shí)驗(yàn)就叫對(duì)照實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意科學(xué)性、可比性、可操作性及可重復(fù)性。探究實(shí)驗(yàn)中設(shè)置幾組實(shí)驗(yàn)，視假設(shè)中的條件多少而定。其中一組提供假設(shè)中的全部條件，稱對(duì)照組。其余各組均缺少假設(shè)中的一個(gè)條件滿足其余條件，稱為實(shí)驗(yàn)組。故有多少個(gè)條件，就設(shè)置多少個(gè)實(shí)驗(yàn)組，外加一個(gè)對(duì)照組。在探究一種條件對(duì)研究對(duì)象的影響時(shí)，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同的實(shí)驗(yàn)就叫對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

教師在教學(xué)過程中首先必須有意識(shí)讓學(xué)生判斷哪個(gè)是屬于實(shí)驗(yàn)組，哪個(gè)是屬于對(duì)照組，學(xué)生只有明確實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組的概念，才能在獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，抓住單一變量，以清晰的思維、條理性的思路，設(shè)置出較為有效的、完善的對(duì)照實(shí)驗(yàn)。而這對(duì)于學(xué)生在分析、推理等思維能力、處理事物的能力也是很好的鍛煉。其次分析實(shí)驗(yàn)變量，同時(shí)分析研究這些變量的控制方法，才能使我們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)達(dá)到一個(gè)良好的觀察效果。在控制實(shí)驗(yàn)變量時(shí)，一般常用只改變單一變量條件的方法來控制，而其他條件保持不變。對(duì)單一變量的控制分析，現(xiàn)象原因比較清晰容易。如水分對(duì)種子萌發(fā)的影響，水由無、少量、適量、過量，溫度由室溫、戶外溫度、到低溫（冰箱）學(xué)生易理解。教學(xué)中需要討論控制多個(gè)變量時(shí)，我們可采用單變量控制的方法，化繁為簡(jiǎn)去分析，然后再綜合分析考慮多個(gè)變量變量之間的綜合影響問題。最后指導(dǎo)學(xué)生掌握一些實(shí)驗(yàn)變量的基本控制方法。如：溫度、空氣、溫度等的控制方法。學(xué)生有了控制實(shí)驗(yàn)條件的能力，才能對(duì)實(shí)驗(yàn)變量加以有效控制。對(duì)空氣不足的控制方法學(xué)生查閱資料采用涼開水上面加食物油的辦法，在試管加好水放好種子后燃燒木條再用蠟密閉試管口的辦法，經(jīng)實(shí)驗(yàn)效果良好。2.拓展教學(xué)，明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理在現(xiàn)行的教材中對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和方法等內(nèi)容沒有專門的系統(tǒng)闡述，而是把它們隱含在教材的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和生物學(xué)史的內(nèi)容之中，這就要求教師應(yīng)善于發(fā)現(xiàn)并挖掘出教材中的隱含信息，幫助學(xué)生了解和掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)。例如：復(fù)習(xí)“唾液淀粉酶對(duì)淀粉的消化作用”實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、操作步驟的細(xì)致分析，幫助學(xué)生形成科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想；通過比較對(duì)照組實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)過程中的重要作用，使學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的科學(xué)性原則——設(shè)立對(duì)照組；通過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的剖析，使學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性原則——設(shè)立多變量變量。通過分析生長(zhǎng)素的發(fā)現(xiàn)歷程和孟德爾遺傳規(guī)律的揭示過程使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法和步驟。3.補(bǔ)充經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理論知識(shí)分析教材中的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少且缺乏系統(tǒng)性的方法指導(dǎo)，這對(duì)于學(xué)生全面了解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)是不夠的。因此，在教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充生物學(xué)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)(如傘藻的嫁接實(shí)驗(yàn)、童弟周培育單尾鰭金魚實(shí)驗(yàn)等)，著重讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)者的實(shí)驗(yàn)意圖，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)的形成過程，分析實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件的目的。這對(duì)于學(xué)生進(jìn)一步理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，都是十分重要的。二、強(qiáng)化訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立完成研究型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力（一）課本實(shí)驗(yàn)的重新設(shè)計(jì)——樹立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的信心進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的初期，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的思路模糊，存在畏懼的心理。此時(shí)教師可采取由淺入深、循序漸進(jìn)的策略，幫助學(xué)生樹立實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的自信心。課本實(shí)驗(yàn)是學(xué)生既熟悉又親切的知識(shí)，教師在課本實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)中可靈活地改變實(shí)驗(yàn)的某個(gè)條件，讓學(xué)生模仿課本實(shí)驗(yàn)的程序進(jìn)行簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生從中獲得成功感，增強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的興趣；同時(shí)在“模仿”的過程中訓(xùn)練學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思維方式，使學(xué)生初步形成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路。在學(xué)習(xí)“還原糖的鑒定”后，讓學(xué)生練習(xí)由相關(guān)的課本實(shí)驗(yàn)重組、改編的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題型。（二）典型習(xí)題的剖析——理順實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，不但要重視分析、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果以及推導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)論能力的培養(yǎng)，更應(yīng)重視培養(yǎng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的能力。提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，教師不但要讓學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，更重要的是應(yīng)讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確思路，準(zhǔn)確完整地表達(dá)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的全過程，下面結(jié)合2005年廣東生物實(shí)驗(yàn)題對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路做簡(jiǎn)要分析。研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在某電鍍廠排水口采集重金屬污染液100OmL。利用以下實(shí)驗(yàn)材料和器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響。實(shí)驗(yàn)材料和器材:水稻種子、試管、培養(yǎng)皿、紗布、尺子(100mm)、蒸餾水、恒溫光照培養(yǎng)箱、溫度設(shè)定為28℃、光強(qiáng)度為200OLux(實(shí)驗(yàn)材料和器材的數(shù)量不限)根據(jù)給出的實(shí)驗(yàn)材料和器材，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟、預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并作出分析。（1）方法和步驟:（2）結(jié)果預(yù)測(cè)和分析:該題是探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和步驟的設(shè)計(jì)，分析和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出合理的結(jié)論。解題思路為：1.首先認(rèn)真閱讀試題，明確實(shí)驗(yàn)探究目的:不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響。然后仔細(xì)審查題目中提供的實(shí)驗(yàn)材料和用具，初步設(shè)想這些材料、用具在實(shí)驗(yàn)中可能起的作用。2.實(shí)驗(yàn)原理：重金屬污染液對(duì)植物有毒害作用(生物學(xué)科知識(shí)定位)，測(cè)定不同濃度重金屬污染液對(duì)水稻種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的影響。如可用單位時(shí)間內(nèi)幼苗株高(或根長(zhǎng))或萌發(fā)率等任一種明確的、可量度的指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。3.確定實(shí)驗(yàn)思路。（1）確定實(shí)驗(yàn)變量為:不同濃度的重金屬污染液。根據(jù)材料應(yīng)進(jìn)行配制，用蒸餾水將重金屬污染液逐級(jí)稀釋10、102、103、104倍等(稀釋過程中pH的變化可不作考慮)，獲得多種不同濃度的污染液。不能忘記設(shè)空白對(duì)照組(變量為蒸餾水)。（2）保證實(shí)驗(yàn)條件的一致性。除處理因素(變量)外，其他實(shí)驗(yàn)條件必須保持一致。用等量(數(shù)量、質(zhì)量等)水稻種子，放入相同的用紗布鋪墊的培養(yǎng)皿中，給予相同的條件恒溫光照培養(yǎng)箱，溫度設(shè)定為28℃，光強(qiáng)度為200OLux（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料，要用尺子來測(cè)量幼苗株高(或根長(zhǎng))，計(jì)算其平均值，確定其萌發(fā)和生長(zhǎng)情況。最后，根據(jù)有關(guān)理論和原理對(duì)實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，并能科學(xué)合理地分析不同濃度的重金屬污染液對(duì)水稻種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)是否有抑制作用，抑制程度如何。4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。思路清楚后，按順序把步驟和現(xiàn)象表述出來。表述時(shí)注意實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性和科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表述要準(zhǔn)確，語言表達(dá)要簡(jiǎn)明。本題設(shè)計(jì)步驟如下:由以上分析得出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路為：1、明確要求和目的；2、聯(lián)系理論原理；3、確定實(shí)驗(yàn)思路；4、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟；5、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)期、分析和討論。（三）專題訓(xùn)練——深化對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的理解“實(shí)踐出真知?！睂W(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用，只有將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，才能加深對(duì)知識(shí)的理解和鞏固，從而形成相應(yīng)的技能。學(xué)生在明確了實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和思路之后，一定數(shù)量的練習(xí)是必要的，它可培養(yǎng)學(xué)生綜合處理信息的能力、邏輯思維能力以及語言文字的表達(dá)能力等。為了使學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，提高