生物实验设计的理论和方法.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：生物实验设计的理论和方法2009.4西青教研室吴亚男生物学作为一门以实验为基础的自然科学实验是获取生物学知识的重要手段是科学研究过程的重要环节。《生物课程标准》中在能力目标上是这样表述的：初步学会生物科学探究的一般方法发展学生提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、得出结论、表达和交流的科学探究能力。在科学探究中发展合作能力、实践能力和创新能力。在初中生物教材中就科学探究的一般过程提出了这样的程序：提出问题作出假设制订计划实施计划得出结论表达和交流。下面我们就科学探究的一般程序作出进一步的说明。一、生物实验程序1.观察提出问题在观察基础上提出有意义的值得探讨的问题。我们在七年级做的第一个调查就是“调查我们身边的生物”不知老师们有没有尝试着在学生观察（调查）结束后让学生提出问题呢？什么样的问题才是有意义的、值得探讨的问题？对于初中学生来说可以从三个方面去评价：（1）问题的科学性：面对同一个事物不同的人可能会从不同的角度提出不同的问题。比如：（展示图片—树问你面对这棵大树想知道什么问题吗？这就是你所提出的或探究的问题）面对一棵枝叶繁茂的松树科学家可能会问它的分类地位、树龄、虫害等问题；诗人可能感叹它历经多少风霜对完善人格有哪些启迪；商人可能关心它作为木材值多少钱。前者是科学问题后二者则不是。科学课以探讨科学问题为主其他问题也不能一概排斥。（2）问题的探究价值：主要看提问题时调动已有知识和惊讶的广度和深度。比如（示图—探究花生果实大小的变异）关于花生果实大小的变异“大花生的果实中有个小的吗？”这一问题就比较简单；“把大花生的种子种到贫瘠的土壤里结出的果实会怎样呢？把小花生的种子种到肥沃的土壤里结出的果实又会怎样呢?”这一问题就有一定的深度了它调动了学生关于性状与遗传、变异和环境关系的知识。探究的价值更高。此外提出有探究价值的问题往往还需要丰富的联想和想象从学生想象空间的广阔程度来评价问题的价值也是重要的。（3）问题的明确具体：举例说明一下----比如你明天要擦车关心明天会不会下雨。你可能会问：“明天天气怎样？”别人不知道你具体指什么可能会回答：天气预报说明天有五级风；或明天是20度。你还得问：“下不下雨呢？”人家才知道你想问的到底是什么。在举一个生物的例子。在学习《水中生活的动物》一节时如果提出问题探究“鲫鱼的外部形态中有哪些特点与其水生生活相适应”问题就明确但是如果说“鲫鱼的外部形态有哪些特点”时可能答案就会多种多样了。可见从产生疑问到提出问题有时还需要进行深入思考的。2.作出假设：假设：也称假说或猜测只用来说明某种现象但未经证实的论题也就是对所提出的问题所作出的参考答案。假设一般分为2个步骤：第一步：提出假设即依据发现的事实材料或以知科学原理通过创造性的思维提出初步假定。第二步：作出预测推断依据提出的假说进行推理得出假定性结论。例如：细菌学家弗莱明发现抗生素的过程中发现了问题：培养基的其余部分都布满了葡萄球菌的菌落只有青霉菌菌落的周围没有葡萄球菌的菌落。这是为什么呢？他作出的假设：青霉能够产生一种杀死或抑制葡萄球菌生长的物质。他作出预测：在放入了青霉菌的培养液能阻止细菌的生长和繁殖。3.制定计划、实施计划（设计并完成实验）：实验是完成假设和解决问题的最终途径。当确定了实验课题、建立了假设实际上已进入了实验方案制定的程序。实验方案设计可以包括两个层面：一个是确定实验目的和实验原理这是实验设计的“隐性”部分另一层面是实验过程的设计和预期实验结果。实验过程的设计是依据实验目的和实验原理设计的实验操作过程包括实验材料和实验手段的选择、实验方法步骤的安排、反应变量的确定与控制、实验现象与结果的纪录等。这是实验设计的“显性”部分。实验目的和实验原理虽然是抽象的不可见的但在具体的生物学实验中对可操作部分起着重要的指导作用。实验过程设计是实验设计的中心环节因为只有通过实验过程的设计和实施才能修订和验证假设获得合理的结论实现实验目的要求。4.分析数据得出结论：观察实验目的在于获取验证性的结果所以在实验中要客观如实地观察、记录实验现象得出实验结果并通过一定方式将实验结果呈现出来。据此论证、说明实验中的自变量与因变量的因果关系进而得出实验结论。①如果所获取的结果与假设相符则肯定假设；②如果结果与假设不相符则否定假设；③如果结果与假设无关则无从判断可另做假设。实验过程必须客观、真实。5.表达和交流：写出实验报告二、生物实验设计中要注意的几个问题（一）变量问题：在实验设计中我们首先要分清这样的几组概念：