戴舒玥

(江蘇省常州市教科院附屬中學(xué) 213001)

在初中生物學(xué)階段的科學(xué)探究中，主要包括提出問題、作出假設(shè)、實驗、得出結(jié)論、表達和交流等幾個環(huán)節(jié)。通過實際教學(xué)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生進行科學(xué)探究時，往往表現(xiàn)出不知道如何設(shè)計對照實驗。因此，在“探究： 植物的光合作用需要二氧化碳”一節(jié)教學(xué)中，就嘗試以觀測指標(biāo)為突破口，引導(dǎo)學(xué)生完成對照實驗的設(shè)計。

1 觀測指標(biāo)的概念

觀測指標(biāo)是學(xué)生在進行探究實驗時，對實驗結(jié)果評判的一個標(biāo)準(zhǔn)，是在探究問題、假設(shè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)已有知識、經(jīng)驗判別得到的，并作為觀測及記錄實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)的依據(jù)[1]。換句話說，一個探究實驗結(jié)論的得出是建立在對觀測指標(biāo)的分析、判斷、檢測的基礎(chǔ)上的。在不同的實驗中，觀測指標(biāo)可以定性的檢驗，也可以定量的檢測，是根據(jù)實驗結(jié)果呈現(xiàn)的需要來進行選擇的。

2 觀測指標(biāo)的作用

從實驗設(shè)計的角度來看，觀測指標(biāo)的確定將會直接影響實驗設(shè)計中的實驗操作流程。一個好的觀測指標(biāo)將簡化實驗的操作設(shè)計，一個不佳的觀測指標(biāo)將會增加實驗操作設(shè)計的難度，一個錯誤的觀測指標(biāo)將使得整個實驗的操作設(shè)計都是錯誤的。

從實驗現(xiàn)象呈現(xiàn)的角度來看，觀測指標(biāo)的確定將決定現(xiàn)象呈現(xiàn)的直觀性以及結(jié)論得出的準(zhǔn)確性。一個好的觀測指標(biāo)可以以最簡單直接的方式呈現(xiàn)實驗的現(xiàn)象從而判斷實驗結(jié)果，一個不佳或者錯誤的觀測指標(biāo)會影響現(xiàn)象呈現(xiàn)進而可能誤導(dǎo)正確結(jié)論的得出。

3 觀測指標(biāo)的設(shè)計

3.1 實驗設(shè)計思路 在設(shè)計實驗方案時首先需要明確的就是實驗設(shè)計的思路。探究實驗一般需要設(shè)計對照實驗、控制單一變量，這是實驗設(shè)計的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上圍繞實驗探究的目的明確設(shè)計思路。

(1) 按照正向思維的方式 探究的很多問題都是現(xiàn)實生活中所存在的，所以對照組的實驗條件就確定了，根據(jù)變量再確定實驗組的條件。例如，“探究： 光合作用需要二氧化碳”的實驗中，自然條件下的光合作用發(fā)生的環(huán)境是空氣，含有“二氧化碳”。設(shè)置對照組是“有二氧化碳”的環(huán)境，而實驗組就是“無二氧化碳”的環(huán)境。

(2) 按照逆向思維的方式 根據(jù)假設(shè)推測實驗的結(jié)果，在依據(jù)實驗的結(jié)果倒推實驗的需要條件。例如，在實驗設(shè)計中，根據(jù)假設(shè)——植物光合作用需要二氧化碳，可以推測出實驗的結(jié)果： 有二氧化碳的植物能進行光合作用，沒有二氧化碳的植物不能進行光合作用。因此，需要設(shè)置兩個不同的環(huán)境，一個是“有二氧化碳”的環(huán)境，另一個是“無二氧化碳”的環(huán)境。

3.2 確定觀測指標(biāo) 確定觀測指標(biāo)能讓實驗思路變得具體、可操作化。觀測指標(biāo)的選擇與確定是建立在對實驗可能結(jié)果評估的基礎(chǔ)上。例如，在實驗設(shè)計中，以“有無二氧化碳”為實驗變量，實驗可能出現(xiàn)的結(jié)果是： 有二氧化碳植物能光合作用；沒有二氧化碳，植物不能進行光合作用。所以確定的觀測指標(biāo)就應(yīng)該是： 能夠準(zhǔn)確判斷出植物是否光合作用的指標(biāo)——光合作用的產(chǎn)物淀粉與氧氣的量。

在實驗設(shè)計中，觀測指標(biāo)可以是定性的，如檢測淀粉的有無；也可以是定量的，如氧氣含量多少的檢測。

3.3 制定實驗方案 在觀測指標(biāo)確定的基礎(chǔ)上，就可以將實驗設(shè)計的思路具體化。例如，以“探究： 植物光合作用需要二氧化碳”實驗為例： ①取A、B兩株植物進行暗處理一晝夜；②設(shè)置兩個密閉的空間(A空間內(nèi)是空氣，B空間內(nèi)是處理過的不含二氧化碳的空氣)，將暗處理后的A、B兩株植物分別放入A、B兩個空間中，進行光照處理；③光照充分后對A、B空間中的氧氣含量或者葉片中的淀粉進行檢測。

3.4 檢測觀測指標(biāo) 觀測指標(biāo)的準(zhǔn)確檢測對最終結(jié)論的得出起著關(guān)鍵的作用。在實驗中，以“有無二氧化碳”為變量，觀測指標(biāo)有兩種： 淀粉的有無和氧氣含量的多少。

(1) 淀粉的有無 光照后A、B兩株植物各取一片葉片，經(jīng)酒精脫色處理、清水漂洗后，滴加碘液，A植株葉片顏色變藍色，B植株葉片顏色未變藍。由此分析得出結(jié)論： 植物的光合作用需要二氧化碳。

(2) 氧氣含量的多少 氧氣的含量可以使用兩種方法進行檢測： ①借助氧氣傳感器、電腦對A、B兩個空間中氧氣含量進行較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)A的數(shù)值明顯高于B；②A、B兩個空間中同時各放入一個點燃的蠟燭，A中蠟燭燃燒時間比B中蠟燭燃燒時間長。無論是哪一種檢測的方法，都能得出結(jié)論： 植物的光合作用需要二氧化碳。

(基金項目：江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點課題“生物學(xué)科關(guān)鍵能力的培養(yǎng)與評價研究”，No.B-b/2015/02/021)