古雪鋒

【摘 要】生物學(xué)課程中的科學(xué)探究是學(xué)生積極學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，理解科學(xué)研究方法的一種活動(dòng)。生物科學(xué)研究離不開生物實(shí)驗(yàn)。初中生物實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)往往離不開控制實(shí)驗(yàn)。初中生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中不能正確理解生物控制實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，不能正確控制變量，不能正確得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。本文著重對(duì)初中生物對(duì)照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的教學(xué)設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供一定的指導(dǎo)，使學(xué)生在控制實(shí)驗(yàn)的科學(xué)探究設(shè)計(jì)中能夠做好工作。

【關(guān)鍵詞】初中生物科學(xué)探究；初中生物實(shí)驗(yàn)；初中生物對(duì)照實(shí)驗(yàn)；初中生物控制變量

【中圖分類號(hào)】G633.91 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-3089（2019）04-0215-02

生物學(xué)是一門自然科學(xué)。生物學(xué)教學(xué)與科學(xué)探究活動(dòng)是分不開的。生物學(xué)課程中的科學(xué)探究是學(xué)生積極學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)，理解科學(xué)研究方法的一種活動(dòng)。科學(xué)探究與探索性實(shí)驗(yàn)是分不開的。實(shí)驗(yàn)通常被設(shè)計(jì)成控制實(shí)驗(yàn)。初中生不能正確理解生物控制實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，不能正確控制變量，不能正確得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。下面著重對(duì)控制實(shí)驗(yàn)的正確設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供一些指導(dǎo)，使學(xué)生在控制實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)中做好科學(xué)的探究工作。

一、初中生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)概念

在研究某一條件對(duì)研究對(duì)象的影響時(shí)，除了不同的條件外，實(shí)驗(yàn)都是在相同的條件下進(jìn)行的。不同的條件是我們要研究的，這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)教學(xué)的變量概念。

二、初中生物設(shè)計(jì)教學(xué)對(duì)照實(shí)驗(yàn)

（1）科學(xué)性原則：是所有原理的前提，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是科學(xué)的。（2）單變量原理：根據(jù)單變量原理，它是處理復(fù)雜關(guān)系、簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)之一。在不同的實(shí)驗(yàn)組中，只有我們想研究的因素是不同的，其他影響實(shí)驗(yàn)的因素都是相同的。（3）對(duì)比原則：是生物實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要原則。在單一變量的前提下，通過(guò)比較可以有效地消除其他因素對(duì)結(jié)果的干擾，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度和說(shuō)服力?？梢哉f(shuō)，單變量原理和對(duì)比原理是比較實(shí)驗(yàn)的基石和靈魂，單變量原理是對(duì)比原理的前提。對(duì)比實(shí)驗(yàn)是初中生剛剛接觸到的概念，往往很難理解?，F(xiàn)在我將重點(diǎn)介紹控制實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法和過(guò)程。

資料：某一家工廠最近引進(jìn)了一種叫做“欣欣向榮飼料”的豬飼料。飼料廠正在向養(yǎng)豬戶推廣這種飼料，但養(yǎng)豬戶不知道這種飼料是否對(duì)養(yǎng)豬有效，也不知道是否購(gòu)買。學(xué)生能為養(yǎng)豬戶解決這個(gè)問(wèn)題嗎？為了設(shè)計(jì)一個(gè)受控的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)該首先仔細(xì)研究他們所查詢到的材料，找出這些材料的主要目的是什么。研究的對(duì)象是什么？也就是說(shuō)，研究對(duì)象是什么樣的生物體。本研究的主要目的是研究該飲料是否能有效促進(jìn)豬的生長(zhǎng)，研究對(duì)象是豬。我們可以用這句話來(lái)研究生鮮飲料對(duì)豬生長(zhǎng)的影響。在界定了研究的主要思路之后，很容易知道本次探索性實(shí)驗(yàn)中的研究因素是什么，顯然是欣欣向榮的飼料。

三、初中生對(duì)照實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)的教學(xué)

1.先將受試者分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。

豬在這里分組，分為兩組。這里編為一組，二組。研究對(duì)象的數(shù)量應(yīng)該是適當(dāng)?shù)?，不要太少，而且不太可能?dǎo)致意外錯(cuò)誤。兩組豬的大小、生長(zhǎng)和品種應(yīng)在同一情況下，以排除其他因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾和影響。

2.找出研究因素，這里的研究因素都是欣欣向榮的飼料。

影響生豬生長(zhǎng)的環(huán)境因素多種多樣，如豬圈溫度、豬圈通風(fēng)、生豬品種、生豬日常管理等。所有這些因素都被稱為除繁盛飼料之外的其他因素。其他因素不是指單一因素，而是指研究因素以外的因素。

3.控制變量。

兩組受試者對(duì)研究因素的處理不同，其他因素在兩組受試者中的處理相同。在本實(shí)驗(yàn)中，影響豬生長(zhǎng)的因素是其他因素，如溫度、豬舍通風(fēng)、豬品種和豬的日常管理。在本對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，我們首先將實(shí)驗(yàn)豬分為兩組，第一組為實(shí)驗(yàn)組，第二組為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組用肥美的飼料喂養(yǎng)豬。第二組沒(méi)有喂飽欣欣向榮的飼料。其他環(huán)境因素在兩組中進(jìn)行了處理。根據(jù)以上各項(xiàng)，對(duì)影響豬生長(zhǎng)的各種因素的控制是控制變量。在本實(shí)驗(yàn)中，第一組和第二組豬的研究因素是不同的。第一組喂的是茂盛的飼料，第二組沒(méi)有喂飽欣欣向榮的飼料，兩組的治療有變化。因此，研究因素“欣欣向榮飼料”是變量或?qū)嶒?yàn)變量，其他因素在實(shí)驗(yàn)中都是在同一處理中控制的。它們對(duì)第一組和第二組豬有相同的效果。你可以把它們看作常量。

當(dāng)然，每個(gè)探究實(shí)驗(yàn)是不同的，它們的變量是不同的，它們的常數(shù)是不同的，這取決于具體的探究實(shí)驗(yàn)?？刂谱兞康淖饔檬谴_保實(shí)驗(yàn)結(jié)果只由我們探索的因素引起，即“欣欣向榮的飼料”，而不是由其他恒定因素引起，排除其他因素的干擾。一般控制實(shí)驗(yàn)中只有一個(gè)變量，不能同時(shí)存在多個(gè)變量。也就是說(shuō)，一個(gè)實(shí)驗(yàn)只探索一個(gè)問(wèn)題。以下比較實(shí)驗(yàn)在設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題，無(wú)法得出正確的結(jié)論。

我們把實(shí)驗(yàn)豬分成兩組。第一組為實(shí)驗(yàn)組，第二組為對(duì)照組。實(shí)驗(yàn)組豬為優(yōu)良品種，對(duì)照組為普通品種。在實(shí)驗(yàn)組中，在實(shí)驗(yàn)組中我們給豬喂興旺飼料，第二組對(duì)照組中不喂興旺飼料，其他環(huán)境因素（溫度、豬圈通風(fēng)、豬的日常管理等）均在兩組進(jìn)行了相同的處理。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)，第一組豬的生長(zhǎng)速度越來(lái)越快，也越來(lái)越重要。能否得出這樣一個(gè)結(jié)論：生長(zhǎng)旺盛的飼料是有效的飼料？這是無(wú)法得出的，因?yàn)槠渌藭?huì)有疑問(wèn)：第一組豬生長(zhǎng)速度更快，而且顯著增加，這可能是第一組豬品種是一個(gè)很好的品種，所以體重增加更快。控制實(shí)驗(yàn)沒(méi)有很好地控制變量，同時(shí)存在兩個(gè)變量。變量“豬品種”的干擾不能保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果只由我們所探索的王興旺“飼料”引起。

總之，生物探究實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑。它對(duì)提高學(xué)生的實(shí)踐能力、思維分析能力和解決實(shí)際問(wèn)題非常有效。探究實(shí)驗(yàn)往往與比較實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)密不可分。正確理解控制實(shí)驗(yàn)的意義，合理設(shè)計(jì)控制實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。學(xué)習(xí)比較實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以更自由地進(jìn)行生物科學(xué)探究實(shí)驗(yàn)。

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