浅谈生物实验规则
摘要:中学生物是一门实验性的学科,实验教学在生物教学占比重很大,对于实验规则的了解和掌握就是教师必备的技能。本文探讨生物教学中各项实验规则。
关键词:生物教学 实验 规则
生物学是自然科学的一个门类,是研究生物的结构、功能、发生和发展的规律,以及生物与周围环境的关系等的科学。生物学源自博物学,经历了实验生物学、分子生物学而进入了系统生物学时期。由生物科学改造发展而来的中学生物学科,以观察和实验为主要研究方法,属于实验性学科。实验教学在生物教学占比重很大,而掌握实验规则,规范实验教学则更是重中之重。
一、明确实验目的 把握实验方向
实验目的:实验是指对已经认定的科学定理和试验结果进行验证性的试验,一些实验的结果往往是已经知道的或者是确定的,进行实验的目的是为了验证结果或找出与结果不同的实验条件。实验的要求和目的一定要明确,学生的实验行为应该是有目的的行为,学生明确实验目的,会自觉地产生动手实验的内部动机,避免实验中茫然不知所措的现象,实验效果就会很好。但是教学中常常会出现实验一团糟的现象,究其原因,往往是教师根本就没有真正理解实验的目的,导致学生无序操作。教师应该加强自身专业素质,深刻理解实验本身的目的和意义,深入研究实验各环节,使每部分环节紧密围绕目的进行,为目的服务。
二、掌握实验原则 处理各要素关系
生物实验中会设计多种要素,比如假设,变量等,处理这些要素之间的关系要遵循一定的实验原则。
(一)单因子变量原则:即控制其他因素不变,而只改变其中某一因素,观察其对实验结果的影响。例如,在验证温度对酶活性的影响的实验中,就必须控制 pH 值、底物量和酶量的相等,只改变单一因子即温度,观察不同温度下酶活性的差异。在观测上要做到:低温处理观测记录低温下的变化和结果,适温处理观测记录适温条件下的变化和结果,高温处理观测记录高温下的变化和结果,反应变量不能混淆;遵循单因子原则,既便于对实验结果进行科学的分析,又增强实验结果的可信度和说服力。
(二)平行重复原则:即控制某种因素的变化幅度,在同样条件下重复实验,观察其对实验结果影响的程度。重复的意义避免了实验的偶然性,重复的次数最少一般为3次,样本越大,说明实验结果的有效性也越大。通常情况下,在考试中,一般取细胞数不小于10个;生物的个体数,不少于3只。
(三)对照原则:实验对照原则是设计和实施实验的准则之一。通过设置实验对照对比,既可排除无关变量的影响,又可增加实验结果的可信度和说服力。
(1)空白对照:最常用的对照方式。 空白对照是相对实验组不给对照组以任何处理。但实际上并不是不加处理,只是不加实验因子。如:常用的办法是一个加某物质,另一个加等量蒸馏水。
(2)相互对照:不设对照组,几个实验组相互对照。又称为轮组对照。如“植物激素与向性实验”的等组实验中,5个实验组所采用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。
(3)自身对照:对照和实验均在同一对象上进行,不另设对照。有的是同一研究对象在实验前后对照,如“观察植物细胞的质壁分离和复原”的实验;有的是在同一研究对象的不同部位进行对照,如利用银边天竺葵(叶片边缘无绿色)证明光合作用需要叶绿素。
(4)条件对照:指虽给对象施以某种实验处理,但这种处理是作为对照意义的,或者说这种处理不是实验假设所给定的实验变量意义的。例如:研究甲状腺素的作用,A组加甲状腺素处理,B组不加任何处理,C组加甲状腺素抑制剂,则A为实验组,B为空白对照,C 为条件对照。
三、尊重客观事实 科学进行实验
科学实验必须遵循真实客观的基本准则,即实验中的捕获解释一定要实事求是,一切从实际出发,使获取的材料尽可能地反映客观事物的本来面目,不能主观臆造,凭空胡诌。所谓事实,有两类性质:一类是“客观事实”,它是客观事物的客观存在,具原本性质;一类是“经验事实”,它是人们对客观事物的主观反映,具经验性质。实验即在于捕获真实客观的能反映客观事物本来面目的经验事实,并加以合理的解释。如在解剖鲫鱼时,有的同学发现鱼的心室和动脉球的搏动位置在心房的上方,而在生物教学挂图中,心室位于心房下侧,在心室前端有一白色的动脉球,这就要按看到的实际情况画。
但是在生物实验教学中,常常会有这样的现象:学生上实验课由于教学环节设计不当,或者是小组合作不得力等原因实验做得一团糟,得不到正确结果,就按教材上提示的结果填写实验报告;还有的学生在规定时间内完不成该做的实验项目,就抄袭他人的实验结果,或凭猜测填写实验结论等。教师在演示实验时也常常会将无现象说成有明显的实验现象等。这样的教和学要根本达不到实验教学的预期目的,对于学生的学习兴趣和自信心影响也很大。所以,尊重客观规律,实事求是,正确引导学生完成实验,才能达到预期实验目的。
对于生物实验教学,教师必须要加强实验理论学习,遵循实验规则,提高实验教学技能,树立严谨细致、认真科学的态度,才能真正指导学生,并提高实验教学质量。