初中生物实验教学指导-实验研究法与安全性原则

第三节　实　验　法

实验法是指根据研究目的，利用仪器、设备，人为地控制或干预研究对象，使某种事件或现象在有利于观察的条件下发生或重演，从而获得科学事实和结论的研究方法。实验研究法的主要目的在于查明研究现象发生的原因或检验某一理论或假说的实际效果。

（一）实验类型

实验的类型根据不同的标准划分为多种。按照实验目的不同，可以分为定性实验、定量实验和结构分析实验；根据实验手段（仪器、设备工具等）是否直接作用于被研究对象为标准，实验可分为直接实验、间接实验和模型实验等；按实验对象性质的多样性，可以分为物理实验、化学实验、生命实验、人体实验等；根据实验者的预定目的，可分为定性实验、定量实验、测量实验、对照实验、验证性实验、判定性实验和中间实验等。

初中生物学实验主要有演示实验、探究实验和验证实验等，下面详细介绍。

1．演示实验

演示实验主要是为了让学生明确某一生物结构或生命现象的过程而进行的由教师或学生向团体演示的实验，这种实验也应用于实验器材比较紧缺，不能满足全班的情况。

2．探究实验

探究实验是探索研究对象的未知性质，了解它具有怎样的组成，有哪些属性和变化特征，以及与其他对象或现象联系的实验方法。其特点是根据实验的目的，利用已知的、外加的因素去干扰研究对象，看它会发生什么样的变化，出现什么样的现象，产生怎样的结果，这种实验一般都具有试探的性质。

探究实验未必有正确的结论，其目的侧重于培养学生的科学精神、科学态度和探究能力，侧重于过程的进行。例如：探究水温变化或烟草浸出液对金鱼呼吸次数的影响、探究草履虫对外界刺激作出的反应。

3．验证实验

验证实验是验证某一理论或假设是否正确的实验方法。当对研究对象有一定的了解，并形成一定认识或提出某种假设时，就需要用实验来证明其正确与否。验证性实验侧重于培养学生的实验操作能力、数据处理和计算技能，注重实验的结果（事实、概念、理论）而不是实验的过程。例如：鉴定食物的主要成分和验证食物含有能量、验证植物呼吸过程中气体的变化和释放能量。

（二）基本原则

实验法是一种比较严格的科学研究方法，初中生在运用实验法的过程中要遵循一些基本的要求。

1．科学性原则

应以严肃认真的态度对待实验。学生应明确实验的目的和要求，对实验步骤了如指掌，不仅要知道怎样做，而且还要懂得为什么这样做。实验之前要制订实验计划，计划主要包括实验题目、实验目的、实验对象、实验方法、实验要求、实验所需器材、实验步骤等。实验之前，学生课题组组长还应做好实验所需实验室、电教室等专用教室和仪器设备的申请工作。

2．安全性原则

在实验过程中，学生应严格遵守实验室的安全守则，小心并规范地使用各种仪器、装置，如酒精灯、电器、玻璃器皿等。若要改变原定实验步骤或建立新的实验步骤、方法时，应和同学、老师讨论，避免发生意外事故。

3．可行性原则

可行性是指实验设计时运用的实验原理、方法在实施时切实可行，需要的仪器、设备、器材等能够得到满足。

（三）常见误区

1．实验目标不明确

有些学生虽然确定了实验课题，但却不知道哪些问题适宜通过做实验来解决，对实验要达到的目标不明确，这将直接影响实验方案的设计。

2．实验方案不可行

这是学生在实验准备阶段最常出现的问题，主要表现在实验假设不合理，实验所需器材、实验场所难以满足，实验缺少可操作性等。

3．实验操作不规范

学生做实验时往往不按照实验步骤来进行，而是根据主观需要，随意操作，所以操作不规范的现象时有发生。例如：没有垫上石棉网，就用酒精灯直接加热烧杯；不按需要量取药品，常将剩余的药品倒回原瓶；用滴管吸取一种液体试剂后，未经冲洗清洁，又去吸取另一种液体试剂等。这些问题反映了学生对实验操作技能和方法的掌握不到位。

4．实验观察和记录不准确(https://www.xing528.com)

学生在实验的过程中缺乏正确的观察和记录方法，主要表现在观察没有目的和重点，不知道要观察哪些内容；观察不够细致、全面，只注意某一个实验现象，而忽略了其他实验现象；观察时缺乏积极的思考；观察之后没有及时记录，导致日后记录困难；缺乏正确的记录方法，记录的数据、现象不准确。这一方面是因为教师缺乏对学生的有效指导，另一方面是与学生缺乏科学严谨的实验态度有关。

（四）教师指导要点

在学生实验过程中，教师的指导应把握以下几个要点。

1．确保规范操作

指导学生严格遵守实验操作规程。学生在实验过程中的不规范操作既会对实验效果造成影响，也容易导致安全事故的发生，因此教师有必要对学生进行实验基本操作的指导。首先，教师要指导学生明确每一个正确操作依据的原理，并认识错误操作可能发生的危害，引起学生的警惕和重视。其次，教师应仔细观察学生的实验过程，对学生的错误操作应及时纠正；学生不会的操作，教师可以进行必要的指导和示范。如向试管中滴加液体，虽然教师多次强调、示范，但还有部分学生不能掌握要领，把滴管下端伸进试管内部，教师发现这种情况要及时纠正，必要时进行个别指导和示范，这样学生会容易掌握。

2．正确观察和记录实验现象

教师必须让学生明确实验目的，对观察的现象或结果心中有数，减少观察的盲目性。同时，教师要指导学生做好实验记录。实验过程中的情况千变万化，有些实验现象稍纵即逝，因此指导学生在实验过程中进行及时、准确的记录是非常必要的。

3．注重情感教育

首先，教师要指导学生正确认识实验过程中的错误，树立信心。要让学生明白，问题不是一次实验就能够解决的，实验也不是一次就能成功的，科学家们也是经历了无数次失败的实验才得出科学的结论。而且科学本身是不断发展和变化的，无论是实验结果，还是根据实验结果做出的推论，都有可能出错，在研究过程中随时修正错误是十分正常的事情。其次，教师要启发学生思考实验中出现的问题，寻找解决的方法。当学生观察到反常现象或实验失败而不知如何解决时，教师必须及时地给予提示，让学生从理论、仪器装置、操作等方面仔细检查，找出原因，帮助其重做或补做实验并获得成功。这样，既保证了实验的开展，又培养了学生分析和解决问题的能力。

（五）实验总结指导

这一阶段的主要任务是整理实验材料，处理、分析实验数据，检验实验假设，得出实验结论，形成科学认识。

在实验过程中，会获得大量数据，观察到许多现象，必须科学地分析这些实验结果才能得出正确结论。为此，应做好以下两项工作：一是正确处理实验数据。实验数据处理包括技术处理和理论分析。技术处理就是正确地掌握和实施处理技术，把各种数据转化为一目了然的实验资料；理论分析就是运用理论思维和数学工具，对实验中所得数据或误差逐个加以研究，作出科学判断。二是深入分析实验结果。分析实验结果就是以已知的假说和理论为依据，对实验结果进行解释和评价，作出正确的科学发现和实验结论。

1．指导学生处理、分析实验结果

实验记录的结果和现象往往是散乱的、不系统的，难以体现规律性的东西。因此教师要指导学生对实验数据和现象进行分析与归纳，从实验结果中找出因变量随自变量变化的规律，必要时可用图形、图表等表示出来。通过实验结果分析，结合实验目的概括出实验结论，要注意全面、准确、辩证地看问题。

（1）分析与综合

分析就是把客观研究对象分解成较简单的组成部分，找出这些部分的本质属性和彼此之间关系的一种思维方式。如细胞是复杂的结构体，可以把一个完整细胞区分为细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核等，并分别对各部分进行考察和研究，从而认识各部分的特点和功能。分析方法在生物学研究中起着十分重要的作用。

综合就是把分析得到的各种事物的关系，按其固有的内在联系结合成为一个统一整体，从而认识事物的整体面貌及其发展规律。如细胞虽然可分为许多部分，但作为生命活动的基本单位，它是整体发挥作用。因此，只有分析与综合相结合才能正确地认识实验的结果。

（2）比较与分类

在研究生命现象时常用比较法，有比较才能鉴别。比较就是把两种或两种以上的事物或现象加以对照，找出它们的异同点，如鲸和鲨鱼都生活在海洋里，形态相似，但通过仔细分析比较，两者有本质上的差别，鲸属哺乳纲动物，鲨鱼属鱼纲动物。

根据事物和现象之间异同的比较，就可以把它们归纳成类，这就是分类。自然界的生物约200多万种，根据它们的形态结构特点，按一定的标准，把每种动植物都可以归到界、门、纲、目、科、属、种的类别下。这种等级分类不仅说明不同生物之间的差别，同时也反映它们之间的亲缘关系，比较与分类是分析实验数据的重要方法之一。

2．指导学生尊重实验事实，实事求是

实验结束后，得出的实验结论也许会证实假设，也许会否定假设，但是无论结果如何，学生都要尊重事实，不能为了获得自己想要的结论而修改、编造实验数据。这也是对学生进行情感态度与价值观教育的良好契机，使学生意识到科学的严谨性。

3．引导学生从结论中发现新问题

得出实验结论并不意味着研究活动的结束，教师要在肯定学生已有成绩的基础上引导学生思考，提出一些有待进一步研究的问题。

4．指导学生整理实验器材

有些学生做完实验后，实验室一片狼藉：实验仪器没有洗涤，或者没有洗干净；桌面没有整理，仪器杂乱无序；实验废物不做处理等。出现这些状况，与学生没有养成良好的实验习惯密切相关，所以教师要注意培养学生整理实验器材的习惯。