初二生物學習方法:重要科學方法的解析

 

　　人教版義務教育生物學教科書十分重視科學方法的學習，建立起一個比較清晰的便于學生學習的科學方法體系：教科書設計了一個專門介紹科學方法的欄目，一方面結合教材內容，循序漸進地介紹了初中學生應該學習的科學方法，另一方面突顯了科學方法的重要地位。下面結合教學內容分析其中一些重要的科學方法。

 

　　3.1 觀察法

 

　　觀察法是指運用各種感官或感官延伸工具收集信息的方法。科學觀察一般是指人們在科學研究中有目的，有意識地對事物和現象進行感知、描述和記載的方法。[5]

 

　　按照觀察的結果和性質來分，可以將觀察分為定性觀察和定量觀察。初中生物教學中的觀察以定性觀察為主，個別實驗涉及定量觀察。例如，對細胞的形態、結構的觀察，對植物的組織和器官進行觀察，對動物的外部形態結構和內部的生理結構進行觀察，都是定性觀察；觀察水蚤心率的跳動情況則是定量觀察。

 

　　科學觀察時，要有明確的觀察目的。一般情況下，觀察目的由教師確定，即教師提出觀察的對象和問題，學生觀察后實事求是地回答這些問題；如果觀察的對象比較寬泛，或由學生自主觀察，則需要學生在觀察時做到全面、細致和實事求是，并及時記錄觀察到的信息。

 

　　在實際的教學活動中，單純的觀察活動比較少，往往需要與分析、歸納、比較等其他的科學方法結合在一起。例如，觀察森林生態系統，分析其中的植物、動物和真菌的角色；觀察不同動物細胞的形態和結構，歸類總結出動物細胞的共同結構特點；觀察動物細胞和植物細胞，比較其共同點和不同點。由此可以看出，觀察是科學方法和科學課程教學中最基礎，也是最重要的科學方法和學習內容。

 

　　3.2 實驗法

 

　　科學方法論中的實驗是指根據一定的研究目的，在人為控制或干預研究對象的條件下所進行的觀察活動。中學生物學教材中的實驗，通常是指在實驗室中利用儀器設備進行的各種探究活動。

 

　　實驗是初中生物教學的重要內容。從實驗中獲取科學方法，運用這些科學方法開展新的實驗，既是教學的重點和難點，也是學生必須具有的基本技能。下面結合中學教學層面上分析教學時經常遇到的而且必須解決的一些問題。

 

　　（1）什么是對照實驗

 

　　在研究一種條件對研究對象的影響時，所進行的除了這種條件不同以外，其他條件都相同的實驗。對照實驗最少有兩個實驗組構成。一般情況下，將要研究的條件稱為自變量，其他影響實驗結果的條件稱為無關變量，由自變量的變化所引起結果的變化稱為因變量。對照實驗分為實驗組和對照組。實驗組與對照組的不同就在于自變量的不同，無關變量應該保持一致，得出的實驗結果就能夠科學而又嚴謹地說明自變量的影響情況。

 

　　（2）如何區分實驗組和對照組

 

　　首先要看你的研究目的是什么。因為研究目的不同，實驗組和對照組有可能是相反的。例如，“探究光是不是光合作用的條件”是一個探究性實驗。從邏輯上分析，為什么我們要探究“光是不是光合作用的條件”呢？是因為探究者（學生或未知者）不能肯定光是光合作用的條件，但是探究者有這樣的基本認知：植物的生活是離不光的，淀粉是光合作用的產物。為了作出準確的判斷，這時就需要設置一個“遮光”組來證明自己的判斷，看看在“遮光”的條件下，植物是否也能夠產生淀粉。這時的“遮光”組就是實驗組，沒有“遮光”組，就不能準確地判斷光與淀粉之間的關系。在自然狀態下的“有光”一組就是對照組。因此，可以通過下面的定義來確定實驗組和對照組：一般認為，通常把經過控制處理的一組，或者未知實驗結果的一組稱為實驗組；未經過處理的一組，自然狀態下或者已知實驗結果的一組稱為對照組。關于自變量的控制，有兩種方法，一是“加法原理”，另一種是“減法原理”。即指與常態相比，人為地增加或減少某種因素操作的原理，如增加或降低溶液的pH。

 

　　上述分析并不是判斷實驗組和對照組的萬能方法。在驗證性實驗中，由于研究者的目的非常明確，只是想證明某種因素對實驗結果的影響，這時，所要驗證的因素的一組就是必需實驗，就是實驗組，而沒有這種因素的一組就是對照組。以“實驗綠色植物在光下產生淀粉”為例，因為實驗者已經知道植物在光下能夠產生淀粉，只是想用實驗證明的確如此，這時“有光”就成為必需實驗，是實驗組，但只“有光”一組能說明問題嗎？顯然是不行的，這時就需要設置一個對照組“遮光”實驗來反證在光下植物的確能產生淀粉，而且產生的淀粉不是植物從其他部位合成并運輸過來的。“遮光”組起到了一個反證（或推理）的作用或者對照的作用，是不能夠直接證明“植物在光下能夠產生淀粉”這一判斷的。

 

　　需要注意的，教學中我們不能過分強調實驗組和對照組的區別，在很多情況下兩組實驗是相互對照的，是無法區分實驗組和對照組的。如果把精力用在實驗組和對照組的區分上，就違背了實驗設計的本來目的。另外，并不是所有的實驗都需要設置對照實驗，一些物質鑒定的實驗，植物雜交實驗都不需要設置對照實驗。應該避免實驗設計的機械化和模式化。