初二生物學(xué)習(xí)方法:重要科學(xué)方法的解析

人教版義務(wù)教育生物學(xué)教科書十分重視科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，建立起一個比較清晰的便于學(xué)生學(xué)習(xí)的科學(xué)方法體系：教科書設(shè)計了一個專門介紹科學(xué)方法的欄目，一方面結(jié)合教材內(nèi)容，循序漸進(jìn)地介紹了初中學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)的科學(xué)方法，另一方面突顯了科學(xué)方法的重要地位。下面結(jié)合教學(xué)內(nèi)容分析其中一些重要的科學(xué)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?？茖W(xué)觀察一般是指人們在科學(xué)研究中有目的，有意識地對事物和現(xiàn)象進(jìn)行感知、描述和記載的方法。[5]

按照觀察的結(jié)果和性質(zhì)來分，可以將觀察分為定性觀察和定量觀察。初中生物教學(xué)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(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)的觀察，對植物的組織和器官進(jìn)行觀察，對動物的外部形態(tài)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的生理結(jié)構(gòu)進(jìn)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(xué)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(xué)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(xué)生自主觀察，則需要學(xué)生在觀察時做到全面、細(xì)致和實事求是，并及時記錄觀察到的信息。

在實際的教學(xué)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(xué)方法結(jié)合在一起。例如，觀察森林生態(tài)系統(tǒng)，分析其中的植物、動物和真菌的角色;觀察不同動物細(xì)胞的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，歸類總結(jié)出動物細(xì)胞的共同結(jié)構(gòu)特點;觀察動物細(xì)胞和植物細(xì)胞，比較其共同點和不同點。由此可以看出，觀察是科學(xué)方法和科學(xué)課程教學(xué)中最基礎(chǔ)，也是最重要的科學(xué)方法和學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.2 實驗法

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

實驗是初中生物教學(xué)的重要內(nèi)容。從實驗中獲取科學(xué)方法，運用這些科學(xué)方法開展新的實驗，既是教學(xué)的重點和難點，也是學(xué)生必須具有的基本技能。下面結(jié)合中學(xué)教學(xué)層面上分析教學(xué)時經(jīng)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(jìn)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(gòu)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(jié)果的條件稱為無關(guān)變量，由自變量的變化所引起結(jié)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(guān)變量應(yīng)該保持一致，得出的實驗結(jié)果就能夠科學(xué)而又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣f明自變量的影響情況。

(2)如何區(qū)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(xué)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(rèn)知：植物的生活是離不光的，淀粉是光合作用的產(chǎn)物。為了作出準(zhǔn)確的判斷，這時就需要設(shè)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(chǎn)生淀粉。這時的“遮光”組就是實驗組，沒有“遮光”組，就不能準(zhǔn)確地判斷光與淀粉之間的關(guān)系。在自然狀態(tài)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(rèn)為，通常把經(jīng)過控制處理的一組，或者未知實驗結(jié)果的一組稱為實驗組;未經(jīng)過處理的一組，自然狀態(tài)下或者已知實驗結(jié)果的一組稱為對照組。關(guān)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(tài)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(jié)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(chǎn)生淀粉”為例，因為實驗者已經(jīng)知道植物在光下能夠產(chǎn)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(shè)置一個對照組“遮光”實驗來反證在光下植物的確能產(chǎn)生淀粉，而且產(chǎn)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(chǎn)生淀粉”這一判斷的。

需要注意的，教學(xué)中我們不能過分強(qiáng)調(diào)實驗組和對照組的區(qū)別，在很多情況下兩組實驗是相互對照的，是無法區(qū)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(qū)分上，就違背了實驗設(shè)計的本來目的。另外，并不是所有的實驗都需要設(shè)置對照實驗，一些物質(zhì)鑒定的實驗，植物雜交實驗都不需要設(shè)置對照實驗。應(yīng)該避免實驗設(shè)計的機(jī)械化和模式化。