初中生物学3个探究实验的探讨，本文主要内容关键词为：生物学论文,初中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、问题的提出
设计实验装置改进实验方法步骤并进行比较实验。
人教版生物学教材7年级上册的探究“光对鼠妇生活的影响”主要探究生物与非生物环境之间要解决的一个生态学问题，实验要求学生得出光对鼠妇生活具有影响，及鼠妇有躲避光的习性。实验结果应为暗处的鼠妇数量明显多于光亮处的鼠妇数量。而采用教材中提供的装置难以达到理想结果，需按照以上要求将装置进行改进。
8年级上册的“饲养和观察蚯蚓”实验主要是使学生了解动物的运动方式，要求学生在实验中能够认识蚯蚓是如何运动的，认识蚯蚓的运动方式与身体结构的关系。但教材中实验设计过于简单，要求不够明确，实验步骤不够严谨，使得实验效果不是很好。因此针对这些问题对实验设计进行了改进。
8年级上册的探究“蚂蚁的通讯”主要让学生了解生物与生物之间的相互联系，实验要求在探究中学生能够了解蚂蚁的通讯方式是以气味来进行的，就需要排除其他的干扰因素。而教材中的探究设计过于简单，耗时过长，可行性不高。针对这些问题对探究的设计和实验装置都进行了改进。
二、实验的改进
1.7年级上册的探究“光对鼠妇生活的影响”
（1）教材中对实验的设计：实验装置呈长方体形（如下页图1），从中分成2个底面积相同的区域，并用明、暗一组变量进行对照实验。在实验的过程中，发现此装置存在以下几点问题：给予实验的光源照射的光线必须是垂直于装置底面的；否则将出现以下情况（如下页图2）：明、暗部分的面积不相等，实验中又产生了新的变量。
由于长方形有4个边角，在实验的过程中鼠妇喜欢向边角处移动，有的在光亮处的边角上静止不动，与鼠妇避光的习性有不符之处。
实验中要用湿润的土壤垫在装置底部，但鼠妇与土壤颜色比较相近，对实验的观察和数据的统计带来一定的不便。
（2）对本实验的改进
装置的改进（如图3）：此装置由2个圆柱体相套做成，并且两者所形成的环形面积与内圆的面积相一致，并在开放的顶部制作了一对盖子。此实验装置相对教材所给装置有以下几点优势：
在里面的圆柱体底部有2个相对的矮小孔洞（如图4），供鼠妇自由出入，这样就可避免光源斜射使得光暗面积不一致的情况发生；同时也避免了鼠妇停息在边角的情况发生。
实验中采用湿润的纸巾垫在装置的底部，使得实验观察更清楚，便于实验记录。
实验装置中采用了2种不同的盖子，相当于又增加了一组对比实验，使得实验结果更有说服力，而实验记录表也做出了相应的变化，如表1所示。
（3）实验结果的比较。在实验室中不是所有的小组都能提供垂直的光源，所以用2种装置得出的结果就有所不同。用教材提供的装置出现了以上分析的缺陷：光照面积和阴暗面积不相等，本应是光亮区域的地方有鼠妇停留；一些鼠妇运动到盒子光亮区域的边角。使得实验结果中进入到阴暗区域的鼠妇数量只达到了60%～65%。
用改进后的装置避免了以上分析的缺陷：用2组对照实验，避免了光暗面积不相等的缺陷；圆柱形的盒身也避免了鼠妇聚集在光亮区域边角的情况发生。则实验结果更为理想，进入到阴暗区域的鼠妇达到了80%～90%。
用改进后的装置更能体现生态学中生物与环境的关系，体现生态因子概念是环境对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接或间接影响的环境要素。其中光是影响动物行为的重要生态因子，很多动物的活动都与光照强度有着密切的关系[1]，
2.8年级上册的“饲养和观察蚯蚓”实验
（1）教材中对实验的设计。
观察蚯蚓运动的方法：将蚯蚓放在糙纸上，观察它的运动，注意其身体粗细及长短的变化。想想这些变化是怎样发生的？将蚯蚓放在玻璃板上，观察它的运动及身体变化，并与它在糙纸上的运动做比较。
（2）在实验的过程中，发现此方法存在以下几点问题：实验步骤上让学生产生“是不是蚯蚓在糙纸上运动累了，才在玻璃板上运动慢？”等疑问。
在实验中所用的玻璃板过于干燥，蚯蚓也能在玻璃板上较快运动。
这个实验中所存在的问题，是实验设计过于简单，要求不够明确，因此效果不是很好，因此应针对其主要问题进行分析，并提出具体的解决办法。
（3）对本实验的改进。在玻璃板上洒上一层水，让玻璃板表面形成一层水膜以保证玻璃板的光滑。让蚯蚓先在洒了水的玻璃板上运动，再在蚯蚓刚爬过的洒了水的玻璃板上再洒上一薄层细沙，保证了只有一个变量。将玻璃板支成一斜面（如下页图5），让蚯蚓头部在上，使蚯蚓的运动有一定的方向性（向上运动），有助于观察蚯蚓的运动。
3.8年级的探究“蚂蚁的通讯”
（1）教材中的研究计划。
具体步骤：在侦查蚁返巢的路上事先放好一张纸片，让它从上面爬过。待大批工蚁出洞时，取走或挪动纸片，观察蚂蚁的行动。用多张小纸片事先铺满蚂蚁要走的路径，当蚁群走过后将小纸片重新排列，如排成半圆形等，并将食物放在圆心处，观察蚂蚁的行动（如图6）。
存在的不足：学生不能明确知道哪只蚂蚁是侦查蚁；蚂蚁寻找食物时不可能只朝着一个方向行动，所以学生也不能够事先将纸片铺在蚂蚁要走的路径上；由于蚂蚁在运动时没有方向，使得观察时间过长，没有课堂操作的可能性。
（2）对实验步骤的改进。
将蚁巢、食物投放点（实验中所用食物应选择带有甜味的食物如：白砂糖、蔗糖等等，甜味越浓烈越好）和其间隔用纸板围出一个通道，如图7。
待部分蚂蚁进入食物投放点的区域后可将蒜末（或其他气味浓烈的粉末）置于食物投放点的出口，再观察内外蚂蚁的行动，如图8。
改进后的优势：限定了蚂蚁运动的方向后可大大缩短实验的时间，使得实验在课堂中进行成为可能。减少铺纸张的工序，改为放置气味浓烈的粉末使得实验结果更具说服力。
三、讨论
这3个科学探究活动都与生物学中几个重要的知识体系相关联：“光对鼠妇生活的影响”的探究是让学生了解生物与非生物环境之间的关系及使之建立相关生态学概念；“饲养和观察蚯蚓”的实验是使学生了解动物的运动方式，初步建立动物行为学的认识；探究“蚂蚁的通讯”则是让学生了解生物与生物之间的相互联系，同样也是建立有关动物行为学的认识。
所以，这3个实验应该尽可能地在课堂中完成，使学生可以在教师的指导下进行。经过实验的改进。3个实验的平均耗时均为15min-25min，使实验在课堂中进行成为可能。更便于学生在课后亲自进行探究实验，可使学生更加直观理解课本知识，提高实验技能和动手能力，启发学生思维，同时也通过这些科学探究活动可使学生构建起生物学知识。
7年级上册的探究“光对鼠妇生活的影响”的实验装置改进后，避免了鼠妇聚集在边角和光暗条件的不一致等问题，使得实验条件的设置更加严谨。
8年级上册的“饲养和观察蚯蚓”实验设计进行改进后，避免了实验条件不统一、实验要求不够明确的问题，使得实验步骤更为严谨，更具可行性。
8年级的探究“蚂蚁的通讯”的实验装置改进后，避免耗时过长、可行性不高等问题，提高了实验的可操作性。
以上3个实验改进的装置制作方便，易保存可重复使用，所以经过改进后的探究性实验更具实验条件设置的严谨性，实验设备的简单性，实验的可操作性，有利于初中生物学的教与学。