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初二生物学习方法:重要科学方法的解析

人教版义务教育生物学教科书十分重视科学方法的学习，建立起一个比较清晰的便于学生学习的科学方法体系：教科书设计了一个专门介绍科学方法的栏目，一方面结合教材内容，循序渐进地介绍了初中学生应该学习的科学方法，另一方面突显了科学方法的重要地位。下面结合教学内容分析其中一些重要的科学方法。

3.1 观察法

观察法是指运用各种感官或感官延伸工具收集信息的方法。科学观察一般是指人们在科学研究中有目的，有意识地对事物和现象进行感知、描述和记载的方法。[5]

按照观察的结果和性质来分，可以将观察分为定性观察和定量观察。初中生物教学中的观察以定性观察为主，个别实验涉及定量观察。例如，对细胞的形态、结构的观察，对植物的组织和器官进行观察，对动物的外部形态结构和内部的生理结构进行观察，都是定性观察;观察水蚤心率的跳动情况则是定量观察。

科学观察时，要有明确的观察目的。一般情况下，观察目的由教师确定，即教师提出观察的对象和问题，学生观察后实事求是地回答这些问题;如果观察的对象比较宽泛，或由学生自主观察，则需要学生在观察时做到全面、细致和实事求是，并及时记录观察到的信息。

在实际的教学活动中，单纯的观察活动比较少，往往需要与分析、归纳、比较等其他的科学方法结合在一起。例如，观察森林生态系统，分析其中的植物、动物和真菌的角色;观察不同动物细胞的形态和结构，归类总结出动物细胞的共同结构特点;观察动物细胞和植物细胞，比较其共同点和不同点。由此可以看出，观察是科学方法和科学课程教学中最基础，也是最重要的科学方法和学习内容。

3.2 实验法

科学方法论中的实验是指根据一定的研究目的，在人为控制或干预研究对象的条件下所进行的观察活动。中学生物学教材中的实验，通常是指在实验室中利用仪器设备进行的各种探究活动。

实验是初中生物教学的重要内容。从实验中获取科学方法，运用这些科学方法开展新的实验，既是教学的重点和难点，也是学生必须具有的基本技能。下面结合中学教学层面上分析教学时经常遇到的而且必须解决的一些问题。

(1)什么是对照实验

在研究一种条件对研究对象的影响时，所进行的除了这种条件不同以外，其他条件都相同的实验。对照实验最少有两个实验组构成。一般情况下，将要研究的条件称为自变量，其他影响实验结果的条件称为无关变量，由自变量的变化所引起结果的变化称为因变量。对照实验分为实验组和对照组。实验组与对照组的不同就在于自变量的不同，无关变量应该保持一致，得出的实验结果就能够科学而又严谨地说明自变量的影响情况。

(2)如何区分实验组和对照组

首先要看你的研究目的是什么。因为研究目的不同，实验组和对照组有可能是相反的。例如，“探究光是不是光合作用的条件”是一个探究性实验。从逻辑上分析，为什么我们要探究“光是不是光合作用的条件”呢?是因为探究者(学生或未知者)不能肯定光是光合作用的条件，但是探究者有这样的基本认知：植物的生活是离不光的，淀粉是光合作用的产物。为了作出准确的判断，这时就需要设置一个“遮光”组来证明自己的判断，看看在“遮光”的条件下，植物是否也能够产生淀粉。这时的“遮光”组就是实验组，没有“遮光”组，就不能准确地判断光与淀粉之间的关系。在自然状态下的“有光”一组就是对照组。因此，可以通过下面的定义来确定实验组和对照组：一般认为，通常把经过控制处理的一组，或者未知实验结果的一组称为实验组;未经过处理的一组，自然状态下或者已知实验结果的一组称为对照组。关于自变量的控制，有两种方法，一是“加法原理”，另一种是“减法原理”。即指与常态相比，人为地增加或减少某种因素操作的原理，如增加或降低溶液的pH。

上述分析并不是判断实验组和对照组的万能方法。在验证性实验中，由于研究者的目的非常明确，只是想证明某种因素对实验结果的影响，这时，所要验证的因素的一组就是必需实验，就是实验组，而没有这种因素的一组就是对照组。以“实验绿色植物在光下产生淀粉”为例，因为实验者已经知道植物在光下能够产生淀粉，只是想用实验证明的确如此，这时“有光”就成为必需实验，是实验组，但只“有光”一组能说明问题吗?显然是不行的，这时就需要设置一个对照组“遮光”实验来反证在光下植物的确能产生淀粉，而且产生的淀粉不是植物从其他部位合成并运输过来的。“遮光”组起到了一个反证(或推理)的作用或者对照的作用，是不能够直接证明“植物在光下能够产生淀粉”这一判断的。

需要注意的，教学中我们不能过分强调实验组和对照组的区别，在很多情况下两组实验是相互对照的，是无法区分实验组和对照组的。如果把精力用在实验组和对照组的区分上，就违背了实验设计的本来目的。另外，并不是所有的实验都需要设置对照实验，一些物质鉴定的实验，植物杂交实验都不需要设置对照实验。应该避免实验设计的机械化和模式化。