七年級學生生物探究實驗設(shè)計方案能力評價的問題研究

劉旸

摘 要： 本文借助探究《種子萌發(fā)需要的外界條件》這一實驗的實驗設(shè)計，對學生常犯的一些錯誤進行歸納和總結(jié)，借以評價七年級學生設(shè)計生物探究方案的能力。

關(guān)鍵詞： 設(shè)計探究方案 問題 評價

一、研究背景

七年級學生通過一學期學習，對鼠婦、蚯蚓等動物的生活習性進行數(shù)次探究，但在實驗方案的設(shè)計上還以教師指導或小組討論為主，并未真正進行獨立的實驗方案設(shè)計?？茖W探究活動能否順利進行，與學生設(shè)計探究方案有直接關(guān)系。所以針對這一個環(huán)節(jié)，我布置學生獨立完成《探究種子萌發(fā)需要的外界條件》的實驗方案設(shè)計任務。在這個探究活動中，由于種子萌發(fā)需要的外界條件有多種，探究不同外界因素會形成不同活動方案，因此具有很強的開放性，可以較全面地反映出學生設(shè)計探究方案的能力，我結(jié)合工作單這一評價形式，嘗試評價每個學生設(shè)計探究方案的能力。

二、工作單的設(shè)計

背景資料：影響種子萌發(fā)的非生物因素可能涉及光、水、溫度、空氣、土壤等，你能否通過實驗找出哪個是種子萌發(fā)的必要條件？

提供的實驗器材：大豆種子、水、培養(yǎng)皿、紗布等。

要求：請根據(jù)提供的實驗材料，針對一個因素，提出一個可重復操作的問題，設(shè)計一組對照實驗，完成工作單并進行實驗。

1.提出問題：？搖？搖？搖？搖 ？搖？搖？搖？搖？搖提出假設(shè)：？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖 ？搖？搖

2.設(shè)計探究方案：寫出實驗設(shè)計方案或?qū)嶒灢襟E（可以用文字表述，也可以畫圖或設(shè)計表格）

3.收集和展示數(shù)據(jù)（設(shè)計觀察記錄用的表格，記錄實驗現(xiàn)象）

4.完成實驗

5.分析和解釋結(jié)果

6.你的實驗結(jié)果是否與假設(shè)相一致，如果不一致，請分析原因。你對該實驗有哪些改進？

三、評價方法

科學探究能力的主要能力結(jié)構(gòu)是科學知識的掌握、科學方法的應用、表達和交流三個方面，科學探究每個維度都可以從這三個指標進行評價，從而形成科學探究能力的評價體系。

1.科學知識的掌握評價標準

分值5：能夠依據(jù)自己選擇的探究因素，選擇合適的實驗材料，設(shè)計出簡單、合理、易操作的實驗裝置，實驗過程符合科學邏輯。

分值3：能夠依據(jù)自己選擇的探究因素，選擇合適的實驗材料，設(shè)計出合理可行的實驗裝置，實驗過程符合科學邏輯。

分值1：實驗材料選擇不恰當，實驗裝置設(shè)計不合理，實驗過程缺乏基本科學邏輯。

2.科學方法的應用評價標準

分值5：選取恰當數(shù)量的大豆種子，實驗裝置應考慮適宜的萌發(fā)條件，科學合理設(shè)置對照實驗，考慮相同環(huán)境因素，保證某一外界因素這一單一變量，有明確可信的數(shù)據(jù)記錄。

分值3：選取恰當數(shù)量的大豆種子，科學合理設(shè)置對照實驗，保證某一外界因素單一變量。

分值1：未考慮實驗的變量控制，設(shè)計的實驗方案與檢驗假說沒有邏輯上的關(guān)系。

3.表達與交流評價標準

分值5：能夠簡明有條理地敘述探究方案，實驗裝置描述清晰易懂，易被他人重復。

分值3：能詳細敘述出探究方案，基本能被他人理解和重復。

分值1：探究方案的表述不完成，邏輯混亂，不可重復。

案例1：

（1）先在2個紙杯上分別標上“A”和“B”。

（2）分別在A杯和B杯內(nèi)放入250g土。

（3）再在A杯和B杯內(nèi)分別放入10粒大小相似并完整有生命力的大豆種子。

（4）在A杯內(nèi)每天澆水，B杯不澆水。

（5）仔細觀察一周并記錄種子萌發(fā)情況。

評價：科學知識的掌握5分；科學方法的應用5分；表達與交流5分。

案例2：

（1）取兩個燒杯，都放入相等泥土。

（2）分別放入10粒種子，每天澆等量的水。

（3）一個放于溫暖陽光下，另一個同樣放于陽光下，但不讓它照到光。

（4）連續(xù)觀察一周，每天記錄萌發(fā)數(shù)量。

待修改問題：（1）燒杯未標記。

（2）表達可再詳細、具體些。

評價：科學知識的掌握5分；科學方法的應用3分；表達與交流3分。

案例3：在土壤里均勻播種種子和水，在溫度37度時會不會發(fā)芽。多試幾次，每次不同濕度溫度。

待修改問題：（1）未用標記。

（2）沒有設(shè)置對照實驗，沒有控制實驗變量，變量不唯一。

（3）表達沒有條理不清楚，沒有可操作性。

評價：科學知識的掌握1分；科學方法的應用1分；表達與交流1分。

四、結(jié)果與思考

通過對162份工作單的評價，發(fā)現(xiàn)七年級學生在設(shè)計探究方案中存在以下問題：

1.器材的選擇：學生在沒有選擇探究溫度因素的情況下選用冰箱放置實驗組。

2.大豆數(shù)量：三分之一的學生選擇每組5粒以下的大豆種子進行實驗。

3.實驗組和對照組的編號：只有少數(shù)同學給培養(yǎng)皿或燒杯貼標簽編號。

4.單一變量的控制：（1）探究光：陽光下和陰暗處有溫差，出現(xiàn)光和溫度兩個變量。（2）探究溫度：冰箱里無光，與室溫下做對照，出現(xiàn)溫度和光兩個變量。

5.實驗裝置的合理性和可操作性：用玻璃罩密閉如何抽除空氣，密閉后的容器如何保證水分供應。

6.實驗步驟描述不準確：經(jīng)常出現(xiàn)“少量”、“多點”、“觀察現(xiàn)象”等模糊描述。

綜上，七年級學生探究實驗設(shè)計能力還存在比較多的問題，思考問題不夠全面和細致，對單一變量原則的掌握不到位，需在以后學習中多加練習，尤其是培養(yǎng)獨立思考和設(shè)計方案的能力。

參考文獻：

[1]李偉平.不同類型的工作單對初中生生物學實驗探究能力評價研究.南京師范大學2012年碩士論文.

[2]羅國忠.運用引導性工作單評價科學探究能力的實證研究.物理通報，2008（05）.