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实验设计之生命科学论文 一、迷你实验简易探究训练科学技能 迷你实验在学习过程中出现在中译本中均置于旁栏每个迷你实验仅由实验过程和分析两部分组成展现了实验的核心内容可在实验室或者家庭中完成简单易行侧重于从训练学生的科学技能角度强化补充概念贴近学生的生活相对导航实验而言迷你实验的实验过程和分析更加具备了科学探究的一般过程很明显迷你实验也是作为一种科学方法的线索来体现的迷你实验大多以模拟动手操作的实验为主迷你实验在全套5本教材中共有52个是几类实验设置中数量最多的一种大致可分为模型建构型、技能探究型、知识运用型例如在生命科学人体这一册中共有迷你实验14个涵盖了上述3种不同的类型在模型建构型迷你实验中有图表绘制类（如绘制激素水平图将一段时间内的激素水平数据转变为曲线图）；有模拟类（如模拟小肠内的吸收过程、模拟疤的形成、模拟肾的功能）在“确定繁殖速度”这一迷你实验中利用硬币来模拟细菌的分裂并且要求将数据绘制成图表这个实验基本上可以说是人教版教材高中生物“探究酵母菌数量的动态变化”这一探究实验的模拟版本但操作更简单结论更直观在技能探究型迷你实验中通过观察、比较、感受、体验等得出有关结论从而训练并提高学生相关的探究技能特别是训练学生与整个探究过程相关的某一技能如“比较食物的脂肪含量”这一迷你实验将3份不同的食物依次放在牛皮纸包装袋上放置30min后移走食物观察牛皮纸上的油腻印迹和湿的印迹来比较不同食物中脂肪的含量 二、实验室完整实验强调科学方法运用 相比于导航实验设计和迷你实验而言“实验室”在教材目录中已经呈现这充分显示了“实验室”在美国生物教材中的重要性同样“实验室”在实验整个的设计流程上显得正规而完整一般有“现实世界的问题”、“实验过程”、“结论和运用”等根据不同的目的有的实验还有“制定计划”、“执行计划”、“分析数据”等实验过程同时“实验室”强调科学方法运用概念解决现实世界的问题如“色盲测试形成一个关于男女色盲的普遍性的假说”还有利用互联网、模型建构等方法进行的实验这些实验都强调了科学方法的运用通过学生动手做实验来解决现实生活中的问题在生命科学人体这一册中共有“实验室”实验14个平均分布于七章每章两个具体的14个实验是：测量皮肤的面积、利用互联网、测定维生素C的含量、颗粒大小与吸收、心脏如同一个泵、自主设计血型反应、肾的结构、模型和发明、提升反应时间、自主设计皮肤敏感度、解释插图、改变身体比例、微生物和疾病、自主设计有抵抗作用的唾液在这些实验中无一例外地都是先提出现实世界的问题来引导学生思考再提出实验目标提供备选的实验材料按照提供的实验过程来进行操作然后得出结论并加以应用因为这套教材对应的是美国初中阶段的学生所以大多数“实验室”中的实验并没有对学生有实验方案设计方面的要求但对于实验的结论和应用已经蕴含着一定的理科思维将实验提升到了一个新的高度如“测定维生素C的含量”实验其结论和应用一是比较所检测的橙汁中维生素C的含量；二是推测为什么维生素C的含量有差异另外必须要提到的是在“实验室”中有部分实验是“自主设计”如生命科学人体这一册14个“实验室”实验中有“自主设计”实验4个在这些“自主实验”中一般的流程是：现实世界的问题形成假设验证假设分析数据结论和运用很明显“自主实验”的要求要远远高于其他的“实验室”实验已经有了实验方案设计上的要求对学生综合能力的要求也更高旨在通过让学生自己去体会科学探究的整个过程培养他们形成自主学习和探究的能力 三、家庭实验室拓展延伸提高科学探究能力 导航实验属于学习前实验由学生在家中完成；迷你实验属于学习中的实验大多由学生在家中完成少部分在学校完成；实验室实验由于其要求的增加基本上都是在学校完成而“家庭实验室”则是在书末单独列出是来自厨房、装废品的抽屉或者庭院的实验设计明确要求学生在家中自主完成家庭实验室在每册书中通常有47个这些实验通过解决现实世界的问题提示科学概念是日常生活中常会用到的它不仅仅用于课堂也在生活中无处不在在生命科学人体中共有家庭实验室7个：测量黑色素、维生素调查、血液的组成、构建葡萄糖模型、瞳孔的本领、辨识碘、酸性防护从实验流程上看都是相似的：现实世界的问题实验过程结论和应用从实验内容上看有的是调查和数据收集（如维生素调查）有的是测量（如测量黑色素）有的是模拟实验（如血液的组成、构建葡萄糖模型等）作为上述3类实验的补充“家庭实验室”基本上涵盖了实验的各种类型但实验材料更加容易得到实验过程更加简单直观实验结论更加清晰明了实验应用更加联系生活实际这些“家庭实验室”更进一步地增强了学生的动手能力通过最后的“结论和应用”也将学生的科学探究能力提升到了一个新的层次和高度综上所述美国中学生物教材强调在实验中体验学习体现了“通过做实验来解决生活中的问题”的理念美国中学核心理科教材生命科学中实验栏目的设计从引领学习进行实验后批判性思考的“导航实验”到简易探究训练科学技能的“迷你实验”再到通过完整的实验流程强调科学方法运用的“实验室”然后以“家庭实验室”作为拓展延伸提高了学生的科学探究能力这些实验设计符合学生的认知过程凸现了