在科学研究中,经验性材料的获取仅靠观察法是不够的,许多情况下还要通过实验。正如生理学家巴甫洛夫所说,观察是收集自然界所提供的东西,而实验则是从自然现象中提取人们所期望的东西。关于实验法,人教版初中生物学教科书中已经作了初步介绍,高中教材中又进一步结合具体实验作了阐述,包括“控制变量”“对比实验”等。下面就高中教材中有关实验法的几个问题作简要说明。
(1)科学方法论中的实验与中学生物教学中的实验
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进行的观察。它与单纯的观察是不同的。而中学生物教学中的实验,通常是指在实验室利用仪器设备进行的各种探究活动,它既包括科学方法论意义上的实验,也包括单纯观察类的活动,如观察多种多样的细胞、观察细胞的有丝分裂等。
(2)实验组和对照组
实验的目的是探索仅靠观察所看不到的未知。为了探索这样的未知,必须对研究对象进行人为控制或施加某种影响。在对照实验中,经过这样的控制处理的一组事物称为实验组。为了确证实验组的结果是由人为进行的这种处理引起的,需要用同样的研究对象另外设置不作上述处理的一组事物进行观察,这样的未作实验处理的一组事物称为对照组。这里之所以强调“一组”,主要是考虑到平行重复的问题。简单地说,进行了实验处理的事物是实验组,自然状态(未加处理)的事物称为对照组。针对具体的实验区分实验组和对照组时,需要清楚实验控制的原理。实验控制的原理不外乎加法原理和减法原理两种:与常态相比,人为增加某种影响因素即加法原理,人为去除某种因素即减法原理。对不少教师来说,运用加法原理设计的实验,区分实验组和对照组比较容易;运用减法原理设计的实验,区分实验组和对照组时则常常困惑。例如,在“比较过氧化氢酶在不同条件下的分解”实验中,1号试管处于常温环境(不加热),也不加任何催化剂,2号试管加热、3号试管加FeCL3溶液,4号试管加肝脏研磨液。这显然是运用加法原理进行控制的实验,1号属于对照组,2号、3号、4号属于实验组。又如,德国植物学家萨。