時間：2022-04-18 10:11:47
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物實驗設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】實驗設計 對照原則 解題技巧
生物學作為一門以實驗為基礎的自然科學，實驗是獲取生物學知識的重要手段，是科學研究過程的重要環節。因此在高考對實驗能力的考查提出了具體的要求，考綱如下：（1）能獨立完成所列生物實驗，包括理解實驗目的、原理、方法和操作步驟，掌握相關的操作技能，并能將這些實驗涉及的方法和技能進行綜合運用。（2）具備驗證簡單生物學事實的能力，并對實驗現象和結果進行解釋、分析和處理。（3）具備對一些生物學問題進行初步探究的能力，包括運用觀察、實驗與調查、假說演繹、建立模型與系統分析等科學研究方法。（4）能對一些簡單的實驗方案做出恰當的評價和修改。
高考實驗設計題，驗證性實驗和探究性實驗是主流。驗證性實驗向探究性實驗的方向突破和發展，已然成為今后一段時間內實驗命題的方向和熱點。那么，如何才能答好生物實驗設計題，取得優秀的分數呢？本文結合自己近幾年的教學實踐，總結出解題技巧：設計實驗的“一”“二”“三”“四”，即一個實驗目的，兩個實驗原則，三個實驗變量，四個實驗步驟。
一個實驗目的：設計實驗方法一般從目的、要求入手，確定實驗原理、選擇適當操作過程，也可以從如何檢測現象、結果入手。找到簡單、明確的現象觀察或結果檢測方法，就找準了方向，再設計實驗過程更簡單明了。同時從實驗目的可以看出是驗證性實驗還是探究性實驗，也可以看出實驗結論。如果是驗證性實驗，預測的現象應單一并對應需要驗證的結論；如果是研究性問題，現象的預測應注意正反多方面的邏輯性，并分別對應不同的結論
兩個實驗原則：實驗設計過程要遵循多個原則：科學性原則，單一變量原則，對照原則，平行重復原則，其中最常考到對照原則和單一變量原則。
（一）變量，或稱因子，是指實驗過程中所作的特定因素或條件。按性質不同，通常可分為兩類：實驗變量與反應變量，無關變量與額外變量。無關變量，也稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現象或結果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實驗中由于無關變量所引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量有干擾作用，例如，上述實驗中除實驗變量（低溫、適溫、高溫）以外，試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，溫度處理的時間長短等等，都屬于無關變量，要求對低溫、適溫、高溫3組實驗是等同、均衡、穩定的；如果無關變量中的任何一個或幾個因素或條件，對三個實驗組的給定不等同、不均衡、不穩定，則會在實驗結果中產生額外變量，出現干擾，造成誤差。實驗的關鍵之一在于控制無關變量或減少額外變量，以減少誤差。
在實驗設計中僅僅改變實驗中的某一項變量，其它因子不變，在此條件下，觀察、研究該變量對實驗材料和實驗結果的影響。除了整個實驗過程中欲處理的實驗因素外，其他實驗條件要做到前后一致。綜合研究多變量時，也要求先研究一個變量，再研究一另個變量。
（二）對照是實驗控制的重要手段之一，目的還是在于平衡或消除無關變量對實驗結果的干擾。通過設置實驗進行對照，可排除無關變量的影響，也可增加實驗結果的可信度和說服力。
通常，一個實驗可為實驗組和對照組。實驗組：是接受實驗變量處理的對象組；對照組：對實驗假設而言，是不接受實驗變量處理的對象組，至于哪個作為實驗組，哪個作為對照組，一般是隨機決定的，這樣，從理論上說，由于實驗組與對照組的無關變量的影響是相等的，被平衡了的，故實驗組與對照組的差異，則可認定為是來自實驗變量的效果，這樣的實驗結果是可信的。
按對照的內容和形式上的不同，通常有以下對照類型：
1.空白對照：指不做任何實驗處理的對象組。例如，在“生物組織中可溶性還原糖的鑒定”的實驗中，向甲試管溶液加入試劑，而乙試管溶液不加試劑，一起進行沸水浴，比較它們的變化。這樣，甲為實驗組，乙為對照組，且乙為典型的空白對照。在“唾液淀粉酶催化淀粉”的實驗中，實驗組滴加了唾液淀粉酶液，而對照組只加了等量的蒸餾水，起空白對照。空白對照能明白地對比和襯托出實驗組的變化和結果，增強了說服力。
2.自身對照：指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對照。如“植物細胞質壁分離和復原”實驗，“探究酵母菌的呼吸方式”實驗就是典型的自身對照。自身對照，方法簡便，關鍵是要看清楚實驗處理前后現象變化的差異，實驗處理前的對象狀況為對照組，實驗處理后的對象變化則為實驗組。
3.條件對照：指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的。例如。“動物激素飼喂小動物”的實習實驗，采用等組實驗法，其實驗設計方案是：甲組：飼喂甲狀腺激素（實驗組）；乙組：飼喂甲狀腺抑制劑（條件對照組）；丙組：不飼喂藥劑（空白對照組）；雖然，乙組為條件對照。該實驗即設置了條件對照，又設置了空白對照，通過比較、對照、更能充分說明實驗變量———甲狀腺激素能促進小動物的生長發育。又如，在艾弗里證明DNA是遺傳物質的實驗中，實驗組是“R型活細菌＋S型細菌的DNA混合培養”，條件對照組是“R型或細菌＋S型細菌的DNA和DNA酶混合培養”。
4.相互對照：是指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照。如“植物激素與向光性向重力性實驗”和“溫度對酶活性的影響的實驗”中，所采用的都是相互對照，較好地平衡和抵消了無關變量的影響，使實驗結果具有說服力。
三個實驗變量：即實驗變量，無關變量，反應變量。
實驗變量，也稱為自變量，指實驗中由實驗者所操縱的因素或條件。反應變量，亦稱因變量，指實驗中由于實驗變量而引起的變化和結果。通常，實驗變量是原因，反應變量是結果，二者具有因果關系。實驗的目的在于獲得和解釋這種前因后果。例如，在“溫度對酶活性的影響”的實驗中，所給定的低溫（冰塊）、適溫（37℃）、高溫（沸水浴）就是實驗變量。而由于低溫、適溫、高溫條件變化，唾液淀粉酶水解淀粉的反應結果也隨之變化，這就是反應變量，該實驗即在于獲得和解釋溫度變化（實驗變量）與酶的活性（反應變量）的因果關系。
無關變量，也稱控制變量，指實驗中除實驗變量以外的影響實驗現象或結果的因素或條件。額外變量，也稱干擾變量，指實驗中由于無關變量所引起的變化和結果。顯然，額外變量會對反應變量有干擾作用，例如，上述實驗中除實驗變量（低溫、適溫、高溫）以外，試管潔凈程度、唾液新鮮程度、可溶性淀粉濃度和純度、試劑溶液的劑量、濃度和純度，溫度處理的時間長短等等，都屬于無關變量，要求對低溫、適溫、高溫3組實驗是等同、均衡、穩定的；如果無關變量中的任何一個或幾個因素或條件，對三個實驗組的給定不等同、不均衡、不穩定，則會在實驗結果中產生額外變量，出現干擾，造成誤差。實驗的關鍵之一在于控制無關變量或減少額外變量，以減少誤差。
四個實驗步驟：1取材、分組、編號：取材一般指實驗所用的生物材料，實驗材料要有相似性和重復性，這樣可減少誤差，盡可能消除因材料的不同而引起的干擾。分組及編號指將材料或所用器皿均分并編號，以便描述及記錄。如：將長勢相同高度相似的若干同種植物均分為三組，編號為1，2，3。
2.設置實驗變量：按照研究的問題確定單一變量，設置空白對照、前后對照或相互對照。一般研究“是否”的有關問題設置空白對照；如：設置有無二氧化碳的供應研究光合作用是否需要二氧化碳。研究“是多少”的有關問題可設置有梯度的相互對照。如：設置不同梯度的溫度研究酶的最適溫度是多少。
1.文字表述不準確，缺乏得分詞語。
【案例1】（源于福州四中陳施）福建省2012年高考理科綜合第26-Ⅰ(2)題，④實驗結果（略），據此能否確認該假設成立？。理由是：。參考答案是：不能；據圖可知隨著溫度提高酶活性逐步升高，酶活性峰值未出現。據抽樣分析，第二個問題多數考生無法清晰表達，如出現“曲線應該單調遞增、曲線斜度不夠”，以及“缺少對照實驗”、“實驗設計不夠嚴密，沒有考慮對照原則”等答案，偏離答題方向。
【案例2】（源于柳武等）福建省2011年高考理科綜合第26-Ⅰ題，
（3）科研小組設置了第④組實驗，方法是先注射IL-18，3天后進行輻射損傷，14天后實驗操作同前三組。與第③組相比，設置第④組的目的是。參考答案是：比較核輻射前后注射IL-18對抑制脾細胞凋亡的影響。不少考生給出的答案是“設置對照”，“排除干擾”，“提高實驗精確性”，“證明細胞凋亡數目減少是因為注射了IL-18，而不是小鼠體內細胞原有的作用”等。據柳武等的抽樣分析，本小題難度值約為0.39。
2.對“生物知識內容表”所列的生物實驗，對實驗目的、實驗原理、實驗操作等基礎知識掌握不夠扎實，以及相關實驗設計的方法和技能的應用能力不足。
【案例】某洗衣粉上印有“本產品系加酶洗衣粉，含有脂肪酶、蛋白酶，具有良好的去污效果。”請鑒定其真偽（寫出基本思路、結果和結論）。從學生書寫的結果來看，班級學生約有70%的同學直接用雙縮脲試劑進行檢測！殊不知，雙縮脲試劑只能檢測蛋白質的存在，但是無法證明該蛋白質就是酶以及區分酶的種類。
3.混淆實驗結果和實驗結論。
【案例1】（某題中的一部分），在上述定量測定之前，進行了蛋白質含量變化的預測實驗，請填充實驗原理，判斷實驗步驟中劃線部分是否正確，并更正錯誤之處，以及寫出實驗結果。實驗結果：。參考答案為：1，2，3號試管出現紫色且紫色依次加深。錯誤的學生表述成：隨時間增加，蛋白質含量增加。其書寫的是實驗結論。
【案例2】（某題中的一個小題），A組與B組相比，C組與D組相比，如果A、C組的孵化率高說明？參考答案為：22～25℃的水溫較有利于蛙卵的孵化。錯誤的學生表述成：溫度在22～25℃時孵化率高。本空班級錯答率在38%左右，主要的盲區是不分實驗結果和實驗結論，題目問的是得出的結論，而學生依舊在描述實驗結果。
二、引導學生成功穿越實驗設計題
1.全面強化《考試說明》中要求的生物學實驗。《考試說明》中要求的生物學實驗在基礎年段應該盡量讓學生動手操作，發現問題、解決問題，加深印象。在高三第一輪復習中，重在知識要點的回顧，該記憶的需要強化理解記憶。這些實驗的實驗方法、實驗原理、實驗操作、實驗結果與結論、以及隱含的思想方法，都很容易在高考試題中換一個情景呈現。
2.傳授一般的解答策略。實驗設計題目一般情況下是由：實驗目的、（實驗假設）、實驗原理、實驗材料用具、實驗步驟、實驗結果、實驗結論幾部分組成的。福建省新課程高考生物試題中，通常呈現其中一部分內容，讓學生根據信息分析和書寫完成一部分內容。所以在解答的時候，筆者認為一般的策略是：找實驗目的看實驗類型（探究型或驗證型）抓實驗自變量（這是正確答題的關鍵）用已知信息完成填空（關注得分點）。
摘 要：高考生物遺傳實驗設計復習相當關鍵，在掌握了基本復習要點和原則的基礎之上還應當結合考試的實際例子，幫助學生理解和消化，以更好地增強復習的水準和效率。針對這一方面的內容展開論述，詳細地分析了高考生物遺傳實驗設計復習的重點和難點，同時對復習過程中的關鍵思想和核心理念等進行分析，旨在更好地實現相關工作的開展。
關鍵詞：高考生物；遺傳實驗設計；研究分析；復習設計
遺傳類型的題目是當前生物高考中的重點，同時也是一大難點。需要注意的是相關題目對學生能力的考查起到了關鍵性的作用，所以受到了相當廣泛的好評。但是，需要注意的是當前由于受到應試教育的影響，不少學生在高考生物遺傳實驗設計復習過程中難以把握問題和知識點的實質，進而沒有掌握知識的內在規律，在復習過程之中也難以抓住重點和難點。所以，在今后還應當對高考生物遺傳實驗設計復習方案進行分析，以更好地增進復習效果。
一、高考生物遺傳實驗設計復習原則
生物學是實驗性的學科，所以實驗的教學對學生自身生物素質的增強和知識點的掌握相當關鍵。在當前教材之中針對高考生物遺傳實驗設計模塊的設計，具有一定的探索和模擬性，所以通過各種類型的實驗設計不僅可以使學生更加扎實地掌握所學知識，掌握所學的材料，同時還可以掌握實驗設計的方式，幫助學生更好地理解所學知識。總的來講，遺傳變異等相關知識既是高中生物的重點也是難點，針對高考生物遺傳實驗設計復習方案的設計，應當多進行總結和歸納，在追求創新和穩固的基礎之上，開辟出全新的復習方案。
二、高考生物遺傳實驗設計復習中真題借鑒
2012年山東高考理綜生物第27題第（4）題：用紅眼雌果蠅（XRXR）與白眼雄果蠅（XrY）為親本雜交，在F1群體中發現一只白眼雄果蠅（記作“M”）。M果蠅出現的原因有三種可能：第一種是環境改變引起表現型變化，但基因型未變；第二種是親本果蠅發生基因突變；第三種是親本雄果蠅在減數分裂時X染色體不分離。請設計簡便的雜交實驗，確定M果蠅的出現是由哪一種原因引起的。此題依托新的情境，要求學生能依據“幾種性染色體異常果蠅的性別”，還考查了“確定假設”的逆向思維能力。
綜上所述，根據對當前高考生物遺傳實驗設計復習的重點和難點等進行細致的分析，旨在從實際的角度著手促進復習效益的增強。
參考文獻：
項同生.實驗設計題型解題輔導[J].生物學通報，2007（02）.
由于實驗設計是較高的能力要求，除要具備一定的知識基礎外，還需要具有一定的創造能力。所設計的實驗是建立在科學的基礎上的，還應具有一定的觀察和發現問題的能力。因此這一類考查考生綜合分析能力的題型在高考實驗復習中顯得尤為突出，也是令學生非常頭痛的。下面結合本人兩年來如何進行高三實驗設計復習的實踐，談一點自己的體會。
一、什么是實驗設計
所謂實驗設計，就是要求學生設計實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計數據處理的方法及分析實驗的現象。它包括設計實驗方案、設計實驗步驟、設計實驗改進方法等。實驗設計，主要考查學生是否理解實驗原理，是否具有靈活運用實驗知識的能力，是否具有在不同情境下遷移知識的能力。一個完整的實驗設計過程包括5個環節。發現問題、提出問題、實驗設計（包括假說和預期的結論）、實驗實施、結論（包括推導和運用結論）。其中實驗設計是聯系問題和結論的必要橋梁。
二、實驗設計的基本原則
1）科學性原則
指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則。2）平行重復性原則
平行重復原則，即控制某種因素的變化幅度，在同樣條件下重復實驗，觀察其對實驗結果影響的程度。任何實驗都必須能夠重復，這是具有科學性的標志。上述隨機性原則雖然要求隨機抽取樣本，這能夠在相當大的程度上抵消非處理因素所造成的偏差，但不能消除它的全部影響。平行重復的原則就是為解決這個問題而提出的 3）單一變量原則
有兩層意思：一是確保“單一變量”的實驗觀測，不論有幾個實驗變量，都應做到一個實驗變量對應觀測一個反應變量；二是確保“單一變量”的操作規范，實驗操作中要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾。4）對照原則 對照的目的在于削除無關變量對實驗結果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照，又排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。按對照的內容和形式上的不同，通常有以下對照類型。
A.空白對照
指不做任何實驗處理的對象組。B.自身對照
實驗與對照在同一對象上進行，不設對照組。C.條件對照
雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的。D.相互對照
指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照。
三、實驗設計的方法
一個比較完整的實驗設計方案，一般包括這樣幾方面的內容：1）實驗題目的確定；2）提出假說；3）設計實驗方法和步驟；4）提出實驗的預期結果；5）要觀察和搜集的數據及方法。書寫實驗設計方案通常包括：“實驗課題”、“實驗假說”、“實驗預期”、“實驗目的要求”、“實驗方法類型”、“實驗對照類型”、“實驗材料用具”、“實驗方法步驟”和“實驗結論與討論”等項目。而在中學生物課本的實驗指導中，實驗假說和實驗預期大都隱含在“實驗原理”中。實驗方法類型、實驗對照類型則一般隱含在“方法步驟”中。
因此在實驗設計中可以從以下幾個方面去考慮：1）明確實驗目的，即需要驗證的生物學事實；2）嚴格遵守實驗原理，實驗所依據的科學原理，涉及到的生物學及相關學科的方法和原理；3）恰當選擇實驗對象，選擇最能體現此生物學事實的具體對象，如細胞、組織、器官或生物個體；4）細心注意對實驗條件、材料用具和裝置的理化條件和生物學方法處理后，認真研究實驗裝置設計的嚴密性和合理性；5）合理設計實驗步驟，要注意實驗步驟的關聯性和延續性，實驗操作的程序性；6）精心設置對照組實驗，控制和消除無關變量對實驗結果的影響；7）提出假設條件，預測結果，假設是對可見現象作出可以檢測的解釋，假設的成立與否依賴證據（預測結果符合事實或實現則假設成立；反之則假設不成立）；8）仔細觀察實驗現象，詳細記錄實驗結果，只考慮單一實驗變量對結果的影響；9）認真分析原因，全面討論結果，無論實驗成功與否都要分析原因，對實驗要進行多角度、全方位的分析討論。
四、實驗設計的實例分析
例1 (廣東、河南高考題)為證實"二氧化碳是光合作用合成有機物必需的原料"，某同學制訂了下列實驗方案：
(1)實驗目的(略)
(2)實驗材料和用具(略)
(3)實驗方法和步驟
用一適當大小的玻璃罩罩住一株生長正常的盆栽綠色植物和一杯NaOH溶液，密封不漏氣。
將上述植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有紅色安全燈。
饑餓一定時間后，自暗室中取出，照光若干小時，使其充分進行光合作用。
取一葉片，放人盛有酒精的燒杯中，水浴加熱，使葉綠素溶于酒精中。
將已脫綠的葉片取出，平鋪在一個培養皿中，用碘液，檢測有無葡萄糖的特異顏色反應出現。
該實驗方案有幾項明顯錯誤，請指出錯誤并改正。
誤解 對該實驗方案的分析片面或缺乏必要的實驗分析能力而誤答。
診斷 錯因：忽視了平時的生物實驗操作和訓練。正確思路：實驗中無對照實驗；實驗中不能用紅色安全燈，因為色素能夠吸收紅光，進行光合作用，影響實驗結果；淀粉遇碘變藍是淀粉等特有的顏色反應，而不是葡萄糖的顏色反應。鑒定還原糖(葡萄糖)的存在應用的試劑是班氏試劑。
正確答案是：(1)實驗步驟 中暗室內用"紅色安全燈"是錯誤的，應改為綠色安全燈(此項不改，僅在對照中提到也給分)；(2)實驗步驟⑤中的"葡萄糖"是錯誤的，改為淀粉；(3)未設對照。對照的作法是：a．裝置同題干中的步驟，但玻璃罩內用同一種生長狀況相同的另一株植物代替題干中的植物；用一杯清水代替NaOH溶液。b．將上述植物及裝置放在暗室中饑餓，消耗掉葉片內貯藏的有機物。暗室內裝有綠色安全燈。c．重復題干中的步驟。d．重復改正后的題干中的步驟。
需要注意的是：對于實驗分析要求從以下幾個方面進行：科學性和嚴謹性。主要指實驗設計必須有充分的科學依據，在某些實驗中要有對照實驗。實驗條件的一致性和可重復性。在實驗中除要設計的變量外，其他條件都要一致，并且一個實驗不能只看一次的結果，必須有足夠的實驗次數，才能判斷出實驗結果的可靠性。實驗器材的選擇。實驗中材料用具的選擇是非常重要的，要根據實驗所提出的問題和要求，聯系命題者所提供的器材，準確判斷和篩選實驗所需的用具及材料。準確表達實驗結果和進行數據處理。
例2（2003全國高考理綜試卷非選擇題27題）將青蛙腦破壞保留脊髓，在脊柱下部打開脊椎骨，剝離出脊髓一側的一對脊神經根（包含一個背根和一個腹根，圖略）。分別電刺激背根與腹根均可引起蛙同側后肢發生運動反應。以已知背根含有傳入神經，腹根含有付出神經，背根與腹根合并成脊神經。
請根據上述提供的實驗材料（實驗用具自選）設計實驗步驟，并預測實驗結果，以分別驗證背根具有傳入功能，腹根具有傳出功能。
答案：實驗步驟1：在背根中央處剪斷（或用麻醉藥阻斷），分別電刺激背根向中段、外周段，觀察蛙后肢是否發生運動反應。預期結果：電刺激背根向中段應發生蛙后肢運動反應，電刺激背根外周段不發生反應，說明背根具有傳入功能。
實驗步驟2：在腹根中央處剪斷（或用麻醉藥阻斷），分別電刺激腹根向中段、外周段，觀察蛙后肢是否發生運動反應。預期結果：電刺激腹根向中段不發生反應，電刺激腹根外周段就發生后肢運動反應，說明腹根具有傳出功能。
例3、現有一種植物的種子，已經知道它的萌發受水分、溫度和氧氣的影響，但不了解其萌發與光是否有關，探究光的有無對該種子萌發的影響，請你依據所給材料和用品設計出實驗的方法步驟，預測可能的實驗結果，并分別得出相應的結論。
材料和用品：數量充足的鋪有濾紙的培養皿、無菌水、表面消毒過的種子等
方法步驟：
可能的實驗結果及相應的結論：
（參考答案 方法步驟：向培養皿中倒入適量的水，將等量的種子分別放入兩組培養皿中。將一組置于有光照的環境中，另一組置于黑暗環境中，在培養過程中，使兩組所處溫度、水分、空氣狀況適宜且相同。 可能的實驗結果及相應的結論：有光組萌發，無光組也萌發(或答發芽率差異不顯著)，該種植物的種子萌發不受光的影響。有光組萌發，無光組不萌發(或答有光組發芽率高于無光組，差異顯著)，光是該種植物種子萌發的必要條件之一。有光組不萌發，無光組萌發(或答無光組發芽率高于有光組，差異顯著)，光抑制該種植物種子的萌發。
關鍵詞 高中生物；探究性實驗；設計方法
生物是一門以實驗為基礎的自然科學，在高中生物教學中，實驗具有不可替代的作用。進一步突出生物學科的特征，強化探究性實驗教學，充分發揮實驗教育功能是高中生物教學中的共識。幫助學生學會探究，同樣是高中生物實驗教學中的重要部分。探究性實驗一般包括：提出問題、假設、設計實驗、完成實驗、觀察并記錄結果、分析結果并推導結論六個基本內容。
一、提出問題
人們對事物作縝密觀察以后，常常由于好奇心或想作進一步的了解而提出問題，雖然任何人都能提出問題，但只有意義的問題才值得探討，是實驗要達到的具體目標。
二、假設
科學方法的第三步是假設。假設，也稱假說或猜測，指用來說明某種現象但未經證實的論題，也就是對所提出的問題所做出的參考答案。例如， “食用激素水果會引起動物性早熟嗎”，其假設是：“食用激素水果不會引起動物性早熟”；其預期結果是：“用適量激素水果飼喂幼齡動物，不會促使幼齡動物的生長發育加速”。實驗預期是較具體的推斷。一個問題常有多個可能的答案，但通常只有一個是正確的。因此，假設是對還是錯，還需要加以驗證，即依據假設或預期，設計實驗方案，進行實驗驗證。
三、設計實驗
實驗是驗證假設和解決問題的最終途徑，指在人為控制的條件下研究事物的變化的一種方法。要想實驗成功，在科學實驗中，就要掌握或貫徹以下幾點：
1.單一變量原則
（1）實驗變量與反應變量。實驗變量是實驗中由實驗者操縱的因素或條件，而反應變量是指由實驗變量而引起的變化結果，二者之間是前因后果的關系。實驗的目的就在于獲得和解釋前因與后果；
（2）無關變量與額外變量。無關變量是指實驗中除實驗變量外的影響實驗結果與現象的因素或條件。由無關變量引起的變化結果就叫額外變量。它們之間也是前因后果的關系。但它們的存在對實驗與反應變量的獲得起干擾作用。
2.對照性原則
對照是實驗控制的手段之一，目的還是在于消除無關變量對實驗結果的影響。實驗對照原則是設計和實施實驗的準則之一。通過設置實驗對照對比。既可排除無關變量的影響，又可增加實驗結果的可信度和說服力。
通常，一個實驗總分為實驗組和對照組。實驗組，是接受實驗變量處理的對象組：對照組，也稱控制組，對實驗假設而言，是不接受實驗變量處理的對象組。按對照的內容和形式上的不同，通常有以下對照類型：
（1）空白對照 指不做任何實驗處理的對象組；
（2）自身對照 指實驗與對照在同一對象上進行，即不另設對照組。單組法和輪組法，一般都包含有自身對照；
（3）條件對照 指雖給對象施以某種實驗處理，但這種處理是作為對照意義的，或者說這種處理不是實驗假設所給定的實驗變量意義的；
（4）相互對照 指不另設對照組，而是幾個實驗組相互對比對照，在等組實驗法中，大都是運用對照。
3.科學性原則
所謂科學性，是指實驗目的要明確，實驗原理要正確，實驗材料和實驗手段的選擇要恰當，整個設計思路和實驗方法的確定都不能偏離生物學基本知識和基本原理以及其他學科領域的基本原則，都要具有可行性。
4.重復性原則
在實驗設計中也必須注意實驗的可重復性。任何實驗部必須要有足夠的實驗次數，才能判斷結果的可靠性，尤其是有數據計算的實驗，設計的實驗不能只能進行一次，在無法重復的情況下，作為正式結論，這樣的結論易被。
四、完成實驗
五、觀察并記錄結果
實驗設計的觀察內容、方法和次數進行如實記錄。
六、分析結果（數據）并推導結論
觀察、實驗的目的在于獲得驗證性的結果。所以，在實驗中要記錄實驗的事實、現象、數據，即捕捉、記錄由實驗變量帶來的反應變量。據此論證、說明實驗中的自變量與因變量的因果關系，進而得出實驗結論。
參考文獻：
研究性學習小組的同學在某電鍍廠排水口采集重金屬污染液1000mL，并利用以下實驗材料和器材設計實驗，研究不同濃度的重金屬污染液對水稻種子萌發和生長的影響。
實驗材料和器材：水稻種子、試管、培養皿、紗布、尺子（100mm）、蒸餾水、恒溫光照培養箱（溫度設定為28°C，光照強度為2000Lux）（實驗材料和器材的數量不限）。
請根據以上給出的實驗材料和器材，設計實驗方法和步驟，預測最有可能的實驗結果并得出相應的結論。
【參考答案】
方法和步驟：
① 用蒸餾水將重金屬污染液逐級稀釋10、102、103、104倍,獲得4種不同濃度的污染液。
② 挑選籽粒飽滿、大小近似一致的水稻種子250粒，隨機平均分成5組。
③ 取5只培養皿，墊上紗布。其中4只培養皿加入等體積的不同濃度的重金屬污染液（浸潤紗布即可）作為實驗組；另1只培養皿加入等體積的蒸餾水作為對照組。
④ 在每只培養皿的紗布上，均勻放置50粒水稻種子。
⑤ 將5只培養皿置于恒溫光照培養箱內。每天給實驗組補充等量的相應濃度的重金屬污染液，而給對照組補充等量的蒸餾水，以保持紗布的濕潤。
⑥ 1周后統計各組的發芽率，用尺子測量幼苗根長，計算其平均值。
最可能的實驗結果：
不同濃度的重金屬污染液中的種子萌發率都比蒸餾水中的低，幼苗根長也較短。隨著重金屬濃度的升高，種子萌發率降低，幼苗根長也縮短。
結論：
不同濃度的重金屬污染液對水稻種子的萌發及水稻幼苗的生長均有抑制作用；隨著濃度的增高，抑制作用增強。
【常見的答題錯誤】
（1） 實驗材料和器材的功用不明確
對于本題，有同學不清楚尺子的作用，誤答成“在稀釋時，用尺子量試管溶液的高度”。也有同學對紗布的作用不明確，誤以為是“用來過濾”的。
如果在解題時沒有弄清實驗材料和器材的具體功用，必將導致實驗步驟的設計錯誤。一般說來，若是要根據題干所提供的材料和器材來設計實驗，則應明確每種材料和器材的功用并加以合理利用。如果可以任意選擇材料和器材，則題目具有更大的開放性，需要更為仔細的分析。
（2） 實驗步驟的順序錯誤
有些實驗的步驟順序是絕對不能顛倒的，如有關細菌培養的實驗，只能先“滅菌”后“接種”；有關溫度對酶活性影響的探究實驗，一定要先“控制溫度”后“讓相關溶液混合”，等等。因此，同學們解題時可先在草稿紙上寫出大致的步驟，然后再仔細考慮各步驟之間的順序是否合理。
對于本題，有些同學選擇“先加種子到培養皿中，然后再加紗布及培養液”，這樣的實驗步驟順序雖然對解答的結果影響不大，但也是一種不合理的設計。
（3） 未遵循單因子變量原則
實驗過程中可以變化的因素稱為變量。其中，人為改變的變量稱為自變量，如本題中的重金屬污染液的濃度；隨著自變量變化的變量稱為因變量，如本題中的種子萌發率和生長狀況；除自變量和因變量以外，其他可能存在的會對實驗結果造成影響的變量稱為無關變量，如本題中種子自身的狀況、溫度、濕度、氧氣及光照等。在進行實驗時，實驗組和對照組的自變量只能是一個，無關變量要盡可能的相同且適宜。因此，在設計實驗時要分析明確實驗組與對照組是否只有一個自變量，無關變量的設置是否相同等。
（4） 未設置對照或對照無意義
設置對照是一個最基本的生物實驗原則。對照可分為：①空白對照：指不給對照組施加任何的實驗處理因素；②條件對照：指給對照組施加部分非研究的實驗因素；③自身對照：對照和實驗都在同一研究對象上進行；④相互對照：不單獨設對照組，而是幾個實驗組相互對照。有時一個實驗需要設置多種對照來增強實驗結果的說服力。
對于本題，很多同學只設置了不同重金屬污染液濃度組之間的相互對照，卻忽視了與只加蒸餾水組的空白對照，沒能有力地證實實驗結論。
（5） 未遵循等量原則
除了自變量外，實驗組與對照組所加的其他實驗材料及物質的量要相同或相等。因此，在進行有關實驗過程的敘述時，在恰當的地方應使用“等量”“適宜”“相同條件”等詞。
對于本題，許多同學未能很好地對各組的種子數量、實驗組的重金屬污染液體積以及空白對照組的蒸餾水體積等參數進行等量設置。
（6） 未注意平行可重復原則
為了盡可能地避免偶然性，使實驗結果與結論相對準確可靠，實驗必須能夠重復進行足夠多的次數。若別人按照相同的步驟、條件進行實驗，應能得到相同的實驗結果與結論。因此，在實驗時要設置足夠多的實驗組和對照組。
（7） 未注意可操作性或實際情況
所設計的實驗步驟及對實驗結果的檢測必須是實際的、可操作的，不能太理想化。
對于本題，有的同學直接在培養皿中加1000mL蒸餾水進行稀釋；或將種子放入加了400mL污染液的培養皿中，使種子完全浸沒在液體中；或者是只加一次污染液與蒸餾水，以后不再進行添加；或者在實驗結束時測量重金屬的減少量等，這些實驗操作步驟都是不實際的或是難以操作的，應該注意避免。
（8） 實驗結果、結果分析與結論互相混淆
實驗結果是在實驗結束時出現的，通常伴有一定的現象，如本題中種子的發芽率和幼苗根長等。實驗結果分析應該寫“為什么會出現這樣的結果”，通常需要用到一定的實驗原理來進行討論，如本題應寫出為什么在重金屬污染液中種子的萌發率會相對降低、幼苗根長會相對較短。實驗結論是由實驗結果推導出來的，應該與實驗目的相呼應。同學們在解題時，一定要明確題目的要求，不能將實驗結果、結果分析和實驗結論混為一談。
（9） 觀察和比較的指標不明確
要明確觀察和比較的指標。
對于本題，有的同學設計在實驗結束時測“各組種子的重量或重金屬的減少量”，事實上，本題應用種子萌發率的平均值與幼苗的平均根長作為觀察和比較的指標。
（10） 因果關系倒置
通常根據實驗結果才能推出結論。其敘述方法是：若出現某某結果，則有某某結論。
如本題的預期結果之一是：在不同濃度的重金屬污染液中，種子的萌發率都比在蒸餾水中的低，從而得出結論：不同濃度的重金屬污染液對水稻種子的萌發有著不同程度的抑制作用。有些同學卻把預期結果寫成“如果不同濃度的重金屬污染液對水稻種子的萌發都有抑制作用，則不同濃度的重金屬污染液中的種子萌發率都比蒸餾水中的低”，這顯然是不符合邏輯的。因此，在答題時，同學們還要注意語言敘述的邏輯關系。
（11） 審題不仔細導致遺漏
對于本題，很多同學只是計算了種子的萌發率卻沒有測量幼苗根長，而題目的要求是探究重金屬污染對水稻種子萌發和生長兩方面的影響。因此，同學們在審題時一定要仔細，明確題目的要求到底有哪幾個方面。
（12） 驗證性實驗與探究性實驗混淆
驗證性實驗的結論是已知的、確定的，不需要進行討論。探究性實驗的結果是未知的，結論也是不確定的，需要進行討論。
本題中，實驗的結果可能有：①不同濃度的重金屬污染液中的種子萌發率都比蒸餾水中的低，且隨重金屬污染濃度的升高，種子的萌發率降低；②不同濃度的重金屬污染液中的種子萌發率都比蒸餾水中的高；隨重金屬污染濃度的升高，種子的萌發率升高；③不同濃度的重金屬污染液中的種子萌發率有的比蒸餾水中的高，有的比蒸餾水中的低；④不同濃度的重金屬污染液中的種子萌發率與蒸餾水中的無明顯差異。當然，最有可能出現的實驗結果是①。因此同學們在寫預期結果與結論時，應首先明確到底是驗證性實驗還是探究性實驗。
（13） 實驗原理、假設和目的互相混淆
實驗原理是指實驗實施或結果實現的理論依據。實驗假設是指在進行探究性實驗時，對研究對象的屬性、特征或與某些因素之間的關系做出具體的猜測，一般用陳述性語句表述，不用“是否”“會不會”等詞，而是用“是”“會”或“否”“不會”等詞。本題中的假設可以是“重金屬污染液會使種子的萌發率和幼苗根長降低”等。實驗目的是指對研究對象的屬性、特征或與某些因素之間的關系進行驗證還是探究。同學們在答題時，一定要注意這三者之間的區別。
一、突出演示實驗的目的性
演示實驗的主要目的之一是幫助學生更加直觀地理解知識。因此，我們設計演示實驗時一定要結合教材內容，突顯教學任務。不僅如此，我們還要明確演示實驗對解決教學重難點的重要作用，更有針對性地進行實驗的設計。例如，在講解《綠色植物與生物圈的碳－氧平衡》這一章節的內容時，教學目的的不同會導致演示實驗的差別。如果演示實驗的目的是為了探究影響氧氣形成的因素，我們就要控制實驗時所用的金魚藻葉子的大小、太陽的光照等，我們要觀察的則是氣泡產生的大小；而如果演示實驗的目的是為了驗證光合作用所產生的氣體的種類時，則需要著重進行氣體的驗證，通過蠟燭的燃燒情況判斷產生氣體的種類。因此，在設計演示實驗時應突出實驗的目的性。
二、注重演示實驗的嚴謹性
初中生物是一門極具嚴謹性的學科。因此，我們在設計演示實驗的同時，也要注重實驗的嚴謹性。通常情況下，嚴謹性是保證實驗順利進行的最基本元素。例如，我們在教學生使用顯微鏡時，就要對顯微鏡各部分的組成進行精準教學，嚴格按照顯微鏡的使用方法進行操作，并將顯微鏡的使用注意點告訴學生，進而引導學生對顯微鏡有一個準確的認知。
三、注重實驗操作的簡潔性
設計演示實驗的目的是將枯燥、抽象的教材知識變成直觀、容易理解的實驗展示在學生的面前。由此可見，我們所設計的演示實驗的操作要具有一定的簡潔性，降低學生對實驗的理解難度。不僅如此，簡潔的演示實驗還能夠節省一定的課堂教學時間，降低教師的備課難度。例如，在講解《生態系統與生物圈》這一章節的內容時，相較于復雜的生態系統環境的創造，我們可以采用簡潔的生物瓶進行替換。如在教材內容的講解之前，我們可以準備一個玻璃瓶，里面放上一定的水草、田螺以及金魚等，然后要求學生仔細觀察這個簡易的生態瓶中的生態平衡，讓學生直觀感知生態系統，提高整個教學效果。
四、提高演示實驗的趣味性
隨著課程改革的不斷深入，我們教師在進行演示實驗的過程中也要加強自身與學生的良性互動，增強整個實驗的趣味性。提高演示實驗的趣味性不僅僅是迎合課程改革的必然要求，也是提高學生注意力，增強學生學習興趣的必然手段。因此，作為初中生物教師，我們在設計演示實驗時，要突出學生的主體地位，增強實驗的趣味性以及與學生的互動性。例如，在講解《人體的物質與能量來源于食物》這一章節的內容時，我們可以設計一個與自制飲料相關的演示實驗。我們所需準備的材料有紅糖、檸檬汁、白糖、新鮮水果、蜂蜜等，然后在學生面前進行飲料的制作。在制作完成之后，再邀請學生模仿飲料的調制。這種富有趣味性的演示實驗不僅能夠提高學生對食物的重視，還能夠活躍整個課堂氛圍，有利于和諧課堂的構建。
五、提高演示實驗的探究性
關鍵詞：高中生物；試驗設計題；基本解法
一、確定生物實驗類型
（一）驗證性實驗類型。驗證性實驗是要對研究對象有一些的了解，從而可以根據自身的認知情況提出假說，為了驗證這一假說或者自身的認知從而進行的一種實驗方式，驗證性實驗更加注重的是實驗的一個演示和證明的活動，通過分離科學知識和過程，除去背景的影響，更加注重了探究的結果，并不是探究過程。驗證性實驗式傳遞了更加注重實驗操作和觀察的技能，強調的是從試驗中驗證真理獲得生物知識。
（二）探究性實驗。探究性實驗式不知道實驗的結論，通過實驗的分析，求證假設是否正確額度一種實驗方式。探究性實驗式就是通過實驗來回答來解答一個感興趣的問題，不僅激發了學生的好奇心，培養了科學的探究的能力。
二、生物實驗設計原則
（一）平行重復原則。每一個實驗都要求能夠重復實驗，不然的話相關的試驗就失去了它存在的意義，平行重復原則就需要通知自變量的變化，在無關變量一定的情況下，要求多次重復試驗，從而觀察自變量和實驗結果的關系。
（二）科學性原則。科學性原則就是選擇相應適合的試驗材料，通過正確的試驗原理和方法，得出符合邏輯的試驗結果或者結論。這就需要我們在實驗的時候要結合相關的科學資料，通過運用自身的試驗原理，使用教材中的實驗方法。
（三）單因子變量原則。單因子變量原則就是要簡易化實驗過程中的各種影響關系，可使得結果的說服力更強，一般會分為兩個組，一個是實驗組，一個是參考組，兩組中只有一個變量，其他的影響因素相同，這樣得出相應的試驗結果之后，對比兩組實驗數據和現象，從而判斷不同結果，是由于哪一個變量的影響，因此在試驗設計的時候要確定和控制好其中的這一個變量。
（四）對照性原則。一般來說，實驗中有很多的影響因素，無關的因素也很多，假如要研究變量對于實驗結果的影響，就需要保證其他的影響因素不變，這樣就需要做對照實驗，通過對照試驗去除其他干擾變量對于實驗結果的影響。實驗組和對照組的區分，正常情況下，一般對照組就是正常狀態的一組，而實驗組就是改變實驗變量的一組，舉例來說就是比如驗證“鈣元素是植物生長過程中的必須的礦物質元素”實驗就分為兩組，第一組的培養液中添加鈣元素，而第二組的培養液中不添加鈣元素，那么第一組就是實驗組，第二組就是對照組。對照的類型一般分類有自身對照、相互對照、空白對照、條件對照。
三、實驗設計步驟
（一）清楚題目的要求。學生在考試的時候一定要看清楚題目的要求，因為有的時候通過對考試題的分析，就可以找到答案的線索，同時也可以了解到題目考試的具體的內容，以及相關的答題要求。
（二）分清楚實驗的目的和類型。在考試時候，學生一定要仔細閱讀實驗設計題目的試驗目的，確定實驗的類型，弄清楚實驗需要解決的問題，可以通過一些比較關鍵的詞匯來判斷，比如“證明“”探究”“研究”等一般都是和實驗目的相互關聯的。
（三）描述實驗原理，完成實驗設計。實驗完成之后，就需要根據實驗的現象和數據等等信息，描述出實驗中所需要理論依據，并且能夠結合自身學到的生物實驗理論知識給予實驗現象作出合理的解釋，完成的過程中還需要描述出相應實驗儀器的使用方法，所以實驗設計題一般就考核學生比較多的理論知識，并且還能夠根據相應的理論，作出分析，完成實驗設計題目的要求。
（四）完成實驗步驟。一般來說需要特別注意以下幾個方面：首先是選取材料，選擇材料的時候要求按照實驗的要求，注意保持相同條件，其次就是要進行分組編號為了方便觀察、比較和統計實驗，實驗可以進行分組，并且對于每一組進行標記。
（五）預測實驗結果，分析實驗結論。對于這個步驟，第一步要做的就是要分清楚實驗的類型，假如為驗證性實驗的話，只需要看下實驗結果和實驗的目的是否是一樣的結論，但是驗證性實驗值得注意的是要求實驗結果、目的以及結論的一致，實驗的結果是通過實驗得出的試驗成果；探究性實驗預測的結果或者結論，可能是一個預測結果，根據實驗的實際情況預測出相關的結論。
四、總結
生物統計作為畜牧學科的核心課程一直是高校的講授重點與難點。本文將結合筆者在講授生物統計學課程中發現的一些現實問題,如:理論課與實操分割,學生的數理基礎薄弱,課堂交流的缺乏等探討生物統計學課程的教學改革方向。
關鍵詞:
生物統計；教學改革
統計學可以分為數理統計和應用統計兩大范疇。生物統計學就是應用統計學中的一個重要分支,同時也是生物信息分析和超級計算機平臺上進行大數據分析的重要理論基礎。隨著國際大數據時代的到來,中國不論從政府,企業還是高等學府越來越重視統計學的相關課程。通過生物統計學課程的講授,筆者發現了一些生物統計學課程講授中一些值得探討的問題。
1高校教學安排中通常將理論課的講授和實踐操作分割開來
舉個例子來說,在高校的生物統計學課程通常是先進行基礎理論的講授,內容包括統計資料的整理,資料的描述統計,常用的概率分布,假設檢驗,方差分析,卡方檢驗,直線回歸與相關分析,以及試驗設計方法。所有的理論課程講完以后,一般情況下就過去10個教學周了。之后是安排一整周的教學實習。教學實習的安排通常是一種統計學軟件(如SAS)的操作,以SAS軟件為例,主要教授如下內容:SAS軟件的基本操作,SAS程序結構、程序的輸入、修改調試和運行,常用生物統計方法的SAS程序(描述性統計、資料的正態性檢驗、t檢驗、方差分析、直線回歸分析等)[1]。這里有幾個小問題值得高等教育的工作者去思考。首先,學生的記憶能否再10周以后對于抽象的理論知識依舊清晰。在微機課程開始的時候,所學的知識已經是幾周以前講授的內容了,在教學中,我經常發現當我提出一個指令讓學生輸入的時候,一部分學生還可以馬上跟上教師的節奏,另一部分學生在線面瞪著眼睛茫然不知所措。其次就是實踐操作的部分內容和理論課程脫節。這樣講授的后果就是不論理論課程還是實踐操作,學生學習結果都是半桶水,而生物統計學課程也成為同學們心目中的難點課程。
2涉及大量的抽象概念和公式,導致學生缺乏學習該課程的興趣
生物統計學涉及大量抽象概念,例如:總體與樣本,參數與統計量,準確性與精確性,隨機誤差與系統誤差,小概率事件實際不可能原理等[2]。生物統計學涉及大量的數學知識。雖然我院的學生在開設生物統計學課程之前已經學習了部分高等數學的知識。但對于理工口的學生而言,農科口的學生對數學的掌握和運用程度仍然有所欠缺。而這些抽象的概念和公式導致了部分學生的恐懼心理。
3統計學課程的數理屬性導致了課堂交流開放性的欠缺
和管理或文法課程不同的是,生物統計學課程中講述例題的結果是在概率論的基礎下做出的結論。比如說:當計算出的試驗參數小于或超過試驗閾值的時候,我們可以接受或否定預先建立的零假設,而否定或接受備擇假設,從而對試驗結果做出統計學上的判斷[3]。而管理學課程往往可以是多元開放的結果。比如:請用S(strengths)W(weaknesses)O(opportunities)T(threats)分析法來討論一家企業的優勢,劣勢,機會和威脅。同學在和教師的討論過程中就可以根據自身的知識,經驗和理解給出開放多元的答案。根據以上三點在生物統計學講授課程中所發現的問題。我對生物統計學課程有如下思考:1)將理論課時和實踐課時結合講授。首選的方案是在機房里講授統計學課程,2個標準學時的大課可以一堂課程講授理論課程,一堂課講授相關的微機操作。次選方案是在多媒體教室講課時,老師用自己的筆記本電腦連接連接多媒體平臺,切換理論和操作課程的講授,每節課程結束后,下次課帶學生進機房實操。2)對于數學基礎相對薄弱學科的學生,在每節課的講授之前先做一個簡單的概念回顧,將本節課程所需要運用的數學知識進行一個幾分鐘的短時間review以消除學生對數學知識的恐懼心理。3)加強和學生的課堂溝通。盡管無法做到象文科類課程那樣隨心所欲的暢所欲言,課堂交流在生物統計學課程上仍然是必要的。一般而言,我會選擇上一堂課結束前講授過的習題和同學們進行溝通交流。溫故而知新,對自己已經聽過的課程同學們進行解答和回顧往往更有信心,也能更好的活躍課堂的氣氛。
4總結
生物統計是一門農業口重要的核心課程,在生物統計的教學中,筆者發現了一些困擾現在高校教師和學生的問題,也提出一些教學改革的探討,以期提高教學效率,改善教學效果。
參考文獻
關鍵詞 生物實驗設計 答題方向
1 實驗題目的擬定
一個實驗題目中應該體現出該實驗的性質是驗證性實驗還是探究性實驗。所以驗證性實驗的題目應寫成“驗證……”;探究性實驗應寫成“探究……”。
探究性實驗的題目中的格式一般為“探究自變量對因變量的影響”
【例1】在用生長素促進某植物枝條生根的實踐過程中,發現枝條生根情況不一,分析其原因,認為可能與生長素的濃度有關。請據此擬定一個相關研究的課題,要求寫出課題名稱及相關研究中的觀察指標和影響這一指標的因素。
解析:顯然可以確定生長素的濃度為自變量,枝條生根情況為因變量。
答案:探究生長素濃度對該植物枝條生根的影響觀察指標:生根數量(或長度)影響這一指標的因素:生長素濃度。
2 實驗結論
實驗結論是由實驗結果推出自變量和因變量之間的關系
【例2】為了驗證“植物主莖頂芽產生的生長素能夠抑制側芽生長”,某同學進行了以下實驗:
①選取健壯、生長狀態一致的幼小植株,分為甲、乙、丙、丁4組,甲組植株不做任何處理,其他三組植株均切除頂芽。然后乙組植株切口不做處理;丙組植株切口處放置不含生長素的瓊脂塊;丁組植株切口處放置含有適宜濃度生長素的瓊脂塊。
②將上述4組植株置于相同的適宜條件下培養。
回答下列問題:
(1)各組植株側芽的預期生長情況分別為:甲組_____;乙組_____;丙組_____;丁組_____。
(2)比較甲組與乙組的預期結果,能夠說明__________。
(3)比較乙組和丙組的預期結果,能夠說明__________。
(4)比較丙組和丁組的預期結果,能夠說明__________。
(5)頂芽產生的生長素抑制側芽生長的原因是__________。
解析:如甲組和乙組之間的自變量是頂芽是否存在,因變量是側芽是否受抑制,所以結論應該為頂芽可以抑制側芽的生長。同理可以分析出乙組和丙組及丙組和丁組的結論。
答案:(1)生長受抑制 生長 生長 生長受抑制 (2)頂芽生長抑制側芽的生長 (3)瓊脂塊對側芽生長沒有影響 (4)對側芽生長起抑制作用的是生長素 (5)頂芽產生的生長素向下運輸、在側芽處積累較多,側芽對生長素濃度比較敏感,使側芽生長受到抑制
3 實驗設計思路
實驗設計思路是指實驗設計的大致過程,通常包括如何控制自變量,怎樣控制無關變量,怎樣檢測因變量等。在寫實驗設計思路時要“上看實驗器具,下看實驗步驟”。
值得提醒的是,有些實驗思路中僅寫3種變量的控制是不完善的,還要具體考慮題目的信息。總之,實驗設計思路可以看成是實驗步驟的濃縮。
4 實驗假設
實驗假設是指在探究性實驗中對所要研究的問題提出的一種解釋
例題:探究生長素是否具有延緩葉片衰老的作用。
實驗假設就是:生長素具有延緩葉片衰老的作用(或生長素不具有延緩葉片衰老作用)。
5 實驗原理
是整個實驗的設計的依據,支持自己設計的實驗結果出現的科學依據。也就是正因為該科學依據的存在才能導致設計的實驗出現結果。
【例3】為了驗證胰島素具有降低血糖的作用,以小鼠活動狀況為觀察指標設計實驗。
某同學的實驗方案如下:
①將正常小鼠隨機分成a、b兩組,觀察并記錄其活動狀況。
②a組小鼠注射適量胰島素溶液,b組注射等量生理鹽水。
一段時間后,a組小鼠會出現四肢無力,活動減少,甚至昏迷等低血糖癥狀,b組活動狀況無變化。
③a組小鼠出現低血糖癥狀后,分別給a、b兩組小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段時間后,a組小鼠低血糖癥狀緩解,b組活動狀況無變化。
該實驗方案可以說明胰島素具有降低血糖的作用。
請回答:
(1)該實驗原理是什么?
(2)分析小鼠注射胰島素溶液后出現低血糖癥狀的原因。
(3)胰島素在血糖平衡調節中的作用是什么?
6 結果分析
6.1 驗證性實驗的結果分析是指解釋該實驗結果出現的原因
【例4】為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產生和消耗,請用所提供的實驗材料與用具,在給出的實驗步驟和預測實驗結果的基礎上,繼續完成實驗步驟的設計和預測實驗結果,并對你的預測結果進行分析。
實驗材料與用具:煙草幼苗、試管兩支、nahco3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養箱、日光燈(實驗過程中光照和溫度等條件適宜,空氣中o2和co2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計)。
實驗步驟和預測實驗結果:
(1)剪取兩小塊相同的煙草葉片,分別放入盛有等量蒸餾水和nahco3稀溶液的兩支試管中。此時,葉片均浮在水面。
(2)用真空泵抽去兩支試管內液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后,敞開試管口,可觀察到葉片均下沉到試管底部。
(3)______________。
分析預測結果:__________。
分析預測的結果:__________。
(1)光照下,nahco3稀溶液中的葉片進行光合作用,釋放出來的氧氣多于消耗的氧氣,葉肉細胞間隙的氧氣增加,葉片上浮。而蒸餾水中缺乏二氧化碳和氧氣,葉片不能進行光合作用和呼吸作用,葉肉細胞間隙缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。
(2)黑暗中,nahco3稀溶液中的葉片呼吸作用,消耗了葉肉細胞間隙中的氧氣,放出二氧化碳溶于nahco3稀溶液中,葉肉細胞間隙缺乏氣體,葉片下沉。蒸餾水中缺乏氧氣,葉片不能進行呼吸作用,葉肉細胞間隙仍缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。
6.2 探究性實驗的結果分析是指若……則……進行多種情況的的討論
那么作為一個探究性實驗的多種結果的討論究竟討論幾種情況才最合適,教師可以根據實驗的假設情況進行討論。有幾種假設就可以預測出幾種相應的結果和結論。
【例5】探究性實驗的結果分析
下圖是一種可以測定呼吸速率的密閉系統裝置
(1)關閉活塞,在適宜溫度下,30 min后讀取有 色液滴向______(左佑)移動的距離
(2)為了使測得的數據更準確,必須進行矯正。矯正裝置的容器和小瓶中應分別放入
(3)生活中發現,受到機械損傷的櫻桃易爛。有人推測易爛與機械損傷引起櫻桃呼吸速率升高有關。請結合測定呼吸速率實驗裝置,設計實驗探究機械損傷對櫻桃呼吸速率的影響。
①實驗假設
②實驗步驟_______。
第一步:按裝置圖中所示進行操作,30分鐘后,記錄有色液滴移動距離a。
第二步:__________。
第三步:_________。
④結果分析:__________。
解析:該實驗的可能會出現的假設
①一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率無影響
②一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率有促進性影響
③一定程度的機械損傷對櫻桃的呼吸速率有抑制性影響。
因為可以出現三種實驗假設所以就會預測出三種相應的實驗結果和結論,所以該實驗的結果分析應該分析三種情況。
答案:
(i)左 (2)等量的消毒死的櫻桃:等量的20%naoh 5 ml
(3)②機械損傷會引起櫻桃的呼吸速率升高/機械損傷和櫻桃的呼吸速率無關/機械損會使櫻桃的呼吸速率降低。(書寫任意一種情況)
③第二步:將裝置中的櫻桃進行機械損傷,放入該裝置,30min后記錄有色液滴的移動距離為b。
第三步:比較a,b的大小。
④結果及結論:如果a=b;則無影響。
如果a>b;則抑制。
如果a
8 寫操作步驟
實驗操作的表述從形式上看,應分步、分組。分組時要標號,同時注意單因子變量原則。分步原則上是三步:第一步實驗準備(選材料分組編號),第二步實驗進行(交代自變量是怎樣控制的),第三步實驗現象觀察及記錄(交代因變量是怎樣測定的)。三步中要時刻交代清無關變量時怎樣控制均衡的。
例:以下是驗證某大豆品種的矮化特性與赤霉素的含量有關的實驗步驟。
第一步:將上述大豆幼苗平均分成a、b兩組,a組為對照組,b組為實驗組,分別置于等量的完全培養液中培養。
關鍵詞：高中生物 實驗教學 能力
生物學是一門實驗性科學。對高中學生來說，生物實驗教學主要包括常見的儀器、器具、藥品的使用能力，還有對實驗程序的理解能力，對實驗結果的分析能力，對實驗中出現的異常情況的處理能力等。
一、激發學生的興趣和好奇心
興趣和好奇心是一個人有沒有創新能力最基礎的條件，一個人如果做什么事情都沒有興趣和好奇心，不太可能有創新和很大的成就。人對事業或事物有興趣，一旦達到迷戀的程度，則更利于創新，高中生物教學中學生創新能力的培養亦如此。在實驗教學中要通過老師的“導”，千方百計的激發學生對生物課和生物實驗的興趣和好奇心，這是培養學生興趣的源泉。
1.在實驗教學的引入上結合一些經典生物學實驗、生物學發展史和著名生物學家奮斗的歷程，以激發學生的興趣。像光合作用的發現，生長素的發現等經典的實驗，孟德爾植物雜交的實驗以及他的生平，克里克和沃森發現DNA雙螺旋結構的過程都是很好的實例。通過教師繪聲繪色的講述同學們大部分會熱情高漲。
2.結合當今生物科學的新進展、新成果激發學生的興趣和好奇心。如在做DNA的粗提取和鑒定實驗前可以介紹當代基因工程在實踐中的應用、發展以及取得的一些前沿成果；還原糖鑒定實驗中可以加入糖尿的測定和糖尿病治療上的一些前沿理論，激發學生興趣和好奇心。課后他們大多會主動查閱相關資料深入了解。
3.巧妙設問，激發學生的興趣。現代思維科學證明：思維活動是從提出問題開始的，創新學習應從學會質疑開始。在實驗過程中提出一些問題，不要急著給結論，甚至是一些沒有結論的問題，激發學生的興趣和好奇心，讓他們不斷地去鉆研、去探究。在進行“觀察植物細胞有絲分裂實驗”的教學時，設計以下問題：①為什么在根尖長到5cm時取材？取材的部位是什么？觀察的部位是什么？②解離試劑是什么？解離有何作用？解離為什么要用質量分數為15%的鹽酸和95%的酒精？其他濃度或其他藥品行不行？等等這一類的問題，同學會帶著問題去實驗、去探究、去創新。
二、拓展教學，明確實驗設計原理
著名教育學家布魯姆認為決定教學效果有三個主要因素：認知的前提能力（基礎知識）、情感的前提特性（參加學習的動機情感）、教學的質。它們對學習速度的影響分別是50%、25%、25%，雖然有了知識不等于就有了能力，但沒有知識則不可能提高能力，由此可見基礎知識的重要地位，因此實驗設計之前必須深諳實驗設計的原理。
1.挖掘教材中的實驗設計理論知識在現行的教材中對生物學實驗設計的基本原則和方法等內容沒有專門的系統闡述，而是把它們隱含在教材的實驗內容和生物學史的內容之中，這就要教師應善于發現并挖掘出教材中的隱含信息，幫助學生了解和掌握學實驗設計的理論知識。
2.補充經典實驗，優化實驗設計理論知識分析教材中的實驗，發現實驗內容少且缺乏系統性的方法指導，這對于學生全面了解實驗設計的理論知識是不夠的。
三、強化實驗設計訓練
學生在明確了實驗設計的基本原理后，只有通過必要的實驗設計訓練，才能真正掌握實驗設計的方法，提高實驗設計能力。
1.課本實驗的重新設計樹立實驗設計的信心進行實驗設計的初期，學生對實驗設計方案的思路模糊，存在畏懼心理。此時教師可采取由淺入深、循序漸進的策略，幫助學生樹立實驗設計的自信心。課本實驗是學生既熟悉又親切的知識，教師在課本實驗的復習中可靈活地改變實驗的某個條件，讓學生模仿課本實驗的程序進行簡單的實驗設計，使學生從中獲得成功感，增強對實驗設計的興趣；同時在“模仿”過程中訓練學生實驗設計的思維方式，使學生初步形成實驗設計的正確思路，為實驗設計實施的可行性奠定良好的心理基礎。
2.典型習題的剖析――理順實驗設計的思路加強學生實驗能力的培養，不但要重視分析和解釋實驗現象和結果，以及推導實驗結論能力的培養，更應重視培養設計實驗方案的能力。無論哪種類型的生物實驗設計，其本質都是根據實驗題目所提出的問題，運用已具備的生物知識或生物技能，有時甚至是根據實驗題目所給出的信息或提示，構思出解決問題的方案，這有助于培養學生思維的發散性，綜全知識和解決實際問題的能力。提高學生實驗設計的能力，教師不但要讓學生明確實驗設計師的理論知識，更重要的是應讓學生掌握學生實驗設計的正確思路。
3.專題訓練――深化實驗設計的理解“實踐出真知”，學習的目的在于應用，只有將知識應用于實踐，才能加深對知識的理解和鞏固，從而形成相應的技能。學生在明確了實驗設計的基本原則和思路之后，一定數量的設計練習是必要的，它可培養學生綜合處理信息的能力、邏輯思維能力以及語言文字的表達能力等，提高實驗設計題的應答準確性。為了使學生更好地掌握實驗設計的方法，提高運用知識解決問題的能力，可以按照實驗設計題的類型采用專題訓練的做法。
【關鍵詞】生物學高考 實驗教學 復習策略
【中圖分類號】G424 【文獻標識碼】A 【文章編號】1006-5962（2013）03（b）-0179-01
由于生物學是一門以實驗為基礎的學科，其中的概念、原理和規律大多數是通過實驗推導和論證的。因此，生物實驗成為歷年高考的重頭戲，也就不足為奇。2009-2012年實驗試題立足于教材，實驗情境在教材中能找到原型，但又不是教材內容的簡單重復，突出對教材內容的加工與提升，注重考查學生對所學知識的遷移能力及結果處理與分析、判斷和推理能力。目前高中學生的實驗能力距離高考要求仍有一定的差距。因此在高三教學中如何有效的實驗復習已經成為高中生物學教師的重要任務之一。
1 重視課本實驗。挖掘實驗內容
近幾年高考實際上為素質教育指明了方向，理綜生物實驗考查突出對教材內容的加工與提升，注重考查考生對所學知識的遷移能力。所以倡導生物教師要高度重視《考試說明》“生物知識內容表”所列的生物實驗，挖掘教材實驗素材，加強課本基本實驗的變式教學，使學生真正理解課本中實驗的原理和方法。
1.1挖掘教材中隱藏的實驗內容，培養學生科學思維能力
生物學教材中的不少內容是通過實驗來介紹生物學知識的，如細胞膜的流動鑲嵌模型的探究、酶的發現、光合作用的研究、DNA半保留復制的證據等等。這些實驗內容，可以通過對教材的處理，進行深度挖掘，發展學生的實驗分析能力和實驗思想，培養學生的科學思維能力。
例如，在DNA半保留復制的證據教學過程中，不是立即呈現科學家的實驗結論，而是由學生討論DAN復制有幾種可能，學生討論出兩種DNA復制的方式，半保留復制和全保留復制。再由學生討論如何設計實驗來探究DAN的復制方式。在本節課的教學實踐中我沒有給學生直接呈現科學家們的思維過程和實驗方法，而是給學生留出充分的思考想象時間，讓他們的思維隨前人一起參于到探索過程中，從而使他們更深切地體會到科學家們富有創意的思維過程和巧妙的工作方法，并從中感悟探索的艱辛和樂趣。在探索過程中同時要幫助學生從中總結生物學研究的一些規律性的方法。
1.2驗證性實驗變式為探究性實驗，培養學生濃厚的興趣
美國當代認知心理學家布魯納主要成就之一就是反對視人為知覺、概念的獲得、推理等方面的消極感受體。所以生物學實驗教學應對課本實驗適當加以拓展，將驗證性實驗變式為探究性實驗，發揮實驗探究性，以便于學生掌握和發現科學的新概念，培養科學探究能力。
例如，“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原”可改成“探究植物細胞的吸水和失水”。教師為學生準備分析材料（白菜、蔗糖溶液、蒸餾水等），引導學生大膽提出探究的問題，小組討論后確定有價值的探究問題，從而小組共同制定實驗方案。
在這個實驗中所用的溶液是0.3g/mL的蔗糖溶液。針對這個實驗，我們還可以提出蔗糖溶液的濃度為什么是0.3g/mL呢？能否用其它濃度的蔗糖溶液代替呢？這個問題，萌發了我們進一步探究質壁分離和復原最佳濃度選取的想法。教師還可以提出“能否用其它濃度的蔗糖溶液代替0.3g/mL的蔗糖溶液？”等一系列問題。
從案例中我們發現，探究性實驗教學使學生成為知識的探索者，而不是消極的接受者，充分體現了學生是學習的主體，同時有利于開發學生的智力和培養實驗、觀察、思維能力。
1.3精選個案實驗，培養學生應用實驗理論設計實驗的能力
通過選擇課本中典型的實驗，使學生掌握一些基本的生物學實驗理論知識，例如關于變量的控制、實驗設計的基本方法與步驟、科學探究的一般步驟等等，幫助學生形成科學的實驗思想，從而提高高考中的實驗解題能力。如在“酶的催化效率”實驗教學中，指導學生對實驗原理、操作步驟的分析，使學生形成科學、嚴謹的實驗設計思想。通過比較實驗組和對照組在實驗過程中的重要作用，學會運用實驗設計對照原則――設立對照組；通過實驗內容的分析，使學生掌握實驗設計單因子變量原則――設立單一變量。從而使學生了解實驗設計的基本方法和步驟，以逐步提高學生的實驗設計能力。
2 掌握實驗設計思路和原則，以不變應萬變
加強中學生實驗能力培養，既要重視分析推導能力，也要重視實驗設計能力。實驗設計具有綜合性、靈活性和創造性。它一般要求考生根據給定的問題和條件設計實驗方案，選擇使用材料用具，預測分析實驗結果。學生只有在掌握了實驗設計思路和原則的基礎上應用，才能以不變應萬變，立于不敗之地。
