生物实验设计范文

导语：如何才能写好一篇生物实验设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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一、仔细审题

在“仔细审题”这项内容上，主要考查学生的细心程度、分析总结能力及判断能力。为了更好地培养学生的实验设计能力，在审题时应该要求学生认真浏览试题，明确要求，挖掘条件（特别是隐含条件）。例如，实验题：“设计实验验证赤霉素能提高生长素含量，完成实验思路并预测结果。”在这个实验中，用到的实验材料是：生长状况相同的燕麦胚芽鞘（3个）、赤霉素、蒸馏水、琼脂块、刀片等。在做这道实验题时，应让学生认真仔细地读题，通过仔细审题，学生挖掘出“该实验是验证性实验，不是探究性实验，不需要假设，实验的结果只有一个，不用分情况来讨论”这个条件，使问题迎刃而解。

二、原理分析

在进行原理分析时，要求学生结合所学知识并充分利用题中给出的实验条件来确定实验原理，考查学生对原有知识的再现能力与分析能力。例如上面实验中，学生应能想到赤霉素能促进细胞的生长，生长素能促进细胞的生长。这些内容都是书本上学过的内容，再想想它们之间有什么关系，是协同作用还是拮抗作用，学生能判断出是协同作用。这样实验原理清楚了，问题也就能解决了。

三、实验材料分析

试题一般会给出实验材料，完全开放性的试题要求学生根据实验目的，自主选择实验材料和用具（原则不要少用也不要多用）。此部分内容主要考查学生依据实验原理合理选择实验材料的能力，要求是实验材料要容易获得，实验装置简单，实验药品较便宜，实验步骤少，实验时间短，而且实验材料不会对师生健康带来危害。上例中实验材料已经给出，不用选择，但需要仔细分析实验材料。因此应该让学生仔细阅读材料，并分析思考燕麦胚芽鞘用了几个，有没有对照的信息，如果有，应该是谁和谁对照，琼脂块有怎样的作用。因此，教师应注重引导学生分析实验材料，实验材料分析好了，设计实验也就容易了。

四、变量分析

所谓变量分析，就是要求学生通过分析获取实验变量（唯一不同的量）。上述实验中的变量是赤霉素和蒸馏水，胚芽鞘用了三个，应该让学生分析出赤霉素处理一株胚芽鞘，蒸馏水处理一株胚芽鞘，现在只剩下了一个胚芽鞘和琼脂块。实验步骤应该是：用赤霉素来处理一个胚芽鞘的尖端，用等量蒸馏水处理另一个胚芽鞘的尖，把各自的尖切下来，分别放在两块琼脂块上，然后从两块琼脂块各切割相等的两小块，分别放在剩下的去尖的胚芽鞘的两端，那么培养一段后，找到可操作的双测指标（特定的颜色变化、沉淀反应、形态结构、生理特征变化）。本实验的观测指标是去尖的那个胚芽鞘向哪一侧弯曲生长。

五、结果分析

学生是否根据实验原理确定已知实验结果，并对实验结果进行准确描述，进而得出正确的实验结论，是验证实验要考查的内容。教师应依据实验考查的内容让学生进行实验结果分析。如引导学生分析：涂了赤霉素的胚芽鞘的尖端产生的生长素的含量多于用等量的蒸馏水处理过的胚芽鞘的尖端，然后把含有两个接触过两种尖端的胚芽鞘尖端的胚芽鞘的琼脂块放在去尖的胚芽鞘的两侧，胚芽鞘应弯向接触过蒸馏水处理过尖端的那个琼脂块的一侧，实验的结论就是赤霉素能提高生长素的含量。

六、表达与检查

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例如，按照2013年《考试说明》要求，《遗传》模块知识内容与2012年相比的变化不大，具体为：1.增加条目：遗传的染色体学说，考试要求为Ⅱ类，这块内容在浙科版教材和《学科教学指导意见》中都有要求的。2.改动条目：人类遗传病的类型人类遗传病的主要类型，考试要求仍为Ⅰ类。这些变化使得《考试说明》与浙科版教材和《学科教学指导意见》的要求更加保持一致，体现了《考试说明》简洁明了、贴近教材、贴近浙江省高中生物教学实际的特点，有利于高三生物学科的教学和复习。近几年高考对遗传知识的考查题型多以实验设计和分析题的形式出现，这也符合《考试说明》中对学生实验设计和分析并能做出评价和修订等方面的能力要求。题目分数控制在18分左右，有时也会穿插其他模块的内容，或在其他题目中考到该模块的知识点，题目趋向于综合性：1.近四年必考的知识点有：孟德尔遗传实验的科学方法；基因的分离定律和自由组合定律。每年必考遗传图解，分值在4分左右。2.近四年未考的知识点有：动物配子的形成过程；动物的受精过程；DNA的分子结构和特点；基因重组；染色体结构变异和数目变异；遗传咨询与优生。3.近四年每年高考试题中，考到的知识点呈增长的趋势：从2009年的3个考点，到2010年的4个考点，到2011年和2012年的6个考点，2013年基本保持稳定。

二、借鉴高考真题，做到触类旁通

自主命题以来，浙江高考频繁出现实验设计，遗传实验设计题正好可以很好地考查学生这方面的能力，生物教师平时不但要重视对浙江省高考遗传题的归纳，同时也要认真分析近几年全国各地的高考理综生物遗传实验设计试题，并预测当年的高考趋势。例如，2012年山东高考理综生物第27题第（4）题：用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（XrY）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记作“M”）。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离，请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。此题依托新的情景，要求学生能依据“几种性染色体异常果蝇的性别、育性图示”，灵活运用自由组合定律和伴性遗传原理并设计实验来解答问题。综合考查了学生的实验与探究能力、获取信息的能力，还考查了“确定假设”的逆向思维能力，根据结论反推而获得答案。又如，2012年上海高考第30题，此题属于是9：3：3：1的变形，在许多情况下，独立遗传的基因通过相互作用共同控制性状，我们可将其称为基因互作，但仍然遵循自由组合定律，所以解题时所依据的仍然是孟德尔定律的实质。解答此类题目要认真审题，获取题中相应信息，根据信息判断产生原因，确定属于哪种变形，再运用孟德尔定律结合题中信息去解决问题。通过对此题的分析，教师可以由此引出许多变式类型，可以是互补类、互斥类、抑制类、重合类、重复类、叠加类、致死类等等，分析时配以相应的例题，相信学生一定能快速掌握此类题型的解答。由此，我们有必要充分挖掘必修Ⅱ中遗传和变异所有显现的或隐藏的实验内容，对遗传实验设计题要充分归类，包括显隐性性状判断、基因载体（常染色体、X染色体）判断（包括显隐性基因已知和未知的）、纯合子和杂合子的判断、控制两对或多对相对性状的基因是否在同一对同源染色体上的判断、控制性状的基因是否在X、Y染色体上的同源区段或非同源区段的判断、可遗传变异和不可遗传变异的判断、显性突变和隐性突变的判断、根据性状判断生物性别的实验设计等等，要能运用实验设计的原则和孟德尔遗传定律解答此类问题，并整理出一套较完整的解题思路和技巧。

三、比较新老教材，进行择优拓展

生物学是实验性学科，实验教学对于提高学生的生物科学素养十分重要。人教版高中生物新教材必修模块的实验类型有验证性、探究性、定量分析型、观摩实验和模拟探究实验五种类型，极大地丰富了实验内容和实验方法。通过各种类型的实验，让学生体验如何科学地选择实验材料，怎样科学地设计对照实验，如何用表格记录实验数据与实验结果，如何对实验数据及结果进行科学的分析等。浙科版高中新课程生物必修教材从2008年下半年开始使用，新教材更加关注对学生探究能力的培养，设计了更多的探究实验，特别在遗传实验题中也增加了实验设计类型，更调动了学生的探究兴趣，激发了学生的探究欲望，但由于此类题目在高考中综合性地进行考查，也给学生带来了一定的压力。遗传实验这块内容在两本教材中有了很大的变化，比如在基因分离定律一节中，两本教材所列举的相对性状也发生了变化，人教版以高茎矮茎为例，而浙教版以紫花白花为例，当然这也留给了我们尽情挖掘的空间，尤其在实验设计这一块，我们可以把人教版的内容补充到浙教版来，以丰富我们的教学题材，为我们设置原创题提供了材料和空间。所以，教师可以利用人教版新课程教材中的实验内容进行优势互补，进行择优拓展。

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1．高中生物实验设计遵循的原则

实验设计要遵循实验的原则。首先，实验的设计要具有科学性，科学性原则要求教师在进行试验教学的时候，要明确实验的目的性，在选择实验材料的时候，一定要选择具有科学性的材料、运用科学性的实验方法、使用合理恰当的实验原理。除此之外还要满足高中生物学实验的基本原则和原理。其次，实验设计要严谨，在生物实验进行时要保证实验设计的方案没有漏洞。最后，实验设计要简易，在进行实验的时候，要保证实验所需的材料能够容易获得，实验的操作步骤简单易懂，避免实验所需时间过长。除以上几点原则之外，还要遵循可行性原则、随机性原则、可重复性原则以及实验条件一致性原则等。

2．高中生物实验设计的方法

高中生物实验设计属于探索性的教学活动，任何的探索都是从问题开始出发的，因此，教师在进行实验教学的时候一定要重视引导学生去发现问题。在实验开始之前，教师首先要确定就是要通过实验来提出问题的假设，用实验来解决问题，用实验来得到正确的结论。由此可见，高中生物实验的设计是高中生物学科的难点。教师在设计实验的时候一定要引导学生去发现问题，让学生对实验感兴趣，并且不断的提出问题，在引导的过程中，激发学生的探索精神和学习兴趣，集中学生的注意力，激发学生的求职欲望，以及鼓励学生自我提问、学生与学生之间相互提问、学生与老师相互提问。除此之外，教师在实验设计的时候，还要不断地优化创新生物实验的设计，在设计的时候教师一定要利用控制单一变量的原则来不断地调整实验的进行，这样才能有效地培养学生的辩证思维和创新思维。只有做到了以上几点，才能有效地保证高中生物实验设计的科学性和有效性。

二、高中生物实验的分析

高中生物实验中，实验结果的分析占有很重要的位置。教师在进行实验分析之前，一定要给学生充分的思考时间，让学生进行讨论交流，使学生尝试着去分析实验的结果。将学生以小组为单位进行讨论，让学生自己去探索实验的原理、步骤以及对实验结果的分析。如此一来，不仅能够提高学生的学习兴趣，还能够使得一些有困惑的学生能够得到其他同学的解答后恍然大悟。对于学生一些较好的想法和提议，教师要给予及时的鼓励和支持。实验结果一般都可以观察和测量的实验现象，在生物实验中出现的真实状况，是获取实验结论的重要依据。假如教师所做的生物实验属于验证性实验，那么结果是唯一的，同样结论也是唯一的。假如教师所做的生物实验属于探究性实验，那么结果就不再唯一，且每一个结果都将得到一个结论。一般高中生物实验结果的分析，问题出现最多的实验就属探索性实验，通常表现的情况有以下几种:首先，实验的结果与实验的结论不一致;其次，教师在进行实验分析的时候不全名，没有正确且准切的分析实验结果出现的各种可能性;最后，教师在实验分析时语言表达不准确，甚至出现结果与结论颠倒的现象。通常生物实验结果分析使用的语句都是“如果……那么说明……”首先阐述实验的结果，然后再阐述得出的结论。

三、结束语

综上所述，高中生物实验重视的不仅是实验的技能，更注重实验的设计和分析，尤其是在近几年的高考中，实验设计和分析出现的相对频繁，并且所占的比例和分数也逐渐呈上涨的趋势。因此，教师在平时的教学过程中，一定要重视实验的设计和分析，对于实验过程中学生提出的一些好想法和意见，教师要给予及时的鼓励和支持。

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实验设计和分析试题是一种综合能力的体现,生物高考非常重视对实验能力的考查,如对实验原理,实验程序,实验现象和实验结论等内容的分析、归纳和总结,用以考查考生的理解能力、分析能力、综合能力、收集处理信息的能力、逻辑思维能力、语言文字的表达能力、开拓创新能力。所以这类题型,在复习过程应予以高度重视。

1 实验试题类型的分析

该类试题按实验目的可划分为验证性实验和探究性实验。这两类试题的设计有较大的区别,所以解答方法也就有很大的不同。

1.1 验证性实验:验证性实验是在实验前已经知道了相关的实验原理,并对实验现象已经形成一定认识或提出了某种比较确定的假说,再通过具体实验来验证相应的生物学现象或事实的实验方法。由于实验者在实验前大都已掌握了实验结果和实验结论,因此,对实验结果和预期往往是惟一的。

1.2 探究性实验:探究性实验是探究者根据一定的实验目的,利用现有的实验条件,通过控制实验变量来研究探究研究对象的未知属性、特性以及与其他因素的关系,依据实验现象推测出结论的实验方法。由于探究者在实验前提出的假说往往是比较模糊的,因此对实验结果的预期也是不确定的,仅仅把可能出现的实验现象考虑在内,再由各种现象来推测出最可能的实验结论,而事实上最后真正的实验结果和相应的结论都只有一种。探究性实验是历年高考的重点,以下重点讲述探究性实验的设计方法。

2 探究性生物学实验的设计方法分析

由于探究性实验更能全面考查学生的知识储备与科学素养,因而倍受高考命题者的青睐。探究性生物学实验应当要求学生在明确实验要求、目的的前提下,遵循实验设计“操作方便,程序合理,药品节约,依据现象推测结论”的原则进行设计,一般可分为以下几个环节:

2.1理论假设的提出:根据题目要求,确定实验的条件即实验变量X,实验中要注意控制“变量”。一般只确定一个变量,即惟―一个对实验结果可能产生影响的变量。在此基础上提出理论假设,它常常可以描述为:“当条件X存在时,事件P(实验现象)可能发生;当条件X改变时,若事件P发生,能得出何结论;当事件P不发生,能得出何结论。”

2.2 设计探究性假设:分五个实验步骤进行:①实验准备,包括必要的实验器材及实验药品的准备;②满足条件X,设计一个实验,观察事件P能否发生;③条件X改变,设计一个实验,观察事件P能否发生,发生的程度如何?④设计对照实验,对照实验是实验设计时必须遵循的原则。⑤进行梳理,分析实验是否遵循“单因子变量”“平行重复”原则。

2.3 观察、记录和作结论:仔细观察并准确记录实验现象,并根据实验现象作出相应的结论,一般书写规律是:

2.3.1 若条件X存在事件P能发生,条件X改变事件P不能发生(或发生程度改变),结论是 。

2.3.2 若条件X存在事件P能发生,条件X改变事件P能发生(或发生程度改变),结论是 。

2.3.3 若条件X存在事件P不能发生,条件X改变事件P能发生(或发生程度改变),结论是 。

3 实验设计的原则分析

3.1 科学性原则:实验是在人为控制条件下研究对象的一种科学方法,是依据假设在人为控制条件下,对实验变量的变化和结果进行捕获、解释的科学方法。科学研究的过程本身就是科学。因此科学性原则具体体现在:实验原理、实验方法、实验材料的选取、实验结果的处理均要有充分的科学依据,而不是凭空想像。

3.2 简便、可操作性原则:简便是指设计生物学实验时,要尽量做到实验材料容易获得,实验装置比较简单,实验药品比较便宜,实验步骤比较少,实验时间比较短。可行性是指在设计生物学实验时,要考虑现有的实验条件,保证现有的实验条件能满足实验的要求。

3.3 单一变量原则:实验变量(或称自变量)是指实验中由实验者所操纵的、给定的因素或条件。反应变量(或称因变量)是指实验中由于实验变量而引起的变化和结果。其他的对反应变量有影响的因素称为无关变量。由无关变量引起的变化和结果称为干扰变量。例如在验证温度对酶活性的影响实验中,人为给定的温度称为实验变量,酶活性的改变称为反应变量,其他的如pH、底物量、试管的干净程度、唾液新鲜程度和稀释浓度等称为无关变量,由它们引起的酶活性的改变称为干扰变量。在实验中,无论有几个变量,都应该做到一个实验变量对应一个反应变量,确保单一变量的操作规范,尽可能控制无关变量,减少干扰变量。这样即便于对实验结果进行科学的分析,又增加实验结果的可信度和说服力。

3.4 平衡等量原则:在实验中无关变量的因素条件是很难避免的,这就要求实验中,除实验变量以外,对实验组和对照组施加的影响是相同的,以消除无关变量对结果的影响。值得注意的是这些无关变量在进行严格控制时,不但要等量,而且是在适宜条件下的等量,常态条件下的等量。如探索pH值对酶活性的影响时,单一变量是pH,即除pH之外的其他一切对酶活性有影响的无关变量不但要严格控制等量,而且是要适宜的量。如对温度的控制不但要相同,而且要适宜,即要给予酶活性所需的适宜的温度,而不能控制在低温或高温条件下的等量。

3.5 对照原则:对照是实验控制的手段之一,目的仍是消除无关变量对实验结果的影响。通常把接受实验变量处理的对象组叫实验组,把不接受实验变量处理的对象组叫对照组。

3.5.1 空白对照:即不给对照组做任何处理。如验证甲状腺激素的作用,则对对照组不做实验处理,让其自然生长,而对实验组喂甲状腺激素,以观察甲状腺激素的作用。

3.5.2 条件对照:例如温度对淀粉酶活性影响的实验中的0℃和100℃下的对照。

3.5.3 自身对照:指对照组和实验组都在同一研究对象上进行。如质壁分离和复原实验中,对照组即正常的洋葱表皮细胞和实验组即质壁分离和复原的细胞为同一组细胞。

3.5.4 相互对照:不单独设对照组,而是几个实验相互对照。如植物的激素与向性实验的等组实验中,五个实验组所采用的都是相互对照,较好地平衡和抵消了无关变量的影响,使实验结果具有说服力。

4 实验设计题的解题思路分析

4.1 明确实验目的和原理(验证的生物学事实是什么?所依据的生物学原理是什么?)。

4.2找出实验变量、反应变量和无关变量。

4.3 选择实验器材。一般题干所给出的实验材料及用品对实验设计有着提示和引导作用。

4.4设计实验步骤。分析每一环节之间的关联性和延续性,安排实验的最佳顺序。

4.5 明确实验对象和实验条件(实验对象:实验所用的生物学材料;实验条件:完成这一实验必需的理化条件及生物学处理方法)。

4.6 设计实验方法和步骤。

4.6.1 实验材料的制取或处理。有些实验中,题干所给予的材料与设计的要求有一定的差距,如果我们直接利用题干中所给予的材料而不加以处理的话,则不能达到实验目的,这就要求我们对实验材料进行适当的处理。

4.6.2 对实验处理进行分组编号。这一步目的明确,就是要使自己的实验结果令人信服,就需要排除一些无关变量造成的影响。因此分组对照是一个在设计实验时,用来抵消非实验因素对实验结果造成影响的常用方法。

4.6.3 对不同(或同一)对象施加不同的处理。这是实验设计中的关键一步,基本上所有的实验设计题都要求学生完成这一步工作,只要我们在分析过程中做好了前面的工作,这一步也就是顺理成章的事了。

4.6.4 结果观察(预测)、纪录并根据结果(现象)进行分析。

不管实验题目如何变化,如何新颖,但我们只要通过对典型案例的剖析,掌握科学研究的基本程序和方法,结合一定量的规范训练,提高综合运用能力,许多实验问题就会迎刃而解。

4.7 实验步骤应客观,步骤的设计应力求做到科学严谨、客观真实。

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关键词：实验；设计

【中图分类号】G633.9

1引言

以往的生物学实验都是验证性实验，是在已知结论的基础上，学生按部就班地完成实验步骤。而探究性实验则是学生不知道结论，没有现成的实验设计，需要在教师的启发诱导下，学生积极主动地运用已学过的知识和技能，以发现者和探索者的姿态发现问题、探索问题和解决问题。探究性实验融知识传授、技能训练和科研能力培养于一体。

一个比较完整的实验设计方案，一般包括以下内容：

（1）实验课题：即实验内容。

（2）实验原理：即理论依据。

（3）假设：即对可见现象提出的一种可检测的解释但未经证实的结论。

（4）预期：即在检测-个假设之前，先提出实验的预期结果。

（5）实验：根据实验的目的和提出的假设，来具体设计实验的方法步骤。在实验的方法步骤设计中，必须遵循对照性、等量性、单一变量等原则。

（6）观察和收集数据：即定时、定期观察实验过程发生发现象或采集数据并如实记录。

（7）分析与推论：对记录来的现象、结果、数据进行整理、分析，有的可以处理成图表等形式。最后通过分析得出结论，如果预期没有实现，则说明假设不成立，作出否定的结论，如果预期得到实现，则假设成立，则作出肯定的结论。

2高中生物探究性实验设计的要点

2.1实验设计的六个原则

2.1.1科学性原则

所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如：淀粉酶水解淀粉的顺序问题。

2.1.2对照性原则

科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力，包括4类：

①空白对照：空白对照是指不做任何实验处理的对象组。

例如，在"生物组织中可容性还原性糖的鉴定"的实验中，向甲试管加入试剂而已试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白的对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

②条件对照：条件对照指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。

例如：设计甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育的实验：

将15条同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15mm），随机分为3组（每组5条），在相同水质、饲料、温度条件下饲养。A组加入甲状腺激素，B组加入甲状腺抑制剂，C组不加任何药物。在实验的10d～12d中，按时用标尺测量并观察蝌蚪的生长变化情况。

在这个实验设计中，A组为实验组，B、C组为对照组，B组为条件对照，C组为空白对照。通过条件对照、空白对照的设置，更能充分说明实验因子--甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。

③相互对照：相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组相互对照。如酶的专一性和高效性验证的实验，两组实验之间就是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

④自身对照：自身对照是指不另设对照组，实验组与对照组在同一对象上进行。如"植物细胞质壁分离和复原"实验，就是典型的自身对照。自身对照，方便简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

2.1.3等量性原则

对照是实验控制的手段之一。为排除实验中无关变量对因变量的干扰，常常需要相对于实验组设置对照组，以说明因变量的变化结果不是因为无关变量的影响。遵循单因子变量原则，对照组与实验组比较只能有一个自变量，因此两个组的无关变量就必须"等量"了，故称等量对照原则。每次实验所加试剂的量要相等。

2.1.4单因子变量的原则

即在实验的诸多因素中，要控制其它因素不变，而只改变其中一个因素，观察该因素对实验结果的影响。这样，就可以判断出现不同现象的原因是有唯一的变量不同而引起的。

如，在探究不同的PH对唾液淀粉酶活性的影响是，PH值是实验变量，它可以改变，但其他因素如温度则在各组中必须保持恒定，以免干扰实验结果。

2.1.5可重复性原则

指的是控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能消除非处理因素所造成的实验误差，体现实验的科学性。

2.1.6简约性和可行性原则

是指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显并能在较短时间内完成。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可能性。

以上这些原则都是实验设计中要注意和把握的，因此，在实验教学过程中，要渗透这些思想；今后还要继续认真钻研教材中探究性课题，切实提高学生的实验设计能力。

2.2完成实验设计题的基本思路

①明确实验目的、实验原理及实验类型；

实验目的：要探究或者验证的某一事实。

实验原理：进行实验依据的科学道理。

实验类型：探究、验证、分析改错。

②分析变量，设置对照。

③精心策划实验方法、严格设计实验过程，并引入科学的测量方法（实验材料和试剂可以起到提示的作用）。通常：第一步：建立对照实验；第二步：进行对照实验；第三步：正确方法观察、测量、记录实验现象。直接用肉眼观察类的、需借助显微镜类的（此类要注意观察前先制作临时专片）、需进一步用试剂检验类的等。在第一、二步中一定要体现单一变量原则和等量性原则。有的实验需要做准备工作的应在第一步前，当然也有在中间的，这要根据具体实验而定。

④有效预测实验结果、科学描述分析实验结果，并得出科学的实验结论。

总之：实验设计题型应对策略：1、准确地把握实验目的。2、精心地策划实验方法。（化学物质的检测方法、实验结果的显示方法、实验条件的控制方法）3、合理地设计操作过程。4、严格地设置对照实验。5、准确地预测实验结果。6、简明地组织语言文字。

步骤设计一般不宜连续描述，往往需要分段叙说；试管（或烧杯，水槽等）要给予编号，如A、B或甲、乙；叙说中尽量要用规范的实验术语，不能用含糊的口语。

2.3对实验方案作出恰当的评价和修改

实验改进、改错题型应对策略：第一步：分析取材是否正确。第二步：分析实验原理及方法是否正确。第三步：分析药品与试剂的使用是否合理。第四步：步骤及操作分析，主要有以下情况：①漏做或顺序颠倒某个实验步骤。②操作方法错误。③有没有设置对照，如果有则看对照设计是否合理。④实验是否遵循了单一变量原则。⑤实验是否具有偶然性。⑥有无更为简单的实验方案。⑦实验能否顺利完成。⑧实验的安全性如何。第五步：分析实验结果是否正确。

以上这些设计要点都是实验设计中要注意和把握的，因此，在实验教学过程中，要渗透这些思想；今后还要继续认真钻研教材中探究性课题，切实提高学生的实验设计能力。

参考文献

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一个比较完整的实验设计方案，一般包括以下内容：

（1）实验课题：即实验内容。

（2）实验原理：即理论依据。

（3）假设：即对可见现象提出的一种可检测的解释但未经证实的结论。

（4）预期：即在检测―个假设之前，先提出实验的预期结果。

（5）实验。根据实验的目的和提出的假设，来具体设计实验的方法步骤。在实验的方法步骤设计中，必须遵循对照性、等量性、单一变量等的原则。

（6）观察和收集数据：即定时、定期观察实验过程发生发现象或采集数据并如实记录。

（7）分析与推论：对记录来的现象、结果、数据进行整理、分析，有的可以处理成图表等形式。最后通过分析得出结论，如果预期没有实现，则说明假设不成立，作出否定的结论，如果预期得到实现，则假设成立，则作出肯定的结论。

一、实验设计应遵循的六个原则

1.科学性原则

所谓科学性，是指实验目的要明确，实验原理要正确，实验材料和实验手段的选择要恰当，整个设计思路和实验方法的确定都不能偏离生物学基本知识和基本原理以及其他学科领域的基本原则。如：淀粉酶水解淀粉的顺序问题。

2.对照性原则

科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了，且使实验结论更有说服力，包括4类：

①空白对照：空白对照是指不做任何实验处理的对象组。

例如，在“生物组织中可容性还原性糖的鉴定”的实验中，向甲试管加入试剂而已试管溶液不加试剂，一起进行沸水浴，比较它们的变化。这样，甲为实验组，乙为对照组，且乙为典型的空白对照。空白对照能明白的对比和衬托出实验组的变化和结果，增强了说服力。

②条件对照：条件对照指虽给对象施以某种实验处理，但这种处理是作为对照意义的。

例如：设计甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育的实验：

将15条同时孵化的同种蝌蚪（体长均为15mm），随机分为3组（每组5条），在相同水质、饲料、温度条件下饲养。A组加入甲状腺激素，B组加入甲状腺抑制剂，C组不加任何药物。在实验的10d～12d中，按时用标尺测量并观察蝌蚪的生长变化情况。

在这个实验设计中，A组为实验组，B、C组为对照组，B组为条件对照，C组为空白对照。通过条件对照、空白对照的设置，更能充分说明实验因子――甲状腺激素能促进蝌蚪的生长发育。

③相互对照：相互对照是指不另设对照组，而是几个实验组相互对照。如酶的专一性和高效性验证的实验，两组实验之间就是相互对照，较好的平衡和抵消了无关变量的影响，使实验结果更具有说服力。

④自身对照：自身对照是指不另设对照组，实验组与对照组在同一对象上进行。如“植物细胞质壁分离和复原”实验，就是典型的自身对照。自身对照，方便简便，关键是要看清楚实验处理前后现象变化的差异，实验处理前的对象状况为对照组，实验处理后的对象变化则为实验组。

3.等量性原则

对照是实验控制的手段之一。为排除实验中无关变量对因变量的干扰，常常需要相对于实验组设置对照组，以说明因变量的变化结果不是因为无关变量的影响。遵循单因子变量原则，对照组与实验组比较只能有一个自变量，因此两个组的无关变量就必须“等量”了，故称等量对照原则。每次实验所加试剂的量要相等。

4.单因子变量的原则

即在实验的诸多因素中，要控制其它因素不变，而只改变其中一个因素，观察该因素对实验结果的影响。这样，就可以判断出现不同现象的原因是有唯一的变量不同而引起的。

如，在探究不同的PH对唾液淀粉酶活性的影响是，PH值是实验变量，它可以改变，但其他因素如温度则在各组中必须保持恒定，以免干扰实验结果。

5.可重复性原则

指的是控制某种因素的变化幅度，在同样条件下重复实验，观察其对实验结果影响的程度。目的在于尽可能消除非处理因素所造成的实验误差，体现实验的科学性。

6.简约性和可行性原则

是指实验材料容易获得，实验装置简化，实验药品便宜，实验操作简便，实验效果明显并能在较短时间内完成。从实验目的、实验原理到材料用品的选择、实验操作等，都要符合实验者的一般认知水平，满足现有的条件，具有实验和完成实验的可能性。

以上这些原则都是实验设计中要注意和把握的，因此，在实验教学过程中，要渗透这些思想；今后还要继续认真钻研教材中探究性课题，切实提高学生的实验设计能力。

二、完成实验设计题的基本思路

1.明确实验目的、实验原理及实验类型；

实验目的 ：要探究或者验证的某一事实。

实验原理 ：进行实验依据的科学道理。

实验类型：探究、验证、分析改错。

2.分析变量，设置对照。

3.精心策划实验方法、严格设计实验过程，并引入科学的测量方法（实验材料和试剂可以起到提示的作用）。通常：第一步：建立对照实验；第二步：进行对照实验；第三步：正确方法观察、测量、记录实验现象。直接用肉眼观察类的、需借助显微镜类的（此类要注意观察前先制作临时专片）、需进一步用试剂检验类的等。在第一、二步中一定要体现单一变量原则和等量性原则。有的实验需要做准备工作的应在第一步前，当然也有在中间的，这要根据具体实验而定。

4.有效预测实验结果、科学描述分析实验结果，并得出科学的实验结论。

篇7

关键词：核基因；质基因；同源区段；非同源区段

生物的性状是由基因控制的，对于真核生物来说，基因主要位于细胞核染色体上，但也有少量基因位于细胞质（线粒体、叶绿体）中。细胞核染色体分为性染色体和常染色体，性染色体又分为Y染色体和X染色体。仅由Y染色体基因控制的性状呈现出明显的雄性传雄性的特征，但控制性状的细胞核基因是位于X染色体上还是在常染色体上？是仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体同源区？这些问题，本文将通过例题结合分析予以解决。

一、控制性状的基因是在细胞质还是在细胞核内

【实验设计】研究方法：正交和反交实验（注：正交、反交实验中的父本与母本互换），观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果正反交两次实验呈现出子代所有个体的性状（表现型）相同，则控制性状的基因在细胞核内；如果正反交两次实验呈现出子代表现型不相同，而且有明显的特征：子代呈现出母系遗传，即表现型与母本性状相同，则可以确定性状是由细胞质基因所控制。

二、控制性状的基因是仅位于X染色体上还是在常染色体上

【实验设计】1．如果未知研究性状的显隐性研究方法：采用正交和反交实验，观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果下一代雌性与雄性表现出的性状不相同，则控制性状的基因位于X染色体上；如果下一代雄雌表现型一致，则性状是由常染色体基因所控制。2.如果已知研究性状的显隐性研究方法：采用显雄与隐雌杂交实验（雄性显性个体与雌性个体），观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果下一代雌性全部表现为显性性状，而雄性全部表现为隐性性状，则控制性状的相关基因位于X染色体上；如果下一代雌雄果蝇表现型相同（全部为显性性状或均有显性和隐性性状）性状，则控制性状的相关基因位于常染色体上。例1：果蝇的长翅基因（V）对残翅基因（v）为显性。现有足够多的长翅与残翅果蝇，该如何确定性状是由常染色体还是X染色体上基因控制，应选择什么类型的亲本果蝇（只允许一次杂交实验）？请根据子代表现出的性状作出相应的判断。（解题步骤略）

三、控制性状的基因是仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上

【实验设计】适用条件：已知性状的显隐性及控制性状的基因位于性染色体上研究方法：显雄（纯种）与隐雌杂交（注：显性雄性个体采用的是纯种，题干中一般有各种纯种供选择），观察子代的性状（表现型）。结果分析：若子代雄性均表现为隐性性状，则控制性状的基因仅位于X染色体上；若子代雄性均表现为显性性状，则控制性状的基因位于X、Y染色体的同源区段上。例2：研究发现果蝇的红眼基因（R）对白眼基因（r）为显性。控制这对相对性状的基因可能仅位于X染色体上，也可能存在于X、Y染色体上的同源区段上。现有足够多的纯种红、白眼果蝇，如何采用合理的方法判断控制这对性状的基因是仅位于X染色体上还是位于X、Y染色体上的同源区段上？（注：只允许一次实验，解题步骤略）

四、控制性状的基因是位于常染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上

【实验设计】研究方法：显雄（纯种）与隐雌杂交，观察子代的性状（表现型）。结果分析：如果子一代全部表现为显性性状，那么将子一代中的雌雄果蝇以获得子二代，观察子二代的性状。如果子二代中所有个体都表现出显性、隐性性状，则性状是由常染色体上的基因所控制；如果子二代中雌性个体表现出显性和隐性性状，而雄性个体只表现出显性，那么控制性状的基因则位于X、Y染色体的同源区段上。例3：果蝇是科学实验经常用到的材料，其细胞核染色体有常染色体和性染色体之分，且性染色体X和Y有同源区和非同源区之分。直毛（D）对分叉毛（d）为显性，现有足够多的纯种雄、雌分叉毛果蝇和纯种雄、雌直毛果蝇，该如何判断控制这对性状的基因是位于常染色体上还是位于X、Y染色体的同源区段上，请写出遗传图解并做简要说明？

篇8

藻胆体由“杆”复合物和“核”复合物组成。前者直径12nm，长度18nm，由若干个藻胆蛋白(包括藻红蛋白、藻蓝蛋白)六聚体通过连接肽聚合而成，组成六聚体的每个单体包括藻蓝蛋白α和β两个亚基;核复合物直径12nm，长度12nm，由3个藻胆蛋白(别藻蓝蛋白)三聚体和相应的连接肽组成，三聚体中每个单体由别藻蓝蛋白α和β两个亚基组成。核结构并排排列并附着于类囊体表面，杆结构分布于其核结构侧面，呈放射状排列，构成完整的藻胆体。在完整的藻胆体中，藻红蛋白、藻蓝蛋白复合物将吸收的光能传递给别藻蓝蛋白复合物，能量最终被汇集并传递给光系统中的叶绿素a。不同物种藻胆体的组成和结构差异较大，而在实验教学中宜选择组成和结构比较简单的藻胆体(如Synechococcus6301)。尤其是只含有藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白，不包含藻红蛋白的藻胆体，更适宜于该综合实验。

2实验流程

藻胆体分离、纯化以及性质分析实验的具体操作步骤在相关文献中均有详细介绍，在此只给出实验流程及所用到的实验技术。其中，藻胆体分离和纯化过程中，常温操作及高浓度(0．6～0.9mol/L)磷酸缓冲液是保持藻胆体结构完整的关键，这两个条件也是分离藻胆体实验操作的特殊之处，完整的藻胆体经蔗糖密度梯度离心后形成明蓝色区带，吸收光谱最大吸收峰位于610～615nm;而藻胆蛋白的分离纯化需在4℃下进行。另外，通过透析除去磷酸盐(通常降至5mmol/L以下)后，藻胆体自动解体。

3藻胆体作为实验材料的优势

3．1实验材料容易获得

蓝藻培养方法现已非常成熟，且蓝藻在旺盛生长时，藻胆体占可溶性蛋白含量的80%左右，因此完成以上实验流程每组只需要30～50g蓝藻细胞。

3．2综合性强

该实验涉及表面活性剂的使用、密度梯度离心、透析、吸收光谱分析、SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳以及色谱等多项常用生化技术。

3．3实验结果明显、成功率高

实验中得到的藻胆体及其解聚得到的藻胆蛋白均为有色的色素蛋白，密度梯度离心和层析结果均可直接观察，增加了学生实验过程中的兴趣度，且各组往往是得到藻胆体和藻胆蛋白量上的差异，基本不会出现无实验结果的问题。

3．4难度适当

在进行充分准备后，高年级本科生均可完成整个实验流程，该实验流程约需要24～36学时。该实验灵活性强，既可作为综合性实验，也可作为分步实验，随讲随做，将每个实验结果冻存备用，因此各院校可根据课时情况、学生基础以及具体实验条件对该实验流程进行适当修改。此外，有条件的学校还可以在此基础上，完成完整藻胆体的电镜观察、藻胆体及藻胆蛋白室温或低温荧光激发/发射光谱分析以及连接肽的分离纯化等实验，以增加实验难度。

3．5实验费用较低

完成实验操作，若藻胆蛋白的纯化使用羟基磷灰石柱层析，每组所需试剂耗材300元左右。

4实验存在的问题

(1)密度梯度离心是纯化藻胆体的必需途径，也是制约该综合性实验大规模开展的重要因素，完成该实验流程需至少收集2管的藻胆体(每管容量50mL，上样5～10mL)，而每台超速离心机只能同时放置6支离心管。由于我院拥有1台超速离心机，因此该实验每次开设均不超过6个小组。

(2)藻胆体结构与功能的研究始于上世纪70年代，现在已成为研究得最为透彻的生物大分子之一，目前已不是研究热点，因此该实验设计基本属于验证型，相比而言创新性稍显不足，但无疑是训练学生蛋白分离纯化相关技术不可多得的实验材料。

5结语

篇9

1.分析实验原理，确定实验思路。一个结论可通过许多不同的实验来验证，但究竟应该选用何种设计方案，则要根据题目的具体要求来确定。所以在把握实验目的之后，要弄清题目的设计要求，之后在此基础上确定实验思路。

2.设计实验步骤。实验步骤是实验设计的核心，在解答实验设计题目中，对于实验能力的考查主要是通过实验设计的步骤来体现的。最好的实验设计思路也要通过具体的实验步骤来体现。要合理设计好实验步骤，一方面需要学生掌握一定的实验理论知识，明确实验设计应遵循的原则；另一方面要有一定的实验技能。5.分析实验结果。实验是手段，结果才是目的。因此，一定要对实验结果进行讨论、分析。

二、实验设计过程中要注意的几个问题

1.在分段叙述的过程中，要掌握一定的技巧，一般情况我们分三步进行：第一步，一般是对实验进行分组；第二步，一般是对实验对象进行处理；第三步，观察、记录数据、现象等。如果在题目中没有给出实验步骤，我们可以按照以上的方法设计实验。如果题目中已经规定步骤，那我们可以灵活处理。具体做法是压缩步骤或分解步骤，如把二、三步压缩为一步，或分为两步，要视题目的具体情况而定。

2.要注意分组以后的表述，前后一致，否则会导致实验设计过程中表述上的混乱。

3.实验材料和用具要充分利用。除题目特殊要求外，不要随便添加实验材料和用具。题目如果没有明确提出要选用的话，题目中给出的试验材料和用具要尽量用完。

4.语言表述要科学、准确和规范，尽量用学科术语。

篇10

1 加强实验设计思想的教学，培养实验设计能力

科学家完成一个成功的实验需要经历曲折的探索、设计过程，因此引导学生领会前人的实验设计思想，体验科学家所经历的探索过程，是一条培养学生具有设计实验能力的有效途径。每一个实验都有各自的设计思想，每一个成功的实验其设计思想总是包含着对已有知识的灵活应用与创造性的科学构想。如万有引力常量测定的实验、观察桌面微小形变实验中所体现出放大的设计思想等；研究加速度与合外力、质量的关系，研究匀速圆周运动中向心力与质量、角速度、半径的关系等实验中所体现出控制的设计思想；平抛运动规律的探究等实验中体现出的对比的设计思想等。所以在教学只有加强设计思想的教学，才能更好地培养设计实验的能力，这是每一位物理教师在平时教学中都必须要注意的。

2 增强实验的探索性，形成实验设计能力

现行山东科学技术出版社发行的高一物理新教材中的实验，探索性实验的比例有所增加，这种安排有利于培养学生的设计实验能力。因此教师应根据学生的实际情况，本着循序渐进的原则，精心安排并引导学生做好课本上的每个探索性实验，就研究什么问题?设计什么方案?使用什么仪器?观察什么现象?记录什么数据?如何处理数据?如何进行误差分析等一系列问题引导学生进行实验设计，让学生在教师引导下，通过设计实践来提高自己的设计实验的能力。下面以“探索弹力和弹簧伸长的关系”实验为例，列表如下：

最终形成了该实验的构想，从而完成整个实验的方案设计和操作。

3 编拟实验设计题，强化实验设计能力

目前，中学物理教学中的实验设计性试题，一般是根据课本中已出现的物理实验的基本原理，所使用的基本器材以及实验中学过的有关方法，设计一些新的实验，按照实验的设计方案及要求，完成实验有关内容；或者是提供有关的实验器材以及实验的目的要求，根据有关知识以及在实验中学过的方法，自己设计实验方案，并完成实验要求。在中学生初步具备了设计实验能力的基础上，教师可以有针对性地编拟一些设计性实验题来强化学生的设计能力。限于中学生的知识和能力，编拟题目要求不宜过高，过程不宜太复杂，一般可从三个角度考虑编题。

3.1 从测量物理量来编题

如在讲完自由落体运动规律后，可提出用什么方法测重力加速度?(滴水法、落杆法、频闪照相法等)；讲完滑动摩擦后，提出如何测一张纸与桌面间的动摩擦因数等。这类题较容易，便于结合学生所学的物理知识，促进学生利用基础知识来进行实验设计。

3.2 改变现有实验条件来编题

如超重和失重规律的探究实验中，除了用弹簧秤做演示实验外还可以用什么来做实验。这类题有一定难度，有利于培养学生的发散性思维，学生所设计的方案只要有道理的，教师均应鼓励。

3.3 从实验应用来编题

如设计一个测自行车所受阻力的方案、如何利用自由落体运动的规律来测量楼房的高度等，这类问题要求较高，只有学生具备了较强的实验设计能力后才可出现。

4 通过实际操作，提高实验设计能力

学生在进行实验设计的过程中，经常会出现在理论上可行，但实际操作却无法做到的情况。比如，在匀变速直线运动的实验探究中，有的同学不用带滑轮的长木板，直接在实验桌上做实验，理论上是可行，但实验误差较大。在实际操作中会发现：有的同学对打点计时器的用法不知如何使用、有的同学电源使用错误、有的同学对纸带不知如何使用、有的同学对带滑轮的长木板使用错误、有的同学不知如何处理纸带等等，导致无法做成这个实验。

只有通过实践检验是正确的实验设计，才是一个成功的实验。因此在教学中应尽可能创造条件让学生在设计好实验方案后进行实际操作，增强学生的感性认识，这样才能使他们的实验设计更加合理、更切合实际，从而提高他们的实验设计能力。

5 通过课外小实验来加强设计实验能力的培养

课外小实验常需要学生自己设计实验原理、寻找器材和装配仪器等，它有利于培养学生克服困难，利用简单设备做好实验的精神，也是培养学生设计实验能力不可忽视的一环。“用最平常的仪器作出最好的成果才算真本事”（卡文迪许实验室看法），这是一个实验者应有的信念。

如讲完高中物理必修一中滑动摩擦力一节后，可安排学生这样的一道实验，请同学们设计一个测量纸与桌面之间动摩擦因素的实验。有一些设计性课外小实验是以“讨论与交流”的形式在教材中单独列出，如高中物理必修一中第49页中“他们采用了什么方法测量井深”，这些设计性课外小实验，方法灵活，取材容易，并因所给的测量工具不同，而要求寻找不同的实验原理和方法，由学生独立寻找和操作，易于发挥学生的主观能动性，养成爱独立设计实验的好习惯。